6SE70系列变频器在异步电动机节能控制中的应用.docx

6SE70系列变频器在异步电动机节能控制中的应用6SE70系列变频器在异步电动机节能控制中的应用yangliu导语：三相异步电动机由于构造简单、维护方便、机械特性较硬、价格廉价，所以在工矿企业中广泛地被作为电气传动的主要原动机摘要：工矿企业中异步电动机已经成为最主要的拖动设备，但很多情况下它们经常工作在轻载或者空载状态。本文提出理解决异步电动机轻载和空载时功率因数的优化方法，并从工业现场应用的实际出发，运用现有的沟通驱动设备实现了三相异步电动机轻载和空载状态的自寻优控制。该方法简单、有效，可以起到对异步电动机在轻载和空载运行状态的节能控制效果。关键词：优化；自寻优控制；节能控制Applicationof6SE70SeriesinvertersinControlofSavingEnergyForAsynchronousMotoralign=centerYANGBinTheEngineeringTechnicalCollegeofChengduUniversityofTechnology,Leshan,614007,China/alignAbstract：Asynchronousmotorshavebeenthemostimportantdrivingequipmentsandwidelyappliedtotheindustrialandminingenterprises.However,theyoftenrunatnoloadandlightloadstate.Thispaperputsforwardamethodofoptimizedpowerfactortosolvetheproblemofasynchronousmotoratnoloadandlightloadstat,andtousealternatingcurrentdrivingequipmentsforcarryingoutacontrolofself-optimizationofasynchronousmotoratnoloadandlightloadstatefromindustrialpractices.Themethodissimpleandefficient,whichcangetoptimalenergycontroleffect.Keywords:optimization;controlofself-optimization;controlofsavingenergy三相异步电动机由于构造简单、维护方便、机械特性较硬、价格廉价，所以在工矿企业中广泛地被作为电气传动的主要原动机。在很多工况下，大功率异步电动机经常运行在轻载和空载的状态，此时电动机的功率因数和机械效率都很低，因此能源浪费极大。本文从电动机的运行理论出发，分析了三相异步电动机轻载或者空载状态功率因数低下的问题，并尝试运用工业现场中广泛使用的6SE70沟通驱动器实现异步电动机在该状态下的自寻优控制，到达三相异步电动机在轻载和空载状态时的节能控制效果。b2功率因数优化的理论分析2.1问题的成因/b一方面当异步电动机工作在轻载和空载状态时，转子转速接近同步转速，转差率很小，即转子绕组相当于是开路。此时的转子电流接近于零，定子电流实际上几乎全部为励磁电流，用以产生主磁通和定子、转子漏磁通。而维持气隙中的主磁场和定子、转子的漏磁场都需要一定的无功功率，这些感性的无功功率都要从电源输入获得，所以激磁电流越大、或定子、转子的漏抗越大，电动机的功率因数就越低。2.2功率因数的理论分析及优化计算根据电机学原理，可以将一台三相异步电动机内部复杂的电磁关系转化为单纯的电量之间的关系，即用一个在能量关系上与实际异步电动机等效的电路来代替。这就是我们熟悉的型和型等效电路。按照异步电动机功率因数的定义，经整理后有如下表达式：其中令,.式中：定子漏阻抗；激磁阻抗；激磁电流；S转差率；折算到定子边的转子绕组的漏阻抗。再令就可以求得函数1在区间0，1之间的极值。我们把该极值点所对应的转差率称之为功率因数下的特征转差率，用表示。该极值点就是我们要优化求解的最大功率因数工作点。这里选取了一台30kW的异步电动机作为调试的对象。其详细参数如下：，。按照上述各项参数，可以对异步电动机进展优化计算，其优化后的转差率为0.0456，最大功率因数为0.7918。而在空载状态下，由于转子绕组开路，转子电流接近于零，定子电流与功率因数可由下式获得。3由于上述计算是在假设转子电流为零的条件下所得的结果，所以在实际中，空载时的功率因数应该略比此值高，在0.30.4之间。通过对优化前数据的比拟，可以清楚地发如今空载状态下，优化后的功率因数有了大幅度的进步。b3三相异步电动机智能型节能控制器的构造、控制原理及实现3.1控制器节能工作原理/b前面已经给出了优化计算的方法。由于转速与转差率之间存在如下的变换关系：，所以可以很轻易地将控制转差率的问题转换为控制三相异步电动机空载或者轻载时的运行速度的问题。进而到达对电动机在轻载或者空载状态的节能控制目的。而对三相异步电动机的转速控制如今的全数字变频器已经可以获得很高的控制精度和良好的动态性能。例如西门子公司消费的6SE70系列变频调速装置，其PG矢量控制方式具有极高的速度控制精度+0.01%。以下是运用该变频器实现节能控制的构造原理图，如图1所示。align=center图1/align图1所示智能型节能控制器的工作经过可以描绘为：控制器采样电动机的定子电流Isub1/sub和转速n；通过对采样获得的定子电流Isub1/sub的大小判定，而间接判定是否三相异步电动机工作在空载或者是轻载状态，进而决定启动哪一种给定方式。这里称为阀值系数1，可以根据实际情况详细取值。Isub0/sub是电动机的空载电流，Isub0/sub是三相异步电动机空载或者轻载状态给定方式的启动阀值；当Isub1/sub3.2简单应用参数的根本设置6SE70系列变频器的预定义、功能定义参数模块都存储在装置之中。这些参数模块可以彼此结合，这使得用户可以通过很少的参数设置步骤来实现应用设想。参数模块合适于下述功能组：电机具有开、闭环控制的自动参数设置的额定铭牌数据输入功能；开、闭环控制类型；设定与命令源。通过从每个功能组选择一组参数模块来激活参数设定，然后开场简单的应用参数设置。根据用户的选择，必要的参数生成所需的控制功能。3.3判定功能align=center图2判定功能/align图2是6SE70系列变频器中的自由模块之一，用它来实现节能控制器在轻载、空载或者负载时的判定功能。U141.01及U141.02存储两个待比拟的变量。U141的取值决定开启你所需要的比拟通道。例如：当U141=0时，启用通道|A|3.4固定给定模块图3为固定给定模块，用于设置系统的固定给定参数。这里将P411F设置成额定负载给定转速，即，其数值被存储在KK0051存放器中；设置成空载或者轻载状态给定转速，即，其数值存储在KK0052的存放器中。align=center图3固定给定模块/align3.5给定选择模块align=center图4给定选择模块/align图4为6SE70系列变频器中的4us的双字模拟信号选择开关。通过U180中的开关量的值自动选择U181中的两个变量中的其中之一。这里将它作为本系统的给定选择模块使用，以便可以在两种给定状态下自由切换。在设置完固定给定的各项参数以后，还必须将固定给定中的额定负载给定转速nsubf/sub和空载或者轻载状态给定转速nsub0/sub的值放入U180.01和U180.02中，即将KK0051和KK0052中的值连接到U180.01和U180.02中去这里nsub0/sub根据公式img=100,24:/chuandong/uploadpic/THESIS/2020/4/2020040717025433514C.jpg/img计算出结果。选择后的结果被存放在KK0528存放器中，并将其与6SE70系列变频器的主给定P443.B连接。这样就完成了本系统的给定设置。按照上述步骤就可以完本钱系统的主要参数和功能的设置。在以上的设置经过中，每个参数都通过其参数名和它的参数号说明其单一的意义，我没有对所涉及的参数名和参数号进展详细的解释，但可以参见（6SE7087-6QX60AC版矢量控制大全）。完成上述步骤的设置，电动机就可以在两种给定转速下自动进展切换，完成三相异步电动机的自寻优控制，到达三相异步电动机空载和轻载状态节能之目的，同时又保证了电动机在额定负载下按照现场技术要求的转速正常运转。4完毕语通过对异步电动机在空载和轻载时的功率因数进展优化，进而获得优化后的转差率，同时应用6SE70系列变频器公道设置各项参数对转差率间接控制，实现三相异步电动机在轻载和空载状态的自寻优控制，进而到达了降低能耗、节约能源的目的。该方法简单易行，具有普遍推广的意义和价值。参考文献1鲁坚丘，杜清珍.异步电动机功率因数的自动寻优控制J.西安科技学院学报，200212.2宋银宾.电机拖动根底M.冶金工业出版社，1984.3谢应璞.电机.四川大学出版社，1994.杨斌1976-，男，湖北新洲人，硕士，成都理工大学工程技术学院助教，主要从事电气传动、智能控制等方面的教学科研工作。：四川，乐山，市中区，肖坝路222号，成都理工大学工程技术学院，自动化系办公室联络：15984396175yangjiaqi20021260