三相异步电动机轻载降压节能理论分析及其MATLAB仿真实现

【摘要】：交流异步电动动机由于其结构简单、价格低廉等优点而在工业、农业及其它领域中广泛应用,但在运行时,异步电动机所带负载往往处于变化的状态,如果在轻载或空载的状态下运行,就会出现电动机功率因数变小、效率降低、电能浪费等严重后果,因此三相异步电动机的轻载节能问题非常迫切和必要,对于长期运行在轻载状态下的异步电动机,存在着很大的节能空间。 本论文分析了异步电动机的节能运行原理。主要研究了异步电动机在轻载或空载运行时,通过检测功率因数,并根据一定的控制规则降低电动机端电压来达到提高功率因数的目的,进而实现节能的控制技术。 设计了异步电动机节能运行的控制方案,给出了通过检测电动机相电压与相电流的相位角来得到功率因数的方法。 由于交流异步电动机是一个严重非线性的控制对象,采用传统的控制方法很难达到满意的效果,本文采用模糊控制技术来实现电动机的节能控制。 利用MATLAB仿真软件,对模糊节能控制系统进行仿真研究,建立了节能控制系统的仿真模型,包括节能模糊控制器、三相交流调压电路、电动机及其测量模块、功率因数检测仿真模块等。 通过针对提高功率因数的模糊控制降压节能系统进行的仿真设计、实验与分析,可知该系统具有响应速度快、鲁棒性较强、节能效果显著等特点。通过仿真可对电路参数进行优化设计,并最终可将异步电动机的功率因数大幅度提高,对今后实际电路的设计具有一定的理论参考价值。 【关键词】：异步电动机 功率因数 模糊控制 仿真设计
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM343
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题的背景与研究意义8-9
• 1.2 电动机节能的研究现状9-12
• 1.2.1 异步电动机节能控制的基本方法9
• 1.2.2 异步电动机调压节能控制器的控制方法9-11
• 1.2.3 国内外研究现状11-12
• 1.3 关键技术与主要研究内容12-14
• 第二章 异步电动机调压节能理论分析14-32
• 2.1 异步电动机损耗分布14-15
• 2.1.1 恒定损耗14-15
• 2.1.2 负载损耗15
• 2.1.3 杂散损耗（附加损耗）15
• 2.2 异步电动机降压节电原理15-19
• 2.2.1 异步电动机功率传递15-16
• 2.2.2 异步电动机的磁动势平衡关系16-17
• 2.2.3 异步电动机轻载降压节能原理17-19
• 2.3 异步电动机各种损耗随电压变化的规律19-21
• 2.3.1 运行电压对电机铁损的影响19-20
• 2.3.2 运行电压对电机铜损的影响20
• 2.3.3 运行电压对电机杂散损耗的影响20-21
• 2.4 恒功率因数控制原理21-27
• 2.4.1 异步电动机效率和功率因数的关系21-22
• 2.4.2 电动机效率与转差率的关系22-23
• 2.4.3 电动机端电压与转差率的关系23-26
• 2.4.4 电动机功率因数与转差率的关系26-27
• 2.5 异步电动机调压特性分析27-31
• 2.5.1 电压变化对电机输出转矩的影响及调压允许范围27-30
• 2.5.2 功率因数特性分析30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 异步电动机降压节能控制方案32-38
• 3.1 降压节能控制系统概述及控制策略的选择32
• 3.2 模糊控制基本原理及特点32-33
• 3.3 模糊控制的输入、输出量33-34
• 3.4 电动节能控制的实现34-36
• 3.4.1 三相晶闸管调压电路35-36
• 3.4.2 功率因数检测36
• 3.5 本章小结36-38
• 第四章 模糊控制器的 MATLAB 仿真设计38-46
• 4.1 模糊控制器的设计38
• 4.2 输入、输出变量隶属度函数的确立38-40
• 4.3 模糊规则的确立40-41
• 4.4 控制器的 MATLAB 仿真设计41-46
• 第五章 异步电动机节能控制系统的建模与仿真46-54
• 5.1 MATLAB 仿真软件与节能控制系统仿真图46-47
• 5.1.1 MATLAB 仿真软件46
• 5.1.2 节能控制系统基本仿真模型图46-47
• 5.2 主要功能模块的仿真设计47-51
• 5.2.1 三相交流电压源47
• 5.2.2 三相异步电动机47-48
• 5.2.3 三相交流调压模块48-49
• 5.2.4 功率因数检测模块49-50
• 5.2.5 模糊控制环节50-51
• 5.3 仿真结果说明51-54
• 第六章 结论54-56
• 参考文献56-58
• 致谢58-60
• 攻读学位期间发表的学术论文目录60-61

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