电气传动及控制系统的节能技术
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地铁车辆电气牵引及控制系统研究1. 引言1.1 研究背景地铁在城市交通中起着重要的作用,其安全性和效率受到广泛关注。
地铁车辆的电气牵引及控制系统是地铁运行的核心部分,对于地铁的运行稳定性和能效性有着重要影响。
随着交通工具的电气化和智能化程度的提高,地铁车辆的电气牵引及控制系统的研究与应用变得越来越关键。
在过去的几十年里,地铁车辆电气牵引及控制系统的研究始终是学术界和工程界的热点之一。
随着技术的不断更新和发展,各种新型电气牵引技术和控制系统不断涌现。
然而,随着城市轨道交通系统的规模不断扩大和运行条件的不断变化,地铁车辆的电气牵引及控制系统面临着越来越多的挑战和问题。
因此,对地铁车辆的电气牵引及控制系统进行深入研究,探索其优化设计和技术改进,有着重要意义和必要性。
1.2 研究意义地铁车辆电气牵引及控制系统是地铁运行中至关重要的技术装备,其性能和稳定性直接关系到地铁运行的安全和效率。
深入研究地铁车辆电气牵引及控制系统,不仅可以优化车辆的性能,提高运行效率,还可以提升地铁运输的安全性和可靠性。
对于城市轨道交通系统来说,地铁是最为重要的交通方式之一,对缓解城市交通拥堵问题具有重要作用。
研究地铁车辆电气牵引及控制系统的意义在于推动地铁技术的发展,提升城市轨道交通系统的运行水平,促进城市可持续发展。
通过深入研究地铁车辆电气牵引及控制系统,可以为节能减排、提高城市交通运输效率、改善城市交通环境等方面带来重要的贡献。
对地铁车辆电气牵引及控制系统进行深入研究具有重要的理论和实践意义。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探究地铁车辆电气牵引及控制系统的关键技术,提高其性能和安全性,进一步优化地铁运行效率和服务质量。
具体目的包括:通过对电气牵引系统的介绍,了解其在地铁车辆中的作用和重要性,为后续的研究奠定基础;深入研究控制系统设计原理,探讨如何通过优化控制算法和系统架构提升地铁车辆的运行效率和稳定性;通过车辆系统集成的研究,探讨各个子系统之间的协调与互动,使整个车辆系统更加高效和智能化;电气传动技术研究旨在提高地铁车辆的能效和环保性能,促进地铁行业的可持续发展;通过安全性能分析,检验地铁车辆电气牵引及控制系统的安全性能,为地铁运营提供保障。
变频调速及其控制技术的现状与发展趋势摘要:变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果在各个领域得到广泛的应用,为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了重要手段。
本文首先回顾了变频调速技术的发展历史和现状,然后总结了变频调速中的关键控制技术,并介绍了智能控制理论在变频调速系统中的应用情况,最后指出了变频调速技术的发展趋势。
关键字:变频调速技术矢量控制异步电动机PWM技术智能控制1变频调速技术的发展历史及现状变频调速技术涉及到电力、电子、电工、信息与控制等多个学科领域。
随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展,以变频调速为代表的近代交流调速技术有了飞速的发展。
交流变频调速传动克服了直流电机的缺点,发挥了交流电机本身固有的优点(结构简单、坚固耐用、经济可靠、动态响应好等),并且很好地解决了交流电机调速性能先天不足的问题。
交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在*****领域的广泛适用性,而被公认为是一种最有前途的交流调速方式,代表了电气传动发展的主流方向。
交流调速技术为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了至关重要的手段。
变频调速理论已形成较为完整的科学体系,成为一门相对独立的学科。
变频装置有交-直-交系统和交-交系统两大类。
交-直-交系统又分为电压型和电流型,其中,电压型变频器在工业中应用最为广泛。
本文所涉及的就是此类变频调速理论和技术。
20世纪是电力电子变频技术由诞生到发展的一个全盛时代。
最初的交流变频调速理论诞生于20世纪20年代,直到60年代,由于电力电子器件的发展,才促进了变频调速技术向实用方向发展。
70年代席卷工业发达国家的石油危机,促使他们投入大量的人力、物力、财力、去研究高效率的变频器,使变频调速技术有了很大的发展并得到推广应用。
80年代,变频调速已产品化,性能也不断提高,发挥了交流调速的优越性,广泛地应用于工业各部门,并且部分取代了直流调速。
浅谈机电一体化在电力系统与控制方向的应用【摘要】本文主要探讨了机电一体化在电力系统与控制方向的应用。
在介绍了机电一体化的概念,并探讨了在电力系统中机电一体化应用的重要性。
在分别阐述了机电一体化在电力系统保护控制、监测诊断、能效优化、智能运维以及安全防护方面的具体应用。
结论部分总结了机电一体化在电力系统的重要性,展望了未来发展方向,并提出了加强研究与应用的建议。
通过对机电一体化在电力系统与控制方向的应用进行分析,可以为相关行业提供技术支持和指导,推动电力系统的现代化发展,提高系统的安全性、可靠性和效率,以及为实现智能化运维和管理提供有力支持。
【关键词】机电一体化,电力系统,控制方向,保护控制,监测诊断,能效优化,智能运维,安全防护,未来发展方向,研究与应用1. 引言1.1 介绍机电一体化概念机电一体化是指机械(Mechanical)、电子(Electronic)和计算机(Computing)等多个学科领域的技术相互融合,通过将机械结构、电气传动、控制系统和信息处理等技术有机地结合在一起,形成一个整体化的系统。
这种综合性的技术手段让电力系统与控制方向得以更加高效地运行和管理。
机电一体化的概念随着科技的发展不断被推广和应用,在各个领域都有着广泛的应用。
在电力系统与控制方向中,机电一体化技术的运用尤为重要。
通过机电一体化技术,电力系统可以实现更加智能化的运行和管理,提升系统的安全性、可靠性和效率,为整个电力行业的发展带来新的机遇和挑战。
1.2 探讨电力系统中机电一体化应用的重要性在电力系统中,机电一体化应用的重要性不言而喑。
随着电力系统的快速发展和技术的不断更新,传统的分散式管理已经无法满足系统的要求,迫切需要引入机电一体化的概念。
机电一体化可以将机械和电气系统结合起来,实现智能化、自动化的控制和管理,提高系统的稳定性、安全性和效率。
在电力系统中,机电一体化应用可以帮助实现以下几个重要目标:机电一体化可以提高电力系统的可靠性和安全性。
电气工程及其自动化专业介绍东北大学信息科学与工程学院二O一三年五月本学科历史与发展历程1875年法国巴黎火车站建成世界上最早的一座火力发电厂,1882年爱迪生建立商业化电厂和直流电力网能发660kw电力,1876-1878年俄国人亚布洛切科夫成功试验了单相交流输电技术。
1880年前后英国费朗蒂改进了改进了交流发电机,并力主采用交流输电。
1882年法国人高兰德和英国人约翰。
吉布斯成功研制了第一台实用变压器,使得交流输电,变压变得得心应手,1885年英国工程师菲尔安基设计的第一座交流单相发电站建成发电发电功率1000kw,电压2500v升压后10kv传输,最后用户供电电压为100v,交流和直流输电在历史上有过很大的争议,但是最终交流输电走上了历史的舞台。
电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科,但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关,发展非常迅速,现在也相对比较成熟。
已经成为高新技术产业的重要组成部分,广泛应用于工业、农业、国防等领域,在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
电力网理论和控制理论是电气工程及自动化专业的基础,电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段,同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。
该专业还有一些特点,就是强弱电结合、电工电子技术相结合、软件与硬件相结合,具有交叉学科的性质,电力、电子、控制、计算机多学科综合,使毕业生具有较强的适应能力,是“宽口径”专业。
我国许多大学设立了本专业,主要实践性教学环节包括电路与电子技术实验、电气工艺实习、金工实习课程设计、生产实习、毕业设计,并为国家培养了许多的这方面人才。
他们已成为本行业的专家学者,分布在我国许多省、市,成为骨干力量。
“文革”期间,由于受政治的影响,全国的高等院校相继停止招生,本专业受到了很大的影响,先是老师被批斗,后来学校根本办不下去了,只能停止招生。
但是,即便如此,许多老师并没有停止研究。
《装备维修技术》2021年第13期基于PLC技术的电气自动化控制优化系统设计孔祥盛 (广东明华机械有限公司连南分公司,广东 清远 511500)摘 要:随着PCL技术的不断发展和更新,以往电气设备所采用的自动化控制系统对人力、物理和财力有着大量的要求,无法对电气设备进行完整、可靠的自动化设置,因此,本文以PCL技术为基础,对电气设备系统的自动化控制进行了优化设计。
通过对可靠、稳定的PCL技术的应用,为电气设备提供了更优的自动化控制,以此为前提,在优化后的电气自动化控制系统中设计了输入电路和输出电路。
根据实验数据能够得知,与以往的控制系统相比,优化后的控制系统提升了48.14%的可靠性。
能够更加安全、可靠的自动控制电气设备。
关键词:PCL技术;电气自动化;控制优化;系统设计由于工业自动化在我国的水平得到了不断提升,因此电气控制系统加大了对自动化技术的要求,特别是电力能源,其与人们的生活有着密切的关系,目前,人们工作生活的方方面面都涉及到了电气工程,因此自动化控制在电气工程中的重要性日益凸显。
在实现自动化电气工程后,电气工程整个行业都得到了提升和发展,使相关事故在电工程行业的发生得到了减少,使电气工程具备了更高的效率,并且为人们带来了更高品质的生产生活。
所以,针对目前的电气工程行业来说,在实际控制电气设备的过程中,通过对自动化技术的应用,能够极大的促进行业的发展,有着十分重要的意义。
1 PLC控制系统的工作原理和系统设计1.1工作原理在对工业生产进行控制的过程中,PCL控制系统发挥出了极大的优势,在具有存储功能的设备中,能够对编写完成的程序代码进行存储,然后,由程序对数据进行采集和计算,中央处理器以集中的形式对其进行处理后,程序进入运行状态,同时,由机械设备中的软件对其进行控制,机械设备在接收到软件发出的指令后,能够按照规定的流程进行操作和加工。
PLC自动控制系统所具备的自动控制功能,能够对人工操作进行提点,从控制和操作方面,对人力资源进行了节省,并且,能够对更多的产品进行加工,有着较强的适用性,可以使生产更加精细和高效,实现高难度的成产,工业化生产阶段对其的应用,能够给控制工作带来极大的优势[1]。
泵站节能技术导则
泵站节能技术导则是为了降低泵站能耗、提高发展能源利用效率和保护环境而制定的一系列技术指南。
一、优化泵站的设计与运行,实施泵站节能改造:
1. 优化泵站的水泵选型和排水管道布局;
2. 安装变频器,控制泵站中水泵的运行状态;
3. 对泵站中的电气传动系统进行优化,提高能源利用效率;
4. 对泵站的输水管道进行优化设计和维护,降低管道泄漏率;
5. 建立泵站的节能管理机制,监测泵站的能耗情况,并采取相应的调整措施。
二、开展泵站节能技术研究,推广新型节能技术:
1. 发掘泵站节能的潜力,通过技术手段提高泵站的效益;
2. 推广新型高效的水泵产品和其他节能装置;
3. 通过新能源技术应用,增强泵站的供电能力。
三、加强泵站设施管理和技术培训:
1. 对泵站设施进行规范化管理和维护,保证设施的长期使用效率;
2. 对泵站管理人员进行技术培训,提高管理水平和工作效率;
3. 积极开展节能宣传和教育,提高公众对节能的重视和认识。
四、完善泵站经费管理机制:
1. 加强泵站经费管理,统筹规划泵站资源,合理配置经费;
2. 积极争取政府和社会的支持,增加节能技术改造的资金来源;
3. 优化泵站经济运行方式,增强泵站经济效益,保证节能技术改造的可持续发展。
电气传动及控制系统的节能技术
随着现代工业生产的自动化需求不断加大,电气传动技术及控制系统不仅满
足调速的要求,关键在于通过传动来精确控制实现目标位置和运动轨迹,这就为
电气控制系统的发展带来机遇。然而,在电气传动及控制系统发展的同时还存在
系统能量损耗的问题,导致电能转换为机械能的能量转换过程中利用率较低。那
么如何提高能量利用率成为电气传动及控制系统的关键问题。
标签:电气传动; 控制系统; 电机;
1 电气传动及控制系统的能量损耗
当前,供给电气传动的电能消耗与电动机的结构形式及调速系统有关,合理
选用变频调速系统则会有效降低能量转换过程中的能耗。此外,针对整个控制系
统而言,还需要有针对性的改进和优化相关的模块和装置来控制电能的消耗,以
实现电气传动及控制系统节能技术的发展。
2 背靠背中点箝拉型拓扑结构下变频调速系统
中点箝拉型三电平拓扑结构适合于大功率设备中电气传动,在确保调速性能
较高的基础上,采用高性能矢量控制算法,对网侧功率因数、电机定子侧功率因
数等控制系统相关指标进行调控,不仅可以符合控制系统的需要,而且实现降低
能耗的目的,满足“绿色变频”。其中,变频的策略可以具体问题具体分析和设计,
并应用在不同的场合和交流电机。
2.1 转子双馈变频调速系统
传统“绕线电机转子回路串串电阻”的调速方式已经逐渐被淘汰,继而发展的
是某公司创新出的一种转子双馈变频调速系统,而这种控制系统则选取上文提到
的三电平拓扑结构的新型调速系统,该调速系统相比于传统的调速方式具有明显
降低损耗和提高能源利用率的优势。
在上述调速系统的结构中,电动机的定子侧与高压电网连接,转子侧与功率
转换单元直接连接,同时转差功率是采用功率转换单元来控制与调节,从而实现
调速的效果。在整体结构中的全控逆变单元,其主要作用是输出稳定直流母线电
压和控制谐波含量等。
在大型电气传动及控制系统的运行过程中,必要虑及整体系统的完备性,由
于大型控制系统中的调速设备是该制造过程的重要部分,倘若该部分出现问题导
致停产,将会对生产部门的整体效益带来无法预估的经济损失。而上述中所提及
的“转子变频双馈调速系统”的优势在于能够极大降低电能消耗,增加能源的利用
率,而且避免整体系统复杂性。同时,它当做备用系统时可以提高整个系统的不
间断生产能力,从而达到提高生产经济利益的目的。
2.2 电励磁同步机变频调速系统
过往的直驱直流传动方式的缺点是速度和效率低,直流电机的效率一般为
85%左右,然而,同步电机的效率超过直流电机的效率,其效率可达96%。除此
之外,相比于直流传动方式,交流同步电机具有很小的体积和转动惯量,使得其
空间占有量较小;而且它还具有非常高的过载能力和运行维护简便。因此,在大
型电器传动及控制系统中优选交流同步机代替直流传动方式,能够有效提高整体
系统的性价比。
传统的变频方式的污染及能耗较为严重,而背靠背中点箝拉型三电拓扑结构
的优势在于达到“零污染”变频。此外,该结构的优点还在于可以有效减少谐波电
流,减少拖动电机的转矩脉动,从而降低电机的整体发热和噪音。因此,该结构
对环保和节能两方面都是起到促进作用。
主回路拓扑构型是采用“背靠背”的双三电平交-直-交电路,网侧选取的是三
电平全控整流结构,该结构用作调整直流测电压和网侧的功率因数,而三电平逆
变系统,将会对系统中的电流I、转速V和转矩做出闭环控制,系统中的点融的
作用是滤波和无功缓冲,同时还会调整功率因数,降低能耗。上述三个部分构成
了四象限功率变换系统。
2.3 鼠笼电机变频调速系统
从结构的角度而言,鼠笼电机的转子部分呈现为笼形结构,这种结构可以防
止异步电机绕组引起的振动问题,而且降低了转子侧维护的工作量,提高了整体
控制系统的稳定性。除此之外,该鼠笼形结构相对较为封闭,具有抗噪音的优点。
整体结构上鼠笼电机的体积也比较小,其价格也比相同规格的绕线型电机便宜较
多。更为重要的是,该刺痛采用软件和硬件双重保护以及双PLC的控制方式,
能够有效提高上位机系统的自我诊断和保护,提升整体控制系统工作的安全系
数。
3 低能耗、高性能电气传动及控制系统节能技术
在现有研究中,针对电气传动及控制系统的能量流动过程,某高校研发出了
具有自主知识产权的成套电气传动及控制系统的节能技术,该项技术突破了国内
控制系统节能关键技术的瓶颈,而且技术中的装置和模块已经成功应用于各种领
域,实现控制系统的能耗比普通变频器降低10%,控制系统的整体功率因数已经
超越0.98。接下来,本文将对该控制系统的关键技术和装置进行详细的介绍和分
析。该控制系统能量流动过程的主要能耗原因包含电力转换过程的开关损耗、电
能传输过程的损耗和电机运行过程损耗。那么相应降低能耗的装置及技术可以总
结为以下几种:
(1)具有模块化特点的自适应无源软开关逆变装置,该装置主要考虑电力
转换过程引起的开关损耗而进行的发明与创新,该装置主要包含高频三相无源软
开关逆变电路拓扑结构以及软开关工作模式,而且极谐振结构无源软开关逆变装
置的工作原理是经过设计谐振网络对系统流量流动进行控制,使得开关达到零电
流接通与断开的效果,从而降低了能量流动过程中的开关能耗。此项技术已经解
决了软开关应用于大功率三相逆变器的难题。
(2)电能传输过程的损耗是电气传动及控制系统中较为严重的能耗问题,
针对此问题,基于零序环流抑制的正负序电流及电压功率整体化控制技术应运而
生,该项技术配备并联PWM整理装置,降低了在不平衡供电网络情况下无功优
化和谐波补偿产生的损耗,将电能传输中的损耗降为最低。
(3)电机运行过程的能量损耗问题也不容忽视,目前常选用传动系统能量
调节方法,采纳具有负载适应能力的电机能量优化控制技術,该技术可以有效防
止电机运行中出现能量无效损耗问题,保证电机的高效可靠运行。
(4)基于以上三个过程中的能耗控制技术及装备,考虑电气传动及控制系
统整体能量流动环节,系统能量全局相似动态优化技术不仅可以满足系统能量流
动的安全可靠管理,而且可以有效降低每个流量传输环节的能耗。
以上研究装置及各部分模块分别具有单独的故能和通用接口,因此该技术的
应用灵活性较强,可依据不同的实际要求构建合适的控制系统。同时该项新技术
可以与传统的电气传动系统进行良好配合连接,当采用该技术中的模块与装置
时,那么就实现了对传统电气传动及控制系统的改良和革新。例如在卫星燃气轮
机电变换及电梯电气传动等控制系统中,该项节能技术已经成功降低了整体系统
能耗,为电机运行的节能和能源系统的优化提供了指导和参考,也为电能和机械
能提供了较为高效的转换平台。该研究技术所构建的电气传动及控制系统节能技
术适合应用于传统产业(尤其是大型及高耗能的产业)的升级,有助于推动电气
传动领域的科技提升,对提高东北老工业基地装备制造水平、加强高能耗行业的
能源节约和能耗降低具有重要的意义。
4 总结
电气传动及控制系统的节能技术是目前国家能源战略发展的关键技术,为了
降低高耗能产业中的能源消耗,众多高校及企业从调速方式、传动技术及新装置
的开发等方面进行开展研究,不同的调速系统及传动技术的能耗率存在差异性,
因此应结合实际生产需要进行匹配调速系统。低能耗、高性能电气传动及控制系
统节能技术的开发为电气传动领域的发展起到良好的促进作用,应该对该技术加
大推广力度。
参考文献
[1] 张化光.电气传动及控制系统的节能技术.建筑工程技术与设计2018
(10) :77-79.
[2] 朱可.现代矿山电气传动系统及节能技术发展现状.工业B, 2017
(015) :66-68.
[3] 张师耀.电气传动中的节能问题.工矿自动化, 1983, 2017 (10) :
48-50.