基于内模控制的变频调速方案的设计.pdf

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1、第45卷第11期电力电子技术Vo1．45．No．112011年11月PowerElectronicsNovember201l基于内模控制的变频调速方案的设计陆朱卫，顾怀敏(1．三江学院，江苏南京210012；2．南京法雷奥离合器有限公司，江苏南京211153)摘要：基于内模控制的优点，分析了异步电机的内模解耦控制，在此基础上提出～种基于内模控制的变频调速方案。该方案具有结构简单，容易实现，调速精度高等优点。根据设计方案建立了仿真模型和实验平台，结果表明，电机在变频调速过程中电压和电流变化平稳，速度响应快，调

2、速精度高，证明了该方案的有效性。关键词：异步电机；变频调速；内模控制中图分类号：TM343文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)11-0096—03DesignofFrequencyControlStrategyBasedonInternalModelControlLUZhu—wei1．GUHuai—min(1．SanjiangUniversity，Nanjing210012，China)Abstract：Thedecouplingcontrolofasynchronousmotorisan

3、alyzedaccordingtotheadvantageofinternalmodelcon-trol，anda~equencycontrolstrategyisproposedbasedoninternalmodelcontro1．Thestrategyhassomefeaturessuchassimple，easy，accurateandSOon．Thesimulationmodelandexperimentalplatformaleestablishedaccordingtothestrategy．

4、Theresultsshowthatthemotorhasastablevoltageandcurrent，fastresponseandaccuratespeed，theefec-tivenessofthestrategyisproved．Keywords：asynchronousmotor；variablefrequencyspeedregulation；internalmodelcontrol1引言2异步电机的内模控制原理交流电机变频调速经历3O多年的发展及应2．1内模控制原理【2】用，已逐步成为当代

5、电机调速的主流。目前变频内模控制是从化工过程控制中发展起来的一器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛应种控制方法．它不过分依赖于被控对象的准确数用，而且几乎扩展到了工业生产的所有领域，并学模型，对模型精度要求低，系统跟踪调节性能在空调、洗衣机、电冰箱等家电产品中也得到了好，鲁棒性强，能消除不可测干扰的影响，所设计广泛应用『l1。的控制器结构简单，参数单一，调整方向明确，工恒压频比的控制方式是转速开环控制。无需程上容易实现，是一种先进的控制技术。速度传感器，控制电路简单．负载可以是通用标准内模控制基本结构如图

6、la所示，G(s)为实际异步电动机，所以通用性强，经济性好，是目前通被控对象，e(s)为被控对象的数学模型，(s)为用变频器产品中使用较多的一种控制方式。但由内模控制器。如果将图1a稍作变换可得图1b，它于恒压频比控制的调速精度不够高．在一些对调是内模控制的等价结构，所以内模控制是经典控速要求较高的场合难以满足需要。因此提出一种制的一种特殊情况。基于内模控制的变频调速方案．该方案能够抑制由于模型估计不准带来的误差。结构简单．容易实现，速度响应快，调速精度高。通过内模控制实现(a)内模控制结构异步电机的解耦控

7、制．将整个调速系统解耦成电)流、磁链和转速3个独立的单变量线性系统。通过仿真和实验，验证了该方案的可行性。rb)等价结构定稿日期：2011—04—29图I内模控制结构与等价结构作者简介：陆朱卫(1984一)，男，江苏南通人，硕士，研究方向为电力电子与电力传动。经典控制系统中的等效控制器F(s)与e(s)，基于内模控制的变频调速方案的设计C眦(s)有关，即：参数不匹配，只要适当选择A也可使两电流分量F(s)=[1一C眦(s)G(s)rC眦(s)(1)得到有效解耦。实际设计内模控制器时，通常分两步：①设计3基于

8、内模控制的变频调速方案设计一个稳定理想控制器，不考虑系统鲁棒性和约束：②加入低通滤波器￡(s)，通过调整Ls)的结构和根据异步电机的内模解耦控制技术．设计图3所示的控制方案。将无速度传感器反馈磁链和参数来稳定系统，使系统获得所期望的动态品质速度信号n，与给定磁链、转速信号n相比较，和鲁棒性。当已知对象预测模型为(s)，采用式(2)通过内模控制得到励磁电流和转矩电流的给定信所示控制器，可使控制系统具有一定鲁棒性。号