基于能源优化的中央空调控制策略
第1期(总第152期)
2009年2月机械工程与自动化
M ECHAN I CAL EN G I N EER I N G & AU TOM A T I ON N o 11
Feb 1
文章编号:167226413(2009)0120132203
基于能源优化的中央空调控制策略
涂慧华1,张华圣2
(1.华东交通大学,江西 南昌 330013;2.深圳市金达莱环保股份有限公司,广东 深圳 518052)
摘要:以一个中央空调的变频节能改造项目为基础,介绍了PL C 和变频器在中央空调节能控制系统中的一种应用。并介绍了冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机系统等子系统实现变频节能控制的基本设计思想和实现方法。通过采用模糊P I D 控制弥补了传统P I D 控制的不足,有效地降低了中央空调的能耗,既有良好的经济效益,也有明显的社会效益。
关键词:中央空调;能源优化;模糊P I D 控制中图分类号:TB 65712 文献标识码:A
收稿日期:2008206211;修回日期:2008209227
作者简介:涂慧华(19842),男,江西南昌人,在读硕士研究生,主要从事控制理论与控制工程方向研究。
0 引言
中央空调因其在保持大楼立面外观、室内空气品质
和综合空调效果等方面的优越性而一直是空调方案的首选,但我国民用、公用及商用建筑的中央空调普遍存在着能耗高的问题,一般中央空调的能耗约占整个建筑总能耗的50%,而商场和综合大楼更高达60%以上[1]。而在现有的大多数中央空调中,由于其中的压缩机自身可以实现自行控制,所以对中央空调中的其它部分进行控制就成为所要研究的重点。如冷冻循环水系统、冷却循环水系统和冷却塔风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷需求选定的,且留有充足裕量。无论季节、昼夜和用户负荷怎样变化,各电机都长期固定在工频状态下全速运行,其能量的浪费是显而易见的,所以节约中央空调在低负荷运行时的电能消耗具有重要的经济意义。传统的中央空调节能控制多采用P I D 控制,这种控制方法控制响应迅速,方法简单,但是对空调这种参数不确定的系统不能进行有效控制[2]。本文结合PL C 和变频器,对空调系统的水泵与风机系统进行模糊P I D 控制。
1 中央空调系统的构成及工作原理
中央空调系统组成见图1[3],主要包括制冷压缩机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、冷却塔、冷却塔风机等几部分。其工作原理是:在压缩机中吸热后的制冷剂通过压缩机压缩成高温高压气体,与冷却水热交换后变成高温高压液体,通过冷凝变成低温高压的液体
,经过截流变成低温低压的液体,最后蒸发并吸收空调冷冻水的热量回到压缩机,如此形成制冷剂循环过程。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻水泵加
压送入冷冻水管道,通过各房间的盘管,带走房间内的热量,使房间内的温度下降。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,由冷却泵将带有热量的冷却水送到冷却塔上,进行喷淋冷却,与大气进行热交换。冷却塔为冷冻主机提供冷却水,冷却水在盘旋流过冷冻主机后,将带走冷冻主机所产生的热量,使冷冻主机降温。如此形成冷冻水和冷却水的循环过程。
图1 中央空调系统组成
2 中央空调节能控制策略211 空调风系统节能控制原理
在空调自控系统中对中央空调系统末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置进行状态监视和使用“精细化”控制,以实现节能的目的。其中变风量风机采用的是定静压变频控制。由电机学原理可知,交流电动机的同步转速n o 与电源频率f 1、磁极对数P 之间的关系式为:
n 0=60f 1 P 。
异步电动机的转差率s 的定义式为:
s =(n 0-n ) n 0=1-n n 0。
则可得异步电动机的转速n 的表达式为[4]:
n =n 0(1-s )=(1-s )60f 1 P 。
可见,要调节异步电动机的转速,可通过改变电源频率的方式来实现,该调速的方式即为变频调速。由于末端用户负荷变化大,所以必须实时调节风机的流量。目前调节流量的方式多为节流阀调节,由于这种调节方式仅仅是改变了通道的通流阻抗,而电动机的输出功率并没有多大改变,所以浪费了大量的能源。由于流量与转速成正比,如果风机能在调速状态下运行,则可将风机挡板全开,使风道的阻力减小至最小,通过调整风机的转速来调整风量,此时风机可以始终处于高效点运行。而由于功率与转速的3次方成正比,所以,通过降低转速以减少流量来达到节流的目的时,所消耗的功率将降低很多。这种控制方法通常可以节约风机的电机拖动系统的电能约20%,最高可达30%[5]。212
空调水系统节能控制原理
在空调自控系统中对中央空调水系统中的冷水机组、各水泵和冷却塔风机进行变流量节能控制[6]。变流量控制的核心是变流量控制器,在控制器中建立了知识库、模糊控制模型和模糊运算规则,形成智能模糊控制。通过采集影响冷水机组运行的各种参数,经模糊运算,得出相应的控制参数,这些控制参数被送到冷冻(温)水控制子系统、冷却水控制子系统、冷却塔风机控制子系统。这些子系统根据控制参数的变化,利用现代变频控制技术,改变空调系统循环水的流量和温度,以保证整个系统在满负荷和部分负荷情况下均处于最佳工作状态,从而达到综合节能的目的。空调水系统节能控制原理图见图2。当空调负荷发生变化时,通过采集一组参数值经模糊运算,及时调节冷水机组、各水泵和冷却塔风机的运行工作参数,从而改变冷水机组工作状态、冷冻(温)水和冷却水流量以及冷却塔风机的风量,确保冷水机组始终工作在效率最佳状态,使供回水温度始终处于设定值,从而使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况。
图2 空调水系统节能控制原理图
3 冷冻水模糊控制子系统中央空调变频控制系统主要由可编程控制器PL C 、
变频器、中央空调系统和温度检测及反馈装置等组成并形成闭环自动控制系统。用PL C 对变频器进行切换控制,实现水泵和风机转速连续可调,使水泵、风机电机根据实际热负荷的大小设定其转速,进而节约能源。并且由于PL C 本身的稳定性,能够提高系统运行的可靠性[7]。由于中央空调系统中各个水泵和风机系统的控制思想大体相同,所以这里仅就其中的冷冻泵模糊控制系统进行介绍。
311 冷冻水模糊控制子系统结构
图3就是冷冻水模糊P I D 控制系统的结构图,被控对象的给定值为r ,实际的测量值为y ,则闭环偏差为e =r -y ;偏差变化率为?e =y (n )-y (n -1)。其中:y (n )为当前采样时刻的偏差;y (n -1)为前一个采样时刻的偏差。图3中大虚线框内为西门子PL C 完成的部分,它根据输入值r 与反馈值y 的偏差e 和偏差变化率?e ,经过模糊推理计算得到P I D 算法的K p 、T i 以及
T d ,从而得到输出u 作为变频器的给定量,通过变频
器来控制冷冻泵的转速,最终达到控制房间温度的目
的。
312 模糊P I D 控制器设计
常规P I D 算法可表示为:
u (n )=K p {e (n )+T s T i ∑
n
m =0e (m )+
T d
T s
[e (n )-e (n -1)]}。
其中:K p 为比例系数;T i 为积分常数;T d 为微分常数;u (n )为调节器的输出;e (m )和e (n )均为偏差值;T s 为采样周期。P I D 控制部分的输入变量K p 、T i 和T d 是由图3中的小虚线框所示的模糊控制器所算出的,它是
由温度偏差e 和温度偏差变化率?e 通过模糊推理计算得到的。为便于PL C 编程,采用模糊控制查询表法。这里首先将e 、?e 、K p 、T i 和T d 转化为相对应的模糊语言变量E 、E C 、K P 、T I 和T D ,通过计算可以得到K P 的模糊控制查询表,见表1。同理可得T I 、T D 的模糊控制查询表。
PL C 根据实际输入模糊化以后得到的E 和E C 通
?
331? 2009年第1期 涂慧华,等:基于能源优化的中央空调控制策略
过查询表得到实际控制K P 、T I 和T D ,经解模糊后得到P I D 控制器的K p 、T i 和T d ,从而通过控制变频器去控
制冷冻泵的转速
。
图3 冷冻水模糊控制系统结构图
表1 K P 的模糊控制查询表
E
E C
-5-4
-3-2-1012345-5-5-5-4-4-3-3-2-2-1-10-4-5-4-4-3-3-2-2-1-10-1-3-4-4-3-3-2-2-1-1011-2-4-3-3-2-2-1-
10112-1
-3-3-2-2-1-1
011220-3-2-2-1-1
0112231-2-2-1-1
01222332-2-1-1
011223343-1-1
0112234444-1
01122334555
1
1
2
2
33
4
4
5
5
313 用PL C 实现模糊P I D 控制
选用西门子S 72200型的PL C ,该机型具有体积小、软硬件功能强大、系统配置方便等优点。用PL C 实现模糊P I D 控制算法的流程图见图4。
图4 模糊P I D 算法程序流程图
4 结束语
采用西门子PL C 结合模糊P I D 控制技术对中央
空调系统进行了节能设计,基本实现了预期的节能效
果。主要体现在:把PL C 和模糊P I D 控制相结合,既利用了PL C 控制简单、灵活、适应性强的特点,同时大大提高了控制系统的智能性,能够很好地降低能耗。这种模糊P I D 控制方式,兼顾了传统P I D 控制和模糊控制的优点。
参考文献:
[1] 曹祁,杜树旺.IEEE 1451.4在中央空调节能装置中的应
用[J ].浙江工业大学学报,2007,35(5):5402542.
[2] 王兴贵,王利娜,房伟.模糊控制技术在中央变频空调系
统中的应用[J ].机械与电子2006(4):32234.
[3] 何耀东,何青.中央空调[M ].北京:冶金工业出版社,
1998.
[4] 成开友.变频调速技术在中央空调系统改造中的应用和
节能效果分析[J ].电工技术,2001(11):22223,51.
[5] 陈世民,王伟.变频技术在中央空调系统控制中的应用
[J ].安装,2007(1):31233.
[6] 唐军,莫珊.中央空调系统变流量节能技术及实现方法
[J ].现代机械,2006(4):96298.
[7] 周国威.中央空调冷冻水系统变流量模糊控制应用研究
[D ].济南:山东大学,2007:327.
Cen tral A ir Cond ition i ng Con trol Strategy Based on Energy Opti m ization
TU Hui -hua 1,ZHANG Hua -sheng 2
(1.East Ch ina J iao tong U niversity ,N anchang 330013,Ch ina ;2.Shenzhen J indalai Environm ental Co .L td .,Shenzhen 518052,Ch ina )
Abstract :Based on a central air 2conditi oning frequency conversi on refo r m ati on p ro ject ,th is paper introduced an app licati on of PL C
and the transducer in central air conditi oning energy 2saving system .T he paper describes the basic design idea of contro l system and the m ethod fo r i m p lem entati on of contro l p rocess in ch illed w ater system ,coo ling w ater system and coo ling tow er fan system .By using fuzzy 2P I D contro l ,the insufficiency in traditi onal P I D design has been sur mounted .T h is k ind of techno logical i m p rovem ent
decreases the energy consump ti on efficiently ,w h ich p roduces better econom ic benefits and social benefits
.Key words :central air conditi oning ;energy op ti m izati on ;fuzzy 2P I D contro l
?431? 机械工程与自动化 2009年第1期
混动汽车动力系统控制策略设计
4.1控制系统的各状况分析 1．一键启动，车门解锁； 2．进人；由车门传感器检测：车门开启 →进人动作→车门关闭→车门锁死 3．设置路径；由语音提示，根据情况分析最优路径，最短距离，最短时间； 4．开始旅行 （1）判断蓄电池能否正常行驶 当SOC （剩余电量）≥0.4 将由蓄电池启动； 当SOC （剩余电量）≤0.4全程发动机驱动； （2）平地行驶 ①首先蓄电池驱动，然后由车速传感器和扭矩传感器检测分析是否满足下列任 意条件 Tre (汽车需求转矩 ) V （行驶速度） 满足则启动点火装置→发动机启动； ②此时由发动机驱动，后由车速传感器和扭矩传感器检测分析是否 满足下 列所有条件 Tm 满足则关闭发动机，由蓄电池驱动； ③制动 由加速度传感器和节气门位置传感器 （3） 爬坡 ①用坡度传感器检测坡度，同时满足下列时 α≤10% Tre≤Tm
α（坡度） 由蓄电池驱动 ②用坡度传感器检测坡度，满足下列任一项时 Tre≥Tm 发动机启动； ③爬坡制动时 车速传感器和加速度传感器检测车轮的旋转方向当旋转方向与实际方向相反紧 急制动 同时启动电动机发电机； （4）泥泞及高低不平路段 根据转矩传感器检测数据，启动发动机； （5）大风及恶劣天气行驶时 根据转矩传感器检测数据，启动发动机； 5.到达目的地旅行结束 电动机缓慢驱动汽车制动，解锁车门； 4.2控制系统的各个流程图 1.由SOC电量判断启动方式
2.由需求转矩和速度判断工作模式 （1）.若由发动机驱动 （2）若由蓄电池驱动 4.0>soc
3制动工况 1）若由蓄电池驱动时发生制动时由加速度传感器和节气门位置传感器 2）若由发动机驱动时发生制动时由加速度传感器和节气门位置传感器 4.0>soc h km V /40<4 .0>soc h km V /40<
三相BLDC电机控制和驱动系统的策略
简化三相BLDC电机控制和驱动系统的策略 _________________________________________________________________ Microchip Technology Inc. 模拟和接口产品部 产品线营销经理 Brian Chu 高度集成的半导体产品不仅是消费类产品的潮流，同时也逐步渗透至电机控制应用。与此同时，无刷直流（BLDC）电机在汽车和医疗应用等众多市场中也呈现出相同 态势，其所占市场份额正逐渐超过其他各类电机。随着对BLDC电机需求的不断增 长以及相关电机技术的日渐成熟，BLDC电机控制系统的开发策略已逐渐从分立式 电路发展成三个不同的类别。这三类主要方案划分为片上系统（SoC）、应用特定 的标准产品（ASSP）和双芯片解决方案。 这三类主要方案均能减少应用所需的元件数并降低设计复杂度，因此正逐渐受到电机系统设计工程师的青睐。不过，每种策略都有其各自的优缺点。本文将论述这三种方案及其如何在设计的集成度和灵活性之间做出权衡。 图1：典型的分立式BLDC电机系统框图
基本电机系统包含三个主要模块：电源、电机驱动器和控制单元。图1给出了传统 的分立式电机系统设计。电机系统通常包含一个简单的带集成闪存的RISC处理器，此处理器通过控制栅极驱动器来驱动外部MOSFET。该处理器也可以通过集成的MOSFET和稳压器（为处理器和驱动器供电）来直接驱动电机。 SoC电机驱动器集成了上述所有模块，并且具有可编程性，能够适用于各类应用。 此外，它还是因空间受限而需要优化的应用的理想选择。但是，其处理性能较低且内部存储空间有限，因此无法应用于需要高级控制的电机系统。SoC电机驱动器IC 的另一个缺点是开发工具有限，例如缺乏固件开发环境。大多数业界领先的单片机供应商均提供种类繁多的易用工具，这一点与之形成鲜明对比。 ASSP电机驱动器面向某一特定领域设计，一切都针对某个狭义应用而优化。其占 用空间极小且无需软件调节。此外，它还是空间受限应用的理想选择。图2给出了 10引脚DFN风扇电机驱动器的框图。由于ASSP电机驱动器通常专注于大批量生产 应用，因此往往拥有出色的性价比。不过，这并不意味着依靠ASSP驱动器运行的 电机需要牺牲性能。例如，大多数现代ASSP电机驱动器能够驱动采用无传感器和 正弦算法的BLDC电机，而过去则需要使用高性能单片机才能实现这一点。但是，ASSP产品缺乏可编程性且不能调节驱动强度，这会限制其适应日益变化的市场需 求的能力。 图2：独立式风扇电机驱动器框图
VRV空调系统优化方案
VRV空调系统优化方案 一、工程概述 1、工程简介：本项目空调面积17000m2。原设计中央空调为风冷热泵空调机组，采用冬天制热，夏天制冷，室内采用卡式风机盘管。根据本工程的二次装修设计及要求，对本工程中央空调系统进行深化设计。 2、针对本工程的优化措施：仔细研究每个房间的布局找到最佳的气流组织方式，例如采用大化小方法，使冷气更加均匀地进入房间，而不是集中在某一个局部。根据每个房间布局情况最大限度地提高风机盘管和风管、冷媒管道的安装高度，从而最大限度地提高吊顶高度。根据每个房间或者楼层工作人员年龄、身体状况的不同，逐渐地找到最适宜的空调温度，既节能又舒适。 二、原设计中央空调系统 1、系统的定义及控制原理： 本工程采用风冷热泵空调机组，机组通过风冷冷水机组制取冷水，风冷热泵机组制热工况制取热水。风冷热泵的基本原理是基于压缩式制冷循环，利用冷媒做为载体，通过风机的强制换热，从大气中吸取热量或者排放热量，以达到制冷或者制热的需求。 2、系统特点
风冷热泵机组是空调系统中的主机，采用风冷冷凝器不需要冷却塔，而蒸发器是水冷的，夏天制冷时提供冷水，冬季制热时提供热水，风机盘管是空调系统的末端装置，装在室内如同把水从低处提升到高处而采用水泵，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的、风冷热泵相对于空气源热泵来说他的能力要低一点，他的进出水温是5摄氏度左右，而空气源的进出水温差能达到40摄氏度。 风冷热泵机组与风机盘管共同使用，前者提供冷水或热水，后者将冷水或热水通过热交换，吸出冷风或热风。 3、原设计中央空调系统配电方案 原设计中央空调系统配电方案为利用6个回路从2#楼变配电室分别为楼层空调系统配电，每个回路均利用WDZ-YJY-3*240+2*120电缆配电，至各个楼层利用T接端子引至楼层空调配电箱。 三、VRV空调系统 1、VRV空调系统的定义及控制原理 ＶＲＶ空调系统全称为ＶａｒｉａｂｌｅＲｅ－ｆｒｉｇｅｒａｎｔＶｏｌｕｍｅ系统，即变制冷剂流量系统。系统结构上类似于分体式空调机组，采用一台室外机对应一组室内机。VRV空调系统是在电力空调系统中，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。VRV空调系统需采用变频压缩机、多极压缩机、卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制；在制冷系统中需设置电子膨胀阀或其它辅助回路，以调节进入室内机的制冷剂流量；通过控制室内外换热器的风扇转速积，调节换热器的能力。
中央空调制冷主机节能控制策略
3.2.2 冷冻机运行台数控制 当冷冻站安装多台制冷机时，根据冷负荷情况适当地确定冷冻机的运行台数使冷量满足负荷要求，系统工作效率高，同时又不使某台冷冻机频繁启停，这对于保障机组安全可靠和节能地运行有重要意义。 目前大中型建筑中广泛采用的离心式、螺杆式压缩制冷机组及蒸汽或燃气式吸收制冷机都具备较好的冷量调节手段，使机组可以在部分负荷下工作。然而，不论采用哪种调节手段，制冷机的COP总随冷量变化，在最大制冷量附近出现效率最高点。当冷冻机出口温度不变，并且通过蒸发器的水量也不变时，不同的冷负荷相当于具有不同的蒸发器进口温度。较低的部分负荷时蒸发器进口水温较低，这也导致COP降低。因此若两台冷冻机均工作在50%的负荷时，改为一台冷冻机运行，冷冻机本身的COP提高，尚可停止一台冷冻水循环泵和冷却水循环泵。对于二级泵系统，这种工况下两台冷冻机运行时，往往是冷冻水侧流量大于用户侧流量，一部分冷水通过旁通管与用户侧回水混合，使进入蒸发器的水温降低从而进一步使制冷机的COP降低。只运行一台制冷机和一台冷冻水循环泵进，用户侧流量就会大于冷冻机蒸发器侧流量，用户侧回水一部分通过旁通管与冷冻机出口的冷水混合后送到用户管网，而进入蒸发器的水温则升高至用户回水温度，这也使制冷机的COP进一步提高。从这个角度看，少开一台冷冻机，使各台运行的机组均处于全负荷状态总比多开一台冷冻机，使各台机组都处于负荷要好。 当采用两级泵系统时，可以认为通过制冷机蒸发器中的水量基本不变，因此冷冻机的相对产冷量r c可通过蒸发器的进出口温差Δt。 式中Δt0为机组在全负荷时可产生的温降。制冷机是否在全负荷下运行还可以根据其出口水温确定，当出口水温在一段时间内一直高于出口温度设定值，表明冷冻机已达到或超过全负荷时的冷量。表3-5给出根据此原则的冷冻机台数控制逻辑，当几台冷冻机容量不同时，根据rc的值恰当地选择适当容量的机组启/停，可以使机组都处于高性能状态，不过这时的控制逻辑要远比表3-5的例子复杂。 表3-5 冷冻机台数逻辑 ·t出口＞t set+0.5℃，再启动一台冷冻机； ·，停掉运行时间最长的那台冷冻机。式中，N为仍在运行的冷冻机的台数。 当采用一级泵系统，没有冷冻水加压泵时，冷冻机侧的水量不能小于用户侧的循环量，因此蒸发器入口水温总是低于用户侧回水温度。若能在不减少经过蒸发器的水量的条件下，设法减少二者的流量差，使进入蒸发器的水温接近用户侧回水温度，也可以提高制冷机COP。此时对冷冻机及冷冻水循环泵的启停控制及对冷冻机出水温度设定值的确定就要从冷负荷量、用户侧工作状况两方面综合考虑。由于很难保证经过蒸发器的流量不变，因此根据蒸发器两侧温差很难准确判断冷冻机的相对制冷量。最好在总干管上安装流量计测总循环量G，通过Q=G·c·Δt计算总制冷量。此时的控制逻辑见表3-6。当发现旁通水量过大时，可认为是用户侧流量偏小，温差偏大。对于设计正确的系统，在制冷机和冷冻水循环泵全开时的最大流量下，最未端用户仍应有足够的压差，这样，在部分负荷时用户侧面总流量偏小，一定是用户侧各调节阀关小所造成。此时适当地提高冷冻机出口水温的设定值，就会使用户侧
转差频率控制的异步电动机
转差频率控制的异步电 动机 Revised as of 23 November 2020
转差频率控制的异步电动机 矢量控制系统仿真实训报告 二级学院 专业电气工程及其自动化 班级 指导教师 2014年6月 摘要 矢量变换控制技术的诞生和发展奠定了现代交流调速系统高性能化的基础。交流电动机是个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到了显着的改善和提高，从而使交流调速取代直流调速成为可能。目前对调速性能要求较高的生产工艺已较多地采用了矢量控制型的变频调速装置。实践证明，采用矢量控制的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。 本文基于MATLAB?对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。首先分析了异步电动机转差频率控制技术的主要控制方
法、基本组成与工作原理。之后对异步电机的动态模型做了分析，进一步介绍了异步电机的坐标变换，对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述，通过仿真工作，证明了其可行性。最后，通过对仿真结果进行分析，归纳出如下结论：单纯的转差频率控制带载能力差，应用转差频率矢量控制可增强电机对转矩的调节能力且无需电压补偿。 关键词：异步电动机矢量控制转差角频率 MATLAB 目录
一、转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统 1.矢量控制概述 矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。 矢量控制（VC）方式：矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1和Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
机电一体化中的电机控制与维护策略思考
机电一体化中的电机控制与维护策略思考 摘要：传统机械工业生产中机电一体化是非常重要的环节，一般是以人工操作 机电设备为主。然而随着生产规模扩大，有了新的机电要求，传统机械为主的生 产方式已无法满足实际生产需求，随着现代科技水平的提高，电子控制学在机电 行业应用日益广泛，新工艺及传统工艺深度融合发展，对未来生产有很大的帮助。基于此，针对机电一体化化中电机控制与维护策略相关知识，本文从以下几方面 进行了简单地分析，希望对相关领域研究有帮助。 关键词：机电一体化；电机控制；维护策略 引言 现代社会发展中，机电一体化发展空间大且有良好发展趋势。我国机电一体 化发展速度慢，相较之发达国家，机电一体化技术水平有一定差距。随着机电一 体化技术的发展，当前我国很多机械行业领域应用机电一体化技术进行生产。机 电一体化发展中经过多次创新改革，发展日益稳定因而备受行业关注，由此为我 国社会经济与机械行业发展提供了重要的推动力。 1、改善机电一体化具体内容与内涵 随着经济的快速发展，及科技为主的内在发展动力逐渐成为生产力的重要构 成内容。简单而言，机电一体化内涵包含三部分：（1）以新生产技术为主的机 械生产方式。该技术应用旨在有效融合电子操控技术，充分发挥电子操作技术优 势提高生产流程性能。（2）计算机及信息网络技术。巧妙应用该技术有效融合 机电一体化电机硬件与软件系统，以此同步实现智能化与自动化生产目标。（3）系统感受器官及传感检测技术。机电一体化化中应用该技术可自动化控制与调节 机电运转与发展情况，保障机电一体化系统运转水平。虽然现阶段机电一体化应 用各行业领域并取得了显著成就，应用范围也不断扩大。但实际应用过程中还存 在一些不足，亟待制定措施进行改革。为了确保生产系统中机电一体化电机稳定 稳定，扩大与提高工艺生产中的作用是十分必要的，以此深入控制并保护电机设备。 2、机电一体化电机控制与维护现状 现阶段，我国机电一体化技术应用日益成熟，但在电机控制及维护工作中， 传统电机控制及维护方案与机电一体化高效运转要求不相符。而且传统落后的电 机控制设备无法有效的保护电机设备。同时生产运营中电机所处环境比较特殊， 只有加强电机环境建设方能确保电机实现高效长久的运行。 随着生产力水平的提高，电机设备提出了更加养的要求，一旦电机控制出现 故障就会影响整个生产活动。例如，电机操作人员应用指令执行操作，假若自动 化电机不能精确识别指令，就会影响电机实际运行。另外各生产环节中，如果电 机状态出现异常也会影响整个生产过程。此类问题的出现有很多原因，不仅仅局 限于短路以及电机太热等问题，此种情况下电机控制与保护系统面临更高的要求。 机电一体化电机操作中，传统电机保护装置一般应用电磁继电器与熔断器等 硬件防护措施。随着机电一体化技术水平的提高，信息处理环节中此类简单防护 措施会影响数据紧缺性，无法满足实际生产发展与进步，还会引发很多安全事故，这与电机系统灵敏性联系紧密。整体而言，电磁继电器及熔断器为主的硬件防护 措施，综合性能还有很大的提高空间。 3、机电一体化电机控制与维护策略 3.1定期检查机电一体化运行设备
中央空调运行控制方法分析
一、中央空调运行控制方法分析 中央空调系统设计首先是根据室外气象参数和室内空调设计参数计算冷负荷，按分区结构特点，根据产品样本选择相应的设备，组合成一个系统。但空调系统绝大部分时间是在不满负荷的情况下工作。在不满负荷工作的控制方式不合理，系统能效比会大大降低。现在空调系统在运行调节方式上，风水系统主要是阀门（手动、自动阀门调节），主机利用卸荷方式，而这些方式是牺牲了阻力能耗来适应末端负荷要求，造成运行成本居高不下。 若采用变频控制，能量的传递和运输环节控制为变水量（VWV）和变风量（V AV），使传递和运输耦合并达到最佳温差置换，其动力仅为其它控制系统的30 ~60%，而且节能是双效的，因为对制冷主机的需求能耗同时下降。主机采用变频节能控制，保持设计工况下的制冷剂运动的物理量（如温差、压力等）变化，节能较其它调荷方式明显，如约克（YORK）的YT型离心式冷水机组，配置变频机组在部分负荷下能效比可降至0.2kw/冷吨，可见变频控制方式在空调系统中应用前景十分广阔。 过去由于价格的原因，在中央空调系统中应用变频技术推广较难。在变频技术、计算机自动化控制技术非常成熟的今天，用此技术与暖通空调专业技术相结合，它并不是一门高价的技术，在小功率空调中其经济性都可承受，在中央空调系统中更不应该成问题：（1）中央空调运行时间更长，节能问题更突出；（2）变频控制在整个系统中所占的造价比例不高；（3）变频控制器的容量越大，每千瓦功率单价越低。 中央空调系统采用变频器是可行的，其投资回收一般在6～12个月，以变频控制器使用寿命10年计，其净收益在10倍投资额以上。
二、中央空调调速节能原理 制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，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，由冷却水泵将带来热量的冷却水带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。 旧操作系统为“星-三角转换起动”全压运行，此时空调机组在满负荷状态下工作，系统在起动电机时不能平滑起动，起动时对电网冲击大，长时间频繁起动将造成电机的绝缘性下降，电机温升过高，在运行过程中不能有效的根据病房与办公楼的需求，对温度进行有效的调节，只能工频最大量进给，这将势必造成能量的浪费。 而通过变频频改造后，能根据房间的制冷及制热的需求自动调节冷冻泵及冷却泵的流量而达到节能降耗的目地。 （1）由于目前冷却水循环泵为工频满负荷运转，在制冷周期的前期和后期，环境温度较低，冷却水回水温度较低，会造成溴化锂结晶，导致空调机组效率降低，甚至保护。采用变频恒温差控制后，回水温度得到有效控制，将大大提高空调机组的效率，达到节能目地 （2）由于冷冻水循环泵也在工频满负荷运转，而不能根据室内温度的要求自动调节流量，而通过变频改造后冷冻泵能根据室外温度及室内温度要求能自动调节流量，提高效率，达到节能目地。 （3）减小空调开机、停机时对供电和系统的冲击
交流异步电动机调速系统控制策略
交流异步电动机调速系统控制策略 发表时间：2018-10-01T12:18:49.203Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：刘英敏 [导读] 摘要：为了提高异步电动机调速系统的精确性，本文主要分析了三种较为成熟的控制策略，同时分析了现代控制理论在交流异步电动机调速系统的应用控制策略的未来发展方向，期望能够推动系统控制策略的不断完善发展。 齐鲁石化运维中心炼油电气山东淄博 255434 摘要：为了提高异步电动机调速系统的精确性，本文主要分析了三种较为成熟的控制策略，同时分析了现代控制理论在交流异步电动机调速系统的应用控制策略的未来发展方向，期望能够推动系统控制策略的不断完善发展。 关键词：交流异步电动机；调速系统；策略；方向 交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置，其主要成分包括定子、转子和气隙。定子绕阻在接通三相交流电之后能够产生磁场，而且还切割了转子，进而获得转矩。交流异步电动机具有结构简单、运行稳定、价格实惠、安装和维护方便等优点，使其得到了广泛的应用。 交流异步电动机常见的调速方法有降压调速、转子串电阻调速和变极对数调速等，其中的变压变频调速的调速范围宽、灵活性较强，应用较为广泛。变压变频调速时的转差功率能够保持稳定，在配以一定的技术后能够保持高性能，能够与直流调速系统想媲美。本文以现代控制理论为基础分析了对异步电动机的变压变频调控策略的分析。 一、基于静态模型的控制策略 对异步电动机的调速的本质在于对电磁转矩的控制。传统的异步电动机交流调速系统以T型稳态等电路建立了数学模型，但对电磁转矩的控制率低。但其也有结构简单、工作场合要求低等特点，在风机和水泵中得到了广泛的应用。 1.对转速开环、恒压频比的控制 对转速开环和恒压频比控制的核心在于对电压和频率的控制，确保电压频率比保持稳定不变的情况下，以改变异步电动机的同步转速进行调速。在这一过程中，当电磁转矩不变时，转差频率不变，负载时的转速不变，通过改变电子电压频率来稳步改变转速。由于转速开环、恒压频比不能控制电磁转矩，其动态性能较差，调速范围也十分有限。 2.转速闭环、转差频率控制 能够控制电磁转矩就能够提高系统的动态性能。在转速开环、恒压频比上进行转速闭环控制，当电压频率陡然增加时，电机转速较为迟疑，造成转差额较大，电机转速提高，进而实现了对转速的控制。 二、基于动态模型的传统控制策略 上述的一种控制策略从稳态的电路出发，在稳态的情况下气隙恒定，动态性较差。要向实现动态性的调速，就要控制异步电动机的磁通和电磁转矩，常见的控制策略是矢量控制、直接转矩控制等。 1.矢量控制 矢量控制起源于感应电机磁场定向控制，并在感应电机定子电压上逐渐形成了矢量控制理论。矢量控制能够将定子电流分解成励磁分量和转矩分量，并在各自控制器的独立控制下实现了控制。矢量控制的关键在于保持转子磁链的恒定，因此就需要随时掌握转子磁链的信号。在初始阶段，人们尝试使用磁链传感器检测转子磁链，但其工艺和技术不太理想，而且转速低时的脉动分量大大超出了平常。当前的矢量控制系统多使用软测量的方法，例如电压、电流信号等。 2.直接转矩控制 矢量控制在理论上实现了磁链和转矩的解耦控制，但其坐标变换和转子磁链的准确性限制了矢量控制范围的准确性。而直接转矩控制系统通过双位控制器控制电磁转矩，选择合适的电压矢量控制电机，转矩响应速度快，稳定性也更高。 三、现代控制策略 传统控制策略会收到电机参数和扰动的影响，因此，现代控制理论与矢量控制、直接控制理论相结合，并且通过设计参数辨识器、观测器等修正模型，提高系统的鲁棒性。 1.滑模变结构控制 滑模变结构控制是通过变革结构控制实现控制，其实质是通过不连续的控制率使其按照要求的轨迹运动，常与矢量控制和直接转矩控制相结合使用。传统的滑模控制器只有滑动到面上时才具备不确定的干扰抑制力，常见的简单的办法是提高增益性使系统能够快速收敛到滑动面，但随之抖动也家具，使系统变得不稳定。全滑模控制具有全程性，在通过滑动模块控制的基础上，需要设计一个非线性的动态滑模来消除滑模控制，使系统具备全过程的鲁棒性，克服了原有的缺点。滑模变结构控制还有另外一个缺点，即当达到滑动后，滑动面向平衡点运动的轨迹难以得到控制，容易产生抖动。 2.自适应控制 由于异步电动机的参数与电机工作状态联系紧密，而矢量控制和直接转矩控制的动态性能也容易受到参数的变化，其自适应控制受到了广泛关注。自适应控制系统中常见的调速系统包括自适应控制和自适应观测器。模型自适应控制器以参考模型的输出为理想输出，以控制被控制对象的动态性和参考模型的动态性一致，其中涉及到的问题有负载转矩的矫正、速度控制器等。为了解决这些问题，需要掌握状态变量，如定子电流、转速等，但还需要定转子磁链自适应观测器，其以磁链为工具，以实际输出量和预估输出量为基准进行矫正，能够实现对转子电阻和转速的有效辨识。另外，还有一种自适应观测器——卡尔曼滤波器，它具有观测和滤波功能，能够消除系统噪音，提高了观测器的精度，使其鲁棒性更强。但交流调速系统以非现行系统为主，人们多以交流调速系统方程建立卡尔曼滤波方程，并加入了参数辨识、转速观测等，使观测器更加简化。 3.模糊控制 在矢量控制系统中，以转速和电流控制器为设计对象均能够将其设计成模糊控制器，进而掌握电极参数的变化和负载扰动的抑制能力。模糊控制常用在直接转矩控制中，更好地实现了定子电阻的控制，有效地实现了对异步电动机定子电阻的检测。 4.神经网络控制 神经网络控制的非线性模型包括神经网络辨识器和神经网络控制器的设计。神经网络能够矫正定、转子电阻，能够有效消除其对转子
ADVISOR控制策略优化方法(原创教程)
ADVISOR控制策略优化 毛冲2014年7月8日 1、综述 控制策略优化程序的目的确定控制策略参数，以满足用户指定的目标和约束，通过调整控制策略参数和重新评估性能标准直至满足所有要求。目前，advisor有两种优化方法。第一种方法基于matlab，它通过扫描一维和二维多级参数，并且使用内置逻辑来确定合适的配置参数。第二种方法使用VisualDOC优化软件来确定合适的配置参数。每一种控制策略优化程序都只提供一种方案来解决优化问题。因此，结果只能作为参考。在这两种方法中，建议先自动改变汽车参数，但是不是必须的。在优化过程中，控制策略优化程序要定义坡度和加速度性能约束条件。当调整设计变量时，控制策略优化程序将会确保汽车让然满足这些约束条件这种控制策略优化程序适用于串联（包括燃料电池汽车）和并联混合动力汽车。在advisor中传统和纯电动汽车不能优化控制策略参数。 2、控制策略优化设置窗口 图1是控制策略优化设置窗口，这个界面允许用户定义如何使优化程序进行设置设计变量、目标和约束条件。
图1:控制策略优化设置窗口 2.1选择优化方法 用户选择优化程序的计算方法。如果选择 "Optimize using VisualDOC" 按钮，将会使用VisualDOC优化软件确定解决方案。另外，也可以使用基于matlab的优化方法。VisualDOC只有有限的版本支持advisor，如果在你的电脑中没有安装一个完整的VisualDOC的授权版本，你将会仅限于5个设计变量。 2.2选择循环/测试过程Cycle/Test Procedure Selection 用户必须决定是否为一个单独的驾驶循环或者测试过程来优化控制策略参数，用户可以选择在控制策略优化设置窗口中所有可用的驾驶循环和测试过程。要注意对测试过程的优化可能显著增加解决优化问 题所需的时间，也要注意汽车对单一循环的优化不一定能够为气体驾
电动汽车电机驱动控制策略研究
本科毕业设计（论文） () 论文题目：电动汽车电机驱动控制策略研究 本科生姓名：关海波学号：201211318 指导教师姓名：赵峰职称： 申请学位类别：工学学士专业：电力工程及管理 设计(论文)提交日期：（小四号楷体加黑）答辩日期：（小四号楷体加黑） 本科毕业设计(论文)
电动汽车电机驱动控制策略研究 姓名：关海波 学号：201211318 学院：新能源及动力工程学院专业班级：电力工程及管理1201班
指导教师：赵峰 完成日期： 兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity
摘要 本论文首先介绍了异步电动机的数学模型，通过坐标变换，得到了异步电动机的空间矢量等效电路。并由理想逆变器的8种开关状态入手，得到了理想逆变器的数学模型，建立了空间电压矢量的定义。并在此基础上对定子磁链和电磁转矩及空间电压矢量之间的关系进行了分析，阐述了六边形磁链轨迹和近似圆形磁链轨迹异步电动机直接转矩控制系统的结构和工作原理。 根据异步电动机直接转矩控制的工作原理，本论文在的平台下，分别搭建了六边形磁链轨迹和圆形磁链轨迹直接转矩控制系统模型。并对仿真结果进行了相应的分析，验证了异步电动机直接转矩控制策略的可行性。而且，对两种磁链轨迹直接转矩控制系统的优缺点及应用范围进行了比较。 本论文以电动汽车的电机驱动部分为研究对象，对于异步电动机的直接转矩控制技术进行了较为深入的理论研究，在电动汽车及其他相关领域的应用具有一定的参考价值。 关键词：电动汽车；电机驱动；直接转矩控制
, . . , . . , . a , a , . . ：，， 目录 摘要错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 1 绪论错误!未指定书签。 1.1国内外电动汽车的发展及现状错误!未指定书签。 2 电动汽车电机驱动系统分析错误!未指定书签。 2.1电动汽车驱动电机的特殊要求错误!未指定书签。 2.2电动汽车电机驱动系统的分类及选择错误!未指定书签。
空调系统设计方案
XXXX有限公司 空调系统设计方案 一、工程概况 XXXXX有限公司是一座现代化的生产制造工厂，根据工艺的要求，对厂房的温度、湿度、新风量都有严格的要求。为了满足室内空气质量及节能要求，我们为贵公司提供Siemens公司可编程逻辑控制PLC S7-200系统。该控制系统是将3台冷水机组、8个水泵系统、4个冷却塔系统，23台恒温恒湿空调机组集成在一个RS485 OPC协议网络上并与上位机HMI-Microsoft Visual Studio 2008 控制平台进行网络组态操作。 方案HMI监控范围及系统目标包括以下几部分： ·空调冷水机组 ·冷却水系统 ·冷冻水系统 ·组合式恒温恒湿空调机组 ·组合式新风机组 根据甲方的要求和相关图纸，以最高性价比为原则通过优化的设备控制方案和智能管理方式，从而给贵公司提供精确温湿度控制、高效节能可进行系统管理的生产环境。 二、系统设计规范与依据 -建筑智能化系统工程设计管理暂行规定(建设部1997-290) -建筑电气设计规范(JCJ/T16-92) -智能建筑设计标准(DBJ-08-47-95) -采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87) -建筑设计防火规范(GB50045-95) -电气装置工程施工及验收规范(GBJ232-82) -招标文件要求的相关条例及规范 -业主提供的招标文件和设计图纸
三、系统方案描述 我们通过对甲方提出需求的了解，结合楼宇控制系统的设计规范，对集控冷水 机组，水系统，冷却塔空调设备的自动化系统提出以下方案。 自控系统组成： 机组系统控制 监控系统控制 1.机组系统控制 冷水机组系统采用3台1000RT离心式冷水机组。自控系统采用PLC控制器直接采集冷热源系统中的机组的各种参数。同时程序控制机组的启停，完成各种联动控制，备用设备的转换。 本方案的冷热源系统用Siemens系列控制器配合点扩展模块来解决。 PLC是现场管理和控制系统的组成部份，是一个高性能的控制器。PLC在不依靠较高层处理机的情形下，可以独立工作和联网以完成复杂的控制、监视和能源管理功能，而不需依赖更高层的处理器。PLC可以连接楼层级网络（FLN）设备并提供中央监控功能。 PLC可带扩展模块的和不带扩展模块的。本方案采用可带扩展模块的PLC,这对业主以后的维护和系统扩展时极为有利的。 特点 ●可与其它层级的处理机互相搭配，以符合应用的需求 ●通过扩展模拟量/数字量模块设备，可增加监控点数 ●结合软件与硬设备配合控制应用 ●以先进的PID 算法，精准的将HVAC 控制在最小的变动范围内 ●具有管理多种报警、历史及趋势记录的收集、操作控制和监控功能 ●可选配手动／停止／自动(HOA) 切换开关 本方案可实现空调冷热源的如下监控内容： 机组台数控制 根据供水管的流量及集水器、分水器的温差，计算负荷，然后通过冷水机组提供的通讯接口对风冷热泵机组的进行联网监控。通过网关的模式可实现数据的双向传输，并监控机组的运行状态、系统负荷、房间温湿度、系统启停指令信号等。
中央空调节能控制策略
中图分类号：ＴＵ８３文献标识码：Ｂ文章编号：１００６－８４４９（２００７）０５－００７３－０３０引言 中央空调耗电量大，电力浪费也大，很有节能潜力。在中央空调系统中，冷水泵和冷却水泵的容量是按照最大热负载设计的，水泵长期在固定的最大水流量下运行，因季节、昼夜的温度变化及用户负荷的变化，空调实际的热负载在大部分时间内远比设计负载低。水泵系统长期在低温差、大流量下工作，从而增加了管路系统的能量损失、浪费了水泵的输送能量。 变频控制特别适合于风机、水泵类负载，既可以节省能量，又由于降速运行和软启动，从而减少了振动、噪声和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，并减少了对电网的冲击，所以中央空调系统普遍采用变频技术。另外运行时调整冷水机等设备的运行台数也是常用的控制技术。 １节能控制策略 １．１变频控制技术 中央空调系统的能耗由冷水机组电耗及冷水泵、冷却水泵和冷却塔风机的电耗构成。如果各冷水末端用户都有良好的自动控制，而冷水机组的制冷量必须满足用户的需要，那么节能就要靠调节冷水机组运行数量，提高其ＣＯＰ值，降低冷水泵、冷却水泵及冷却塔风机电耗来获得。有两种方法可以达到最大限度的节能效果。 （１）通常冷水机组根据负荷变化，自动调节电机的输出功率，制冷效率有一个最佳的工作条件，即有一个最佳转速，此时，压缩机的工作效率最高。在该工况下，加入变频技术，改变压缩机的转速，就会使压缩机偏离最佳工作条件，降低工作效率。以往，大型中央空调系统中冷水机组通常不采用变频调速控制。但随着科技的不断发展，未来冷水机组压缩机采用变频调速将可以提高机组部分负荷工作时的性能指标，同时变频驱动机组启动电流不会超过机组的满负荷时的工作电流，可减少设备投资，延长设备寿命。目前中央空调的变频技术主要仅应用于冷水泵、冷却水泵以及冷却塔风机。风机、水泵负载转速ｎ与流量Ｑ、扬程ｈ、功率Ｎ有如下关系： （ｎ１／ｎ２）３＝（Ｑ１／Ｑ２）３＝Ｎ１／Ｎ２ （ｎ１／ｎ２）２＝ｈ１／ｈ２ 在理论上，转速下降到额定转速的１／２时，流量下降到额定流量的１／２，扬程下降到额定扬程的１／４，而消耗的功率却是额定功率的１／８，故节能效果显著。若水泵或风机的特性与管道阻力特性不相匹配，则节能效果就差些。 （２）由多台冷水机组、冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机的并联系统，通过冷水机等设备的台数控制来满足空调冷负荷，并及时响应空调冷负荷的变化，实现冷水机房的供冷量与末端用户的实际需冷量的匹配，在满足空调负荷的前提下通过负荷预测和优化控制以提高系统的运行效率。 １．２冷水机组群控 目前大中型建筑中广泛采用的离心式、螺杆式压缩制冷机组及蒸汽或燃气式吸收冷水机组都具有较好的冷量调节手段，使机组可以在部分负荷下工作。然而，不论采用哪种调节手段，制冷机的ＣＯＰ总随冷量变化，在最大制冷量附近出现效率最高点。当冷水机组蒸发器出口温度不变，并且通过蒸发器的水量也不 中央空调节能控制策略 邱东１，章明华２，宋勤锋２，朱文海２ （１．广州大学城能源发展有限公司，广东广州５１１４３６；２．杭州华电华源环境工程有限公司，浙江杭州３１００３０） 摘要：介绍了大型中央空调通过设备群控、变频控制等策略，以实现系统最大节能运行。 关键词：群控；变频控制；自控系统；控制策略
同步电机与异步电机的概念、区别及应用前景
异步电机与同步电机的控制原理，应用领域 和研究热点 班级： 学号： 姓名：
同步电机，和感应电机一样是一种常用的交流电机。特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p，ns称为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。同步电机分为同步发电机和同步电动机。现代发电厂中的交流机以同步电机为主。 工作原理 励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场 运行方式 同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。
永磁同步电机的调速主要通过改变供电电源的频率来实现。目前常用的变频调速方式有转速闭环恒压频比控制（v/f）、转差频率控制、基于磁场定向的矢量控制（Vector Control）以及直接转矩控制（Direct Torque Control）。 1.转速闭环恒压频比控制 转速闭环恒压频比控制是一种最常用的变频调速控制方法。该方法是通过控制V/f恒定，使磁通保持不变，并以控制转差频率来控制电机的转矩和转速。这种控制方法低速带载能力不强，须对定子压降实行补偿，因该控制方法只控制了电机的气隙磁通，不能调节转矩，故性能不高。但该方法由于实现简单、稳定可靠，调速方便，所以在一些对动态性能要求不太高的场合，如对通风机、水泵等的控制，仍是首选的方法。 2.转差频率控制 转差频率控制的突出优点就在于频率控制环节的输入是转差信号，而频率信号是由转差信号与实际转速信号相加后得到的，这样，在转速变化过程中，实际频率随着实际转速同步地上升或者下降。尽管转差频率控制能够在一定程度上控制电机转矩 3.矢量控制 矢量控制框图如图2 所示。 1971 年，西门子工程师Balschke 首次提出矢量控制理论，使交流电机控制理论获得了一次质的飞跃。其基本思想为：以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为相互正交的两个分量，一个与磁链同方向，代表定子电流励磁分量，另一个与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量，分别对它们进行控制，获得像直流电动机一样良好的动态特性。因其控制结构简单，控制软件实现较容易，已被广泛应用到调速系统中。但矢量控制方法在实现时要进行复杂的坐标变换，并需准确观测转子磁链，而且对电机的参数依赖性很大，难以保证完全解耦，使控制效果大打折扣。
中央空调系统节能策略分析
中央空调系统节能策略分析 中央空调系统作为建筑的重要组成部分，在给人们带来舒适建筑环境的同时，也消耗了大量的能量，对中央空调系统的节能优化是建筑节能优化的重点。基于此，笔者进行了相关介绍。 1、中央空调工作原理 中央空调系统是一个极其复杂的系统，主要由2部分组成，即水系统部分和空气处理系统部分。其中，制冷机组为中央空调系统的正常运行提供所需要的冷负荷，不仅将制造的冷量传递给冷冻水循环系统，且把工作过程中释放的热量传递给冷却水循环系统，是中央空调系统中最重要的组成部分。冷却水泵、冷冻水泵以及冷却塔为中央空调系统提供水循环，是进行热交换的载体。冷冻水将制冷机组制造的冷量带到风机盘管系统中与室内空气进行热交换，并将室内热量带回到制冷机组中；冷却水将制冷机组在工作和热交换中产生的大量废热排放到室外空气中，经过冷却塔降温后的冷却水又流回制冷机组的冷凝器中进行热交换，如此循环往复。 2、控制策略 不同的控制策略对中央空调系统总能耗的影响特别明显，由于中央空调的系统由冷水机组、冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机系统组成，冷水机组的控制由其自身的控制策略直接控制，但其制冷效果会受中央空调系统中水系统控制的影响。某酒店主楼高18层，辅楼高4层，拥有178余间客房。酒店中央空调系统原控制策略采用冷冻水恒压控制，冷冻水回水压力作为反馈值，0.558MPa作为目标值；冷却水出水恒温控制，冷却水出水温度作为反馈值，目标值设为31℃；冷却塔风机工频控制。经过对系统运行状况的评估同时考虑现场条件，节能改造采用以下的控制方式：冷冻水恒温差控制，冷冻水进出水温差作为反馈值，5℃做目标值；冷却水恒温差控制，冷却水进出水温差作为反馈值，目标值为5℃；冷却塔
异步电机的矢量控制系统
电力拖动课程结题报告 题目：异步电机的矢量控制系统 班级：K0312417 姓名：罗开元 学号：K031241723 老师：郎建勋老师 2015年 6月 22 日
前言 异步电机的矢量控制设计及仿真在矢量控制技术出现之前，交流调速系统多为V / f 比值恒定控制方法，又常称为标量控制。采用这种方法在低速及动态（如加减速）、加减负载等情况时，系统表现出明显的缺陷，所以交流调速系统的稳定性、启动、低速时的转矩动态相应都不如直流调速系统。随着电力电子技术的发展，交流异步电机控制技术全面从标量控制转向了矢量控制，采用矢量控制的交流电机完全可以和直流电机的控制效果相媲美，甚至超过直流调速系统。 矢量变换控制(以下简称VC)技术的诞生和发展为现代交流调速技术的发展提供了理论基础。交流电动机是一个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用了参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程。这就使得交流调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高，从而使交流调速最终取代直流调速系统成为可能。实践证明，采用矢量控制方法的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。矢量控制原理的出现也促进了其它控制方法的产生，如多变量解耦控制等方法。 七十年代初期，西门子公司的F .Blashke 和W .Flotor 提出了“感应电机磁场定向的控制原理”，通过矢量旋转变换和转子磁场定向，将定子电流按转子磁链空间方向分解成为励磁分量和转矩分量，这样就可以达到对交流电机的磁链和电流分别控制的目的,得到了类似于直流电机的模型,然后模拟直流电机进行控制，可以获得良好的静、动态调速性能。本文分析异步电机的数学模型及矢量控制原理的基础上, 利Matlab/Simulink 中SimPowerSystems 模块,采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链调节器模块、速度调节模块, 再进行功能模块的有机整合, 构成了按转子磁场定向的异步 电机矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强, 验证了交流电机矢量控制的可行性、有效性。 1.异步电机的 VC 原理 1.1 坐标变换 坐标变换的目的是将交流电动机的物理模型变换成类似直流电动机的模式，这样变换后，分析和控制交流电动机就可以大大简化。以产生同样的旋转磁动势为准则，在三相坐标 系上的定子交流电机A i 、B i 、C i ，通过3/2变换可以等效成两相静止坐标系上的交流电流 α i 和 β i ，再通过同步旋转变换，可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流 d i 和q i 。如果观察 者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所看到的就好像是一台直流电动机。 把上述等效关系用结构图的形式画出来，得到图l 。从整体上看，输人为A ，B ，C 三相电压，输出为转速ω，是一台异步电动机。从结构图内部看，经过3／2变换和按转子磁链
电力系统稳定器的设计及控制策略仿真
电力系统稳定器的设计及控制策略仿真 Power system stabilizer design and control strategy simulation 党剑飞，李明明，高小芳，周淑辉 DANG Jian-fei, LI Ming-ming, GAO Xiao-fang, ZHOU Shu-hui （河南省电力公司驻马店供电公司，驻马店 463000） 摘 要：本论文首先建立了发电机、原动机、调速器及励磁系统的基本模型。然后针对电力系统的特点，对励磁控制影响进行了数学分析并介绍PSS的设计原理，最后通过动态仿真对几种PSS控制策略进行了分析比较。 关键词：电力系统；pps; 控制仿真 中图分类号：TH166 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2010)10(下)-0189-03 Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2010.10(下).61 0 引言 电力系统稳定器（pps）是一种附加励磁控制技术，其作用是抑制低频振荡。pps在励磁电压调节器中，引入领先于轴的附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服原励磁电压调节器中产生的负阻尼转矩作用。它抽取与振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加转矩。根据以上分析可以得到，电力系统稳定器的设计能够增强系统的稳定性，对电力系统稳定性的提高有重要作用。 随着我国电力系统容量和输电距离不断增长，大容量机组更多的采用，电力系统稳定问题不断出现。PSS技术的发展对于改善电压调节的动态品质，提高静态电压调节精度和电网运行的暂态稳定显示明显的优点。21世纪以来各种不同输入信号的电力系统稳定器已在我国几个大型发电厂运行，并经受各种运行的考验。 1 电力系统电气元件的数学模型 电力系统的每一个主要元件的特性都对电力系统稳定产生影响。有关这些特性的知识对于理解和研究电力系统稳定是至关重要的。电力系统稳定及其控制技术与电力系统各电气元件的暂态特性有着非常密切的关系。为了分析电力系统静态稳定，并且进行有效地控制，必须首先研究电力系统电气元件的数学模型。它们包括:同步发电机、水轮发电机、汽轮机、调速器以及励磁系统等模型。1.1 同步发电机基本模型 影响电力系统动态特性的最主要元件是同步电机。同步发电机在dq0坐标系下的标么瞬时功率和电磁转矩方程分别为： 不考虑轴系分段时，同步发电机组的转子运 动方程为: 其中，H—转子惯性常数；T m —原动机力矩； T e —电磁力矩；T D —阻尼力矩；D一阻尼系数。1.2 原动机及调速系统基本模型 1.2.1 汽轮机的数学模型 在汽轮机中，调节汽门和第一级喷嘴之间存在管道和空间，当汽门开启和关闭时，进入汽机的蒸汽量虽有改变，但有一定惯性，这就形成原动机出力机械功率的变化要滞后于汽门开度的变化，这一现象称为汽容效应。对于大容量中间再过热机组，由于再热器的存在，汽容效应更加显著。当以阀门开度为输入量，汽轮机总机械功率为输出量时候，中间再过热机组的传递函数可表 收稿日期：2010-07-14 作者简介：党剑飞（1978 -），男，河南驻马店人，工程师，硕士。