1、引言

　　在高速增長的經濟環(huán)境下，中國能源工業(yè)面臨經濟增長與環(huán)境保護的雙重壓力。有資料表明，中國能源利用效率比發(fā)達國家低很多，90年代中國高耗能產品的耗能量一般比發(fā)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(jié)能方面是大有潛力可挖的。目前，國內電機節(jié)能器的研究非常活躍，但是在產業(yè)化方面還不是很理想，市場的大部分被國外公司所占據(jù)。因此，為了加快國內節(jié)能器的發(fā)展，在國家十五計劃中，電機系統(tǒng)節(jié)能方面的投入高達500億元左右。

       三相異步電機智能化節(jié)能控制器，系與上海某公司北京分公司聯(lián)合攻關開發(fā)的新產品，基于微處理器數(shù)字控制技術，通過其內置的專用節(jié)電優(yōu)化控制軟件動態(tài)調整電機運行狀態(tài)過程中的電壓和電流，最大限度的提高電機的功率因數(shù)，可以有效避免電機因匹配不合理造成的電能浪費，節(jié)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(jié)能器還具有完善的軟啟動、軟停車功能，實現(xiàn)了電機的無級平滑啟、停控制。

       2、系統(tǒng)硬件設計

　　系統(tǒng)原理結構如圖1所示，系統(tǒng)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(fā)脈沖的時序管理、控制策略的優(yōu)化調度和控制算法的實現(xiàn)，以及設備運行狀態(tài)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(shù)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(shù)檢測與計算、用電量的在線計量。同時，測量機89C52與數(shù)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(xiàn)遠程通訊。

        雙單片機間的數(shù)據(jù)并行通訊采用雙口RAM IDT7130，這是一種高速1K×8bit雙口靜態(tài)RAM，帶片內總線仲裁電路，適用于雙機之間大量數(shù)據(jù)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(yōu)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(tài)，即可繼續(xù)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(shù)隨之變化，采用功率因數(shù)角負反饋閉環(huán)調節(jié)進行節(jié)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(xiàn)象發(fā)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(jié)電率，配置間歇工作機制；對運行期間出現(xiàn)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(fā)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(tǒng)中，當移相觸發(fā)角αβ情況的“半波整流”現(xiàn)象發(fā)生，圖3 （a）所示。為保證移相脈沖的可靠觸發(fā)，常要求觸發(fā)信號為寬脈沖或脈沖串，但在雙脈沖觸發(fā)方式下，α較大時第二脈沖串可能引起“誤換相觸發(fā)”現(xiàn)象發(fā)生，見圖3（b）所示。

     5、結束語

　　本文介紹的節(jié)能器為通用型設計，在油田活塞式抽油機節(jié)能控制應用中取得了顯著的節(jié)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(jié)能控制器設計和軟啟動器設計。

        參考文獻

[1]石光峰，《電機軟啟動控制模塊的功能及其應用　電氣傳動(2001.1)》.2001.08.31。
王 毅 、徐殿國，《風機類負載啟停控制的電機軟啟動控制器　風機技術》 ，2001.11.08。
李遠輝，《地鐵交流異步電動機起動及優(yōu)化節(jié)能　電氣時代》 ，2001.12.05。
金 墨 、齊永杰 ，《電機軟啟動器的探討　中國市政工程華北設計研究院》，2002.8.10。