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我和PID控制之三：一台设备调试了一年

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我和PID控制之三：一台设备调试了一年

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13

2013-03-20 16:58:35

留校任教后我参加了变频器的研制，我负责控制电路的设计、制作和调试。当时流行的是用晶闸管（可控硅）作换流元件的电流型变频器，将幅值可调的直流电压逆变为三相变频电源。控制系统采用的是基于运算放大器的PI控制器，有电流内环和转速外环。此外为了保证电压和频率之间的协调，还需要调节一些参数，因此需要整定的参数较多。开始还比较顺利，电动机很快就可以变频调速了。通过这个项目，我在杂志上发表了我的第一篇文章。

问题出在闭环控制的参数调节上。空载的时候还凑合，重载的时候出现不稳定的现象。负载加大后，电流表、电压表和转速表的指针左右摆动，振幅越来越大，最后晶闸管的快速熔断器熔断。快速熔断器的熔芯片据说是白银的，很贵。我们的经费很少，我只好想个土办法，用多股导线的细铜丝来代替快速熔断器，测量几安电流能熔断一根细铜丝后，决定需要几根，保护的效果还比较理想。但是控制器的参数老是调不好，断断续续调了一年左右。

现在想来，调试困难的原因一是因为参数较多，二是因为调试的经验不够。此外这种变频器本身的动态性能也大有问题，晶闸管是一种半可控的元件，需要靠逆变桥主电路中的电容器的充放电和二极管来关断逆变桥的晶闸管，因此变频器的主电路有较大的滞后特性。现在的变频器使用的是全控型的IGBT，就不存在这样的问题。

当时我参加了一个全国性的学术会议，发现国内正在研制这种变频器的几家高校都遇到了和我一样的问题，控制参数的调整非常困难。会议分组讨论时我们属于交流调速组，为此我们向控制理论组求救，他们也没什么办法。

后来去偷看了某个单位已经投入使用的同类变频器的参数，以这台设备的参数作为参考，最后才把我们的样机调试成功，可以带额定负载了。

后来我们又用当前流行的8位单板机和汇编语言来控制变频器，CPU的主频只有2 MHz，性能太差。最后可以变频调速，但是带负载不稳定的问题一直没有解决。

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