带有母线电压控制的异步电机矢量控制策略研究(2)
3.3.2抑制过压控制 28
4 结语 30
致谢 31
参考文献 32
1.绪论
1.1 引言
工农业生产、交通运输、国防军事以及日常生活中广泛应用着电机，其功能在现代社会具有无可替代的地位。在广泛运用的领域中，有一项就是矿用电机。而我国作为煤炭大国，煤储量与年开采量均居世界首位。在实现巨大经济效益的同时，煤炭开采安全也值得关注。作为矿下必不可少的设备，矿用电机车运行稳定性与安全性需要得到充分保证。
架线式电机车是由牵引变流所输到架线的电流通过受电器进入电机车的电路及电机车，再经过轨道回到变流所。架线式电机车运输能力大，速度高，用电效率高，运输费用低，因此应用广泛。在煤矿环境里，瓦斯浓度高，集电弓与架线之间是不允许火花产生的，所以对母线电压、速度等的要求十分严格。需防止因欠压、过压等不稳定工况，产生跳闸、跳弓等现象，构建一个稳定安全的供电系统，保证生产效率同时，也能有效减少瓦斯爆炸等安全事故。
要达到以上控制要求，需要研究矢量控制策略下的母线电压控制。本课题拟提出一种建立在异步电机矢量控制策略基础上的母线电压控制策略并进行仿真实验，以解决架线式交流电机车母线电压发生的较大波动，减少欠压和过压故障保护产生的系统中断运行现象，提高系统的可靠性。
1.2 异步电机调速与带母线电压控制技术概况
1.2.1 交流异步电机调速技术发展
交流电动机（尤其是笼型感应电动机）具有结构简单等诸多优点，但其动态模型具有非线性多变量强耦合的性质，比直流电机复杂得多。早期交流调速系统的控制方法是基于交流电动机稳态数学模型的，其动态性能无法与直流调速系统相比。20世纪70年代，德国工程师F.Blaschke和W.Floter等人提出“感应磁场定向控制原理”，美国P.C.Custman和A.A.Clark提出“定子电压坐标变换控制”，这都是矢量控制的基本设想。
1980年日本难波江章教授等人提出转差型矢量控制，进一步简化了系统结构。同年，德国W.Leonhard教授等人用微机实现矢量控制系统的数字化，大大简化了系统的硬件结构，经过不断的改进和完善，形成现在通用的高性能矢量控制系统。1985年，德国鲁尔大学Depenbrock教授提出直接转矩控制，1987年把它推广到弱磁调速范围，其控制结构简单，是一种高动态响应的交流调速系统。
由于直流调速的局限性和交流调速的优越性，以及计算机技术和电力电子器件的不断发展，异步电动机变频调速技术正在快速发展之中。在现代微机技术的快速发展下，计算机运行速度不断提高，指令的执行速度也达到了前所未有的高度，使得复杂算法应用计算机来进行实时运算、执行成为可能。
经过最近十几年的应用开发，交流异步电动机的变频调速性能已经优于直流调速系统。 目前广泛研究应用的异步电动机调速技术有恒压频比控制方式、矢量控制、直接转矩控制等。
传统的控制方法PID :控制要求精确的动态模型、详细的系统动态信息。劣势：如果变量太多，系统复杂，就很难找到合适控制参数。 近年来，模糊控制、专家系统和神经网络的应用，使运动控制系统向智能化的方向发展。在现代控制系统中，常使智能控制与传统PI控制互相结合，取长补短，既保证了系统的精确度，又增加了系统的自学性、自调整及决策能力，提高了系统的鲁棒性。