[发明专利]一种新型最优电压跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机节能技术领域，特别是一种集硬件技术和软件编程于一体的电机节能控制方法。

背景技术

随着我国社会电气化进程的不断深入，电机的应用范围也在不断地扩大，据可靠数据显示，2015年中国电机的总容量约为2400万千瓦时，其总耗电量约35亿千瓦时，占全社会总用电量的65％，每个电机都节省5％的电能之和就相当于三峡水电站一年的发电量，而且我国是一个资源短缺的国家，所以发展电机节能技术迫在眉睫。

目前，不是所有的负载都是稳定负载，针对于这部分不断变化的负载，考虑应用调压节能的方法，因为电压与电机的运行状态有着紧密的联系，最优电压是电机的最优状态的基础。通过根据负载率的变化不断调整最优电压的值，使电机保持一直处于最优电压的状态下，从而达到节能的效果。

为了实现调压节能，现有的技术大都首先对电机的理想运行状态进行建模，根据电机所处的不同状态，进行独立的分析并设计对应于该状态的控制模式，并没有对实际运行工况进行详细的分析。因此建立对实际运行工况分析和带有反馈支路的控制方式，实现对变化负载和全局最优电压的跟踪控制，对减小电机的损耗、提高电机的运行效率有着十分重要的意义。

发明内容

1、本发明的目的：在于提供一种新型最优电压跟踪控制方法，它采用高性能的信号采集模块和灵活的控制技术以获得高精度的控制效果，大大的提高了电机运行在负载波动情况下的运行效率，并从最大程度上减小了电机损耗，保证了电机及相关电力设备、线路的稳定运行。

2、本发明的技术方案：一种新型最优电压跟踪控制方法，其特征在于，包括由负载率检测模块、控制模块、调压模块所构成的硬件系统，所述的负载率检测模块是由数据采集模块和计算机组成，该方法由以下步骤所构成：

1)负载率检测模块从系统中采集电流信号量和电压信号量；

2)两电量信号量传输到计算机中，计算机通过计算得到一个最优电压值；

3)最优电压值信号传输到控制模块中，并且此时被转换成对应的控制信号；

4)调压模块根据控制信号，来调整系统中输入电压的大小，使系统得到对应该负载率的全局最优电压。

进一步地，所述的调压模块的输入端与外电网相连接，其输出端连接负载，控制模块与调压模块相连接，控制模块的输出端控制调压模块的动作。

进一步地，所述的数据采集模块中包括电动机实测负载电流采集模块和电动机实测端电压采集模块，其中电动机实测负载电流采集模块将负载电流信号传输到计算机中；电动机实测端电压采集模块将端电压信号传输到计算机中。

进一步地，设所述的负载率为β，电动机实测负载电流为I，电动机实测端电压为U，则负载率与电动机实测负载电流、电动机实测端电压的关系是：

其中参数：

I_O为电动机空载时的运行电流(A)；

I_N为电动机额定输入电流(A)；

I_ON为电动机的额定空载电流(A)；

U_N为电动机的额定电压(V)。

进一步地，控制模块根据负载率的值计算出最优电压，并将控制信号传输到调压模块，又有最优电压与负载率的关系是

其中参数

U为电动机运行的最优电压；

α为校正系数；

α为校正系数，且

β为负载率；

λ为同步机械角速度；

T_N为电动机额定转矩；

R₁为电动机定子电阻；

R₂为电动机转子电阻；

R_m为电动机励磁电阻；

X₁为电动机定子感抗；

X₂为电动机转子感抗；

X₁为电动机励磁感抗；

以端电压为因变量，负载率为自变量，对该数学表达式进行计算机编程，并构造反馈控制回路，实现对端电压的闭环控制，从而实现电压的实时跟踪与调节。