基于混合法的异步电动机效率优化控制研究
周立峰，张奕黄，张坦
（北京交通大学，北京100044）
摘要：研究t-种异步电动机的混合控制策略。该策略首先建立损耗模型，然后根据损耗模型得到近似****磁通，并确定搜索区间，再运用“黄金分割”搜索法寻找使输八功率最小的****磁通值。仿真结果表明该混合控制策略不仅能有效缩短搜索时间，而且具有较好的节能效果。
关键词：损耗模型控制；搜索控制；混合法；优化控制
中图分类号：tm343 文献标识码：a 文章编号：1004-7018[2010)07-0047-04
0引言
电动机是实现电能转化为机械能的设备，是耗电量较大的一种电气设备。其中异步电动机由于结构简单、价格低廉、维修方便、坚固耐用等诸多优点已逐渐在多个领域取代了直流机。异步电劫机装机量巨大，广泛应用于工业、农业、国防、日常生活等各个领域，与国民经济的相关性与日俱增。在当前工业领域，大部分工业拖动如风机、水泵、压缩机等，几乎都是以异步电动机为驱动动力，尤其是电力、化工、冶金、煤炭等行业，风机、泵类的耗电量占总耗电量的百分之80以上，有着极大的节能空间。当今，能源危机与节能问题日趋突出，节能已成为一项极为紧迫的任务，也是我国经济和社会发展的一项长期战略方针，研究异步电动机的节能措施，提高其运行效率，对于节约能源，建立节约型企业，发展循环经济有着重要的现实意义。
异步电动机效率优化控制大致分为三种类型：最小输入功率在线搜索控制策略、基于损耗模型的控制策略和最小定子电流控制策略。这些效率优化策略各具特点：最小输入功率在线搜索控制能够实现变频驱动系统的效率全局****，且不受电机参数变化的影响，但搜索时间较长；基于损耗模型的控制策略响应速度快，但对电机参数的依赖程度较高；最小定子电流策略实现简单，但该控制属于近似的效率优化控制。
本文综合了基于损耗模型控制和搜索控制两者优点，设计了一种混合控制策略，即先利用损耗模型得到****磁通的近似值，再运用“萤金分割”搜索法在线寻优。仿真表明该混合控制策略是一种性能优良的效率优化控制策略，不仅可以缩短搜索时间，而且也能有效克服电机参数变化的影响。
1基于损耗模型的控制策略( lmc)
1 1损耗模型建立及****磁通推导
本文首先研究异步电动机的等效电路，建立考虑铁损的异步电动机损耗模型，以总损耗为目标函数，转子磁通为控制变量，推导出转子磁场定向矢量控制系统的最小损耗算法。为了便于建模分析研究，在此假定铁损等效电阻为常数。图l为异步电动机在同步旋转动态坐标系下的等效电路图。
对异步电动机来说，其电磁时间常数远远小于其机械时间常数，因此可以在稳态下分析系统的最小损耗。由于转子磁通频率较低，转子铁损相对于定子铁损很小，且难以测量和计算，因此可以忽略不计，将定子铁损用等效纯电阻的损耗表示。由于漏感l1s，和l1r。与互感ln相比很小，所以漏磁通降落很少，忽略不计。
根据图1可得简化后的异步电动机转子磁场定向下的稳态等效电路，如图2所示。
由图2可得：
由图2可得：
整理得：
电动机各部分损耗的表达式如下：
定子铁损：
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