EKF在异步电机直驱扭矩控制中的应用与优化

随着科技的进步，直流电动机在某些方面暴露出了不足，如换向器导致的维护复杂性和性能限制。为了克服这些问题，异步电机因其结构简单、经济耐用而成为工业界的首选。然而，异步电机的调速性能往往不能满足现代生产需求，尤其是在精确控制方面。 自20世纪30年代起，交流调速技术逐渐引起重视，尤其在电力电子技术和控制技术飞跃发展的70年代之后，交流电机的性能得以显著提升，逐渐与直流电机竞争。交流电机的优点在于控制精度提高、维护更便捷，且能适应更广泛的使用环境。在这个转变过程中，非线性控制策略如直接转矩控制(DTC)变得尤为重要，它可以直接控制电机的转矩输出，从而实现更高效的调速。 本文主要研究了如何利用基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的直接转矩控制系统来优化异步电机的性能。EKF是一种针对非线性系统的状态估计算法，特别适用于处理异步电机这种非线性状态方程。作者将定子电流和转子磁链设定为状态变量，通过EKF估计角速度和转子磁链，进而构建出无速度反馈的直接转矩控制系统。这样，即使在复杂工况下，也能实现精确的电机控制，提高异步电机的动态响应和稳态性能。 异步电机本身具有诸多优势，如结构简单、成本低、效率高和工作特性良好，能够满足大多数工农业生产机械的调速需求。然而，它们在吸收电网无功功率时可能会降低电网的功率因数，对于大功率、低速设备，如球磨机和压缩机，通常选择同步电机来替代，以改善电网性能。 异步电机的调速是通过调整电机的转差率来实现的，即电机转速与旋转磁场转速之间的差异。通过精确控制转差，可以直接影响电机的转矩输出，从而达到所需的调速效果。这种方法与传统的基于转速反馈的控制方式相比，更为直接和有效。 总结来说，本研究旨在解决异步电机调速问题，通过结合EKF技术，设计了一种直接转矩控制系统，提升了异步电机的性能和控制精度，使其在工业应用中更具竞争力。这一成果对于推动异步电机在现代化生产中的广泛应用具有重要意义。