MATLAB恒压频比的水泵节能控制系统设计(2)
4.1 系统仿真图 20
4.2 系统仿真过程 21
4.3 仿真结果 23
5 基于恒压频比的水泵转速调节系统实验 25
5.1 实验目的 25
5.2 实验设备 25
5.3 实验原理 28
5.4 实验内容及结果 28
6 总结 31
致谢 33
参考文献 34
附录 32
1 绪论
1.1 课题背景及意义
电能是人类社会最重要的能源之一，人们越来越重视对电能的运用，并且节约电能也成为当今社会热门话题。从保护环境角度看，电能是污染最小的能源之一；在生产方面，电能可实现集中管理，大量生产等优点；而在传输和能源分配方面电能也较其它能源方便。因此，电能被广泛应用于诸多领域，如科学技术、交通运输、工农业生产、信息传输、国防建设、以及日常生活等。
电动机能把电能转换成机械能，在大多数用电设备中电动机是不可或缺的，所以在经济领域中电动机的应用非常的广泛，资料显示，现今世界电机在各个领域都有应用 。电动机分直流电动机和交流电动机，而交流电动机不仅种类、形式多种多样，而且用途多样。而交流电机按运转方式可以分为两种：同步电动机和异步电动机 。根据数据显示，交流电动机耗能占电机耗能总量的百分之八十以上，其中，由于异步电动机有诸多优点（比如结构简单、制造方便、价格低廉，文护简单等），使其在电力拖动系统中的运用越来越常普遍，所以，成为电力拖动的主流已经是异步电动机发展的必然趋势。
对于直流电动机，由于它的数学模型简单，而且转速和转矩容易调节和控制，因此，在高精度可逆调速的技术领域中，直流电机长期以来一直占据了很重要的位置。但是直流电机存在电刷、换向器等，而且结构相对复杂，文修检查不易，应用成本将大大增加；除此以外，在环境方面直流电机也有一定限制，例如腐蚀性强，易燃或易爆炸等一些环境 。
综上所述，直流电机调速系统的发展受到很多因素的限制。同时，由于交流电机没有电刷，无换向器等，所以就没有直流电机这些问题。而且交流电动机（尤其笼型异步电动机）不仅运行起来稳定，转动惯量很低，文护频率低，而且构造简便，制造方便，适宜各种环境。
当今电机调速系统高速发展主要依赖于电力电子技术以及逆变技术的发展，另外现在控制理论、自动控制理论等的进一步的研究也为其发展做了良好的铺垫。如今，电机调速系统的发展空间仍然很大，但是由于竞争激烈，发展难度也在不断增加。
1.2 国内外研究现状
1.3 本设计的主要内容
本文设计的是基于恒压频比的水泵节能控制系统。恒压频比供水系统在卫生方面很安全，在运行方面可实现自动控制，管理方便，而且系统在高效节能方面相对以前也有很大进步。
本文设计的系统是通过对管道水流量的检测，经过闭环反馈来控制电机运转，从而满足用户供水需求且达到节能目的。本系统的核心是变频器，结合了PID控制器以及流量变送器等，将他们组合成一整体，形成的闭环控制系统 。所以，不仅在抗干扰方面能力很强，而且系统稳定性高，文修方便。另外，系统在节能以及资源的合理分配方面都具有很重要的实际意义，对提高企业的工作效率，也起到重要作用。
第二章简单分析了恒压频比调速的基本原理。恒压频比调速可分为：基频以上以及基频以下的调速，并且讨论了系统方案的选择以及能耗方面的问题。第三章将系统主要结构做了简要分析，其中包括变频器、PWM控制器、PID控制器。变频器包含了整流、滤波、逆变等环节，主要通过控制输出电压及其频率，以达到变频控制的目的；PWM控制器是通过调制信号波和载波，得到需要的信号，用此信号来控制逆变电路的通断，从而控制变频器的输出 ；在本系统中，使用了PID来实现闭环控制，以此使整个系统达到稳定运行的目的。在第四章中，通过MATLAB对系统进行了仿真实验，实验结果表明系统运行快速、稳定，符合设计要求，达到了恒压频比调速的目的，起到了节能的作用 。在第五章中，通过实验验证了基于恒压频比的水泵节能调速系统的可行性。