交流异步电机平稳启动限幅反馈优化仿真
来源：未知
发布日期：2019-11-07 09:14【大 中 小】
我国在异步电机产业的国产化水平已经有了质的突 破，国产异步电机的市场份额也在逐步提升，但是和国 外欧美品牌在技术上相比，还是有一定距离。异步电动 机以其优良的性能及无需维护的特点，在各行各业中得 到广泛的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流 （一般为额定电流的 5～8 倍），同时由于起动应力较大， 使负载设备的使用寿命降低，影响设备的正常工作。因此，研究电机的平稳无冲击地起动有着重要的意义。在 前人研究 3/2 坐标变换的基础上，本文的创新在于磁链 控制磁链调节器、转速控制转速调节器和转矩调节器的 双闭环反馈限幅控制的方案，能够控制电机平稳启动， 进而控制传动负载。通过电机平稳启动中转速、转矩、 磁链调节器的参数匹配设计来研究调节器限幅反馈优 化，为交流异步电机平稳启动提供了一些理论依据和改进方向。
1 交流异步电机平稳启动系统原理的建立
交流异步电机平稳启动原理，因为定子、 转子互感是转子位置的函数，转子旋转时，这些互感是 时变的，使分析计算不变，解决的办法就是坐标变换， 由三相电流 abc i 经坐标变换得 st i 、 sm i 。
2 建模仿真
交流异步电机平稳启动模型
将交流异步电机产生的三相电流 abc i 按转子磁链定向转子磁链定向模块得到 r 和 st i ，由 st r r m e p i L L T = n ，得到 Te 由 n 和 n 经转速调节器模块得 Te ，由 Te 和 Te 经转速调节器模块的 st i ，由 r 和 r 经 磁链调节器模块得 sm i ，将 sm i 和 st i 经 2/3 坐标变换模块 图 3 得 abc i ，由 abc i 和 abc i 经脉冲产生模块 得 pulse， 将产生的 pulse 送进三相逆变器，产生三相电流进而控制交流异步电机。
仿真参数的设定
在原理图中，ASR 转速调节器内部结构为图 5、图 6、 图 7 和表 1 所示，电机的仿真参数， ATR 转矩调节器、ApsiR 磁链调制器的参数设定与 ASR 转速调节器一样。
仿真模型的建立
simulink 中建立了无反馈的三相交流电机模型， 该模型由直流电源 DC 模块、逆变器 universal bridge 模块、调制器 PWM generator 模块、三相电机模块、以 及测量模块组成[10-12]。输入转矩 TL 为阶跃 step 函数。
在 simulink 中建立了有反馈的三相交流电机模型， 该模型由直流电源 DC 模块、逆变器 universal bridge 模块、ASR 转速调节器、ATR 转矩调节器、ApsiR 磁链调 制器、PWM generator 模块、三相电机模块、以及测量 模块组成。输入转矩 TL 为阶跃 step 函数。
3 动态仿真分析
无反馈的电机启动的定子转子的三 相电流曲线，在电机启动是电流的曲线的包络是上下振 荡的，幅值 80～100A 的范围内变化，幅值变化大，限幅 控制效果差；带磁链、转矩反馈闭环控 制的电机启动的定子转子的三相电流曲线的包络幅值在 60A 的数值整齐的变化，幅值一致，能够说明磁链、转速限幅控制性能的优越性。通过仿真可以 看出直流电机启动过程中的定子的磁链轨迹曲线有许多毛边，这是启动过程中，对电机的磁链、转矩没有进行 限幅反馈控制造成的。造成的后果是电机的转速、力矩不能平稳启动。
4 结 论
对于研究中提出的带磁链、转矩反馈的电机启动的 控制方案，运用 matlab/simulink 软件，建立带磁链、 转矩反馈的电机启动控制仿真模型，通过数值仿真求解， 并和无反馈的电机启动方案进行比较，电机转速的阻尼 比 相对减小 60.3%和超调量 M 相对减小 76.1%，电机转 矩的阻尼比 相对减小 87.9%和超调量 M 相对减小 88.2%，对电机启动过程的振动抑制比较明显，对于电机 平稳启动、转速平稳过度是有效和可行的。
