摘要

福州大學電氣工程與自動化學院的研究人員肖慶豪、湯寧平等，在2019年第1期《電氣技術》雜志上撰文，針對永磁同步電動機兩種不同的變頻調速控制方式，提出一種基于他控與自控相結合的混合控制式變頻調速控制方法。

該方法綜合了他控變頻調速的高精度與自控變頻調速的不失步的特點，提高了控制系統的動態和穩態性能。通過在Matlab/Simulink平臺中建立兩者相互自動切換的仿真模型。仿真試驗結果表明了該方法是有效可行的。

永磁同步電動機具有結構簡單、運行可靠、高功率密度、高效率等優點，易于構成高性能的調速控制系統。另外，隨著電力電子技術、電動機控制技術、計算機技術的發展以及永磁材料價格的降低，被廣泛運用于家用電器、交通工具、工業控制、航空航天等眾多領域，在電力傳動系統中具有非常重要的應用價值。

在變頻調速控制系統中，存在兩種不同的控制方式，一種是他控變頻調速，另一種是自控變頻調速，兩種控制方式各有千秋。

他控變頻調速，也就是通常所說的恒壓頻比控制方式，通過給定電動機定子電流的頻率，產生對應頻率的氣隙旋轉磁場，而電動機轉速與氣隙旋轉磁場嚴格同步，從而保證了他控變頻調速的高精度。此外，他控變頻調速系統還具有控制電路結構簡單，調整方便等優點。

但在該控制方式下存在固有的缺點，即失步問題。自控變頻調速，其輸出頻率是由電動機軸上所帶轉子位置檢測器控制，組成定子電流頻率自動跟蹤轉子位置的閉環系統。這種方式能從根本上消除轉子振蕩和失步的隱患，這是因為給電動機定子繞組供電的變頻裝置的輸出頻率受轉子位置檢測器的控制，始終保持同步，因此可以避免負載突變等原因造成的失步現象，但控制系統相對復雜。另外，受位置檢測器精度、調節器控制參數等因素影響，會存在一定的靜態誤差。

綜合上述兩種控制方式的優點，本文提出一種基于他控與自控相結合[9-11]的混合控制式永磁同步電動機調速控制方法，以此來更好地發揮兩種變頻調速方式的優點。通過在Matlab/Simulink仿真平臺上建立相應的系統模型并進行仿真實驗，仿真結果表明了該方法是有效可行的。

他控與自控相結合的調速控制系統框圖

結論

本文通過分析他控和自控兩種控制方式的特點，提出了一種他控與自控相結合的自動切換混合調速控制方法。該調速控制方法在起動時采用轉速電流雙閉環的控制方式，實現電動機快速的起動，帶載能力強，避免失步的危險，具有良好的動態性能。

當符合切換條件時，切換到他控控制方式，切換過程平緩快速，沒有出現暫態沖擊電流。他控控制運行下，系統具有更高的穩態精度以及一定的帶負載能力。負載轉矩在他控穩定區域變化時，利用電動機的“轉矩-功角自平衡”特性，系統經過短暫的自我調節，能夠重新回到穩態；而當給定轉速發生變化時，快速切換到自控控制方式，避免失步的發生，符合切換條件后再切換成他控控制，從而實現了他控與自控的自動切換。

在該方法下，兩種控制方式能夠順利平滑切換，充分發揮了他控穩態精度高、自控動態快速性好、不失步的特點，提高了系統的穩態和動態性能。該方法也存在一定的缺陷，自控方式下需要位置傳感器來提高速度信號，并沒有完全做到無傳感器控制。該方法在轉速需要快速調節和穩態運行時轉速精度要求高的場合有一定的應用價值，比如紡織化纖、玻璃行業等。

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