异步电动机节能控制器的研制

西安科技大学硕士学位论文异步电动机节能控制器的研制姓名：文微申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：郝迎吉20070420异步电动机节能控制器的研制作者：文微学位授予单位：西安科技大学相似文献(10条)1.学位论文曾聪异步电动机节能控制器的研究2006异步电动机因其结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜等优点而广泛应用于各行各业。众所周知电机直接起动有着诸多的弊端；电机轻载运行时，功率损耗增大，效率和功率因数都将大大降低。因此对异步电动机实施有效的控制，保证电机的节能运行，避免电机对电网造成冲击，使之安全经济运行具有十分重要的意义。本文首先进行了异步电动机的功耗分析，通过电路分析和数学推导建立了异步电动机的数学模型及等效电路。对于恒转矩和变转矩两种不同性质的负载，分别讨论了损耗与定子端电压的关系，论证了两种不同负载情况下降压节能的依据。在分析电机功率因数角的变化规律及功率因数角对晶闸管输出电压的影响的基础上，提出了异步电动机在轻载或空载运行时通过检测功率因数并经过一定规则降低定子端电压来达到提高功率因数目的的模糊控制方法，完成了异步电动机节能运行控制系统的软硬件设计，并进行了系统的仿真研究与实验研究。仿真结果及实验结果表明该节能控制器能完成软起动及轻载调压节能的功能。文中还对异步电动机节能控制器的一些技术难点和关键问题提出了有效的解决方法。本文研制了一种通过检测晶闸管的导通与关断，以及检测电网电压同步信号，由87C196KC实现了异步电动机节能控制器的功率因数的检测，具有一定的创新性。采用模糊智能控制方案有效的解决了传统的数学解析方法对电动机及负载适应能力不强的问题，用最简洁的方式，最实用的方法，最廉价的成本，获得最高效的节能功效。2.会议论文王昕.汪至中.荆龙基于FPGA的新型异步电动机节能控制器2007异步电动机节能控制器多采用模拟电路控制及单片机控制,模拟控制电路调试困难、稳定性差,而单片机控制又受到执行时间及软件抗干扰能力差等问题的困扰.本文介绍的软起动节能控制器采用了先进的现场可编程门阵列(FPGA)技术,结合ASIC专用集成电路,很好的解决了上述问题.给出了FPGA控制的仿真波形,实验结果证明,该控制器具有良好的软起动和节能效果.3.期刊论文汪至中.荆龙新型异步电动机软启动节能控制器-中小型电机2001,28(5)本文讨论了异步电动机节能运行时的原理及控制策略,并介绍了利用现场可编程门阵列(FPGA)以及CA6100通用触发系统实现的异步电动机软启动及节能控制器.实验结果证明,该控制器具有良好的软启动和节能效果.4.会议论文崔燕燕.吴婷婷异步电动机调压节能控制器的设计2008介绍了一种异步电动机的节能控制器的设计,通过实时检测电动机的电压、电流、功率因数,调节电动机的定子电压,使功率因数维持恒定,达到节能的目的,同时该控制器通过软件能对电动机进行保护.5.会议论文孙鸿昌.陈荣基于89C2051的简易软启动节能控制器2003介绍了一种用89C2051单片机实现的经济型软启动节能控制器的设计思路,详细地介绍了交流调压器的原理、系统的硬件构成和软件构成.6.学位论文谢静异步电动机自适应节能控制器的研究2009三相交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。对定子绕组通上三相电源后，产生旋转磁场并切割转子，获得转矩。三相交流异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强及使用、安装、维护方便等优点，被广泛应用于各个领域。但在很多行业中电动机的使用并不合理，电机常常工作在轻载甚至空载状态下，这使得电动机的功率因数和效率很低，不仅浪费了大量电能，而且降低了电网的供电质量。本文首先对交流异步电机的能耗进行了分析，然后着重对异步电机的功率关系以及效率、功率因数、最小电流与转差率之间关系进行了深入分析。在此基础上还对工厂电费构成结构进行了详细分析。本文在以上理论分析基础上，从如何最大限度降低异步电机耗电费用出发，提出了最小输入有功功率最优控制方法来控制异步电机经济运行。最小输入有功功率最优控制不仅可以最大限度的降低异步电机轻载时耗费的有功电量，同时也能有效提高功率因数。考虑到电机负载变化以及电网早晚压差较大的情况，本电机节电控制器会随着负载变化以及早晚电压波动自动寻找最佳工作曲线。本文对三相三线制接法的异步电机有功功率的计算方法进行了分析，为最后实现最小输入有功功率最优控制奠定了理论基础。在电路设计方面，本文选择了ATmega16L单片机作为节电控制器的主控芯片，由于ATmega16L单片机I/O口具有大电流10～20mA（输出电流）或40mA（吸电流）的特点，所以省去了很多外围驱动电路。本文所设计的节电控制系统还包括了过载保护、缺相保护以及三相不平衡保护等故障判断和保护功能，提高了电机寿命，从而也极大降低了电机的使用成本。最后通过大量的实验证明，该节电控制器节电效果明显，控制系统稳定可靠，具有很好的推广和应用前景。7.期刊论文崔燕燕.吴婷婷.CuiYanyan.WuTingting异步电动机调压节能控制器的设计-电气技术2008(9)介绍了一种异步电动机的节能控制器的设计,通过实时检测电动机的电压、电流、功率因数,调节电动机的定子电压,使功率因数维持恒定,达到节能的目的,同时该控制器通过软件能对电动机进行保护.8.学位论文曹瑞武异步电动机调压节能控制技术研究2007本文以负载周期性交化而转速基本不变类负载的轻载调压节能控制器为研究对象。研究了以异步电动机的调压节能原理、控制策略、触发脉冲的选择、调压过程振荡现象的原因、解决方案、动态仿真模型等关键技术。本文研究成果主要包括以下几个方面：1.利用解析法分析了负载周期变化的恒转矩负载的调压节能原理,得到了异步电动机的调压特性曲线,指出了几种控制方法的本质是一定负载范围内的恒转差率控制。比较了负载转矩对几种控制方法的控制范围、节能效果的影响并且通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。同时分析了风机水泵的调压特性,为异步电动机的节能控制器的方案设计以及为分析实际控制中遇到的问题打下理论基础。2.设计了晶闸管调压的主电路、选择晶闸管及其相应的保护器件,通过实验和仿真对比分析了双窄脉冲和宽脉冲触发板在电动机周期变化负载调压时的差别。设计了以ARM7/LPC2214为控制器的硬件电路原理图、PCB、液晶显示器、串口通信、节能控制等部分的软硬件的调试,为实验和控制算法的实现作了铺垫。3.通过实验和仿真,分析了以电源电压为同步信号的三相晶闸管调压过程产生电流振荡的影响因素,即负载转矩,移相触发角的大小,电机的转动惯量,负载的性质。说明了电压同步信号触发方式的适用范围,分析引起电流振荡的本质,提出了以电流为同步信号的解决方案,为实现异步电动机调压节能的动态控制算法扫清了障碍,提高了系统的动态响应速度。4.建立了基于MATLAB/Simulink节能控制系统动态仿真模型,实现了系统动态跟踪负载变化自动调整电机的端电压,提高电机在空载和轻载时的效率和功率因数,验证了理论分析的正确性。5.通过实验静态地分析了调压后电机的节能效果。9.期刊论文王涛.王爱国.WangTao.WangAiguo具软起动、软停止功能的异步电动机的模糊节能控制器-电气自动化2007,29(1)基于低成本的交流调压系统,设计了适用于交流异步电动机的模糊节能控制器.该系统在正常运行时,实时跟踪负载情况,基于模糊控制规则,调整电动机的输入电压,以降低轻载时电动机的铜损和铁损,提高了工作效率,改善了功率因数;除此以外,更增加了软起动、软停止和综合保护功能.整个控制系统由微型计算机实现,具有很好的应用价值.10.学位论文可欣荣交流异步电动机节能和保护研究2002研制的智能节能控制器采用Motorola单片机控制技术,借助单片机方便的接口功能和丰富的指令系统,与晶闸管器件结合,利用软测量检测技术,获取电动机工作效率,利用模糊专家系统规则,发出对称三相触发脉冲控制晶闸管,控制晶阐管的导通角,从而改变电机的工作电压,使电机在空载或轻载时的工作电压低于额定电压,动态调整电动机的输出跟随负载的变化,从而达到节能.提高功率因数的目的.论文的内容包括：电动机节能的必要性和调压节能控制方法论述,依据控制功能和策略进行节能控制器的软件、硬件和兼容性设计和利用单片机不停循环监测电动机输入的电流值、电压值、电机和散热器的温度值来判断电动机的工况,确定电动机的保护设计.最后经过实验室和现场运行对比试验分析,验证研制的节能控制器在实际应用中良好的节能效果,应用方便,为生产节能改造提供良好的途径.本文链接：下载时间：2010年4月10日