電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器設(shè)計(jì)

穆杉

摘 要： 針對(duì)傳統(tǒng)控制器一直存在控制效果不好的問題，設(shè)計(jì)一款電氣自動(dòng)化控制的節(jié)能控制器。在硬件的設(shè)計(jì)使用上對(duì)節(jié)能控制電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證電氣自動(dòng)化控制過程中的能源控制力，減少對(duì)能源的損耗，對(duì)其他的耗能硬件都進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證使用過程中的最低能耗。軟件設(shè)計(jì)上對(duì)電能控制最低功率進(jìn)行了重新計(jì)算，保證預(yù)留過程中沒有損耗的產(chǎn)生，對(duì)控制供電系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，避免傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的多余限量的損耗，對(duì)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，保證電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器能夠有效地降低能源的消耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效證明，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器的有效性。

關(guān)鍵詞： 電氣自動(dòng)化； 節(jié)能控制器； 自動(dòng)化控制； 優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TN245?34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）24?0046?03

Abstract： In view of the poor control effect existing in the traditional controller， an energy?saving controller for electrical automation control was designed. In the hardware design， the optimization design is carried out for the electric power system with energy?saving control to ensure the energy control in the process of electrical automation control， reduce the energy loss； the optimization design is also carried out for other hardware producing energy consumption to guarantee the minimum energy consumption in the using process. In the software design， the minimum power of the electric power control is recalculated to ensure that the energy loss isnt produced in the reservation process. The power supply control system is optimized to avoid the excess loss occurred in the traditional control system. The optimization improvement for automatic power adjustment is performed to guarantee that the energy?saving controller can reduce the energy consumption in the electrical automation control. The experimental results show the effectiveness of the energy?saving controller for electrical automation control.

Keywords： electrical automation； energy?saving controller； automatic control； optimization design

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大大推進(jìn)了城市化發(fā)展進(jìn)程，世界大范圍的能源緊缺已經(jīng)作為重大問題被人們提上日程[1]。作為主要能源與經(jīng)濟(jì)命脈，電力能源也在不斷的告急，那么如何減少能耗也逐漸的成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。因此，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，能夠保證電氣自動(dòng)化控制過程中的能源控制力，極大減少對(duì)能源的損耗。完善電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能量變換效率，確保電氣自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)處于優(yōu)質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)，能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗，但是此方法對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，所以相對(duì)來說存在局限性[2]。

針對(duì)上述問題，提出一種電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器設(shè)計(jì)方法。仿真結(jié)果表明，提出的電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器設(shè)計(jì)能夠避免傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的多余限量的損耗，對(duì)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

1 硬件設(shè)計(jì)要求

本文設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化控制中節(jié)能控制器的設(shè)計(jì)方案，對(duì)硬件系統(tǒng)的要求比較嚴(yán)格，需要采集電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常規(guī)能源消耗量[3]。其目的主要是針對(duì)控制信號(hào)發(fā)生調(diào)制器和反應(yīng)判斷調(diào)制器的要求，極限強(qiáng)度電路就是通過這兩項(xiàng)調(diào)制器完成實(shí)施的。硬件設(shè)備選擇要求如下：

（1） 在對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制器優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，先選取電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能源消耗總量，獲取電力能源需求率動(dòng)態(tài)變化，計(jì)算出電力系統(tǒng)運(yùn)行和非運(yùn)行狀態(tài)下能源損耗參數(shù)。

（2） 在對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能控制器優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，以電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行效率、能源消耗和非正常能源損耗作為參考，結(jié)合專業(yè)知識(shí)和模糊理論組建系統(tǒng)節(jié)能控制原則，以此為依據(jù)進(jìn)行電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制器的其他硬件優(yōu)化，更精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 電能控制最低功率

本文設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器，其使用原理是將數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，使用SFT方法，其最大的特點(diǎn)就是可以把電能效率進(jìn)行轉(zhuǎn)化融合，為了保證結(jié)果瞬時(shí)性[4]，在進(jìn)行效率轉(zhuǎn)化融合前要進(jìn)行觸感數(shù)據(jù)采集迭代，公式如下：endprint

式中：為電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的電壓；為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間；為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)非運(yùn)行時(shí)間；為參雜數(shù)據(jù)表相系數(shù)；為該時(shí)間段電壓；為不動(dòng)質(zhì)子函數(shù)的熵值。為了能夠把電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的處理過長這個(gè)問題解決掉，就需要多變量化簡，利用不動(dòng)質(zhì)子函數(shù)的熵值進(jìn)行觸感數(shù)據(jù)的采集迭代完成以后，還需要將參雜數(shù)據(jù)排除，進(jìn)行效率轉(zhuǎn)化融合，公式如下：

式中：為參雜數(shù)據(jù)的集合；，分別為采集數(shù)據(jù)參雜以及非標(biāo)準(zhǔn)采集數(shù)據(jù)的參雜。將多項(xiàng)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)化簡轉(zhuǎn)化為單一的數(shù)據(jù)，這樣的目的是能夠快速高效地將參雜數(shù)據(jù)排除。完成多參雜的數(shù)據(jù)排除就可進(jìn)行電能效率的轉(zhuǎn)化融合，進(jìn)而就可以得到電能控制的最低功率[5?6]。公式如下：

式中：為轉(zhuǎn)化融合后的電能數(shù)據(jù)高階專屬性參量；為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中元件電流的變換頻率；為采集的電能最低功率的有效參量；，分別表示自動(dòng)化系統(tǒng)的輸出功率和電氣自動(dòng)化系統(tǒng)常數(shù)；為經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸過程的電流方向的正向偏壓。

2.2 待機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化節(jié)能控制器，對(duì)待機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，待機(jī)系統(tǒng)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能控制器進(jìn)行相關(guān)硬件成接以及未工作狀態(tài)進(jìn)行能源控制[7?8]。未工作狀態(tài)下系統(tǒng)處于高能耗狀態(tài)，通過待機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)能有效降低能耗，這樣方便進(jìn)行能源降耗。首先需要對(duì)待機(jī)狀態(tài)鎮(zhèn)流現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)算，過程為：

式中：為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的總體電流變換的頻率；為可用標(biāo)樣熵值中的序列系數(shù)；為歷史的能源消耗數(shù)據(jù)；為承接數(shù)據(jù)的參量。經(jīng)過上述處理可以確認(rèn)待機(jī)狀態(tài)下的鎮(zhèn)流數(shù)。確認(rèn)了鎮(zhèn)流數(shù)以后便可以進(jìn)行待機(jī)能耗使用優(yōu)化，過程如下：

式中：為系統(tǒng)在待機(jī)的過程中能夠使用的最高能耗的實(shí)際比例；為必備能耗的使用量；為進(jìn)行控制的系統(tǒng)數(shù)量。

2.3 功率自動(dòng)調(diào)節(jié)優(yōu)化

兩極極限數(shù)據(jù)的選取還需要一定功率自動(dòng)調(diào)節(jié)優(yōu)化處理，只有這樣才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[9]，兩極極限數(shù)據(jù)相當(dāng)于極限值，數(shù)據(jù)的最大值、最小值都需要調(diào)節(jié)優(yōu)化處理后才能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)，公式表達(dá)如下：

式中：為基本誤差臨界值；為元件中的電流構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合。經(jīng)過上述公式完成了功率自動(dòng)調(diào)節(jié)優(yōu)化，有效地降低了能源的消耗。

3 仿真實(shí)驗(yàn)分析

3.1 參數(shù)設(shè)定

為了保證本文設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化控制中節(jié)能控制器的有效性，對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。兩極極限數(shù)據(jù)實(shí)際采集測(cè)量值在 [10.5，15.5]值域范圍之內(nèi)，選取要適量，不能選取過多也不能太少，設(shè)置過程參量在[72.9，90.0]之間，保證承接數(shù)據(jù)參量為15.0；自動(dòng)化系統(tǒng)的輸出功率在[3 100，4 500]之間。本文設(shè)計(jì)試驗(yàn)在運(yùn)行控制使用配比上進(jìn)行一定的設(shè)置，相關(guān)比例關(guān)系如圖1所示。

3.2 節(jié)能數(shù)據(jù)誤差調(diào)節(jié)

為了保證本文設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器的有效性，需要對(duì)節(jié)能誤差進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)優(yōu)化以及數(shù)據(jù)調(diào)整，其調(diào)整的數(shù)據(jù)需要對(duì)參照常規(guī)限定數(shù)據(jù)表。參考數(shù)據(jù)如表1所示。

3.3 結(jié)果對(duì)比分析

圖2為傳統(tǒng)方法測(cè)試得到的結(jié)果，虛線是選取的兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，可以看出傳統(tǒng)方法消耗的電能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本文的設(shè)計(jì)。圖3是傳統(tǒng)方法與本文方法所損耗電能的折線圖。由這兩個(gè)圖可以看出，本文設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器所需要消耗的電能遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法。

4 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化控制中的節(jié)能控制器在硬件的設(shè)計(jì)使用上對(duì)節(jié)能控制電力系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；在軟件設(shè)計(jì)上對(duì)電能控制最低功率進(jìn)行了重新計(jì)算。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效證明，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化控制中節(jié)能控制器的有效性。

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