CN112234905B - 一种基于变频器的电动机节能方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于变频器的电动机节能方法、装置及电子设备，具体涉及电子设备领域。其方法包括获取电动机的输出电压和电流，并根据电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位；利用电动机的实际相位计算电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差；基于相位差确定出误差调节的频率值，将误差调节的频率值与预设频率进行叠加，得到当前频率值，当前频率值用于调节电动机的当前输出电流改变电动机的输出能耗。通过获取电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位对所获得的实际相位与目标相位进行对比获得目标相位与实际相位之间的相位差，利用所获得的相位差进行误差调节，改变电动机运行的频率调节电动机的电流节约电动机的能耗。

Description

一种基于变频器的电动机节能方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备领域，具体涉及一种基于变频器的电动机节能方法、装置及电子设备。

背景技术

当电动机处于发电状态时，电机转速超过同步速，再生能量通过与变频器逆变桥开关器件(例如：IGBT)并联的续流二极管的整流，反馈到直流母线。而通用变频器的直流母线采用普通二极管整流桥供电，不能向电网回馈电能，再生能量积累使母线电压升高，严重威胁母线电容器和功率开关器件的安全，且当母线电压升高到一定程度时，与电动机连接的变频器会进入自动保护停机状态，使其电动机无法正常工作。

而为了解决其电动机无法正常工作，在现有技术中提出采用开关控制的能耗制动方式，对变频器内置或外置制动单元，使母线电压升高后接通开关，让其回馈能量消耗在自动单元的电阻上，此方式虽能减缓再生能量积累，防止母线电压升高，保护变频器不会进入自动保护停机状态。但由于该方式采用的是开关控制制动方式，属于一种耗能方法。这使得在应对大容量或者大惯量拖动系统中(例如：采油装置)，其制动电阻上所消耗的能量往往非常大，严重时还能够抵消变频器降频运行时所带来的节能效果造成电动机能耗过大。因此，在现有技术中，如何能够节约能耗保证生产安全是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于变频器的电动机节能方法、装置及电子设备，以解决现有技术中，如何能够节约能耗保证生产安全的问题。

根据第一方面，本申请提供了一种基于变频器的电动机节能方法，包括：获取电动机的输出电压和电流，并根据所述电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位；利用所述电动机的实际相位计算所述电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差；基于所述相位差确定出误差调节的频率值，将所述误差调节的频率值与预设频率进行叠加，得到当前频率值，所述当前频率值用于调节电动机的当前输出电流改变电动机的输出能耗。

本申请提供的基于变频器的电动机节能方法，通过获取电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位对所获得的实际相位与目标相位进行对比获得目标相位与实际相位之间的相位差，利用所获得的相位差进行误差调节，改变电动机运行的频率调节电动机的电流节约电动机的能耗。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，获取电动机的输出电压和电流，并根据所述电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位，包括：根据预设置的电动机输出电压相位角度和通过电流传感器检测的电流相位角度，计算所述预设置的电动机输出电压相位角度和所述电流传感器检测的电流相位角度的差值数据，基于所述差值数据确定出所述电动机的实际相位。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，基于所述相位差确定出误差调节的频率值，还包括：根据所述相位差计算出与所述相位差对应的频率值；基于所述相位差对应的频率值进行误差调节，得到误差调节的频率值。

本申请提供的基于变频器的电动机节能方法，通过获取预设置电动机输出电压相位角度和电流传感器检测的电流相位角度通过相位角计算公式计算出电动机的实际相位角度，以便于通过获取实际相位角度得到实际相位与目标相位的差值数据，从而保证能够通过差值数据调节对应差值数据的频率值从而实现改变电动机运行的频率调节电动机的电流节约电动机的能耗。

结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，在所述获取电动机的输出电压和电流之前，还包括：获取电动机的预设频率信息；判断电动机的实际运行频率信息是否达到所述电动机的预设频率信息；当所述电动机的实际运行频率信息未达到所述预设频率信息时，进行参数复位。

本申请提供的基于变频器的电动机节能方法，设置预设频率信息，并通过实际运行频率信息与预设频率信息进行判断，以保证电动机能够处于正常工作状态，保证其电机工作的稳定性。

结合第一方面或第一方面第二实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述将所述误差调节值与预设信息进行叠加之前，还包括：对所述误差调节的频率幅度进行调整。

本申请提供的基于变频器的电动机节能方法，通过对误差调节的频率幅度进行调整，以防止误差调节的范围过大使其影响电动机的正常工作状态。

根据第二方面，本申请提供了一种基于变频器的油田开采电动机节能方法，包括：判断节能功能是否启用；若所述节能功能启用，判断油田开采电动机是否处于停机状态；若所述油田开采电动机不处于停机状态，判断油田开采电动机是否到达设定频率；若所述电动机到达设定频率，则执行上述第一方面中任一实施方式所述的基于变频器的电动机节能方法对所述油田开采电动机执行节能操作。

根据第三方面，本申请提供了一种基于变频器的电动机节能装置，包括：获取模块，用于获取电动机的输出电压和电流，并根据所述电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位；计算模块，用于利用所述电动机的实际相位计算所述电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差；输出模块，用于基于所述相位差确定出误差调节的频率值，将所述误差调节的频率值与预设频率进行叠加，得到当前频率值，所述当前频率值用于调节电动机的当前输出电流改变电动机的输出能耗。

本申请提供的基于变频器的电动机节能装置，通过获取模块获取电动机的输出电压和电流，根据其电压和电流计算出电动机的实际相位，在将所计算出的实际相位发送给计算模块，计算模块根据所述获取的实际相位以及目标相位求其电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差，并将所获得的相位差发送给输出模块，通过输出模块对相位差进行误差调整是利用误差调节结果对电动机的输出进行调整以实现改变电动机运行的频率调节电动机的电流节约电动机能耗的目的。

根据第四方面，本申请提供了一种基于变频器的油田开采电动机节能装置，包括：第一判断模块，用于判断节能功能是否启用；第二判断模块，用于若所述节能功能启用，判断油田开采电动机是否处于停机状态；第三判断模块，用于若所述油田开采电动机不处于停机状态，判断油田开采电动机是否到达设定频率；第四判断模块，用于若所述电动机到达设定频率，执行上述第二方面所述的基于变频器的油田开采电动机节能方法对所述油田开采电动机执行节能操作。

根据第五方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式所述的变频器的电动机节能方法或第二方面所述的基于变频器的油田开采电动机节能方法。

根据第六方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的变频器的电动机节能方法或第二方面所述的基于变频器的油田开采电动机节能方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例1提供的一种基于变频器的电动机节能方法的流程图；

图2为根据本发明实施例1提供的一种基于变频器的电动机节能方法中步骤S30－S31的流程图；

图3为根据本发明实施例1提供的一种基于变频器的电动机节能方法中步骤S01－S02的流程图；

图4为根据本发明实施例2提供的一种基于变频器的油田开采电动机节能方法的流程图；

图5为根据本发明实施例提供的一种基于变频器的电动机节能装置的原理框图；

图6为根据本发明实施例提供的一种电子设备。

附图标记：

1－获取模块；2－计算模块；3－输出模块；4－处理器；5－存储器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

另外，还需说明本发明是通过电动机运转后转子做切割磁力线产生反电动势。其反电动势和加在电动机上的工作电压抵消，使得工作电流减小，即在电动机工作时，转速和工作频率越高，其工作电流就越小，其转速和工作频率越低，其工作电流越大的特性，利用变频器与电动机连接，变频器控制改变电动机的工作频率，从而节省基于电动控制设备的能耗，具体的实施过程如下：

实施例1

本实施例提供一种基于变频器的电动机节能方法，可以应用于电动机发电到电动的过程中，如图1所示，包括如下步骤：

S1，获取电动机的输出电压和电流，并根据电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位。

在本实施例中，电动机的输出电压可以是预设置的电动机的工作电压，电动机的输出电流可以是通过电流传感器检测到的电动机的工作电流。而电动机的实际相位是根据电动机的输出电压和电流利用相位公式计算出的电压相位角度和电流相位角度的差值数据。例如：是输出电压角度为120°，/>是电流角度90°，则电动机的实际相位

S2，利用电动机的实际相位计算电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差。

在本实施例中，可以根据步骤S1获得实际相位在通过电动机的目标相位计算二者差值数据，得到相位差。其中，电动机的目标相位可以是预设参考相位。例如：目标相位为100°，实际相位为30°，其相位差70°。

S3，基于相位差确定出误差调节的频率值，将误差调节的频率值与预设频率进行叠加，得到当前频率值，当前频率值用于调节电动机的当前输出电流改变电动机的输出能耗。

在本实施例中，误差调节的频率值可以是预设相位差对应频率表中的数据值，其中，可以是在获取相位差后在预设相位差对应频率表中查找与预设相位差对应的频率值。例如：相位差为30°，在预设相位差对应频率表中相位差30°所对应频率值为30Hz，则误差调节的频率值为30Hz。预设频率可以是预先设置的初始频率参数，例如：电动机运行的工频：50HZ。当前频率值可以是误差调节的频率值加上初始频率参数所得到的参数值。可选的，误差调节可以是PI调节中的比例调节或积分调节。可选的，还可以根据将误差调节的频率值划分为多段叠加频率值，通过逐次叠加误差调节频率以实现精细调整参数，和精准控制。

根据本实施例提供的基于变频器的电动机节能方法，通过获取电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位对所获得的实际相位与目标相位进行对比获得目标相位与实际相位之间的相位差，利用所获得的相位差进行误差调节，改变电动机运行的频率调节电动机的电流节约电动机的能耗。

可选的，在步骤S1中计算电动机的实际相位还可以包括：

S10，根据预设置的电动机输出电压相位角度和通过电流传感器检测的电流相位角度，计算预设置的电动机输出电压相位角度和电流传感器检测的电流相位角度的差值数据，基于差值数据确定出电动机的实际相位。

在本实施例中，预设置的电动机输出电压相位角度可以是通过电动机额定工作电压和输出电压计算得出的电压相位，而通过电流传感器检测的电流相位角度可以是利用电流传感器对电动机的工作电流进行检测得到的工作电流，根据工作电流以及输出电流计算得出的电流相位。其中也可以利用其所获得的电动机输出电压相位角度和电流传感器检测的电流相位角度通过差值公式计算得到预设置的电动机输出电压相位角度和电流传感器检测的电流相位角度的差值数据；另外，在交流电路中进行同频率正弦量之间的相位比较(如：电流相位和电压相位比较)，其比较结果为电动机的实际相位。具体的，以初始时刻为0时为例，求其电动机的实际相位，如：已知t₀时刻为0，其输出电压U₀为155.5V，输出电流I₀为2.5A，其额定工作电压U为331V，工作电流I为5A，根将其参数代入以下公式求取输出电压相位角度和电流相位角度/>其公式具体为：

其结果为输出电压相位角度为30°和电流相位角度/>为-30°，因此电动机的实际相位/>可以是/>

可选的，如图2所示，在步骤S3中，基于相位差确定出误差调节的频率值，还可以包括：

S30，根据相位差计算出与相位差对应的频率值。

在本实施例中，可以通过S2获得相位差，从预设的相位差对应频率表中提取对应的频率值，其中预设的相位差对应频率表中频率值由PI调节控制器进行误差调节，其相位差所对应的频率值为角频率。通过设置获取相位差对应的频率值，在后续进行数据叠加时，保证能够高效快速，且以最小的能耗带动后级设备。

可选的，也可以是通过设置相位差获取指令对相位差数据进行获取。从而使得相位差调整更加灵活。

S31，基于相位差对应的频率值进行误差调节，得到误差调节的频率值。

在本实施例中，利用所获得的相位差对应的频率值进行误差调节，其中误差调节可以是PI调节；利用PI调节对误差进行调节并确定出误差调节频率值。

可选的，可以将误差调节的频率值拆分为多个累加频率值，并通过旋钮或是按键进行设置以使得能够对预设频率进行叠加。在进行多次叠加后可以获得更加精准的频率值以使电动机的频率调节更加精细，从而使电动机的电流调整更加精准，实现最大化节约电动机的能耗。

在本实施例中，通过获取预设置电动机输出电压相位角度和电流传感器检测的电流相位角度通过相位角计算公式计算出电动机的实际相位角度，以便于通过获取实际相位角度得到实际相位与目标相位的差值数据，从而保证能够通过差值数据调节对应差值数据的频率值从而实现改变电动机运行的频率调节电动机的电流节约电动机的能耗。

可选的，如图3所示，在步骤S1之前还包括：

S01，获取电动机的预设频率信息。

在本实施例中，电动机的预设频率信息可以是预设的频率信息，例如：电动机运行工频50Hz。

S02，判断电动机的实际运行频率信息是否达到电动机的预设频率信息。

在本实施例中，电动机的实际运行频率信息可以是通过软件进行设置，对其电动实际运行的频率信息进行采集，并将所采集到的属于与预设频率信息做比较，以确定出当前电动机是运转情况，根据其运转情况确定出是否需要对当前电动机进行节能。

可选的，通过软件进行设置其所使用的装置可以是波形采集装置或信号采集装置。

S03，当电动机的实际运行频率信息未达到预设频率信息时，进行参数复位。

在本实施例中，参数复位所涉及到的参数可以是节能功能开关，信号使能、参考相位、PI控制器以及频率增量的初始化，其参数复位是为了保证电动机的正常运行，并为启动变频调节电动机，节约电动机的能耗做准备。

在本可选的实施例中，通过设置预设频率信息，并通过实际运行频率信息与预设频率信息进行判断，以保证电动机能够处于正常工作状态，保证其电机工作的稳定性。

可选的，在将误差调节值与预设信息进行叠加之前，还包括：

S32，对误差调节的频率幅度进行调整。

在本实施例中，通过软件对参数进行设置的方式对频率幅度进行调整，并且对误差调节的频率幅度进行调整可以保证设备和人身安全，防止因频率幅度的调整过度而导致的设备故障。

在实施例中，通过对误差调节的频率幅度进行调整，以防止误差调节的范围过大使其影响电动机的正常工作状态。

实施例2

本实施例提供一种基于变频器的油田开采电动机节能方法，可以应用在对油田开采中，例如：采油装置。该方法通过在原有的参数配置上，增加一组功能参数配置，改变调节变频器在电动机发电状态下的频率输出，从而实现改变电动机的输出能耗，而相对于传统的能耗制动方式，本实施例可以通过软件方式抑制母线电压升高，同时达到节能的目的。

另外还需要进行说明，在本实施例中油田开采电动机可以是三相异步电机，其运行状态取决于旋转磁场转速(同步转速)与转子实际转速的相对关系，即磁场与转子的转速差，当有转速差存在时，转子绕组才能切割旋转磁场，产生感应电动势。当转子速度滞后同步速度时，油田开采电动机处于电动输出机械能状态，若转子由外部设备带动，转速超过同步磁场转速，电机则处于发电输出负转矩状态，并且发电量大小取决于转子速度与同步速度的速度差的大小以及持续时间。

在本实施例中，还可以是油田开采电动机连接变频器，变频器还可以与控制器连接，并利用控制器对变频器进行设置，使变频器改变油田开采电动机的工作频率。即可以是利用控制器对变频器的功能进行增减。例如：可以是将传统的运行模式设置为定速运行模式和变速运行模式，具体的频率变化是可以是由当前油田开采电动机的运行模式来确定。其在变速运行模式可以是在油田开采电动机进入发电状态后在初始或原始频率的基础上叠加频率增量，以减小或消除与转子实际速度之间的转差，从而实现改变油田开采电动机运行的频率，达到调节油田开采电动机的电流节约油田开采电动机的能耗目的，其在传统的运行模式可以是以原设定频率进行运行，而在一整个采油过程中，定速运行模式和变速运行模式可以是一种循环过程，例如在油田开采电动机进行发电时，可以是处于变速模式，而在油田开采电动机处于电动时，进从而保证能够以灵活的方式合理利用资源，并通过改变油田开采电动机运行的频率，调节油田开采电动机的电流节约油田开采电动机的能耗。

本申请可选的实施例，如图4所示，还包括：

S40，判断节能功能是否启用。

在本实施例中，节能功能是由用户根据自身需要对是否开启节能功能进行选择。

具体的，如果节能功能不启用，则使用普通的定速运行模式，并检测各个参数指标，对各个参数指标进行复位。另外还需要将频率增量设置为0，其输出频率按设定频率运行，从而有利于实现节约油田开采电动机的能耗的目的。

其中，各个参数指标可以是：

频率增量限幅值，可以是在预设频率上叠加的频率增量值，并最终以整体作为最终输出频率。设置此参数目的在于限制最大的运行频率，以避免超过抽油机机械允许的范围，保证人员和设备的安全，此参数可以是由现场操作人员根据油井实际条件进行设置。其频率增量可以取无符号数，且最终的输出频率只能增加不能减少，这是因为油田开采电动机运转后转子导条做切割磁力线产生反电动势，因此需要增加输出频率，以节约油田开采电动机的能耗。

参考相位，其缺省值为电机空载时电压和电流的相位。因为油田开采电动机属于电感性负载，电压和电流相位不会同步，电动状态时，电流滞后电压，负载越重滞后越多，发电时电流相位超前电压相位，发电量越大超前越多。可选的，根据电流和电压之间的相位关系，不仅能判断变频器的工作状态，还能判断工作的程度。可选的，参考相位的缺省值可以满足绝大多数电机，一般不需要调整。但还需要说明的是，通常用母线电压也可以反应负载的状况，但用母线电压来判断，受母线电容及输入电压影响，灵敏性和确定性不足，在进行快速控制往往来不及响应，往往会导致控制失效，而采用相位参数则可以反映出反应负载的状态。

PI调节参数，具体可以是比例系数，积分系数等，通过改变此参数从而调整频率增加的快慢程度，并调整对负载变化的响应速度，可选的，此参数可以是默认参数不需要调整。

可选的，节能功能也可以是通过设置功能码参数进行选择，也可以是通过端子功能选择。

具体的，如果检测到启用节能功能，则执行以下步骤：

S41，若所述节能功能启用，判断油田开采电动机是否处于停机状态。

具体的，如果是停机状态，则表示节能功能无效，并执行S40中参数复位。

具体的，如果不是停机状态则执行S42。

S42，若所述油田开采电动机不处于停机状态，判断油田开采电动机是否到达设定频率。

具体的，还未到达设定的频率，并且处于加减速过程，则不执行节能功能，执行S40中参数复位。

具体的，如果不是停机状态且到达设定的频率，则执行S43。

S43，获取油田开采电动机的输出电压和电流，并根据油田开采电动机的输出电压和电流计算油田开采电动机的实际相位。其中，可以通过输出电压计算出电压角度，其电压角度可以由软件控制，可以是内部已知参数，也可以是通过电流计算出电流的角度，其电流角度可以是由电流传感器反馈的三相电流信号计算，其中输出电压和电流角度差即为实际相位。

S44，利用油田开采电动机的实际相位计算油田开采电动机的实际相位与油田开采电动机的目标相位的相位差。其中，参考相位可以是目标相位，利用所参考相位与实际相位求取二者之间的相位差，并利用此相位差进行PI调节，利用PI调节，以实现误差调节，其PI调节的结果为频率增量。

S45，对所述误差调节的频率幅度进行调整。可以是按功能码设定的限幅值对频率增量进行限幅。

S46，基于所述相位差确定出误差调节的频率值，将所述误差调节的频率值与预设频率进行叠加，得到当前频率值，所述当前频率值用于调节油田开采电动机的当前输出电流改变油田开采电动机的输出能耗。

其中，基于相位差确定出误差调节的频率值，可以是将误差调节的频率值与预设频率进行叠加，得到当前频率值，其当前频率值用于调节油田开采电动机的当前输出电流改变油田开采电动机的输出能耗。可选的，在本实施例中，输出电压需要按叠加前的频率计算，在频率和输出电压确定后，根据其频率进入后级实际控制输出。

在本实施例中，对采油装置中油田开采电动机的频率进行改变，从而使得节省采油装置的冲程能耗，进一步提高采油装置的采油能效。具体的，在本实施例中，还包括以下优点：在本实施例中，无需对传统变频器设备新增硬件设施，而是通过对软件进行优化升级从而节约设备成本以及提高能效。在本实施例中，当采油装置的频率处于升高过程中，会使得原有采油装置的冲程周期变短，其次采油装置在同样设定频率下，提高了单位时间内的抽油次数，其采油率也可以得到相应提高。在本实施例中，还可以通过改变采油装置的频率，改变输出功率等级要求，使采油装置的整体成本降低、发热量减少，其装置的安全性和寿命得以提高。在本实施例中，还可以.通过配重，将发电过程配置成冲程提升过程，当提升速度加快，可以减少提升过程的漏失系数，从而提高原油产量。

实施例3

本施例提供一种基于变频器的电动机节能装置，如图5所示，包括：

获取模块1，用于获取电动机的输出电压和电流，并根据电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位，详细内容参考步骤S1。

计算模块2，用于利用电动机的实际相位计算电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差，详细内容参考步骤S2。

输出模块3，用于基于相位差确定出误差调节的频率值，将误差调节的频率值与预设频率进行叠加，得到当前频率值，当前频率值用于调节电动机的当前输出电流改变电动机的输出能耗，详细内容参考步骤S3。

在本实施例中，通过获取模块1获取电动机的输出电压和电流，根据其电压和电流计算出电动机的实际相位，在将所计算出的实际相位发送给计算模块2，计算模块2根据所述获取的实际相位以及目标相位求其电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差，并将所获的相位差发送给输出模块3，通过输出模块3对相位差进行误差调整从以利用误差调节结果对电动机的输出进调整从而实现改变电动机运行的频率调节电动机的电流节约电动机能耗的目的。

可选的，该装置还可以包括：

差值计算模块，用于根据预设置的电动机输出电压角度和通过电流传感器检测的电流角度，计算预设置的电动机输出电压角度和电流传感器检测的电流角度的差值数据，基于差值数据确定出实际相位，详细内容参考步骤S10。

频率计算模块，用于根据相位差计算出与相位差对应的频率值，详细内容参考步骤S30。

误差调节模块，用于基于相位差对应的频率值进行误差调节，得到误差调节的频率值，详细内容参考步骤S31。

在本实施例中，通过差值计算模块获得实际相位、通过频率计算模块得到相位差对应的频率值以及通过误差调节模块得到误差调节的频率值，进而根据其误差调节的频率值以实现改变电动机运行的频率调节电动机的电流节约电动机能耗的目的。

可选的，本实施例还提供了一种基于变频器的油田开采电动机装置，除上述基于变频器的电动机节能装置外，该油田开采电动机装置还包括：

第一判断模块，用于判断节能功能是否启用；详细内容参考步骤S40。

第二判断模块，用于若所述节能功能启用，判断油田开采电动机是否处于停机状态，详细内容参考步骤S41。

第三判断模块，用于若所述油田开采电动机不处于停机状态，判断油田开采电动机是否到达设定频率，详细内容参考步骤S42。

第四判断模块，用于若所述油田开采电动机到达设定频率，则执行S43至S46的步骤，详细内容参考步骤S43至S46。

本实施例还提供一种电子设备，如图6所示，该电子设备可以包括处理器4和存储器5，其中处理器4和存储器5可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

处理器4可以为中央处理器(Centra lProcessing Unit，CPU)。处理器4还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digita lSigna lProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器5作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于变频器的电动机节能方法对应的程序指令/模块(例如，如图5所示的获取模块1、计算模块2和输出模块3)。处理器5通过运行存储在存储器5中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的基于变频器的电动机节能方法。

存储器5可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器4所创建的数据等。此外，存储器5可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器5可选包括相对于处理器4远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器4。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。所述一个或者多个模块存储在所述存储器5中，当被所述处理器4执行时，执行如图1至图4所示实施例中的基于变频器的电动机节能方法。

上述电子设备具体细节可以对应参阅图1至图4所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于变频器的电动机节能方法，其特征在于，包括：

获取电动机的输出电压和电流，并根据所述电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位；

利用所述电动机的实际相位计算所述电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差；

基于所述相位差确定出误差调节的频率值，将所述误差调节的频率值与设定频率进行叠加，得到当前频率值，所述当前频率值用于调节电动机的当前输出电流改变电动机的输出能耗；其中，将误差调节的频率值划分为多段叠加频率值，逐次叠加误差调节频率；所述将所述误差调节的频率值与设定频率进行叠加之前，还包括：对所述误差调节的频率值的幅度进行调整；

所述获取电动机的输出电压和电流，并根据所述电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位，包括：

根据预设置的电动机输出电压相位角度和通过电流传感器检测的电流相位角度，计算所述预设置的电动机输出电压相位角度和所述电流传感器检测的电流相位角度的差值数据，基于所述差值数据确定出所述电动机的实际相位；

输出电压相位角度φ_U和电流相位角度φ_I的计算公式具体为：

U₀=Usin(ωt₀+φ_U)=Usin(φ_U)

I₀=Isin(ωt₀+φ_I)=Isin(φ_I)

其中，U₀表示输出电压，U表示额定工作电压，ω表示角频率，t₀表示初始时刻，t₀取值为0，φ_U表示输出电压相位角度，I₀表示输出电流，φ_I表示电流相位角度，I表示额定工作电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述相位差确定出误差调节的频率值，还包括：

根据所述相位差计算出与所述相位差对应的频率值；

基于所述相位差对应的频率值进行误差调节，得到误差调节的频率值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取电动机的输出电压和电流之前，还包括：

获取电动机的设定频率；

判断电动机的实际运行频率是否达到所述电动机的设定频率；

当所述电动机的实际运行频率未达到所述设定频率时，进行参数复位。

4.一种基于变频器的油田开采电动机节能方法，其特征在于，包括：

判断节能功能是否启用；

若所述节能功能启用，判断油田开采电动机是否处于停机状态；

若所述油田开采电动机不处于停机状态，判断油田开采电动机是否到达设定频率；

若所述电动机到达设定频率，根据权利要求1-3中任一所述的基于变频器的电动机节能方法对所述油田开采电动机执行节能操作。

5.一种基于变频器的电动机节能装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取电动机的输出电压和电流，并根据所述电动机的输出电压和电流计算电动机的实际相位；

计算模块，用于利用所述电动机的实际相位计算所述电动机的实际相位与电动机的目标相位的相位差；

输出模块，用于基于所述相位差确定出误差调节的频率值，将所述误差调节的频率值与设定频率进行叠加，得到当前频率值，所述当前频率值用于调节电动机的当前输出电流改变电动机的输出能耗；其中，将误差调节的频率值划分为多段叠加频率值，逐次叠加误差调节频率；所述将所述误差调节的频率值与设定频率进行叠加之前，还包括：对所述误差调节的频率值的幅度进行调整；

差值计算模块，用于根据预设置的电动机输出电压相位角度和通过电流传感器检测的电流相位角度，计算预设置的电动机输出电压相位角度和电流传感器检测的电流相位角度的差值数据，基于差值数据确定出所述电动机的实际相位；

所述差值计算模块中包括将其参数代入以下公式求取输出电压相位角度φ_U和电流相位角度φ_I,其公式具体为：

U₀=Usin(ωt₀+φ_U)=Usin(φ_U)

I₀=Isin(ωt₀+φ_I)=Isin(φ_I)

其中，U₀表示输出电压，U表示额定工作电压，ω表示圆频率，t₀表示初始时刻，t₀取值为0，φ_U表示输出电压相位角度，I₀表示输出电流，φ_I表示电流相位角度，I表示额定工作电流。

6.一种基于变频器的油田开采电动机节能装置，其特征在于，包括：

第一判断模块，用于判断节能功能是否启用；

第二判断模块，用于若所述节能功能启用，判断油田开采电动机是否处于停机状态；

第三判断模块，用于若所述油田开采电动机不处于停机状态，判断油田开采电动机是否到达设定频率；

第四判断模块，用于若所述电动机到达设定频率，根据权利要求1-3任一项所述的基于变频器的电动机节能方法对所述油田开采电动机执行节能操作。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-3中任一项所述的基于变频器的电动机节能方法或执行权利要求4中所述的基于变频器的油田开采电动机节能方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-3中任一项所述的基于变频器的电动机节能方法或执行权利要求4中所述的基于变频器的油田开采电动机节能方法。