电机群系统优化节能方法研究

【摘要】： 目前异步电机效率普遍较低,电能浪费严重,针对这一问题一般采用单机控制节能的方式来提高电能利用效率。经研究发现很多工业系统具有电机集群运行的特点,集群内电机的负载波动直接影响着整体效率和网损,据此本文提出了针对电机群系统进行整体优化节能的新思路。在分析异步电机节能情况和遗传算法在电机群中的应用之后,采取集中优化调压的方法,并且达到了整体优化节能的目的。 以大庆油田最常应用的异步电机为研究对象,分析异步电动机恒转矩运行的损耗及其降压节能情况。并且针对游梁式抽油机特有的运行工况,研究了异步电动机变转矩运行时轻载和重载两种不同工况下的能耗问题,分析了异步电机的等效电路、工作特性、节能工作原理,最后建立了基于电机群系统整体损耗最小的数学模型。并且应用遗传算法来解决优化问题。 针对电机群系统优化问题,本文系统地分析了遗传算法的机理和实现过程,同时研究了遗传算法操作步骤、编码方式、适应函数、选择操作、交叉操作、变异操作等。但是遗传算法在实际应用过程中存在收敛速度慢,易早熟等缺陷,故有必要对遗传算法进行改进以提高其在求解无功优化问题上的性能。通过深入研究,对电机群优化编码方式采用整实数混合编码,对选择操作采用锦标赛选择方法,采取最佳个体保存策略。同时,交叉操作后引入模拟退火Metropolis接受准则,在变异后期采用二次变异,以此提高算法的优化效果。在应用matlab计算出最优结果之后通过变压器有载调压来实现节能的目的,并且采用动态实时跟踪的方法来实现随时调节电压,使得电机群系统在出现负载波动时依然处于最佳节能状态。 本文的研究适合大多数中低压的变负载异步电机群系统,在电厂、煤矿、油田中都可以进行应用,并且在大庆油田的实际应用中得到了很好的效果。 【关键词】：电机群 异步电机 遗传算法 有载调压
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题背景10
• 1.2 油田电力系统用电现状10
• 1.3 油田常用电机节能技术分析10-12
• 1.4 论文主要研究内容12-14
• 第2章 油田电机负载特性与调压节能模型14-26
• 2.1 异步电动机损耗的研究14-15
• 2.1.1 恒定损耗14
• 2.1.2 负载损耗14-15
• 2.1.3 杂散损耗15
• 2.2 抽油机变转矩负载异步电动机损耗分析15-24
• 2.2.1 游梁式抽油机分析15-17
• 2.2.2 异步电动机等效电路研究17-18
• 2.2.3 感应电动机工作特性18-20
• 2.2.4 异步电动机节能工作原理20-24
• 2.3 电机群系统调压节能数学模型24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 改进遗传算法的电机群优化节能系统建模26-39
• 3.1 遗传算法分析26-32
• 3.1.1 遗传算法在各个领域中的应用26-27
• 3.1.2 遗传算法基本原则27-29
• 3.1.3 传算法基本操作分析29-32
• 3.2 改进遗传算法的电机群系统优化节能研究32-37
• 3.2.1 改进遗传算法电机群系统优化节能的操作设计32-36
• 3.2.2 改进遗传算法电机群系统优化节能流程36-37
• 3.3 电机群系统有载调压37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 电机群优化计算及应用39-43
• 4.1 算例结果与分析39-42
• 4.2 本章小结42-43
• 结论43-44
• 参考文献44-47
• 致谢47

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