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异步电动机调速系统的混合控制方法

陆志刚  
【摘要】:基于转子磁场定向以及内部电流环控制的矢量控制(FOC)和基于定子磁链观测和滞环比较控制器的直接转矩控制(DTC)是目前高性能异步电动机调速系统中的两种主要控制方法。论文对这两种控制方法的发展现状和发展趋势进行了综述,并对它们的理论和算法进行了推导和分析,阐述了实现异步电机矢量控制和直接转矩控制的基本思路。研究和工程实践表明,这两种方法各有优缺点,国内外很多学者也提出了很多方案,试图改进和完善这两种控制方法。 论文从全新的思路出发,尝试把这两种不同方法结合到一个控制系统中,取长补短,形成一种新的混合控制方法。该方法使用户可以根据实际运行的不同需要,在线灵活地切换到合适的控制方法(FOC或DTC),以提高控制性能。 由于FOC和DTC的控制原理、控制目标和控制器都有所不同,两种不同的控制方式之间切换可能会造成系统状态的突变,这也是论文要解决的关键问题。为了实现两种控制方法之间的平滑切换,本文提出了可重置PI控制器的概念,通过状态重设的手段解决了PI调节器饱和与磁通突变的问题。同时,由于没有改变原有控制系统的拓扑,所以对原有控制系统性能没有影响,DTC和FOC原有的良好特性得以保留。 本文以一台鼠笼式异步电动机为实验对象,研制了一套实时的电机控制系统作为混合控制系统的实验平台。仿真和实验结果表明,可重置PI控制器可以有效减少FOC和DTC切换时造成的系统波动,无论在稳态还是暂态情况下皆可平滑过渡,同时能保持原有控制系统的性能,验证了本文提出的混合控制方法的正确性和有效性。


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