[发明专利]基于神经网络的高压变频器自适应控制系统及其构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制技术领域，更具体地涉及一种基于神经元网络的高压变频器自适应控制系统及其构造方法。

背景技术

随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。目前，市场上销售的高压变频器大多采用传统控制方法，但是，这样的控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降、稳定性变差等。

人工神经网络是由大量处理单元组成的非线性大规模自适应动力系统，具有学习能力、记忆能力、计算能力及智能处理功能，并在不同程度上模仿人脑神经系统的信息处理、存储及检索功能，因此成为目前非常活跃的一个研究领域。

基于此，本发明通过将神经网络运用于高压变频器控制中以实现高压变频器的智能控制，从而解决上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于神经网络的高压变频器自适应控制系统及该控制系统的构造方法以实现对高压变频器负载的自动调控，其控制精度高、鲁棒性强。

为了实现上述目的，本发明提供的基于神经网络的高压变频器自适应控制系统包括电源模块、变频模块、电动机、检测模块及控制模块，所述电源模块与所述变频模块相连而为所述变频模块提供固定电源，所述变频模块与所述电动机相连而对所述电动机提供变频电源，所述控制模块包括操作显示电路、主控电路及基极驱动电路，所述操作显示电路与所述主控电路相连以供用户操控所述主控电路，所述主控电路通过所述检测模块与所述变频模块和所述电动机相连以检测所述变频模块和所述电动机的反馈信号，所述主控电路包括PID控制器及神经网络，所述神经网络根据所述反馈信号调整所述PID控制器的输出，所述PID控制器的输出与所述基极驱动电路相连以实现对所述变频模块进行智能的恒压频比控制或电流控制。

在本发明一较佳实施例中，所述变频模块包括相连的整流电路和逆变电路

较佳地，所述检测模块包括电压检测器、电流检测器、速度检测器及检测电路，所述检测电路连接到所述主控电路并通过所述电压检测器和电流检测器与所述逆变电路相连，且通过所述速度检测器与所述电动机相连，相应地，所述反馈信号包括电压反馈信号、电流反馈信号及速度反馈信号。

较佳地，所述控制模块还包括保护电路，所述保护电路同时与所述主控电路、检测电路及操作显示电路相连。

较佳地，所述PID控制器包括三个可调输入参数，所述三个可调输入参数分别为K_p、K_i和K_d，所述神经网络包括输入层、隐含层及输出层，所述输入层包括四个输入节点，所述隐含层包括五个隐含节点，所述输出层包括三个输出节点，所述四个输入节点的输入值分别为输入给定值、被控对象输出值、偏差值及网络修正值，所述三个输出节点的输出分别对应于所述三个可调输入参数K_p、K_i和K_d。

相应地，本发明所提供的基于神经元网络的高压变频器自适应控制系统的构造方法包括以下步骤：

(a)将电源模块与变频模块相连而为所述变频模块提供固定电源；将所述变频模块与电动机相连而为所述电动机提供变频电源；

(b)将PID控制器与神经网络相连以形成主控电路；

(c)将所述主控电路与操作显示电路和基极驱动电路相连以形成控制模块；

(d)通过检测模块将所述控制模块与所述变频模块和电动机相连以检测所述变频模块和所述电动机的反馈信号，所述神经网络根据所述反馈信号调整所述PID控制器的输出，所述PID控制器的输出与所述基极驱动电路相连以实现对所述变频模块进行智能的恒压频比控制或电流控制。

较佳地，在所述步骤(a)中，提供相连的整流电路和逆变电路组成所述变频模块。