[發明專利]基于異步電機效率優化的管網疊壓供水系統控制方法

無效

• 申請號: 201010152464.6
• 申請日: 2010-04-22
• 公開（公告）號: CN101892688A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 馬恩成;柴秀強
• 申請（專利權）人: 天津甘泉集團有限公司
• 主分類號: E03B11/16
• 分類號: E03B11/16;E03B5/00;E03B7/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種管網疊壓供水系統控制方法，特別是涉及一種基于異步電機效率優化的管網疊壓供水系統控制方法。

背景技術

目前，變頻調速供水系統中普遍采用的異步電機控制方式為恒壓頻比控制，由于供水系統的特點及水泵的負載特性特點，異步電機經常輕載運行，其運行效率較低。水泵是對動態性能響應要求不高的負載，當異步電機輕載運行時，恒磁通控制方式不是必要的，可以通過弱磁控制實現效率的優化，供水系統中存在較大的節能潛力。

由于供水系統的特點以及水泵的負載特性，為了提高異步電機的運行效率，有必要尋找高效的異步電機控制方法。傳統的異步電機效率優化控制方法是根據電機的轉矩和轉速要求，計算電機最優運行所需的變頻器輸出電壓和頻率。但由于異步電機帶載水泵時，無法直接檢測異步電機的轉矩和轉速要求，因此這個算法不能直接應用于供水系統中。根據水泵的數學模型可知，若水泵參數確定，則水泵的揚程、流量和水泵的轉速之間的關系是確定的，因此，可以由此得出間接計算轉速的方法。在現行的管網疊壓供水系統中，水泵的流量和揚程可通過流量計和壓力傳感器檢測，進而根據水泵模型，得到水泵的轉速，也即異步電機的轉速。本發明將基于水泵模型的轉速辨識和基于異步電機等值電路的最小損耗效率優化控制算法整合起來，將其應用于管網疊壓供水系統中異步電機的控制。

發明內容

本發明的目的就是在于解決上述現有技術中的不足，而提供一種基于異步電機效率優化的管網疊壓供水系統控制方法，進一步降低疊壓供水設備的能耗水平。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：一種基于異步電機效率優化的管網疊壓供水系統控制方法，其特征在于：基于水泵模型辨識異步電機的轉速，并將辨識出的轉速作為異步電機最小損耗效率優化控制算法的輸入，以上運算在數字控制單元里完成，并經D/A轉化輸出到變頻器的頻率給定端，將壓力傳感器采集的水泵壓力值與壓力設計值做差，得到水壓的誤差信號ΔH，對ΔH進行PI運算，經D/A轉化輸出到變頻器的電壓給定端。

上述基于水泵模型異步電機轉速的辨識，水泵模型的建立是根據水泵的測試數據通過多項式擬合而來，并且擬合次數取2，即擬合并根據比例定律變換后的水泵揚程-流量特性曲線如下式所示，

H=a2Q2+a1(nn0)Q+a0(nn0)2;]]>

上述異步電機最小損耗效率優化控制算法，基于異步電機的等值電路，根據異步電機的運行效率、異步電機轉速和電源頻率的關系，確定給定轉速下，異步電機運行于最大效率時所對應的電源頻率；

上述異步電機最小損耗效率優化控制算法，實現該算法不是采用直接解方程的方法，而是采用一種搜索算法，即通過逐步增量的方法搜索給定轉速時異步電機最優運行時對應的電源頻率，從而使運算量得到了大大降低；

上述變頻器的電壓和頻率是單獨控制的，頻率的單獨調控保證系統中異步電機的運行效率最大，電壓的單獨調控保證系統中水泵出口壓力維持恒定；

上述基于異步電機效率優化控制的管網疊壓供水系統，該系統的結構包括：變頻器，水泵機組，壓力傳感器、流量計以及基于異步電機效率優化控制算法的數字控制單元；

上述基于異步電機效率優化控制算法的數字控制單元將接收到的壓力傳感器輸入的壓力值和流量計輸入的流量值，經A/D轉換和內部效率優化控制程序處理后，以模擬電壓信號和模擬頻率信號的形式輸出到變頻器；變頻器輸出端接水泵機組的輸入端，水泵機組根據變頻器給定的電壓和頻率信號進行調速，對水泵出口壓力進行調節，同時實現水泵機組中異步電機運行效率最優；