异步电动机节能技术的研究

论文摘要

当今社会存在着巨大的能源危机,能源问题已是一个世界性问题。异步电动机广泛应用于社会的各个领域,它耗费了大量的能量。现实中,很多的电机过大地考虑了安全余量,致使它们经常处于轻载下运行,这种“大马拉小车”的情况致使电机的效率十分低下,造成了巨大的能量浪费。如能对异步电动机进行节能控制,提升电机的效率,其节电量就是非常可观的,对于能源日益稀缺的今天将具有极其巨大的意义。本文从异步电动机的节能角度,对电机的节能控制系统进行了系统地研究。取得的主要成果有：本文系统分析了异步电动机节能的原理,分别设计了基于最小定子电流的PI控制节能系统和单神经元PID控制节能系统。首先,设计了电机节能系统的各个仿真模块并实现了各模块的功能测试,主要模块有三相交流调压模块、数字平均值滤波模块、功率因数检测模块、低通滤波器模块、电机效率检测模块等。利用最小定子电流节能原理,使用在线寻优的方法,实现了电机节能的在线寻优算法,使异步电动机工作在最佳的定子电流点。然后,运用PI控制器对电机节能进行实验研究,通过对PI控制出现的不足进行分析,在此基础上,设计了单神经元PID控制器,并同时提出了区间自适应匹配的寻优改进算法。最后,运用单神经元自适应PID控制器对电机节能进行仿真研究。实验结果表明,基于改进算法的单神经元PID控制效果显著,达到了良好的电机节能效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题主要背景及意义
• 1.2 节能相关技术的研究现状
• 1.3 异步电动机节能的主要方法
• 1.3.1 异步电动机节能方法概述
• 1.3.2 异步电动机节能的主要途径
• 1.4 本文所做的研究
• 1.4.1 节能控制的关键技术
• 1.4.2 本文主要研究工作
• 2 异步电动机调压节能基本原理
• 2.1 异步电动机原理
• 2.1.1 异步电动机运行特性
• 2.1.2 异步电动机能耗分析
• 2.2 三相异步电动机降压节能原理
• 2.2.1 降压节能概述
• 2.2.2 异步电动机降压节能分析
• 2.2.3 降压节能的调压范围分析
• 2.3 本章小结
• 3 异步电动机节能模块设计
• 3.1 引言
• 3.2 三相交流调压模块
• 3.2.1 三相交流调压系统概述
• 3.2.2 三相交流调压电路
• 3.2.3 触发角调压情况分析
• 3.2.4 调压触发模块
• 3.2.5 三相交流调压仿真
• 3.3 数字平均值滤波模块
• 3.4 功率因数检测模块
• 3.5 低通滤波器模块
• 3.6 电机效率检测模块
• 3.7 本章小结
• 4 基于最小定子电流的在线寻优程序设计
• 4.1 在线寻优节能原理
• 4.1.1 在线寻优节能概述
• 4.1.2 在线搜索寻优原理
• 4.1.3 在线搜索寻优的关键技术
• 4.2 基于最小定子电流在线寻优
• 4.2.1 基于最小定子电流的在线寻优概述
• 4.2.2 黄金分割法在线搜索原理
• 4.2.3 S函数工作原理
• 4.2.4 在线搜索寻优仿真实验
• 4.3 在线寻优程序总体设计
• 4.4 本章小结
• 5 基于最小定子电流节能控制
• 5.1 节能控制系统整体概述
• 5.2 PID节能控制
• 5.2.1 PID控制原理
• 5.2.2 PI控制系统仿真
• 5.2.3 基于PI控制的电机节能系统仿真
• 5.3 自寻优算法的改进
• 5.3.1 自动匹配分区寻优算法
• 5.3.2 自动匹配分区寻优算法的设计
• 5.4 单神经元自适应PID节能控制
• 5.4.1 单神经元PID控制原理
• 5.4.2 单神经元PID控制系统仿真
• 5.4.3 基于单神经元PID的电机节能系统仿真
• 5.4.4 节能仿真总结
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献