基于動態數學模型轉速磁鏈閉環異步電動機矢量控制系統的設計與研究

龔育林

(新余學院 機電工程學院,江西新余 338004)

矢量控制是異步電動機的一種重要調速控制方式[1-2],尤其是按轉子磁鏈定向矢量控制,即按轉子全磁鏈矢量方向進行定向的矢量控制[3],由于其控制靈活、方便實用而被廣泛應用。20世紀70年代誕生的矢量控制理論,為實現高性能現代交流調速控制系統奠定了基礎[4-5],矢量控制的基本思想是:根據現代控制理論知識應用參數重構和狀態重構方法,解耦交流電動機定子電流的勵磁分量和轉矩分量之間的關聯,實現將交流電動機的控制過程等效為直流電動機的控制過程[6],從而方便了控制系統設計并提高了交流調速系統的各種性能指標。而數字控制技術的應用使得矢量控制中的坐標變換運算、解耦控制、滑模變結構控制、參數辨識的自適應控制[7]等復雜控制變得簡單可行,同時這種應用也提高了交流調速系統的可靠性、并為系統提供了操作設置多樣性和靈活性[8]。目前,矢量控制理論隨著交流調速的發展正不斷完善,矢量控制方式在交流調速領域的應用也必將越來越深入、越廣泛[9]。

根據三相異步電動機物理模型結構,推導出異步電動機在三相靜止軸系ABC上的數學模型。從模型表達式可以看出三相異步電動機是一個多變量非線性強耦合的復雜系統。為了使異步電動機調速系統具有可控性、可觀性,實現矢量控制,在矢量控制理論思想指導下,按轉子磁鏈定向并應用坐標變換等數學工具對其進行簡化,得到一個在二相同步旋轉坐標軸系(MT)上是線性解耦模型,即定子勵磁電流和轉矩電流完全解耦的動態數學模型。……