三相異步電動(dòng)機(jī)智能化節(jié)能器控制策略與控制算法

　　1、引言 中國(guó)風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng)

　　在高速增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，中國(guó)能源工業(yè)面臨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。有資料表明，中國(guó)能源利用效率比發(fā)達(dá)國(guó)家低很多，90年代中國(guó)高耗能產(chǎn)品的耗能量一般比發(fā)達(dá)國(guó)家高12%-55%左右。由此可見，對(duì)能源的有效利用在我國(guó)已經(jīng)非常迫切。作為能源消耗大戶之一的電機(jī)在節(jié)能方面是大有潛力可挖的。目前，國(guó)內(nèi)電機(jī)節(jié)能器的研究非?；钴S，但是在產(chǎn)業(yè)化方面還不是很理想，市場(chǎng)的大部分被國(guó)外公司所占據(jù)。因此，為了加快國(guó)內(nèi)節(jié)能器的發(fā)展，在國(guó)家十五計(jì)劃中，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能方面的投入高達(dá)500億元左右。

　　三相異步電機(jī)智能化節(jié)能控制器，系與上海某公司北京分公司聯(lián)合攻關(guān)開發(fā)的新產(chǎn)品，基于微處理器數(shù)字控制技術(shù)，通過(guò)其內(nèi)置的專用節(jié)電優(yōu)化控制軟件動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)過(guò)程中的電壓和電流，最大限度的提高電機(jī)的功率因數(shù)，可以有效避免電機(jī)因匹配不合理造成的電能浪費(fèi)，節(jié)電率高達(dá)5-38%。同時(shí)，為了避免對(duì)電網(wǎng)的沖擊而影響其他用戶的正常使用節(jié)能器還具有完善的軟啟動(dòng)、軟停車功能，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的無(wú)級(jí)平滑啟、?？刂啤?/p>

　　2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)采用了雙微機(jī)結(jié)構(gòu)。

　　控制機(jī)89C52負(fù)責(zé)交流調(diào)壓的移相控制和三相觸發(fā)脈沖的時(shí)序管理、控制策略的優(yōu)化調(diào)度和控制算法的實(shí)現(xiàn)，以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的邏輯分析和綜合故障處理。同時(shí)，控制機(jī)89C52與鍵盤、顯示器、撥碼盤連接，能夠完成設(shè)備參數(shù)的設(shè)置與修改、工作模式的選擇和身份碼的設(shè)定。

　　測(cè)量機(jī)89C52負(fù)責(zé)負(fù)載電流的檢測(cè)、功率因數(shù)檢測(cè)與計(jì)算、用電量的在線計(jì)量。同時(shí)，測(cè)量機(jī)89C52與數(shù)串模塊D21MD連接，能夠接收主控機(jī)PC的各種遠(yuǎn)程控制操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。

　　雙單片機(jī)間的數(shù)據(jù)并行通訊采用雙口RAM IDT7130，這是一種高速1K×8bit雙口靜態(tài)RAM，帶片內(nèi)總線仲裁電路，適用于雙機(jī)之間大量數(shù)據(jù)的快速雙向傳遞。IDT7130提供了兩套各自獨(dú)立的控制和地址總線，同時(shí)提供了BUSY和INT兩種總線仲裁方式。IDT7130芯片內(nèi)部的集成競(jìng)爭(zhēng)邏輯基于訪問(wèn)信號(hào)先到者優(yōu)先的原則，可以在兩個(gè)CPU同時(shí)訪問(wèn)端口時(shí)進(jìn)行地址訪問(wèn)或片選匹配。將兩端口中訪問(wèn)慢的一方BUSY引腳電平下拉，使之寫入操作無(wú)效；一旦一方訪問(wèn)完畢，訪問(wèn)慢的一方BUSY線恢復(fù)上拉電平狀態(tài)，即可繼續(xù)訪問(wèn)雙RAM。

　　3、控制策略和控制算法風(fēng)電材料設(shè)備

　　3.1、控制策略

　　結(jié)合三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性，設(shè)計(jì)幾套控制策略，針對(duì)不同工況調(diào)用不同控制算法。風(fēng)電材料設(shè)備

　　3.1.1 、啟動(dòng)過(guò)程的控制策略

　　啟動(dòng)過(guò)程應(yīng)考慮快速性和電流過(guò)載能力。所以啟動(dòng)時(shí)采用脈沖電流啟動(dòng)和電壓斜波啟動(dòng)相結(jié)合的方案。同時(shí)配置限流和限時(shí)的安全措施。風(fēng)電材料設(shè)備

　　可設(shè)置/修改啟動(dòng)初始電壓Ust、啟動(dòng)時(shí)間tg1、停車時(shí)間tg2，結(jié)果存入看門狗+E2PROM X5045中。

　　3.1.2 運(yùn)行過(guò)程的控制策略

　　運(yùn)行過(guò)程中隨工況變化負(fù)載功率因數(shù)隨之變化，采用功率因數(shù)角負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)進(jìn)行節(jié)能控制。同時(shí)，考慮到突加負(fù)載情況，為防止突加負(fù)載引起停車現(xiàn)象發(fā)生，配置突增負(fù)載工況的診斷和非線性升壓控制措施；在負(fù)載很輕或空載情況下，為減少電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備的無(wú)效行程，提高節(jié)電率，配置間歇工作機(jī)制；對(duì)運(yùn)行期間出現(xiàn)的斷相、三相不平衡、過(guò)載故障等配置反時(shí)限安全保護(hù)措施。風(fēng)電材料設(shè)備

　　3.1.3 移相脈沖可靠性觸發(fā)控制策略

　　對(duì)于感性負(fù)載，負(fù)載電流滯后電壓β角。在以電壓過(guò)零作同步信號(hào)的系統(tǒng)中，當(dāng)移相觸發(fā)角α《β情況的“半波整流”現(xiàn)象發(fā)生，圖3 （a）所示。為保證移相脈沖的可靠觸發(fā)，常要求觸發(fā)信號(hào)為寬脈沖或脈沖串，但在雙脈沖觸發(fā)方式下，α較大時(shí)第二脈沖串可能引起“誤換相觸發(fā)”現(xiàn)象發(fā)生，見圖3（b）所示。

　　5、結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹的節(jié)能器為通用型設(shè)計(jì)，在油田活塞式抽油機(jī)節(jié)能控制應(yīng)用中取得了顯著的節(jié)能效果。文章中介紹的控制策略和控制算法在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)。該方法可廣泛應(yīng)用于三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制器設(shè)計(jì)和軟啟動(dòng)器設(shè)計(jì)。

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