基于异步电机效率优化变频供水系统研究

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1、电气传动2010年第4O卷第3期ELECTRICDRIVE2010Vo1．40No．3基于异步电机效率优化的变频供水系统研究李斌，罗富强，陈炜，李洪凤，柴秀强(1．天津大学电气与自动化工程学院，天津300072；2．天津甘泉集团有限公司，天津300352)摘要：研究了供水系统中驱动水泵的异步电机最大运行效率控制问题，对于整个社会的节能和减排具有重要意义在研究异步电机最小损耗控制算法和流量、水压与水泵转速的关系基础上，建立了基于异步电机效率优化的变频供水闭环控制系统。与恒压频比控制进行了对比，仿真结果表明最小损耗控制算法在保证系统具有较好的动态响应的同时，显著提高了轻载时电

2、机的运行效率，将其应用于供水系统中，将有利于提高系统的节能水平。关键词：供水系统；异步电机；效率优化；节能中图分类号：TM346文献标识码：AStudyonWaterSupplySystemofEfficiencyOptimizationControlofInductionMotorLIBin，LUOFu—qiang，CHENWei，LIHong—feng，CHAIXiu—qiang(1．SchoolofElectricalandAutomationEngineering，TiainUniversity，Tiain300072，China；2．TianjinGanquan

3、GroupCorporation，Tianjin300352，China)Abstract：Researchonefficiencyoptimizationcontrolofinductionmotor(IM)drivingpumpinwatersup—plysystemwaspresented，whichhasgreatmeaningtOenergyconversionandemissionreductionforallsocie—ty．BasedonthelossminimizationcontrolofIMandtherelationbetweentheflow，p

4、ressureandspeedofpump，thecontrolsystemofwatersupplysystemwasset．ThecomparativestudywithconstantV／falgo—rithmwasdone，andtheresultsshowthelossminimizationcontrolcankeeptheacceptabledynamicresponseandimprovestheefficiencyofIMatlowload．Applicationofthisalgorithminwatersupplysystemwillsecureah

5、igherlevelofenergyconversion．Keywords：watersupplysystem；inductionmotor；efficiencyoptimization；energyconversion根据美国水力学研究所统计，在发展中国家型法两类[6]。搜索法存在收敛时间长，转矩振2O％的能源消耗在各种泵类设备上_1]。城市供水荡等问题。模型法根据电机的损耗模型，进行实系统一般由水泵、异步电机及各种管网设备构成，时控制，通常需要速度传感器提供反馈信号。其功耗问题比较复杂，需要考虑多方面因素[2]。本文首先对水泵的负载特性进行分析，结果经过几十年的发展，

6、城市供水系统经历了工频、变表明水泵转速降低时其负载特性低于理论的二次频恒压、变频变压和管网叠压几个阶段，其节能效方转矩负载，其节能潜力亟需提升；水泵的出口水果有了极大的提高。然而，这些系统主要着眼水压和流量与水泵转速之间存在对应关系，根据压泵效率及管网特性的研究，将水泵简化为二次方力和流量传感器的值即可辨识出电机转速，从而型负载后，通过设置变频器的恒转矩或降转矩降低了系统成本。在此基础上，以电机等效电路V／f曲线对异步电机进行调速，仍存在很大的节为基础，研究电机最小损耗控制策略，给出异步电能空间．u3。机驱动电压幅值与频率的控制方法，仿真结果表异步电机的效率优化策略，可分

7、搜索法和模明此方法在具有较好的动态特性的同时，能显著基金项目：天津市科技支撑计划重点项目(082CKFGX02000)作者简介：李斌，(1976一)，男，副教授，Email：eLib@tju．edu．cn32李斌，等：基于异步电机效率优化的变频供水系统研究电气传动2010年第4O卷第3期提高电机的运行效率。电机运行时转子电流频率较低，所以转子铁耗较小，而杂散损耗与谐波、摩擦等工作状态有关，属1水泵的负载特性分析于不可控部分，占输入功率的比例一般为恒值，Ⅲ因．N，擗在供水系统设计时，通常认为水泵是二次方此异步电机的等效电路可简化