电骑士电效管理系统在碎纸机上的节能分析

杨琼来

摘 要：电骑士管理系统全称为电骑士电机电效管理系统（3EM-PR），是由亚太电效成功研发，主要是通过AC-DC-AC拓扑变换，将三相交流整流出平滑的直流电压，再运用PWM控制算法，把直流电压逆变为可控的交流电压。根据负载需求，运用AsinaNet独有节能控制软件，自动计算最理想的控制曲线，输出对应的功率，满足负载的运行，最终达到节能的效果。电骑士采用电流法控制电骑士电效管理系统的输出，使电机出力能够适应变化的负载，自动调整电压、自动转差补偿、进行直流制动和死区补偿，可满足高精度、高复杂度控制要求，达到提高功率因素和节能的效果。

关键词：电效管理系统 调整电压 节能

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0068-01

PowerRider-PI电骑士电效管理系统适用于负载连续变化需要调节电机运行效率的普通三相交流异步电动机。容量从11kVA到316kVA，可适配电机功率从7.5kW到250kW。电骑士一般要求安装于室内通风良好的场所，垂直安装可以确保最佳的冷却效果，如受条件限制卧式安装时需要增加额外的强制通风，电骑士适宜安装于温度范围为-10～40℃，如环境温度超过50℃需外部强迫散热或降容使用，湿度要求低于90%，无水珠凝结，对振动要求小于0.5G的场所，应避免电磁场，无易燃易爆、无腐蚀性气体和液体的环境中，环境较干净，无灰尘，漂浮性的纤维及金属微粒。电骑士电效管理系统是适用于多种工况的集高品质、低噪音、多功能性通用电机节能系统，具有自动节能运行功能，电骑士可根据设备负载的大小自动调节电机的工作状态，保持电机高效节能运行，并且具有自动节能运行功能，电骑士可根据设备负载的大小，自动调节电机的工作状态，保持电机高效率节能运行，并且具有节电、工频两路输出。该系统采用高品质的IGBT、IPM模块，最大载波频率可达15kHz，能实现超静音运行，具有自动电压调整、死区补偿、自动转矩补偿、直流制动、停电再启动等功能，可满足高精度、高复杂控制精度要求，并且具有多段速程序运行、摆频运行、内置PID调解器，可方便构成满足不同需求的自动化控制系统，电骑士内置RS485标准通讯接口，可实现联网控制或比例联动控制，具有友好的人机交互界面，有完善的故障管理和保护功能。

1 电骑士电效管理系统的主要特点

（1）具有自动节能运行功能，可根据负载大小自动调节电机的工作状态，保持高效率节能运行；（2）采用PWM控制算法，输出电流谐波成分少、效率高；（3）采用高品质的三菱IGBT、IPM模块，最大载波频率达15kHz，能实现超静音运行；（4）数字键盘、电压源、电流源、外部智能端子、RS485通讯等多种输入方式，控制方式灵活；（5）丰富的功能，如：自动电压调整、死区补偿、自动转差补偿、直流制动、停电再启动等，可满足高精度、高复杂度控制要求；（6）程序运行（多段速）、摆频运行、内置PID调节器，可方便构成满足不同需求的自动化控制系统；（7）友好的人机交互界面：LED数字显示；（8）完善的故障管理和保护功能，能最大限度保护故障情况下电骑士和电机不受损坏。正是因为电骑士电效管理系统的这些特点，使得它在碎纸机上的节能更具有经济意义和社会意义。

2 电骑士电效管理系统在碎纸机上的应用分析

电骑士电效管理系统应用于损纸池搅拌器其控制原理见图1。

电效管理系统采用V/F多段速控制，利用HC系列智能电流表将电流互感器检测出来的电流进行分类，根据电机电流的大小分三档节点输出，送电效管理系统调节电机的出力。当纸机断头，大量的损纸进入损纸池，碎纸机的负载会陡增，智能电流表此时输出的节点，对应电效管理系统的高速度，此时电机的运行频率和电压将根据给定的曲线上升，电机的输出功率也会相应的增加直至电机的额定功率，当纸机带上纸抄造正常之后，几乎没有损纸进入损纸池，此时智能电流表输出的节点对应电机低速运行的接点，因电效管理系统采用V/F控制，电机降压使用。因三相异步电机的损耗分为负载损耗（主要是铜损）和空载损耗（主要是铁损），

△P= Pcu1+ PFe + Pcu2 + P + Ps

（1）

当电机低于额定电压运行时，电机的励磁电流为额定值，电机PFe保持较高值，电机定子铜损Pcu1与转子铜损Pcu2降低不多，因此电动机的效率和功率因素大为降低，如电机的端电压降低之后，

电机实际出力 P、=P*（U/Un）2 （2）

P：电机的额定容量；U：降压以后的电压；Un：电机额定电压

电机轻载时降低电机的输入电压，则电机PFe=m1I2mrm，而根据异步电动机近似等值电路，Im与电机电压成比例，因此PFe差不多随电压平方而减少，励磁电流也因磁通的减少而下降，使Pcu1减少，从而降低了总损耗，使电动机的效率和功率因素得到提高。同时电机转子铜耗Pcu2随之降低很多，1#机碎纸机电机功率为160kW，以中间电流值计算可知，当电机运行频率为40Hz时，电源电压为413V，电机的运行电压为312V，则电机此时实际出力为P、=0.57 *160=91.2kW，此时电机实际在降容相当于90 kW的电机运行于额定状态，因此不但电机本身能耗减少，其无功消耗也大为减少，有利于系统自然功率因素的提高，对减少系统的损耗也起到一定的作用。

电骑士电效管理系统中有几个关键参数需要设置，其关键参数设置见表1。

3 结语

在电效管理系统还需要根据所使用的电机设置电机的参数，HC智能电流表的参数设置得恰当与否对该系统的运行正常以及节能有很大的作用，参数设置不当，不但不能使碎纸机节能，还容易引起碎纸机干锅，甚至引起纸机的断头，人们应在实际使用过程中不断摸索，优化电效管理系统的运行，找到碎纸机最合适的运行参数，使碎纸机在最安全的情况下争取最大限度的节能。

参考文献

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