CN103684174B - 一种异步电机自动节能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种异步电机自动节能方法，包括以下步骤：对检测到的三相输出电流进行处理，获得电机运行时的有功电流和无功电流；求取当前电压下降系数和电压调节系数目标值；自动节能调压控制：根据当前电压下降系数与电压调节系数目标值的大小进行电压调节。本发明适用于电机带轻载长期运行的场合，不需要给出特定的负载频率特性曲线，只需要一条基于恒磁通原则的V/f参考曲线，该方法便能够通过自动调节输出电压，降低总的输出电流和励磁电流，使其最终工作在最优点附近，有效的降低系统的损耗；该方法在不同频率下对不同负载有着较强的适应能力，能够更好的实现节能控制。

Description

一种异步电机自动节能的方法

技术领域

本发明涉及电机技术，具体涉及电机在V/F模式下长期轻载运行时，通过自动调节输出电压进行节能的技术。

背景技术

变频器带电机在V/f模式下运行，其输出频率和输出电压是分开给定的，一般采用恒磁通原则来确定的对应频率下的输出电压给定曲线，该恒磁通一般为额定励磁磁通。这种方法能够保证电机在整个频率段都能有不低于额定转矩的转矩输出能力。但在一些轻载或空载场合，采用该曲线时，系统的大部分电流都用来维持励磁，使得系统的整体效率不是很高。

电机的损耗主要集中在铜耗和铁耗上，铜耗与通过绕组的电流大小的平方成正比，铁耗与电机内部的磁场强度和频率呈正相关的关系。当电机在V/f控制模式下轻载运行时，在一定范围内，通过适当的降低输出电压，可以同时降低总的输出电流和磁场强度，降低系统的铜耗和铁耗。

在一些实际的工业应用场合中，如风机、水泵类应用，电机并不是长期处于满负载运行状态。为了使这类系统能够获得较好的运行和节能效果，人们一般不再采用恒磁通的V/f曲线，而是需要通过实测或是基于经验预估系统的负载和频率间的特性，来确定最终变频器工作时的V/f运行曲线。这种方法较恒励磁磁通V/f曲线能够有效降低系统的损耗。但在V/f运行曲线的获取方面存在以下问题：一方面，某些系统的负载和频率特性不是完全固定的；另一方面，对于一些已经安装运行的系统，没有进行完全测试的条件。这些都使得人们难以获得准确的V/f运行曲线。

通过检测系统当前的运行状态，自动计算出最优的输出电压并进行调节是一种较为理想的方法。但这涉及如何在电压下降时保证系统不失步、通过哪些量来确定电压下降的幅度的问题，当前的文献中较少涉及到对这方面问题的讨论。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种异步电机自动节能方法，用于变频器带电机在V/f模式下长期轻载运行的工作场合，通过自动调节输出电压，降低总的输出电流和励磁磁通，进而实现节能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

一种异步电机自动节能方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一、对检测到的三相输出电流进行处理，获得电机运行时的有功电流和无功电流：

将检测到的静止坐标系下的三相输出电流通过恒幅值的派克变换，转换为旋转坐标系下的以同步速旋转的相互垂直的两相直流，其中旋转坐标系的一个轴定向在电压矢量上，两相直流对应为电机运行时的有功电流和无功电流；

步骤二、求取当前电压下降系数和电压调节系数目标值：

当前电压下降系数为当前电压值与当前频率下V/f参考曲线对应电压值的比值；电压调节系数目标值为当前频率下V/f参考曲线对应电压值的等效有功电流与额定励磁电流比值的平方根；其中，当前频率下V/f参考曲线对应电压值的等效有功电流为当前有功电流与当前电压下降系数的乘积；

步骤三、自动节能调压控制：

根据当前电压下降系数与电压调节系数目标值的大小，按下述公式进行电压调节：

$U_{fk+}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1}-{\mathrm{\&Delta;U}}_1,& k_x\&GreaterEqual;{\mathrm{ak}}_t\\ \frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1}+{\mathrm{\&Delta;U}}_2,& k_x\&le;k_t\\ \frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1},& k_t<k_x<{\mathrm{ak}}_t\end{array}\right.;$

式中U_fk+为下一拍给定输出电压；U_fk为当前频率为f时的输出电压，即上一拍给定输出电压；f为当前给定频率，f₁为下一拍给定频率；U_f1、U_f分别为V/f参考曲线在频率为f₁、f下对应的输出电压值；ΔU₁、ΔU₂分别为电压下降量和电压上升量，为预设值；k_x为当前电压下降系数，且k_t为电压调节系数目标值；a为调节系数；

所述的V/f参考曲线基于恒磁通原则来选取。

按上述方案，所述步骤三中的调节系数的取值以使得防止由于电压调节目标系数波动引起频繁调节为准。

按上述方案，所述的调节系数优选为1.05。

本发明的有益效果为：

1、本发明适用于电机带轻载长期运行的场合，不需要给出特定的负载频率特性曲线，只需要一条基于恒磁通原则的V/f参考曲线，该方法便能够通过自动调节输出电压，降低总的输出电流和励磁电流，使其最终工作在最优点附近，有效的降低系统的损耗；该方法在不同频率下对不同负载有着较强的适应能力，能够更好的实现节能控制。

2、增加滞环控制，避免由于电压调节目标系数波动引起频繁调节，并通过试验给出优选调节系数。

附图说明

图1为电压电流矢量图。

图2为异步电机等效电路图。

图3为异步电机等效电路简化图。

图4为V/f模式下自动能量优化控制示意图。

图5为基于恒磁通原则的V/f参考曲线。

图6为平方曲线形式的V/f曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明。

本发明提供的一种异步电机自动节能方法，包括以下步骤：

步骤一、对检测到的三相输出电流进行处理，获得电机运行时的有功电流和无功电流：

将检测到的静止坐标系下的三相输出电流通过恒幅值的派克变换，转换为旋转坐标系下的以同步速旋转的相互垂直的两相直流，其中旋转坐标系的一个轴定向在电压矢量上，两相直流对应为电机运行时的有功电流和无功电流；

步骤二、求取当前电压下降系数和电压调节系数目标值：

当前电压下降系数为当前电压值与当前频率下V/f参考曲线对应电压值的比值；电压调节系数目标值为当前频率下V/f参考曲线对应电压值的等效有功电流与额定励磁电流比值的平方根；其中，当前频率下V/f参考曲线对应电压值的等效有功电流为当前有功电流与当前电压下降系数的乘积；所述的V/f参考曲线基于恒磁通原则来选取；

步骤三、自动节能调压控制：

根据当前电压下降系数与电压调节系数目标值的大小，按下述公式进行电压调节：

$U_{fk+}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1}-{\mathrm{\&Delta;U}}_1,& k_x\&GreaterEqual;{\mathrm{ak}}_t\\ \frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1}+{\mathrm{\&Delta;U}}_2,& k_x\&le;k_t\\ \frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1},& k_t<k_x<{\mathrm{ak}}_t\end{array}\right.;$

式中U_fk+为下一拍给定输出电压；U_fk为当前频率为f时的输出电压，即上一拍给定输出电压；f为当前给定频率，f₁为下一拍给定频率；U_f1、U_f分别为V/f参考曲线在频率为f₁、f下对应的输出电压值；ΔU₁、ΔU₂分别为电压下降量和电压上升量，为预设值；k_x为当前电压下降系数，且k_t为电压调节系数目标值；a为调节系数，调节系数的取值以使得防止由于电压调节目标系数波动引起频繁调节为准，优选为1.05。

首先介绍本发明中几个关键参数的选取原理：

本方法中，参考曲线采用恒励磁磁通的V/f参考曲线，为了保证整个频率阶段，异步电机都能够有不低于额定转矩的转矩输出能力，故该励磁磁通一般为额定励磁磁通。

由电流传感器得到三相电流i_a、i_b、i_c，将静止坐标系下的三相电流通过恒幅值的派克变换得到旋转坐标系下的两相电流i_D、i_Q，当将Q轴定向在电压矢量上时，则Q轴电流即为有功电流i_Q，D轴电流为无功电流i_D，其矢量图如图1所示，图中A、B、C轴为静止坐标系的三个坐标轴。由此可得其转换公式为：

其中，i_a、i_b、i_c为三相电流瞬时值，θ_i为D轴与A轴夹角，θ_u为Q轴与A轴的夹角，ω为电压矢量角频率，f_当为当前运行频率。

异步电机等效电路如图2所示，定转子侧的漏感L_1σ、L_2σ和励磁支路上的电阻R_m相对于主电感来说比较小，可以忽略。定子电阻R₁在低频阶段在电路参数中所占比重较大，不能忽略，但随着频率的上升，其所占比值逐渐缩小，当频率足够大，对于一般的异步电机，可取当前运行频率f_当为：

f_L≤f_当≤f_N(2)，

其中，f_L为允许自动调压节能操作的频率下限值，f_L＝(10％～20％)f_N，f_N为电机额定运行频率。

当频率在式(2)所示范围内时，可忽略定子电阻的影响。这样可以将异步电机简化为图3所示等效电路。在该等效电路上，励磁支路上的电流主要用来提供励磁，可以近似认为励磁电流即为无功电流，转子支路上的电流主要用来做功，可近似认为是有功电流。这样近似有：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_M=\frac{\sqrt{2}}{2}{i}_D\\ I_T=\frac{\sqrt{2}}{2}{i}_Q\\ I=\sqrt{I_M^2+I_T^2}\end{array}\right.---\left(3\right),$

其中，I_M为励磁电流有效值；I_T为转矩电流有效值；I为相电流有效值。

在给定频率f下，电机负载的转矩为T_f，并且电机以转速n稳定运行时，电机输出有功功率P为：

$P=2\mathrm{\&pi;}\frac{n}{60}{T}_f---\left(4\right),$

令给定频率f下由公式(1)、(3)得到的I_T为I_Tf，即为频率为f时的有功电流有效值；给定频率为f下V/f参考曲线对应的输出相电压有效值为U_f，则基于图3等效电路可得近似关系如式(5)所示：

$P\&ap;3U_f{I}_{Tf}\&ap;3\&times;2{\mathrm{\&pi;fL}}_m{I}_{MN}{I}_{Tf}\&ap;3\frac{U_f^2}{\frac{R_2}{s}}---\left(5\right),$

其中，L_m为励磁电感值，I_MN为额定励磁电流有效值，R₂为转子支路等效电阻值，s为转差率。

结合式(4)、式(5)不难得出，负载转矩T_f不变，在相同的频率f下，降低输出电压，就降低了等效的励磁磁场，为了使输出转矩不变，转差增大，转子支路上的有功电流值I_Tf增大。考虑到转子转差变化不能过大，否则会引起异步电机运行失步。故在电压下降同时保证异步电机运行不失步的范围内，可近似认为降压前后系统输出有功功率不变，即：

P＝3U_fI_Tf＝3U_fkI_Tfk＝3kU_fI_Tfk(6)，

其中，k为降压系数(0<k≤1)，U_fk为频率为f时降压后的相电压有效值，I_Tfk为频率为f时降压后的有功电流。

由式(6)可得，频率为f时降压后的有功电流与降压前的有功电流即频率为f时的有功电流有效值的关系为：

$I_{Tfk}=\frac{1}{k}{I}_{Tf}---\left(7\right),$

由于降压前，式(2)所示频率范围内，输出电压是基于恒额定励磁磁通的V/f参考曲线给定的，则近似存在：

$\frac{U_f}{f}=C_{M1}{\mathrm{\&Phi;}}_{MN}=C_{M2}{I}_{MN}---\left(8\right),$

其中，Φ_MN为额定励磁磁通，C_M1为额定励磁磁通与电压、频率比值间的转换系数，C_M2为额定励磁电流与电压、频率比值间的转换系数，C_M1和C_M2均为常数。

设输出电压为U_fk时对应的励磁电流为I_Mfk，即频率为f时降压后的励磁电流，由式(6)、式(8)不难得到：

I_Mfk＝kI_MN(9)，

则可得任意降压系数k下，总的线电流有效值I_k为：

$I_k=\sqrt{I_{Mfk}^2+I_{Tfk}^2}=\sqrt{k^2{I}_{MN}^2+\frac{1}{k^2}{I}_{Tf}^2}---\left(10\right),$

令 $\frac{\&part;I_k}{\&part;k}=0---\left(11\right),$

可得， $k^4={\left(\frac{I_{Tf}}{I_{MN}}\right)}^2---\left(12\right),$

式(12)一共有四个解，其中有两个位虚根和两个实根结合k的取值范围，只有一个实根满足要求。该点为任意降压系数k下，电流I_k的一个极值点。由异步电机的工作特性不难得知，在保证异步电机不失步的前提下，该点是I_k的极小值点。在式(13)所示区间内，I_k随着k的减小也是单调递减的。

$\sqrt{\frac{I_{Tf}}{I_{MN}}}\&le;k<1---\left(13\right).$

由式(13)可见，若要电压降低时，总的输出电流也下降，则频率为f下的有功电流I_Tf必须满足：

I_Tf<I_MN(14)，

从所带负载的角度来看，结合式(4)、(5)，若要通过降压降低输出电流实现节能，则所带负载的转矩应满足关系如式(15)所示：

$T_f<\frac{I_{MN}}{I_{TN}}{T}_N---\left(15\right),$

其中，T_N为电机额定转矩，I_TN为额定有功电流，且I_N为电机额定电流。

前面讨论了通过降压弱磁实现节能的前提条件和降压系数与合成电流间的关系。为降压和降低电流的具体操作提供了理论指导，但是这些讨论没有涉及到在降压的同时如何避免失步的出现。

由图1所示异步电机等效电路，在给定频率为f，基于恒额定励磁磁通给的电压U_f下，即降压前，异步电机最大转矩T_max表达式为：

$T_{max}=\frac{3{\mathrm{pU}}_f^2}{4\mathrm{\&pi;}f\&lsqb;R_1+\sqrt{R_1^2+{\left(2\mathrm{\&pi;}f\right)}^2{(L_{1\mathrm{\&sigma;}}+L_{2\mathrm{\&sigma;}})}^2}\&rsqb;}---\left(16\right),$

其中，p为极对数，R₁为定子电阻，L_1σ为定子漏感，L_2σ为转子漏感。

则降压后相电压有效值为U_fk时电机的最大输出转矩T_maxk为：

T_maxk＝k²T_max(17)，

若异步电机所带负载转矩为T_f，由式(4)、(6)、(7)可得，

$T_f=\frac{{\mathrm{kI}}_{Tfk}}{I_{TN}}{T}_N=\frac{I_{Tf}}{I_{TN}}{T}_N---\left(18\right),$

要使异步电机不失步，则必须存在：

T_maxk≥T_f(19)，

结合式(17)、(18)，可得：

$k^2{T}_{max}\&GreaterEqual;\frac{I_{Tf}}{I_{TN}}{T}_N---\left(20\right),$

由于k是一个大于零的值，故可得：

$k\&GreaterEqual;\sqrt{\frac{I_{Tf}}{I_{TN}}}\sqrt{\frac{T_N}{T_{max}}}---\left(21\right),$

由异步电机工作特性可知T_max>T_N，则当降压系数k满足关系式(22)时，即可保证异步电机运行不失步。

$k\&GreaterEqual;\sqrt{\frac{I_{Tf}}{I_{TN}}}---\left(22\right),$

结合式(13)，得k得取值范围为：

$max(\sqrt{\frac{I_{Tf}}{I_{TN}}},\sqrt{\frac{I_{Tf}}{I_{MN}}})\&le;k<1---\left(23\right),$

若要实现通过降压降低总的输出电流，则有功电流和负载必须满足：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{Tf}<min(I_{MN},I_{TN})\\ T_f<\frac{min(I_{MN},I_{TN})}{I_{TN}}{T}_N\end{array}\right.---\left(24\right),$

在满足上述条件的情况下，电压调节系数目标值k_t为：

$k_t=max(\sqrt{\frac{I_{Tf}}{I_{TN}}},\sqrt{\frac{I_{Tf}}{I_{MN}}})---\left(25\right).$

基于此，在电机带轻载运行时，可以构建通过降低输入电压降低输出电流实现节能的逻辑。

根据以上分析，下面结合图4，详细介绍本发明的实施过程。

该发明中异步电机的控制方式为V/f控制，其V/f参考曲线基于恒磁通原则进行选取。当不行使自动节能控制时，电机即按照该V/f曲线运行。

首先，判断电机运行频率是否在允许进行自动节能控制模式的频率范围内，即是否满足公式(2)：若在该范围内，则允许进行自动节能控制，输出电压采用自动节能控制器的输出值；若不在该范围内，则输出电压采用V/f参考曲线中的电压值。

令给定频率f即为电机当前运行频率，基于检测所得当前三相电流，利用式(1)、(3)计算得到的I_T即为当前运行频率f下降压后的有功电流I_Tfk，得到的I_M即为当前运行频率f下降压后的无功电流，也即当前运行频率f下降压后的励磁电流I_Mfk。

在已知f、当前运行频率f下降压后的相电压有效值U_fk、降压后的有功电流I_Tfk和励磁电流I_Mfk的情况下，由式(6)求得当前电压的降压系数k；再由式(7)求得当前运行频率为f对应输出电压为V/f参考曲线对应电压U_f时的等效有功电流有效值I_Tf；电机的额定励磁电流有效值I_MN的求取可以采用两种方式：在能够采用空载试验测试时，可将电机按照V/f参考曲线加速到额定转速的80％左右，测定当前的输出电流，即为额定励磁电流(近似为额定励磁电流)；当现场不能够进行空载试验时，可以通过式(9)求得对应的额定无功电流值。然后参考式(3)可以求得额定有功电流值I_TN(近似为额定有功电流)。

判断当前运行频率f下的有功电流有效值I_Tf是否满足式(24)：若满足，则投入降压节能操作，输出电压采用自动节能控制器的输出值；若不满足，则不进行降压节能操作，而是按照V/f参考曲线给定输出电压值。

在当前运行频率f下的有功电流有效值I_Tf满足式(24)的基础上，判断额定无功电流与额定转矩电流的大小，然后利用式(25)来确定降压系数目标值，对于大部分异步电机来说，额定励磁电流一般不大于额定转矩电流，即I_MN≤I_TN，故一般可直接取电压调节系数目标值k_t为

为了防止由于系统扰动引起电压调节系数目标值k_t的频繁波动，这里进行以下两个方面的处理：一方面，在通过式(1)、(3)获得有功和无功电流时，需要对两个值进行一个截止频率比较低的低通滤波处理；另一方面，同时对k_t的上下限进行限制。即

k_tL≤k_t≤1(26)，

其中，k_tL为电压调节系数目标值下限值，k_tL＝(0.4～0.6)。

在上述条件都满足进行自动节能控制的基础上，进行电压调节系数目标值为k_t的调节过程，输出电压采用渐变的方式向进行调节，这样可以防止由于电压突变引起的过流或系统不稳定运行。同时，为了避免降压系数k在电压调节目标系数附近引起电压频繁调节，在控制中引入一个滞环。电压自动调节操作按下式所示方式进行：

$U_{fk+}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1}-{\mathrm{\&Delta;U}}_1,& k_x\&GreaterEqual;{\mathrm{ak}}_t\\ \frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1}+{\mathrm{\&Delta;U}}_2,& k_x\&le;k_t\\ \frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1},& k_t<k_x<{\mathrm{ak}}_t\end{array}\right.---\left(27\right),$

式中U_fk+为下一拍给定输出电压；U_fk为当前频率为f时的输出电压(即上一拍给定输出电压U_ref-，U_f1k-＝U_ref-)；f为当前给定频率，f₁为下一拍给定频率；U_f1、U_f分别为V/f参考曲线在频率为f₁、f下对应的输出电压值；ΔU₁、ΔU₂分别为电压下降量和电压上升量，为预设值；k_x为当前电压下降系数，且k_t为电压调节系数目标值；a为调节系数，调节系数的取值以使得防止由于电压调节目标系数波动引起频繁调节为准，优选为1.05；

电压下降量ΔU₁取为一个常数；电压上升量ΔU₂可以选择为一个常数，也可也选择为一个常数与等效有功电流I_Tf变化率的乘积，第二种模式适用于负载突加的场合，可以防止由于负载突加引起电机的运行失步，但若参数选取不当，也可能会影响到自动节能控制的稳定运行。由于调节电压会改变会引起异步电机的磁场动态变化过程，考虑到系统的稳定性，两调节量的值要适当的设小一些。通过调节这两个量对应的常数值，使自动节能控制在不同的运行场合都能表现出较为理想的工作状态。

当运行频率在运行自动节能的频率下限f_L附近时，防止由于频率变化引起自动节能操作的频繁切除与引入。故在此处对输出电压做一个滞环处理。

需要指出的是，V/f参考曲线的电压值为自动节能控制输出电压值的上限值，当计算中出现自动节能控制输出电压值大于V/f参考曲线对应电压值时，输出电压值取参考曲线上的值。这样，给定输出电压值U_ref可为：

实例分析：

实验平台采用的TMS320F2833x型DSP为控制核心的7.5kW变频器拖动7.5kWABB变频调速异步电机，其中电机额定运行频率为50Hz，额定转速为1452r/min，额定电流为16.2A，负载采用西门子直流调速器控制的15kW直流电机提供。试验内容为：1、变频器拖动异步电机在V/f控制模式运行，V/f曲线采用基于恒磁通原则确定的曲线，给定曲线如图5所示，其中低压抬升为6V，抬升转折频率为20Hz。通过变频器来设定电机的运行速度，通过直流调压器来调节负载，记录在不同转矩，不同给定频率下的输出电流。2、V/f曲线采用一般的风机水泵用的平方曲线，给的曲线如图6所示，其中低压抬升为6V，抬升转折频率为20Hz，测试过程仿照1，记录输出电流值。3、采用自动节能控制，采用试验内容1中的基于恒磁通原则确定的V/f曲线作为参考曲线，允许自动节能控制的下限频率取为10Hz，测试过程仿照1，记录输出电流值。记录的数据结果如下表所示。

表15N负载不同V/f曲线下输出电流值(A)

	10Hz	20Hz	30Hz	40Hz	50Hz
						V/f参考曲线	8.9	8.4	8.4	8.4	8.4
V/f平方曲线	失步	6.0	5.8	7.0	8.4
						自动节能控制	5.7	5.6	5.6	5.6	5.6

表210N负载不同V/f曲线下输出电流值(A)

	10Hz	20Hz	30Hz	40Hz	50Hz
						V/f参考曲线	9.3	9.0	9.0	9.0	9.0
V/f平方曲线	失步	11.8	8.1	8.1	9.0
						自动节能控制	7.9	7.9	7.9	7.9	7.9

表315N负载不同V/f曲线下输出电流值(A)

	10Hz	20Hz	30Hz	40Hz	50Hz
						V/f参考曲线	10	10.0	9.9	9.9	9.9
V/f平方曲线	失步	22.1	11.1	9.7	9.9
						自动节能控制	9.7	9.7	9.7	9.6	9.6

表420N负载不同V/f曲线下输出电流值(A)

	10Hz	20Hz	30Hz	40Hz	50Hz
						V/f参考曲线	11.2	11.1	11.1	11.4	11.2
V/f平方曲线	失步	失步	14.5	11.6	11.2
						自动节能控制	11.1	11.1	11.1	11.1	11.1

从表1-表4中的数据可以看出，在轻载的情况下，电机采用V/f平方曲线较V/f参考曲线的输出电流值要小一些，但是当负载大到一定程度时，电机V/f平方曲线时的输出电流值会大于采用V/f参考曲线时的对应电流值，严重时还会导致失步。而采用自动节能控制时，在整个测试范围内，电机采用自动节能控制时的输出电流，都不大于采用V/f参考曲线时的对应电流值，负载越轻，则电流降低幅度也越大，当负载增加到一定程度时，自动节能控制的电流输出基本上与V/f参考曲线输出相等。测试结果表明，自动节能控制在不同的运行频率和不同的负载下有着较强的适应能力和节能表现，对于异步电机带轻载长期运行的场合，有着较好的应用前景。

Claims (3)

1.一种异步电机自动节能方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一、对检测到的三相输出电流进行处理，获得电机运行时的有功电流和无功电流：

将检测到的静止坐标系下的三相输出电流通过恒幅值的派克变换，转换为旋转坐标系下的以同步速旋转的相互垂直的两相直流，其中旋转坐标系的一个轴定向在电压矢量上，两相直流对应为电机运行时的有功电流和无功电流；

步骤二、求取当前电压下降系数和电压调节系数目标值：

当前电压下降系数为当前电压值与当前频率下V/f参考曲线对应电压值的比值；电压调节系数目标值为当前频率下V/f参考曲线对应电压值的等效有功电流与额定励磁电流比值的平方根；其中，当前频率下V/f参考曲线对应电压值的等效有功电流为当前有功电流与当前电压下降系数的乘积；

步骤三、自动节能调压控制：

根据当前电压下降系数与电压调节系数目标值的大小，按下述公式进行电压调节：

$U_{fk+}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1}-{\mathrm{\&Delta;U}}_1,& k_x\&GreaterEqual;{\mathrm{ak}}_t\\ \frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1}+{\mathrm{\&Delta;U}}_2,& k_x\&le;k_t\\ \frac{U_{fk}}{U_f}{U}_{f1},& k_t<k_x<{\mathrm{ak}}_t\end{array}\right.;$

式中U_fk+为下一拍给定输出电压；U_fk为当前频率为f时的输出电压，即上一拍给定输出电压；f为当前给定频率，f₁为下一拍给定频率；U_f1、U_f分别为V/f参考曲线在频率为f₁、f下对应的输出电压值；ΔU₁、ΔU₂分别为电压下降量和电压上升量，为预设值；k_x为当前电压下降系数，且k_t为电压调节系数目标值；a为调节系数；

所述的V/f参考曲线基于恒磁通原则来选取。

2.根据权利要求1所述的异步电机自动节能方法，其特征在于：所述步骤三中的调节系数的取值以使得防止由于电压调节目标系数波动引起频繁调节为准。

3.根据权利要求2所述的异步电机自动节能方法，其特征在于：所述的调节系数优选为1.05。