浅谈交流异步电动机变频调速自动控制技术论文_刘勇

摘要：与普通的电动机相比，交流异步电动机具有运行稳定、成本低廉、结构简单、维护方便等优势，所以有着非常广泛的应用。但是交流异步电动机的运行也有着明显的缺陷。即对交流异步电动机实施变频调速操作的过程中，很容易面临稳态失真的情况。要想解决这一现象的发生，就必须要加强交流异步电动机变频调速操作中的稳定性控制。基于此，本文重点针对交流异步电动机变频调速自动控制技术进行了详细的分析，以供参考。

关键词：交流异步电动机，变频调速，自动控制技术

在交流发电领域中，交流异步电动机有着十分广泛的应用，并因为稳压性好、输出功率大等优势受到业内人士的高度认可。另外，因为可以通过交流电磁耦合的方式进行电力与动力的输出，所以交流异步电动机还被广泛的应用到了舰船电机和航空发电机领域中。在实际的交流异步电动机运行过程中，变频调速操作使得电压得以正常的输出，电磁耦合器的应用也使得对输出变频转矩的控制得以实现。这样，交流异步电动机的稳压输出也就得到了有效的保证。但是由于变频调速转矩输出的差异性，交流异步电动机发电的输出稳压很难得到有效的控制。在这种情况下，对电动机的变频调速进行自动化控制具有十分重要的意义。

一、传统交流异步电动机变频调速自动控制技术的弊端

针对交流异步电动机变频调速，传统的自动控制方法主要有两种：一种是模糊PID控制方法，一种是转矩误差补偿控制方法。这两种方法均可以根据交流异步电动机输出电压的增益以及功率损耗进行不差补偿和反馈调节，实现交流异步电动机变频调速的自动化控制。但是这两种传统自动控制方法的应用也存在着一个明显的弊端，即很容易受到小扰动的影响，出现输出稳态失真的现象。而以稳压补偿自适应调节为基础的交流异步电动机变频调速自动控制技术的应用，则可以有效提升自动控制质量。这种新型的自动控制技术的应用主要分为以下几步。第一，针对交流异步电动机变频调速进行自动控制约束参量模型的构建；第二，根据稳态电压、负载、输出功率以及共振线圈转矩等构建控制目标函数，优化相应的控制律；第三，进行仿真测试，明确新型自动控制技术的实际应用效果[1]。

二、针对交流异步电动机变频调速进行自动控制约束参量模型的构建

（一）交流异步电动机的控制约束参量

为了加强交流异步电动机变频调速的自动化控制，需要先针对交流异步电动机进行等效输出电路结构模型进行构建，如图1所示。

通过对图1所示的交流异步电动机等效电路模型进行分析，可以得出交流异步电动机的控制约束参量，然后再将相关参数视为约束指标（第一参数为共振线圈的转矩、第二参数为输出功率、第三参数为稳态电压、第四参数为负载），最终获得电磁耦合极对数，用P表示；获得转矩控制系数，用β表示；获得电磁线圈的厚度，用lm表示，那么电动机的输出等效增益就为，被控对象的输出转矩就是Gc（s）。同时在利用Smith控制器，进行交流异步电动机变频调速耦合参量模型的构建，即Gm（s）。对误差进行预估，就可以明确如果时滞耦合补偿，那么交流异步电动机的输出控制增益系数就可以通过，计算出来。同时，也就将交流异步电动机的变频调速反馈方程成功的构建出来，即。

通过交流异步电动机的变频调速反馈方程，可以明确如果以Gm（s）为输出时滞，那么在扰动因素的扰动下，就可以明确交流异步电动机的输出控制传递函数：。如果负载R0恒稳，那么控制器的约束参量模型就是：。之后，再结合这些控制约束参量，就可以进行交流异步电动机变频调速自动等效模型的顺利构建[2]。

（二）控制对象以及电机参数

如果电力传输稳定，那么还可以对交流异步电动机变频调速的自动控制对象进行构建，并获得电动机的输出转矩。如果对交流异步电动机的线圈序列实施反馈约束控制操作，还可以针对电枢反应滞后环节将交流异步电动机的功耗、负载、电流有效值、输出端电流值、侧级感应线圈电流值进行精准的计算。

同时，再加上全波整流耦合控制方法，还可以对交流异步电动机的反射阻抗计算出来。如果利用Smith控制器，调节交流异步电动机的变频转速，还可以对输出电压的恒稳进行有效的控制，并得出基于变频调速输出稳压控制的阻抗。

最后，计算出来的交流异步电动机变频调速的参量，就可以作为自动控制技术的袁术参量输出数据[3]。

三、优化变频调速控制器并获得交流异步电动机的最优控制律

通过上文的各种参量模型以及控制对象模型，就可以对控制器进行针对性地优化和调整。而本文所主张的是以稳压补偿自适应调节为基础的交流异步电动机变频调速自动控制技术。通过对交流异步电动机稳压补偿自适应调节模型的构建，以及对相关参数的分析与应用，就可以明确处于稳态调节状态的交流异步电动机变频调速自动控制状态。如果通过Smith控制器调节交流异步电动机的变频转速，使用前馈补偿方法，就可以实现输出电压的恒稳控制，并获得最优控制律。这样，就可以有效补偿功率增益，调节稳压，最终实现交流异步电动机输出功率的提升，实现交流异步电动机稳压性能的提升[4]。

四、通过仿真测试明确新型自动控制技术的实际应用效果

为了针对新型自动控制方法对交流异步电动机变频调速的自动控制性能进行游侠的测试，还需要进行必要的仿真实验。而本文将利用LSM303DLH 型交流异步电动机展开仿真实验，将交流异步电动机的输出最大功率设置为2400KW，将交流异步电动机的转矩惯性参量设置为12rad/s，将交流异步电动机的输出电压采样周期设置为0.25s。其它的变量参数设置如表1。

结合上文设置好的各种参数，对交流异步电动机的变频调速进行自动控制仿真，然后明确交流异步电动机的输出功率增益和变频调速控制特点，并最终绘制出两种控制性能曲线：一种是输出功率增益控制性能曲线，如图2；另一种是交流异步电动机的变频调速控制性能曲线，如图3。

对图2进行分析，可以明确利用本文主张的新型方法自动控制交流异步电动机变频调速，可以获得较大的输出功率增益；对图3进行分析，可以明确对交流异步电动机变频调速进行自动化控制，可以有效保证交流异步电动机的输出稳态性以及调速转矩的跟踪精确性。这样，交流异步电动机的稳态控制效果也就得到了明显的提升[5]。

结语：

综上所述，受到变频调速转矩输出的差异性限制，交流异步发电机的运行过程中很容易出现输出稳压性失控的现象。所以，对交流异步电动机变频调速进行自动化控制具有十分重要的作用。而以稳压补偿自适应调节为基础的交流异步电动机变频调速自动控制技术，与传统的变频调速自动控制技术相比，具有一定的优势，可以最大限度的提升交流异步电动机的输出功率增益以及稳压性。

参考文献：

[1]李林海.交流异步电动机在煤矿的应用研究[J].能源与节能,2018(07):183-184.

[2]艾国.交流异步电动机变频调速自动控制技术探究[J].自动化与仪器仪表,2018(05):68-71.

[3]黄国兵,龚育林.运用自动控制理论探讨异步电动机变频调速系统的稳定性[J].机械制造与自动化,2005(01):66-67.

[4]章启洪.交流异步电动机调速系统控制策略综述[J].通讯世界,2019,26(7):221-222.

[5]孙彬.交流异步电动机故障综合诊断方法研究[J].百科论坛电子杂志,2019,(8):798.

作者简介：刘勇，1973，性别：男 籍贯：云南石屏 现有职称：电气肋理工程师 研究方向：电气维修。

论文作者:刘勇

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 18期

论文发表时间:2020/1/16

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