[發明專利]一種異步電機自動節能的方法

有效

• 申請號: 201310673536.5
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103684174A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 金富寬;王傲能;王聞宇;康現偉;王國強;盧家斌
• 申請（專利權）人: 中冶南方（武漢）自動化有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

技術領域

本發明涉及電機技術，具體涉及電機在V/F模式下長期輕載運行時，通過自動調節輸出電壓進行節能的技術。

背景技術

變頻器帶電機在V/f模式下運行，其輸出頻率和輸出電壓是分開給定的，一般采用恒磁通原則來確定的對應頻率下的輸出電壓給定曲線，該恒磁通一般為額定勵磁磁通。這種方法能夠保證電機在整個頻率段都能有不低于額定轉矩的轉矩輸出能力。但在一些輕載或空載場合，采用該曲線時，系統的大部分電流都用來維持勵磁，使得系統的整體效率不是很高。

電機的損耗主要集中在銅耗和鐵耗上，銅耗與通過繞組的電流大小的平方成正比，鐵耗與電機內部的磁場強度和頻率呈正相關的關系。當電機在V/f控制模式下輕載運行時，在一定范圍內，通過適當的降低輸出電壓，可以同時降低總的輸出電流和磁場強度，降低系統的銅耗和鐵耗。

在一些實際的工業應用場合中，如風機、水泵類應用，電機并不是長期處于滿負載運行狀態。為了使這類系統能夠獲得較好的運行和節能效果，人們一般不再采用恒磁通的V/f曲線，而是需要通過實測或是基于經驗預估系統的負載和頻率間的特性，來確定最終變頻器工作時的V/f運行曲線。這種方法較恒勵磁磁通V/f曲線能夠有效降低系統的損耗。但在V/f運行曲線的獲取方面存在以下問題：一方面，某些系統的負載和頻率特性不是完全固定的；另一方面，對于一些已經安裝運行的系統，沒有進行完全測試的條件。這些都使得人們難以獲得準確的V/f運行曲線。

通過檢測系統當前的運行狀態，自動計算出最優的輸出電壓并進行調節是一種較為理想的方法。但這涉及如何在電壓下降時保證系統不失步、通過哪些量來確定電壓下降的幅度的問題，當前的文獻中較少涉及到對這方面問題的討論。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種異步電機自動節能方法，用于變頻器帶電機在V/f模式下長期輕載運行的工作場合，通過自動調節輸出電壓，降低總的輸出電流和勵磁磁通，進而實現節能。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：

一種異步電機自動節能方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟一、對檢測到的三相輸出電流進行處理，獲得電機運行時的有功電流和無功電流：

將檢測到的靜止坐標系下的三相輸出電流通過恒幅值的派克變換，轉換為旋轉坐標系下的以同步速旋轉的相互垂直的兩相直流，其中旋轉坐標系的一個軸定向在電壓矢量上，兩相直流對應為電機運行時的有功電流和無功電流；

步驟二、求取當前電壓下降系數和電壓調節系數目標值：

當前電壓下降系數為當前電壓值與當前頻率下V/f參考曲線對應電壓值的比值；電壓調節系數目標值為當前頻率下V/f參考曲線對應電壓值的等效有功電流與額定勵磁電流比值的平方根；其中，當前頻率下V/f參考曲線對應電壓值的等效有功電流為當前有功電流與當前電壓下降系數的乘積；

步驟三、自動節能調壓控制：

根據當前電壓下降系數與電壓調節系數目標值的大小，按下述公式進行電壓調節：