1、引言

　　在高速增長的經濟環境下，中國能源工業面臨經濟增長與環境保護的雙重壓力。有資料表明，中國能源利用效率比發達國家低很多，90年代中國高耗能產品的耗能量一般比發達國家高12%-55%左右。由此可見，對能源的有效利用在我國已經非常迫切。作為能源消耗大戶之一的電機在節能方面是大有潛力可挖的。目前，國內電機節能器的研究非常活躍，但是在產業化方面還不是很理想，市場的大部分被國外公司所占據。因此，為了加快國內節能器的發展，在國家十五計劃中，電機系統節能方面的投入高達500億元左右。

       三相異步電機智能化節能控制器，系與上海某公司北京分公司聯合攻關開發的新產品，基于微處理器數字控制技術，通過其內置的專用節電優化控制軟件動態調整電機運行狀態過程中的電壓和電流，最大限度的提高電機的功率因數，可以有效避免電機因匹配不合理造成的電能浪費，節電率高達5-38%。同時，為了避免對電網的沖擊而影響其他用戶的正常使用節能器還具有完善的軟啟動、軟停車功能，實現了電機的無級平滑啟、停控制。

       2、系統硬件設計

　　系統原理結構如圖1所示，系統采用了雙微機結構。控制機89C52負責交流調壓的移相控制和三相觸發脈沖的時序管理、控制策略的優化調度和控制算法的實現，以及設備運行狀態的邏輯分析和綜合故障處理。同時，控制機89C52與鍵盤、顯示器、撥碼盤連接，能夠完成設備參數的設置與修改、工作模式的選擇和身份碼的設定。

　　測量機89C52負責負載電流的檢測、功率因數檢測與計算、用電量的在線計量。同時，測量機89C52與數串模塊D21MD連接，能夠接收主控機PC的各種遠程控制操作，實現遠程通訊。

        雙單片機間的數據并行通訊采用雙口RAM IDT7130，這是一種高速1K×8bit雙口靜態RAM，帶片內總線仲裁電路，適用于雙機之間大量數據的快速雙向傳遞。IDT7130提供了兩套各自獨立的控制和地址總線，同時提供了BUSY和INT兩種總線仲裁方式。IDT7130芯片內部的集成競爭邏輯基于訪問信號先到者優先的原則，可以在兩個CPU同時訪問端口時進行地址訪問或片選匹配。將兩端口中訪問慢的一方BUSY引腳電平下拉，使之寫入操作無效；一旦一方訪問完畢，訪問慢的一方BUSY線恢復上拉電平狀態，即可繼續訪問雙RAM。

     3、控制策略和控制算法

      3.1、控制策略
     結合三相異步電動機負荷特性，設計幾套控制策略，針對不同工況調用不同控制算法。

       3.1.1 、啟動過程的控制策略
       啟動過程應考慮快速性和電流過載能力。所以啟動時采用脈沖電流啟動和電壓斜波啟動相結合的方案。同時配置限流和限時的安全措施。
       可設置/修改啟動初始電壓Ust、啟動時間tg1、停車時間tg2，結果存入看門狗+E2PROM X5045中。

        3.1.2 運行過程的控制策略
       運行過程中隨工況變化負載功率因數隨之變化，采用功率因數角負反饋閉環調節進行節能控制。同時，考慮到突加負載情況，為防止突加負載引起停車現象發生，配置突增負載工況的診斷和非線性升壓控制措施；在負載很輕或空載情況下，為減少電機拖動設備的無效行程，提高節電率，配置間歇工作機制；對運行期間出現的斷相、三相不平衡、過載故障等配置反時限安全保護措施。

         3.1.3 移相脈沖可靠性觸發控制策略
對于感性負載，負載電流滯后電壓β角。在以電壓過零作同步信號的系統中，當移相觸發角αβ情況的“半波整流”現象發生，圖3 （a）所示。為保證移相脈沖的可靠觸發，常要求觸發信號為寬脈沖或脈沖串，但在雙脈沖觸發方式下，α較大時第二脈沖串可能引起“誤換相觸發”現象發生，見圖3（b）所示。

     5、結束語

　　本文介紹的節能器為通用型設計，在油田活塞式抽油機節能控制應用中取得了顯著的節能效果。文章中介紹的控制策略和控制算法在生產實踐中得到了檢驗。該方法可廣泛應用于三相異步電動機的節能控制器設計和軟啟動器設計。

        參考文獻

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