基于变论域模糊控制的电机节能控制装置研究

论文摘要

交流异步电动机由于其结构简单,价格低廉而在工业、农业等领域中得到了广泛应用。为了提高安全系数,电动机容量选择都比较大,容易造成“大马拉小车”的现象,加之负载变化无确定规律,容易导致运行效率和功率因数降低,电能浪费等后果。本文首先分析了电机的能耗特性,介绍了几种电机节能方法,阐述了变论域模糊控制方法的优点,分析了伸缩因子的选取方法,确立了以变论域模糊控制算法为基础,变频调速、无功补偿和谐波抑制相结合的电机节能控制方案。本文对电机节能控制装置进行了总体设计,设计了以DSP为核心的主控制器,由于异步电机运行时负载变化无确定规律,选用变论域模糊控制方法对电机进行节能控制,通过在MATLAB中搭建一个模块进行仿真,仿真结果显示变论域模糊控制的控制效果优于模糊控制。分别设计了电压、电流、风压检测模块,转速检测模块,无功补偿模块,谐波抑制模块。软件采用模块化思想,给出了转速采样、电参数采集、风压调节、功率因数补偿等主要功能模块的详细流程图,随后文中介绍了设计系统的抗干扰措施。现场测试的试验数据表明,基于变论域模糊控制方法的异步电机节能控制装置有很好的适应能力,本文还在试验结果的基础上进行了深入的讨论与分析,为进一步完善本设计方案提出了方向与改进方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景与意义
• 1.2 异步电机节能技术的相关背景知识
• 1.2.1 变频器的发展及应用
• 1.2.2 PWM技术的发展及应用
• 1.2.3 电机节能控制技术的研究现状
• 1.2.4 电机节能主控制器的研究现状
• 1.3 本课题所研究的主要内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 异步电动机的节能方式研究
• 2.1 交流异步电动机调压节能
• 2.1.1 电机的损耗分析
• 2.1.2 电机的功率关系
• 2.1.3 异步电动机的调压节能原理
• 2.1.4 不同负载情况下的电机调压节能分析
• 2.2 交流异步电动机变频调速节能
• 2.2.1 交流异步电动机调速原理
• 2.2.2 异步电动机的变频调速节能原理
• 2.3 其它节能方法在电机节能中的应用
• 2.3.1 无功补偿
• 2.3.2 谐波抑制
• 2.4 交流异步电动机节能控制算法研究
• 2.4.1 模糊控制算法
• 2.4.2 变论域模糊控制算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 电机节能控制装置的设计
• 3.1 系统总体结构设计
• 3.2 系统硬件设计
• 3.2.1 主控制器设计
• 3.2.2 T型可调电抗器设计
• 3.2.3 电压电流检测模块设计
• 3.2.4 转速检测模块设计
• 3.2.5 压力检测模块设计
• 3.2.6 谐波抑制模块设计
• 3.2.7 无功补偿模块设计
• 3.2.8 硬件系统抗干扰措施
• 3.3 系统软件设计
• 3.3.1 DSP集成开发环境CCS简介
• 3.3.2 主程序设计
• 3.3.3 中断服务程序设计
• 3.3.4 软件系统抗干扰措施
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统试验与分析
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录