基于混合法的異步電動機效率優化控制研究
周立峰，張奕黃，張坦
（北京交通大學，北京100044）
摘要：研究t-種異步電動機的混合控制策略。該策略首先建立損耗模型，然后根據損耗模型得到近似****磁通，并確定搜索區間，再運用“黃金分割”搜索法尋找使輸八功率最小的****磁通值。仿真結果表明該混合控制策略不僅能有效縮短搜索時間，而且具有較好的節能效果。
關鍵詞：損耗模型控制；搜索控制；混合法；優化控制
中圖分類號：tm343 文獻標識碼：a 文章編號：1004-7018[2010)07-0047-04
0引言
電動機是實現電能轉化為機械能的設備，是耗電量較大的一種電氣設備。其中異步電動機由于結構簡單、價格低廉、維修方便、堅固耐用等諸多優點已逐漸在多個領域取代了直流機。異步電劫機裝機量巨大，廣泛應用于工業、農業、國防、日常生活等各個領域，與國民經濟的相關性與日俱增。在當前工業領域，大部分工業拖動如風機、水泵、壓縮機等，幾乎都是以異步電動機為驅動動力，尤其是電力、化工、冶金、煤炭等行業，風機、泵類的耗電量占總耗電量的百分之80以上，有著極大的節能空間。當今，能源危機與節能問題日趨突出，節能已成為一項極為緊迫的任務，也是我國經濟和社會發展的一項長期戰略方針，研究異步電動機的節能措施，提高其運行效率，對于節約能源，建立節約型企業，發展循環經濟有著重要的現實意義。
異步電動機效率優化控制大致分為三種類型：最小輸入功率在線搜索控制策略、基于損耗模型的控制策略和最小定子電流控制策略。這些效率優化策略各具特點：最小輸入功率在線搜索控制能夠實現變頻驅動系統的效率全局****，且不受電機參數變化的影響，但搜索時間較長；基于損耗模型的控制策略響應速度快，但對電機參數的依賴程度較高；最小定子電流策略實現簡單，但該控制屬于近似的效率優化控制。
本文綜合了基于損耗模型控制和搜索控制兩者優點，設計了一種混合控制策略，即先利用損耗模型得到****磁通的近似值，再運用“螢金分割”搜索法在線尋優。仿真表明該混合控制策略是一種性能優良的效率優化控制策略，不僅可以縮短搜索時間，而且也能有效克服電機參數變化的影響。
1基于損耗模型的控制策略( lmc)
1 1損耗模型建立及****磁通推導
本文首先研究異步電動機的等效電路，建立考慮鐵損的異步電動機損耗模型，以總損耗為目標函數，轉子磁通為控制變量，推導出轉子磁場定向矢量控制系統的最小損耗算法。為了便于建模分析研究，在此假定鐵損等效電阻為常數。圖l為異步電動機在同步旋轉動態坐標系下的等效電路圖。
對異步電動機來說，其電磁時間常數遠遠小于其機械時間常數，因此可以在穩態下分析系統的最小損耗。由于轉子磁通頻率較低，轉子鐵損相對于定子鐵損很小，且難以測量和計算，因此可以忽略不計，將定子鐵損用等效純電阻的損耗表示。由于漏感l1s，和l1r。與互感ln相比很小，所以漏磁通降落很少，忽略不計。
根據圖1可得簡化后的異步電動機轉子磁場定向下的穩態等效電路，如圖2所示。
由圖2可得：
由圖2可得：
整理得：
電動機各部分損耗的表達式如下：
定子鐵損：
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