节能控制的研究

关键词： 趋好 继续 重点 节能

节能控制的研究（精选十篇）

节能控制的研究 篇1

一、问题的提出

节能控制领域的研究在我国目前处于起步阶段。目前我国电器节能的研发趋势之一就是降低产品的制造和使用成本, 设计节能的工作或生活场所控制系统是现代节能领域的重要研究方向。据统计, 工作或生活场所的用电器在无人、待机的状态下长期浪费的电能占的能耗平均多达总能耗的30%以上。为了有效的解决这个问题, 就需要设计一套集中控制管理工作或生活场所能量与电器配备相应的节能控制算法的分布式控制系统。

二、时间序列的基本思想与基于时间序列理论的电器使用时间预测

1. 时间序列理论

时间序列的基本思想是认为同一变量在现在时刻的观测值, 在时间上同过去的观测值是有联系的, 可以通过对过去的观测值的处理, 推测现在时刻的观测值。当然现在的观测值除了与过去的观测值有关以外, 还存在一定的随机因素, 新的时刻的观测值是与这两个因素相关联的。因此, 记为这个变量在时刻时的观测值, 可以是正整数, 以可以是负整数, 在当前时刻之前变量的观测值的时刻为负值, 在当前时刻之后预测的观测值的时刻为正值。按着时间序列的基本思想可以得到这样的模型:

这里的函数把现在的情况同过去的情况联系起来, 而αt表示t时刻出现的随机变量, 即白噪声。假定它是同t时刻以前的情况无关的随机变量。可以得到上式 (2-1) 的线性表达式:

则式 (2-2) 可以写成:

上式 (2-7) 表明一个时间序列{Xt}可以认为是由一个相互独立的白噪声序列

{αt}通过一个线性滤波器θ (B) 而产生。

由式 (2-2) 和式 (2-7) 可以看出, 时间序列都是由一部分规律性的和一部分不相关的组成。

2. 基于时间序列理论的电器使用时间预测

传统的时间序列分析主要是应用在电力系统的负荷预测, 其原理就是利用过去的和现在的电力网的负荷来预测将来的电力网的负荷, 通过预测进行电网的输电调度, 保证满足电网上的各个用电部门能够正常的工作。除此外, 还可以通过长期的负荷预测, 决定电网的建设和水电、火电的规划。同时, 用户对工作或生活中常用的电器的使用也是有一定的规律, 可以通过对过去的使用情况进行处理从而预测将来的用户的使用规律进行相应的无人的自动控制, 这样既可以提高用户对自己常用电器的使用质量, 使生活工作更加舒适又可以起到节约能源的作用。

时间序列预测的特点是一个连续时间序列往往存在规律性和偶然性, 偶然性存在的情况下, 仍然能够比较好的预测到将来的观测值。电网的负荷化就是这样的, 它是由用电部门的稳定地用电规律和偶性的随机用电尖峰。而用电器的使用规律也是这样的, 一方面用户在某个电的使用上是有规律的, 另一方面用户也会因为偶然的突发事件改变自己以往使用规律, 即随机事件的发生。

因此采用时间序列法来预测用户对电器的使用规律是可行的。本研究就是采用这种时间序列的方法进行电器使用时刻的预测。

3. 二阶自回归模型预测过程介绍

同时, 参数模型的矩估计Y-W方程为:

解式 (4-3) 得:

并且可以由的一批观测数据算出其估计值

4. 二阶自回归模型预测的软件流程图设计

从上述推导过程可以得到二阶自回归模型预测的流程, 即先利用历史观测数据通过式 (4-5) 计算出, 然后再利用Y-W方程的导出式 (4-4) 计算出

, 这样便可以构建出二阶自回归的预测模型, 最后便是利用这个二阶模型来计算下一个数据的预测值。其预测控制流程图见下图所示:

5. 时间序列预测的仿真分析

为了证实时间序列预测算法的可用性, 本研究还进行了仿真分析。本研究采用的仿真软件为MATLAB仿真软件, 由于MATLAB软件中的SIMULINK提供了常用的仿真块, 因此只需要进行简单的参数设定便可以进行仿真分析。具体的阶次和数据长度如下图。

三、节能控制器的设计

1. 节点控制器的控制策略

(1) 是实验数据的分离, 即将采集到的时间点数据分类存储处理。由于大多数的电器使用者的使用规律大体可以分为两类:工作日和休息日。一般来说, 使用者在工作日和休息日的作息习惯是不同的, 所以分成两类可以更好的进行用户使用习惯的辨识。

(2) 要对数据进行预处理, 即分离一些偶然性太大、基本没有规律性的纯随机数据。这些事件的发生往往会影响用户当天的使用习惯。同时还要实现无人的节点控制。通过检测可以了解到用户有时已经离开了, 但许多电器都还处于使用状态, 这样就需要通过一段时间的等待, 确定用户不是偶然的外出, 就可以通过自动的节点控制程序关闭大部分可以关闭的电器, 从而达到节约能源的目的。

(3) 还要尊重用户的当前修改, 当用户的习惯改变或临时的偶然操作时, 要以手动的操作为主, 并重新进行改变数据, 进行下一次的预测。

(4) 就是协调节点控制器的各个功能。由于工作或生活场所控制节点的功能比较复杂, 由采样、顶测控制、继电器开关控制、电力线传输控制等级分组成, 所以需要协调好这几部分的功能。本论文采用中断控制的方式, 即控制器平时处于等待状态, 当需要它进行预测控制时, 调用预测控制的子程序, 当需要进行电力线通信时, 调用通信子程序。

2. 节点控制器的软件设计

为实现如前面所述的控制策略, 需要设计以下几部分程序:

(1) 主程序的设计

(2) 采样子程序的设计

(3) 时间序列预测子程序设计

(4) 节点执行子程序设计

(5) 间接执行子程序设计

①主程序设计

主程序是整个软件执行系统的主干, 除了为各个功能模块的有效执行创造外部环境外, 还要进行一些相应的设置和一些硬件的初始化工作。

本论文的主程序的流程图如图3所示。

②采样子程序设计

采集电器的开关时刻的方式为中断的方式, 当检测到开关的变化后, 读取此时的时间值, 并进行初步的处理判断, 如不是偶然动作, 则可以存入历史数据中, 作为预测的根据。其工作流程如图4所示。

③预测子程序设计

预测子程序采用时间序列的预测方法, 由于每一次预测计算都是希望利用尽可能多的历史数据而且希望每一次的数据都是新的信息, 所以在每一次进行预测计算前, 需要先进行数据的替换, 即用新的数据代替旧的数据。并且需要用预测的时间保存, 作为继电器动作的时间。其具体的外围计算流程如图5所示。

④节点执行子程序设计

节点执行子程序是指没有通过通信等的间接控制, 而是作为控制系统中的一个孤立的节点自行进行的控制。这种情况下有两种情况: (1) 用户的手动操作; (2) 节点的自动操作。因此具体的程序流程也应该是这两种方式, 但由于应该以手动控制为主, 因此这里的操作存在一个优先级的问题, 即以手动的操作为主, 自动的操作作为手动操作的备用策略。其具体的程序流程如图6所示。

⑤间接执行子程序设计

作为间接执行子程序一般分两种:一种是通过电力线的通信, 由工作或生活场所内的一个节点向另一个节点发出的执行命令;另一种是通过电一话远程的监控模块实现的较复杂的执行命令, 即先通过远程监控模块将控制命令传入工作或生活场所的控制网络内, 再将控制命令下达到具体的一个节点控制器来执行, 例如用户在回家前打算提前打开空调, 这样当用户回到家里时, 家里的温度己经是比较舒适的了。由于本系统的远程监控不是本论文的重点, 在此仅介绍一个节点通过电力线对另一个节点的控制, 其程序流程图如图8所示。

四、系统硬件结构设计

1. 控制芯片AT89C51

本论文的控制芯片采用A T M E L的AT89C51型号的微处理器, 如图4-1是AT89C51的管脚图。AT89C51是一个低功耗、高性能的8位单片机。片内带有一个4KB的FLASH可编程、可擦除只读存储器 (EPROM) 。它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器 (NURAM) 技术, 而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此AT89C51是一种功能强、灵活性高, 且价格合理的单片机, 这也是本设计采用这种型号的单片机的主要原因。

2. 双音频编码芯片MT8880介绍

本论文采用的编码芯片为双音频编码器MT8880, 它的管脚分布如图4-2-1所示。MT8880是一个包含呼叫过程滤波器的单片双音多频 (DTMF) 收发器, 它采用了MITEL公司的ISO2-CMOS技术, 具有功耗低, 可靠性高的特点。双音多频 (DTMF}接收部分以MT8870单片双音多频 ( (DTMF) 接收器为基础加以发展;发射部分使用了开关电容数/模转换器, 保证了所传递的双音多频 (DTMF) 信号具有低失真、高精确度的特点。内部计数器提供音频波群传送方式, 从而使音频串能够在高精度时序内传送。

MT8880与单片机的连接如图4-2-2所示。89C51单片机的I/O接口Pl.0-P1.3直接连接到MT8880的DO-D3接口。同时由于需要选择MT8880的工作模式, 和设置其内部寄存器的状态, 因此需要对RS0, R/W接口进行设置。另外, 由于采用中断的方式进行通信, 所以需要将中断信号的输出口IRQ连接到单片机的接口。

综上所述, 本文通过硬件结构设计和软件的流程设计, 基本实现了工作或生活场所控制器的降低成本、简化操作、节能控制等功能。

摘要：通常情况下, 用户对工作或生活场所的各个电器的使用是有规律的, 为了减少系统时间参数设置的复杂性, 可以通过预测的电器的工作方式来代替用户的自行时间参数设置, 达到节能的控制的目的, 同时通过电器的超前控制又为人们提供了更为理想便捷的使用方式。本文介绍了用于节能控制的时间序列预测算法的基本思想, 设计了一种基于时间序列的预测算法。同时给出了时间序列预测的流程图和仿真分析。

关键词：预测算法,时间参数设置,节能,便捷

参考文献

[1]任苹李界家原宝龙邱昭泉:淡智能住宅家庭智能化系统.楼宇设备, 2003, 2

[2]黄向阳:智能化住宅的室内电气设计.大众科技, 2005, 3

合同能源管理节能项目的风险控制 篇2

合同能源管理是一种新型的市场化节能机制。其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。这种节能投资方式允许客户用未来的节能收益为工厂和设备升级,以降低目前的运行成本;或者节能服务公司以承诺节能项目的节能效益、或承包整体能源费用的方式为客户提供节能服务。

通过合同能源管理机制能迅速加快节能技术的推广带来显著的经济和社会效益。但是该机制是建立在完全信用的基础上的,所以风险控制是该模式能正常实施的关键。

我们结合合同能源管理项目的特点采用分解法和分析项目流程图后认为对于风险控制应包括风险回避、风险防范、风险分散等部分。风险回避是对根本性的风险予以回避;无法回避的风险采取行之有效的手段予以防范,降低该风险的发生概率;对无法回避而且降低程度有限的风险进行分散。

一、以下就合同能源管理项目风险控制重要节点进行分析 风险回避-通过客户评价体系选择优质客户:由于合同能源管理的设备投入风险是由投资方全部承担所以选择能正常履约的诚信客户是降低项目风险重要环节。在实施项目之前应对目标客户的整体 1

情况进行深入细致的了解包括基本情况评价、财务状况评价、能耗信息、发展趋势、管理流程等,并且必须到生产现场了解第一手的用电数据。

客户基本情况的了解和评价

客户公司成立时间、注册资本额、资本到位情况、股东名称及实力等,客户经济形式,企业组织结构,企业的综合素质等。

客户财务情况的了解和分析评价

了解客户的主营业务和兼营业务。了解EMCo要投资的项目是与主营业务有关,还是与兼营业务有关。一般来说,企业较重视其主营业务,投资于此风险会小一些。了解经营情况。包括了解:生产能力、销售收入、利润总额、总资产、净资产等数据。

二、风险回避-选择优质产品以降低设备和技术风险

只使用经过考验的技术,EMCo不应在其业务中进行新技术的应用试验;采用有可靠性记录的设备,选择愿为其设备提供担保的、优秀的设备供应商,所提供的担保应包括承担更换设备的人工费用。

因合同能源管理的特殊性决定了节能设备的领先性、稳定性、耐用性、适用性、自动化程度都是决定项目能否正常实施的先决条件。领先性:因企业用电设备生产工艺的不断进步节能设备在技术上一定要保持领先性以满足保证原用电设备工艺要求的前提下合理化节能。

如节能设备的领先性不够将会造成设备闲置影响项目的正常执行。稳定性:因合同能源管理项目执行期内投资方是靠节约的电费实现收益的。所以节能设备稳定的节电率是收益的重要保证。

如节能设备的节电率稳定性得不到保证就会造成使用方对每年节能量产生争议,影响项目的正常执行。耐用性: 因合同能源管理项目的执行期内节能设备的产权归投资方,所以设备的耐用性将决定投资方的综合成本以致于影响收益率。适用性:因合同能源管理项目的执行期较长,在这期间用电设备有可能出现更换、搬迁等各种突发状况。节能设备必要能充分适应这些突发事件。自动化程度:由于节能设备的现场具体使用都是使用方的基层生产工作人员相对知识结构比较简单,他们对新增设备的普遍要求都是不能增加其工作量即操作简便、不能改变其原有工作习惯、不能影响他们的工作效率等条件。否则现场工作人员有可能为省事直

接把节能设备关闭,因为能否节约电费并不能和他们基层工作人员产生直接关联。

三、风险防范-控制合同风险

要力争将风险控制在合同上,通过合同的约束来保障项目的正常执行,以及EMCo正常地收回应得的收益。合同能源管理的合同目前在国内还没有一个完全标准,普遍都采用国外样本。在合同条款的确立上要针对中国企业的特点进行必要的修改。其中特别要注意必须将验收标准、能源管理费等重要数据指标量化到具体数字,以避免在执行期内产生争议影响项目的顺利完成。

四、风险防范-控制节能量计量风险

对项目的目前状况进行实测,而不能靠假定。为节能量的计算误差留出余地,确定合理的误差幅度。对项目的节能量进行连续地监测,密切注视项目实施后未达到预期节能量的早期迹象,以便及时采取补救措施。

五、风险分散-控制投资回报风险

在项目开始前,EMCo应结合客户的具体状况制定详尽可行的风险管理方案,确保按计划收回项目投资和应分享的效益。并在EMCo与客户以及相关合同当事人之间进行风险承担与损失的分配以分散风险。

以上几点是在实施合同能源管理项目工作中体验的具体经验,相信随着国家对节能的重视、各种相关政策的陆续出台以及企业的认可,对合同能源管理这种新机制的各种风险能得到更好的控制实现多赢的良好趋势。

洛阳卓远节能环保设备有限公司

节能控制的研究 篇3

[关键词]中央空调；变頻技术；循环控制

为满足生产和生活的需要，中央空调的设计，一般都是按照最大负载量设计，并且还增加有一定的余量。但现实生活中，空调运行的百分之百载运及很少见。虽然空调系统冷冻主机的负荷能随温自调节负载，但与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却处于百分之百负荷运行，不能自调。由基于此，本文基于变频技术原理，研究循环水泵变频运行控制，以实现中央空调循环水泵变频改造。

一、变频技术与水泵节能控制思路

常规运行中，中央空调能量损耗由各部分主配组成，其中，冷水机组约占62%，水泵约占30%，冷却塔约占8%。其中，水系统采用变流量运行能够实现有效节能这是已知事实。水泵损耗约占30%，占有相当比例，降低水泵能耗对于总体降低空调消耗会产生很直接的效果。常规手段，基于节能考虑，中央空调冷冻水系统的变流量，通常是通过对系统尾端口的调节阀调节来实现流量控制的，即比例式电动二通阀，随着调控环境温度的变化，随温控制二通阀的开度，使得供水量随着温度环境的变化而变，此方式在实际运营中的意义并不大，因为水流量减少，反使供水压力相应升高，节能效果极其有限。所以，在本系统中，通过采用新型变频技术，可直接调节水泵转速，控制水流量，使系统的流量和压力都随负荷的减少而减少。具有很实际的应用价值。

如图所示，这是水泵分别采用两种不同调节技术所显示的不同功率的消耗。从上图中可以清楚地看出在水泵流量为额定的60％时，变频流量控制与阀门控制相比，功率下降了60％；本变频技术显示，水泵流量以及供水仅仅依靠阀门开度的调节是不能有效实现的，本技术显示具有很时局的应用价值。

对于水泵来说，流量Q与转速N成正比，扬程H与转速N的二次方成正比，而轴功率P与转速N的三次方成正比，由此显示，本系统设计应用新型变频技术来调节水泵流量，实现适度适时控水改造，从而实现节能降耗，具有很现实的意义。

2、冷冬、冷却系统的节能设计:

2.1内构解析及制冷原理

制冷原理：首先是制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态，然后输送到送蒸发器中，并与冷冻水进行热交换，实现冷冻水制冷。第二步，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵将带有热量的冷却水送到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

冷冻水循环系统：由冷冻泵和冷冻水管道两部分组成。冷冻泵对冷冻水加压送入冷冻水管道部分，并通过各房间的盘管系统，吸收房间内的热量，减少房间热量留存，使温度得以下降。同时，吸收热量的冷冻水水温升高。温度升高了的循环水经冷冻主机后又成为冷冻水，如此循环往复。从冷冻主机流出，进入房间的冷冻水简称为“出水”，流经所有房间后回到冷冻主机的冷冻水简称为“回水”。无疑回水的温度将高于出水的温度形成温差。

冷却水循环系统：由冷却泵、冷却水管道及冷却塔三部分组成。冷冻主机工作过程释放大量的热量。其被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵的工作目的是将将升了温的冷却水压入冷却塔，与外界热交换，并将降温了的冷却水，送回到冷冻机组。如此不断循环。流进冷冻主机的冷却水简称为“进水”，从冷冻主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。同样，回水的温度将高于进水的温度形成温差。

2.2第一变频设计——冷冻系统

恒温控制设计。首先设置以回水的温度信号作为目标信号，基于回水温度信号，使压差的目标值可以在一定范围适当调整。当制冷环境温度较低时，使压差的目标值适当下降一些，冷冻泵的平均转速会制定减少，提高节能效果。如此，及有利于环境温度的制冷效果，有可明显改善节能。设计时，首先设定一个下限频率。即要在保证冷冻机组冷冻水流量所需前提下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率。水泵电机频率调节是依据安装在系统管道上温度传感器测提供的回水温度信号。温控器将其与设定值进行比较。当冷冻回水温度大于设定值时，变频器输出上限频率，水泵电机高速运转；当冷冻回水温度小于设定温度时电机以设定的频率工作。

2.3第二变频设计——冷却系统

冷却系统设计的关键部件是温度传感器。两个传感器在设计系统中分别检测两个端点：进温和回温（冷却水的进水温度和回水温度）,并对温差数据进行智能分析，根据智能分析的结果，按照预设的方案，新井数据信息处理，并传导给变频动力系统。变频系统会根据温差的大小，调节输出功率。最终将保持适度温差（正负5度）。当进水和回水温差偏小时,变频器降低输出频率，降低冷却水泵和冷却风机的速度, 以达到节能的目的。

3、结论

变频技术作为有效节能手段，已广泛普及使用到锅炉、电梯、空调、空压、叉车、柴油发电机、供水等领域。在国家提倡节能减排的政策下，中央空调水循环系统变频控制简单而又实际。

参考文献

[1]封小梅.简弃非等冷却水系统变流量的全年工况节能分析.建筑科学2010.4

[2]谢智英.现代中央空调节能系统中传感器应用的研究[D].贵州大学,2009年

通风空调系统的节能控制研究 篇4

能源供应的短缺、再生能源种类的有限使世界范围内的可持续发展进程严重受阻,在缺乏充足能源的支持下,人们的生活将无法得到根本的改善,而社会的经济发展也将日趋缓慢,甚至出现停滞不前或倒退的现象。目前,全球约有20亿人仍然无法正常使用电能,过上有电、用电的生活。这部分人主要来自于贫穷与偏远地区。据不完全统计自新千年至今的十多个年头里,仅世界矿物能源消耗一项就增加了30%,其中以发达国家的能耗需求量最大,其对矿物能源的人均年消耗量是发展中国家的10倍以上。由此不难看出对能源的广阔需求是人类社会持续提升的现实依据,为了构建和谐社会的发展环境我们面对有限的能量资源只有切实提高其利用效益,促进绿色能源的推广与再生能源的合理利用,才能真正解决目前经济社会快速发展与能源匮乏之间长期存在的矛盾。在众多生产能源消耗中,以建筑行业的耗能量最为庞大,其中仅采暖空调一项产生的能量消耗就高达65%,由此不难看出,控制建筑能耗的首要因素就在于对采暖空调系统的合理协调与科学控制。

1 通风空调系统的内涵与变频调速技术原理分析

通风空调控制系统即选择自然或机械的方式为某一空间、领域输送外界的新鲜空气,或者反言之由该空间领域向外界排放空气的循环过程。在系统中,送入的空气既可以是经过处理的,又可以不经处理直接输送。也就是说通风系统是基于外界的空气或风力来实现与建筑物内部空气的置换,从而真正达到改善室内空气质量水平的根本目标。由于变频技术能切实的促进能源节约,并提高产品生产质量,因此在通风空调系统设计与生产中我们可广泛的采用变频调速思想,从而达到切实降低空调能源消耗的科学目标。该技术的基本原理可描述为通过调节频率的同时合理调节电压从而实现对能源的有效控制。在生产设计实践中我们不难发现,如果改变电源频率,可以同时实现对同步转速与电机转速的影响。而当电源频率下降时,则会引发一系列负面现象的产生。由此我们得出这样的结论,只有在电源频率变化的同时协调控制电压,才能避免不合理现象的发生。另外,在某些应用场合,为了使调速过程中的电动机最大转矩量保持不变,我们应对磁通进行必要的控制维护,使之量值保持不变,同时,也需要由频率与电压的协调控制才能使既定目标得以实现,因此我们便得出了可变压可调速的变频调速思想。

2 通风空调设备变频节能技术研究

2.1 风机变频节能研究

由以上变频调速技术原理分析我们不难看出,当空调风机采用调节转速方式时,则可有效的改变风量及流量系数,而倘若我们采用节流方式进行调节,也就是用控制挡板及调节阀门开度的方式则会产生浪费电能的现象。这是由于风量与转速是成正比例关系的,而风压则与转速的平方成正比,由此我们可推导出空调电机的功率是与风量和风压的乘积成正比例关系,即其与转速的立方成正比。由此我们得出这样的结论,当调节转速时风量可降低为原能量的一半,这时我们只需将转速降低到1/2即可。同时,通风空调的轴功率则可降低至总量的1/8,也就是说其节约了7/8的电功率,节能的效果非同一般。

2.2 风机运行工况研究

为了体现节能思想,通风空调是随着季节、天气的温度变换而实时调节的,尤其在北方城市早晚的温差变化极大,甚至在一天之内会产生多次变化。随着室内负荷的变化,空调会根据室外与室内的温差产生实时的变频输出,从而使风机运行状态也产生相应的变化,最终达到降低运行耗能,节约运行成本的科学目的。我们可根据室内变化的温度控制风机系统的输入值,并将变换的温度信号传送给控制器,同时可利用相关的控制程序对调节数据做必要的处理,并根据得出的处理结果进一步控制变频设备的相关动作。变频器则依据控制信号的变化,控制风机的输出及调节其转速,以达到节能的目标。在整个操控过程中,系统会完成对温差变化的测量,选择适应的控制算法,对数据结果进行处理分析及对风机的输出进行合理的调控等。

2.3 通风空调设备运行模式的设计分析

依据以上的操控过程,我们可依据室内外温差的分布特征展开对通风空调设备运行模式的科学设计。当室外温度超过室内温度时,可采用最小新风量的通风模式,首先启动空调制冷系统,使一部分回风及排风从地面排除,并混合进室外新风中,完成冷却后再送回室内。与此同时,我们可开启回风、排风阀门及风机,从而形成最小新风量的节能控制目标。在室外温度值等于或小于室内温度时,我们则可开启全新风的空调运行模式,当外部空气完成冷却送回室内后,可将排风全部排出,并使新风阀开启。同时关闭回风路,打开排风路,构建全新风的运行模式,达到平衡温差的目的。在此种情况下,我们还可采用通风运行模式达到节能的效果。在这一阶段,可关闭空调制冷设备,使其在机械通风状态下形成自然的排热通风效果。此时,外界空气不必继续进行冷却处理,而是直接送进室内,并通过全排风的状态排出,接着控制新风机、回排风及联动设备的开启,即可使通风运行模式充分实现。

3 结语

笔者以通风空调系统为例,展开了对建筑节能控制的研究,意图通过科学的设计、合理的分析切实提高空调能耗的利用率,使建筑能耗的主力因素得到缓和与淡化,从而为全社会的可持续发展做出必要的贡献。

参考文献

[1]徐晓.变频调速技术在锅炉风机运行中的应用[J].天津冶金,2002(6).

智能路灯节能控制器的设计与实现 篇5

时间：2009-07-03 09:58:37 来源：现代电子技术 作者：胡开明 李跃忠 卢伟华

0 引 言

随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％，并且近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节能的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个：一个是采用节能光源；二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现路灯节能。在供电系统中，为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。然而据调查我国小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上几乎空无一人。从而造成了“人少车稀灯更亮”的不合理情况。为了避免这种情况，大多数城市和地区均采用了发达国家早已淘汰了的隔盏关灯的原始路灯控制方法。这种方法不仅导致路面照度分布不均，而且会减少路灯使用寿命。本文采用“全年分三季，一季分时段”的分时控制思想实现节能的目的。在不同的时段投入不同的供电电压运行，在保证路灯正常照明的前提下，兼顾到了用电低谷期节能的效果。同时利用电力载波技术实现对路灯运行状况的实时监控。系统硬件电路的设计 1．1 智能路灯控制系统

该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类，由单片机输出控制接触器的线圈的断合，而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触头，对应着四个档位，每个档位对应着相应的路灯电压。由于电力传输中有谐波干扰造成电力不稳，要时刻检测路灯的电量，以电量芯片ATT7028检测出电流或者电压过高或者过低，将得到的信息传给AT89C51单片机，单片机同时与铁电存储器的信息相比较，如果发现电流或者电压过高或者过低，单片机马上做出调整，适当地降低或者升高电压，以实现对路灯过载、过压等各种功能进行控制，用电力载波通信技术将现场情况传送至监控室。原理框图如图1所示。

1．2 电量检测电路的设计

电量采集模块主要完成路灯电流和电压的数据采集。将采集到的信号转换为ADC电路可采集处理的模拟信号，通过电量芯片转换为数字信号送到单片机中，检测电压和电流是否超载，依据此来控制电路负载的电压。设计中采用三相电能专用计量芯片ATT7028A，适用于三相三线和三相四线应用，能够测量各相以及合相的有功功率、有功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复功率多功能电能表的需求。同时将电量信号存入到铁电存储器AT24C24里，该存储器数据不易丢失，以便有功电能历史记录的查询。ATT7028A提供一个SPI接口，方便与外部单片机之间进行计量参数以及校表参数的传递。设计中应用ATT7028A测量电流和电压有效值，采用软件校表，通过SPI接口与外部单片机之间进行计量参数的传递，以此来检测路灯电压电流的有效值。另外对检测到的过载、过压等故障进行报警。1．3 路灯控制电路

路灯控制电路由译码电路、开关电路与变压器控制电路组成。为了使路灯分时控制取得优良的节能效果，除了要根据时间段来开启不同档位电压外，还需要实际考虑到电网电压在不同时段的电压波动情况。故将单片机检测到的电量信号与处理的实时时钟芯片DS1302信号作为74LS155二-四译码器译码地址输入端，译码器的四个端输出经三极管放大后分别驱动四个接触器的线圈，而其四个触点分别对应自藕变压器的三个触头，亦即路灯四种档：全压(220 V)、高峰期档(额定电压的93%)、正常期档(额定电压的88%)、低峰期档(额定电压的83％)。从而达到既兼顾路灯亮度又达到节能的效果。KM4接在母线上还能关闭路灯，原理如图2所示。

1．4 电力载波通信

为了实现控制室能够方便及时了解现场路灯运行情况，采用电力线载波通信技术将现场路灯检测运行的状况传送至控制室。以LM1893集成芯片实现电力载波通信，LM1893是美国国家半导体公司生产的FSK制式的调制解调芯片。能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信，具有发送和接收数据两种工作模式，能够与51单片机相兼容。LM1893调制解调数据输入端DATAIN与AT89C51单片机的串行输出口TXD相连，输出端DATAOUT与AT89C51的串行输入口RXD相连。LM1893的TX／RX发送接收控制端由单片机的P1．O端控制，高电平为发送状态，低电平为接收状态。路灯控制器接收到外部数据信息后，先要对所收数据的报文头和地址进行判断。当报文头正确，地址为本机地址时，它才执行相应的灯控命令，执行完后进入发送状态。

软件设计

软件主要完成：根据比较所得的结果控制硬件切换档位以达到路灯定时工作的要求；检测实时电网电压以控制是否要改变档位以达到电网实时监控的目的；最后则是配合主控室完成多机通信。整个智能路灯节能控制系统被分为了分时分段模块(主要通过时钟芯片DS1302和铁电存储芯片AT24C02配合完成)、电压监控调档模块(由电工参数测量芯片ATT7028加以软件判断来实现)、远程通信模块(由LM1893完成)以及实时显示模块组成。

将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，每个季节段有着不同的开关灯时间。从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段来对路灯进行控制，分别为交通高峰期、交通正常期和交通低谷期。这三个阶段加上避免电网电压过低的全压运行档，就构成了全压、高峰、正常、低谷四个工作时间段，根据本地区的实际情况进行划分。系统通过对日历时钟芯片DS1302 读出来的当前与铁电存储器芯片AT24C02中存储的开、关灯时间进行比较，在各档开启的时刻就切换至相应档位，在关闭的时段关闭，其余时段进行监控。在交通高峰时段，保证路灯有足够的照明度。于是正常情况下，路灯应投入第1档运行。此时，当电网电压过低(低于208 V)，则路灯应全压运行；如果电网电压过高(高于236 V)，路灯可以跳过第1档，直接投入第2档运行。在交通正常阶段，要兼顾照度和节电效果，正常情况下，路灯应该投入第2档运行。在电网电压低手205 V时，返回第1档运行；在电网电压高于242 V时，则投入第3档运行。在交通低谷阶段，重点考虑节电效果。正常情况下投入第3档运行，只有当电网电压过低(低于195 V)时，路灯才会返回第2档运行。但是由于电网的波动或干扰，可能会出现电压偶尔的不正常，若一旦检测到电压超限就切换档位，很容易造成误操作，从而导致频繁的切换。设计中采用了以下方法来避免档位的频繁切换：当路灯运行于1～2档时刻之间，需使电压维持在208～236 V之间，这里采用COUNT，COUNT_H，COUNT_L三个计数器来监测电压。COUNT从0开始，每分钟加1，加到5，即5 min后清零。COUNT_H从0开始，每min比较当前电压与电压上限值的大小，若超过上限则将COUNT_H加1，在每次COUNT清零之前，若COUNT H值等于5，则认为连续5 min电压超出上限运行，相应地将路灯运行档位切换至低一档运行；若COUNT_H值小于5，则认为是电网的波动，不进行切换。电压下限监测同理。每5 min将三个计数器同时清零。

从SPI总线上获取ATT7028检测的电工参数的计量结果，再对检测值进行校表，即可对校表寄存器赋值来进行软件校表。

显示模块主要是在控制室内显示当前时间及检测到的路灯的运行情况。

主程序与各个子模块之间采用定时中断联系，每隔1 min中断一次，在每次中断时均要完成四大任务，即读出实时时间发送至主控室，决定是否换档，根据电网波动实际情况控制决定是否改变档位，以及将原边电网电压根据实际情况发送至监控室。软件流程图如图3所示。节能效果分析

以1 kw路灯为例，设当路灯电压为205 V时，单位时间耗电量为0．87 kWh；当路灯电压为193 V时，耗电为O.77 kWh；在满足行人车辆运行需要的情况下，适当降低路灯的端电压，可节能20％左右。在深夜行人稀少时，可将路灯的端电压降至170～180 V，路灯1 h内耗电O.55 kWh左右，除去其他损耗，可节约电能近40 %。结 语

节能建筑工程质量控制对策研究 篇6

关键词：建筑工程 节能技术 施工技术

建筑节能是当代建筑科学技术的一个新的生长点。建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中，合理地使用、有效地利用能源，以便在满足间等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗，以达到提高建筑舒适性和节省能源的目标。推进建筑节能，有利于国民经济持续、快速、健康发展，保护生态环境，实现国家发展的第二步和第三步战略目标，并引导我国建筑业与建筑技术随同世界大潮流迅速前进。我国陆续发布了相应的标准、规范和规程，如：《民用建筑节能设计标准》（JGJ26-95）、《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）、《外墙外保温工程技术规程》（JGJl44-2004、J408-2005）、《建筑节能工程施工验收规范》（GB50411-2007）。2008年国务院颁布了《民用建筑节能条例》（国务院令第530号）。

1、建筑的节能技术措施

1.1节能建筑规划设计

（1）合理的建筑布局及朝向

采取合理的建筑群布置，合理确定房屋间距与布局的形式。居住小区的建筑规划布置宜采用南低北高的设计原则。在规划条件允许的情况下，建筑的主要朝向宜选择本地区最佳朝向，一般宜采用南北向或接近南北向，宜使主要居室朝向南偏东15°至偏西15°范围，但不宜超出南偏东45°至偏西30°范围。因为同样形状的建筑物，南北朝向比东西朝向的冷负荷小。为了组织好房间的自然通风，引风入室并能形成一定的风速，房屋朝向要力求接近夏季主导风向，并合理选择房间开口位置和面积，积极地采取各种通风构造措施。

（2）控制建筑物的体型系数

大小对建筑能耗的影响非常显著。对于相同体积的建筑物，其体形系数越大，说明单位建筑空间的热散失面积越高，研究表明:体形系数每增大0.01，能耗指标约增加2.5%。从降低建筑能耗的角度出发应将体形系数控制在一个较低水平上，建筑物的体形设计应适应不同地区的气候条件。夏热冬冷地区条式建筑居住建筑体形系数≤0.35，点式建筑≤0.40。夏热冬暖地区，单元式、通廊式建筑居住建筑体形系数≤0.35，塔式住宅≤0.40。

（3）绿化对节能建筑的影响

绿化对居住区气候条件起着显著的作用。它能调节改善气温，调节碳氧平衡，减弱温室效应，减轻城市的大气污染，减低噪声，遮阳隔热，是改善居住區微小气候、改善建筑室内环境，节约建筑能耗的有效措施。在居住小区布置时宜采用中心绿地与组团绿地相结合的方式，充分利用小区现有的地形、地貌及一切其它可利用条件进行综合绿化。

1.2增强建筑围护结构的保温隔热性能

改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。

（1）门窗的节能技术措施

门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，面积约占建筑外维护结构面积的30%，其能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失为1/3。所以门窗是外维护结构节能的重点。

（2）外墙的节能技术措施

采用新型、环保、节能的复合墙体是在传统墙体的基础上增设一层保温材料，组合而成多层复合墙体，是提高墙体保温隔热性能的重要措施。采用新型、环保、节能的自保温墙体。构成墙体的材料不但有变废为宝、净化环境、减少污染的优点，不同厚度的墙体，还可满足不同气候区建筑节能标准。减弱太阳对外墙表面的辐射，墙体采取浅色外饰面或植物覆盖绿化等措施，就可以反射掉相当大一部分太阳辐射。

（3）屋面的节能技术措施

屋顶采用保温材料：屋顶在整个外包面积中所占的比例不大，但对顶层房间而却是比例最大的围护结构，而且水平面的太阳辐射远远大于垂直墙面，屋顶的保温隔热设计类似于外墙。屋面保温可采用板材、块材或整体现喷聚氨脂保温层等。

隔离太阳辐射热：隔离太阳辐射热，减少阳光直射，可采用浅色屋面，种植屋面等。种植屋面应根据地域、气候、建筑环境、建筑功能等条件，选择相适应的屋面构造形式。

（4）楼地面的节能技术措施

楼地面的节能技术，可根据层间楼板、架空或外挑楼板和底层地面这些不同部位，采用不同的节能技术措施。层间楼板可采取保温层直接设置在楼板上表面或楼板底面，也可采取铺设木龙骨(空铺)或无木龙骨的实铺木地板。铺设木龙骨的空铺木地板，宜在木龙骨间嵌填板状保温材料，使楼板层的保温和隔热性能更好。

2、建筑节能工程质量控制的重要环节与对策

2.1熟悉设计文件，把好技术文件审核环节

（1）施工图审查机构审查合格的建筑节能施工图纸、审查意见及合格证，是建筑节能施工的法律依据。工程师应熟悉建筑节能设计文件，掌握本项目涉及到的相关规程及规范。

（2）参加设计交底和图纸会审。工程项目施工前，设计文件在图审的基础上组织设计交底和图纸会审，施工单位和监理人员要充分了解节能设计的意图、标准和要求；提出疑点和需要解决的问题，形成会审纪要，经参会各方签字认可后执行。但对设计变更涉及建筑节能效果时，应报原图审单位审查同意后实施。

（3）严格控制施工过程节能设计的工程变更。建设各方均不能擅自随意变更节能设计内容，降低节能标准。如需变更须由原设计单位负责变更，并报原施工图审查机构重新审查，审查合格后报建筑节能管理机构办理备案手续。

（4）审查承包单位建筑节能专项施工方案。施工单位要对建筑节能工程制定专项的施工方案。重点审核施工方案是否符合节能标准、规范和工程建设强制性标准的要求；审核施工方案在技术上是否可行、施工工艺是否先进合理，能否指导施工，是否切实可行保证工程质量。尤其对易出现问题的保温细部详图进行审查。

2.2把好节能材料、抗裂、固定材料复验及实体检验环节

（1）进场的保温材料、抗裂配件和锚固件等必须有产品合格证及有效期两年的检验报告。

（2）主要材料进场后，要按批次见证取样送至具备相应资质的检测单位复试，复试合格后方可使用，确保保温材料的性能指标符合设计规范、标准要求。

（3）合理划分检验批及复验批次。

（4）严格按节能规范、规程，做好保温实体检验。如：门窗的气密性、水密性、抗风压试验，中空玻璃露点试验，传热系数K值试验，透光系数试验；围护节能保温做法实体检验；锚固件拉拔试验等。

（5）监理工作要加强巡视、旁站和平行监理，把好工序过程控制；坚持施工单位自检制度，上道工序不合格和没有工序自检，监理工程不予验收，不能进行下道工序的施工。

2.3做好外墙外保温施工质量通病的控制环节

（1）施工中的环境条件。不得在冬季低温情况下施工，施工温度不低于5℃，5级以上大风和雨雾天不得施工，否则不仅养生时间发生变化，材料受到冻结后也会破坏产品品质，从而出现龟裂，耐水性下降，严重影响了整个系统的质量。

（2）基层处理。基层表面不宜过于干燥，清除基层表面的油污、脱模剂等妨碍粘结的附着物，凸起、空鼓和疏松部位应剔除并找平，不得有脱层、空鼓、裂缝。面层不得有粉化、起皮、爆灰、返碱现象。

（3）粘结面积不符合规范要求、粘结面积过小，未达到50％粘结面积的质量规范要求。

（4）采用的聚苯板的密度不足18kg/m3或过大、导致其抗拉强度过低、满足不了保温系统自重及饰面荷载对其强度的承载要求、导致苯板中部被拉损破坏。

（5）冬季内墙面返霜结露。因保温节点设计方案不完善形成局部热桥而引起的；在施工时因聚苯板的切割尺寸不符合要求或施工质量粗糙造成保温板间缝隙过大，并且在做保护层时没有做相应的保温板条的填塞处理等。

（6）锚栓的设置部位必须相互对应。EPS板连接部位设置的锚栓应符合设计。锚栓进入墙体的深度应达到要求长度；外墙外保温施工应选用敲击式锚栓。

（7）玻纤网上涂抹粘结抹面胶浆。先铺设玻纤网后涂抹面胶浆易造成抹面层剥离现象，应采用两道抹灰法，先涂抹一层面积大于玻纤网的抹面胶浆，随即将玻纤网压入湿的抹面胶浆中，待抹面胶浆稍干硬至可碰触时，再抹第二道抹面胶浆。

3、结论

建筑节能是节约能源的重要途径，对促进资源和能源的节约和合理利用，实现经济社会的可持续发展有着举足轻重的作用。严格执行建筑节能设计标准，把建筑节能的工作作为城乡建设实现可持续发展方式的一项重要任务。建筑节能工程作为建设领域的一个新分部工程已成为我们既定的基本国策。作为实施和推动这一国策的建筑技术工作人员任重道远，需要我们随时充实自己，随时总结经验，做好建筑节能工程质量的控制工作，为推动建筑节能工程履行职责。

参考文献：

[1]张冬洁，郭永辉，刘刚．住宅建筑的节能措施[J]．洛阳工学院学报，2001年01期．

[2]杨琳．住宅建筑节能设计[J]．科技情报开发与经济，2007年08期．

异步电机的自适应节能控制研究 篇7

基于矢量控制的异步电机节能增效控制方法,本质上是通过调节电机运行时磁链幅值来实现的。在采用转子磁场定向的电机矢量控制系统中,定子电流励磁分量和转矩分量是解耦的,转子磁链与励磁分量成正比,因此可以通过控制励磁电流来优化电机效率。目前异步电机节能控制方法大体上分为两种:模型法(Loss Model Control,LMC)[1,2]和搜索法(Search Control,SC)[3,4,5,6]。模型法通过建立异步电机最小损耗模型,直接由计算获得最优励磁,系统响应速度快,但是需要精确建模,受电机参数和合环境温度变化影响大,对不同电机缺乏通用性。搜索法省去了繁琐的铁芯分析,通过搜索电机运行的最小电流或者最小输入功率来确定最优运行点,不依赖于电机参数和模型的先验信息,寻优精度高,但是对电流、功率、转速等的测量要求高,并且算法收敛时间较长。Rosenbrock法、梯度法和黄金搜索法是早期研究的一些搜索算法。近年来,智能控制技术的发展为以多变量、强耦合、非线性、大滞后、时变等为特征的电机系统研究提供了有力的工具。滑模变结构、遗传算法、模糊控制[4,5,6]和人工神经网络等方法纷纷引入电机控制领域。

1 异步电机节能运行原理

异步电机的损耗包括定子铜耗、转子铜耗、铁耗、机械损耗以及杂散损耗。铜耗与定子和转子电流的平方成正比;铁耗与气隙磁通密度和电源频率有关;机械损耗与电流和气隙磁场无直接联系但是和机械转速有关,低速时机械损耗较小;杂散损耗是由于齿槽相对运动,磁阻变化等因素引起,难于建模也不易控制。因此,异步电机节能运行的重点是寻求铜耗和铁耗的平衡。当电机运行在额定工况时,损耗以铜耗为主,铁耗次之。而电机轻载运行时,若仍然保持磁通恒定,铜耗大大下降了,铁耗却变化不大。这时若适当降低磁通,铁耗和定子铜耗会随之降低。同时,为了维持转矩不变,转矩电流必须增加,从而导致转子铜耗有所升高。若磁通降得过低,虽然铁耗很小,但转子铜耗和由转矩电流而产生的定子铜耗会有明显增加。因此,对于某一给定转矩、转速的运行点,存在一个最优磁通,使铁损和铜耗达到某种平衡,电机的总损耗最小,此时系统运行实现最优化。

若忽略漏感,磁饱和与温升对电机参数的影响,电机的可控损耗总和为

ploss=pfe+pcus+pcur=Rqiundefined+Rdiundefined (1)

其中undefined为总损耗, pfe为铁耗,pcus为定子铜耗,pcur为转子铜耗, Rs为定子电阻, Rr为转子电阻, Rm为铁耗电阻,Lm为互感电阻, Ψr为转子磁链, Te为电磁转矩, np为极对数。

由于ploss一阶导数存在零点且对其求二阶导数得

undefined

由此证明它是一个凸函数,一定存在极小值。令undefined可得损耗最小时的最优磁链值

undefined

图1揭示了3个信息

(1) 对任意给定工况(一定转矩和转速),随着磁链由额定值向零变化,损耗先单调递减然后单调递增,磁通是损耗的凸函数,总是存在一个最优磁通,使电机运行在此磁通时损耗最小。

(2) 低速或者低转矩工况下节能空间更大;

(3) 在最优点两侧,损耗曲线并非对称变化,而是在弱磁区变化的更快。这一特性影响了本文后面的模糊控制规则的不对称设计。

图2中逆变器直流侧输入功率Pd等于可控损耗ploss与逆变器损耗、机械损耗、杂散损耗之和,电机稳态时后三者变化不大,加之磁链Ψr与励磁电流id是一一对应的关系,则可以近似认为Ψr是id的凸函数。

2 控制系统

2.1 系统描述

节能优化控制是由模糊神经网络控制器实现的。模糊控制是一种非线性控制,对控制对象的非线性特征和参数变化有较好的适应能力,鲁棒性强。模糊控制通过模糊推理,在寻优过程中自适应地调节搜索步长,算法的收敛性和收敛速度优于Rosenbrock法、黄金搜索法等传统的一维搜索方法。Bp神经网络是由静态神经元组成的三层前向网络。他能够实现输入到输出的任何复杂非线性映射,而BP学习算法对神经网络权值的调整具有较强的容错性及自学习能力,经过训练的BP神经网络,对于不是样本集中的输入也能给出合适的输出。

基于模糊控制和神经网络的优点,本文将两者结合起来设计节能控制器。在给定工况(一定的转矩和转子转速)下通过模糊推理在线搜索,使异步电机输入功率最低的最优励磁电流值。最优点一旦找到,电磁转矩、转子转速以及相应的最优励磁电流值将被记录,作为神经网络的训练样本。经过在不同工况下采集的样本的广泛训练后,神经网络能够学习到转矩、转速与最优励磁电流的映射关系,这时神经网络便可取代模糊控制器,无需搜索而对任意工况下的最优励磁电流进行预测。

这种控制方法可以分为以下几步:

(1) 电机启动、收到调速指令或者扰动引起负载变化时,电机采用标准矢量控制,磁链恢复到额定值以满足快速输出所需转矩的要求。

(2) 当电机转子速度偏差undefined,则认为电机运行进入稳态,启动模糊控制器搜索最优运行点。因为加入了转矩脉动前馈补偿环节,寻优过程中定子电流励磁分量i*d的调节不会引起电磁转矩Te变化,电机仍然保持稳态运行。

(3) 若干步搜索只到undefined,判定最优点已经找到,停止搜索,电机保持当前状态运行,并且纪录运行点数据作为神经网络的训练样本,Te、 ωr为输入, i*d为导师信号。

(4) 当神经网络经过丰富的典型样本训练之后,就可以取代模糊控制器直接计算最优励磁电流。

(5) 若寻优过程中由于某种原因致使undefined,立即退出寻优回复励磁电流到额定值进行标准矢量控制。

2.2 模糊控制器

模糊控制器选取双输入单输出的结构。模糊系统的输入为当前逆变器直流侧输入功率和前一采样时刻功率值的增量,以及前一采样时刻励磁电流增量,经过模糊推理、模糊决策得到模糊输出,再经过解模糊化得到精确控制变量。

为了使模糊控制器能够应用于不同功率、不同参数的电机,需要作标幺化处理,将输入输出统一设定到归一化论域(-1,1)。其中功率增量和励磁电流增量的比例因子按照下式得到

undefined

undefined

其中A～D为常数,由经验确定, ωundefined、 Tundefined为额定值,Te由估算模块得到。

比例因子是转速和转矩估计值的函数,能使模糊控制输出的励磁电流对转矩和转速有自适应功能,优化收敛速度。

模糊控制器的输入Δpd(pu)和输出Δi*d(pu) 采用经典的七段划分,自然语言表述为:正大、正中、正小、零、负小、负中和负大,对应的符号语言为PB、PM、PS、ZE、NS、NM和NB。 LΔi*d(pu) 只需要区分正负,因此只划分为P或者N。

模糊控制表可以解释为:当上一次励磁电流增量引起输入功率下降时,继续沿相同方向搜索;否则,输入功率上升,沿相反的方向搜索,搜索步长与功率变化成正比。例如最后一条规则

If Δpd(pu)=NB and Δi*d(pu) =P

then Δi*d(pu) =PB

表示,上一次励磁电流正向变化(P),引起输入功率大幅度下降(NB),则继续以大步长增加励磁电流(PB)。

Δpd(pu) 的隶属度函数中ZE选用梯形曲线,规定功率增量绝对值减少到一定程度时,终止模糊搜索,避免搜索算法在最优点附近震荡。 Δi*d(pu) =PB的隶属度函数采用不对称结构。从图1可知,损耗曲线是磁链的单谷函数,但是并非关于极值点对称,而是极值点左侧的曲线远比右侧陡峭。因此搜索到左侧区域时,功率对励磁调节会更加敏感。为了避免深度削磁带来的系统不稳定和超调引起的系统振荡,有必要调节模糊控制算法,自动缩减在这一区域的搜索步长。于是如图5(c)所示“压缩” Δpd(pu) 右半轴曲线。

2.3 BP神经网络控制器

对于任意给定工况,转子转速和负载转矩给定,总是存在一个使系统输入功率最小的励磁电流i*d,记对应的最优运行状态为(i*d,Te,ωr),由公式(3)知i*d是(Te,ωr)的函数, Rm,Rs,Rr是变参数,而在电机稳态运行时它们都是常量。将最优运行点组成的点集作为训练样本,赋予BP神经网络作曲面拟合,经过广泛的训练,神经网络便能自动学习(Te,ωr)到i*d的映射关系,进而可直接由(Te,ωr)计算任意工况对应的最优励磁电流i*d。

BP神经网络以(Te,ωr)作为两个输入, i*d作为输出。根据Kolmogorov定理,BP神经网络构建中隐含层数目n2=sqrt(n1+m+1)+a,其中n1和m分别为输入层和输出层数目, a为常数且 a=1～10。取隐层神经网络单元数位5,各单元激励函数选用Sigmoid函数。BP算法基本思想是应用梯度搜索技术,期望通过调整权值减小输出层的实际值与期望值的误差均方值.在其网络学习过程中,误差一边向后传播一边修正权系数。加权系数的调整采用误差纠正学习规则,为了加快收敛速度,在实际应用中采用自适应调整学习速率的改进δ规则学习算法。神经网络学习和搜索控制同步进行,无需额外的时间,可满足实时控制的要求。

3 仿真分析

基于MATLAB/Simulink环境,对前文设计的控制算法作仿真研究,仿真电机选用Y100L1-4(额定功率2.2kW,380V,50HZ,2对极),具体参数如下: Rs=0.865Ω, Rr=1.39Ω, Ls=Lr=0.8mH, Lm=156mH, Rm=98Ω, J=0.054kg·m2,采样周期Ts=2e-6s,搜索步长0.2s。如图6所示, 0s启动电机,负载转矩4.5N·m(0.3pu),给定转速1100r/min(0.8pu)。前 1.5s秒为电机启动时间,之后电机进入稳态运行。 1.5s时加入节能控制算法。由于实施了转矩电流前馈补偿,电磁转矩Te和转子转速n并未发生明显变化。而在1s内转子磁链Ψr从约0.9Wb调节到约0.6Wb,之后保持稳定。输入功率pd从830W下降到730W。

4 结论

本文提出一种新的基于矢量控制变频调速异步电机的节能控制策略。以逆变器直流侧输入功率为控制目标,采用模糊控制方法能够快速稳定地搜索到使电机能耗最低的最优励磁电流。同时将特定工况下获得的最优状态信息(转矩、转速以及励磁电流)作为神经网络的样本集,经过反复训练之后,神经网络能够准确预测任意工况下最优励磁电流。仿真结果证明该方法能具有良好的节能效果。

摘要：针对异步电机轻载运行时效率低下的问题,提出一种自适应节能控制方法。设计一个模糊控制器,通过对转子磁链进行在线调节来搜索使异步电机输入功率最小的最优运行点,然后使用不同工况下的最优运行点信息来训练神经网络,完成训练后的神经网络可以用来预测任意工况下的最优运行点,从而使电机自适应地运行在较低能耗状态。仿真结果证明所提方法的有效性。

关键词：异步电机,节能,矢量控制,模糊控制,BP神经网络

参考文献

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[2]丁宝,孙满意.基于矢量空间最小励磁电流的电机节能研究[J].中国电机工程学报,2006,26(1):142-145.

[3]刘晓虎,谢顺衣,郑力捷.一种改进的感应电机最大效率控制技术研究[J].中国电机工程学报,2005,25(6):95-98.

[4]张立伟,温旭辉,郑琼林.异步电机用混合式模糊搜索效率优化控制研究[J].中国电机工程学报,2007,27(27):83-87.

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[6]徐占国,邵诚.基于模糊技术感应电机最大效率控制策略的研究[J].控制与决策,2009,24(5):743-748.

[7]Energy efficient control of three-phase induction motor-a review[J].International Journal of Computer and Electrical Engineering,2009,1(1).

基于自动扶梯节能控制技术的研究 篇8

关键词：自动扶梯,节能方式,节能效果,控制技术

随着我国社会经济的蓬勃发展, 自动扶梯作为一种便利的公共设备, 在地铁站、车站、酒店、机场等公共场所中的应用越来越多。但是由于自动扶梯的耗能大、负载重, 其运行时间长, 且轻载或空载的运行状态较常见, 造成了严重的能量浪费。研究自动扶梯的节能控制技术, 在自动扶梯中应用合理的节能控制技术, 减少能量消耗具有十分重要的意义。对此, 笔者进行了相关研究。

1 自动扶梯的市场现状分析

当前, 自动扶梯在大型超市、车站、地铁站、酒店、机场等公共场所中得到了广泛的应用, 以其便捷快速、承载能力强等优点使得人们的日常生活更加方便。自动扶梯在使用中普遍存在一些弊端:多数自动扶梯遭遇较大客流量时, 处于额定运行状态;若没有乘客乘坐, 仍然是以额定速度运行。如此一来, 会造成扶梯设备寿命大大降低。基于此, 笔者建议选用多种节能控制技术, 譬如PLC与变频器相结合的节能控制系统, 能够有效克服扶梯所存在的缺点, 合理控制, 优化发展, 延长扶梯的使用寿命。

2 自动扶梯三种节能控制技术

2.1-∆Y转换模式

-∆Y转换模式是自动扶梯常见的节能控制技术之一, 采用经典的星形与三角形接法转换启动。相比于Y∆-Z转换的启动方式, -∆Y转换节能方式的不同之处在于, 其不基于时间原则转换成三角形接法运行, 而是结合具体负载情况实现星形—三角形的互相转换。当自动扶梯的负载较低或承载率在40%以下时, 以星形接法模式运行;在负载较大的情况下, 通过三角形接法运行。自动扶梯在轻载状态下, 通过星形接法运行, 伴随着乘客数量的不断增多, 扶梯负载逐步加大, 电动机转差率随之增加, 待其达到某种程度后, 基于-∆Y转换装置, 演变成三角形运行。若自动扶梯搭载乘客数量逐步减少, 控制系统进行检测之后发现负载下降至某种程度, 便转换为星形接法运行, 循环往复。自动扶梯基于星形接法进行运作的时候, 其电动机定子绕组相电流及电压为三角形接法的1/1.73.相对于三角形接法而言, 星形接法下的定子及转子的铜耗、电动机铁耗均较低些。如此一来, 能够大大降低扶梯轻载产生的电能损耗, 进而满足节能需求。-∆Y转换模式不会对原有控制电路造成较大改动, 其只是在自动扶梯处于轻载状态时可起到良好的节能成效。该法所发挥作用的时间, 是轻载时间多于重载时间, 并在通过额定速度运行的自动扶梯中较为适用。

2.2 自动运行节能方式

自动运行节能方式是指在无人乘梯时停止自动扶梯的运行;有人乘梯时启动扶梯, 从而达到省电的目的。自动运行节能方式在无人处于感应区位置时, 控制系统会延时10~20 s, 约是自动扶梯从一端至另一端的时间, 而后让自动扶梯停止运行, 进而满足节电要求。其中, 感应装置主要包括光电与压力等。不同于通常情况下, 在启动自动扶梯之后, 是基于三角形接法通过额定电压及额定速度实现运行, 直至通过人工手段关闭, 自动扶梯才会停止运作。自动运行方式操作简单且拥有十分显著的节约能源成效, 造价低廉, 且不会对原有控制电路造成较大改动。由于是采用了完全停电的方法, 所以在节约能源方面是非常可观的, 一般能节约50%的电能。该方式的缺点在于会导致自动扶梯发生频繁的启动及制动, 不断冲击供电电网跟电动机。相比于正常运行电能, 启动时所消耗的电能很大, 同时, 频繁制动、启动会使自动扶梯制动器等机械部件遭受较大的磨损。自动运行节能方式在乘客间隔时间较长的自动扶梯设施中相对适用。

2.3 变频驱动节能方式

变频驱动节能方式也是常见的自动扶梯节能方式之一, 是指让自动扶梯自动检测到电梯空载一段时间后, 指令扶梯从全速运转减速到半速运转或更低。当有乘客时, 通过光感仪器感应到乘客, 从而全速运转。这主要是因为自动扶梯空载时间多, 超过了载客时间, 进而可满足相应的节能需求。具体操作方式为:乘搭乘自动扶梯, 在入口位置处设置的感应装置能够自动感知乘客到来, 并向控制系统传输信号, 使得系统控制变频器促使自动扶梯启动, 满足设定速度后运行。若无乘客搭乘自动扶梯, 感应装置则不会检测到乘客, 在经过一段时间空载运行之后, 自动扶梯控制系统控制变频器实现降速运行, 约为额定速度的20%;一旦感应系统感知到乘客, 自动扶梯又会加速至设定速度实现运行, 周而复始, 在降低电能损耗的同时减少机械磨损, 有效延长自动扶梯实际使用寿命。

3 节能效果对比分析

通过对比三种节能控制技术的工作原理及节能效果可知, 当使用自动节能方式, 仅可通过额定速度运行。若有乘客, 自动扶梯能够自动开启;若无乘客, 自动扶梯自动关闭;在关闭状态之下, 自动扶梯无需消耗电能。可见, 其在没有乘客的时候, 能够获取十分显著的节能成效;若有乘客搭乘的时候, 则不存在任何节能成效。使用Δ-Y转换节能方式, 处于轻载状态时, 可节能5%~21%;一旦扶梯承载率超过40%, 则不存在节能效果;处于额定速度时, 该方式与变频驱动节能方式的节能成效相同。二者的区别在于, 变频驱动节能方式能够结合需求实现运行速度设定, 而Δ-Y转换节能方式仅可通过额定速度运行。

伴随着速度的不断加快, 自动扶梯所需功率不断增大, 使用变频驱动节能方式能够针对速度进行调整, 进而实现功率消耗的逐步减少, 节能比例为5%~83%, 处于空载状态下即20%的额定速度可获取最佳节能效果。除此之外, 基于额定速度, 变频驱动节能方式拥有轻载节能功能, 若承载率大于40%, 则难以获取良好节能成效。在自动扶梯下行过程中, 空载工况所消耗的功率为最大, 伴随着负载的不断增大, 实际所需功率逐步减小。若电动机功率低于8 k W, 则在承载20%附近变化为发电状态;若电动机功率高于8 k W, 其值越大, 则转换为发电状态实际所需荷载越大。就目前的情况来看, 难以充分利用所发电能, 需通过电阻实现消耗。

4 注意事项

运用上述集中节能方式, 基于额定速度运行, 处于重载工况的时候, 无节能成效。在不同场合选择不同节能方式, 可获取良好的节能成效。无论采用何种节能手段, 一旦乘客踏上扶梯, 自动扶梯必须达到设定速度运行。若乘客处于梯级位置, 自动扶梯不得任意加速或者减速, 避免乘客出现惯性摔倒情况及催发事故。改造维修保养自动扶梯时, 必须选择具备合格资质的相同单位。

5 结束语

综上所述, 自动扶梯应用广泛, 但是能耗大、负载重, 且由于大多数扶梯在空载时仍采用额定的速率运行, 造成了严重的能量浪费及机械磨损。因此, 必须要结合自动扶梯所在场所的实际情况, 根据不同时间客流量的差异, 选择合理的节能控制技术进行最大限度的节能设计, 从而提高能量的利用效率, 降低机械磨损度, 保证自动扶梯的使用寿命。

参考文献

[1]姚念征, 吴梦初, 钱平, 等.基于实时客流量的自动扶梯节能控制仿真研究[J].计算机仿真, 2015 (02) .

节能控制的研究 篇9

1 污水处理中节能优化控制方法的缺陷

1.1 适应能力不足

污水处理过程并没有想象的那样简单, 是一项过程繁重复杂的工, 有许多不能控制的因素, 这就要求要充分考虑这些因素之间的联系, 对能源消耗和出水要控制好。尽管我们可以利用PID和开关来控制, 这种性能也很稳定, 但是, 污水处理过程中不仅仅只有这一个因素, 还有通过其他因素一起作用, 一旦中间某个环节出现了问题, 那么污水处理效果就很难得到控制。

1.2 能耗与出水水质之间的矛盾

污水处理过程需要全方位的考虑因素, 不但要对排水量控制好, 还有注意降低成本。以前传统的污水处理就能很好的处理这两者的关系, 所以导致了这两者依然存在矛盾, 要在确保出水限制的同时也要把能源消耗降到最低, 这是一项艰巨的任务。

1.3 污水处理高成本和大消耗

传统的污水处理方法在污水处理过程中因为有很大的难度, 所以执行起来就会出现污水处理高能耗的问题, 要解决这些问题必然会加大投入, 所以就增加了成本。当前这是一个很重要的任务, 要处理好这两者之间的关系。

2 污水处理过程中节能优化控制方法现状

目前我国的科学技术日渐增长和发展, 污水处理技术必然也得到了一定的进步发展。现在, 在污水处理过程中, 我们的基础是改善污水水质, 进行有效的污水处理的自动化控制。长期以来, 污水处理过程中就能够有效的降低能源消耗, 还能对污水处理中的成本有所减少。在一些比较发达的国家就在早期进行污水处理技术的研究, 而且还取得了成绩。现在我国的污水处理设备有一些都是比较完善的设备, 但是在这些污水处理厂所拥有的的技术就远远没有这种完善的设备, 即使有都没有好好充分地利用起来, 让这些完善的设备发挥它的作用。还有些自动控制系统属于远程监控的控制系统, 在智能控制方法科学性方面都比较缺乏。除此之外, 还缺少了一些相关人员进行有效的管理。通过这样的分析, 就明确了我国污水处理在技术方面还是比较缺乏, 一些地区受条件限制, 不能将污水处理技术发挥自身的作用。这就导致了目前还是有很多能量消耗大而且成本很高的现象。所以要节能优化控制方法是必须要做的工作。

3 节能优化控制具体方法

3.1 污水生物脱氮

从许多现象发现, 我国水污染很严重的现象就是水体富营养化, 这种问题在我国污水处理技术不断提高和发展的今天仍然不能得到有效的解决。现在水体富营养化的现象越来越严重, 要解决这个问题目前只有通过脱氮除磷的方式。但是这种方式也污水处理的重要任务。脱氮方法也要考虑节约成本和降低能耗, 所以要对其进行节能优化的控制策略。污水中的氮主要是以硝态氮化合物和氨氮的方式存在, 要根据不同形式的氮然后采取不同的处理方式, 例如:不溶于水的有机氮可以利用沉池过滤。

3.2 污水生物脱氮技术

3.2.1三级活性污泥就是将反硝化、硝化和氨化三大化学进行反应达到污水处理的效果, 这种处理方式过程复杂, 成本比较高。

3.2.2 缺氧技术, 这其实就是前置反硝化技术。但是这种技术过程简单造价低, 现在被各个污水处理厂广泛使用。

3.2.3 氧化沟脱氮技术:推流式反应器, 这种处理速度很快, 又能和沟内混合液快速融在一起。

3.3 污水处理的电气节能优化控制

在污水处理过程中, 电气节能也是发挥非常重要的作用。因为污水处理过程要求低能耗, 低成本。所以在电气节能中要做到降低线路损耗就要遵循在配电过程中减少配电线路对电能的损耗。而且要做好减损路线和损耗问题, 以致于减少有导体性质的材质电阻率。在选择装置线缆的时候要选择铜材作为线缆的材料, 还要注意铜材质的电阻率要大大小于铝材质的电阻率。要保持变压器和负荷中心距离不要太过于远, 尽量缩短低压电缆的长度。

4 结语

随着人民生活水平的提高, 人们对水污染的意识也越来越强, 也越来越重视污水处理工作的情况, 污水处理过程是复杂多变的, 需要我们不断探究和分析, 这样才能保证我们国家污水处理工作的技术的发展。

摘要：随着经济的发展和进步, 人民生活水平的提高, 必然在人民生产生活中会产生污水和垃圾, 污水会对人的身体健康有害处, 所以我们必须要对污水进行处理。但是在污水处理过程中会遇到很多的复杂问题, 我们要对这些问题进行探讨, 要在节约成本, 提高效率的基础上优化控制方法。本文就是对污水处理过程节能优化控制方法的研究。

关键词：污水处理,节能优化,控制方法

参考文献

[1]王小艺, 刘载文, 齐杰等.污水处理智能优化控制方法研究[C].第19届中国过程控制会议论文集, 2008:366-368.

[2]逄泽芳.基于神经网络的污水处理过程优化控制研究[D].北京工业大学, 2012.

[3]黄晓琪.污水处理过程节能优化控制方法的研究[D].北京工业大学, 2013.

[4]谢生钢, 周立芳, 赵麟菱等.污水处理过程的多目标多模型预测控制方法研究[J].化工自动化及仪表, 2008, 35 (1) :24-28.

异步电机的变频器节能控制运行研究 篇10

关键词：异步电机,变频控制,电机控制

0 引言

随着当前科技的进步、工艺的迅速发展, 异步电机已经作为目前整个社会工业用电总量的61%, 但是近年来环保问题和能源问题显得尤为突出, 当前对运行系统节能方案的提出显得意义尤其重大。近些年来, 我们常常通过材料、工艺和设计结构上对电机的效率进行提高。然而, 随着现代电力电子技术的迅猛发展, 科研工作者更多的考虑的是如何从节能的方向去考虑这种问题。

目前, 在实际工程应用中, 直接转矩控制、矢量控制、恒压频比控制和转差率控制等多种策略已经广泛应用于变频器控制系统中, 前者是建立在动态模型之上的, 在控制方法上会较为复杂, 然而却可以获得很好的调速性能;而后者却是建立在电机的静态模型之上的, 只有控制上较为简单的优点, 在调速性能上却不如前者。

当前变频器控制系统中采用的控制策略具有方案实现容易、成熟和性能好等众多优点, 但是均为将电机的节能进行控制。随着电力电子技术和现代生产工艺的进步, 先进的节能降耗控制策略将为节能减排政策新添一份活力。

1 异步电机变频节能运行原理

根据异步电机的电机模型可知, 其损耗的来源主要包括定子、转子的铜耗, 杂散损耗以及机械损耗等众多损耗共同组成的。前两项损耗是为损耗的最重要的部分, 可占80%, 改损耗可通过改变控制策略的方式来实现调节;后者损耗大致占20%, 在工程上很难通过检测的方式实现量化的。因此, 本文所提出的节能控制方式主要是通过对前两者损耗的实时控制来实现的。

根据本文的实际应用情况的不一致, 本文研究的三相异步电机的转子和定子的有效匝数、电流频率和相数之间是互不相同的, 为了对系统做出分析, 本文依照磁势和功率不变的原则, 将转子绕组等效到定子绕组上, 如图1所示为其中一相的等效电路图。图中, Rr、Lr分别表示转子绕组的等效电阻和漏电感;中Rs、Ls分别表示定子绕组的等效电阻、漏电感;s表示转差率, Lm表示励磁电感, 表示铁芯磁化性能的强弱;Rm表示激磁电阻, 表示线圈损耗的大小。

根据上图和以上表述, 电机的输出功率可由下式表示:

通过对上式进行分析和判断可知, 当电机在运行过程中要保证一定的输出功率时, 可以通过同时改变电压和频率的值, 从而得到不一样得输出效率。但是, 在这个调节过程中是存在一个最佳效率的, 对于通常的矢量控制方式和恒压频比控制方式, 为了保证系统具有非常好的动态的调速曲线, 可将电机的磁通值定为电机的额定磁通量, 其会具有较高的压频比, 同时具有较高的铜损和铁损, 从而导致的后果是具有较低的运行效率。

2 电机节能控制的方法研究

异步电机针对各种效率优化策略上来看, 其本质都是通过控制磁通的改变而调整效率, 从而保证电机的损耗可以调低, 从而使得功率因素与效率有显著提高, 然而其思路是不一样的, 并且也有着不同的调速性能的不同。这些方法在总体上可以分为搜索控制模型和最小损耗模型控制, 其中搜索控制又可以分为依照电机参数的搜索控制和不依照电机参数的搜索控制。

2.1 最小损耗模型控制

最小损耗模型的控制方法是通过以精确的数学描述作为基础, 并通过较为严格的实验与计算建立起异步电机的数学模型, 从而以解析的方法求出总损耗的最低点, 系统在运动控制时可通过求解电机损耗的最低点, 从而实现对电机损耗的最优调节和控制。

文献[1]中对效率与功率因数之间的关系进行了优化, 并且采用恒功率因数和转速闭环的方式对转速差的频率优化进行节能控制, 并且指出, 控制电机的功率因数实际上就是对电机的转差率进行控制, 恒功率因数的控制方式在整个负载的变化范围内有效的提高电机的运行效率;文献[2]指出功率因数和转速差的频率之间的一次函数关系, 并且通过仿真的方式将恒功率因数的节能控制方式应用于电机的矢量控制系统当中。

2.2 依照电机参数的搜索控制

依照电机参数进行的搜索控制方式中, 参考现有文献, 发现现有均采用矢量控制方式, 因此, 常常需要用过确定电机的参数从而实现解耦的控制, 但该种参数并不一定可完全包含电机参数 (如铁损参数) , 而在矢量控制方式中则较多的忽略了电机损耗。效率的优化是通过保证变频器和电机的输入功率的最小为目标, 从而避免较为复杂的铁损参数计算。而搜索控制是在保证电机在提供一定输出功率的前提下, 找寻当输入功率为最小值时的运行点。假定负载的转矩维持不变, 可通过维持转速的恒定从而满足输出功率恒定的条件, 并通过小步长的逐渐改变保证电机的励磁深度, 通过实时测量电机的输入功率可找到维持输入功率在最小值时的运行点。

2.3 不依照电机参数的搜索控制

不依照电机参数的搜索控制方法, 可根据电机的实时损耗与某一种可在线测量的参数量, 比如输入功率、定子电流和功率因数等变量之间存在的函数关系, 并通过实时控制该种变量, 从而对其进行控制, 保证电机的损耗处于最小值, 其效率为最优方式。不依照电机参数的搜索控制方式为标量控制方式, 即不需要电机自身的任何参数。

3 工程应用中存在的问题

异步电机的节能控制运行方式, 在国外已经进行了长达二十多年的研究, 但是其在工程应用中的进展较为缓慢, 如此在一定程度上将收到研究理论、研究方法、检测技术和计算机控制技术等的影响。

在实际工程应用中, 损耗模型的建立常常存在以下难点: (1) 电机铁耗参数较难进行准确的测量; (2) 电机参数常常会受到现场温度、电机老化和磁场饱和等时变因素对其产生的影响, 然而现场实时对该参数进行测量也是十分困难的; (3) 采用变频器供电, 电机气隙间存在大量谐波磁场, 从而增加了电机损耗与参数计算难度。

搜索算法常常存在最高运行点收敛慢与存在震荡等问题, 尤其是在负载不恒定的场合, 电机难以时刻运行在最优效率的状态, 同时, 加入复杂的算法提高了芯片的计算负担, 从而影响了系统动态调速特性, 造成电机在效率搜索中存在转矩脉动。

4 异步电机的节能控制研究趋势

节能和环保问题日益突出, 使得异步电机的节能控制方式的研究更加引起人们的重视, 各个国家会陆续针对本国的基本国情制定相应的电机运行效率的要求和标准, 进一步加大各方面的投入, 工程应用和理论研究中常常变现为一下特点:

(1) 保证节能控制技术和工程实际应用的同步发展, 进行控制方式和方法上的创新, 并采用上位机在线智能调控技术, 同时尽可能采用先进的智能控制理论解决电机参数离散性大和时变性强等特点。

(2) 最小损耗模型与搜索控制方式的综合应用。基于最小损耗模型的控制方式具有震荡调整率小和计算速度快等有限, 并具有局部最优效率的特点;基于搜索功能的控制方式仅依赖于电机的部分参数, 从而较小的解决效率优化问题时对参数依赖性强的问题。

(3) 每种控制方法都是针对不同的应用场合而有效, 同时可以综合应用各种优化方法。例如可在日益发展高速的芯片中植入多种算法, 从而实现各种不同场合电机的定制化控制。

(4) 效率优化控制方法的研究室以产品化和工程化为总体目标, 控制方法完善、系统运行性能的提高将是下一步的目标, 同时兼顾相关行业的发展, 从而提高系统节能控制爽啊的快速性和鲁棒性。

参考文献

[1]常进, 张曾科.感应电机恒功率因数控制的研究[J].中国电机工程学报, 2002 (11) :71-75.

[2]刘燕飞, 王倩.节能型异步电机矢量控制系统的设计与仿真[J].电机与控制应用, 2007 (07) :18-20.