[发明专利]三相异步电动机模糊控制节电器

说明书

本发明是一种针对三相异步电动机拖动系统的节电控制装置，尤其适用于鼠笼式三相异步电动机拖动系统的实时动态节电控制。

本发明涉及了三相异步电动机的节电应用技术领域；模糊控制应用技术领域；以及对生产过程实施的自动控制领域。

电动机作为一种感性负载，其工作原理异常复杂，感应电动势、电磁力、旋转磁场、定子磁极、电磁转矩......。电动机作为一种能量转换装置，其工作过程一定是在一个复杂的系统中，向上连接着供电网络，向下拖动着各种机械的，或者机电的系统。虽然专业人士将电动机拖动系统理论化，并且建立了一整套理论体系，但那都是建立在传统的精确数学的基础上，以简化、忽略、假设、理想化作为必不可少的求证手段。

关于电动机的节电应用技术，目前，一般有两种技术实现，一种着重于电动机的启动过程；一种需要改变电动机的转速。前者，如中国实用新型专利92208916.7(电动机无触点电脑节电起动器)，它虽然利用单片机控制启动电压按一定斜坡速率上升，实现了启动节电，却存在着明显的局限性，对电动机的运行全程节电无能为力。后者，如中国实用新型专利94207636.2(微机数控交流电动机调压调速器)，该装置以8031单片机为核心的控制单元，可实现每分钟300转到2960转的无级调速，实现节能控制，它的局限性在于，对不允许改变转速的电动机拖动系统无能为力。

上述两者除了存在使用范围的局限性，设计思想也完全被传统的观念束缚着——将电动机工作过程单一化(唯负载作用)。

本发明的目的在于提供一种对电动机拖动系统的工作全程，实现模糊地自感应、自调整的三相异步电动机模糊控制节电器，在不改变电动机转速的前提下，达到即保证电动机系统正常工作，具有一定的抗过载能力，又使其始终运行在最佳经济效率区，实现全程适时节电。

本发明的技术方案是：引入模糊控制技术，将电动机拖动系统作为一个典型的模糊集加以研究；并将其工程化，通过以单片机为核心部件的模糊综合处理器，实时动态处理样本电路截取的系统模糊域信息，经程序处理，用模糊综合控制量控制功率单元及强电配电单元。

本发明的技术效果：

1.首次对三相异步电动机作为模糊集进行工程处理。

2.将模糊控制技术用于对三相异步电动机及其电动机拖动系统的综合节电控制。

3.模糊控制逻辑综合考虑电网、环境温度、电动机磨损度、负载类型、负载率及控制器自身品质等各模糊算子，使模糊控制量更加逼近实际的电动机拖动系统综合指标，实现了电动机拖动系统在众多的动态坐标系下的全程节电。空载节电率可达50％以上；带载动态节电率在10-30％。

4.上述技术的实现，不改变电动机的转速，因此，适用于所有鼠笼式三相异步电动机拖动系统。

5.样本电路提供电动机拖动系统工作全程的动态备份随机样本，为实现自感应提供了资源。

6.由于实现了自感应、自调整，优化了系统，使之运行平稳可靠，又在尽可能大的空间内，节约了三相异步电动机的耗电量。

下面结合附图做进一步的解述：

图1a是本发明的模糊算子示意表。

图1b是本发明的模糊集逻辑框图。

图2为本发明的原理框图。

如图1a所列，将三相异步电动机拖动系统作为模糊集加以分析，无论是供电电网状态的改变(如电压上下浮动)，电动机老旧，空载电流加大，或，全新电动机，负载频繁变化，环境温度升高或降低等，作为模糊算子，一定会调用模糊算法，为控制提供一个动态值。

如图1b所列，当样本电路截取到一组信息时，首先要进入模糊域识别，弱α截集及模糊算子将模糊量工程化，经模糊控制算法，输出模糊综合控制命令及其模糊综合控制量。

如图2所列，模糊控制单元②从主电路①的样本电路④上，实时截取电动机拖动系统的动态电压、电流、功率因数、系统运行综合效率等随机样本，送至模糊综合处理器③，经模糊域识别、弱α截集、模糊算子、模糊控制算法(见图1)等，将模糊综合控制量送达功率单元及强电配电单元，实现对电动机拖动系统的自感应、自调整；样本电路是由三只电压采样变压器、三只电流采样变压器、功率因数提取电路、系统运行综合效率提取电路等组成，动态备份随机样本；模糊综合处理器以单片机为主要部件，通过模糊域识别、弱α截集、模糊算子、模糊控制算法等输出模糊综合控制命令；由与非集成模块等组成的辅助电路⑤将模糊综合控制量送达功率单元⑥及强电配电单元⑦；功率单元是由三路动态触发线路、双向晶闸管功率元件、散热器、阻容吸收回路、保护电路等组成，承担供给电动机拖动系统模糊量电能的无触点电力开关的功能；⑧为系统信息动态显示。