异步电机控制策略
异步电机控制算法基础
异步电机控制算法基础异步电机，又称感应电机，是工业应用中最常见的电动机类型之一。
它的运行不依赖于外部的同步信号，而是通过内部的电磁感应产生转矩。
由于其结构简单、维护成本低以及可靠性高等特点，异步电机在诸多领域，如制造业、风力发电、水泵系统等都发挥着重要的作用。
随着电力电子技术、微处理器技术和控制理论的发展，异步电机的控制算法也日益丰富和精确。
本文将详细探讨异步电机控制算法的基础理论，包括数学模型、控制策略及其在实际系统中的应用。
一、异步电机的基本数学模型理解异步电机的控制算法，首先要从其数学模型入手。
异步电机的数学模型相对复杂，但可以通过合理的简化和假设来降低其复杂性。
常用的数学模型有dq轴模型、αβ轴模型以及基于这些模型的派生模型。
1. dq轴模型dq轴模型是通过Park变换将三相异步电机的电压、电流和磁链等物理量从静止的abc坐标系转换到旋转的dq坐标系中。
在dq坐标系下，电机的电压方程、磁链方程和转矩方程可以表示为相对简单的形式，便于分析和设计控制器。
2. αβ轴模型αβ轴模型是通过Clarke变换将三相异步电机的物理量从abc坐标系转换到两相正交的αβ坐标系中。
这种模型在分析和设计某些类型的控制器（如直接转矩控制）时特别有用。
二、异步电机的控制策略异步电机的控制策略主要可以分为两大类：矢量控制（也称为场向量控制）和直接转矩控制。
1. 矢量控制矢量控制是一种高性能的异步电机控制策略，它通过模拟直流电机的控制方式来独立控制异步电机的转矩和磁通。
矢量控制的核心思想是通过坐标变换将异步电机的定子电流分解为产生磁通的励磁分量和产生转矩的转矩分量，然后分别对这两个分量进行控制。
通过这种方式，矢量控制可以实现异步电机的高性能调速，包括快速的动态响应、高精度的速度控制和宽广的调速范围。
2. 直接转矩控制直接转矩控制是一种直接控制异步电机电磁转矩的控制策略。
它不需要进行复杂的坐标变换，而是直接在定子坐标系下计算和控制电机的转矩。
异步电机直接转矩控制策略
异步电机直接转矩控制策略研究目的
提高控制性能
通过直接控制电机的转矩和磁链 ，实现更快速、更精确的电机控
制，提高控制性能。
简化控制算法
直接转矩控制策略简化了传统控制 策略的算法，降低了对控制硬件的 要求。
推广应用
通过深入研究直接转矩控制策略的 原理和应用，为该策略在更多领域 的应用提供理论支持和实践指导。
异步电机直接转矩控制策略
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目录
• 引言 • 异步电机直接转矩控制策略基
本原理 • 异步电机直接转矩控制策略实
现方法 • 异步电机直接转矩控制策略性
能分析
目录
• 异步电机直接转矩控制策略优 化方法
• 异步电机直接转矩控制策略实 验验证
01
引言
异步电机直接转矩控制控制策略基 本原理
异步电机基本原理
异步电机结构
异步电机由定子和转子组成，定 子绕组产生旋转磁场，转子感应 电流产生转矩。
异步电机工作原理
异步电机工作时，旋转磁场与转 子电流相互作用产生转矩，使转 子转动。
直接转矩控制的提出
异步电机在工业、交通、能源等领域 应用广泛，对控制策略提出较高要求 。
为了简化控制算法和提高控制性能， 直接转矩控制策略被提出，通过直接 控制电机的转矩和磁链来实现高性能 控制。
传统控制策略的局限性
传统的异步电机控制策略如矢量控制 、场向量控制等，虽然能够实现高性 能控制，但算法复杂，对控制硬件要 求较高。
一种新的异步电机非线性控制策略
Ａ ｗ ｎｌ ａ ｎｔｏ ｔ ａ ｅ ｙ ｆ ｒ Ａｓ ｎ ｈｒ ｎｏ ｓ Ｍ ｏ ｏ Ｎｅ Ｎｏ ｉ ｒ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｒ ｔ ｇ ｏｒ ｎ ｆ ｅｃ ａ ｂ ｉｅ ｙ ａｓ ｉ —ａｅ ｏｔ ｌ Ｐ Ｃ）ｔ ａｈｅｅｓｅｄａｄｆ ｘｔ ｃ — ｎ ｕ ａｕ ， ｈ ｕｒ ｔ ｅ ｒｎｅｗ ｓ ｔ ｎｄｂ ｓｉｔ ｂｓｄｃｎ ｏ （ Ｂ ｌ ｅ ｒｅ ｏａ ｐ ｖｙ ｒ ｏ ｃ ｉ ｐ ｅ ｎ ｕ ａｋ ｖ ｌ ｒ
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一种新型异步电机直接转矩控制策略研究
年第6期5一种新型异步电机直接转矩控制策略研究刘刚1任一峰1林都1赵敏2（1.中北大学，太原030051；2.北京茨浮测控技术研究所，北京101101）摘要异步电机调速系统中，传统直接转矩控制不能满足高精度调速的要求。
在分析了异步电机直接转矩控制基本原理的基础上，提出了一种基于空间矢量脉宽调制（SVPWM ）的直接转矩控制方法。
通过Matlab/Simulink 对该系统进行仿真，仿真结果表明：空间矢量脉宽调制直接转矩控制能够有效地减少电动机转矩和磁链的脉动。
关键词：异步电机；直接转矩控制；交流调速系统Research on a New Method for Direct Torque Control of Induction MotorLiu Gang 1Ren Y ifeng 1Lin Du 1Zhao Min 2（1.North University of China ,Taiyuan 030051；2.Academy of Beijing Servo technology,Beijing 101101）Abstr act In speed modulation of induction motor,traditional DTC controller can ’t fulfill speed modulation in large-scale and high precision.The principle of direct torque control for asynchronous motor is presented,give a method of direct torque control based on SVPWM.A simulation with Matlab/Simulink is carried out,simulation results show that it effectively reduces the pulsation of torque and magnetic flux linkage.Key words ：asynchronous motor ；direct torque control ；AC speed modulation system1引言直接转矩控制是继矢量控制后交流调速领域中一门新兴的控制方法，其特点是采用空间电压矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算并控制电机的转矩和磁通，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节产生PWM 信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能[1]。
异步电机无速度传感器矢量控制策略综述
矢量控制策略具有动态响应快、转 矩脉动小、运行效率高等技术优势 ，在异步电机控制领域得到了广泛 应用。
02
异步电机无速度传感器技术
无速度传感器技术原理
估计转速和位置
通过检测电机的电压、电流等电气信 号，利用特定的算法估计电机的转速 和转子位置。
消除机械传感器
无需使用机械式的速度传感器，降低 了系统的复杂性和成本，同时提高了 系统的可靠性和维护性。
节能环保
无速度传感器技术能够实 现电机的精确控制，减少 不必要的能耗，有利于节 能环保。
矢量控制策略简介
基本原理
矢量控制策略是一种通过坐标变 换将三相交流电机等效为直流电 机进行控制的方法，可以实现电
机的高性能控制。
控制方法
矢量控制策略包括磁场定向控制（ FOC）和直接转矩控制（DTC）等 方法，可以根据不同的应用需求选 择合适的控制方法。
无速度传感器技术分类
01
基于电机模型的方法
利用电机的数学模型，通过检测电机的电压、电流等电气信号估计转速
和转子位置。如基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）的方法。
02
基于信号处理的方法
通过分析电机运行过程中的信号特征来估计转速和转子位置。如基于振
动信号分析、电流频谱分析等方法。
03
混合方法
结合电机模型和信号处理的方法，以充分利用两者的优点，提高估计精
展望
• 在未来，该控制策略有望成为电机控制领域的主流 技术之一，为工业自动化、智能家居等领域带来更 多的创新和变革。
THANK YOU
异步电机无速度传感器矢量控制策略的优势与局限
优势
局限
• 无需使用速度传感器，降低了系统成本和复杂度。
• 通过对电机参数的精确测量和计算，可以实现高精度 的矢量控制，提高了电机的运行效率和性能。
异步电机的控制策略如何优化能源利用率
异步电机的控制策略如何优化能源利用率在当今能源日益紧张的时代，提高能源利用率成为了各行各业关注的焦点。
异步电机作为广泛应用于工业生产和日常生活中的重要动力设备，其能源消耗占据了相当大的比例。
因此，优化异步电机的控制策略，以提高能源利用率，具有极其重要的现实意义。
异步电机的工作原理相对简单，但要实现高效运行却并非易事。
它通过电磁感应原理将电能转化为机械能，但在这个过程中，存在着诸多能量损耗。
例如，定子和转子的铜损、铁芯的铁损以及机械损耗等。
为了减少这些损耗，提高能源利用率，需要采取一系列有效的控制策略。
其中，变频调速控制是一种常见且有效的方法。
传统的异步电机通常以固定的转速运行，无法根据实际负载需求进行灵活调整。
而变频调速技术可以通过改变电源的频率，从而改变电机的转速。
当负载较轻时，降低电机的转速，既能满足工作需求，又能显著降低能耗。
这是因为电机的功率与转速的三次方成正比，转速的小幅降低就能带来功率的大幅下降。
在变频调速控制中，矢量控制和直接转矩控制是两种常用的先进控制策略。
矢量控制通过将异步电机的定子电流分解为励磁分量和转矩分量，并分别进行控制，实现了对电机磁通和转矩的解耦控制，从而提高了电机的动态性能和效率。
直接转矩控制则直接对电机的转矩和磁通进行控制，具有响应速度快、控制简单等优点。
通过合理选择和应用这些控制策略，可以根据不同的工况，精确地控制异步电机的运行，达到节能的目的。
除了变频调速控制，优化电机的启动方式也能有效提高能源利用率。
直接启动是异步电机最常见的启动方式，但这种方式会导致启动电流很大，通常为额定电流的 5 7 倍，这不仅会对电网造成冲击，还会增加电机的能量损耗。
相比之下，软启动技术则可以有效地解决这个问题。
软启动通过逐渐增加电机的电压，使电机平稳启动，减少了启动电流和冲击，降低了启动过程中的能量损耗。
此外，合理选择电机的负载匹配也是优化能源利用率的重要环节。
如果电机长期处于轻载或过载运行状态，都会导致能源利用率降低。
异步电机无速度传感器矢量控制策略综述
基于滑模控制的自适应控制策略
总结词
滑模控制是一种非线性控制策略，其核心思 想是在控制过程中使系统的状态轨迹在预设 的滑模面上滑动，以达到预设的目标。
详细描述
在无速度传感器矢量控制中，滑模控制通常 用于估计转速和转子位置。通过设计适当的 滑模面和控制律，可以使系统的状态轨迹在 滑模面上滑动，并根据滑模面的输出估计转 速和转子位置。
基于人工智能的无速度传感器控制技术
1 2
神经网络（NN）
利用多层神经网络对电机转速进行估计，具有 较好的自适应性和鲁棒性。
支持向量机（SVM）
通过构建支持向量机分类器或回归器，实现对 电机转速的估计和控制。
3
强化学习（RL）
通过设计合适的奖励函数和策略，实现对电机 转速的优化控制。
基于信号处理的无速度传感器控制技术
无速度传感器技术的优势
无速度传感器技术能够简化系统结构，降低成本，提高可靠性，因此研究无速 度传感器矢量控制策略具有重要的实际意义。
研究现状与发展
研究现状
目前，异步电机无速度传感器矢量控制策略的研究已经取得了一定的成果，各种 控制方法不断涌现，如基于模型的控制、滑模控制、神经网络控制等。
发展方向
未来的研究将更加注重控制算法的优化和实际应用效果的验证，同时结合现代信 号处理技术和人工智能技术，进一步发展新型的无速度传感器矢量控制策略。
CHAPTER 03
无速度传感器矢量控制技术
基于模型的无速度传感器控制技术
模型预测控制（MPC）
利用电机动态模型进行预测和反馈控制，以达到良好的动态性能 。
滑模观测器（SMO）
通过设计滑模面和滑模控制器，实现对电机转速的精确估计。
扩展卡尔曼滤波（EKF）
带有母线电压控制的异步电机矢量控制策略
要： 提 出了一种建立在异步 电机矢 量控制策略基础上 的母线 电压控制策 略 ， 以解决 架线式交 流电机
车母 线电压发生 的较大 波动 ， 减少欠压 和过压故障保护产 生的 系统 中断运行 现象 ， 提高 系统 的可靠性 。对前 馈 比例环节进行设计 、 参数计算 和理论分 析 ， 并进行 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ仿真验证 。仿真 结果表 明控 制策略能保证 原有 控 制系统高性能 的前提下 ， 实现母线 电压 的平 稳控制 ， 减 少欠 压和过压保护现象的发生。
ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ＤＣ ｂ ｕ ｓ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ；ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ；ａ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ；ｆ ｅ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ
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迫 札 与粒 芾Ｊ 应闭２ ０ １ ３， ４ ０（ ９ ）
控制 与应 母 线 电压 控 制 的 异 步 电机 矢 量 控 制 策 略
异步电机直接转矩全速范围控制策略
后 ，迅速 发展起来 的一 种高性 能 的交 流调 速技术 。直
接转 矩控制技 术 中磁 链控 制有六 边形轨 迹 和近似 圆形 轨迹 两种方 案 ，前者 转矩 脉动 和噪声大 ，但功 率器 件
吼变换 为逆 变器 的开关 信号
开关 频率低 ，开关损 耗较 少 ，通 常在高 速 时采 用 ；而
用 转 矩 两 点式 调 节器 可 以直 接 实 现 对 转 矩 的调
节 ，转 矩两点 式调节 采用 施密特 触发器 ，转 矩调 节器 的输 入 是 给 定 转 矩 丁 与 观 测 的 实 际 转 矩 ｒ 之 差 ， Ａ 。 Ｔ 转矩 给定值 丁 通 常是 由给定 转速 与速度 传感 器 所测 得 的电动 机转速 之差进 行 Ｐ 调节 所得 。 矩调 节 Ｉ 转
例 ：当△ ≥ ￡ 时 ， 一１ 此 时选择 电压矢 量使 磁链 ，
Ｊ胚一 ｍ专 。… … … １ 幅值 ｌ 一 一 … … …（ ）
ｌ ／ ＿ ，
Ｉ 增加 ；当△ ≤ 一ｅ 时 ， 。 ，此 时选 择 电 一０
ｊ艮 一
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压 矢量使 磁链 幅值 ｆ ｆ 小 ； ｉ ｆ 时 ， 。不 减 当 △ ＜￡
磁 链 和近 似 圆形 磁 链 轨 迹 的平 滑 切 换 ，在 全 速 范 围 内 改善 了磁 链 和 转 矩 控 制 性 能 。 关 键 词 ：直 接 转 矩 控 制 ；全 速 范 围 ；磁 链 控 制 中 图分 类 号 ：ＴＭ３ ３ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
３个分 量
全 速 范 围内适合 异 步 电机直 接转 矩 控 制 系统 的模 型 。
它将 两种方 法结合 ，通 过对 电机转速 的判 断 ，实 现两 种控 制方案 的切换 。
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控制原理根据电机学原理，异步电动机的相电动势表达式为式中，f1为定子电源频率，N1为定子每相绕组匝数，KN1为绕组系数，φm为主磁通。
可以看出，当E1/f1的值保持不变时，主磁通φm保持不变。
但是电动势E1不能直接控制，因此我们通过控制定子电压U1与频率f1的比值保持不变，从而使主磁通保持恒定。
当频率较高时，定子电压较高，可以忽略定子电阻的电压降；但是在低频时，定子电阻压降的影响不可忽略，需要通过定子电压补偿的方式改善VF控制的低频性能。
动车组异步牵引电机的电磁噪声分析与控制策略
动车组异步牵引电机的电磁噪声分析与控制策略引言：近年来，随着高铁的快速发展，动车组异步牵引电机作为其重要的动力装置，具有功率大、效率高、使用寿命长等优点，被广泛应用于高铁列车中。
然而，由于电机的工作原理和特点，其产生了一定的电磁噪声。
这种噪声不仅对列车乘客的乘坐舒适性产生影响，还对列车设备的正常运行和使用寿命造成威胁。
因此，研究动车组异步牵引电机的电磁噪声分析与控制策略具有重要的实际意义。
一、动车组异步牵引电机的电磁噪声特点动车组异步牵引电机由于其结构和工作原理的限制，产生了一定的电磁噪声。
具体而言，主要体现在以下几个方面：1. 磁场噪声：当电机的转子与定子之间存在间隙时，磁场会引起转子和定子之间的磁力作用，导致磁场产生震动，产生噪声。
2. 电流噪声：在电机工作过程中，由于电机内部磁场的变化，导致定子和转子上的电流不稳定，形成电流波动，从而产生噪声。
3. 空气动力噪声：在电机运行时，由于电机旋转产生的气流扰动，使得周围空气形成涡流，产生噪音。
二、动车组异步牵引电机电磁噪声分析方法针对动车组异步牵引电机的电磁噪声问题研究，可以采用以下几种分析方法：1. 数值仿真方法：基于有限元分析原理，通过建立电机几何模型和电磁场模型，计算电机内部的磁场分布和磁动力特性，进而分析电磁噪声的产生机理。
2. 实验测试方法：利用专业的测试设备，通过安装传感器和探头，对电机的电磁噪声进行实时测试和监测，获取电机在不同工况下的噪声特征。
3. 模态分析方法：通过对电机结构进行有限元模态分析，得到电机不同频率下的振动模态，进而分析各振动模态对噪声产生的影响。
三、动车组异步牵引电机的电磁噪声控制策略为了减少动车组异步牵引电机的电磁噪声，可以采取以下几种控制策略：1. 结构优化：通过改变电机的结构参数，如减小间隙、增加密封件等，来减少磁场和空气动力噪声的产生。
2. 材料优化：选择具有减振降噪特性的材料，如橡胶、泡沫塑料等，来减少振动和噪声的传导。
异步电机在电力系统中的优化控制策略有哪些
异步电机在电力系统中的优化控制策略有哪些在当今的电力系统中，异步电机扮演着至关重要的角色。
无论是工业生产中的各种设备，还是日常生活中的电器，异步电机都广泛应用其中。
为了提高电力系统的效率、稳定性和可靠性，对异步电机的优化控制策略的研究就显得尤为重要。
首先，我们来了解一下什么是异步电机。
异步电机，也被称为感应电机，其工作原理基于电磁感应。
它的结构相对简单，成本较低，运行可靠，维护方便，这使得它在众多领域得到了广泛的应用。
然而，由于其自身的特性，在运行过程中可能会出现一些问题，比如效率不高、功率因数较低、调速性能较差等。
为了解决这些问题，研究人员提出了多种优化控制策略。
一种常见的优化控制策略是变频调速控制。
通过改变电源的频率，可以实现异步电机转速的调节。
在传统的定频供电中，电机的转速基本固定，无法满足一些对速度调节有较高要求的场合。
而采用变频调速技术，可以根据实际需求精确地调整电机的转速，从而提高系统的运行效率和节能效果。
例如，在风机、水泵等负载变化较大的设备中，采用变频调速能够根据负载的大小自动调整电机的转速，大大降低了能耗。
矢量控制策略也是一种重要的优化方法。
矢量控制的基本思想是将异步电机的定子电流分解为励磁分量和转矩分量，分别进行控制，从而实现对电机转矩和磁链的解耦控制。
这种控制方法可以使异步电机获得类似于直流电机的优良调速性能，提高了电机的动态响应速度和控制精度。
直接转矩控制策略则是另一种有效的优化手段。
它直接对电机的转矩和磁链进行控制，不需要复杂的坐标变换，控制结构相对简单，响应速度快。
通过对定子磁链和转矩的直接观测和控制，能够快速准确地调节电机的运行状态，特别适用于对动态性能要求较高的场合。
在优化控制策略中，智能控制方法也逐渐得到了应用。
比如模糊控制，它不依赖于精确的数学模型，而是根据操作人员的经验和知识，通过模糊推理来实现控制。
在异步电机控制中，模糊控制可以用于对电机的转速、转矩等参数进行调节，具有较好的鲁棒性和适应性。
异步电机直接转矩控制模糊DSVM控制策略
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基于预测控制的双三相异步电机直接转矩控制策略
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三相 异 步 电机 相 同 的标 准 笼型结 构 ， 图 １ 示 。 如 所
这种 结构 的主要优 势是 消 除 了 ６步 阶梯 波 电压 源 逆变 器供 电时 ， 相 异 步 电机 电磁 转 矩 中存 在 的 三
与 三相 异步 电机 相 比 ， 多相 异 步 电机 具 有更 多 的 空 间 电压矢 量 ， Ｄ Ｃ 中具 有 更 大 的 选 择 余 地 ， 在 Ｔ
基于稳态模型异步电机的效率优化控制策略
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十
（） １
式 中，
、 、
为定 、 转子绕阻电阻及铁损等效 电阻；
铜耗与电流的平方成正 比。在矢 量控制 的算法 中， 将 电机定子 电流解耦 为正交的激磁电流分量 ｉ 和力矩 电流 分量 。 其 中， 与电机磁链近似成正比，也近似正比于 电机铁耗 ， 力矩电流分量 正 比于铜耗 。 通过对 和 的单独控制， 改变 电机的运行转速、 转矩和功率 。 以电机转矩为例 ， 电机转矩与 和 围成的矩 形 面积成正 比， 对于电机运行的任一扭矩值 ， 以有 可 无 数的 和 的组合与其对应 ，而其 中 的降低 ， 必然会导致 的上升 ， 反之依然 。
为定、 转子绕阻间的互感 ； 妇、 翰为两相坐标系中 ｄｇ 、 轴铁损等效绕阻电流 ；
收稿 日期 ：０ １ｏ — ５ ２ １＿８０ 作者简 介 ： 日俊（ ９ ３ ）男 ， 黄 １ ７一 ， 广西柳州人 ， 工程 师 ， 本科学 历 ， 主要研究方 向为新能源汽车 电机驱动技术 。
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《 装备制造技术》Ｏ １ ２ １ 年第 １ 期 １
基 于稳 态模 型异步 电机的效 率优化控 制策略
黄 日俊
（ 柳州五菱汽车工业有限公司 ， 广西 柳州 ５５ ０ ） ４０ ７
摘 要： 从感应异 步电机动 态模型 出发 ， 出其稳 态模型 。在 此基础上推 导 出效率最优控 书 磁链给 定方程 ， 推 】 并构造 了可 实现 效率最优控 制的控制模型 。
dfig 和 dfim的控制策略
双馈感应风力发电机（DFIG）和双馈异步风力发电机（DFIM）是两种常见的风力发电技术，它们的控制策略如下：
1. DFIG控制策略
DFIG控制策略的主要目的是控制发电机输出电压和频率，以使其与电网同步。
具体而言，DFIG控制策略包括以下几个方面：
-速度控制：控制发电机转子的转速，以匹配电网的频率和电压。
-电流控制：控制发电机输出电流的大小和相位，以满足电网的功率和电压要求。
-功率控制：控制发电机输出功率的大小和相位，以满足电网的负载需求。
-并网控制：控制发电机并网点的电压和频率，以保证与电网的同步运行。
2. DFIM控制策略
DFIM控制策略的主要目的是控制发电机输出电压和频率，以使其与电网同步，并保证系统的稳定性和可靠性。
具体而言，DFIM控制策略包括以下几个方面：
-电压控制：控制发电机输出电压的大小和相位，以满足电网的功率和电压要求。
-频率控制：控制发电机输出频率的大小和变化率，以匹配电网的频率和电压。
-功率控制：控制发电机输出功率的大小和相位，以满足电网的负载需求。
-并网控制：控制发电机并网点的电压和频率，以保证与电网的同步运行。
此外，DFIM还需要进行转子电流控制，以防止过大的转子电流对电机造成损害。
在DFIM 中，转子电流控制通常采用矢量控制方法，即通过控制电流的大小和相位来实现转子磁场的精确控制。
三相异步电机的矢量控制策略
三相异步电机的矢量控制策略矢量控制策略的基本原理是将电机的旋转磁场分解为定子正向旋转磁场和旋转磁势矢量，然后通过调节磁场矢量和电流矢量的大小和相位，实现对电机的转矩和转速的控制。
具体来说，矢量控制主要包含以下几个方面的内容：1. 矢量控制算法：矢量控制算法主要包括电机模型的建立、电流和磁场的计算和控制策略的设计等。
常用的矢量控制算法有直接矢量控制(Direct Vector Control，DVC)、间接矢量控制(Indirect Vector Control，IVC)和感应电机向量控制。
2.矢量控制的实现：矢量控制的实现需要测量电流和磁场的信息，以及实时计算电流和磁场的矢量。
对于电流测量，通常使用电流传感器来获取电流信息；对于磁场测量，可以通过转矩传感器或者依靠矢量控制算法中的数学模型进行估算。
实时计算磁场和电流的矢量通常通过数字运算器实现。
3.矢量控制的调节：在矢量控制中，可以通过调整电流和磁场的矢量大小和相位来控制电机的转矩和转速。
具体来说，可以通过调节定子电流的大小和相位控制电机的转矩，通过调节转子电流的大小和相位来控制电机的转速。
此外，还可以根据电机的运行工况，采用不同的控制策略进行调节，以实现不同的控制需求。
4.矢量控制的优势：相比传统的传感器控制方法，矢量控制具有更高的控制精度和响应速度。
通过对电流和磁场的矢量控制，可以实现电机在不同工况下的精确控制，提高电机的运行效果和负载适应性。
此外，矢量控制还可以实现电机的动态控制和启动控制，提高了电机的运行稳定性和可靠性。
综上所述，三相异步电机的矢量控制策略是一种可以实现精确控制转矩和转速的控制方法。
通过对电机电流和磁场的矢量控制，可以实现电机在不同工况下的精确控制，提高电机的运行效果和负载适应性。
矢量控制不仅在工业和交通领域具有广泛应用，还可以为电机的节能和环保提供技术支持，具有很高的理论和实践价值。
异步电机在电力系统中的优化控制策略是什么
异步电机在电力系统中的优化控制策略是什么在现代电力系统中，异步电机扮演着至关重要的角色。
从工业生产中的各种机械设备到日常生活中的电器，异步电机的应用无处不在。
然而，要实现异步电机的高效、稳定运行，优化控制策略是关键。
异步电机的工作原理相对较为复杂。
简单来说，它是通过定子绕组产生旋转磁场，然后在转子中感应出电流，从而使转子转动。
但在实际运行中，受到各种因素的影响，如负载变化、电源波动等，异步电机的性能可能会出现波动。
为了克服这些问题，提高电机的运行效率和稳定性，一系列优化控制策略应运而生。
一种常见的优化控制策略是矢量控制。
这种方法将异步电机的定子电流分解为励磁分量和转矩分量，分别进行控制。
通过精确地控制这两个分量，可以实现对电机转矩和磁通的独立调节，从而提高电机的动态性能和调速精度。
在矢量控制中，需要准确地获取电机的参数，如转子电阻、电感等。
然而，电机参数在运行过程中可能会发生变化，这就对参数辨识的准确性提出了很高的要求。
直接转矩控制是另一种有效的优化策略。
它直接对电机的转矩和磁链进行控制，不需要复杂的坐标变换和参数辨识。
通过比较给定的转矩和磁链与实际值的误差，选择合适的电压矢量来控制电机的运行。
这种方法具有响应速度快、结构简单等优点，但在低速运行时，转矩脉动较大，限制了其在某些高精度应用场合的使用。
智能控制策略在异步电机的优化控制中也逐渐崭露头角。
例如，模糊控制策略。
模糊控制不需要精确的数学模型，而是基于模糊逻辑和语言规则来进行控制决策。
它能够处理电机运行中的不确定性和非线性因素，对负载变化和外部干扰具有较好的适应性。
但模糊控制的精度相对较低，需要与其他控制方法相结合，以提高控制性能。
神经网络控制策略则是利用神经网络强大的学习能力和非线性映射能力，对异步电机进行建模和控制。
通过训练神经网络，可以实现对电机复杂动态特性的准确逼近，从而实现优化控制。
然而，神经网络的训练需要大量的数据和计算资源，并且在实际应用中存在收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题。
异步电机直接转矩控制策略
汇报人：日期:CATALOGUE 目录•异步电机概述•直接转矩控制（DTC）策略简介•异步电机DTC策略的实现方法•异步电机DTC策略的性能优化•异步电机DTC策略的应用案例与未来展望01异步电机概述异步电机的定义和工作原理定义异步电机，又称感应电机，是一种基于电磁感应原理工作的电动机。
与同步电机不同，异步电机的转子速度与定子磁场旋转速度存在一定的转速差。
工作原理当定子绕组通入三相交流电时，会在气隙中产生旋转磁场。
这个旋转磁场与转子导体产生相对运动，从而在转子导体中产生感应电动势和感应电流。
根据电磁感应原理，这个感应电流会与旋转磁场相互作用，产生电磁力，驱动转子转动。
发电机的励磁异步电机可以作为发电机的励磁机，通过控制励磁电流来调节发电机的输出电压和频率。
电力系统的调峰填谷异步电机可以作为电力系统的调峰填谷手段，通过控制其运行状态来调节电力系统的有功功率和无功功率。
拖动各种生产机械异步电机具有结构简单、运行可靠、维护方便等优点，因此被广泛应用于拖动各种生产机械，如风机、水泵、压缩机等。
异步电机在电力系统中的应用异步电机控制的重要性提高运行效率01通过采用先进的控制策略，可以提高异步电机的运行效率，降低能耗，实现节能减排。
改善电能质量02异步电机的运行状态直接影响到电力系统的电能质量。
通过有效控制异步电机，可以减少谐波、降低电压波动和闪变，提高电能质量。
增强系统稳定性03异步电机作为电力系统的重要组成部分，其稳定性对于整个系统的稳定运行至关重要。
采用适当的控制策略，可以提高异步电机的稳定性，增强整个电力系统的稳定性。
02直接转矩控制（DTC）策略简介电压矢量选择DTC策略中，根据电机的当前状态和期望的转矩，选择合适的电压矢量来驱动电机。
这种选择通常基于查找表或者优化的算法。
原理概述DTC策略基于电机的电磁转矩方程，通过直接调节电机的电压矢量来控制转矩，从而实现对电机速度和位置的精确控制。
转矩和磁链观测为了实时调节电机的转矩，DTC 策略需要实时观测电机的转矩和磁链。
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其中 、 为按电压方程计算的转子磁链； r 、 r 为按电流方程计算的转子磁链
* r
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转速推算模块
无速度传感器的矢量控制系统仿真模型
二、转差频率控制的矢量控制
该调速系统转速采用转差频率控制，即电机的定子角频率w1由 转子角频率w和转差角频率ws组成，这样在转速变化时，定子电 流频率始终能够随着转子的实际转速同步升降，使转速调节的更 为平滑。
三、转速开环控制的交流异步电机仿真
恒压频比控制是在基频以下控制，即在基频以下保持电动机气隙磁通基本恒定的控 制方式。在恒定负载时，电动机在变频调速时转差率基本不变，机械特性较硬，具 有良好的调速性能。但如果频率过低，定子阻抗压降占得比重过大就难以保证气隙 磁通不便电动机的最大转速就会随着频率的下降而下降。其仿真模型如下
三、转子磁链电流数学模型
1.转子磁链的电流模型
（1）在 坐标系下计算转子磁链的电流模型
由实测的三相定子电流通过3/2变换得到静止的亮相政教坐标系上的电流 sa 、 轴上的分量 和 i ，再利用坐标系中的数学模型计算转子磁链在 s
ห้องสมุดไป่ตู้
i
dr Lm 1 r r is dt Tr Tr
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后期计划安排
1、接手dsp硬件 2、异步电机控制算法，分数阶控制、滑模控制，神经网络控制。
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然后采用直角坐标-极坐标变换，就可以得到转子磁链矢量的幅值 r 和空间位置ψ
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2 r
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1）在 mt 坐标系下计算转子磁链的电流模型
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学习总结
姓名：余现飞
近期学习进展
一、异步电机控制策略学习 二、仿真实验 三、转子磁链电流数学模型
后期计划安排
一、异步电机控制策略学习
基本概念
当前异步电机控制策略主要有恒压频比控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制。 1、恒压频比控制 恒压频比控制就是保证定子电压与交流电供电频率比值保持恒定的一种控制方式，这种控 制方式控制方法简单，但作为一种开环控制方式，控制精度低，动态响应较差，一般用于 动稳态性能要求都不高的调速系统。 2、转差频率控制 通过计算电机转差，并与电机的实际速度之和作为变频器的给定输入，类似于在恒压频比 控制的基础之上增加了转速闭环的一种控制方法，该方法同样控制简单，但无法对电机转 矩实行高性能的控制，转矩利用率低，调速性能较差。 3、矢量控制 将检测到的电机定子三相电流通过坐标变换转换为两个解耦的两个分量即转矩分量和励磁 分量，将异步电机等效为直流电机进行控制，实现与直流电机同等的控制效果。 4、直接转矩控制 利用转矩偏差和定子磁链幅值偏差的正负符号，根据当前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实现对电磁转矩和定子磁链的实时跟踪控制。省去了矢量控制 所要进行的复杂的坐标变换，方法简单，动态性能较好，但依赖于对定子磁链的估计的准 确性，而且在低速时动态效果较差。
二、仿真实验
1、无速度传感器矢量控制系统仿真 2、转差频率控制的矢量控制技术 3、转速开环控制的交流异步电机仿真
无速度传感器矢量控制系统仿真
在矢量控制系统中，为了实现转速的闭环控制和磁场定向，电动 机的转速检测是必不可缺的一个环节，从电机的数学模型可以看 出 ，电动机的转速实际是可以有计算得到的，它克服了以往有 速度传感器自身所带来的误差。所以无速度传感器成为交流控制 中重要的研究内容。无速度传感器的速度推算基本上都是在检测 出电动机电压、电流的基础之上，通过电动机数学模型和矢量控 制方法来推算电动机转速的。下面介绍通过采用模型参考自适应 的速度推算方法的矢量控制系统。 电动机转速计算公式