一種新的模糊PID控制在電機軟啟動(dòng)中的仿真

摘要：由于異步電機軟啟動(dòng)過(guò)程中非線(xiàn)性時(shí)變的特點(diǎn)，采用傳統的PID控制方法難以達到理想的控制效果。為了大大減小交流電機啟動(dòng)過(guò)程中的電流，在此結合智能控制理論，設計出一種新型的模糊PID軟啟動(dòng)控制器。通過(guò)對電流大小進(jìn)行控制，優(yōu)化了系統的控制效果，實(shí)現了交流電機恒流軟啟動(dòng)控制。最后通過(guò)Matlab仿真，證實(shí)了該系統具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，達到了平穩啟動(dòng)的目的，具有有效性和廣泛應用性。
關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)；模糊控制；異步電動(dòng)機；Matlab

0 引言
異步電機以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護的特點(diǎn)，在工農業(yè)中得到廣泛應用。三相異步電機的啟動(dòng)方法很多，比如直接啟動(dòng)、自耦降壓?jiǎn)?dòng)、延邊三角形啟動(dòng)等等。對于風(fēng)機泵類(lèi)等恒功率負載，如果在額定電壓下直接啟動(dòng)三相異步電機，啟動(dòng)電流非常大(一般為Ie的5～8倍)，易引起電網(wǎng)電壓下降，同時(shí)影響電網(wǎng)上其他用電設備的正常運行，這對于電機本身來(lái)講，沖擊電流造成局部溫升過(guò)大，降低電機壽命，給機械系統帶來(lái)強大的機械沖力，沖擊電流會(huì )以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。因此宜采用軟啟動(dòng)的方法。

1 模糊PID軟啟動(dòng)電路的結構及原理
模糊PID復合控制方法最大的優(yōu)點(diǎn)是不依賴(lài)于被控對象精確的數學(xué)模型，適合于非線(xiàn)性、強耦合、不確定性的電機軟啟動(dòng)復雜系統。異步電機軟啟動(dòng)主回路結構見(jiàn)圖1，利用三對反并聯(lián)的單向晶閘管來(lái)實(shí)現交流調壓，晶閘管調壓的控制方式采用相位控制，用來(lái)改變晶閘管的相位角α，得到不同的電壓(頻率不變)，從而實(shí)現電機的平穩啟動(dòng)。

交流電機定子電流經(jīng)過(guò)濾波后與啟動(dòng)電流給定值一起作為模糊PID調節器的輸入信號。dsPIC30F6014型單片機首先計算出啟動(dòng)電流設定值與反饋電流的偏差和偏差的變化率，然后以電流及電流的偏差作為輸入量，經(jīng)過(guò)模糊化后進(jìn)行模糊推理，最后將模糊推理結果通過(guò)解模糊后作為輸出調節量。解模糊調節器輸出的觸發(fā)信號，送至驅動(dòng)電路，由觸發(fā)角決定每個(gè)周期觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生時(shí)刻，從而調節晶閘管的輸出電壓，從而起到限制啟動(dòng)電流，減小沖擊轉矩的作用。