[實用新型]三相感應電動機效率優化控制系統

無效

• 申請號: 200720193998.7
• 申請日: 2007-10-31
• 公開（公告）號: CN201118513Y
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 羅文廣;藍紅莉;陳文輝;楊敘
• 申請（專利權）人: 廣西工學院
• 主分類號: H02P25/02
• 分類號: H02P25/02;H02P27/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及電動機節能技術領域，特別是一種通過實時優化三相感應電動機運行效率而實現節能降耗的控制裝置。

背景技術

電動機是電力機械最主要的原動力設備，在國民經濟發展和社會生活中占有極其重要的地位。同時它也是量大面廣的高耗能設備。2004年11月25日，國家發改委頒布了我國《節能中長期專項規劃》，該規劃將電機系統節能工程作為節能重點工程之一，指出：我國各類電動機總容量約為4.2億kW(其中感應電動機占絕大多數)，用電量約占全國用電量的60％，但電動機拖動系統的能源利用效率比國外低10～30％，總的節能潛力約為1000億kWh。因此，解決好電動機拖動系統節能問題具有巨大的社會效益和經濟效益。

目前，電動機運行的節能技術，主要有兩大類：一類是輕負載時降低電動機運行電壓的節能技術；另一類是保持電動機輸出功率不變情況下減少輸入功率，即通過優化電動機運行效率達到節能的目的。前者是一種局部優化，通常只是在輕負載時才考慮節能問題，而且電壓降低的行為可能會使電動機輸出轉矩減少，會導致轉速的變化。中國實用新型專利ZL03215299.X(電動機降壓節能裝置)和ZL03251271.6(異步電動機智能節電器)都屬于這種類型，前者完全由模擬電路構成，后者則由以單片機為核心的數字電路構成。電動機運行效率優化的節能方法是一種全局優化，無論是輕載，還是滿載，在電動機穩態運行(不包括起動)期間都可以獲得一種效率最佳的狀態。采樣該方法的現有控制裝置，一般通過離線計算，設置若干個優化點，在運行過程中進行選擇，不能實現在線的實時優化，而且由于實際運行過程中電動機系統參數變化以及受不同的擾動，離線的計算結果可能不再是優化結果。

發明內容

為了克服如背景技術所述的現有的電動機節能控制裝置存在的不足，本實用新型提供一種三相感應電動機在線效率優化控制系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：由數字信號處理器系統、傳感器、整流器、逆變器和液晶顯示系統構成。以數字信號處理器為控制中心，通過濾波整形放大電路與各傳感器連接，通過光電隔離驅動電路與逆變器連接，通過液晶顯示控制驅動電路與液晶顯示器連接。傳感器檢測電流、電壓和電動機轉速信號，送入數字信號處理器中，經過數字信號處理、輸入功率計算以及效率優化算法后，發出控制命令，控制逆變器，在保持輸出功率不變前提下調節輸入功率。整流器將三相交流電變為直流電，逆變器又將直流電變為交流電，安裝在兩者之間的傳感器檢測直流電流和直流電壓，用這兩個測量值計算電動機輸入功率。效率優化算法的原理是：(1)通過檢測到的電動機轉速信號，判斷電動機是否處于穩態運行，若是則進行下一步的工作，否則說明電動機處于調速的過渡過程，不進行優化計算；(2)根據三相對稱電流之和為零的原理，用檢測到的兩相電動機電流計算出所剩的一相電流，進行d-q軸轉換，獲得d軸和q軸電流；(3)連續改變d軸電流，計算輸入功率大小，判斷輸入功率變化方向，使d軸電流向著輸入功率減少的方向變化，直至輸入功率不再變小，這時電動機達到效率最優化的狀態；(4)對q軸電流進行補償，即在改變d軸電流的同時，也需要對q軸電流進行相應調整，使電動機轉矩保持不變，轉速也維持不變，確保電動機的輸出功率不變；(5)數字信號處理器根據這些電流的變化大小獲得相應的PWM(脈寬調制)控制信號，控制逆變器，改變電動機的端電壓，對電動機輸入功率進行調節。

本效率優化控制系統通過CAN總線(控制器局域網)與其它系統連接和通訊。該局域網是一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本低的遠程網絡通訊控制方式，數據傳輸距離可達10km，其傳輸的物理介質可采用低成本的雙絞線，CAN總線上可以掛接多個CAN節點，且各個CAN節點的接入或拆除不影響其它節點的工作，這樣可實現低成本的遠程數據傳輸。

本實用新型的有益效果是：(1)系統實現電動機全局在線效率優化，即無論負載大小如何，都可將電動機控制在效率最佳的運行狀態，獲得最大的運行節能效果。(2)系統以數字信號處理器為核心，該處理器運行速度快，包含的外圍部件多，系統性能得到保證，且總體成本低；(3)采用低成本的控制器局域網實現遠程數據傳輸，可靠性高，成本低；(4)若電動機的轉速調節采用矢量控制方式，則硬件上效率優化控制系統與轉速控制系統可合二為一。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構原理框圖。

圖2為效率優化原理圖。

圖3為控制系統程序流程圖。