交流電機的控制策略分析

王豐政 長沙市南雅中學

交流電機的控制策略分析

王豐政 長沙市南雅中學

在經濟的發展下，工業自動化水平不斷提升，交流電機也在工業生產中大量使用，進一步提高了工業自動化生產的效率。但交流電機對于控制的要求非常高，如果控制不當，可能給工業生產帶來不利影響。本文詳細論述了交流電機的控制策略，以及交流電機無速度傳感器的控制措施。

交流電機 模擬神經網絡 交流電機無速度傳感器

隨著社會整體生產水平的提升，大量科技技術與信息技術快速發展，其中，數控技術的發展為交流電機的控制提供了技術支持。交流電機可以讓機械能與交流電互相轉化，但因為交流電機的操作需使用多個參數，實際使用中存在所多問題，需用控制策略進行控制。

1 交流電機的控制算法

1.1 穩態模型與動態模型

穩態模型：其包含兩種控制方式，一是開環橫比控制，二是閉環轉差頻率控制。前者是在變壓變頻控制的基礎上衍生而來，主要用于恒壓變頻的工作環境下，因磁路飽和導致的電機被燒毀，其優勢是結構簡單、可靠，降低了對運算速度的要求，但它也存在精度不易控制，動態性調整不足的問題。后者是對前者的不足進行補充，直接控制電機的轉矩，其主要用于電機轉差偏小且穩定的情況。它具有的優勢是可以動態調節轉速，確保了精度，但不能真正控制動態過程的轉矩。

動態模型：動態模型具有的特點是非線性、多變量，把電機轉動的頻率與電壓轉化為磁鏈、轉速。現其使用的控制方法是矢量控制、直接轉矩。

首先，進行矢量控制，矢量控制是為了讓其有良好的動態調整性能，運用矢量變化，讓異步電機可以采用直流電機的方式操作。而它又有兩種控制方式，其一是轉子磁鏈定向控制，它可以分開勵磁與轉矩，分別采用控制方法進行控制，如此，能夠讓勵磁電流保持不變，并控制轉矩，其二是定子磁場定向控制，用這一方式控制，可有效減少轉子回路參數對電機產生的影響。即運用矢量控制，可以實現不同內容的獨立控制，優化了控制的效果，但其在控制的過程中，過于依賴控制參數，對最終呈現的效果造成了一定影響。

其次，直接轉矩的控制方式可以彌補上一個控制方式的不足，把所有參與操作的設備作為一個整體，簡化了控制的整體操作。其優勢是：結構簡單，便于操作，不論是靜態還是動態都有良好的效果，但它的劣勢是，逆變器輸出的電流可能出現畸變，需用額外的措施控制電流。

1.2 智能控制

因為交流電機的操作具有非線性、多變量的特點，因此，不論采用哪種算法，都只能精確的控制某個方面，無法全方位控制，故在控制方法中加入智能控制，是未來研究的主要方向。通過智能控制，可以讓參數變化控制在一定范圍內，減小參數變化對電機的影響。

其包括兩種控制方式：

模糊控制：它是按照人的思維模式推出的模糊推理，可以把精確量模糊化，同時，過程中不會對某個對象過度依賴，克服了參數變化、非線性可能對電機造成的影響。模糊控制使用的是專家式控制方式，但該控制方式存在的問題是，控制與穩態精度需進一步優化，自主適應力較弱。

模糊、專家、神經三種控制方式中，每種方式都有自己的優勢與劣勢，但如果把它們融合，建立智能控制系統，提出控制方案，可讓在這三種方式互相借助對方的優勢，彌補自己的不足，而其提出的方案中，模糊神經網絡是人們最常使用的方式。FNNC是利用神經網絡，使用模糊控制具有的功能，其會增強模糊控制的自學能力，加快神經網絡的應用速度，使控制具有實時性的特點。

神經網絡的控制：它是以人類大腦網絡為基礎，建立的一種控制方式。它的應用，可幫助相關人員快速建模，快速應對控制中產生的不確定因素，及時發現錯誤并糾正，快速處理問題。

2 交流電機無速度傳感器的控制

無速度傳感器在交流電機中的應用，可有效減少機電運行的成本，使交流電機更加可靠。所以，對于交流電機無速度傳感器的控制，可以利用速度自適應全階觀測器與滑膜觀測器進行控制。其主要用于異步電機的控制。異步電機無法在運轉中直接搜集到定子磁鏈、電磁轉矩的數據，可以根據電壓、電流數據的變化以及模型的檢測結果，分析電機內部的工作狀態，但全階觀測器加入后，可以實現實時觀測，并保證了觀測的精度，得到電磁轉矩的數據，實現控制。后者具有的優勢是便于操作，可以在較短的時間內響應。其主要的操作是，根據電機的反電動勢信號，再通過正交鎖相環得到轉速與轉子所在位置的信號，對這兩個信號展開分析，而這一操作中必須注意的一點是，因為逆變器有非線性的特點，同時其也會產生磁場諧波，這兩個都會給轉子位置的確定增加阻礙，使得到位置信息與實際信息存在偏差。

3 結語

綜上所述，交流電機的控制是當下社會討論的熱點，本文通過交流電機與無速度傳感器控制的分析，可以總結出，交流電機的控制已初步實現智能化操作，優化了對轉矩的控制效果。在下一階段，控制策略會向智能化、數字化的方向發展，融合多項科技與信息技術，使用的方法將更加成熟，有質的改變。

[1]胡建軍,旦高亮,秦大同.電動車用交流異步電機寬速域控制策略[J].中國機械工程,2013,24(09)

[2]馮兆磊,王久和,馬先芹.交流異步電機ADRC+PI控制策略研究[J].北京信息科技大學學報(自然科學版),2013,28(05)