交流感應馬達無測速計回授變速控制之模擬 .分析與實驗

Abstract

在工業應用上，交流伺服系統尤其是交流感應伺服驅動器已漸漸被廣泛使用。主要原 因在於交流感應馬達具有如下的特點：如機械結構簡單、無刷，不須特別的維修、高 的功率體積比、運轉速度範圍較廣、不需要永久磁性物質等。并且由於交流感應馬達 控制理論的快速發展，加上微電腦及半導體元件日新月益的更新相配合，使得交流感 應馬達在數位控制技術上已有長足的進展及成果。 尤其在的伺服系統或變頻器近年漸漸有朝向以微電腦設計的趨勢，因此本論文研究如 何以單晶片微電腦來實現不含測速計的交流感應馬達速度控制。首先根據二軸理論及 磁場向量控制法則推導交流感應馬達驅動器之數學模型，并從數學模型中推導電壓向 量的計算式來作為電壓向量命令發送的依據。而在速度的估測方面仍以磁場向量控制 法為基礎，藉由定子端電壓與線電流回授來估計馬達的速度，本論文即根據此速度估 測法則提出一虛擬之閉回路控制架構，先以所推導的交流感應馬達驅動器之數學模型 配合所提出的虛擬之閉回路控制架構利SIMNON模擬軟體作模擬，分析系統的動態特性 及作速度控制回路補償器的設計。而在實驗站的設立上，則以單晶片微電腦來實現電 壓向量的計算及速度的估測，配合適當的介面設備及功率放大器與實際的馬達來作實 驗。以實驗來驗證模擬結果的正確性及證實此控制架構的可行性。從實驗的結果可證 實即使不使用測速計的情況下，采用磁場向量的控制方式仍能達到快速響應之交流感 應馬達速度控制。