李彪[1]2011年在《周期性负载条件下异步电动机节能控制器的研究》文中研究表明交流异步电机由于其结构简单,价格低廉而在工业、农业领域中广泛应用。但在运行时,异步电动机所带负载往往处于变化状态,如果在轻载或空载时运行,异步电动机功率因数会比较小、效率较低、会造成电能浪费。因此,针对转速基本不变,负载周期性变化情况下的异步电动机,调压节能非常必要。首先,本文详细分析了异步电动机Т型和Г两种等效电路下的电气损耗,指出传统的损耗划分是不准确的,对周期性负载条件下的总损耗进行了重新划分与计算,然后利用解析法分析了周期性负载条件下调压节能原理,得到了异步电动机的调压特性曲线,清晰反映了电机在调压过程中电机各参数的变化规律,随后对比分析了几种控制方法的节能效果,最后提出了以续流角为控制量,采用模糊控制算法,通过关断角控制来进行调压节能的控制策略。以续流角偏差和续流角偏差变化为输入量,关断角增量为输出量创建了二维模糊控制器,得到模糊控制查询表,通过改变关断角来调节异步电动机端电压实时跟随负载周期性变化而变化,提高了功率因数,达到调压节能的目的。其次,利用Matlab/Simulink创建了异步电动机软起动/节能控制器的仿真模型,并着重分析关断角控制模块和节能控制控制模块的工作原理。通过仿真结果可以看到,异步电动机软起动过程中,起动电流减小,而且无电流、转矩振荡现象的出现；节能运行过程中,无论周期性负载条件下还是突加负载条件下,异步电动机都能跟随负载变化及时调压,使得功率因数达到预期值,达到节能的目的,进而验证了第二章提出的模糊控制策略的可行性。最后,在理论分析的基础上,设计了异步电动机软起动/节能控制器的硬件电路,力求简单、经济、可靠。硬件部分包括晶闸管主电路、dsPIC30F2010芯片、直流电源电路、管压降信号检测电路、电压同步信号电路、晶闸管触发电路及显示电路等,其中续流角检测电路是由管压降信号检测电路和电压同步信号电路共同组成的。另外,软件设计主要包括两大块：软起动部分和节能控制部分,着重对节能控制部分进行了程序设计。
张平[2]2002年在《智能软起动节能控制器的设计与仿真》文中认为本文针对异步电动机传统起动方式的缺陷，提出了智能软起动的控制方案，并对控制系统进行了实验仿真研究。根据异步电动机的不同工作情况，设计了斜坡电压起动控制模式和限流起动控制模式。实验证明，这两种控制方案克服了传统起动方式的缺陷，达到了预期的效果。同时，本论文还提出了不同于其他常见的节能方法即模糊控制节能。该节能控制方法充分利用了当前较先进的模糊控制的优点，控制方案设计简单明了，在软硬件资源上都比传统方法有很大的节省，控制效果也比其他方法有很大改善。该装置还兼具有各种保护功能实现了数字化多功能的保护。
唐雁[3]2011年在《基于DSP的石材加工用摆式砂锯机电机节能控制器的研究与开发》文中研究指明摆式砂锯机是石材行业的重要加工设备,每套设备在一个工作周期中,主驱动电动机的负荷均处于轻重载变化中,近一半的时间均处于轻载或空载状态,运行效率低、电能浪费非常严重。因此,针对石材加工的重要设备摆式砂锯机的工作特性,研究其主驱动交流电动机节能改造技术,具有十分重要的经济和社会效益。论文以厦门高时石材有限公司提供的ALCIONE-600-2B型摆式砂锯机为节能改造对象,详细介绍了摆式砂锯机的结构和工作过程,指出其系统节能的关键在于砂锯机的软起动和加工过程的调压节能。并针对其节能控制器的设计与开发进行了研究,具体工作如下:首先,论文在对目前普遍采用的电机软起动方式比较的基础之上,结合砂锯机重载起动特性,采用离散变频软起动方法,在电机起动的时候通过把工频电压离散化成低频的电压,从而达到提高起动转矩、抑制起动电流的目的。仿真结果表明,采用离散变频软起动技术对砂锯机进行软起动改造不仅可大幅提高起动转矩,还能有效抑制起动冲击电流。其次,通过分析和比较目前主要电动机调压节能策略,并结合摆式砂锯机的加工特点和负载特性,设计了一种电机节能模糊控制器,该控制器以负载率和功率因数为输入量,触发角的变化量为输出量,通过制定模糊规则实现电机的调压节能,Matlab仿真结果验证了该方案的可行性和有效性。最后,以TI公司生产的TMS320LF2407A DSP芯片为核心,完成了摆式砂锯机电机节能控制器的软硬件设计。系统的硬件设计包括了晶闸管主调压电路以及以DSP为核心的外围控制电路设计。软件设计方面主要分为触发脉冲模块、功率因数检测模块、负载率计算模块和节能控制算法模块的设计。
曾聪[4]2006年在《异步电动机节能控制器的研究》文中进行了进一步梳理异步电动机因其结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜等优点而广泛应用于各行各业。众所周知电机直接起动有着诸多的弊端;电机轻载运行时,功率损耗增大,效率和功率因数都将大大降低。因此对异步电动机实施有效的控制,保证电机的节能运行,避免电机对电网造成冲击,使之安全经济运行具有十分重要的意义。本文首先进行了异步电动机的功耗分析,通过电路分析和数学推导建立了异步电动机的数学模型及等效电路。对于恒转矩和变转矩两种不同性质的负载,分别讨论了损耗与定子端电压的关系,论证了两种不同负载情况下降压节能的依据。在分析电机功率因数角的变化规律及功率因数角对晶闸管输出电压的影响的基础上,提出了异步电动机在轻载或空载运行时通过检测功率因数并经过一定规则降低定子端电压来达到提高功率因数目的的模糊控制方法,完成了异步电动机节能运行控制系统的软硬件设计,并进行了系统的仿真研究与实验研究。仿真结果及实验结果表明该节能控制器能完成软起动及轻载调压节能的功能。文中还对异步电动机节能控制器的一些技术难点和关键问题提出了有效的解决方法。本文研制了一种通过检测晶闸管的导通与关断,以及检测电网电压同步信号,由87C196KC实现了异步电动机节能控制器的功率因数的检测,具有一定的创新性。采用模糊智能控制方案有效的解决了传统的数学解析方法对电动机及负载适应能力不强的问题,用最简洁的方式,最实用的方法,最廉价的成本,获得最高效的节能功效。
王亚兰[5]2008年在《智能路灯节能控制器研究》文中认为智能路灯节能控制器是针对在城市照明上所存在的的能源消耗而设计出的新型节能控制器。将是集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调压控制于一体的路灯控制装置。晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合是该控制装置的主要特点,利用可变电抗器隔离高压和低压,将电抗器的一次绕组(高压)与路灯相串联,在电抗器中增加二次绕组(低压),将二次绕组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联,通过改变其低压绕组上的电压来控制高压绕组上电压的变化,从而达到改变路灯端电压的效果,以实现路灯的软起动和调压节能。本文对基于模糊控制算法的智能路灯节能控制系统的研制进行了深入分析和研究。讨论了智能路灯节能控制系统的构思、设计方案,介绍了该装置的系统设计、工作原理,详细分析了以AT89S52单片机和专用镇流芯片IR21592为主控单元的硬件电路和CAN总线的通信模块设计,针对路灯端电压的控制进行了软件设计,采用了时间控制,环境参数控制以及手动控制相结合的控制策略。对路面照明的协议进行了分析,在算法方面,对路面信号进行模糊化处理,寻找到合理的控制电压值。运用Matlab/Simulink对整个系统模型各个部分分别进行了仿真研究,仿真结果表明方案具有可行性。进而建立实际系统,通过系统调试,得出了实验结果。实验表明,智能路灯节能控制系统可明显的提高路灯的用电效率,节约能源,在电力资源合理利用的今天,该装置有着十分广阔的社会和商业前景。
张现平[6]2009年在《基于模糊控制的叁相异步电机节能控制器的研究设计》文中提出由于叁相异步电动机运行环境及运行情况各异,有时要在各种变负载、频繁起动制动状态下运行,为了满足启动转矩以及重载的情况下运行,往往需要选择功率相对较大的电动机,这样轻载时功率因数相对较低,必然浪费大量的能源,因此轻载节能十分必要。首先,本文从电机轻载时候效率较低的原因出发,分析了交流异步电机的能耗关系,得出了电机效率、功率因数和输入电压以及负载率之间的关系;同时对降电压节能的可行性和晶闸管触发角的变化对输出电压的影响进行了研究。当负载率较低时尤其是空载时电机运行效率较低,损失了大量的无功功率,此时可以通过降低输入电压从而提高电机的功率因数。其次,本文在模糊控制理论分析的基础上,采用了加入了可调因子的积分型模糊控制器来控制晶闸管触发角,以降低端电压,提高电机功率因数,从而达到轻载节能的目的。最后,本文对控制系统进行了软硬件设计。主电路由叁相反并联晶闸管电路、功率因数角检测电路以及晶闸管触发电路和串行存储电路构成,以PIC16F877A为主控制芯片;在软件设计中给出了各主要功能模块的详细流程图,包括软起动子程序流程图、模糊控制算法流程图。随后又介绍了系统设计中的软硬件抗干扰措施和实验结果。
冯韧[7]2016年在《大功率绕线式异步电动机节能控制研究》文中指出大功率绕线式异步电动机广泛应用于需重载起动的场合。若驱动的负载周期性变化,在轻载、空载运行时,电动机功率因数小、运行效率低,大量电能被白白浪费,如能有效跟踪负载变化,实施节能控制,有较大的节能空间。本文以大功率绕线式异步电动机为具体研究对象,研究电动机节能的问题,主要研究工作:首先建立带杂散损耗等效电阻的异步电动机Г型等效电路,分析了周期性负载下异步电动机各损耗及其变化关系,在理论上研究了异步电动机调压节能原理。其次,研究了定子电流与电动机最优电压间的关系以及电机功率因数与运行效率间的关系,验证了以功率因数替代效率衡量电动机节能效果的可行性;通过仿真实验探究了电动机调压节能的空间;通过对比调压实验的数据分析了当前异步电动机调压节能中恒功率因数控制方法的优点与不足,提出了将恒功率因数控制与最小电流跟踪相结合的分区复用节能控制方法,并进行了相关理论计算与仿真验证;基于Simulink环境设计了大功率绕线式异步电动机的分区复用节能控制系统,对异步电动机在多负载、周期性工况下的运行情况进行了仿真,通过对分区复用节能控制下异步电动机功率因数、定子电压、定子电流变化的分析,表明分区复用控制能很好跟踪负载变化,及时按照拟定的功率因数变化规律对电动机电压进行调整,使异步电动机达到较好的节能运行状态,具有一定的工程应用与推广价值。最后基于分区复用节能控制思路对异步电动机调压节能控制的硬件及软件部分分别进行了设计。
周永德[8]2014年在《一种叁相异步电动机节能控制器的研究》文中研究表明随着社会与经济的发展，人类对于能源的需求越来越大，如何更好地实现节能减排，已成为全世界关注的话题。异步电动机在日常生活，尤其是工业生产中扮演着非常重要的角色，是电能的主要消耗者。在实际应用中，由于各种原因，异步电动机经常运行在空载或轻载的状况下，此状况下电机功率因数低、效率低、造成较大的电能浪费。因此，研制一款实用的异步电动机节能控制器，对降低能耗、减少企业生产成本具有十分重要的现实意义。论文首先从理论上分析了对电动机进行交流调压节能的原理。在此基础上，利用晶闸管的可关断特性，提出不测量电压和电流相位，只测量电压电流过零点时间差来确定功率因数的方法，进而确定以功率因数作为控制变量，以触发角作为输出变量的控制方案。在Matlab上搭建了异步电动机节能控制器的仿真模型并对结果进行了分析。之后，对节能控制器的硬件和软件分别进行了设计。硬件设计包括主要元器件的选型、电压同步信号电路、电流过零点检测电路以及晶闸管触发电路等的设计，主控制芯片选择的是STM32。软件设计包括了嵌入式实时操作系统c/os-II的搭建与移植、电压电流过零点检测子程序、触发角计算与调整子程序和晶闸管触发脉冲发送子程序等的设计。最后，搭建了实验平台，进行了相关的测试。实验波形和实验数据表明，本文设计的节能控制系统实现了所要求的控制功能，取得了较好的节能效果。对经常处于空载或者轻载，尤其是周期性负载条件下的异步电动机节能效果最佳。
刘晓艳[9]2007年在《基于模糊控制的泵类负载电机节能装置的研究》文中研究指明在供水系统中，异步电动机是应用最多、耗电总量最大的用电设备。一般来说为了提高安全系数，电动机容量选择的都比较大，易造成“大马拉小车”的现象，导致运行效率和功率因数降低，电能浪费严重等后果。针对上述情况，研制开发了供水系统基于模糊控制的泵类负载电机的节能装置。本文首先对电机的几种调速方案进行了比较，选择了调压调速节能方案。从电机的各种损耗和负载特性入手，分析了调压调速的原理和系统的调速特性，并确定了调压范围。在外围电路设计上，利用电容器对电机进行无功就地补偿，以提高电机的功率因数，减少其电能损耗，节约电能。由于异步电动机直接起动有着诸多的弊端，因此本文利用恒流恒压控制模块对电机进行软起动，减小起动电流冲击，避免冲击电网，从而减少了电网的功率损耗，达到了节能效果。对于供水系统中的水泵，通过对其机械特性的分析，得出利用其转速进行节能的方法。本文以欧姆龙CP1H-XA40DR-A型可编程控制器(PLC)为核心，加上光电编码器和压力传感器构建了整个调压调速控制系统。在系统硬件设计上，采用恒流恒压控制模块和PLC控制技术对硬件电路进行优化；在软件设计上，提出了水压、转速双闭环综合控制策略，即转速内环由模糊自适应PID控制算法实现，水压外环由模糊PID控制算法实现，从而提高了系统的控制精度和鲁棒性。采用模糊智能控制方案有效的解决了电动机及负载耗能的问题，用简洁的方式，实用的方法，获得了较好的节能功效。最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍，并给出了主程序的流程图。调压调速的节能方法具有投资小，调节简单，维修方便等优点，是一种具有广泛应用前景的节能方法。本文设计的供水系统节能装置已在供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和较好的节能效果。因而，该系统的推广应用可创造良好的经济和社会效益。
刘磊[10]2011年在《基于离散变频的电机软起动及节能控制器研究及实现》文中提出传统的电机软起动器通过使用晶闸管调压技术很好的解决了电机直接起动时电流过大的问题,但是降压限流使得电机的起动转矩大大降低,无法重载起动,本文研究的离散变频技术是在不改变传统软起动器主电路的前提下,通过控制工频半波的导通规则实现变压变频,提高电机的起动转矩,实现重载起动。另外,异步电机在轻载运行时效率降低,能源浪费严重,本文根据软起动器的调压功能设计了节能算法,实现电机的轻载节能运行。本文首先介绍了离散变频起动的原理,通过分析分频后的电压相序,确定了各分频下的最大正序分量组合,研究了影响叁分频起动转矩的具体因素;之后对电机起动过程中的具体问题进行了研究,如选取了离散变频起动的分频台阶,确定了分频等级之间切换的原则,通过对电机续流角的检测实现了电机转速的无传感器测量等;其次,为了使电机的起动转矩平稳,提出了恒压频比的控制策略,并采用了等效正弦的控制策略降低了分频后的电压谐波;分析了负载率变化对电机运行效率的影响,设计了轻载时的节能算法并经仿真验证;然后,基于DSP2812对电机控制器的软硬件进行了设计和具体介绍。本文最后介绍了基于MATLAB软件搭建的仿真模型,并对离散变频的起动过程进行了仿真,仿真结果证明了离散变频技术在重载起动时的优越性;同时对电机控制器的硬件进行了实验,实验结果验证了控制器软硬件的正确性。
参考文献：
[1]. 周期性负载条件下异步电动机节能控制器的研究[D]. 李彪. 山东大学. 2011
[2]. 智能软起动节能控制器的设计与仿真[D]. 张平. 辽宁工程技术大学. 2002
[3]. 基于DSP的石材加工用摆式砂锯机电机节能控制器的研究与开发[D]. 唐雁. 华侨大学. 2011
[4]. 异步电动机节能控制器的研究[D]. 曾聪. 湖南大学. 2006
[5]. 智能路灯节能控制器研究[D]. 王亚兰. 武汉理工大学. 2008
[6]. 基于模糊控制的叁相异步电机节能控制器的研究设计[D]. 张现平. 燕山大学. 2009
[7]. 大功率绕线式异步电动机节能控制研究[D]. 冯韧. 湖南工业大学. 2016
[8]. 一种叁相异步电动机节能控制器的研究[D]. 周永德. 华南理工大学. 2014
[9]. 基于模糊控制的泵类负载电机节能装置的研究[D]. 刘晓艳. 河北农业大学. 2007
[10]. 基于离散变频的电机软起动及节能控制器研究及实现[D]. 刘磊. 天津大学. 2011
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