劉羽聲

交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速體系的分析

交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速控制中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的依據(jù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，1960 年以后交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的現(xiàn)代理論開(kāi)始被建立，主要是用狀態(tài)方程描述動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。

在交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)控體系中，根據(jù)現(xiàn)代控制理論依據(jù)可分為三種模型及一種不確定性：交流電機(jī)一般化通用模型、三相交流異步電機(jī)的模型、三相交流永磁同步電機(jī)模型、交流電機(jī)動(dòng)態(tài)方程的不確定性。

對(duì)于交流電機(jī)一般化通用模型來(lái)講，盡管三向交流電機(jī)分為同步的、異步的，但是它們的定子結(jié)構(gòu)相同，唯一不同的是它們的激磁方式。而三相交流異步電機(jī)的模型在對(duì)轉(zhuǎn)子短路了解熟悉情況下，利用交流電機(jī)拖動(dòng)的動(dòng)態(tài)工程及電磁機(jī)理的動(dòng)態(tài)方程，以線性磁路和所有互感相等為基礎(chǔ)，選不同參數(shù)作為空間參數(shù)，構(gòu)建交流異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)行為的5 階模型。我們都知道三向交流電動(dòng)機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的多變量系統(tǒng)，具有極其的復(fù)雜性、耦合性，所以僅僅用傳統(tǒng)的控制方法來(lái)調(diào)速相當(dāng)?shù)睦щy，今天的三相交流永磁同步電機(jī)模型就是采用矢量控制方法，解除交流電機(jī)的部分耦合，達(dá)到控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化目的，也構(gòu)建了它獨(dú)特的數(shù)學(xué)垂直模型。

盡管交流電動(dòng)機(jī)的最終模型具有一致性，它的工作參數(shù)與電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)是有著極度密切的關(guān)系，但交流電機(jī)的工作參數(shù)具有不確定性。

交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速控制中的穩(wěn)定性判斷

如果很難求出交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)方程的顯式解，那么需要我們將不穩(wěn)定性轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄐ运季S，從其他的思維方式入手。

當(dāng)系統(tǒng)受到外界條件影響時(shí)，即系統(tǒng)受到擾動(dòng)偏離正常狀態(tài)，保持在平衡周圍的小范圍下波動(dòng)。但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，擾動(dòng)范圍逐漸偏小，直到回到正常值，這時(shí)系統(tǒng)處于正常狀態(tài)下。

在對(duì)交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速控制中的穩(wěn)定性判斷中，主要根據(jù)正實(shí)函數(shù)，利用其正實(shí)性，正實(shí)性是電機(jī)穩(wěn)定性的主要指標(biāo)。此外判斷交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速控制穩(wěn)定性還有李雅普諾夫穩(wěn)定性判定，超穩(wěn)定性判定，黎卡提方程等。

交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速控制中的自適應(yīng)控制

系統(tǒng)軟件通過(guò)在線調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，適時(shí)調(diào)整并改變參數(shù)，從而控制交流電機(jī)的運(yùn)行速度，使其達(dá)到最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)存在不同程度的不確定性，除了內(nèi)部系統(tǒng)，外部環(huán)境也存在著不可預(yù)測(cè)性。自適應(yīng)控制和最優(yōu)控制相似，是基于數(shù)學(xué)模型的控制方法，但是自適應(yīng)控制所根據(jù)的模型和擾動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)比較少，需要在系統(tǒng)操作中不斷提取有關(guān)信息，并逐漸完善。

交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速體系的反思

交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速體系的發(fā)展方針

我們知道普通型電機(jī)調(diào)控裝置技術(shù)還是比較容易掌握的，尤其是它的風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)類，節(jié)能效果比較好，因此在投資方面無(wú)需過(guò)大，也可以大力推廣使用。

高性能型交流電機(jī)裝置則要有選擇地進(jìn)行試點(diǎn)使用及推廣，避免盲目推進(jìn)高性能交流電機(jī)裝置，以免造成浪費(fèi)及不必要的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)把建立具有國(guó)際先進(jìn)水平的交流電機(jī)調(diào)速體系產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)的核心目標(biāo)。通過(guò)應(yīng)用普通型產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品系列，積極推進(jìn)高性能型交流電機(jī)的更新?lián)Q代，掌握電機(jī)調(diào)速體系應(yīng)用的成熟經(jīng)驗(yàn)，縮短我國(guó)在該領(lǐng)域與世界的差距，最終達(dá)到交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)高效且獨(dú)立的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速體系的發(fā)展目標(biāo)

我國(guó)要制定科學(xué)的交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速體系的發(fā)展目標(biāo)，積極落實(shí)“五年打基礎(chǔ)，五年大普及”的原則方針，首先把最基礎(chǔ)的變壓變頻裝置的產(chǎn)能建立起來(lái)。可以利用的有晶閘管、GTO 等，最終能滿足用戶要求。其次要掌握矢量控制技術(shù)、正弦PWM 技術(shù)等，利用這些基礎(chǔ)技術(shù)，我國(guó)要自主設(shè)計(jì)出高性能的交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)。最后選擇一批典型的工業(yè)機(jī)器裝置，將高性能型交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行定點(diǎn)試驗(yàn)，例如單臺(tái)軋機(jī)、高速電梯、機(jī)器人等，取得所需的大量操作經(jīng)驗(yàn)，然后再將其進(jìn)行普及，得到應(yīng)用上的經(jīng)驗(yàn)。

交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速控制的具體措施

科學(xué)制定十年規(guī)劃，并宏觀指導(dǎo)

通過(guò)電力系統(tǒng)的各個(gè)部門的協(xié)調(diào)配合，國(guó)家主要應(yīng)用部門的具體推進(jìn)、主要科研機(jī)構(gòu)的廣泛參與，最終把各方力量集中起來(lái)，一步一步地實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的目標(biāo)。政府對(duì)交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速體系的建立具有重要的作用，通過(guò)對(duì)各有關(guān)部門的監(jiān)督，積極推動(dòng)解決工作中的各項(xiàng)問(wèn)題，制定行之有效的扶植政策，統(tǒng)一各部門的關(guān)系，最終達(dá)到宏觀指導(dǎo)。

引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，適當(dāng)控制進(jìn)口

任何無(wú)規(guī)劃的技術(shù)引進(jìn)，都極有可能造成資金的巨大損失，因此在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)時(shí)，邀請(qǐng)具有交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速技術(shù)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的研究人員參加，并通過(guò)高效的引進(jìn)方式對(duì)交流電機(jī)技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)，同時(shí)加以吸收。

在技術(shù)談判時(shí)，要以合理的價(jià)格引進(jìn)關(guān)鍵項(xiàng)目鍵位，并與國(guó)產(chǎn)交流電機(jī)部件相結(jié)合，形成生產(chǎn)能力，滿足國(guó)內(nèi)工業(yè)需要，同時(shí)也要避免出現(xiàn)用戶直接引進(jìn)技術(shù)與制造部門的脫軌現(xiàn)象。

加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流，注意表彰先進(jìn)

把具有一定影響的交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)的專業(yè)委員會(huì)及其他有關(guān)組織組織起來(lái)，并聯(lián)合舉辦技術(shù)交流大會(huì)。同時(shí)積極保持與國(guó)外的技術(shù)連接，保證我國(guó)交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速體系的先進(jìn)性。再對(duì)我國(guó)該領(lǐng)域做出突出貢獻(xiàn)的人進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，讓他們充分發(fā)揮自己的才干，為我國(guó)在該領(lǐng)域追趕國(guó)際先進(jìn)水平打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)在生活福利方面要加大支持力度，以落實(shí)激勵(lì)政策。

總結(jié)

相對(duì)于直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)容易、對(duì)環(huán)境要求低的特點(diǎn)等，交流電機(jī)更具有節(jié)能、高效等特點(diǎn)，然而交流電機(jī)的拖動(dòng)調(diào)速體系相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，操作起來(lái)較難，但是它更符合現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，是時(shí)代對(duì)該技術(shù)的客觀要求。目前交流電機(jī)拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防等很多領(lǐng)域，對(duì)推動(dòng)我國(guó)走向綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展之路，保持高效的產(chǎn)能，具有重要意義。