变频调速异步电动机效率优化控制的研究进展

异步电动机运行于额定工作点附近时效率较高,轻载运行时其效率会明显下降.优化变频调速异步电动机的效率对于节约能源、系统自身冷却和控制环境污染具有重要意义.总结近年来变频调速异步电动机效率优化控制策略的研究现状,包括基于模型的最优励磁控制、最小输入功率在线搜索法和最小定子电流控制等,分析了各种效率优化控制策略的性能和优缺点,指出变频调速异步电机效率优化研究的发展方向,并给出考虑电机动态响应的效率优化控制研究结果.     

基于多种群遗传算法的电力系统多目标优化

为解决电力系统经济问题中的多目标问题,如煤耗和排放两个目标函数间最优解的相互冲突,协调好各目标函数,提出一种基于交互式多目标处理方法的多种群遗传算法。该算法通过追求最小总体协调度,即寻求满足总体协调度的最短"欧氏距离",来获得决策者的满意理想值;算法还引入精英策略和移民策略,提高寻优范围和效率,且能有效克服标准遗传算法通过迭代次数终止迭代、易早熟的缺陷。优化结果能体现决策者的主观意愿。实验算例验证了该算法的寻优效率,结果表明了算法的适用性和可行性。     

松弛MPEC和MIQP的启发–校正两阶段动态无功优化算法

为快速求解计及离散调节设备动作次数约束和电网安全约束的多时段动态无功优化问题,建立以有功网损最小为目标函数的混合整数非线性规划模型,并提出一种启发搜索加变量校正的两阶段求解方法:启发搜索首先将离散变量松弛为连续变量,形成一个带平衡约束的的优化模型,进而得到各个时段的连续优化结果,然后建立以方差最小化为目标并严格满足原模型中离散调节设备动作次数约束的整数二次规划模型,得到最优动作次数和离散归整结果;变量校正是固定启发搜索得到的离散变量优化结果,重新校正连续变量的优化量。通过IEEE 14测试系统详细讨论了无功调节设备的步长和动作次数对优化结果的影响;此外,IEEE 30、57、118节点测试系统的优化结果表明,所提方法能够快速得到优化结果,实现并行求解,且其精度可满足实际工程需要。     

基于参数在线估计的交流异步电动机效率最优控制

常规的基于异步电动机损耗模型的效率优化控制策略易受参数变化的影响,往往不能使电机运行在效率最优点.为解决这一问题,引入渐消记忆最小二乘递推算法在线估计损耗模型参数,提出了基于参数在线估计的异步电动机效率优化控制策略,该方法直接估计电机损耗模型的参数,避免了对电机定转子电阻和电感的辨识,简便易行.仿真研究结果表明,该参数估计算法和控制策略确保了损耗模型参数估计误差收敛.设计了基于数字信号处理器TMS320LF2407A的变频驱动实验系统,对加入参数估计算法前后的效率优化控制做了对比实验.实验结果表明,该控制策略下变频驱动异步电动机运行效率高于无参数估计算法.     

考虑效率提高的永磁同步电机容错运行控制

为了提高三相永磁同步电机故障容错运行性能,提出了一种考虑降低转矩脉动和效率优化的新型容错运行控制方案。方案在实现非故障相电流的解耦控制后,进一步设计了缺相模式下最小化开关切换次数的SVPWM调制算法。同时,对于永磁同步电机容错稳态运行下的电流参考进行优化求解,补偿了电机反电动势谐波,降低了输出转矩脉动,提高了运行效率。最后,试验结果验证了在新型控制策略作用下,永磁同步电机容错运行效率明显提高。     

计及变频器和电机损耗的全变速泵站效率优化控制

针对已有研究泵站效率优化的文献均未涉及变频器和电机损耗的现状,提出计及变频器和电机损耗的全变速泵站效率优化模型,利用枚举法和约束变尺度优化算法求解模型,得到最佳控制策略.对比不计变频器和电机损耗的全变速泵站优化模型,进行大量的仿真实验和经济效益分析.结果表明,在相同给水指标下,变频器和电机损耗不影响全变速泵站效率优化控制的优化决策,在仅以求得优化决策为目的的情况下,可不予考虑,以简化建模和求解过程;但在评估泵站的节能效果时,必须考虑.     

基于多种群蚁群算法的多目标动态无功优化

为在负荷变动条件下提高动态无功优化控制变量的调节效率和满足全天动作次数的限制,将全天电能损耗最小、有载调压变压器分接头动作次数和电容器投切次数分别最少作为目标函数,建立新的多目标动态无功优化模型.针对该模型提出改进的多种群蚁群算法,利用多种信息素交换方式,满足动态无功优化多目标、强时空耦合的特点,避免了蚁群算法陷入局部最优解.通过对 IEEE14、IEEE 30系统计算验证模型和算法的可行性和有效性.结果表明:该模型和算法能够降低系统能量损耗,提高电压质量     

基于最优潮流的交直流配电网分层控制策略

针对仅采用本地控制的交直流混合配电网难以优化系统运行状态的问题,提出了一种基于不同时间尺度的分层控制策略,将优化调度与本地控制结合起来。在较短的时间尺度内,第1层协调控制主、从换流站共同为配电网直流侧提供电压支撑;第2层通过切换各换流站的控制策略实现系统在恶劣运行状态下的二次电压恢复。在较长的时间尺度内,第3层优化调度系统以配电网总电能损耗最小和电压偏差最小为优化目标,通过最优潮流计算为下层提供调度指令。通过各层控制之间的协调配合优化系统运行状态,Matlab/Simulink仿真结果表明：该控制策略在各种工况下均能实现系统运行优化,且维持系统稳定不过分依赖调度系统,提高了配电网的可靠性。     

低压配变台区负荷及无功智能平衡实现方法

基于低压配变台区严重的电能质量问题,提出一种低压配变台区负荷及无功智能平衡实现方法。给出了基于改进九域法的终端用户分散式无功补偿策略;建立了以三相负荷不平衡度最小、低压负荷相间切换次数最少的多目标最优负荷换相数学模型,运用多目标二进制粒子群优化算法求解该数学模型,建立了负荷三相不平衡控制策略,通过上述方法实现了负荷及无功智能平衡。最后通过仿真算例验证了智能平衡控制算法的可靠性。     

基于双层优化规划的线路过载控制策略

对于随机故障切除后潮流转移造成的过载线路,其后备保护动作可能引发连锁故障,造成大停电事故,必须闭锁后备保护并通过线路过载控制消除过载.为减少控制策略中产生的发电机组远距离功率调节的情况,提出一种基于双层优化规划的线路过载控制策略.首先,基于支路对节点电流灵敏度矩阵构建电气距离矩阵,采用层次聚类算法进行电网分区,体现不同电气距离的发电机组对过载线路功率调节效果的差异.其次,构建双层优化规划模型,上层优化目标考虑系统功率总调节量,下层优化目标考虑各相邻区域内发电机组对过载线路区域的功率减量差值.再次,根据上层目标方程求解系统功率总调节量最小的目标值,然后通过非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对下层优化模型进行求解,获取一组Pareto最优解集,通过满意度指标选择最优的源-荷功率调节控制方案,并实施控制方案消除线路过载.最后,基于IEEE 39标准节点系统验证所提控制策略的有效性和合理性.     

变频调速注水泵站优化控制

利用变频调速技术进行注水泵站的优化控制是降低油田注水系统能耗的关键问题。文章根据注水泵性能曲线和管网特性，建立了注水泵站单站优化问题的数学模型，结合完全枚举法和既约梯度法给出了其求解算法，求解结果可作为变频器的频率给定，为进一步改进算法，减小求解运算量，提出了零最优值存在性判定定理，为合理配置泵站提供了参考依据。仿真实验表明算法是有效的。     

组合变极调速在油田注水泵站中的应用

在油田注水泵站,柱塞泵也是常用的一种注水泵.为了满足注水工况要求,采用变频调速的方法比较多.但也有恒速驱动的情况,恒速驱动时通常采用打回流的方式来调节配注量,这样就造成了电能的浪费.为了解决这个问题,本文针对柱塞泵的特点,提出了组合变极调速的方法.这种方法调节的平滑性不如变频调速,但在可靠性、实用性和成本上都优于变频调速.在大多数情况下,该方法既满足注水压力的要求,又可以避变频器谐波对电网造成的污染,同时也达到了节能的目的.该方法在油田进行了几个注水站的实验,取得了比较好的节能效果.     

基于模糊控制的变频调速给水系统的研究

研究了一种新型的应用于单泵站的给水系统。通过对变频给水两种基本方式进行比较,证明了变压变流量给水系统更加节能、高效。确定了系统的模糊控制策略,详述了模糊控制策略的设计思想,结合PLC控制技术和变频调速技术,使变频调速变压给水系统得以实现。通过在单泵站给水的小区中的实际应用,验证了本系统具有更高的可靠性和更强的实时性。     

凝汽器罗茨水环真空泵抽气系统控制与仿真

本文针对目前电厂凝汽器采用的罗茨-水环真空泵复合抽气系统存在的配置不当、凝汽器真空度降低等问题,提出了两级压缩的罗茨水环真空泵变频控制抽气系统,通过两级压缩比的合理分配,改善抽气性能,降低系统抽气功率。基于真空泵数学模型建立抽气系统仿真试验平台,以提高抽气能力、降低泵组功率为目的确定最优运行方案并制定相应变频系统控制策略。进行了凝汽器进汽量、循环水量阶跃和启动阶段真空建立试验,结果表明抽气系统控制策略可靠,系统运行平稳,变频系统相比定转速系统节能效果明显。     

Pipeline Characteristics and Economic Consideration of Electric Pump Drives

Important hydraulic characteristics of liquid pipelines and pumps that are necessary to assist the power engineer in evaluating optimum drive characteristics are reviewed. Typical pipeline pumping stations are developed with characteristic curves at each station for different grades of crude oil. Engineering and economic evaluations are made for various station configurations including constant-speed pumps with throttling, multiunit pump stations, and adjustable-speed drive pumps.     

200 MW机组给水系统自动控制策略研究与应用

某200 MW火电机组两台给水泵均为液力耦合器控制方式,应电厂工艺改造要求,将一台给水泵改为变频调节方式,为解决机组运行时给水泵运行方式切换的问题,满足自动控制要求,本文通过现场采集和分析相关数据,得出给水泵液力耦合器开度与转速、给水泵变频器开度与转速的分段函数关系,依据该函数关系设计了给水泵自动控制策略,并在实际工程中得到了成功应用,该控制策略为相同配置机组的给水泵变频改造提供参考。     

泵房恒压模糊自整定PID控制系统仿真

针对泵房恒压供水的复杂大滞后系统,传统PID控制难以保证任何工况下始终具有较好的控制性能和快速响应。提出泵机组恒压调速控制系统采用模糊自整定PID控制策略,从而实现PID参数实时整定,并设计出一种模糊自整定PID控制器。根据一个实际泵房恒压参数模型在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明模糊自整定PID的控制器比传统PID具有输出响应快、调节时间短、无超调、稳态精度高、对参数具有较强的鲁棒性等优点,能够很好地解决泵房复杂大滞后系统问题。     

发电厂循环水泵变频调速自整定PID模糊控制

在火力发电厂中，目前常用的恒速泵手动操作方式控制粗糙，不能保证冷凝器工作在最佳真空值，而且水泵电耗严重。研制了一种循环水泵变频调速自整定PID模糊控制系统，它采用自整定PID控制器自动选择调节规律，确定最佳运行参数，从而克服了大扰动对系统的影响；利用模糊控制理论设计合理的切泵逻辑，实现了平稳切换。该系统不仅适用于火力发电厂循环水泵的控制，而且也可用于各类供水泵站的控制。文中详细介绍了该系统的控制算法及硬件结构等，最后给出了应用效果。     

Centrifugal pump operation monitoring with motor phase current measurement

Centrifugal pumps often operate inefficiently because of their incorrect dimensioning and inefficient control. The economic potential of improving the pumping efficiency has generated a wide market for energy auditing products and services, which determine the prevailing energy efficiency of pump operation. Energy audits are commonly based on additional measurements that might be carried out for a short period of time, covering only a fraction of the pump operation cycle. Often the most feasible solution would be to use the existing measurements in the pumping system to determine its typical operation. Then, the correctness of pump dimensioning and the efficiency of the applied flow control method could be determined simultaneously for a large group of pumps, as there would be no requirements for additional measurement sensors on each device.In this paper, a current measurement-based approach to monitor centrifugal pump operation and its energy efficiency is studied. This approach allows a simple realization of energy audits for fixed-speed pumping systems, where only current consumption of the electric motor is measured. Approach is based on adjustable models for motor and pump operation, which in this case are configured for a laboratory pumping system. Factors affecting the estimation accuracy of the motor operation are also analyzed in the paper. According to the conducted tests with the laboratory setup, the motor shaft power can be estimated with the accuracy of 3.2%, and the pump flow rate with the accuracy of 16%. This accuracy class can be considered sufficient for energy auditing and monitoring purposes, since it allows detection of inefficiently operating pumps. After this, more accurate measurements with separate measurement instrumentation and more detailed pumping system energy efficiency analysis can be carried out.     

超低扬程双向流道泵装置压力脉动特性研究

沿江泵站承担了灌溉、排涝、水环境治理等双向引排水任务，受长江潮位影响，双向水泵装置经常运行至零扬程附近，实际流量超过设计值30%以上，流道水力损失增大，流态紊乱，易引起水力振动，影响机组运行安全。采用CFD技术对沿江某低扬程双向流道泵装置进行水流流动及压力脉动特性研究，并结合模型试验进行验证。研究表明：超低扬程工况下，泵装置进出水流道盲端存在较大回流，出水流道内回流强度较大，导致水力损失增加；进水流道内测点主频为6倍转频，次主频为1/8倍转频；出水流道内测点主频无明显规律，但幅值相近，低频脉动占主导地位。研究成果可为沿江泵站超低扬程工况下水泵装置水力振动研究提供参考。