姚宇

隨著三相異步電動(dòng)機(jī)的普及應(yīng)用，針對(duì)其啟動(dòng)方式的研究屢見不鮮。在一段時(shí)期以來，國內(nèi)外對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的研究文獻(xiàn)有很多，為日后該系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來了諸多啟示。本文就基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)模式及其設(shè)計(jì)做以闡述，探討三相異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)軟、硬件保護(hù)單元模塊的改進(jìn)思路，以期為相關(guān)領(lǐng)域研究提供有益的借鑒。

【關(guān)鍵詞】模糊控制 三相異步電動(dòng)機(jī) 軟啟動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)在直接啟動(dòng)時(shí)，往往會(huì)使機(jī)體受到極大的電流沖擊，易造成設(shè)備故障，或引起電網(wǎng)電壓急劇下降，甚至?xí)绊懙骄W(wǎng)際中其它用電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，造成不可預(yù)估的損失。因此，為了改善這一狀況，同時(shí)又能夠保證三相異步電動(dòng)機(jī)的性能穩(wěn)定，提出了一種基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)模擬方式的構(gòu)建。實(shí)踐證明，在模糊控制下的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)運(yùn)行狀況良好。

1 三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)概述

電動(dòng)機(jī)這一裝備在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域較為常見，電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)作為新一代的工業(yè)生產(chǎn)控制方式，以其極佳的啟動(dòng)性能被廣泛應(yīng)用在諸多生產(chǎn)領(lǐng)域，如煤炭開采、輸送電環(huán)節(jié)、化工產(chǎn)業(yè)等。在實(shí)踐過程中，三相異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，該設(shè)備的瞬間轉(zhuǎn)子電流激增，不僅會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓形成非正常波動(dòng)，而且，還會(huì)造成同一電網(wǎng)中的用電設(shè)備運(yùn)行失控或驟停?；诖?，研究三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)具備一定的實(shí)踐意義。

1.1 探究三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)模式的初衷

為了能夠使三相異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的過程中的電流平穩(wěn)釋放，避免設(shè)備以及電網(wǎng)環(huán)境受到過大電流的沖擊，則需要探尋到一種相對(duì)穩(wěn)定的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)。在過去的幾十年當(dāng)中，國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的科研人員對(duì)于晶閘管軟啟動(dòng)器進(jìn)行了諸多研究，而且，每進(jìn)行一個(gè)新的研究項(xiàng)目時(shí)，都會(huì)挖掘到新的信息，并將新成果、新技術(shù)付諸實(shí)踐，取得了極佳的反饋效益。我國對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)及其控制策略的研究較晚，但在社會(huì)生產(chǎn)需求的促動(dòng)下，探究高效、合理、節(jié)能的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置極為必要。

1.2 構(gòu)建模糊控制作用下的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)模型的意義

若想要令三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，則需要一種對(duì)過程參數(shù)變化不敏感的一種控制策略來與系統(tǒng)進(jìn)行整合，以此來削弱非線性等因素對(duì)激增電流的干擾，進(jìn)而順利完成三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)步驟。

2 基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建

從分析和研究中發(fā)現(xiàn)，電流偏差、電流變化率以及輸出控制量在三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的過程中處于波動(dòng)變化的形態(tài)，從理論上來看，結(jié)合模糊控制策略以后，基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較強(qiáng)。因此，我們可以在實(shí)踐中，構(gòu)建一種可以對(duì)輸出電流進(jìn)行有效控制的操作模型，即構(gòu)建一套在模糊控制作用下的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)。

2.1 模糊控制的涵義

從概念上來看，模糊控制指的是采用由模糊數(shù)學(xué)語言來描述控制規(guī)則，進(jìn)而操作某個(gè)具體系統(tǒng)正常運(yùn)作的控制方法。通常情況下，將按照模糊控制規(guī)則組成的控制裝備稱為模糊控制系統(tǒng)。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，基于模糊控制的系統(tǒng)都較為繁雜，但對(duì)于專業(yè)化的技術(shù)人員而言，由于長期進(jìn)行模擬操作或研究所積累下的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較為豐富，則基于模糊控制下的系統(tǒng)控制較為便利。

2.2 在模糊控制影響下的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過對(duì)模糊控制涵義的分析，了解到模糊控制的主要特征是無需考慮控制對(duì)象的復(fù)雜程度，僅僅依照技術(shù)人員所為系統(tǒng)制定的控制規(guī)則來執(zhí)行便可。因此，對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)過程而言，如若能夠在事前設(shè)計(jì)好該系統(tǒng)的操作模式，則就可以完成這一項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，在模糊控制影響下的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較為良好。具體來看，在系統(tǒng)控制過程中，由模糊控制裝置對(duì)輸入量模糊處理，再進(jìn)行合理化的推理，并且，進(jìn)行相對(duì)科學(xué)化的決策，最終得出輸出控制量。通過這樣一個(gè)循環(huán)過程的執(zhí)行，較好地控制了三相異步電動(dòng)機(jī)晶體管的出發(fā)裝置，進(jìn)而改變了三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)裝置的輸入電壓，緩解以往過于激烈的電流沖擊，這便是軟啟動(dòng)的整個(gè)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程。從中可以清楚的發(fā)現(xiàn)，基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的控制效能極佳，能夠在技術(shù)人員的管控下執(zhí)行好電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流控制工作。

2.3 在模糊控制影響下的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)所采用的技術(shù)及性能

2.3.1 基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)整合

在構(gòu)建基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)模型時(shí)，需要借助相關(guān)的技術(shù)來完善系統(tǒng)的性能。在模擬操作的過程中，技術(shù)的整合是循序漸進(jìn)的，且隨著社會(huì)整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和市場需求的變化而發(fā)生變化。在研究三相異步電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)模式的過程中，經(jīng)歷了幾個(gè)階段，且每個(gè)階段擬建系統(tǒng)所結(jié)合的相關(guān)技術(shù)不盡相同。從最初的研究狀況來看，為了盡可能降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流對(duì)于設(shè)備與電網(wǎng)電壓的影響，則選擇了較為簡單且操作便捷的啟動(dòng)裝置，令啟動(dòng)過程中的功率損耗降低。在經(jīng)歷了一段時(shí)期的發(fā)展以后，三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)整合較為復(fù)雜，一方面可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，另一方面也是為了迎合機(jī)械特性曲線等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的高要求。另外，也有部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)在應(yīng)用三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，在保證系統(tǒng)運(yùn)行正常的前提下，在該系統(tǒng)中增設(shè)了一個(gè)普通的降壓裝置，也可以在一定程度上提升基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)含量與系統(tǒng)性能，從而增強(qiáng)三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，保障電網(wǎng)環(huán)境安全。

2.3.2 基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的性能分析

基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制模型的建立不僅需要相關(guān)技術(shù)的整合，還需要不同模塊的性能都較為良好，才能維系系統(tǒng)的正常運(yùn)行，滿足三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流穩(wěn)定性要求。在擬建系統(tǒng)的過程中，對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)各部分模塊的設(shè)計(jì)較為明晰，主要由電源模塊、電壓測(cè)控模塊、常量輸入模塊、脈沖觸發(fā)模塊以及電動(dòng)機(jī)測(cè)量模塊等等，這些部分性能的優(yōu)劣將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。在三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制中的反并聯(lián)晶閘管模塊設(shè)計(jì)中，有三對(duì)反并聯(lián)晶閘管所構(gòu)成。為了保證軟啟動(dòng)系統(tǒng)中的輸入端的電流值有效，則要通過控制系統(tǒng)中的脈沖觸發(fā)裝置來進(jìn)行系統(tǒng)操作，以此來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置中電流量的目的，同時(shí)，還能夠在一定程度上降低認(rèn)為對(duì)系統(tǒng)的操作誤差。endprint

總而言之，通過分析模糊控制的涵義，探究在模糊控制影響下的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型的構(gòu)建，以及三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)所采用的相關(guān)技術(shù)，則對(duì)于基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的性能有了更為全面的了解。在實(shí)踐過程中，為了保證三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程的穩(wěn)定性，而引入模糊控制策略來改善該環(huán)節(jié)工作極為可行。另外，通過與傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的比對(duì)，可以更清楚的觀察到，當(dāng)同時(shí)受到電流沖擊時(shí)，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)（本研究項(xiàng)目采用的為串聯(lián)電抗器啟動(dòng)模式）受到轉(zhuǎn)速?zèng)_擊的影響較大，對(duì)電網(wǎng)環(huán)境也造成了干擾，而基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)則能夠弱化電流沖擊，更平穩(wěn)地過度到三相異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程之中。

3 結(jié)束語

通過研究基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)模式，可以進(jìn)一步了解到如何防止電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)受到電流沖擊的有效方法。在研究過程中，為了保證三相異步電動(dòng)機(jī)具備良好的動(dòng)態(tài)性能，則憑借電力系統(tǒng)模塊庫及相關(guān)工具箱的作用，建立了三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)模擬系統(tǒng)。實(shí)踐表明，基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)模式的控制操作過程較為簡便，而且能夠弱化以往啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)存在的問題，優(yōu)化了傳統(tǒng)的三相異步電動(dòng)機(jī)設(shè)備，進(jìn)而改善了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，基于模糊控制的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的設(shè)計(jì)中也存在一定的局限性，在日后，要重點(diǎn)探究三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的自主學(xué)習(xí)特性，以此來完善整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

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作者單位

無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇省無錫市 214000endprint