异步电动机控制研究_开题报告

    异步电动机具有的高阶、多变量、强耦合、非线性等特点，使得对其进行调速控制比较困难。近年来，交流调速方法的重大变革以及先进控制策略的成功应用，使交流变频调速系统取得了长足发展，已成为电气传动控制的主要发展方向。目前，异步电机较为成熟的控制策略有以下四种:恒压频比控制(V/F )、矢量控制(FOC ) 、直接转矩控制(DTC )、智能控制。

    恒压频比控制是一种最为简单的异步电机控制方法。这种控制方法基于电机稳态模型，采用离线方式计算压频比，以简易变频变压方式实现转矩和励磁的稳态开环控制。由于不需要采用电机的任何参数，所以对电机参数变化有较好的鲁棒性，整个控制系统稳定性较好。但这种控制方法是基于电机稳态模型的开环控制系统，稳态精度不高，且不适合应用于对动态性能要求较高的场合。为改善其性能，有文献针对基于三电平逆变器的异步电机调速系统，采用同步电压空间矢量控制技术实现电机的开环V/F控制，改善了系统动态性能，降低了系统的谐波含量。刘军锋针对普通V/F控制低频时电机磁通难以维持恒定的问题，提出了通过设计定子磁链观测器实现对磁链的闭环控制，使得低频时电机磁通仍维持恒定。陈伟重点研究了对V/F控制系统低速性能进行改善，通过采用提升电压补偿定子电压压降来维持电机磁链幅值恒定以及进行滑差补偿的方法改善了系统低速性能，提高了电机转速控制精度。虽然这些方法提高了电机调速的精度，但还是很难满足某些对电机调速精度要求高的应用场合。

矢量控制源于Blaschke提出的磁场定向控制方案，其原理是模仿他励直流电机电枢及励磁电流的控制特性，利用转子磁场进行定向研究，实现对定子电流转矩/励磁分量的解耦控制。目前，应用最广泛的矢量控制方法有两类:转子磁场定向矢量控制和定子磁链定向矢量控制。前者可实现转矩和励磁的解耦控制，具有极好的动静态性能，但其转子磁链难以直接测量，一般采用观测器进行观测，观测精度过分依赖于电机参数的准确性，特别是转子时间常数的准确性，后者虽然可使磁链观测不受转子时间常数的影响，但其控制效果也受定子电阻的影响，且需要进行前馈控制器设计来消除电枢反应效应。

直接转矩控制(Direct Torque Control（DTC）是德国学者M.Depenbrock教授于1985年提出，与矢量控制不同，直接转矩控制不需要模仿直流电动机调速特性，通过分析交流电机在定子坐标系下的数学模型，实现对电动机的转矩进行直接控制。直接转矩控制是基于转矩正比于定、转子磁链矢量叉积的原理进行调速控制的，利用转子磁链矢量慢变特性，由定子电压矢量实施定子磁链的快速控制，通过调节定、转子磁链矢量之间的夹角，实现直接对转矩进行控制，以获得更快的转矩响应。但也存在磁链观测器易受定子电阻参数变化的影响，开关频率不固定、转矩脉动较大，稳态精度不如矢量控制系统等缺点。

智能控制摆脱了对控制对象模型的依赖，能够处理含不确定性和不精确性的一些传统控制方法难以解决的问题。在交流传动系统中引入智能控制，充分利用智能控制自寻优、非线性等功能来克服异步电机调速系统变参数与非线性等不利因素，从而提高系统的鲁棒性。吴志飞等分析了非线性状态反馈误差对异步电动机α阶积分逆模型精度的影响，并在此基础上采用主元神经网络进行补偿，将复杂的电机系统解祸成转矩和磁链的两个独立回路进行综合设计，实现了转矩和磁链的解祸控制。沈艳霞采用模糊滑模控制器进行速度控制，通过利用模糊控制设计了模糊连续化切换函数来代替传统滑模开关函数，抑制了滑模控制频繁抖动问题，提高了系统对电机参数变化的鲁棒性。目前，模糊控制和神经网络控制等智能控制算法在电机控制中的研究已取得了不少成果，但还有很多理论和技术问题有待解决。

综上所述，V/F控制不依赖电机模型及参数，具有较好的稳定系和鲁棒性，但其动静态性能差。矢量控制动静态性能较好，但过分依赖于电机参数，鲁棒性不高。直接转矩控制动态响应快，但无法摆脱对准确定子电阻参数的依赖。智能控制实现了无需电机模型的控制，控制性能较好，但是实现较为困难。本文主要研究矢量控制技术系统下利用坐标变换来计算转差或转子磁链角从而实现解耦，采用了间接磁场定向控制方式，该方式可使转矩、励磁控制完全解耦且容易实现，有效消除转矩电流在动态过程中的波动，从而改善了系统动、静态性能，其控制方法简单易行、控制精度高及高可靠性使其在工业上得到广泛应用。

二、^范文提纲

1引言

1.1研究背景与意义

1.2异步电动机控制相关理论

2异步电机数学模型

3间接磁场定向控制系统

3.1间接磁场定向控制原理

3.2影响间接磁场定向的几个因素

4仿真分析

4.1基于Matalab的矢量控制系统仿真

4.2实验结果与讨论

5结论

三、参考文献

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