[发明专利]基于瞬时功率检测和负载辨识的感应电动机协同控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于瞬时功率检测和负载辨识的感应电动机协同控制系统，属电力电子与电力传动技术领域，用于实现三相感应电动机在周期性负载或轻载工况下的节电控制。

背景技术

随着科学技术的发展和生产水平的提高，对电能的需求量也越来越大。从世界各国总的用电情况看，电动机消耗的电能约占发电总量的60％～75％。在目前世界能源紧缺，电能供应相对不足的情况下，深入研究电动机的节能问题具有重要的现实意义。

三相感应电动机是工业中广泛使用的一类交流电动机，当三相感应电动机在周期性负载或轻载工况下运行时，其功率因数仅能达到0.2-0.6，电机系统效率低、能耗较大。因此，提高三相感应电动机在周期性负载或轻载工况下的功率因数，实现三相感应电动机的节能运行是需要重点突破的关键技术之一。

三相感应电动机在不同负荷下，其运行效率是不一样的。三相感应电动机一般都设计在接近满负荷时，其运行效率为最高。而实际上，电动机往往在很大一部分时间内是在周期性负载或轻载下运行的。这就造成了电能的极大浪费。

现有采用节能控制策略的三相感应电动机节能控制系统，主要是控制输入到电机的无功功率，并使其达到最小，从而提高电机功率因数，实现节能，但该方法并未检测电动机的功率因数，仅能实现稳态的节能，而负载或转速大范围变化的工况下难以取得理想效果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服了现有三相感应电动机交流调压节能控制方法由于采用了可控硅交流调压，当导通角较小时，电流波形出现断续，功率因数难以检测，并且避免了电网三相严重不平衡时影响调压节能变频器安全运行的问题，提供一种三相感应电动机直接功率控制系统，大大提高了三相感应电动机轻载或空载工况下的运行效率。

本发明的技术解决方案：基于瞬时功率检测和负载辨识的感应电动机协同控制系统，其特征在于包括：数字信号处理器TMS320F28346为核心的瞬时功率检测和负载辨识协同控制器、三相桥功率放大器、三相桥驱动电路、三相感应电动机、三相二极管整流器、瞬时功率检测环节、电流检测环节、编码器转速检测环节、负载辨识环节、+15V开关电源、±12V开关电源、+5V开关电源；瞬时功率检测环节、电流检测环节、编码器转速检测环节和负载辨识环节的输出连接到数字信号处理器TMS320F28346为核心的瞬时功率检测和负载辨识协同控制器，数字信号处理器TMS320F28346为核心的瞬时功率检测和负载辨识协同控制器输出的6路PWM信号输出连接到三相桥驱动电路，三相桥驱动电路输出连接到三相桥功率放大器，电网输入的三相动力电经过三相二极管整流器整流成直流电压后连接到三相桥功率放大器，三相桥功率放大器的输出接三相感应电动机，三相桥功率放大器由三相二极管整流器的输出供电，三相桥驱动电路由+15V开关电源供电，瞬时功率检测环节和电流检测环节由±12V开关电源供电，+5V开关电源经电平转换后为数字信号处理器TMS320F28346为核心的瞬时功率检测和负载辨识协同控制器供电，当三相感应电动机在周期性负载或轻载工况下运行时，为了提高三相感应电动机运行的功率因数，采用基于瞬时功率检测和负载辨识的协同控制器结构，综合瞬时功率检测环节和负载辨识环节的输出设计协同控制器，动态调节三相感应电动机励磁电流，在不影响有功功率的情况下调整无功功率使功率因数提高到0.88，实现节电控制。