异步电动机降压节能器的分区复用控制系统及控制方法技术方案

异步电动机降压节能器的分区复用控制系统及控制方法，有依次连接的三相电源模块、调压电路和电机，调压电路的控制信号输入端连接触发电路，触发电路的输入端分别连接的模糊控制器的输出端，以及最小电流跟踪模块的输出端，模糊控制器的输入端通过逻辑开关连接用于把从电机侧采集的功率因数与预设的功率因数相比较作为输出值的功率因数采样模块的输出端，最小电流跟踪模块的输入端连接用于控制最小电流跟踪模块开启的逻辑开关，以及连接用于从电机侧检测电流信号的电流采样电路，其中，功率因数采样模块和电流采样电路的输入端分别连接电机的输出端。本发明专利技术采用模糊控制与最小电流控制相结合的分区复用控制，加快了控制器反应速度，使电机达到最优运行状态。

【技术实现步骤摘要】
异步电动机降压节能器的分区复用控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种异步电动机。特别是涉及一种将模糊控制与最小电流控制相结合的异步电动机降压节能器的分区复用控制系统及控制方法。
技术介绍
异步电动机作为使用最广泛的电动机，因具备结构简单、价格低廉、坚固耐用、制造方便、很少需要维护和能在恶劣环境下持续运行的优点，在日常生活，尤其是工业生产中得到了广泛的使用，但异步电动机在工业运用上还存在着诸多问题:一方面，异步电机选型与其拖动的负载匹配不合理，导致“大马拉小车”现象频出，这即增加了企业的采购成本，又增大了其实际的营运成本；另一方面，许多运行工况负荷并不是恒定不变的，而是处于轻载一满载一轻载这一周期性变化之中，当异步电机在轻载下运行，其效率更低、无功耗能更大。据统计，单一地提升异步电动机生产工艺，每年可节约的电量仅占电动机全年耗能的3.3％。而对异步电动机传动系统进行节能改造，可节电880亿kWh/每年，这使得电动机可以减少15.5％的能耗。这些电能相当于12座100万kW电站的供电能力，同时相应的每年可以减少562万吨CO2的排放，因此对于交流异步电动机运行系统的节能控制势在必行。当前，异步电动机的节能控制策略虽然很多，但仍存在着许多问题，例如其所最适宜的运用场合模糊不清、其节能空间及节能效果也无法得到验证、节能控制所需相关装置设备的投入费用未结合实际情况做考虑等。随着工业生产规模化电动机制造业越来越向大功率方向发展，异步电动机己经成为当前工业装备用的单机耗能最大的原动机。因此研究大功率异步电动机的节能仍有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现电机的最优运行状况的异步电动机降压节能器的分区复用控制系统及控制方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，包括有依次连接的三相电源模块、调压电路和电机，其中，所述调压电路的控制信号输入端连接触发电路，所述触发电路的输入端分别连接用于通过触发电路输出控制信号控制调压电路初步调节输入电压到初步最佳值的模糊控制器的输出端，以及用于通过触发电路输出控制信号控制调压电路使输出电压最终达到最优值的最小电流跟踪模块的输出端，所述模糊控制器的输入端通过逻辑开关连接用于把从电机侧采集的功率因数与预设的功率因数相比较作为输出值的功率因数采样模块的输出端，所述最小电流跟踪模块的输入端连接用于控制最小电流跟踪模块开启的逻辑开关，以及连接用于从电机侧检测电流信号的电流采样电路，其中，所述功率因数采样模块和电流采样电路的输入端分别连接电机的输出端。所述的调压电路包括有三个晶闸管组，其中，每一个晶闸管组的输入端对应连接三相电源模块的一个输出相，三个晶闸管组的输出端各通过一个电阻后构成三相电源输出连接电机的电源定子输入端，所述的三个晶闸管组结构相同，均是由两个晶闸管反向并联构成，每一个晶闸管的触发端分别连接最小电流跟踪模块的输出端和模糊控制器的输出端。所述的功率因数采样模块，通过采样得到的电机的电压与电流值，通过计算得出有功功率和无功功率，再通过功率因数计算公式得出电机实时的功率因数。所述的采样是采用多功率因数检测方式，通过采样得到的电机任一相定子电压与电流，通过比较电压与电流相位得出相位角，再利用相位角的余弦值计算出电机实时的功率因数；并且，先采集同一时刻多个功率因数值，再取平均值以减小测量中的误差。所述的模糊控制器将标准的功率因数与采集到的电机的功率因数相比较得出功率因数偏差，经过比例放大环节将信号放大，经模糊化环节将精确的输入量转化为模糊量，再将经模糊推理得到的模糊子集经去模糊化再次转化为精确值,以得到最终控制量，设置有规则库用来存放全部模糊控制规则，为模糊推理提供控制规则。所述的最小电流跟踪模块比较每个周期电机的定子电流的变化值，当上一个周期的定子电流值大于下一个周期的电流值时，就不断发出触发角信号，直到上一个周期小于下一个周期的值。一种异步电动机降压节能器的分区复用控制系统的控制方法，包括如下步骤：1)当电机启动之后，功率因数采样模块采集电机功率因数；2)功率因数采样模块将采集到的功率因数与预设定的功率因数相比较，并将比较结果输出到逻辑开关，若功率因数低于预设定的功率因数，逻辑开关将采集到的功率因数输入模糊控制器，否则进入步骤4)；3)模糊控制器经过运算输出控制信号到触发电路，触发电路输出触发脉冲控制调压电路改变电机输入电压从而控制电机功率因数达到预设定的功率因数，实现电机粗节能状态；4)当功率因数大于等于预设定的功率因数时，逻辑开关控制执行最小电流控制，通过电流采样电路将定子电流输入到最小电流跟踪模块，并通过触发电路控制调压电路对电机定子侧电压进行微调，使电机达到较精确的节能状态。步骤2)中，功率因数采样模是采用多功率因数检测方式，通过采样得到的电机任一相定子电压与电流，通过比较电压与电流相位得出相位角，再利用相位角的余弦值计算出电机实时的功率因数；并且，先采集同一时刻多个功率因数值，再取平均值以减小测量中的误差。步骤3)中，模糊控制器是基于模糊控制算法，包括：(1)将调压模块和电机作为广义被控对象进行分析,确定被控对象的输入输出量及控制量；(2)制定输入、输出变量的语言及论域，调整控制器参数；(3)再将输入变量模糊化，输出变量清晰化；(4)设计控制规则以及选择推理模型。由模糊控制器输出的最终控制量，用一个反馈累加环节与延迟模块延迟进行累加处理，其中延时时间设置为0.02s即一个周期的时间，当电机功率因数达到期望值附近，模糊控制器输出的最终控制量降为零度，不再变化，维持在一个恒定的值。本专利技术的异步电动机降压节能器的分区复用控制系统及控制方法，优越性和技术效果在于：1.本专利技术模糊控制器不需要提前探究被控电机的数学模型和获取电机各参数值，也不需要探究电机工作后对各参数的影响情况，便可以达到良好控制效果，被控对象的动态特性己隐含在模糊控制器输入、输出模糊集及模糊规则中。2.采用模糊控制与最小电流控制相结合的分区复用控制，即加快了控制器反应速度，又可以使得电机达到最优的运行状态。附图说明图1是本专利技术异步电动机降压节能器的分区复用控制系统的框图；图2是本专利技术中调压电路的电路原理图；图3是本专利技术中模糊控制的控制流程图。图中1：三相电源模块2：调压电路3：电机4：触发电路5：功率因数采样模块6：最小电流跟踪模块7：模糊控制器8：逻辑开关9：电流采样电路具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的异步电动机降压节能器的分区复用控制系统及控制方法做出详细说明。本专利技术的异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，采用一种将模糊控制与最小电流控制相结合的分区复用的控制策略，通过逻辑开关作用，先由模糊控制器控制调压装置改变电机电压达到粗节能，再由最小电流控制策略控制电机电压达到最佳电压值，实现电机的最优运行状况。如图1所示，本专利技术的异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，包括有依次连接的三相电源模块1、调压电路2和电机3，其中，所述调压电路2的控制信号输入端连接触发电路4，所述触发电路4的输入端分别连接用于通过触发电路4输出控制信号控制调压电路2初步调节输入电压到初步最佳值的模糊控制器7的输出端，以及用于通过触发电路4输出控制信号控制调压电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，其特征在于，包括有依次连接的三相电源模块(1)、调压电路(2)和电机(3)，其中，所述调压电路(2)的控制信号输入端连接触发电路(4)，所述触发电路(4)的输入端分别连接用于通过触发电路(4)输出控制信号控制调压电路(2)初步调节输入电压到初步最佳值的模糊控制器(7)的输出端，以及用于通过触发电路(4)输出控制信号控制调压电路(2)使输出电压最终达到最优值的最小电流跟踪模块(6)的输出端，所述模糊控制器(7)的输入端通过逻辑开关(8)连接用于把从电机(3)侧采集的功率因数与预设的功率因数相比较作为输出值的功率因数采样模块(5)的输出端，所述最小电流跟踪模块(6)的输入端连接用于控制最小电流跟踪模块(6)开启的逻辑开关(8)，以及连接用于从电机(3)侧检测电流信号的电流采样电路(9)，其中，所述功率因数采样模块(5)和电流采样电路(9)的输入端分别连接电机(3)的输出端。

【技术特征摘要】
2017.10.25 CN 20171101791721.一种异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，其特征在于，包括有依次连接的三相电源模块(1)、调压电路(2)和电机(3)，其中，所述调压电路(2)的控制信号输入端连接触发电路(4)，所述触发电路(4)的输入端分别连接用于通过触发电路(4)输出控制信号控制调压电路(2)初步调节输入电压到初步最佳值的模糊控制器(7)的输出端，以及用于通过触发电路(4)输出控制信号控制调压电路(2)使输出电压最终达到最优值的最小电流跟踪模块(6)的输出端，所述模糊控制器(7)的输入端通过逻辑开关(8)连接用于把从电机(3)侧采集的功率因数与预设的功率因数相比较作为输出值的功率因数采样模块(5)的输出端，所述最小电流跟踪模块(6)的输入端连接用于控制最小电流跟踪模块(6)开启的逻辑开关(8)，以及连接用于从电机(3)侧检测电流信号的电流采样电路(9)，其中，所述功率因数采样模块(5)和电流采样电路(9)的输入端分别连接电机(3)的输出端。2.根据权利要求1所述的一种异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，其特征在于，所述的调压电路(2)包括有三个晶闸管组，其中，每一个晶闸管组的输入端对应连接三相电源模块(1)的一个输出相，三个晶闸管组的输出端各通过一个电阻(R)后构成三相电源输出连接电机(3)的电源定子输入端，所述的三个晶闸管组结构相同，均是由两个晶闸管(VT1、VT2)反向并联构成，每一个晶闸管(VT1、VT2)的触发端分别连接最小电流跟踪模块(6)的输出端和模糊控制器(7)的输出端。3.根据权利要求1所述的一种异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，其特征在于，所述的功率因数采样模块(5)，通过采样得到的电机(3)的电压与电流值，通过计算得出有功功率和无功功率，再通过功率因数计算公式得出电机实时的功率因数。4.根据权利要求3所述的一种异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，其特征在于，所述的采样是采用多功率因数检测方式，通过采样得到的电机任一相定子电压与电流，通过比较电压与电流相位得出相位角，再利用相位角的余弦值计算出电机实时的功率因数；并且，先采集同一时刻多个功率因数值，再取平均值以减小测量中的误差。5.根据权利要求1所述的一种异步电动机降压节能器的分区复用控制系统，其特征在于，所述的模糊控制器(7)将标准的功率因数与采集到的电机(3)的功率因数相比较得出功率因数偏差，经过比例放大环节将信号放大，经模糊...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春旺，商锡瑞，张青，张重阳，何君霞，张雅贤，周雪松，韩旭，魏金军，柳振涛，袁钢，高丽岩，马幼捷，崔皓博，孙明鹏，张柯，黄天翔，曹露文，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11