交流電機拖動調速體系的分析

劉羽聲

交流電機拖動調速體系的分析

交流電機拖動調速控制中應用現代控制理論的依據

隨著科學技術的不斷進步，1960 年以后交流電機拖動調速系統的現代理論開始被建立，主要是用狀態方程描述動態系統。

在交流電機拖動調控體系中，根據現代控制理論依據可分為三種模型及一種不確定性：交流電機一般化通用模型、三相交流異步電機的模型、三相交流永磁同步電機模型、交流電機動態方程的不確定性。

對于交流電機一般化通用模型來講，盡管三向交流電機分為同步的、異步的，但是它們的定子結構相同，唯一不同的是它們的激磁方式。而三相交流異步電機的模型在對轉子短路了解熟悉情況下，利用交流電機拖動的動態工程及電磁機理的動態方程，以線性磁路和所有互感相等為基礎，選不同參數作為空間參數，構建交流異步電機的動態行為的5 階模型。我們都知道三向交流電動機是一個復雜的多變量系統，具有極其的復雜性、耦合性，所以僅僅用傳統的控制方法來調速相當的困難，今天的三相交流永磁同步電機模型就是采用矢量控制方法，解除交流電機的部分耦合，達到控制系統的簡化目的，也構建了它獨特的數學垂直模型。

盡管交流電動機的最終模型具有一致性，它的工作參數與電動機的工作點是有著極度密切的關系，但交流電機的工作參數具有不確定性。

交流電機拖動調速控制中的穩定性判斷

如果很難求出交流電動機的動態方程的顯式解，那么需要我們將不穩定性轉變為定性思維，從其他的思維方式入手。

當系統受到外界條件影響時，即系統受到擾動偏離正常狀態，保持在平衡周圍的小范圍下波動。但是經過一段時間后，擾動范圍逐漸偏小，直到回到正常值，這時系統處于正常狀態下。

在對交流電機拖動調速控制中的穩定性判斷中，主要根據正實函數，利用其正實性，正實性是電機穩定性的主要指標。此外判斷交流電機拖動調速控制穩定性還有李雅普諾夫穩定性判定，超穩定性判定，黎卡提方程等。

交流電機拖動調速控制中的自適應控制

系統軟件通過在線調節控制器參數，適時調整并改變參數，從而控制交流電機的運行速度，使其達到最佳運轉狀態。交流電機拖動調速系統在運行過程中，會存在不同程度的不確定性，除了內部系統，外部環境也存在著不可預測性。自適應控制和最優控制相似，是基于數學模型的控制方法，但是自適應控制所根據的模型和擾動的經驗知識比較少，需要在系統操作中不斷提取有關信息，并逐漸完善。

交流電機拖動調速體系的反思

交流電機拖動調速體系的發展方針

我們知道普通型電機調控裝置技術還是比較容易掌握的，尤其是它的風機、壓縮機類，節能效果比較好，因此在投資方面無需過大，也可以大力推廣使用。

高性能型交流電機裝置則要有選擇地進行試點使用及推廣，避免盲目推進高性能交流電機裝置，以免造成浪費及不必要的經濟損失。同時把建立具有國際先進水平的交流電機調速體系產業作為我國的核心目標。通過應用普通型產品的國產化產品系列，積極推進高性能型交流電機的更新換代，掌握電機調速體系應用的成熟經驗，縮短我國在該領域與世界的差距，最終達到交流電機拖動調速系統高效且獨立的新興產業發展。

交流電機拖動調速體系的發展目標

我國要制定科學的交流電機拖動調速體系的發展目標，積極落實“五年打基礎，五年大普及”的原則方針，首先把最基礎的變壓變頻裝置的產能建立起來。可以利用的有晶閘管、GTO 等，最終能滿足用戶要求。其次要掌握矢量控制技術、正弦PWM 技術等，利用這些基礎技術，我國要自主設計出高性能的交流電動機拖動控制系統。最后選擇一批典型的工業機器裝置，將高性能型交流電動機拖動調速系統進行定點試驗，例如單臺軋機、高速電梯、機器人等，取得所需的大量操作經驗，然后再將其進行普及，得到應用上的經驗。

交流電機拖動調速控制的具體措施

科學制定十年規劃，并宏觀指導

通過電力系統的各個部門的協調配合，國家主要應用部門的具體推進、主要科研機構的廣泛參與，最終把各方力量集中起來，一步一步地實現規劃的目標。政府對交流電機拖動調速體系的建立具有重要的作用，通過對各有關部門的監督，積極推動解決工作中的各項問題，制定行之有效的扶植政策，統一各部門的關系，最終達到宏觀指導。

引進國外技術，適當控制進口

任何無規劃的技術引進，都極有可能造成資金的巨大損失，因此在引進國外技術時，邀請具有交流電機拖動調速技術開發經驗的研究人員參加，并通過高效的引進方式對交流電機技術進行引進，同時加以吸收。

在技術談判時，要以合理的價格引進關鍵項目鍵位，并與國產交流電機部件相結合，形成生產能力，滿足國內工業需要，同時也要避免出現用戶直接引進技術與制造部門的脫軌現象。

加強學術交流，注意表彰先進

把具有一定影響的交流電機調速技術的專業委員會及其他有關組織組織起來，并聯合舉辦技術交流大會。同時積極保持與國外的技術連接，保證我國交流電機拖動調速體系的先進性。再對我國該領域做出突出貢獻的人進行獎勵，讓他們充分發揮自己的才干，為我國在該領域追趕國際先進水平打下堅實基礎，同時在生活福利方面要加大支持力度，以落實激勵政策。

總結

相對于直流電機結構簡單、維護容易、對環境要求低的特點等，交流電機更具有節能、高效等特點，然而交流電機的拖動調速體系相當的復雜，操作起來較難，但是它更符合現代技術的發展，是時代對該技術的客觀要求。目前交流電機拖動調速系統已經廣泛應用于農業生產、交通運輸、國防等很多領域，對推動我國走向綠色經濟發展之路，保持高效的產能，具有重要意義。