異步電動機(jī)自適應(yīng)節(jié)能控制器的研究

【摘要】： 三相交流異步電動機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電力拖動裝置。它主要由定子、轉(zhuǎn)子和它們之間的氣隙構(gòu)成。對定子繞組通上三相電源后,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并切割轉(zhuǎn)子,獲得轉(zhuǎn)矩。三相交流異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格便宜、過載能力強(qiáng)及使用、安裝、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但在很多行業(yè)中電動機(jī)的使用并不合理,電機(jī)常常工作在輕載甚至空載狀態(tài)下,這使得電動機(jī)的功率因數(shù)和效率很低,不僅浪費(fèi)了大量電能,而且降低了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。 本文首先對交流異步電機(jī)的能耗進(jìn)行了分析,然后著重對異步電機(jī)的功率關(guān)系以及效率、功率因數(shù)、最小電流與轉(zhuǎn)差率之間關(guān)系進(jìn)行了深入分析。在此基礎(chǔ)上還對工廠電費(fèi)構(gòu)成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析。本文在以上理論分析基礎(chǔ)上,從如何最大限度降低異步電機(jī)耗電費(fèi)用出發(fā),提出了最小輸入有功功率最優(yōu)控制方法來控制異步電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。最小輸入有功功率最優(yōu)控制不僅可以最大限度的降低異步電機(jī)輕載時耗費(fèi)的有功電量,同時也能有效提高功率因數(shù)?？紤]到電機(jī)負(fù)載變化以及電網(wǎng)早晚壓差較大的情況,本電機(jī)節(jié)電控制器會隨著負(fù)載變化以及早晚電壓波動自動尋找最佳工作曲線。本文對三相三線制接法的異步電機(jī)有功功率的計(jì)算方法進(jìn)行了分析,為最后實(shí)現(xiàn)最小輸入有功功率最優(yōu)控制奠定了理論基礎(chǔ)。 在電路設(shè)計(jì)方面,本文選擇了ATmega16L單片機(jī)作為節(jié)電控制器的主控芯片,由于ATmega16L單片機(jī)I/O口具有大電流10~20mA(輸出電流)或40mA(吸電流)的特點(diǎn),所以省去了很多外圍驅(qū)動電路。本文所設(shè)計(jì)的節(jié)電控制系統(tǒng)還包括了過載保護(hù)、缺相保護(hù)以及三相不平衡保護(hù)等故障判斷和保護(hù)功能,提高了電機(jī)壽命,從而也極大降低了電機(jī)的使用成本。最后通過大量的實(shí)驗(yàn)證明,該節(jié)電控制器節(jié)電效果明顯,控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,具有很好的推廣和應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】：三相異步電動機(jī) 最小輸入有功功率最優(yōu)控制 AVR單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TM343
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-12
• 0.1 課題背景和研究意義8-9
• 0.2 國內(nèi)外節(jié)能電機(jī)控制器及相關(guān)技術(shù)發(fā)展和研究現(xiàn)狀9-10
• 0.3 主要研究內(nèi)容10-12
• 第一章 異步電動機(jī)能耗及電機(jī)調(diào)壓特性分析12-26
• 1.1 交流異步電機(jī)的能耗與效率分析12-18
• 1.1.1 能耗分析12-13
• 1.1.2 異步電機(jī)的功率關(guān)系13-15
• 1.1.3 效率、功率因素、最小電流與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系15-18
• 1.2 電動機(jī)降壓節(jié)能和調(diào)壓特性分析18-22
• 1.2.1 異步電機(jī)負(fù)載特性分析18-20
• 1.2.2 異步電動機(jī)調(diào)壓特性及節(jié)電控制方法分析20-22
• 1.3 工廠電費(fèi)與有功電量、功率因數(shù)之間的關(guān)系22-23
• 1.4 異步電機(jī)三相有功功率的測量方法23-26
• 1.4.1 功率公式23
• 1.4.2 三相有功功率的測量23-26
• 第二章 異步電機(jī)節(jié)電控制器的硬件平臺設(shè)計(jì)26-34
• 2.1 系統(tǒng)概述26-27
• 2.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)27-34
• 2.2.1 ATmega16L 單片機(jī)27-29
• 2.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)29
• 2.2.3 供電電源設(shè)計(jì)29-30
• 2.2.4 三路電流過零信號檢測電路設(shè)計(jì)30
• 2.2.5 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)30-31
• 2.2.6 電壓電流檢測電路設(shè)計(jì)31-33
• 2.2.7 鍵盤及顯示電路設(shè)計(jì)33-34
• 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)34-41
• 3.1 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)34-36
• 3.2 軟起動與軟剎車程序設(shè)計(jì)36-37
• 3.3 最小輸入有功功率最優(yōu)控制程序的設(shè)計(jì)37
• 3.4 電流過零與觸發(fā)脈沖子程序設(shè)計(jì)37-39
• 3.5 故障保護(hù)子程序39-41
• 3.5.1 過載保護(hù)子程序設(shè)計(jì)39
• 3.5.2 缺相及三相電流不平衡保護(hù)子程序設(shè)計(jì)39-41
• 第四章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析41-43
• 4.1 系統(tǒng)實(shí)物圖41
• 4.2 數(shù)據(jù)對比分析41-43
• 結(jié)論43-44
• 參考文獻(xiàn)44-46
• 致謝46

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