电机负载自适应控制装置制造方法及图纸

一种电机负载自适应控制装置，包括控制器单元、自动调压单元、电流检测单元。所述电流检测单元将检测的异步电机的定子电流信息传送至控制器单元；控制器单元控制自动调压单元，使自动调压单元输出最优三相交流调节电压并送至异步电机。所述最优三相交流调节电压为定子电流的一元插值函数，该一元插值函数通过实验方法获取。所述方法通过检测电机电流值判断电机带载运行状况，检测、控制简单；能够良好地跟踪电机负荷变化，当异步电机处于空载或轻载运行时，自动降低定子电压并维持轻载运行时带载能力不变，使异步电机损耗降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机节能控制装置，尤其是一种电机负载自适应节能控制装置。
技术介绍
当异步电机负载小于额定值1/3时，即俗称“大马拉小车”，这时电动机的效率和功率都很低，因而轻载、空载节能问题近年来为广大电机技术工作者所重视。异步电动机的总损耗由定子铜耗、转子铜耗、定子铁耗、机械损耗以及杂损耗几部分组成。电动机轻载时，输出功率减小，转子铜耗会随之减小，但是由于电压不变，定子铁耗、机械损耗、杂损耗基本不变。由于励磁电流维持不变，定子电流减小的很少，定子铜耗降低不多，因此电机的效率和功率因数下降。如果在轻载时适当降低定子端电压，励磁电流减小，定子铜耗降低明显，铁损耗也将减小，从而降低总损耗，使电机的效率和功率因数提高。目前，异步电机调压节能控制方法，主要有最小工作电流控制、最小有功功率控制、最小功率因数角控制、恒功率因数角控制，各控制方法各有侧重。异步电动机的空载电流为其额定值电流的20％－70％，其中大功率异步电动机空载电流为其额定值的20％－30％。当异步电动机处于空载和轻载运行状况时，保证异步电动机带负载能力不变的前提下，降低定子侧电压具有节能效应。中国电机工程学报2008年18期的论文“周期性变工况条件下异步电机节能机理和节能途径”中得出结论，45kW鼠笼式异步电机在图1所示的变工况条件下，采用降低定子侧电压的最优电压方法，异步电机的有功节电率达到11.8％。申请号为201610126002.4的专利提供了考虑杂散损耗电阻的情况下的异步电机调压节能控制方法，提高了最优电压跟踪精度。论文“周期性变工况条件下异步电机节能机理和节能途径”中的方法和申请号为201610126002.4的专利中提供的方法都需要准确了解电机参数且根据电机参数进行复杂的计算，限制了其在工程上的应用。
技术实现思路
为了解决异步电动机处于空载、轻载运行状态下，调节电源电压进行节能运行的技术问题，本专利技术提供了一种电机负载自适应节能控制装置，包括控制器单元、自动调压单元、电流检测单元。所述电流检测单元将检测的异步电机的定子电流值传送至控制器单元；所述控制器单元输出控制电压并送至自动调压单元的控制电压端；所述自动调压单元输入交流电源，输出最优三相交流调节电压；所述最优三相交流调节电压为异步电机定子电压；所述最优三相交流调节电压为定子电流值的一元插值函数；所述一元插值函数通过实验方法获取。所述实验方法的具体步骤是：步骤一、设定多个转矩负载率给定值；步骤二、让异步电机工作在一个设定的转矩负载率给定值下，测量其最优三相交流调节电压值和定子电流值；步骤三、重复步骤二，直至将设定的多个转矩负载率给定值对应的多组最优三相交流调节电压值和定子电流值全部测量完成；步骤四、根据多组最优三相交流调节电压值和定子电流值求解一元插值函数。所述让异步电机工作在一个转矩负载率给定值下，测量其最优三相交流调节电压值，是指在该设定的转矩负载率给定值下，首先测量异步电机维持带负载能力不变的最小三相交流调节电压值，然后在最小三相交流调节电压值的基础上增加安全裕量得到最优三相交流调节电压值。所述安全裕量的优先值为最小三相交流调节电压值的5％，其取值范围为大于0％，小于等于10％。所述设定多个转矩负载率给定值的方法是，多个转矩负载率给定值之间依据转矩负载率给定值减小，两两相邻的间距减小的原则设定。所述异步电机工作在一个转矩负载率给定值时对应最优的三相交流调节电压值，是指在该设定的转矩负载率给定值下，首先测量异步电机维持带负载能力不变的最小三相交流调节电压值，然后在最小三相交流调节电压值的基础上增加安全裕量得到的三相交流调节电压值。所述多个转矩负载率给定值之间依据转矩负载率给定值减小，两两相邻的间距减小的原则设定的具体方法是，设定的多个转矩负载率给定值为T1％-Tm％，共m个，m为大于等于5的整数；T1-Tm的值按照T1=cTn=c+d·1-qn-11-q,2≤n≤m]]>进行选择，其中的c大于等于0，d大于0，q大于1，n为整数；所述Tm小于等于100。优选地，所述c等于0，d等于3，q等于1.4；所述多个转矩负载率给定值分别为0％、3％，7％、13％、21％、33％、49％、72％。所述根据多组最优三相交流调节电压值和定子电流值求解一元插值函数，插值方法为线性插值。所述自动调压单元输出的三相交流调节电压与控制电压端输入的控制电压之间为线性关系。所述让异步电机工作在一个设定的转矩负载率给定值下，其方法是在异步电机施加额定电压的条件下，调节负载大小，使异步电机工作在与设定的转矩负载率给定值相符合的输入功率下。所述与设定的转矩负载率给定值相符合的输入功率通过解方程k=1.013·P1PN-1β+1·(1ηN-1)·(0.85·(P1PN)2+β)]]>得到；式中，PN是异步电机额定功率，β是异步电机的损耗因数，ηN是异步电机的额定效率，k是设定的转矩负载率给定值，P1为与设定的转矩负载率给定值相符合的输入功率。本专利技术的有益效果是：(1)通过检测电机电流值判断电机带载运行状况，检测、控制简单；(2)针对异步电机的周期性工况或其他变化工况，能良好地跟踪电机负荷变化，当电机处于空载或轻载运行时，维持轻载运行时带载能力不变，自动降低电机定子电压，降低电机损耗；(3)跟踪电机负荷变化并计算电机定子电压的方法采用实验手段得到，方便、准确。附图说明图1为45kW鼠笼式异步电机周期性工况示意图；图2为获取最优三相交流调节电压值和定子电流值的实验装置框图实施例；图3为获取最优三相交流调节电压值和定子电流值的实验流程图；图4为实施例最优三相交流调节电压和定子电流的关系曲线；图5为实现异步电机负载自适应节能控制的实施例装置结构框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示为中国电机工程学报2008年18期的论文“周期性变工况条件下异步电机节能机理和节能途径”中45kW鼠笼式异步电机周期性工况示意图，其中，P1为异步电机的输入功率，Te为异步电机的电磁转矩。如图2所示为获取最优三相交流调节电压值和定子电流值的实验装置框图实施例，包括手动调压单元10、电流测量单元20、异步电机30、可调节转矩负载40。图2中AC1为三相交流电源。可调节转矩负载50可以采用磁粉制动器、电液负载模拟器、电磁涡流制动器、发电机负载模拟器等各种负载模拟器，用于调节负载的大小。如图3所示为获取最优三相交流调节电压值和定子电流值的实验流程图。设定多个转矩负载率给定值，是指在0％～100％范围内选择若干个转矩负载率给定值。低转矩负载率时，转矩负载率变化引起的最小三相交流调节电压值变化较大；高转矩负载率时，转矩负载率变化引起的最小三相交流调节电压值变化较小。因此，在设定多个转矩负载率给定值时，多个转矩负载率给定值之间依据转矩负载率给定值减小，两两相邻的间距减小的原则进行设定。假设设定m个转矩负载率给定值方便为T1％-Tm％，T1-Tm的值按照T1＝cT2＝T1+d·q0T3＝T2+d·q1T4＝T3+d·q2T5＝T4+d·q3T6＝T5+d·q4……的关系依次递推，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机负载自适应节能控制装置，包括控制器单元、自动调压单元、电流检测单元；其特征在于：所述电流检测单元将检测的异步电机的定子电流值传送至控制器单元；所述控制器单元输出控制电压并送至自动调压单元的控制电压端；所述自动调压单元输入交流电源，输出最优三相交流调节电压；所述最优三相交流调节电压为异步电机定子电压；所述最优三相交流调节电压为定子电流的一元插值函数；所述一元插值函数通过实验方法获取。

【技术特征摘要】
1.一种电机负载自适应节能控制装置，包括控制器单元、自动调压单元、电流检测单元；其特征在于：所述电流检测单元将检测的异步电机的定子电流值传送至控制器单元；所述控制器单元输出控制电压并送至自动调压单元的控制电压端；所述自动调压单元输入交流电源，输出最优三相交流调节电压；所述最优三相交流调节电压为异步电机定子电压；所述最优三相交流调节电压为定子电流的一元插值函数；所述一元插值函数通过实验方法获取。2.根据权利要求1所述的电机负载自适应节能控制装置，其特征在于：所述实验方法的具体步骤是：步骤一、设定多个转矩负载率给定值；步骤二、让异步电机工作在一个设定的转矩负载率给定值下，测量其最优三相交流调节电压值和定子电流值；步骤三、重复步骤二，直至将设定的多个转矩负载率给定值对应的多组最优三相交流调节电压值和定子电流值全部测量完成；步骤四、根据多组最优三相交流调节电压值和定子电流值求解一元插值函数。3.根据权利要求2所述的电机负载自适应节能控制装置，其特征在于：所述让异步电机工作在一个转矩负载率给定值下，测量其最优三相交流调节电压值，是指在该设定的转矩负载率给定值下，首先测量异步电机维持带负载能力不变的最小三相交流调节电压值，然后在最小三相交流调节电压值的基础上增加安全裕量得到最优三相交流调节电压值。4.根据权利要求2所述的电机负载自适应节能控制装置，其特征在于：所述设定多个转矩负载率给定值的方法是，多个转矩负载率给定值之间依据转矩负载率给定值减小，两两相邻的间距减小的原则设定。5.根据权利要求4所述的电机负载自适应节能控制装置，其特征在于：所述多个转矩负载率给定值之间依据转矩负载率给定值减小，两两相邻的间距减小的原则设定的具体方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌云，王兵，杨兴果，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43