變頻器供電的感應電機節能控製技術研究

隨著風機、泵(beng)類(lei)負(fu)載(zai)的(de)調(tiao)速(su)節(jie)能(neng)以(yi)及(ji)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)
，感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)的(de)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)也(ye)取(qu)得(de)了(le)一(yi)定(ding)的(de)進(jin)展(zhan)
，感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)正(zheng)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)各(ge)項(xiang)工(gong)程(cheng)中(zhong)。本(ben)文(wen)主(zhu)要(yao)對(dui)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)節(jie)能(neng)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)應(ying)用(yong)現(xian)狀(zhuang)進(jin)行(xing)了(le)分(fen)析(xi)，對(dui)轉(zhuan)速(su)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)設(she)計(ji)以(yi)及(ji)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)節(jie)能(neng)運(yun)行(xing)的(de)控(kong)製(zhi)進(jin)行(xing)了(le)探(tan)討(tao)和(he)研(yan)究(jiu)，以(yi)期(qi)能(neng)夠(gou)解(jie)決(jue)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)輕(qing)載(zai)低(di)效(xiao)運(yun)行(xing)的(de)問(wen)題(ti)。

目(mu)前(qian)，我(wo)國(guo)電(dian)能(neng)的(de)合(he)理(li)利(li)用(yong)率(lv)較(jiao)低(di)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)電(dian)機(ji)使(shi)用(yong)上(shang)
，驅(qu)動(dong)技(ji)術(shu)的(de)落(luo)後(hou)致(zhi)使(shi)我(wo)國(guo)電(dian)機(ji)能(neng)耗(hao)過(guo)高(gao)
，對(dui)緩(huan)解(jie)我(wo)國(guo)能(neng)源(yuan)緊(jin)張(zhang)和(he)控(kong)製(zhi)汙(wu)染(ran)十(shi)分(fen)不(bu)利(li)，這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)也(ye)引(yin)起(qi)了(le)國(guo)內(nei)學(xue)界(jie)和(he)工(gong)程(cheng)界(jie)的(de)關(guan)注(zhu)，對(dui)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)節(jie)能(neng)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu)有(you)其(qi)重(zhong)要(yao)的(de)現(xian)實(shi)意(yi)義(yi)

，開(kai)展(zhan)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)節(jie)能(neng)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用(yong)，也(ye)有(you)其(qi)必(bi)要(yao)性(xing)。

1 感應電機節能控製技術的發展應用現狀1)感應電機調速控製技術的應用現狀。

感gan應ying電dian機ji調tiao速su控kong製zhi技ji術shu主zhu要yao分fen為wei滿man足zu一yi般ban性xing能neng的de標biao量liang控kong製zhi與yu滿man足zu高gao動dong態tai性xing能neng的de矢shi量liang控kong製zhi和he轉zhuan矩ju控kong製zhi。標biao量liang控kong製zhi又you包bao括kuo轉zhuan差cha頻pin率lv控kong製zhi和he恒heng壓ya頻pin控kong製zhi兩liang種zhong方fang案an

，後hou一yi種zhong方fang案an是shi目mu前qian最zui簡jian單dan、實(shi)用(yong)的(de)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)，這(zhe)種(zhong)標(biao)量(liang)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)不(bu)必(bi)依(yi)賴(lai)過(guo)多(duo)的(de)電(dian)機(ji)參(can)數(shu)，控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)
，對(dui)控(kong)製(zhi)器(qi)硬(ying)件(jian)也(ye)沒(mei)有(you)過(guo)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)
，但(dan)因(yin)動(dong)靜(jing)態(tai)性(xing)能(neng)較(jiao)差(cha)，隻(zhi)適(shi)用(yong)於(yu)一(yi)般(ban)性(xing)能(neng)的(de)調(tiao)速(su)，而(er)高(gao)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)的(de)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)、電(dian)動(dong)機(ji)車(che)等(deng)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)則(ze)要(yao)依(yi)靠(kao)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)
，在(zai)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)上(shang)發(fa)展(zhan)起(qi)來(lai)的(de)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)，免(mian)除(chu)了(le)矢(shi)量(liang)變(bian)換(huan)的(de)複(fu)雜(za)計(ji)算(suan)
，更(geng)便(bian)於(yu)實(shi)現(xian)數(shu)字(zi)化(hua)。近(jin)年(nian)來(lai)
，隨(sui)著(zhe)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，又(you)先(xian)後(hou)出(chu)現(xian)了(le)無(wu)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)控(kong)製(zhi)
、電機的智能控製等技術
，這些技術在應用中逐漸融合在一起。

2)感應電機節能控製運行的發展趨勢。

在zai全quan球qiu能neng源yuan短duan缺que問wen題ti凸tu顯xian的de大da背bei景jing下xia
，對dui感gan應ying電dian機ji節jie能neng進jin行xing研yan究jiu有you其qi重zhong要yao的de社she會hui經jing濟ji效xiao益yi，感gan應ying電dian機ji在zai實shi際ji運yun行xing中zhong經jing常chang處chu於yu輕qing載zai狀zhuang態tai，鑒jian於yu當dang前qian比bi較jiao成cheng熟shu的de控kong製zhi方fang法fa普pu遍bian存cun在zai隻zhi注zhu重zhong算suan法fa簡jian單dan和he電dian機ji動dong態tai調tiao速su特te性xing而er忽hu視shi節jie能neng問wen題ti
，感gan應ying電dian機ji的de運yun行xing效xiao率lv較jiao低di。伴ban隨sui著zhe變bian頻pin裝zhuang置zhi應ying用yong範fan圍wei的de不bu斷duan擴kuo大da
，優you化hua係xi統tong效xiao率lv就jiu顯xian得de越yue來lai越yue重zhong要yao，這zhe也ye成cheng為wei了le人ren們men關guan注zhu的de重zhong要yao課ke題ti。現xian階jie段duan，對dui感gan應ying電dian機ji節jie能neng控kong製zhi運yun行xing的de進jin一yi步bu研yan究jiu還hai存cun在zai很hen多duo問wen題ti有you待dai解jie決jue，如ru提ti高gao輕qing載zai時shi變bian頻pin調tiao速su係xi統tong的de穩wen態tai效xiao率lv，就jiu會hui導dao致zhi轉zhuan矩ju動dong態tai響xiang應ying降jiang低di;dianjifuzaizhuanjuhennanjinxingzaixianceliang，duoshuqingkuangxiahaixupingjierengongwanchengdeng，congxiancunwentinenggoukanchu，ganyingdianjijienengkongzhijishuzaijinhoufazhanzhongshibihuichengchengxiansandaqushi：搜索控製與最小損耗模型控製的接合，節能控製相關技術兼顧工程實際的發展，以及各種效率優化方法的綜合應用。

2 轉速控製器的設計以及感應電機節能運行的控製1)轉速控製器的設計。

改進和優化轉速控製器
，能夠更好地解決節能控製中遇到的實際問題，轉速控製器的設計可以從以下三個方麵入手。

一yi是shi對dui經jing典dian轉zhuan速su調tiao節jie器qi進jin行xing改gai進jin，經jing典dian轉zhuan速su調tiao節jie器qi的de比bi例li環huan節jie雖sui然ran具ju有you調tiao節jie的de快kuai速su性xing，即ji便bian如ru此ci，其qi卻que有you著zhe存cun在zai靜jing態tai轉zhuan速su偏pian差cha的de缺que陷xian，雖sui然ran能neng夠gou通tong過guo積ji分fen環huan節jie有you效xiao將jiang靜jing態tai轉zhuan速su偏pian差cha這zhe一yi問wen題ti解jie決jue，但dan是shi隨sui之zhi而er來lai的de控kong製zhi滯zhi後hou缺que陷xian則ze又you成cheng為wei了le新xin的de難nan題ti，要yao想xiang同tong時shi實shi現xian消xiao除chu靜jing態tai轉zhuan速su偏pian差cha與yu調tiao節jie的de快kuai速su性xing，就jiu必bi須xu對dui其qi進jin行xing改gai進jin，改gai進jin措cuo施shi為wei：當電機控製係統進行大範圍調速時
，人們可以采取比例環節調節的方法來是轉速調節器的過渡過程加速，進而使轉速偏差問題迎刃而解;dangdianjikongzhixitongjinxingxiaofanweitiaosuhuotiaosuxitongshoudaoganraoshi，keyicaiyongbilijifentiaojie，yiyouxiaojiejuezhuansupianchawenti，yucitongshi，shitiaosujingzhundubiandegenggao。

二是對滑模轉速控製器進行改進，滑模轉速控製器的魯棒性較好，精度也比較高，但是滑模開關函數在高頻切換時會引起“抖動”，這會影響到控製效果
，而將滑模切換的開關函數設計為連續函數，就能夠有效降低“抖動”。通tong常chang情qing況kuang下xia

，采cai用yong符fu號hao函han數shu進jin行xing控kong製zhi會hui出chu現xian機ji械xie高gao頻pin抖dou動dong和he電dian氣qi噪zao聲sheng等deng情qing況kuang，其qi原yuan因yin是shi在zai控kong製zhi時shi隻zhi考kao慮lv了le滑hua模mo麵mian的de可ke達da性xing，而er在zai符fu號hao函han數shu作zuo用yong下xia，不bu斷duan的de切qie換huan就jiu會hui在zai一yi定ding程cheng度du上shang偏pian離li滑hua模mo麵mian，設she計ji成cheng連lian續xu函han數shu後hou，滑hua模mo麵mian上shang的de運yun動dong是shi漸jian進jin穩wen定ding的de，運yun動dong就jiu會hui不bu斷duan趨qu近jin原yuan點dian。

三(san)是(shi)基(ji)於(yu)轉(zhuan)差(cha)頻(pin)率(lv)控(kong)製(zhi)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)控(kong)製(zhi)
，對(dui)於(yu)工(gong)況(kuang)中(zhong)的(de)內(nei)擾(rao)和(he)外(wai)擾(rao)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)設(she)計(ji)自(zi)抗(kang)擾(rao)控(kong)製(zhi)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)在(zai)線(xian)補(bu)償(chang)
，對(dui)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)魯(lu)棒(bang)性(xing)控(kong)製(zhi)。自(zi)抗(kang)擾(rao)控(kong)製(zhi)器(qi)由(you)擴(kuo)張(zhang)狀(zhuang)態(tai)觀(guan)測(ce)器(qi)
、跟(gen)蹤(zong)微(wei)分(fen)器(qi)以(yi)及(ji)非(fei)線(xian)性(xing)狀(zhuang)態(tai)誤(wu)差(cha)反(fan)饋(kui)控(kong)製(zhi)律(lv)三(san)部(bu)分(fen)構(gou)成(cheng)，通(tong)過(guo)將(jiang)係(xi)統(tong)參(can)數(shu)變(bian)化(hua)統(tong)一(yi)歸(gui)結(jie)為(wei)係(xi)統(tong)的(de)內(nei)擾(rao)和(he)外(wai)擾(rao)
，形(xing)成(cheng)總(zong)擾(rao)動(dong)，再(zai)利(li)用(yong)觀(guan)測(ce)補(bu)償(chang)辦(ban)法(fa)來(lai)解(jie)決(jue)傳(chuan)統(tong)PID控製器超調性與快速性之間的矛盾，從而實現控製係統準確而又快速的調節。

2)感應電機節能運行的控製。

在(zai)對(dui)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)節(jie)能(neng)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)分(fen)析(xi)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，提(ti)出(chu)變(bian)頻(pin)器(qi)供(gong)電(dian)條(tiao)件(jian)下(xia)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)節(jie)能(neng)運(yun)行(xing)的(de)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)和(he)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)，感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)節(jie)能(neng)運(yun)行(xing)的(de)控(kong)製(zhi)可(ke)以(yi)從(cong)以(yi)下(xia)兩(liang)個(ge)方(fang)麵(mian)入(ru)手(shou)。

一是基於穩態模型的標量節能控製，控製方案設計如下：ganyingdianjijienengyunxingshi
，zhuansuhuisuizhedianyuanpinlvdejinsixianxingerzengda
，zheshigenjuzhuansutiaojiedianyuanpinlvjiukeyishixiandianjidegaoxiaojienengyunxing，tongguotiaojiedianyuandianyajiunenggoumanzudongtaiguochengzhongzhuansutiaojiedeyaoqiu。

ershijiyusunhaomoxingdeshiliangjienengyouhuakongzhi
，yubiaoliangkongzhixiangbi，shiliangkongzhisuanfabijiaofuza，qieduiganyingdianjideruanyingjiankongzhiyaoqiuyebijiaogao，suizhedianjikongzhixitongderuanyingjianxingnengyijicanshubianshijishudebuduantigao，tongguoduitiehaoshishiliangjienengkongzhixitongdeyouhualaishixiandianjijienengyunxingdekongzhi，manzugaodongtaixingnengdetiaosuchanghe，rushukongjichuang、電dian動dong機ji車che等deng。由you於yu感gan應ying電dian機ji在zai動dong態tai製zhi動dong過guo程cheng中zhong會hui受shou到dao變bian頻pin器qi最zui大da電dian壓ya和he電dian流liu的de限xian製zhi，可ke以yi通tong過guo轉zhuan速su調tiao節jie器qi的de限xian幅fu控kong製zhi來lai實shi現xian，可ke以yi設she計ji如ru下xia控kong製zhi方fang案an：將(jiang)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)與(yu)節(jie)能(neng)控(kong)製(zhi)有(you)機(ji)結(jie)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)，通(tong)過(guo)磁(ci)鏈(lian)優(you)化(hua)控(kong)製(zhi)來(lai)實(shi)現(xian)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)的(de)節(jie)能(neng)控(kong)製(zhi)，采(cai)用(yong)節(jie)能(neng)優(you)化(hua)後(hou)的(de)磁(ci)鏈(lian)進(jin)行(xing)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)，其(qi)效(xiao)率(lv)會(hui)有(you)一(yi)定(ding)的(de)提(ti)升(sheng)，特(te)別(bie)是(shi)對(dui)轉(zhuan)速(su)接(jie)近(jin)於(yu)額(e)定(ding)轉(zhuan)速(su)以(yi)及(ji)低(di)負(fu)載(zai)轉(zhuan)矩(ju)的(de)運(yun)行(xing)工(gong)況(kuang)效(xiao)率(lv)的(de)提(ti)高(gao)
，效(xiao)果(guo)非(fei)常(chang)明(ming)顯(xian)。

3 結論綜上所述，變頻器供電下感應電機節能控製技術的研究是以工程化和產品化為目標
，在改進和優化轉速控製器
、加強係統節能運行的控製的基礎上，還應提高節能控製算法的魯棒性

、快速性和實用性
，積極推進效率優化控製的工程化和產品化。