交流异步电动机调速系统控制策略
交流异步电机调速方法
交流异步电机调速方法
交流异步电机是工业生产中常见的电动机之一，其调速方法多样，可以根据实际需求
选择不同的调速方式。在工业自动化控制系统中，常用的交流异步电机调速方法包括变频
调速、电压调节、极数变换、串、并联联接等。下面将分别对这些调速方法进行介绍：
1. 变频调速
变频调速是目前应用最广泛的一种交流异步电机调速方法。通过变频器控制交流电源
的频率和电压，可以实现电机的无级调速，使电机能够适应不同的负载需求。变频调速具
有调速范围广、效率高、输出扭矩大、启动平稳等优点，因此在工业生产中得到广泛应
用。
2. 电压调节
电压调节是利用变压器或自耦变压器来改变电机的供电电压，从而实现电机的调速。
电压调节调速方法简单、成本低，适用于一些负载要求不高的场合。但由于其调速范围较小，且效率不高，因此在大型工业生产中使用较少。
3. 极数变换
在需要较大转矩同时又要求较宽速度范围的场合，可采用极数变换调速方法。即通过
更换电机的定子绕组接线方式，改变电机的极数，从而实现调速。极数变换调速方法具有
输出扭矩大、调速范围广的优点，适用于一些需要较大转矩的场合。
4. 串、并联联接
串、并联联接是利用多台电机串接或并接来实现调速的方法。串联可使总电压增加，
而并联则可使总电流增加，从而实现调速。串、并联联接调速方法适用于负载变化小，要
求调速范围较大的场合，但存在着系统复杂、运行维护成本高的问题。
除了上述几种调速方法外，还有一些其他调速方法，如机械调速、液压调速等。不同
的调速方法适用于不同的场合，选择合适的调速方法能够提高电机的运行效率，降低能耗，提高生产自动化程度。在选择电机调速方法时，需要根据具体的生产需求和现场情况进行
交流异步电动机变频调速系统设计报告
交流异步电动机变频调速系统设计报告
一、引言
异步电动机在工业生产中具有广泛的应用，通过变频调速系统可以实
现对异步电动机的精确控制，提高生产效率和控制精度。本文将详细介绍
异步电动机变频调速系统设计的原理和过程。
二、系统设计原理
异步电动机通过变频器驱动，实现调速功能。变频器将交流电源转换
为直流电源，通过PWM技术将直流电转换为交流电，进而控制电机的转速。
变频器的主要组成部分包括整流器、中间环节直流母线、逆变器和控
制电路。整流器将交流电源转换为直流电源，并通过滤波电路削波，保持
直流电的稳定性。中间环节直流母线存储电能，为逆变器提供稳定的电源。逆变器将直流电源转换为交流电源，并通过PWM调制技术调整交流电的频
率和幅值，从而控制电机的转速。控制电路通过传感器采集电机的运行状态，并通过对逆变器的控制信号实现控制目标。
三、系统设计步骤
1.确定系统需求：根据应用场景和任务要求，确定对异步电动机的调
速要求，包括速度范围、控制精度等。
2.选择电机和变频器：根据系统需求，选择适合的异步电动机和变频器，确保其参数和性能满足需求。
3.设计电路连接：根据电机和变频器的技术规格，设计电机与变频器
的连线方式和电路连接，确保信号传输畅通。
4.设计控制系统：根据系统需求，设计控制系统包括传感器、控制电
路和控制算法等，确保对电机的精确控制。
5.实施系统调试：将设计好的电路和控制系统进行组装和调试，确保
系统能够正常工作。
6.测试系统性能：对系统进行性能测试，包括速度响应、负载变化等
测试，验证系统的设计目标是否达到。
7.优化系统性能：根据测试结果，对系统进行调整和优化，提高系统
交流异步电机调速系统实验报告
交流异步电机调速系统实验报告
引言
在电力系统中，电机调速是一个非常重要且复杂的问题。随着技术的不断发展，异步电机调速系统成为了广泛应用的一种方案。本实验旨在通过搭建和调试一个交流异步电机调速系统，来研究其调速性能和控制策略。
实验目的
1.理解交流异步电机调速系统的工作原理；
2.掌握电机调速系统的基本组成和实验搭建方法；
3.研究不同控制策略对电机调速性能的影响；
4.分析实验结果，评价不同控制策略的优劣。
实验原理
1.异步电机工作原理：异步电机由主电路和励磁电路组成。主电路中的三相对
称电压产生一个旋转磁场，而励磁电路中的电压和电流则产生感应转子电动
势和转矩，使得电机运转起来。
2.异步电机调速原理：异步电机调速主要通过控制转子电阻、定子电压以及改
变电机的励磁电流来实现。常见的调速方法有直接转矩控制(DTC)、矢量控
制(VC)等。
实验设备和步骤
1.实验设备：
–交流异步电动机
–实验控制器
–电压调节器
–电流测量仪
–速度测量仪
–控制软件
2.实验步骤：
1.搭建电机调速系统的硬件连接，确保各设备按照要求连接并接通电源。
2.在控制软件中选择合适的控制策略，并设置调速参数。
3.运行实验控制器，观察电机的调速性能，并记录实验数据。
4.根据实验数据分析电机的调速性能，并评价不同控制策略的优劣。
实验结果分析
根据实验数据，我们可以得出以下结论：
1.不同控制策略对电机调速性能的影响：
–直接转矩控制(DTC)可以实现较好的转矩和速度响应，但对转子电阻参数变化较为敏感。
–矢量控制(VC)具有较好的转矩和速度响应特性，并且对转子电阻参数变化不敏感。
交流电动机变频调速系统控制方案的选择
（ 收稿日 期： ０７ － ２０ － ２；编样：刘阐词） ０ ２ １
５ 结论 （） １ 通过实际应用， 对于煤炭资源储量的质
量、 结构的认识更加明确和清晰， 经济可利用性差
自的适用范围。
关键词：三相异步电动机；通用变频器；矢量控制变频器；转 速编码器；开环和闭环控制 中图分类号： Ｍ４＋２ 文献标识码： Ｔ ３３ ． Ｂ 文章编号：１ ７ １ ３ ０） 一 ００ ０ ０ 一０ （ ７ ０ ０２一 ２ ０ ８ ２ ０ ２
Ｔｅ ｔｎ ｈ ｏｔｌ ｇ ｍ ｏｔ ｒ ｕｎｙ ｖｒｏ ｅ ｃｏ ｏｔ ｃｎｏｉ ｓ ｅ ｅ ｈ ｆｑｅｃ ｃｎｅ ｉ ｈ ｓｅ ｉ ｆ ｌ ｅ ｒｌ ｃ ｎ ｈ ｆ ｅ ｅ ｏ ｓｎ ｔｎ ｅｎ ｐ ｄ ｅ ｎ ｌｒ ｔｇ ｒ ｔ ｔｍｔ ｓ ｅ ｓ ｔ ｉ ｔ ａｅ ａｎ ｃｒｎ ｅ ｃｏ ｏ ｒ ｒ ｓｒｇ ｙ ｍ ｈ ｔｎ ｉ ｕ ｅ ｌ ｒ ｏ ａ ｆｉ ｅ ｓ ｅ ｅ
该控制方案结构简单， 可靠性高。 但由 于是开 ５ ｚ， 使电 气隙 ０ ） 会 机 磁通９（ Ｈ 约等于ＶＦ 饱和； 环控制方式， ／） 其调速精度和动态响应特性并不是十 反之， ８ 不变， ３Ｖ ０ 频率向上调 （ ５Ｈ） 则使磁 ＞ ｚ， ０ 分理想。尤其是在低速区域电压调整比较困难， 不 通减弱。所以， 真正应用变频调速时， 一般需要同 可能得到较大的调速范围和较高的调速精度。异步 时改变电压和频率，以保持磁通基本恒定。因此， 电动机存在转差率，转速随负荷力矩变化而变化， 前有些变频器具有转差补偿功能及转矩提升 变 调速器又称为ＶＶ （ａ ｂ Ｖｌｅ ａｅ 既使目 频 ＶＦ ｒ ｌ ｏｇＶ ｉｌ Ｖｉ ｅ ａ ａ ｂ ａ ｔ ｒ 功能， 也难以 达到０ｓ ． ％的精度， 所以采用这种 ｖ ｉ Ｆｑ ｎ ） ｒｕ ｃ 装置。 ｅｅｙ
异步电动机的几种调速方法
异步电动机的几种调速
方法
-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
一、调速方法
从异步电动机的转速关系式
n=n1(1-S)=60(f1/P)(1-S)
可见，要改变异步电动机的转速，可从下列三个方面着手：
1.改变异步电动机定子绕组的极对数P，以改变定子旋转磁场的转速n1，即所谓变极调速（不能均匀调速）。
2.改变电动机所接电源的频率以改变n1，即所谓变频调速；
3.改变电动机的转差率S。
其中，改变转差率S有很多种方法。当负载的总制动转矩不变时，与它平衡的电磁转矩也跟着不变，于是，从电磁转矩参数表达式（略）可见，当频率f1和极对数P不变时，转差率S是定子端电压、定子电阻、漏抗等物理量的函数，因此，改变转差率S的方法有下列几种：
(1)改变加与定子的端电压，为此需用调压器调压；
2
(2)改变定子电阻或漏抗，为此须在定子串联外加电阻或电抗器；
(3)改变转子电阻，为此采用绕线式电动机，在转子回路串入外加电阻；
(4)改变转子电抗，为此须在转子回路串入电抗或电容器。
(5)在转子回路中引入一个转差率f2=Sf1的外加电势，为此须利用另一台电机来供给所需的外加电势，该电机可与原来电动机共轴，或不共轴，这样将几台电机在电方面串联在一起以达到调速目的，称为串级调速。串级调速可用一种可控硅调速来代替。其基本原理为：先将异步电动机转子回路中的转差频率交流电流用半导体整流器整流为直流，再经过可控硅逆变器把直流变为交流，送回到交流电网中去。这时逆变器的电压便相当于加到转子回路中的电势，控制逆变器的逆变角，可改变逆变器的电压，也即改变加于转子回路中的电势，从而实现调速的目的。
交流异步电动机变频调速策略的研究
的通断． 得到的信号控制三相异步 电动机。
矢量脉宽调制（Ｖ ＷＭ） ＳＰ 信号 的生成方法及实现技 术至 关重 要 。Ｓ ｗＭ 和 Ｓ ＷＭ 控 制 技 术是 工 业 Ｐ ＶＰ 控制 领域 中特别 是在 三相 电机的 控制 中应 用最为 广 泛 的一种 变频 电源 控 制 的 技 术 ． 其 控 制 问题 已做 对 了大 量 的研 究工 作 ． 在三 相 电机控 制 中， 系统 的性 对 能稳 定性 和 有 效 控 制 谐 波 电压 等 方 面 有很 高 的 要 求． 而载 波 比的选 择 、 制 方 式 的 选 择 、 样 方法 的 调 采 选 择 等问题 正 是解 决这 些 问题 的关 键所 在 。文章 针
摘
要： 本文分别用同步调制、 异步调制、 混合调制三种方法实现正弦脉 宽和电压 空间矢量调制型
逆 变器 ． 较 了 Ｓ ＷＭ 和 Ｓ ＷＭ 的优 缺 点。 比 Ｐ ＶＰ
关 键词 ： 同步调 制 ； 步调 制 ； 合 调制 异 混 中图 分类号 ： ＴＭ３ 文献 标识 码 ： ４ Ａ
文 章编号 ：０ ７ ６ ２ （ ０ ６ １ —０ ２ — ０ １０－ ９ １２０ ）４ １２ ２ 电路 由交 直单 相桥 式不 可 控 整 流 电路 、 直交 三 相 桥 式全 控逆 变转 换 电路 组 成， 由单 片 机控 制 系统 产 生 的脉宽调制信号去控制逆变器 中的六个主开关器件
异步电动机V -F控制策略优化
异步电动机V /F控制策略优化
摘要：本文在传统VF 控制算法的基础上，提出了一种包括预励磁、定子电流抑制、谐振抑制等功能的VF控制策略优化方案。通过预励磁，可以增大电机启动瞬间的转矩输出；通过电流抑制功能，可以限制电机启动过程的电流幅值，避免过流跳闸；谐振抑制功能可以消除电机在某些特定频段的振荡现象。仿真和实验都证明了以上算法的正确性和有效性。
1引言
变频器驱动控制一般分为VF开环控制、矢量控制以及直接转矩控制等。VF控制属于开环控制，控制算法简单，实现成本低，不依赖电机参数，系统鲁棒性高，但是转速控制精度不高，动态响应慢。矢量控制则可以通过旋转坐标变换对磁通和转矩实现解耦控制，使交流电机具有类似直流电机的优良控制特性，转速控制精度高，但是这种控制方法受电机参数影响较大。直接转矩控制则是保持定子磁链幅值恒定，通过控制电机负载角来直接控制电磁转矩，具有较快的动态响应。
相对于矢量控制和直接转矩控制来说，VF控制在转速控制精度和动态响应速度等指标上都存在一定的差距，但是由于其实现方法简单、成本低，鲁棒性高，在交流调速领域依然有十分广泛的应用。此外，从系统通用性的角度来说，VF控制也是交流变频驱动领域最基本、适用场合较多的一种控制方式。因此，在传统VF控制方式的基础上，进行控制策略的完善和优化，已减少或弥补其在控制精度和响应速度等方面的不足就成为一项重要的工作。本文提出了一种通过预励磁、定子电流抑制、谐振抑制等功能来优化VF控制性能的控制策略，并通过仿真和实验对控制策略进行了分析和验证。
2VF控制原理
浅谈三相交流异步电机的调速方法
浅谈三相交流异步电机的调速方法
发布时间：2022-03-29T07:10:17.938Z 来源：《科学与技术》2021年32期作者：肖轲远
[导读] 在实际应用中，电机的调速性能将对产品质量、生产效率、节能减排起决定性作用。
肖轲远
中车永济电机有限公司山西省西安市710016
摘要：19世纪七十年代前后相继诞生了直流电机和交流电机，从此人类社会进入了以电机为动力设备的时代，以电机作为动力机械，为人类社会的发展和进步、为工业生产的现代化起到了巨大的推动作用。在实际应用中，电机的调速性能将对产品质量、生产效率、节能减排起决定性作用。
关键词交流电机调速
0 引言
近年来，电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，为交流调速技术的发展创造了有利条件，使交流电机调速和控制提高到了一个新水平。交流异步电机调速是集电力电子、微电子及电机等学科于一体的高科技领域，其社会效益、经济效益十分巨大。
1 三相交流异步电机结构及工作原理
三相异步电机的结构主要包括以下两个部分：静止部分---定子；旋转部分---转子；定子铁心内圆与转子铁心外圆之间有一个很小的间隙称之为气隙。定子由铁心、绕组与机座三部分组成。转子由铁心与绕组组成，转子绕组有鼠笼式和线绕式。鼠笼式转子是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成；线绕式转子绕组与定子绕组一样，由线圈组成绕组放入转子铁心槽里。当定子的对称三相绕组连接到三相电源上时，绕组内将通入对称三相电流，并在空间产生旋转磁场，磁场沿定子内圆周方向旋转，当磁场旋转时，转子绕组的导体切割磁通将产生感应电动势E，由于电动势E的存在，转子绕组中将产生转子电流I。根据安培电磁力定律，转子电流与旋转磁场相互作用将产生电磁力F（其方向由左手定则定），该力在转子的轴上形成电磁转矩，且转矩的作用方向与旋转磁场的旋转方向相同，转子受此转矩作用，便按旋转磁场的旋转方向旋转起来。
异步电机变频调速原理分析
图 3 交流力矩电机的调速特性
三相交流异步电动机的变压变频调速系统（简 称 VVVF 调速系统）已经广泛应用于风机、泵类、 空调器、给料系统、传送带、数控机床等设备的电 力源和动力源，起到了提高设备自动化、提高产品 质量和节省电能的良好效果。变频调速系统在发电 厂中的风机与水泵方面更是得到了广泛的应用。 在发电厂中，对于风机和水泵的利用率极高， 而
制下，Eg/fs 比值不变。
2
第 00 期
第一作者等： 本文题名
1
Ir =
Eg
= Eg fsl
( Rr
/
s)2
+
X
2 lr
Rr fs
（11）
联立（4）和（11），可得：
Te
=
mp 2πRr
( Eg fs
阻比普通鼠笼式电动机的转子电阻大得多,因而其 机械特性与普通感应电动机明显不同。交流力矩电 机的机械特性如图 2 所示，图中，曲线 1 为普通感 应电机的机械特性；交流力矩电机转子电阻较大， 使最大转矩对应的转差率为 1，即最大转矩出现在 堵转点，其机械特性如图中曲线 2 所示。
图 2 交流力矩电动机特性曲线
（6）
VVVF 调速系统的调速原理
转子电流也可以表示为：
Ir =
Eg (Rr / s)2 + X lr 2
（7）
联立式（4）和（7）可得：
交流异步电机变频调速系统矢量控制与直接转矩控制算法比较
文章 编号 ： １ ０ ０ ４— ２ ８ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ８ ４— ０ ２
交流异步电机变频调速 系统矢量控制与 直接转矩控制算法 比较
郑连亮 ， 邹洁
Leabharlann Baidu（ 渤海装备 辽河重工有 限公 司电气分公 司， 辽宁 盘锦 １ ２ ４ ０ １ ０ ）
交 流 电机 控制 技术 取得 了突破性 的进 展 。由于交 流 电 机 是多变 量 、 强耦合 的非线 性 的时变 系统 ， 与直流 电动 机相比， 交流 电机 的转矩控 制要 困难 得多 。
２ 矢 量 控 制
１ ９ ７ １ 年德 国学 者 Ｆ ． Ｂ ｌ ａ ｓ ｃ ｈ ｋ ｅ提 出 了感 应 电机 矢 量 变换控 制理 论 ， 这 一 理论 应 用 坐标 变 换 将 三项 系统 等 效为正 交两 相系 统 ， 再 经过 按 转 子磁 场 定 向的矢 量 旋 转变换 实 现 了定 子 电流励磁 分量 与转矩 分量 之 间的 解耦 ， 从 而达 到对感 应 电机磁 链 和 电流分 别 控 制 的 目 的 。矢 量变换 控制 理论 已经广 泛应用 与交 流 电机 的控 制， 解决 了交 流 电机 的磁 场解 耦与转 矩独 立控制 问题 。
３ 直接 转 矩 控 制
直接转矩 控制 是 １ ９ ８ ５年 由德 国鲁 尔 大 学 Ｍ． Ｄ ｅ ．
交流异步电动机变频调速系统设计报告
目录绪论 (1)
第1章系统总方案设计思路 (3)
1.1变频器的选定 (3)
1.2系统原理框图及各部分简介 (3)
第2章主电路的设计与分析 (4)
2.1主电路工作原理 (4)
2.2整流电路 (5)
2.3逆变电路 (5)
2.4 IGBT简介及驱动要求 (7)
2.5保护电路 (10)
第3章控制电路的设计与分析 (13)
3．1 驱动电路设计 (13)
3.1.1 SPWM调制技术简介 (13)
3.1.2 SPWM波生成芯片特点和引脚功能 (15)
3.1.3 SA868芯片内部结构及工作原理 (17)
3.2 控制电路设计 (18)
第4章实验与仿真 (19)
第5章总结与体会 (21)
附录 (22)
参考文献 (23)
绪论
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别
表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。从大的范围来分，电机有直流电机和交流电机。由于直流机调速容易实现，性能好，因此过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流机固有的缺点：由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来太大的麻烦。因此人们希望，让简单可靠廉价的笼式交流电机也像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。随着电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，出现了变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机调速，而成为电气传动的中枢。
交流异步电动机的调速方法及特点
交流异步电动机的调速方法及特点
异步电动机是一种常用的电动机类型，其调速方法主要有电压调制调速、转子电流调制调速和频率调制调速。下面将分别介绍这三种调速方法的特点。
1. 电压调制调速：
电压调制调速是通过改变电动机的供电电压来实现调速的方法。在这种方法中，通过改变电动机的输入电压，可以改变电动机的转矩和转速。电压调制调速主要通过改变电动机的输入电压和功率因数来实现调速。其特点是调速范围广，调速精度高，但是调速过程中容易产生谐波和电磁干扰。
2. 转子电流调制调速：
转子电流调制调速是通过改变电动机的转子电流来实现调速的方法。在这种方法中，通过改变电动机的转子电流，可以改变电动机的转速和转矩。转子电流调制调速主要通过改变电动机的转矩特性来实现调速。其特点是调速范围广，调速精度高，但是调速过程中容易产生转子电流过大和电磁干扰的问题。
3. 频率调制调速：
频率调制调速是通过改变电动机的输入频率来实现调速的方法。在这种方法中，通过改变电动机的输入频率，可以改变电动机的转速和转矩。频率调制调速主要通过改变电动机的输入频率和电压来实现调速。其特点是调速范围广，调速精度高，但是调速过程中需要
改变电动机的输入电压和频率，所以需要特殊的调速设备。
总的来说，异步电动机的调速方法主要有电压调制调速、转子电流调制调速和频率调制调速。这三种调速方法各有特点，可以根据实际需求选择合适的调速方法。电压调制调速适用于调速范围广、调速精度高的场合；转子电流调制调速适用于调速范围广、对调速精度要求较高的场合；频率调制调速适用于调速范围广、对调速精度要求较高的场合。
交流异步电动机变频调速设计
交流异步电动机变频调速设计
异步电动机是目前工业中最常用的一种电动机，广泛应用于各个领域。异步电动机的调速是为了满足不同工况下的要求，提高电机的效率和运行
稳定性。变频调速是目前常用的一种调速方法，可以灵活调节电机的转速
和负载。
异步电动机变频调速的基本原理是通过改变电机的供电频率和电压来
实现调速。传统的调速方法是通过改变电源电压来实现调速，但是这种方
法的调速范围有限，效果也不好。而变频调速可以通过改变电源的频率来
实现调速，调速范围广，效果好。
异步电机的变频调速系统主要由变频器、电机和控制系统组成。变频
器是用来改变电源的频率和电压的设备，可以根据实际需要灵活调节电机
的转速和负载。控制系统是用来控制变频器的工作状态和参数的，可以根
据实际需要设置电机的转速和负载要求。
在异步电机的变频调速设计中，需要考虑以下几个方面：
1.变频器的选择：变频器是异步电机变频调速的关键设备，需要选择
合适的变频器。在选择变频器时，需要考虑电机的功率、转速范围和负载
要求等因素，以确定变频器的额定功率和频率范围。
2.变频器参数的设置：根据实际需要设置变频器的工作参数，如频率、电压、转速等。这些参数的设置要根据电机的特性和负载要求来确定，以
保证电机的运行稳定性和效率。
3.电机的选型：根据实际需要选择合适的异步电机。在选择电机时，
需要考虑电机的功率、转速范围和负载要求等因素，以确定电机的额定功
率和转速范围。
4.控制系统的设计：控制系统是异步电机变频调速的核心部分，用于
控制变频器的工作状态和参数。控制系统需要根据实际需要设计合适的控
交流异步电动机变频调速系统的研究本科论文
交流异步电动机变频调速系统的研究
摘要
本文主要研究交流异步电动机的直接转矩调速控制系统。首先介绍了现代交流调速技术的发展历史及其研究现状，详述直接转矩控制系统的基本原理。然后介绍了交流异步电动机在定子静止两相坐标系OAB上的数学模型，电磁转矩模型以及磁链模型。最后利用MATLAB/SIMULINK建立异步电动机直接转矩控制系统的仿真模型，进行了仿真实验，仿真结果表明采用直接转矩控制系统能够达到良好的调速性能。
Abstract
Direct torque control speed regulation system of AC asynchronous motor is mainly studied on in this article. Firstly, development history and research actuality of modern AC speed regulation technique is introduces, basic theory of direct torque control recounted. Secondly, math model, electromagnetic torque model and flux linkage model of an motor in static two-phase coordinate of stator are recommended. Finally by using MATLAB/SIMULINK to establish a simulation model of asynchronous motor direct torque control system, has carried on the simulation results, the simulation results show that the direct torque control system can achieve good performance of speed adjustment.
交流异步电机调速方法
交流异步电机调速方法
一、改变电源频率调速法
改变电源频率调速法是通过改变电源频率来实现电机速度调节的一种方法。由于异步电动机的转速和电源频率成正比，因此可以通过改变电源频率来调节电机的转速。在工业应用中，变频器是最常用的改变电源频率的设备。通过改变变频器的输出频率，可以实现对电机速度的精确控制。
二、改变极对数调速法
改变极对数调速法是通过改变电机的极对数来实现电机速度调节的一种方法。由于异步电动机的转速和极对数成反比，因此可以通过增加或减少电机的极对数来调节电机的转速。在工业应用中，可以通过改变电机的接线方式或使用专门的极数转换器来实现极对数的改变。
三、改变转差率调速法
改变转差率调速法是通过改变电机的转差率来实现电机速度调节的一种方法。由于异步电动机的转差率可以通过改变电机的工作环境和内部结构来调整，因此可以通过改变转差率来调节电机的转速。在工业应用中，可以通过改变电机的负载或使用专门的转差率控制器来实现转差率的调整。
四、调压调速法
调压调速法是通过改变电机的输入电压来实现电机速度调节的一种方法。由于异步电动机的转速和输入电压成正比，因此
可以通过改变输入电压来调节电机的转速。在工业应用中，可以使用专门的调压器或变频器来实现电压的调整。
五、串级调速法
串级调速法是通过在电机转子回路中串入一个附加的电动势来改变电机的转差率，从而实现电机速度调节的一种方法。在工业应用中，可以使用专门的串级调速装置来实现串级调速。
异步电动机节能调速控制策略
一
１ — ９
潍 坊 学 院 学报
２ １ 年 ８月 ０２
它 首先是 建立 一个 电动机 的损 耗模 型 ， 后 用 数学 方 法 找 到一 个最 优 的磁通 来 实 现损 耗 最 小 。此 法 然 的优点 是最优 励磁 电流 直接 由计算 得 到 ， 响应 速度 快 ， 需要 精确 的 电动机模 型参 数 ， 环境 变化 影 响大 ， 但 受 寻 优精度 较低 。 异 步 电动机使 用矢 量控制 时 ， 其稳 态励磁 电流 和转 矩 电 流是 解耦 的 ， 以独立 控 制 磁通 和转 矩 ， 可 因此 易 于实现 Ｌ ＭＣ控 制 。在 忽 略定子 与转子 漏感 情况 下 ， 异步 电 动机 在 同步 旋转 ｄ＿ ＿ｑ坐标 系 中 的稳 态 等效 电路如 图 ２所示［ 引。
第 １ 卷 第 ４期 ２
２１ ０ ２年 ８月
潍 坊 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＷ ｅｆｎ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ａ ｉ ｇ Ｕｎｖ ｒｉｙ ｏ ａ
Ｖ０． ２ Ｎｏ ４ １１ ．
Ａｕ ２ １ 昏 ０２
异 步 电动 机 节 能 调 速控 制 策 略
窦 同水 ，管丰年
铁损 是指 交变磁 场在 定 、 转子铁 芯 中产生 的磁滞 损耗 与涡 流损耗 。
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交流异步电动机调速系统控制策略
发表时间：2018-10-01T12:18:49.203Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：刘英敏
[导读] 摘要：为了提高异步电动机调速系统的精确性，本文主要分析了三种较为成熟的控制策略，同时分析了现代控制理论在交流异步电动机调速系统的应用控制策略的未来发展方向，期望能够推动系统控制策略的不断完善发展。
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摘要：为了提高异步电动机调速系统的精确性，本文主要分析了三种较为成熟的控制策略，同时分析了现代控制理论在交流异步电动机调速系统的应用控制策略的未来发展方向，期望能够推动系统控制策略的不断完善发展。
关键词：交流异步电动机；调速系统；策略；方向
交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置，其主要成分包括定子、转子和气隙。定子绕阻在接通三相交流电之后能够产生磁场，而且还切割了转子，进而获得转矩。交流异步电动机具有结构简单、运行稳定、价格实惠、安装和维护方便等优点，使其得到了广泛的应用。
交流异步电动机常见的调速方法有降压调速、转子串电阻调速和变极对数调速等，其中的变压变频调速的调速范围宽、灵活性较强，应用较为广泛。变压变频调速时的转差功率能够保持稳定，在配以一定的技术后能够保持高性能，能够与直流调速系统想媲美。本文以现代控制理论为基础分析了对异步电动机的变压变频调控策略的分析。
一、基于静态模型的控制策略
对异步电动机的调速的本质在于对电磁转矩的控制。传统的异步电动机交流调速系统以T型稳态等电路建立了数学模型，但对电磁转矩的控制率低。但其也有结构简单、工作场合要求低等特点，在风机和水泵中得到了广泛的应用。
1.对转速开环、恒压频比的控制
对转速开环和恒压频比控制的核心在于对电压和频率的控制，确保电压频率比保持稳定不变的情况下，以改变异步电动机的同步转速进行调速。在这一过程中，当电磁转矩不变时，转差频率不变，负载时的转速不变，通过改变电子电压频率来稳步改变转速。由于转速开环、恒压频比不能控制电磁转矩，其动态性能较差，调速范围也十分有限。
2.转速闭环、转差频率控制
能够控制电磁转矩就能够提高系统的动态性能。在转速开环、恒压频比上进行转速闭环控制，当电压频率陡然增加时，电机转速较为迟疑，造成转差额较大，电机转速提高，进而实现了对转速的控制。
二、基于动态模型的传统控制策略
上述的一种控制策略从稳态的电路出发，在稳态的情况下气隙恒定，动态性较差。要向实现动态性的调速，就要控制异步电动机的磁通和电磁转矩，常见的控制策略是矢量控制、直接转矩控制等。
1.矢量控制
矢量控制起源于感应电机磁场定向控制，并在感应电机定子电压上逐渐形成了矢量控制理论。矢量控制能够将定子电流分解成励磁分量和转矩分量，并在各自控制器的独立控制下实现了控制。矢量控制的关键在于保持转子磁链的恒定，因此就需要随时掌握转子磁链的信号。在初始阶段，人们尝试使用磁链传感器检测转子磁链，但其工艺和技术不太理想，而且转速低时的脉动分量大大超出了平常。当前的矢量控制系统多使用软测量的方法，例如电压、电流信号等。
2.直接转矩控制
矢量控制在理论上实现了磁链和转矩的解耦控制，但其坐标变换和转子磁链的准确性限制了矢量控制范围的准确性。而直接转矩控制系统通过双位控制器控制电磁转矩，选择合适的电压矢量控制电机，转矩响应速度快，稳定性也更高。
三、现代控制策略
传统控制策略会收到电机参数和扰动的影响，因此，现代控制理论与矢量控制、直接控制理论相结合，并且通过设计参数辨识器、观测器等修正模型，提高系统的鲁棒性。
1.滑模变结构控制
滑模变结构控制是通过变革结构控制实现控制，其实质是通过不连续的控制率使其按照要求的轨迹运动，常与矢量控制和直接转矩控制相结合使用。传统的滑模控制器只有滑动到面上时才具备不确定的干扰抑制力，常见的简单的办法是提高增益性使系统能够快速收敛到滑动面，但随之抖动也家具，使系统变得不稳定。全滑模控制具有全程性，在通过滑动模块控制的基础上，需要设计一个非线性的动态滑模来消除滑模控制，使系统具备全过程的鲁棒性，克服了原有的缺点。滑模变结构控制还有另外一个缺点，即当达到滑动后，滑动面向平衡点运动的轨迹难以得到控制，容易产生抖动。
2.自适应控制
由于异步电动机的参数与电机工作状态联系紧密，而矢量控制和直接转矩控制的动态性能也容易受到参数的变化，其自适应控制受到了广泛关注。自适应控制系统中常见的调速系统包括自适应控制和自适应观测器。模型自适应控制器以参考模型的输出为理想输出，以控制被控制对象的动态性和参考模型的动态性一致，其中涉及到的问题有负载转矩的矫正、速度控制器等。为了解决这些问题，需要掌握状态变量，如定子电流、转速等，但还需要定转子磁链自适应观测器，其以磁链为工具，以实际输出量和预估输出量为基准进行矫正，能够实现对转子电阻和转速的有效辨识。另外，还有一种自适应观测器——卡尔曼滤波器，它具有观测和滤波功能，能够消除系统噪音，提高了观测器的精度，使其鲁棒性更强。但交流调速系统以非现行系统为主，人们多以交流调速系统方程建立卡尔曼滤波方程，并加入了参数辨识、转速观测等，使观测器更加简化。
3.模糊控制
在矢量控制系统中，以转速和电流控制器为设计对象均能够将其设计成模糊控制器，进而掌握电极参数的变化和负载扰动的抑制能力。模糊控制常用在直接转矩控制中，更好地实现了定子电阻的控制，有效地实现了对异步电动机定子电阻的检测。
4.神经网络控制
神经网络控制的非线性模型包括神经网络辨识器和神经网络控制器的设计。神经网络能够矫正定、转子电阻，能够有效消除其对转子
磁链的影响，提高转子磁链和电磁转矩的准确值。由于转子磁链中包括三相电流和转速的非线性函数，电磁转矩通过转子磁链和转速来表示，因此，电磁转矩就成为了三相电流和转速的非线性函数。因此，应恰当使用神经网络来实现2个非线性函数，得到转子磁链和电磁转矩，保证了电机参数的准确性。
结语
交流异步电动机调速系统较为复杂，传统的控制方法较多，但对电机数学模型的依赖性较大，而且电机参数的变化也较大，不确定性扰动较多，使得这些电机数学模型不太精确。随着现代控制理论的研究和发展，现代控制理论和实践取得了较大的进步，但还需要进一步的研究，例如如何使电机模型更加精确，如何使用非线性控制器提高交流调速系统的性能。
参考文献：
[1]袁淑梅.交流异步电动机调速系统控制策略综述[J].山东工业技术，2016（12）：285.
[2]丁辉，胡协和.交流异步电动机调速系统控制策略综述[J].浙江大学学报（工学版），2011，45（01）：50-58.
[3]何光东.交流伺服控制技术研究[D].浙江大学，1998.