一种异步电机控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种异步电机控制系统，包括：三相交流电源

【技术实现步骤摘要】
一种异步电机控制系统


[0001]本专利技术实施例涉及异步电机控制
，具体涉及一种基于模糊算法和电流跟踪的异步电机控制系统
。

技术介绍

[0002]异步电机因具备结构简单
、
价格低廉
、
坚固耐用
、
制造方便
、
易于维护
、
在恶劣环境下能持续运行等诸多优点而成为使用最广泛的电动机之一
。
异步电机虽然在工业生产中获得了广泛应用，但其依然存在着诸多问题：例如当异步电机的选型与其拖动的负载设备匹配不合理时，将会导致“大马拉小车”现象频出，这不仅会增加企业的采购成本，而且会增大企业的实际营运成本；异步电机在许多运行工况下负荷并不是恒定不变的，而是处于轻载
‑
满载
‑
轻载这一周期性变化中，异步电机轻载运行时，效率会更低，无功耗能会更大
。
随着工业生产规模不断扩大，电动机制造业也朝着大功率的方向发展，异步电机己经成为当前工业生产中单机耗能最大的原动机，因此研究异步电机的节能具有重要意义
。
[0003]若通过单一提升异步电机的生产工艺，每年可节约的电量仅占异步电机全年耗能的
3.3
％；而若对异步电机的传动系统进行节能改造，可节电
880
亿
kWh/
年，减少约
15.5
％的能耗，而这些电能相当于
12
座
100
万
kW
电站的供电能力，与此同时每年可以减少
562
万吨
CO2的排放，因此对于异步电机进行节能控制势在必行
。
目前针对异步电机虽已存在大量节能控制策略，但是其节能效率还有待进一步提高
。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种异步电机控制系统，用以提高异步电机的节能效率
。
[0005]本专利技术实施例提供一种异步电机控制系统，包括：三相交流电源
、
调压模块
、
异步电机
、
功率因数对比模块
、
电流采样模块
、
逻辑开关
、
模糊控制器
、
电流跟踪模块和触发控制模块；
[0006]三相交流电源
、
调压模块和异步电机依次连接，三相交流电源用于提供电能，调压模块用于调整异步电机的电压，异步电机与负载设备连接用于驱动负载设备；
[0007]功率因数对比模块和电流采样模块的输入端分别连接异步电机的输出端，功率因数对比模块用于获取异步电机的功率因数，电流采样模块用于获取异步电机的电流信号；
[0008]模糊控制器的输入端通过逻辑开关连接功率因数对比模块的输出端，用于根据功率因数对比模块获取到的异步电机的功率因数生成控制信号；
[0009]电流跟踪模块的输入端通过逻辑开关连接电流采样模块的输出端，用于根据电流采样模块获取到的异步电机的电流信号生成控制信号；
[0010]触发控制模块的输入端分别与模糊控制器和电流跟踪模块的输出端连接，触发控制模块的输出端与调压模块连接，用于将控制信号发送至调压模块，以使调压模块根据控制信号调整异步电机的输出电压
。
[0011]一种实施例中，当异步电机的功率因数小于预设功率因数时，逻辑开关用于将功
率因数对比模块获取到的异步电机的功率因数输入模糊控制器；
[0012]模糊控制器用于基于模糊控制算法根据异步电机的功率因数生成控制信号，并将控制信号输出至触发控制模块；
[0013]触发控制模块用于根据控制信号输出触发脉冲控制调压模块改变异步电机的输入电压，以使异步电机的功率因数趋于预设功率因数
。
[0014]一种实施例中，模糊控制器用于基于模糊控制算法根据异步电机的功率因数生成控制信号，包括：
[0015]将调压模块和异步电机作为广义被控对象并确定被控对象的输入变量
、
输出变量和控制量；
[0016]制定输入变量和输出变量的语言及论域，调整模糊控制器的参数；
[0017]将输入变量模糊化并将输出变量清晰化；
[0018]基于预设控制规则以及推理模型，模糊控制器生成控制信号
。
[0019]一种实施例中，将模糊控制器输出的控制信号通过反馈累加环节与延迟模块延迟进行累加处理，直至异步电机的功率因数与预设功率因数的差值小于预设阈值，延迟模块的延时时间为一个周期的时间
。
[0020]一种实施例中，当异步电机的功率因数大于等于预设功率因数时，逻辑开关用于控制电流跟踪模块开启并将电流采样模块获取到的异步电机的定子电流输入到电流跟踪模块；
[0021]电流跟踪模块用于根据异步电机的定子电流生成控制信号，并将控制信号输出至触发控制模块；
[0022]触发控制模块用于根据控制信号控制调压模块对异步电机的定子侧电压进行微调，以使异步电机的功率因数趋于预设功率因数
。
[0023]一种实施例中，调压模块包括三个晶闸管组，每个晶闸管组的输入端连接三相交流电源的一个输出相，每个晶闸管组的输出端通过一个电阻后与异步电机的电源定子输入端连接，每个晶闸管组由两个晶闸管反向并联构成，每个晶闸管的触发端分别连接电流跟踪模块的输出端和模糊控制器的输出端
。
[0024]一种实施例中，功率因数对比模块用于获取异步电机的功率因数，包括：
[0025]获取异步电机任一相定子的电压与电流，根据电压与电流的相位确定相位角，并根据相位角的余弦值得到异步电机的实时功率因数；
[0026]获取同一时刻异步电机的多个实时功率因数，将多个实时功率因数的平均值确定为异步电机的功率因数
。
[0027]一种实施例中，模糊控制器用于将预设功率因数与获取到的异步电机的功率因数相比较得出功率因数偏差，并经过比例放大环节进行信号放大，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，以得到最终的控制信号
。
[0028]一种实施例中，电流跟踪模块用于比较各个周期内异步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定子电流值时，就不断发出触发信号，直至上一个周期的定子电流值小于下一个周期的定子电流值
。
[0029]一种实施例中，三相交流电源由三个单相交流电源模块组成，每个单相交流电源
模块的幅值为
380V
，频率为
50Hz
，三个单相交流电源模块的相角分别为0°
、
‑
120
°
和
120
°
。
[0030]本专利技术实施例提供的异步电机控制系统，包括：三相交流电源
、
调压模块
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种异步电机控制系统，其特征在于，包括：三相交流电源
、
调压模块
、
异步电机
、
功率因数对比模块
、
电流采样模块
、
逻辑开关
、
模糊控制器
、
电流跟踪模块和触发控制模块；所述三相交流电源
、
所述调压模块和所述异步电机依次连接，所述三相交流电源用于提供电能，所述调压模块用于调整所述异步电机的电压，所述异步电机与负载设备连接用于驱动所述负载设备；所述功率因数对比模块和所述电流采样模块的输入端分别连接所述异步电机的输出端，所述功率因数对比模块用于获取所述异步电机的功率因数，所述电流采样模块用于获取所述异步电机的电流信号；所述模糊控制器的输入端通过所述逻辑开关连接所述功率因数对比模块的输出端，用于根据所述功率因数对比模块获取到的所述异步电机的功率因数生成控制信号；所述电流跟踪模块的输入端通过所述逻辑开关连接所述电流采样模块的输出端，用于根据所述电流采样模块获取到的所述异步电机的电流信号生成控制信号；所述触发控制模块的输入端分别与所述模糊控制器和所述电流跟踪模块的输出端连接，所述触发控制模块的输出端与所述调压模块连接，用于将控制信号发送至所述调压模块，以使所述调压模块根据所述控制信号调整所述异步电机的输出电压
。2.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述异步电机的功率因数小于预设功率因数时，所述逻辑开关用于将所述功率因数对比模块获取到的所述异步电机的功率因数输入所述模糊控制器；所述模糊控制器用于基于模糊控制算法根据所述异步电机的功率因数生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述触发控制模块；所述触发控制模块用于根据所述控制信号输出触发脉冲控制所述调压模块改变所述异步电机的输入电压，以使所述异步电机的功率因数趋于所述预设功率因数
。3.
根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模糊控制器用于基于模糊控制算法根据所述异步电机的功率因数生成控制信号，包括：将所述调压模块和所述异步电机作为广义被控对象并确定所述被控对象的输入变量
、
输出变量和控制量；制定所述输入变量和输出变量的语言及论域，调整所述模糊控制器的参数；将所述输入变量模糊化并将所述输出变量清晰化；基于预设控制规则以及推理模型，所述模糊控制器生成控制信号
。4.
根据权利要求3所述的系统，其特征在于，将所述模糊控制器输出的控制信号通过反馈累加环节与延迟模块延迟进行累加处理，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：张重阳，高丽岩，张雅贤，商锡瑞，刘洋，何君霞，张青，山崧，蔡国娟，姚晓燕，黄静，
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：