基于模糊控制智能电机节电器研究与开发

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第1期(总第146期)机械工程与自动化No．12008年2月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT10NFeb．文章编号：1672—6413(2008)01—0146—03基于模糊控制的智能电机节电器的研究与开发李鹤，王建民(河北理X-大学，河北唐山063009)摘要：交流电机如果长时间运行在负载变化大的情况下，平均负载率低，电能浪费巨大。智能电机节电器能对交流电机的运行状况进行监测，测得交流电机的电压和电流过零点，并通过它们的相位差调节可控硅导通角和电机电压。使电机运行在

2、节电状态。节电器中装有断相保护、过流保护等装置，以保证生产安全顺利地进行。关键词：节电器；功率因数；模糊控制；单片机中图分类号：TM301文献标识码：A0引言外过分降低电压会使电机带不动负载而堵转。当今世界把电能转换成机械能基本上都是通过电1．2功率因数与负载率的关系动机来实现的，因此电机的耗电量巨大。在满负荷工三相异步感应电机是一个感性负载，在感性负载作条件下，电机的效率一般较高，通常为8O％左右，然的运行系统中，负载电压和电流是不同步的，电流滞而，负荷一旦下降，电机的效率也随之显著下降。因后电压形成一个滞后角，反映这个角度关系的函数此电机选型时是按最大可能负载和最坏工况所

3、需的功cos~p即为功率因数。率而定的，多数电机大部分运行时间的负荷率都在电动机空载时电流基本上是无功电流，的角度5O～6O，所以实际运行时的效率是比较低的。并很大，功率因数cos~p很低，只有0．2左右；当负载增且在空载周期，电动机成为一个接近纯电感的负载，造大时，定子电流中的有功电流增加，使cos~p提升很快；成电力系统的无功功率消耗增加，引起不必要的有功当接近额定负载时，cos~p升到0．7以上，它与负载的功率消耗。为了减少电能的直接和间接消耗，提高能轻重几乎呈线性关系。根据这样一个关系，我们在电源综合利用效率和保护环境，取得良好的经济效益和机电路中加入可控硅控制器件，

4、只要找到电压与电流社会效益，开发研制一种新的智能电机节电器是非常的相位差，再根据相位差的大小，适时给出可控硅的有必要的。触发脉冲，使可控硅提前或滞后导通，这样就可以减1节能原理小可控硅的输出电压与负载电流的相位差，提高功率1．1电机降压节能原理因数，减小无功消耗，达到节电的目的。当电动机轻载时输出功率减少，同时转子铜损随2智能电机节电器硬件设计之降低，但铁耗、机械损耗、杂散损耗基本不变，由节电器的核心思想是检测电机电压、电流的过零于励磁电流未变，定子铜损降低不多，因此电机效率点，把检测信号送入单片机，得到它们的相位差，通大为降低。如果在轻载时适当降低输入电压，则电机过模糊控制

5、算法运算，把单片机的控制信号加到可控铁耗差不多随电压平方而减少，励磁电流也因磁通的硅上，控制可控硅导通角的导通、截止时间以调节电减小而下降，使铜耗减少，从而降低了总损耗，使效机电压，实现交流电机的智能节电。在外围电路方面，率得到提高，这就是电动机轻载降压节能的基本思想。增加了过流保护和缺相保护功能，防止电源发生故障但电压的降低不能过分，因为为了产生同样的轻转矩，时危害生产，节电器整体框架图见图1，其核心部分为当电压和载磁通过分降低后转子电流必然回升，减小单片机硬件电路和电压、电流过零检测电路部分。了定子和转子铜耗的降低程度，甚至使它们增大，此2．1单片机硬件电路收稿日期：20

6、07—06—04；修回日期：2007—08．20作者简介：李鹤(1982一)，男．山东邹城人，硕士研究生。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com2008年第1期李鹤，等：基于模糊控制的智能电机节电器的研究与开发·147·单片机硬件电路见图2，单片机的作用是接收电2．2电压、电流过零检测电路压、电流的过零信号，通过模糊控制规则，给出快速电机的电压、电流过零检测是电机信号检测的关准确的信号输出，控制可控硅的导通时间进行调压。其键，由于电机的三路电压、电流检测原理一致，仅以中，A103J是排阻，我们知道，单片机在处理、传输数一路作为研究

7、对象。图3为电流过零检测电路，其中据时会产生大小不一的工作电流，而在单片机走线的M—A、FHA分别为A相可控硅两端的端子，当可控必经之处安装一排电阻，则能够帮助内存起到稳压作硅导通时，电流经RC滤波、整流器整流后输入6N139用，增强内存的使用寿命。使用了看门狗技术，芯片的输入引脚，对应的OUT输出信号进入单片机的MAx1232每隔一段时间接收一个喂狗信号，这样可P05端子；当可控硅截止时，电路回路中只有很小的电以防止单片机程序发生死循环或者程序跑飞。流流通，因而整流电路无法导通，6N139没有信号输入