异步电机的自适应节能控制研究

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异步电机的控制策略如何优化能源利用率

异步电机的控制策略如何优化能源利用率在当今能源日益紧张的时代，提高能源利用率成为了各行各业关注的焦点。

异步电机作为广泛应用于工业生产和日常生活中的重要动力设备，其能源消耗占据了相当大的比例。

因此，优化异步电机的控制策略，以提高能源利用率，具有极其重要的现实意义。

异步电机的工作原理相对简单，但要实现高效运行却并非易事。

它通过电磁感应原理将电能转化为机械能，但在这个过程中，存在着诸多能量损耗。

例如，定子和转子的铜损、铁芯的铁损以及机械损耗等。

为了减少这些损耗，提高能源利用率，需要采取一系列有效的控制策略。

其中，变频调速控制是一种常见且有效的方法。

传统的异步电机通常以固定的转速运行，无法根据实际负载需求进行灵活调整。

而变频调速技术可以通过改变电源的频率，从而改变电机的转速。

当负载较轻时，降低电机的转速，既能满足工作需求，又能显著降低能耗。

这是因为电机的功率与转速的三次方成正比，转速的小幅降低就能带来功率的大幅下降。

在变频调速控制中，矢量控制和直接转矩控制是两种常用的先进控制策略。

矢量控制通过将异步电机的定子电流分解为励磁分量和转矩分量，并分别进行控制，实现了对电机磁通和转矩的解耦控制，从而提高了电机的动态性能和效率。

直接转矩控制则直接对电机的转矩和磁通进行控制，具有响应速度快、控制简单等优点。

通过合理选择和应用这些控制策略，可以根据不同的工况，精确地控制异步电机的运行，达到节能的目的。

除了变频调速控制，优化电机的启动方式也能有效提高能源利用率。

直接启动是异步电机最常见的启动方式，但这种方式会导致启动电流很大，通常为额定电流的 5 7 倍，这不仅会对电网造成冲击，还会增加电机的能量损耗。

相比之下，软启动技术则可以有效地解决这个问题。

软启动通过逐渐增加电机的电压，使电机平稳启动，减少了启动电流和冲击，降低了启动过程中的能量损耗。

此外，合理选择电机的负载匹配也是优化能源利用率的重要环节。

如果电机长期处于轻载或过载运行状态，都会导致能源利用率降低。

变频器供电的异步电机节能控制运行的研究进展

ＷＮＧＡ—ｌｔ，ＬｅＲＮ刀－ｉＨＮｉｈｎＣＥｅＡｉｌｌｙＡ￣ＴＩ，Ｅ，ｆ，ＡＪ— ｅｇ，ＨＮＷｎｉｆｅｃ
（ｈｎｈｉａｊＵｉｒｉ，Ｓａห้องสมุดไป่ตู้ｇａ２０４，ＣｉａＳａｇａＤｎｎｅｓｙｈｎｈｉ０２０ｈ）ｉｖｔｎ
变频与调速；ＭＡＥｃ
迫弗再粒制应用２１，１乙００７（）３
变频器供电的异步电机节能控制运行的研究进展
王爱元，李洁，任龙飞，韩继承，陈文（上海电机学院，海２０４）上０２０
摘要：现有工程中广泛应用的异步电机变频控制具有算法简单、态特性好的优点，未顾及电机的动但
节能控制运行。实际应用中异步电机经常处于轻载运行状态，效率非常低，这对缓解能源紧张和控制污染非常不利，因此引起了学术界和工程界的广泛关注。根据压频比的变化说明了电机节能运行的原理，介绍和分
ａｌｃｔｏｎｈｒｎｄｉｕｕｒｒｏｎｓｏｔ．ｐｐｉａｉｎａｄｔｅｔｅｎｆｔｅｗｅｅｐｉｔｕ
Ｋｅｒｓｓｎｈｏｏｓｍｏｏｙｗｏｄ：ａｙｃｒｎｕｔｒ；ｉｖｒｅ；ｍｏｏｏｔｏｎｅｔｒｔｒｃｎｒｌ
减小，可以通过降低供电频率来降低泵或风机的转速，而泵或风机的功率与转速的立方成正比，随着转速的降低，功率会快速下降。同时变频器通常采用交－交变频供电的方式，步电机吸收直一异

异步电动机节能控制系统

异步电动机节能控制系统摘要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。

关键词：异步电动机；功率因数检测；仿真设计；节能目录第1章绪论 (3)1.1 背景 (3)1.1.1 异步电动机节能控制的意义 (3)1.1.2 异步电动机节能控制的基本方法 (3)1.1.3 异步电动机调压节能控制方法 (4)第1章绪论1.1 背景1.1.1 异步电动机节能控制的意义随着我国工农业生产的迅速发展，电能的需求量越来越大，开发和节约能源已成当务之急。

作为一种重要的动力设备，异步电动机的用电量是非常大的。

模糊自适应控制的异步电动机系统研究孙霞

TL Tm
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摘要：针对异步电动机调速系统的非线性和结构参数易变等特点，采用矢量变换，将模糊控制和 PID 控制结合起来，建立了模糊自适应 PI 调速系统的双闭环模糊控制仿真模型，对异步电动机模型参数进行分析整定。 MATLAB 仿真结果表明该控制器与常规 PID 相比较，具有良好的稳态精度和自适应能力，没有超调和振荡，明显改善了系统的动态性能，并且具有较强的鲁棒性，为煤矿安全生产发挥了重要的作用。
φr=
Lm Tr p+1
Байду номын сангаас
isd
（1）
式中 Tr— ——转子时间常数，Tr＝Lr/Rr；
Lr— ——转子等效两相绕组自感；
Rr— — — 转子电阻；
Lm— ——定子和转子两相等效绕组互感最大值。
乙t
转子磁场位置 θ= （ωr＋ωs）dt 计算，其中 0
ωs＝
Lmisq Tr φr
（2）
根据式（1）和式（2），计算转子磁链大小和位置的原理如图 1。
关键词：模糊自适应控制； PID；异步电动机；矢量变换； MATLAB 仿真中图分类号： TP273 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2013）01 － 0183 － 02
Research of Mine Asynchronous Motor System Based on Fuzzy Self-adaptive Control
sin cos
isq iA
ωs ++
1 p
θ
+

三相异步电动机智能节能控制器分析与设计

１调压节能和限流软起动的理论分析
１１调压节能的基本原理．
调压节能的基本原理是利用异步电动机轻载时效率很低，降低输入电机的端电压以降低空载损耗来提高效率。电机端电压降低后，隙主磁通也成正比下气降，ＯＥＯＵ；由ｆｆ２电机定子电流中的励磁分量，也．．０
０概
节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方
为感应电流）固定的，使电机浪费了约３％～是致０
５％的电能。０
针，也是当前一项极为紧迫的任务。电动机是电能消
耗的最大用户，也是节电潜力最大的用户。在工业生产中电机是最重要的原动力设备，统计电机用电量据占总发电量的５％以上，０在额定负载附近，电机的效
器，用于电机的节能、软起动和运行保护。关键词：Ｓ；ＤＰ软起动；能；节自适应控制中图分类号：Ｐ７．；Ｍ３１２Ｔ２３５Ｔ０．文献标识码：Ａ文章编号：００２（０７００１０１４— ４０２０）５— ０８— ３０
率最高，通常都在８％以上，０当负载下降之后，率随效
之显著下降，电机选型时是按照需要的最大负载和而最坏情况下所需要的功率而定的，而多数电机是在轻载情况下运行；在轻载或不均匀负载情况下，电机的运行效率都较低，因此提高这些电机的运行效率，以显可

异步电机自抗扰控制系统的效率优化研究

异步电机自抗扰控制系统的效率优化研究异步电动机是生活生产实践等各个领域的重要驱动力量。

伴随着越来越严重的环境污染和能源危机,异步电机工作时的效率就显得很重要,受到各界人士的关注。

异步电动机调速方面的深入研究促进了效率优化控制的发展,一般矢量控制采用恒磁通调节,异步电机处在轻载工作状态时效率值一般不高,稳态运行时,效率会明显下降。

本文主要研究的是异步电机自抗扰控制系统工作在轻载状态时的效率优化策略,提升工作效率。

论文最先讲解了异步电机内部的损耗特性,建立了计算铁耗的异步电机矢量调节仿真模型,对于传统PI调节容易产生超调、反应速度偏慢的缺点。

设计了自抗扰速度调节器,自抗扰控制(ADRC)由三部分组成:跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性误差反馈控制律三部分组成。

它不依赖于系统精确模型,将模型内扰和不可测外扰的作用归结为系统的总扰动,利用误差反馈的方法对其进行实时估计,并给予补偿,仿真结果表明,相对于经典PI控制器,自抗扰控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能以及对负载扰动、电机参数变化都具有更好的鲁棒性。

论文在自抗扰速度调节器矢量调节的系统中探究了损耗模型法和搜索法两种节能策略。

通过对系统实验结果进行分析,损耗模型法能有效降低电机损耗,但电机参数变化会使损耗模型法得到的转子磁链偏离最优磁链。

搜索法具有较好的鲁棒性,有效提高了系统效率,但是控制系统较为复杂。

最后,以TI公司生产的DSP芯片TMS320F28335为系统核心控制芯片建立了基于损耗模型法自抗扰矢量控制系统实验平台,分别对系统硬件部分和软件部分
进行总体设计,通过实验研究证明基于损耗模型效率优化方法能有效提高异步电机系统效率。

三项异步电动机变频调速控制及其节能改造

三项异步电动机变频调速控制及其节能改造本文主要从三项异步电动机概述、三相笼型转子异步电动机的传统起动方式、三相异步电动机调速策略探讨、电动机节能注意事项等方面进行了阐述。

标签：三相异步电动机；调速；节能一、前言三项异步电动机在我国电网中应用非常广泛，技术也相对成熟，但是如何使其变频调速进行控制以及节能问题，都是需要进一步探讨与总结的重点问题。

二、三项异步电动机概述全国年总发电量的一半以上，耗能非常之高。

因此，加强和提高三相异步电动机的节能控制对我国电能的节约将会起到巨大的作用。

当电流在满负荷的情况下时，三相异步电动机的功效一般比较的高，可以达到85%左右。

但是，如果电流的负荷量下降的话，三相异步电动机的功效就会明显的降低。

因此，总的来说，三相异步电动机的功效还是比较低的。

如果我们通过对三相异步电动机节能控制，我们就会在这方面有所提高，从而提升电动机的运行效率，将会产生巨大的经济效益。

进行三相异步电动机的节能控制主要是从两方面的工作着手，首先就是要提升三相异步电动机的制造技术，而这方面如今已经取得了巨大的发展，另外一方面就是要做好电动机的运行控制技术，这才是我们进行电动机节能控制技术的关键。

三相异步电动机的功效是指三相异步电动机的输出功效同输入功效的比例，因此供电机的一部分电能是用来使电动机驱动的，即输入的功效，而另外一部分电能就会发生在三相异步电动机的自身损耗上，这就是我们所说的输出功效。

三相异步电动机的电能损耗主要是指电动机的铁和铜，而电动机的铜耗则是在电流通过电动机的铜线绕组时而产生的，相比之下，电动机的铁耗则是指电动机在运转的过程中，其定子和转子铁芯中产生的电流而发生的损耗，这主要是与电压有关。

电动机的损耗除了这两部分损耗外，还存在其他的损耗，但是这些损耗都比较小，可以忽略。

而三相异步电动机的节能原理就是在电压的负荷下降的时候，可以通过适当降低电源的电压的方法，从而减少电动机中铁耗，当电压下降的时候，相应的电流也会随之下降，这样也就降低了电动机中的铜耗，只有这样电动机的功效才会得到提高。

基于自适应PID控制器的异步电机矢量控制

维普资讯
第２卷第１５期
ｖｏ．５１２Ｎｏ１．
辽宁工程技术大学学报
ＪｕｎｌｆＬｉｏｉｇＴｃｎｃｌｉｅｓｏｒａａｎｎｅｈｉａｖｒｉｏＵｎ
２００６年２月
技术构造自适应ＰＤ控制器。在保证调速系统全局快速收敛的情况下，运用有监督的Ｄｌａ习规则和合理的控制算法。实现自适应Ｉｅｔ
ＰＤ控制器参数的在线自动调整。Ｉ应用ＭＡＬＢ软件－计基于自适应ＰＤＴＡ啦Ｉ控制器的异步ｒＭＡ￣齄控制模型并进行仿真研究，．结果表明，自适应ＰＤ控制器不仅能够满足异步电动机矢量控制的实时性要求。而Ｆ可以人大改善片步电动机的动态性能与静态性能，表现出较ＩＬ强的自适应性与鲁棒性，因而可以取代传统ＰＤ控制器以实现高性能的，步电动机矢量控制。Ｉ＿｝＝
文章编号：１０．５２２０）１０３３０８０６（０６０．７－００
基于自适应ＰＤ控制器的异步电机矢量控制Ｉ
付华，冯爱伟，徐耀松，孟宪敬
１３０）２００（宁Ｔ程技术大学电气Ｔ程系，辽宁阜新辽
摘要：为了克服传统ＰＤ控制器自适应性及鲁棒性相对较差的Ｉ缺点。实现高性能的异步电机矢埴控制，提出了采用人工神经网络
ｒｓｌｈｗａｅｓｌａａｔｅＰＤｏｔｌｒｗｈｃａｅａｉｅｙｈｇｅｆａａｔｂｌｙａｄｒｂｓｎｓ，ａｅｕｔｓｏｔｔｔｅｆｄｐｖＩｃｎｒｌ，ｉｈｈｓｒｌｔｌｉｈｓｌ－ｄｐａｉｔｎｏｕｔｅｓｃｎｓｈｈ－ｉｏｅｖｉ

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ｍｔｉｒｔｕｎｌｅａｊｓｅｔｈｎｔｐｉａｐｉｓｕｄｒｄｅｅｔｌｄｃｎｉｏｓｗｒｓｄｔａｅｒｅｏｋｏｏｖａｏｒｘｏ・ｎｄｕｔｎ－ｔｅｈｏｔｌｏｔｎｅｉｒｎａｏｄｔｎｅｅｕｅｏｔｉｎｕａｎｔｒ，ｒｏｆｌｉｍｅｍｎｆｏｉｒｎｌｗ
摘
要：针对异步电机轻载运行时效率低下的问题，提出一种自适应节能控制方法。设计一个模糊控制器，通过对转子磁链进行在线调节来搜索使异步电机输入功率最小的最优运行点，然后使用不同工况下的最优运行点信息来训练神经网络，完成训练后的神经网络可以用来预测任意工况下的最优运行点，从而使电机自适应地运行在较低能耗状态。仿真结果证明所提方法的有
电气传动和自动控制
ＥｅｔｉＤｒｅ＆ＡｕｏｔｎｒＩｌｃｒｉｃｖｔｍａｉＣｏｔｃｏ
《电气自动化）０１２１年第３３卷第３期
异步电机的自适应节能控制研究
王培全王鹏韩正之２０４）０２０（上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海
Ａｂｔａｔ：ｏｓｌｅｔｅｐｏｌｍｆｏｏｅａｉｇｅｆｉｎｙｏｄｃｉｎｍｏｏｎｅｇｔｌａｓｒｃＴｏｖｈｒｂｅｏｗｐｒｔｆｃｅｃｆｉｕｔｔｒｕｄｒｌｈｏｄ，ｔｉｐｐｒｐｏｏｅｄａｄｐｉｅｅｅｇ —ａｉｇｌｎｉｎｏｉｈｓａｅｒｐｓｓｎａａｔｎｒｙｓｖｎｖ
齿槽相对运动，阻变化等因素引起，于建模也不易控制。因磁难此，异步电机节能运行的重点是寻求铜耗和铁耗的平衡。当电机
运行在额定工况时，耗以铜耗为主，损铁耗次之。而电机轻载运
行时，若仍然保持磁通恒定，铜耗大大下降了，耗却变化不大。铁这时若适当降低磁通，耗和定子铜耗会随之降低。同时，了铁为
Ｏ引言
基于矢量控制的异步电机节能增效控制方法，质上是通过本调节电机运行时磁链幅值来实现的。在采用转子磁场定向的电机矢量控制系统中，定子电流励磁分量和转矩分量是解耦的，转子磁链与励磁分量成正比，因此可以通过控制励磁电流来优化பைடு நூலகம்电机效率。目前异步电机节能控制方法大体上分为两种：型法模（ｏｓｄｌｏｔｌＭＣ）ＬｓＭｏｅＣｎｏ，Ｌｒ和搜索法（ｅｃＣｎｏ，Ｓａｈｏｔｌｒｒｓ－］ｃ）６。模型法通过建立异步电机最小损耗模型，直接由计算获得最优励磁，系统响应速度快，但是需要精确建模，电机参数受和合环境温度变化影响大，对不同电机缺乏通用性。搜索法省去了繁琐的铁芯分析，通过搜索电机运行的最小电流或者最小输入功率来确定最优运行点，不依赖于电机参数和模型的先验信息，
ｃｎｒｌｔｏｏｔｏｈｄ，ｉｈｃｕｚｏｔｌｒｗｓｄｓｇｅｅｒｈｆｒｔｅｏｔｌｐｒｔｇｐｉｔｉｎｍｉｉｇｉｐｔｏｒｏｅｍｅｎｗｉｈａｆｚｙｃｎｒｌａｅｉｎｄｔｓａｃｈｐｍａｅａｉｏｎｔｍｉｉｚｎｎｕｗｅｆｔｏｅｏｏｉｏｎｗｈｐｈ
ｗｉｈｃｕｄｐｅｉｔｐｉｌｐｒｔｇｐｉｔｎｅｎａｏｄｔｎ．Ａｉｌｔｎｅａｌｓｇｖｎｔｒｖｈｆｃｉｅｅｓｏｅｈｃｏｌｒｄｃｔｏｍａｏｅａｉｏｎｓｕｄｒｙｌｄｃｎｉｏｓｎａｏｉｓｍｕａｉｘｍｐｅｉｉｅｐｅｔｅｅｆｔｎｓｆｏｏｏｅｖｈｔｐｐｓｄｍｅｈｄｏｒｏｅｔｏ．Ｋｅｗｏｄ：ｄｃｉｎｍｏｏｅｅｇ－ａｉｇｖｃｏｏｔｌｆｚｙｃｎｒｌＢＰｎｕａｅｗｒｙｒｓｉｕｔｔｒｎｒｙｓｖｎｅｔｒｃｎｒｕｚｏｔｏｎｏｏｅｒｎｔｏｋｌ
ＷａｉｕｎＷａｇＰｅｇＨａｅｇｈｉｎｇＰｅｑａｎｎｎＺｈｎｚ
（ｅａｔｅｔｆＥｅｔｃｌｎｉｅｉＳａｇａｉｔｇＵｉｒｔ，ｈｎｈｉ０２０ＣｉａＤｐｒｎｌｒａｇｎｒｇ，ｈｎｈｉａｏｎｖｓｙＳａｇａ２０４，ｈｎ）ｍｏｃｉＥｅｎＪｏｎｅｉ
效性。
关键词：异步电机
节能
矢量控制
模糊控制
ＢＰ神经网络
［中图分类号］Ｔ４［Ｍ３３文献标志码］Ａ［文章编号］１０３８（０１００００００— ８６２１）３— ０５— ４
ＡｄｐｉｅＥｎｒｙｓｖｎｎｒｌｆＩｄｃｉｎＭｏｏａｔｅｇ — ａｉｇＣｏｔｏｎｕｔｔｒｖｏｏ