基于模糊控制的泵類負(fù)載電機(jī)節(jié)能裝置的研究

【摘要】： 在供水系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用最多、耗電總量最大的用電設(shè)備。一般來說為了提高安全系數(shù)，電動(dòng)機(jī)容量選擇的都比較大，易造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象，導(dǎo)致運(yùn)行效率和功率因數(shù)降低，電能浪費(fèi)嚴(yán)重等后果。針對(duì)上述情況，研制開發(fā)了供水系統(tǒng)基于模糊控制的泵類負(fù)載電機(jī)的節(jié)能裝置。 本文首先對(duì)電機(jī)的幾種調(diào)速方案進(jìn)行了比較，選擇了調(diào)壓調(diào)速節(jié)能方案。從電機(jī)的各種損耗和負(fù)載特性入手，分析了調(diào)壓調(diào)速的原理和系統(tǒng)的調(diào)速特性，并確定了調(diào)壓范圍。在外圍電路設(shè)計(jì)上，利用電容器對(duì)電機(jī)進(jìn)行無功就地補(bǔ)償，以提高電機(jī)的功率因數(shù)，減少其電能損耗，節(jié)約電能。由于異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)有著諸多的弊端，因此本文利用恒流恒壓控制模塊對(duì)電機(jī)進(jìn)行軟起動(dòng)，減小起動(dòng)電流沖擊，避免沖擊電網(wǎng)，從而減少了電網(wǎng)的功率損耗，達(dá)到了節(jié)能效果。 對(duì)于供水系統(tǒng)中的水泵，通過對(duì)其機(jī)械特性的分析，得出利用其轉(zhuǎn)速進(jìn)行節(jié)能的方法。本文以歐姆龍CP1H-XA40DR-A型可編程控制器(PLC)為核心，加上光電編碼器和壓力傳感器構(gòu)建了整個(gè)調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)上，采用恒流恒壓控制模塊和PLC控制技術(shù)對(duì)硬件電路進(jìn)行優(yōu)化；在軟件設(shè)計(jì)上，提出了水壓、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)綜合控制策略，即轉(zhuǎn)速內(nèi)環(huán)由模糊自適應(yīng)PID控制算法實(shí)現(xiàn)，水壓外環(huán)由模糊PID控制算法實(shí)現(xiàn)，從而提高了系統(tǒng)的控制精度和魯棒性。采用模糊智能控制方案有效的解決了電動(dòng)機(jī)及負(fù)載耗能的問題，用簡潔的方式，實(shí)用的方法，獲得了較好的節(jié)能功效。最后對(duì)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并給出了主程序的流程圖。 調(diào)壓調(diào)速的節(jié)能方法具有投資小，調(diào)節(jié)簡單，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的節(jié)能方法。本文設(shè)計(jì)的供水系統(tǒng)節(jié)能裝置已在供水控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用，并取得穩(wěn)定可靠的運(yùn)行效果和較好的節(jié)能效果。因而，該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用可創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 【關(guān)鍵詞】：調(diào)壓調(diào)速 節(jié)能 軟起動(dòng) 雙閉環(huán) 模糊控制 模糊PID算法
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TP273.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-17
• 1.1 異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制的意義9-10
• 1.2 相關(guān)技術(shù)的背景知識(shí)10-15
• 1.2.1 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的相關(guān)知識(shí)10-12
• 1.2.2 模糊控制技術(shù)的背景知識(shí)12-14
• 1.2.3 可編程控制器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用14-15
• 1.3 本課題所研究的主要內(nèi)容15-17
• 1.3.1 課題來源15
• 1.3.2 研究內(nèi)容15-17
• 2 電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的節(jié)能原理17-33
• 2.1 異步電動(dòng)機(jī)損耗分析17-18
• 2.1.1 恒定損耗17-18
• 2.1.2 負(fù)載損耗18
• 2.2 異步電動(dòng)機(jī)的降壓節(jié)能分析18-24
• 2.2.1 異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性分析18
• 2.2.2 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載損耗分析18-20
• 2.2.3 變轉(zhuǎn)矩負(fù)載損耗分析20-21
• 2.2.4 降壓節(jié)能中電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓范圍21-23
• 2.2.5 異步電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)能估算23-24
• 2.3 異步電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償24-28
• 2.3.1 無功就地補(bǔ)償技術(shù)原理24
• 2.3.2 無功就地補(bǔ)償?shù)姆椒?/span>24-28
• 2.3.3 無功就地補(bǔ)償效果分析28
• 2.4 電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)28-33
• 2.4.1 電機(jī)起動(dòng)方式的性能比較28-29
• 2.4.2 軟起動(dòng)器的工作原理及特點(diǎn)29-31
• 2.4.3 軟起動(dòng)器的起動(dòng)方法31-32
• 2.4.4 小結(jié)32-33
• 3 水泵節(jié)能原理概述33-37
• 3.1 水泵的負(fù)載特性分析及節(jié)能原理33-36
• 3.1.1 供水系統(tǒng)的基本特性33
• 3.1.2 泵的機(jī)械特性及節(jié)能運(yùn)行方案33-36
• 3.2 調(diào)壓調(diào)速對(duì)離心泵的影響36
• 3.3 調(diào)壓調(diào)速的范圍36-37
• 4 水壓轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略37-52
• 4.1 水壓轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制策略的提出37
• 4.2 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的模糊控制原理37-40
• 4.3 水壓轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)40-41
• 4.4 水壓外環(huán)閉環(huán)模糊 PID控制41-48
• 4.4.1 模糊 PID控制算法及特點(diǎn)41-43
• 4.4.2 模糊 PID控制算法的實(shí)現(xiàn)43-48
• 4.4.3 模糊 PID控制子程序48
• 4.5 轉(zhuǎn)速內(nèi)環(huán)模糊自適應(yīng) PID控制48-51
• 4.6 采樣時(shí)間的選擇51-52
• 5 調(diào)壓節(jié)能控制實(shí)驗(yàn)研究52-58
• 5.1 調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能52-53
• 5.1.1 核心硬件52
• 5.1.2 其它設(shè)備及選型52-53
• 5.2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)53-54
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-58
• 6 結(jié)論與展望58-59
• 6.1 本設(shè)計(jì)主要工作58
• 6.2 本節(jié)能控制系統(tǒng)的推廣意義58
• 6.3 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63-64
• 作者簡歷64-65
• 致謝65-66
• 發(fā)表論文66-70

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