随着我国现代化工业进程不断加快，能源消耗越来越大，能源紧张问题日益突出，作为能源消耗大户之一的电机在节能方面大有潜力可挖。对于带周期性负载和长期轻载运行的电机，在不采取节能措施情况下用电效率低，功率因数低[1，2，3]。通过对电动机进行节能控制，可明显提高用电效率和提高功率因数，达到节能降耗的目的[4-8]。因此，电动机经济运行的理论研究和节能技术研究近年来备受关注。
电动机运行时的用电效率是衡量经济运行的重要指标，在满足相同负载功率前提下，电机输入有功功率越小，效率越高，则用电量越小。电动机的能耗包括:定子铜耗、转子铜耗、摩擦损耗、铁耗、杂耗及有效功率。 其中定子铜耗、转子铜耗和铁耗可以通过对电动机供电电源的合理控制，在满足负载有效功率需求前提下，使定子铜耗、转子铜耗和铁耗减小。
将维持电机工作的定子电流分解为直角坐标系下两个垂直分量：阻性电流IR1分量及感性电流IM1分量。感性电流分量依赖于电压和磁通密度，在额定电压下，磁场消耗的能量保持恒定，与负载所需的转矩无关。支持负载转矩的能量取决于阻性电流IR1分量，在满电压情况下负载转矩变化引起的定子电流变化实质是阻性电流IR1的变化，随着负载转矩的减小，功率因数角 随之增大。
恒压供电方式下定子电压电流矢量图见图1所示。
图1 负载变化时恒压供电方式下定子电压电流矢量关系
Fig.1 When load changes the stator of the voltage and current vector relationship in the constant voltage supply
由于异步电动机运行在恒压供电方式，所以电机的磁场耗能维持不变，即感性电流IM1分量维持不变，随着负载减小，阻性电流分量IR1随之减小，这就是为什么在负载轻时功率因数低的原因。
若在负荷发生变化的同时，对异步电动机采用变压恒功率因数供电方式，若能实现合理恒功率因数控制，通过调整供电电压来调整感性电流IM1分量，不仅能够减少铁耗，还可减少定子、转子的铜耗，从而达到节能的目的。
图2 负荷变化时变压恒功率因数供电方式下定子电压电流关系
具体做法是：设备上电软启动完成后，按30组功率因数给定值分别进行功率因数控制，并进行电动机单位耗能计算和效率计算，并将30组计算结果存储，将30组数据按效率做降序排队，得到的最高效率组即为节能器寻优 和对应的控制功率因数 。
3.3 三相异步电动机自动最小能耗寻优控制系统（AEOS）
按照上述思想构成的三相异步电动机自动最小能耗寻优控制系统（AEOS）见图3所示。
Fig.3 Automatic minimum three-phase asynchronous motor control system for optimizing energy consumption
系统工作分三个阶段，上电后首先执行软启动过程，按照特定的软启动模式[6]控制异步电动机完成平滑无冲击启动。然后按程控功率因数给定，进入最小能耗寻优控制功率因数 值阶段，当最优功率因数确定后进入恒功率因数闭环控制阶段。
在实际设计中，节能控制器采用了LPC932 微控制器[9]为核心的单片机系统，很适合要求高集成度低成本的场合。系统反馈通道采用ATT7022A[10]与单片机LPC932接口技术，进行三相异步电动机供电多电量的检测和计算。不仅减轻节能运行控制器工作负担，提高了测量精度，还减少了系统硬件开支。
影响三相异步电动机用电效率的三个关键因素电压、转差和功率因数之间存在耦合关系，因此对三相异步电动机进行节能控制的问题是一个非线性控制问题。本文从异步电动机节能运行的角度出发，按能耗最小寻优目标功率因数 以及按负载率β确定最佳调整电压U1j，不仅在理论上得出了控制方法，在技术实现上也是切实可行的。
恒压供电方式下定子电压电流矢量图见图1所示。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳