由于交流感应电动机的直轴和交轴的耦合作用,导致其动态模型的高度非线性,使得交流感应电动机的控制比直流电动机要复杂得多。交流感应电动机转速控制的基本方程为:
式中,n——电动机转子转速;
ns——同步旋转磁场转速;
s——转差率;
p——磁极对数;
f——电源频率。
通过上述方程式可知,改变s、p和f可以调节电动机转速,因此可以将交流感应电动机的基本调速方式相应分为三种:调压调速、变极调速和变频调速。改变感应电动机输入电源的电压进行调速的方式称为调压调速,是一种变转差率调速方式;改变感应电动机的磁极对数,从而改变同步旋转磁场转速进行调速的方式称为变极调速,其转速阶跃变化;改变感应电动机输入电源频率,从而改变同步磁场转速的调速方式称为变频调速,其转速可以均匀变化。对于交流感应电动机调速控制,一般采用控制多种变量的方法。目前高级的控制策略和复杂的控制算法如自适应控制、变结构控制和最优控制等已经得以使用,以获得快速响应、高效率和宽调速范围的优势。
为了实现交流感应电动机的理想调速控制,许多新的控制方法被应用到感应电动机驱动系统中,其中较为成功的是变压变频(VVVF)控制、矢量控制(FOC)、直接转矩控制(DTC)。传统的变压变频控制由于其动态模型的非线性不能使电动机满足所要求的驱动性能,而矢量控制可以克服由于非线性带来的控制难度,能在线准确辨识出电动机的参数,控制性能非常优越。目前随着微处理器性能的不断提高,国内外已经推出了多种型号的基于矢量控制的控制器,控制性能已基本满足汽车的动力性要求。
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