模糊控制法改造交—交變頻器輸出波形對(duì)稱度的研究

摘要： 針對(duì)在交-交變頻器研究中變頻器輸出電壓波形不對(duì)稱的問(wèn)題，提出用模糊控制方法來(lái)進(jìn)行改造，并提供了一套系統(tǒng)的改造方案，最后給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析。實(shí)驗(yàn)證明，用模糊控制方法對(duì)采用余弦交截法的變頻器輸出波形對(duì)稱度進(jìn)行改造是行之有效的。

關(guān)鍵詞：交-交變頻器；波形對(duì)稱度；模糊控制

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1概述

交-交變頻器輸出電壓波形的對(duì)稱度和正弦度都非常重要。在研究中發(fā)現(xiàn)，如果單純根據(jù)余弦交截法原理確定觸發(fā)時(shí)刻來(lái)實(shí)現(xiàn)交-交變頻，那么當(dāng)用此變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，電機(jī)會(huì)不同程度的出現(xiàn)噪音很大、振動(dòng)強(qiáng)烈、電流偏大、出力降低等現(xiàn)象，無(wú)法正常運(yùn)行。尤其在定頻調(diào)壓下，現(xiàn)象更為嚴(yán)重。根據(jù)對(duì)輸出波形的分析發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題的原因在于變頻器輸出波形的對(duì)稱度不好，而且頻率越高，對(duì)稱度越差，諧波成分增加，特別是當(dāng)出現(xiàn)偶次諧波時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生了大量的不規(guī)則制動(dòng)力矩，造成運(yùn)行狀況惡化。如果不對(duì)計(jì)算得到的觸發(fā)時(shí)刻做適當(dāng)?shù)男拚齺?lái)改造變頻器輸出波形對(duì)稱度，那么很難實(shí)現(xiàn)深調(diào)壓的功能。

由于上述影響因素不能用一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)表示，所以引入模糊數(shù)學(xué)和模糊控制的概念和方法來(lái)完成輸出波形對(duì)稱度的改造，改造過(guò)程中兼顧了輸出波形的正弦度。由于晶閘管的觸發(fā)時(shí)刻決定著輸出波形的對(duì)稱性，所以在進(jìn)行輸出波形對(duì)稱度的改造中，需要根據(jù)波形情況調(diào)整觸發(fā)脈沖的前沿時(shí)刻，后沿時(shí)刻按雙變量控制理論來(lái)確定。

2輸出波形對(duì)稱度改造的模糊控制實(shí)現(xiàn)

在輸出波形的對(duì)稱度改造過(guò)程中，采用了二維模糊控制器，輸入量為誤差及誤差變化，首先確定輸出波形對(duì)稱程度的誤差及調(diào)整過(guò)程中的誤差變化，并把它們轉(zhuǎn)化為模糊量，然后根據(jù)模糊算法，由控制規(guī)則計(jì)算出模糊控制量，最后進(jìn)行模糊判決，得出確切的控制量，從而控制觸發(fā)時(shí)刻改變的趨勢(shì)和幅度。

2.1 模糊化

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，把不同分頻下基準(zhǔn)波正半周900到1800和同步余弦波的交點(diǎn)所得到的輸出濾波后的波形作為基準(zhǔn)比較波形，定義輸出濾波后的波形積分所得的面積與基準(zhǔn)比較波形積分所得的面積之差為誤差，同時(shí)定義相鄰兩次調(diào)節(jié)后的波形與比較基準(zhǔn)波形的誤差之差為誤差變化，而控制量的最終輸出為對(duì)應(yīng)觸發(fā)時(shí)刻的前移或后移，定義觸發(fā)時(shí)刻使輸出波形積分所得的面積增大的移動(dòng)方向?yàn)檎较颉＿@樣，系統(tǒng)的模糊控制描述如下：

2.3解模糊

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)輸出信息的模糊決策采用加權(quán)平均判決法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)修正得模糊控制查詢表。控制微機(jī)通過(guò)查詢?cè)摫硗瓿蓪?duì)輸出波形對(duì)稱度的改造。

３ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)中以8098單片機(jī)為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)來(lái)完成上述改造任務(wù)。圖１和圖２分別為四分頻四分壓通過(guò)模糊控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)改造的改造前和改造后的波形圖。

從圖上可以清楚地看到在改造前的波形是不對(duì)稱的，而改造后的波形對(duì)稱度明顯好于改造前的波形。實(shí)驗(yàn)證明，用模糊控制方法對(duì)采用余弦交截法的變頻器輸出波形對(duì)稱度進(jìn)行改造是行之有效的。

參考文獻(xiàn)

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