[发明专利]一种异步电机自动节能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术，具体涉及电机在V/F模式下长期轻载运行时，通过自动调节输出电压进行节能的技术。

背景技术

变频器带电机在V/f模式下运行，其输出频率和输出电压是分开给定的，一般采用恒磁通原则来确定的对应频率下的输出电压给定曲线，该恒磁通一般为额定励磁磁通。这种方法能够保证电机在整个频率段都能有不低于额定转矩的转矩输出能力。但在一些轻载或空载场合，采用该曲线时，系统的大部分电流都用来维持励磁，使得系统的整体效率不是很高。

电机的损耗主要集中在铜耗和铁耗上，铜耗与通过绕组的电流大小的平方成正比，铁耗与电机内部的磁场强度和频率呈正相关的关系。当电机在V/f控制模式下轻载运行时，在一定范围内，通过适当的降低输出电压，可以同时降低总的输出电流和磁场强度，降低系统的铜耗和铁耗。

在一些实际的工业应用场合中，如风机、水泵类应用，电机并不是长期处于满负载运行状态。为了使这类系统能够获得较好的运行和节能效果，人们一般不再采用恒磁通的V/f曲线，而是需要通过实测或是基于经验预估系统的负载和频率间的特性，来确定最终变频器工作时的V/f运行曲线。这种方法较恒励磁磁通V/f曲线能够有效降低系统的损耗。但在V/f运行曲线的获取方面存在以下问题：一方面，某些系统的负载和频率特性不是完全固定的；另一方面，对于一些已经安装运行的系统，没有进行完全测试的条件。这些都使得人们难以获得准确的V/f运行曲线。

通过检测系统当前的运行状态，自动计算出最优的输出电压并进行调节是一种较为理想的方法。但这涉及如何在电压下降时保证系统不失步、通过哪些量来确定电压下降的幅度的问题，当前的文献中较少涉及到对这方面问题的讨论。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种异步电机自动节能方法，用于变频器带电机在V/f模式下长期轻载运行的工作场合，通过自动调节输出电压，降低总的输出电流和励磁磁通，进而实现节能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

一种异步电机自动节能方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一、对检测到的三相输出电流进行处理，获得电机运行时的有功电流和无功电流：

将检测到的静止坐标系下的三相输出电流通过恒幅值的派克变换，转换为旋转坐标系下的以同步速旋转的相互垂直的两相直流，其中旋转坐标系的一个轴定向在电压矢量上，两相直流对应为电机运行时的有功电流和无功电流；

步骤二、求取当前电压下降系数和电压调节系数目标值：

当前电压下降系数为当前电压值与当前频率下V/f参考曲线对应电压值的比值；电压调节系数目标值为当前频率下V/f参考曲线对应电压值的等效有功电流与额定励磁电流比值的平方根；其中，当前频率下V/f参考曲线对应电压值的等效有功电流为当前有功电流与当前电压下降系数的乘积；

步骤三、自动节能调压控制：

根据当前电压下降系数与电压调节系数目标值的大小，按下述公式进行电压调节：