恒流軟啟動最大的障礙,就是避免進入轉(zhuǎn)矩和電流振蕩。通常采用閉環(huán)的pid控制實現(xiàn)異步電動機的恒流軟起動。交流電動機是高階、非線性、強耦合的被控對象,所以普通的pid控制難以達到理想的控制效果,從而容易造成在輕載起動過程中發(fā)生轉(zhuǎn)矩和電流的振蕩。模糊控制不依賴于精確的數(shù)學模型,而且集結(jié)了有經(jīng)驗的專家的多年的控制經(jīng)驗,因而可以實現(xiàn)較理想的控制。其原理圖如圖4所示。
圖4 控制原理圖
選取起動電流偏差e和偏差變化率ec作為模糊控制器的輸入量,e和ec均為精確的輸入值,要采用模糊控制技術(shù)就必須把它們轉(zhuǎn)換成模糊集合的隸屬函數(shù)。
把e的變化范圍設定為[-6,6]區(qū)間連續(xù)變化量,使之離散化,構(gòu)成含13個整數(shù)元素的離散集合:{-6,-5, -4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}。e是在[0,ist]之間,通過變換:e=12/ist[x-(0+ist)/2],將在[0,ist]之間變化的變量x轉(zhuǎn)換為在[-6,6]之間變化的變量e。同理,可將die/dt 的區(qū)間[0,20a/s]轉(zhuǎn)換為[-6,6]之間變化的量c;δu的區(qū)間[0,0.1]轉(zhuǎn)換為[-6,6]之間變化的量。然后取加權(quán)平均系數(shù)β=0.9, 根據(jù):δu=βe+(1-β)ec即可得到e和ec一一對應的模糊規(guī)則表。
在實際運行中,通過上述轉(zhuǎn)換后通過查表得到δu的模糊值,然后根據(jù)反模糊規(guī)則δu=uk×0.1/12+0.5,從而得到實際的輸出電壓u的值,通過移相觸發(fā)確定觸發(fā)角α。最后當啟動完成后,bang-bang控制,關閉開關變壓器的開關。
4 試驗及結(jié)論
根據(jù)上述設計方案,進行了試驗,被控對象為1140v/85a的感應電動機,其額定轉(zhuǎn)速為970r/min。采用恒流軟起動控制方案時的電流電壓波形由圖可見,圖5為直接啟動時的電流曲線,空間啟動沖擊較大;圖6為1.5倍額定電流啟動電流電壓曲線,電壓上升平穩(wěn),電流基本無沖擊,效果比較理想。比較好的解決了轉(zhuǎn)矩振蕩引起的電流振蕩問題。
圖5 直接啟動的電流曲線
圖6 1.5倍額定電流啟動的電流電壓曲線
5 結(jié)束語
本文首先分析了在電機啟動過程中的功率因數(shù)角變化的問題,并把它作為一個參量考慮到變電壓軟啟動中經(jīng)常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩震蕩和電流振蕩問題。采用模糊控制算法,吸取專家經(jīng)驗,閉環(huán)反饋電流,有效的解決了恒流軟啟動中的振蕩問題,得到了較理想的控制效果。
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