利用基于Mamdani模糊逻辑的V/f控制技术提升感应电动机驱动系统的低速性能

《IEEE Access》：Low-Speed Performance Enhancement of Induction Motor Drives Using Mamdani Fuzzy Logic–Based V/f Control

　　

摘要：

传统的标量电压-频率（V/f）控制因其简单性和低成本而在工业驱动中得到广泛应用；然而，在非常低的运行频率下，当速度环中使用比例-积分控制器（PIC）时，该控制方式常常会出现瞬态响应差、速度波动和启动电流过大的问题。这些限制阻碍了系统的稳定运行和可靠启动，因此需要一种更加稳健的低速控制方案。本文介绍了一种基于Mamdani模糊逻辑控制器的改进型V/f标量控制方案的设计和实验验证，该控制器通过粒子群优化（PSO）进行参数调整。实验中使用速度和电流传感器以及LN CO3636-3B实现了这一控制方案，该方案能够根据Mamdani推理在离散的PI控制律中更新Kp和Ki参数，并通过PWM驱动自换流器。实验表明，在额定速度的6.06%条件下，所提出的控制器能够在Mp = 10%和ts = 0.445 s的参数下实现稳定调节，而使用PIC的控制系统则表现出不稳定性，出现持续振荡且Mp值高达44%。此外，所提出的控制器将启动电流限制在设计范围内（低于1.615 A）。总体而言，通过PSO优化的Mamdani模糊控制器在保持瞬态响应特性的同时提升了系统的低速运行稳定性。