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維修技術(shù)
無速度傳感器異步電機矢量控制方法
內(nèi)容簡介:無速度傳感器的控制系統(tǒng)無需檢測硬件,免去了速度傳感器帶來的種種麻煩,提高了系統(tǒng)的可靠性,降低了系統(tǒng)的成本;另一方面,使得系統(tǒng)的體積小、重量輕,而且減少了電機與控制器的連線,使得采用無速度傳感器的異步電機的調(diào)速系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用更加廣泛。
    1 引 言
  在高性能的異步電機矢量控制系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)一般是必不可少的。通常,采用光電碼盤等速度傳感器來進行轉(zhuǎn)速檢測,并反饋轉(zhuǎn)速信號。但是,由于速度傳感器的安裝給系統(tǒng)帶來一些缺陷:系統(tǒng)的成本大大增加;精度越高的碼盤價格也越貴;碼盤在電機軸上的安裝存在同心度的問題,安裝不當將影響測速的精度;電機軸上的體積增大,而且給電機的維護帶來一定困難,同時破壞了異步電機的簡單堅固的特點;在惡劣的環(huán)境下,碼盤工作的精度易受環(huán)境的影響。因此,越來越多的學(xué)者將眼光投向無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究。國外在20世紀70年代就開始了這方面的研究,但首次將無速度傳感器應(yīng)用于矢量控制是在1983年由R.Joetten完成,這使得交流傳動技術(shù)的發(fā)展又上了一個新臺階,但對無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的研究仍在繼續(xù)。
    2 無速度傳感器的控制方法
  在近20年來,各國學(xué)者致力于無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究,無速度傳感器控制技術(shù)的發(fā)展始于常規(guī)帶速度傳感器的傳動控制系統(tǒng),解決問題的出發(fā)點是利用檢測的定子電壓、電流等容易檢測到的物理量進行速度估計以取代速度傳感器。重要的方面是如何準確地獲取轉(zhuǎn)速的信息,且保持較高的控制精度,滿足
    實時控制的要求。無速度傳感器的控制系統(tǒng)無需檢測硬件,免去了速度傳感器帶來的種種麻煩,提高了系統(tǒng)的可靠性,降低了系統(tǒng)的成本;另一方面,使得系統(tǒng)的體積小、重量輕,而且減少了電機與控制器的連線,使得采用無速度傳感器的異步電機的調(diào)速系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用更加廣泛。國內(nèi)外學(xué)者提出了許多方法。
 。1)動態(tài)速度估計法 主要包括轉(zhuǎn)子磁通估計和轉(zhuǎn)子反電勢估計。都是以電機模型為基礎(chǔ),這種方法算法簡單、直觀性強。由于缺少無誤差校正環(huán)節(jié),抗干擾的能力差,對電機的參數(shù)變化敏感,在實際實現(xiàn)時,加上參數(shù)辨識和誤差校正環(huán)節(jié)來提高系統(tǒng)抗參數(shù)變化和抗干擾的魯棒性,才能使系統(tǒng)獲得良好的控制效果。
 。2)PI自適應(yīng)控制器法 其基本思想是利用某些量的誤差項,通過PI自適應(yīng)控制器獲得轉(zhuǎn)速的信息,一種采用的是轉(zhuǎn)矩電流的誤差項;另一種采用了轉(zhuǎn)子q軸磁通的誤差項。此方法利用了自適應(yīng)思想,是一種算法結(jié)構(gòu)簡單、效果良好的速度估計方法。
 。3)模型參考自適應(yīng)法(MRAS) 將不含轉(zhuǎn)速的方程作為參考模型,將含有轉(zhuǎn)速的模型作為可調(diào)模型,2個模型具有相同物理意義的輸出量,利用2個模型輸出量的誤差構(gòu)成合適的自適應(yīng)律實時調(diào)節(jié)可調(diào)模型的參數(shù)(轉(zhuǎn)速),以達到控制對象的輸出跟蹤參考模型的目的。根據(jù)模型的輸出量的不同,可分為轉(zhuǎn)子磁通估計法、反電勢估計法和無功功率法。轉(zhuǎn)子磁通法由于采用電壓模型法為參考模型,引入了純積分,低速時轉(zhuǎn)子磁通估計法的改進,前者去掉了純積分環(huán)節(jié),改善了估計性能,但是定子電阻的影響依然存在;后者消去了定子電阻的影響,獲得了更好的低速性能和更強的魯棒性?偟恼f來,MRAS是基于穩(wěn)定性設(shè)計的參數(shù)辨識方法,保證了參數(shù)估計的漸進收斂性。但是由于MRAS的速度觀測是以參考模型準確為基礎(chǔ)的,參考模型本身的參數(shù)準確程度就直接影響到速度辨識和控制系統(tǒng)的成效。
 。4)擴展卡爾曼濾波器法 將電機的轉(zhuǎn)速看作一個狀態(tài)變量,考慮電機的五階非線性模型,采用擴展卡爾曼濾波器法在每一估計點將模型線性化來估計轉(zhuǎn)速,這種方法可有效地抑制噪聲,提高轉(zhuǎn)速估計的精確度。但是估計精度受到電機參數(shù)變化的影響,而且卡爾曼濾波器法的計算量太大。
 。5)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)替代電流模型轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器,用誤差反向傳播算法的自適應(yīng)律進行轉(zhuǎn)速估計,網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值為電機的參數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法在理論研究還不成熟,其硬件的實現(xiàn)有一定的難度,使得這一方法的應(yīng)用還處于起步階段。
    3 結(jié) 論
  異步電機無速度傳感器矢量控制除以上所提及的方法外,還有轉(zhuǎn)子齒諧波法和高頻注入法。雖然辨識速度的方法很多,但仍有許多問題有待解決,如系統(tǒng)的精度、復(fù)雜性和系統(tǒng)的可靠性間的矛盾、低速性能的提高等。今后無速度傳感器控制的研究發(fā)展的方向應(yīng)為:提高轉(zhuǎn)速估計精度的同時改進系統(tǒng)的控制性能,增強系統(tǒng)的抗干擾,抗參數(shù)變化能力的魯棒性,降低系統(tǒng)的復(fù)雜性,使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠。隨著現(xiàn)代控制理論、微處理器、DSP器件以及電力電子開關(guān)器件的迅速發(fā)展,實現(xiàn)高性能的無速度傳感器異步電機的調(diào)速系統(tǒng)的前景相當樂觀。
    參考文獻
[1] 馮垛生,曾岳南.無速度傳感器矢量控制原理與實踐[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.
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[4] Joachim Holtz.Sensor position controlofinduction motors-an emerging technology[J].IEEE Trans.Ind.Elec,1998:840-852.
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西瑪電機維修在生活中尤為重要。
  西瑪電機本身如果過載,欠壓過壓,都會引起電機繞組故障。這不僅會對影響電機的使用效率,也會對我們的人身安全造成一定的威脅。電機維修在這個時候就顯得尤為重要。
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電動機的工作原理
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