一种高压变频水泵系统的控制方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210584229.5	申请日：	2012.12.31
公开号：	CN103089597A	公开日：	2013.05.08
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):F04B 49/06申请日:20121231\|\|\|公开
IPC分类号：	F04B49/06	主分类号：	F04B49/06
申请人：	国家电网公司; 江苏省电力公司; 江苏省电力公司电力科学研究院; 江苏安方电力科技有限公司
发明人：	许杏桃; 史明明; 李群; 陈娜; 王小波; 沈正彬; 吕飞腾; 刘国平
地址：	100031 北京市西城区西长安街86号
优先权：
专利代理机构：	南京正联知识产权代理有限公司 32243	代理人：	顾伯兴
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内容摘要

本发明公开了一种高压变频水泵系统的控制方法，对水泵系统的总损耗进行控制，包括移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机损耗和高压水泵的损耗以及水的无效动能损耗，采用本发明，优化了高压变频器的运行特性曲线，达到了节能减排的效果。

权利要求书

权利要求书一种高压变频水泵系统的控制方法，对水泵系统的总损耗进行控制，包括移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机损耗和高压水泵的损耗以及水的无效动能损耗，其特征在于：
所述移相变压器的损耗，即需要对移相变压器的损耗建立其数学模型，将变压器的损耗近似为基波的损耗，所述移相变压器总损耗为铜损PCu1、铁损PFe1和杂散损耗POSL，移相变压器的损耗PTRL为：

其中，ITR为变压器原边电流，RTR为变压器的电阻；
所述高压变频器的损耗，即需要建立高压变频器损耗数学模型，包括开关损耗Psw与通态损耗Pon ，其中，开关损耗Psw与开关频率fsw、功率单元直流电压UDC及异步电机定子电流Is相关，通态损耗Pon与IGBT的导通电阻Rds、异步电机定子电流Is相关；
计算高压变频器损耗PMVC的公式为：

所述异步电机损耗，对异步电动机的损耗进行分析，建立其损耗的数学模型，由异步电机的等值电路计算出异步电机的铜耗和铁耗，异步电机的铜耗包括定子铜耗和转子铜耗，总铜损耗PCu为：

异步电机的定子铁损PFe为：

其中， fs为电机定子频率，φ为气隙磁通，α数值为1.3，β数值为2；
由于水管的流量v与异步电机的转子频率fr成正比，即：

可得到异步电机铁损与s、v之间的关系为：

所述高压水泵的损耗，对高压水泵系统的损耗进行数学建模：

高压水泵的效率η可描述为流量v的二次曲线，a、b、c分别表示效率系数；
所述异步电机输出的机械功率为：

计算得出高压水泵的损耗功率Ppump为

所述水的无效动能损耗，即对水的无效动能损耗进行分析，由于最终被抽到高度为h的水量所具有的动能是无效的，因而将单位时间内抽到高度为h的水量所具有的动能视为损耗，计算水的无效动能损耗为：
。
根据权利要求1所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：将移相变压器、高压变频器、异步电机损耗和高压水泵以及水的无效动能的损耗进行累加，可得到高压变频水泵系统的总损耗为：
。
根据权利要求1或2所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：根据有功功率平衡方程可知，所述移相变压器的输入有功功率等于移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机的输入功率三者之和：

其中，cosφ表示移相变压器的输入功率因数；
由异步电机的等效电路可得出定子侧的等效电阻为：

由此，可推出ITR与Is之间的关系为：
由异步电机的等效电路可以Is与I0、Ir的关系为：

。
根据权利要求1或2所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：所述异步电机输出的机械功率等于水的动能损耗、水的势能之和：

进一步计算，得出Ir为：

因此，进一步计算，得出Is为：
。
根据权利要求1所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：高压变频水泵系统的总损耗为PLoss表示为：
变量s和v的函数，即
得到系统损耗最小所对应的转差率s与流量v：
。
根据权利要求1所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：所述水泵系统的控制步骤为：
步骤一，测量移相变压器的内阻，测量高压变频用的功率管的通态电阻，并进行开关试验；
步骤二，对异步电机等效电路的参数进行测试，获得等效电路中各个参数的具体值；
步骤三，针对选选择的水泵进行效率测试，确定其二次曲线中变量a、b、c的值，通过由实际水泵系统确定管径、抽水高度值；
步骤四，由以上获得的各个参数建立起整个水泵系统的数学模型，求取函数的极小值；
步骤五，根据极小值所对应的s、v，通过高压变频器对异步电机进行控制，使水泵系统运行于节能状态。

说明书

说明书一种高压变频水泵系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种水泵系统的高压变频器全环境节能控制方法。
背景技术
在电力系统中，电动机作为主要的动力设备而广泛地应用于工农业生产、国防、科技及社会生活等各方面。电动机负荷约占总发电量的60％‑70％，成为用电量最多的电气设备；采用电力电子技术的变频电源来为风机、水泵等高耗能设备供电，每年可节电282亿kWh。变频调速技术以其显著的节电效果、具有较高的供电功率因数、优良的调速性能以及广泛的适用性而成为的主流发展方向，尤其是大容量高压变频调速装置在国内冶金、钢铁、石油、化工、水处理、矿山以及电力等行业中的拖动风机、泵类、压缩机及各种大型机械的应用上有着非常广阔的市场前景。
传统的变频调速技术主要解决了电机本身最优化运行问题，针对具体工况，即具体的能量转换系统，如制冷加上房间大小，鼓风加上散热体效果，泵水加上时间速度等，实现能量转换后的最终目标一致，但是实现过程中耗用电能是不一样的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于水泵系统的高压变频器全环境节能控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高压变频水泵系统的控制方法，对水泵系统的总损耗进行控制，包括移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机损耗和高压水泵的损耗以及水的无效动能损耗。
所述移相变压器的损耗，即需要对移相变压器的损耗建立其数学模型，将变压器的损耗近似为基波的损耗，所述移相变压器总损耗为铜损PCu1、铁损PFe1和杂散损耗POSL，所述铜损PCu1为电阻损耗和绕组涡流损耗，计算变压器的损耗PTRL为：

其中，ITR为变压器原边电流，RTR为变压器的电阻。
所述高压变频器的损耗步骤，即需要建立高压变频器损耗数学模型，包括开关损耗Psw与通态损耗Pon。其中，开关损耗Psw与开关频率fsw、功率单元直流电压UDC及异步电机定子电流Is相关，通态损耗Pon与IGBT的导通电阻Rds、异步电机定子电流Is相关。计算高压变频器损耗PMVC的公式为：
。
所述异步电机损耗，对异步电动机的损耗进行分析，建立其损耗的数学模型，由异步电机的等值电路计算出异步电机的铜耗和铁耗，异步电机的铜耗包括定子铜耗和转子铜耗，总铜损耗PCu为：
，
异步电机的定子铁损PFe为：
。
其中， fs为电机定子频率，φ为气隙磁通，α数值为1.3，β数值为2。
由于水管的流量v与异步电机的转子频率fr成正比，即
。
可得到异步电机铁损与s、v之间的关系为：
。
所述高压水泵的损耗，对高压水泵系统的损耗进行数学建模：

高压水泵的效率η可描述为流量v的二次曲线，a、b、c分别表示效率系数。
所述异步电机输出的机械功率为：
。
计算得出高压水泵的损耗功率Ppump为：
。
所述水的无效动能损耗，即对水的无效动能损耗进行分析，由于最终被抽到高度为h的水量所具有的动能是无效的，因而将单位时间内抽到高度为h的水量所具有的动能视为损耗，计算水的无效动能损耗为：
。
将移相变压器、高压变频器、异步电机损耗和高压水泵以及水的无效动能的损耗进行累加，可得到高压变频水泵系统的总损耗为：
。
进一步的，根据有功功率平衡方程可知，所述移相变压器的输入有功功率等于移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机的输入功率三者之和：

其中，cosφ表示移相变压器的输入功率因数。
由异步电机的等效电路可得出定子侧的等效电阻为：
。
由此，可推出ITR与Is之间的关系为：。
由异步电机的等效电路可以Is与I0、Ir的关系为：
，
。
再进一步的，所述异步电机输出的机械功率等于水的动能损耗、水的势能之和：
。
进一步计算，得出Ir为：
。
因此，进一步计算，得出Is为：
。
还要再进一步，高压变频水泵系统的总损耗为PLoss表示为：
变量s和v的函数，即。
得到系统损耗最小所对应的转差率s与流量v：
。
所述水泵系统的控制步骤为。
步骤一，测量移相变压器的内阻，测量高压变频用的功率管的通态电阻，并进行开关试验。
步骤二，对异步电机等效电路的参数进行测试，获得等效电路中各个参数的具体值。
步骤三，针对选选择的水泵进行效率测试，确定其二次曲线中变量a、b、c的值，通过由实际水泵系统确定管径、抽水高度值。
步骤四，由以上获得的各个参数建立起整个水泵系统的数学模型，求取函数的极小值。
步骤五，根据极小值所对应的s、v，通过高压变频器对异步电机进行控制，使水泵系统运行于节能状态。
采用了本发明的高压变频水泵系统的控制方法，其有益效果是：
水泵系统的高压变频器全环境节能控制方法，优化了高压变频器的运行特性曲线，达到了节能减排的效果。
附图说明
图1是本发明的高压变频水泵系统示意图。
图2是本发明高压变频水泵系统中异步电机等效电路图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种高压变频水泵系统的控制方法，对水泵系统的总损耗进行控制，包括移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机损耗和高压水泵的损耗以及水的无效动能损耗。
首先，需要对移相变压器的损耗建立其数学模型，移相变压器的功率因数很高，忽略其谐波损耗的影响，将变压器的损耗为基波的损耗，因此，移相变压器总损耗分为铜损PCu1，铁损PFe1和杂散损耗POSL1三部分，其中铜损PCu1又可分为电阻损耗和绕组涡流损耗，只有铁损PFe与电压有关，铜损PCu1 和杂散损耗POSL1由电流决定，由于移相变压器的原边电流固定，可将变压器铁损视为固定值。变压器的损耗PTRL为：
，
其中，ITR为变压器原边电流，RTR为变压器的电阻。
杂散损耗以及铁损为负载损耗的20%~30%，可取折合系数为0.25。

其次，需要建立高压变频器损耗数学模型，包括开关损耗Psw与通态损耗Pon。
开关损耗Psw与开关频率fsw、功率单元直流电压UDC以及异步电机定子电流Is有关，表示为：
。
通态损耗Pon可简化为IGBT通态电阻Rds上的损耗，即：
。
再次，需要对异步电动机的损耗进行分析，建立其损耗的数学模型，由异步电机的等值电路可计算出异步电机的铜耗和铁耗，异步电机的铜耗包括定子铜损和转子铜损；
转子铜损为：
，
异步电机的定子铁损为：
。
然后，需要对水泵系统的损耗进行数学建模，高压水泵的效率η可描述为流量v的二次曲线，a、b、c分别表示效率系数。

由于异步电机输出的机械功率可表示为：
。
可得出高压水泵的损耗功率Ppump为：
。
再次，需要对水的无效动能损耗进行分析，由于最终被抽到高度为h的水量所具有的动能是无效的，因而将单位时间内抽到高度为h的水量所具有的动能视为损耗，表示为：
。
最后，将各部分的损耗进行累加，可得到高压变频水泵系统的总损耗为：
。
根据有功功率平衡方程可知，移相变压器的输入有功功率等于移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机的输入功率三者之和：
。
其中，cosφ表示移相变压器的输入功率因数，移相变压器的输入功率因数为0.95。
由异步电机的等效电路可得出定子侧的等效电阻为：
。
由此，可推出ITR与Is之间的关系为：。
由异步电机的等效电路可以Is与I0、Ir的关系为：
，
。
由于异步电机输出的机械功率等于水的动能损耗、水的势能之和，表示为：
。
进一步推导，可得Ir为：
。
因此，进一步推导，可得Is为：
。
最终，高压变频水泵系统的总损耗为PLoss可表示为变量s和v的函数，即：
。
综上所述，为求取高压变频水泵系统的效率最优点，即求取函数的极小值，因此，通过求解以下方程，即可得到系统损耗最小所对应的转差率s与流量v。

本发明内容中所涉及到的水泵系统的数学模型的精确性与各个参数的取值密切相关，因此，需要根据实际电路参数与工况对各个参数进行精确测量，所述水泵系统的控制步骤为。
步骤一，测量移相变压器的内阻，测量高压变频用的功率管的通态电阻，并进行开关试验。
步骤二，对异步电机等效电路的参数进行测试，获得等效电路中各个参数的具体值。
步骤三，针对选选择的水泵进行效率测试，确定其二次曲线中变量a、b、c的值，通过由实际水泵系统确定管径、抽水高度值。
步骤四，由以上获得的各个参数建立起整个水泵系统的数学模型，求取函数的极小值。
步骤五，根据极小值所对应的s、v，通过高压变频器对异步电机进行控制，使水泵系统运行于最佳节能状态。
以上实施例仅是用于说明本发明，并非作为本发明的限定，对以上所述实施例的变化、变型都落在本发明的保护范围内。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103089597 A(43)申请公布日 2013.05.08CN103089597A*CN103089597A*(21)申请号 201210584229.5(22)申请日 2012.12.31F04B 49/06(2006.01)(71)申请人国家电网公司地址 100031 北京市西城区西长安街86号申请人江苏省电力公司江苏省电力公司电力科学研究院江苏安方电力科技有限公司(72)发明人许杏桃史明明李群陈娜王小波沈正彬吕飞腾刘国平(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司 32243代理人顾伯兴(54) 发明名称一种高压变频水泵系统的控制方法(57)。

2、摘要本发明公开了一种高压变频水泵系统的控制方法，对水泵系统的总损耗进行控制，包括移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机损耗和高压水泵的损耗以及水的无效动能损耗，采用本发明，优化了高压变频器的运行特性曲线，达到了节能减排的效果。(51)Int.Cl.权利要求书3页说明书6页附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书3页说明书6页附图1页(10)申请公布号 CN 103089597 ACN 103089597 A1/3页21.一种高压变频水泵系统的控制方法，对水泵系统的总损耗进行控制，包括移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机损耗和高压水泵的损。

3、耗以及水的无效动能损耗，其特征在于：所述移相变压器的损耗，即需要对移相变压器的损耗建立其数学模型，将变压器的损耗近似为基波的损耗，所述移相变压器总损耗为铜损PCu1、铁损PFe1和杂散损耗POSL，移相变压器的损耗PTRL为：其中，ITR为变压器原边电流，RTR为变压器的电阻；所述高压变频器的损耗，即需要建立高压变频器损耗数学模型，包括开关损耗Psw与通态损耗Pon，其中，开关损耗Psw与开关频率fsw、功率单元直流电压UDC及异步电机定子电流Is相关，通态损耗Pon与IGBT的导通电阻Rds、异步电机定子电流Is相关；计算高压变频器损耗PMVC的公式为：所述异步电机损耗，对异步电动机的损耗进。

4、行分析，建立其损耗的数学模型，由异步电机的等值电路计算出异步电机的铜耗和铁耗，异步电机的铜耗包括定子铜耗和转子铜耗，总铜损耗PCu为：异步电机的定子铁损PFe为：其中， fs为电机定子频率，为气隙磁通，数值为1.3，数值为2；由于水管的流量v与异步电机的转子频率fr成正比，即：可得到异步电机铁损与s、v之间的关系为：所述高压水泵的损耗，对高压水泵系统的损耗进行数学建模：高压水泵的效率可描述为流量v的二次曲线，a、b、c分别表示效率系数；所述异步电机输出的机械功率为：计算得出高压水泵的损耗功率Ppump为所述水的无效动能损耗，即对水的无效动能损耗进行分析，由于最终被抽到高度为h权利要求书。

5、CN 103089597 A2/3页3的水量所具有的动能是无效的，因而将单位时间内抽到高度为h的水量所具有的动能视为损耗，计算水的无效动能损耗为：。2.根据权利要求1所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：将移相变压器、高压变频器、异步电机损耗和高压水泵以及水的无效动能的损耗进行累加，可得到高压变频水泵系统的总损耗为：。3.根据权利要求1或2所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：根据有功功率平衡方程可知，所述移相变压器的输入有功功率等于移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机的输入功率三者之和：其中，cos表示移相变压器的输入功率因数；由异步电机的等效电路可得出定子侧。

6、的等效电阻为：由此，可推出ITR与Is之间的关系为：由异步电机的等效电路可以Is与I0、Ir的关系为：。4.根据权利要求1或2所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：所述异步电机输出的机械功率等于水的动能损耗、水的势能之和：进一步计算，得出Ir为：因此，进一步计算，得出Is为：。5.根据权利要求1所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：高压变频水泵系统的总损耗为PLoss表示为：权利要求书CN 103089597 A3/3页4变量s和v的函数，即得到系统损耗最小所对应的转差率s与流量v：。6.根据权利要求1所述的一种高压变频水泵系统的控制方法，其特征在于：所述水泵系。

7、统的控制步骤为：步骤一，测量移相变压器的内阻，测量高压变频用的功率管的通态电阻，并进行开关试验；步骤二，对异步电机等效电路的参数进行测试，获得等效电路中各个参数的具体值；步骤三，针对选选择的水泵进行效率测试，确定其二次曲线中变量a、b、c的值，通过由实际水泵系统确定管径、抽水高度值；步骤四，由以上获得的各个参数建立起整个水泵系统的数学模型，求取函数的极小值；步骤五，根据极小值所对应的s、v，通过高压变频器对异步电机进行控制，使水泵系统运行于节能状态。权利要求书CN 103089597 A1/6页5一种高压变频水泵系统的控制方法技术领域0001 本发明涉及一种水泵系统的高压变频器全环境节。

8、能控制方法。背景技术0002 在电力系统中，电动机作为主要的动力设备而广泛地应用于工农业生产、国防、科技及社会生活等各方面。电动机负荷约占总发电量的60-70，成为用电量最多的电气设备；采用电力电子技术的变频电源来为风机、水泵等高耗能设备供电，每年可节电282亿kWh。变频调速技术以其显著的节电效果、具有较高的供电功率因数、优良的调速性能以及广泛的适用性而成为的主流发展方向，尤其是大容量高压变频调速装置在国内冶金、钢铁、石油、化工、水处理、矿山以及电力等行业中的拖动风机、泵类、压缩机及各种大型机械的应用上有着非常广阔的市场前景。0003 传统的变频调速技术主要解决了电机本身最优化运行问题，针对。

9、具体工况，即具体的能量转换系统，如制冷加上房间大小，鼓风加上散热体效果，泵水加上时间速度等，实现能量转换后的最终目标一致，但是实现过程中耗用电能是不一样的。发明内容0004 本发明要解决的技术问题是提供一种应用于水泵系统的高压变频器全环境节能控制方法。0005 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高压变频水泵系统的控制方法，对水泵系统的总损耗进行控制，包括移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机损耗和高压水泵的损耗以及水的无效动能损耗。0006 所述移相变压器的损耗，即需要对移相变压器的损耗建立其数学模型，将变压器的损耗近似为基波的损耗，所述移相变压器总损耗为铜损PCu1、铁损PFe1和。

10、杂散损耗POSL，所述铜损PCu1为电阻损耗和绕组涡流损耗，计算变压器的损耗PTRL为：其中，ITR为变压器原边电流，RTR为变压器的电阻。0007 所述高压变频器的损耗步骤，即需要建立高压变频器损耗数学模型，包括开关损耗Psw与通态损耗Pon。其中，开关损耗Psw与开关频率fsw、功率单元直流电压UDC及异步电机定子电流Is相关，通态损耗Pon与IGBT的导通电阻Rds、异步电机定子电流Is相关。计算高压变频器损耗PMVC的公式为：。0008 所述异步电机损耗，对异步电动机的损耗进行分析，建立其损耗的数学模型，由异步电机的等值电路计算出异步电机的铜耗和铁耗，异步电机的铜耗包括定子铜耗和转子铜。

11、耗，总铜损耗PCu为：，说明书CN 103089597 A2/6页6异步电机的定子铁损PFe为：。0009 其中， fs为电机定子频率，为气隙磁通，数值为1.3，数值为2。0010 由于水管的流量v与异步电机的转子频率fr成正比，即。0011 可得到异步电机铁损与s、v之间的关系为：。0012 所述高压水泵的损耗，对高压水泵系统的损耗进行数学建模：高压水泵的效率可描述为流量v的二次曲线，a、b、c分别表示效率系数。0013 所述异步电机输出的机械功率为：。0014 计算得出高压水泵的损耗功率Ppump为：。0015 所述水的无效动能损耗，即对水的无效动能损耗进行分析，由于最终被抽到高度为h。

12、的水量所具有的动能是无效的，因而将单位时间内抽到高度为h的水量所具有的动能视为损耗，计算水的无效动能损耗为：。0016 将移相变压器、高压变频器、异步电机损耗和高压水泵以及水的无效动能的损耗进行累加，可得到高压变频水泵系统的总损耗为：。0017 进一步的，根据有功功率平衡方程可知，所述移相变压器的输入有功功率等于移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机的输入功率三者之和：其中，cos表示移相变压器的输入功率因数。0018 由异步电机的等效电路可得出定子侧的等效电阻为：。0019 由此，可推出ITR与Is之间的关系为：。说明书CN 103089597 A3/6页70020 由异步电机的等。

13、效电路可以Is与I0、Ir的关系为：，。0021 再进一步的，所述异步电机输出的机械功率等于水的动能损耗、水的势能之和：。0022 进一步计算，得出Ir为：。0023 因此，进一步计算，得出Is为：。0024 还要再进一步，高压变频水泵系统的总损耗为PLoss表示为：变量s和v的函数，即。0025 得到系统损耗最小所对应的转差率s与流量v：。0026 所述水泵系统的控制步骤为。0027 步骤一，测量移相变压器的内阻，测量高压变频用的功率管的通态电阻，并进行开关试验。0028 步骤二，对异步电机等效电路的参数进行测试，获得等效电路中各个参数的具体值。0029 步骤三，针对选选择的水泵进行效率测试。

14、，确定其二次曲线中变量a、b、c的值，通过由实际水泵系统确定管径、抽水高度值。0030 步骤四，由以上获得的各个参数建立起整个水泵系统的数学模型，求取函数的极小值。0031 步骤五，根据极小值所对应的s、v，通过高压变频器对异步电机进行控制，使水泵系统运行于节能状态。0032 采用了本发明的高压变频水泵系统的控制方法，其有益效果是：水泵系统的高压变频器全环境节能控制方法，优化了高压变频器的运行特性曲线，达到了节能减排的效果。附图说明说明书CN 103089597 A4/6页80033 图1是本发明的高压变频水泵系统示意图。0034 图2是本发明高压变频水泵系统中异步电机等效电路图。具体实施。

15、方式0035 如图1和图2所示，一种高压变频水泵系统的控制方法，对水泵系统的总损耗进行控制，包括移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机损耗和高压水泵的损耗以及水的无效动能损耗。0036 首先，需要对移相变压器的损耗建立其数学模型，移相变压器的功率因数很高，忽略其谐波损耗的影响，将变压器的损耗为基波的损耗，因此，移相变压器总损耗分为铜损PCu1，铁损PFe1和杂散损耗POSL1三部分，其中铜损PCu1又可分为电阻损耗和绕组涡流损耗，只有铁损PFe与电压有关，铜损PCu1 和杂散损耗POSL1由电流决定，由于移相变压器的原边电流固定，可将变压器铁损视为固定值。变压器的损耗PTRL为：，其中，。

16、ITR为变压器原边电流，RTR为变压器的电阻。0037 杂散损耗以及铁损为负载损耗的20%30%，可取折合系数为0.25。0038 其次，需要建立高压变频器损耗数学模型，包括开关损耗Psw与通态损耗Pon。0039 开关损耗Psw与开关频率fsw、功率单元直流电压UDC以及异步电机定子电流Is有关，表示为：。0040 通态损耗Pon可简化为IGBT通态电阻Rds上的损耗，即：。0041 再次，需要对异步电动机的损耗进行分析，建立其损耗的数学模型，由异步电机的等值电路可计算出异步电机的铜耗和铁耗，异步电机的铜耗包括定子铜损和转子铜损；转子铜损为：，异步电机的定子铁损为：。0042 然后，需要对水。

17、泵系统的损耗进行数学建模，高压水泵的效率可描述为流量v的二次曲线，a、b、c分别表示效率系数。0043 由于异步电机输出的机械功率可表示为：。0044 可得出高压水泵的损耗功率Ppump为：说明书CN 103089597 A5/6页9。0045 再次，需要对水的无效动能损耗进行分析，由于最终被抽到高度为h的水量所具有的动能是无效的，因而将单位时间内抽到高度为h的水量所具有的动能视为损耗，表示为：。0046 最后，将各部分的损耗进行累加，可得到高压变频水泵系统的总损耗为：。0047 根据有功功率平衡方程可知，移相变压器的输入有功功率等于移相变压器的损耗、高压变频器的损耗、异步电机的输入功率三。

18、者之和：。0048 其中，cos表示移相变压器的输入功率因数，移相变压器的输入功率因数为0.95。0049 由异步电机的等效电路可得出定子侧的等效电阻为：。0050 由此，可推出ITR与Is之间的关系为：。0051 由异步电机的等效电路可以Is与I0、Ir的关系为：，。0052 由于异步电机输出的机械功率等于水的动能损耗、水的势能之和，表示为：。0053 进一步推导，可得Ir为：。0054 因此，进一步推导，可得Is为：。0055 最终，高压变频水泵系统的总损耗为PLoss可表示为变量s和v的函数，即：说明书CN 103089597 A6/6页10。0056 综上所述，为求取高压变频水泵系。

19、统的效率最优点，即求取函数的极小值，因此，通过求解以下方程，即可得到系统损耗最小所对应的转差率s与流量v。0057 本发明内容中所涉及到的水泵系统的数学模型的精确性与各个参数的取值密切相关，因此，需要根据实际电路参数与工况对各个参数进行精确测量，所述水泵系统的控制步骤为。0058 步骤一，测量移相变压器的内阻，测量高压变频用的功率管的通态电阻，并进行开关试验。0059 步骤二，对异步电机等效电路的参数进行测试，获得等效电路中各个参数的具体值。0060 步骤三，针对选选择的水泵进行效率测试，确定其二次曲线中变量a、b、c的值，通过由实际水泵系统确定管径、抽水高度值。0061 步骤四，由以上获得的各个参数建立起整个水泵系统的数学模型，求取函数的极小值。0062 步骤五，根据极小值所对应的s、v，通过高压变频器对异步电机进行控制，使水泵系统运行于最佳节能状态。0063 以上实施例仅是用于说明本发明，并非作为本发明的限定，对以上所述实施例的变化、变型都落在本发明的保护范围内。说明书CN 103089597 A10。

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