【正文】 and experimental results show that this method not only has the 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III loss model controller optimization speed advantages, but also has the search parameters of the robust controller of the advantages of strong lines, is the speed control system for induction of electrical engineering to attract the minimum loss of control rather Force method. Key words: induction motor。 [23]作為響應(yīng)迅速、控制精度的主流高性能調(diào)速方案，按磁場(chǎng)定向的矢量控制策略在汽車點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中以得到廣泛的應(yīng)用。上述效率優(yōu)化策略各具特色，但是不管是哪一種方法，其本質(zhì)都是采用在輕載時(shí)降低電機(jī)磁通水平以減小鐵芯損耗的方法來實(shí)現(xiàn)效率的提升。恒轉(zhuǎn)矩區(qū)常采用的磁通恢復(fù)額定、定子電流動(dòng)態(tài)分配等方法，因受運(yùn)行條件及電壓限制等因素而無法直接擴(kuò)展到高速區(qū)。 第 一章 緒論 2 感應(yīng)電機(jī) 效率優(yōu)化研究的現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電量不斷提高，對(duì)各種電設(shè)備的效率要求也越來越高，電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中起著基礎(chǔ)作用，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中耗電量做多的一種電氣設(shè)備。在實(shí)運(yùn)行中，由于 電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品容量的不連續(xù)性、安全系數(shù)選擇過高等因素，使電動(dòng)機(jī)的額定功率總是超過最大可能的峰值負(fù)載功率約 30%，而負(fù)載峰值所持續(xù)的時(shí)間又往往遠(yuǎn)小于總運(yùn)行時(shí)間。在額定負(fù)載附近運(yùn)行時(shí)感應(yīng)電機(jī)的效率較高，如對(duì)于額定功率為 1~75KW 的電機(jī)，額定工 作點(diǎn)的效率在 76~%之間。 [21]因此，變頻器供電的效率依然有很大的改進(jìn)空間，在降低電動(dòng)機(jī)自身損耗，提高電動(dòng)機(jī)自身的效率方面仍有很大的潛力。 Garcia 和 Kioskcridis 等將這一問題簡(jiǎn)化并分別南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 得出了在矢量控制和標(biāo)量控制條件下求最優(yōu)磁通的解析方程。 （ 2）在線搜索控制器（ SC） [11] 以搜索法為基礎(chǔ)的在線效率優(yōu)化控制十分引人注意，這種控制不需要知道電機(jī)任何參數(shù)，而且算法對(duì)于任意電機(jī)都廣泛適用。 （ 3）基于混沌優(yōu)化的多變量自抗繞控制 [18] 混沌是一種普遍的非線性現(xiàn)象，混沌運(yùn)動(dòng)具有對(duì)初值的高度敏感性運(yùn)動(dòng)軌跡的遍歷性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，它不能在一定的范圍內(nèi)按自身的規(guī)律遍歷每一個(gè)第 一章 緒論 4 軌跡，既不自我重復(fù)又不自我交叉。利用混沌變量對(duì)初值的敏感性賦予式（ 1）為若干微小差異的初值（不能映射的不動(dòng) 點(diǎn)： ， ， ），即可得到不同的軌跡的混沌變量。 （ 1） 本文首先簡(jiǎn)單回顧了感 應(yīng)電機(jī)及其控制技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用狀況。 （ 5） 對(duì)本文工作的總結(jié)，并展望進(jìn)一步研究方向。 （ 3） 電機(jī)氣隙磁動(dòng)勢(shì)在空間正弦分布。 [5] 圖 （ a）異步電機(jī)空間矢量等效電路圖 電磁轉(zhuǎn)矩可 為： ssne iPT ?? ? （ ） 式中， s? 是定子磁鏈空間矢量； si 是定子電流空間矢量。 式（ ）表明 ，電磁轉(zhuǎn)矩決定于定子磁鏈?zhǔn)噶亢娃D(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康氖噶糠e，即決定于兩者幅值和期間的空間電角度。 如果逆變器開關(guān)順序按 001， 110， ? 101 的狀態(tài)一次變化，每次變化的間隔時(shí)間相同，就可得到如圖 22（ a）所示的六個(gè)以步進(jìn)形式輸出的電 壓矢量 1su ， 2su … . 6su ，這六個(gè)電壓矢量的一次作用下，定子磁鏈?zhǔn)噶康淖兓壽E為一正六邊形如圖 21（ b）。由矢量 s? 在三相繞組 ABC 軸線上的投影可得到鏈過每相繞組的磁鏈值。為此，希望定子磁鏈?zhǔn)噶康倪\(yùn)行軌跡為圓行。 在直接轉(zhuǎn)矩控制中，通常設(shè)定 s? 的參考值（指令值）， sref? 的運(yùn)行軌跡為一圓形，如圖 22（ c）然后對(duì) s? 采取滯環(huán)控制。例如定子磁鏈?zhǔn)噶?s? 若在區(qū)間（ 1）內(nèi)，可選擇 1su ， 6su 和 2su 使其幅值增大，還可選擇 3su ， 5su 和 4su 使其幅值減小。前四個(gè)開關(guān)電壓矢量對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的作用分別用 ,????和,tt??來表示，下表“ +”號(hào)表示增加，“ — ”號(hào)表示減小。 開關(guān)電壓矢量查詢表 ?? T? 1 2 3 4 5 6 1 1 2su 3su 4su 5su 6su 7su 0 7su 8su 7su 8su 7su 8su 1 6su 5su 4su 3su 2su 1su 1 1 3su 4su 5su 6su 1su 2su 0 8su 7su 8su 7su 8su 7su 1 5su 6su 1,su 2su 3su 4su 表中 ?? 的正負(fù)是根據(jù)滯環(huán)比較器的數(shù)字輸出來確定的，即有： 第二章 直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理 12 若 | | | |s sref s? ? ?? ? ?，則輸出為 1， ?? 取 1。 當(dāng)需要定子磁鏈?zhǔn)噶肯蚝笮D(zhuǎn)時(shí)，即有： 若 | | | |e eref eT T T? ? ?，則輸出為 1 ， T? 取 1。當(dāng) ||e erefTT? 時(shí)，零電壓矢量仍要起作用，在它的作用下可使轉(zhuǎn)矩變化放緩。 [15] 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 C Te? Te 圖 零電壓矢量 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 圖 圖 24 為 感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)原理框圖 。圖中，僅給出了速度控制環(huán)節(jié)，也可在此基礎(chǔ)上構(gòu)成位置系統(tǒng)。 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第三章 在線搜索 控制效率優(yōu)化 的方法 單調(diào)遞減法 在忽略逆變器損耗的前提上，異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的輸入功率實(shí)際上就是電機(jī)運(yùn)行時(shí)消耗的功率。假設(shè)整個(gè)第 三 章 在線搜索控制效率優(yōu)化的方法 16 搜索過程預(yù)計(jì)在時(shí)間 T 完成，搜索的每一步所用時(shí)間為 stepT ，那么磁鏈遞減的步長(zhǎng)應(yīng)該是 TTstep)1( min?? 。當(dāng) 21k 與 32k 的符號(hào)不同，即相鄰兩點(diǎn)的梯度方向相反時(shí)，則說明最優(yōu)點(diǎn)存在于 1s? ， 3s? 之間，于是改變搜索方向和步長(zhǎng)，繼續(xù)搜索直至達(dá)到終止條件。 （ e）用點(diǎn) {1， 4， 3}分別代替 {1， 2， 4}，按式（ e）重新計(jì)算 2s? ，再計(jì)算 32k ，42k 轉(zhuǎn)（ c）。黃金分割法適用于 [a,b]區(qū)間上的任何單谷函數(shù)()xp 求極小點(diǎn)的問題。 黃金分割法的基本思想是：在搜索區(qū)間 [a,b]內(nèi)適當(dāng)插入兩點(diǎn) 1x ， 2x 它們把 [a,b]分為三段，通過比較這兩點(diǎn)的函數(shù)值并根據(jù)單谷函數(shù)的性質(zhì)就可以刪去最左段或最右段這樣迭代一次，然后在保留下來的區(qū)間上作同樣的處理，如次迭代下去可將搜索區(qū)間無限縮小。第四章 在線搜索 效率優(yōu)化 Matlab 仿真 20 第四 章 在線搜索 效率優(yōu) 化 Matlab 仿真 基于 Matlab的 直接轉(zhuǎn)矩 控制的建模 仿真平臺(tái)的概述 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真已成為科技工作者廣為采用的手段。啟用時(shí)只需要從模塊庫中拖出相應(yīng)的模塊，經(jīng)有機(jī)的組合即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真。 以上版本提供了電力系統(tǒng)仿真模塊庫，可以從 SIMULINK 模塊瀏覽窗口直接啟動(dòng)。 MATLAB/SIMULINK 及其 Power System Blockset 工具箱簡(jiǎn)介 MATLAB 是 Mathworks 公司開發(fā)的用于數(shù)學(xué)計(jì)算的土具軟件。 [26]用戶進(jìn)行仿真時(shí)很少需要寫程序，只需要用鼠標(biāo)完成拖拉笉簡(jiǎn)單的操作，就可以形象地建立起被研究系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行仿真和分析研穖 [27]。 (3) 電力電子模塊亓 :包括二極管、晶閘管， GTO， MOS 死 T 和理想開關(guān)等。 (6) 測(cè)量 模塊庫 :包括電流測(cè)量和電壓測(cè)量模塊。以下是介紹 主要模塊 的 組成及功能。 [10] 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 42（ a）考慮鐵損感應(yīng)電機(jī)的封裝圖 圖 42（ b）考慮鐵損感應(yīng)電機(jī)的仿真模塊圖 第四章 在線搜索 效率優(yōu)化 Matlab 仿真 24 3/2 電流和電壓仿真模型 （ c） 3/2 電流仿真模塊 圖 （ d） 3/2 電壓仿真模塊 坐 標(biāo)變換包括靜止三相 ABC 坐標(biāo)系統(tǒng)下的三相定子電壓 au ， bu ， cu 到靜止兩相 dq 坐標(biāo)系統(tǒng)下的兩相定子電壓 du ， qu 的等效變換 。積分器采用模塊庫中的 時(shí)間積分器構(gòu)建。在仿真系統(tǒng)中定子磁鏈給定 *s? 由 開始，選擇一定的步長(zhǎng)逐步縮減到事先設(shè)定的min? 。 采用基于滯環(huán)和開關(guān)邏輯表典型直接轉(zhuǎn)矩控制，其中定子磁鏈估計(jì)采用電壓 電流模型，速度調(diào)節(jié)采用 PI 控制器 (Kp=5， Ki=)，轉(zhuǎn)矩滯環(huán)帶寬Tb=，磁鏈滯環(huán)帶寬 ψ b= ，設(shè)定磁鏈最小值ψ min= ，時(shí)間步長(zhǎng) Tstep=，時(shí)間 T=1s。在 t= 時(shí)啟動(dòng)效率優(yōu)化算法， 在 t= 時(shí)啟動(dòng)搜索控制器后，系統(tǒng)進(jìn)行了 5 步尋優(yōu)（ 1 秒），最終達(dá)到效率最優(yōu)，優(yōu)化前后定子磁鏈從 由下降為 ，電機(jī)損耗由 152下降為 66，效率 由 %上升為 %。 3） 仿真結(jié)果表明， 單調(diào)遞減法搜索控制器算法簡(jiǎn)單 ， 能夠有效提高 感應(yīng) 電南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率 ， 且不受電機(jī)參數(shù)變化的 影響 ， 其最大缺點(diǎn)是收斂時(shí)間較長(zhǎng)，一般不適合需要頻繁改變電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的應(yīng)用場(chǎng)合 ，有待改進(jìn)。建立了考慮鐵損感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)討論了感應(yīng)電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，給出了系統(tǒng)框圖。 （ 2），詳細(xì)介紹了 感應(yīng)電機(jī)效率優(yōu)化的方法，本為主要采用單調(diào)遞減 法來實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu) 。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 參考文獻(xiàn) [1] 崔納新，張承慧 . 變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)效率優(yōu)化控制的研究進(jìn)展 [J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，20xx， 19(5): 3642. 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