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变频器和PLC的双馈电动机节能技术优势及应用讨论变频器和PLC的双馈电动机节能技术优势及应用讨论网络转载导语：本文将对双馈电动机的使用理论进展分析，并针对PLC与通用变频器在控制系统中的使用进展研究。实验结果证实了双馈电动机在使用时可以到达预期的节能效果。1、双馈电动机控制理论与节能技术1.1双馈电动机的优势双馈电动机不仅是属于异步机的范畴，它还可以被称之为沟通励磁电机AlternatingCurrentExcitationMotorACEM或者异步化同步电机(AsynchronizedSynchronousMotor)，因为它包含有独立的励磁绕组，在使用的经过中，可以像同步电机一样通过增加励磁来进展功率因素的调节。同步电机其实是直流励磁，所以它只可以进展一个电流幅值调节，因此它一般只可以进展无功功率的调节。而双馈电动机可以进展调节的量有三个，它们分别是：可调节的励磁电流幅值、可改变的励磁频率和可改变相位。这就说明了双馈电动机为了到达调速的目的，可以采用改变励磁频率的方式来改变机电的速率。同样的，在进展负荷突变的时候，可以以通过控制励磁的频率来改变机电的转速，把转子所产生的动能充分的利用起来，并吸收或释放负荷。双馈电动机和同步电动机相比拟，它们都可以利用转子励磁的电流幅值的改变来对功率因素进展调节。因此沟通励磁在使用的经过中，不仅可以进展无功功率的调节，还可以进展有功功率的条件，而双馈电动机拥有诸多的优势主要是因为它采用的是可以进展调节的沟通励磁电源。1.2恒视在功率节能技术电机功率主要可以可以分为三种：无功功率、有功功率和视在功率。恒视在功率在使用经过中的重点是当有功功率发生变化的时候，可以通过对电机的功率因数进展调节，最后把电机的视在功率控制在一个固定的值。这种做法的优点在于电机进展轻载的时候可以把剩余的电机容量作为无功功率向电网反应，而当电动机重载的时候，可以把电机的功率因数的数值调节到与单位功率差不多，并且对电网的无功功率不进展吸收。同样的，在风机、水泵中可以以使用恒视在功率，其主要的原因有：1我国电厂和钢铁厂在工作的经过中，用电量最高的设备主要是空调、风机和水泵，因此对风机与泵实行节能措施是非常有必要的，而且节能的效果将会非常的明显。国家对于所有企业进展消费的技术装备都是有规定的，分别是可靠性与效率。但是对于成产经过中资源的浪费现象并没有太大的重视，所以水泵与风机施行节能措施是非常有必要的。2恒视在功率在我国的使用效率是比拟低的，主要的原因是消费经过中普遍都存在“小马拉大车的现象。相关的设计院在进展设计的时候，为了尽可能的少承当责任，都采用的是比拟保守、落后的设计方案，而且使用的参数都是超出实际大小的，这样就使得余量偏大了，压力与流量系数也偏大了。然而制造商为了降低自身的风险，在把压力与流量系数进展增加，这样一层接一层增加的现象最终导致了“小马拉大车现象的出现，也使得产品偏离了最初的设计，降低了效率。但是恒视功率的使用正好弥补了这一缺陷，而且还为工厂提供了无功功率。2、和变频器的应用技术在双馈电动机的节能控制系统中，在选择控制器和转子励磁电源的时候需要非常的小心与慎重，因为它们的好坏直接关系到系统的可靠性、稳定性和节能性。由于PLC与通用变频器具有其特有的优势，因此它们都非常合适在双馈电动机的控制系统中进展使用。2.1PLC选型在进展PLC型号的选择时，首先要对PLC的输入/输出端口和通信端口的需求进展分析与确定。然后在根据双馈电动机节能控制系统自身的需求，把系统中所有的输入/输出信号进展总结与分类，在根据PLC的输入/输出点的要求来进展I/O地址的分配，保证每个输入/输出信号都可以准确的与PLC的输入/输出继电器相对应，最终根据其结果来进展PLC型号确实认。西门子公司的PLC产品的品种是非常丰富多样的，像S7200就是属于小型的PLC，并且是第三代的产品了。关于S7200所具有的特点有以下几个方面：1强大的功能。S7200的CPU模块有5种，而且还可以扩展到7种，还可以扩展到248点数字量的I/O，并且有30多KB的数据存储空间。集合了6个高速计数器和脉冲发生器、脉冲宽度调制器，这些都大大的进步工作的效率。可以到达PID参数的自定。2先进的程序构造。S7200所包含的程序构造是非常的简单的，在进展编程的软件中，其包含的主程序、子程序和中断程序是分开进展保存的。子程序还可以把输入输出的变量作为软件的接口，这样有利于到达构造化编程的目的。3灵敏方便的寻址。S7200所包含的各局部构造都是可以按照位、字节、字和双字来进展读与写的，例如：位存储器、变量存储器、输入输出构造等。4编程软件的功能强大和使用方便。编程软件STEP7Micro/WINV4.0包含了梯形图、语句表和功能块图编程语言三大局部。而S7200在进展操作的时候，其指令的功能性很强，但也便于掌握。5强大的通信功能。S7200用于编程或进展通信的CPU模块是RS485接口，并且有一个或是两个。2.2变频器的选型变频器类型推荐西门子MicroMaster440/420，作为基于三相沟通调速电动机系列的经典，MicroMaster440/420主要由微处理器实现控制，空滤输出主要依靠双极型绝缘栅晶体管，综合运行才能强劲，可以为设备带来出色的可靠性。与此同时，这款变频器内部模块构造灵敏，电动机保护功能非常到位，配合RS485/232C内置接口和作用于经过控制的PI闭环控制器，知足用户自定义I/O端子需求，并且利用磁通电流来动态控制变频特性，在低频期间可以以完成力矩输出，无跳闸运行高速电流限制。MicroMaster440所搭配的双馈电动机节能控制，可以知足系统的各类变频需求，例如对电压增幅与频率分别控制，完成功率与转速因数的双向调节，在各类系统控制中均有不俗表现。输出功率为0.74-90kW的西门子MicroMaster440，在功率越高的场地越能发挥出自身优势，配合ECO节能控制的无传感器自动矢量控制，有效增强了机械制动的超前吸附、延迟释放等控制功能，确保升降机持续稳定运行。最后，MicroMas.ter440对于传送带故障检测也进展了优化，可以保证消费线平安运作，利用具有自定义参数功能的PID控制器实现主从控制，适用于多机同轴的驱动形式。3、基于PLC和变频器的双馈电动机节能控制系统设计通过双馈发动机系统构造图见图1我们可以发现，控制器系统主要由PLC为核心，对变频器和切换电路进展控制，在变频调节前进展电路检测。触控屏幕可以为控制系统带来直观的人机交互指令界面，随时对系统参数与电机状态展开调整，控制人员利用触控屏幕来观察系统运行。电路检测所对应的电流频率、相位和电压增幅，可以有效控制额定电压和功率，对电机转数也可以很好的掌握，电路检测功能将电压数据通过信号传递给PLC，然后系统对数据进展分析并合理控制。起动器作用于电机，当电机软启动后控制电路切换形式，只有系统处于双馈形式才会视作双馈电动机成功启动。系统的节能算法与控制形式被几种编入PLC，利用参数的调节来控制电机整体状态，最终实现节能控制目的。图1双馈发动机节能系统构造图3.1主电路与控制电路设计主电路构成参照双馈电动机和直流发电机的回路，设计中需要注意的是，当直流发电机被双馈电动机所负载时，后者的定子绕组需要连接到50Hz电网，并且经转子绕组来对变频器供电，电流由转子绕组来输入相位和频率，进而达成对双馈电机功率与转速的掌握。节能控制系统设计需要指定PLC为控制器，用来接收和检验电路信号，分析电机当前电压参数，最后PLC会根据参数来执行内部算法，对接触器线圈和变频器功率输出进展控制，全面展示出双馈电动机运行情况。3.2双馈电动机瞬态参数检测电路设计转速检测是由脉冲隔离和旋转编码器组成的，编码器负责采集转速参数，并将它转换成为脉冲信号交由脉冲隔离电路来分析处理，成为可供PLC识别的脉冲信号，PLC将反应信息加工优化后，再次转换成脉冲信号为电机设置合理转速。在设计当中要充分考虑到功率因数在系统控制中的重要性，配需让功率因数可以得到实时监测，原因在于cos函数为偶函数，不管是正负的功率因数都会取正值，所以操作人员很难从功率因数中判断负载情况，在设计当中可以将电流电压作为根据，对线路超前与落后的功率因数进展判断。与此同时，功率因数作为非线性函数，无法利用线路模拟来搭接，对此可以针对功率因数来设计微处理器。3.3变频器容量释放电路设计变频器容量释放的意义在于维持变频器平安运行，设计的原那么要基于不对容量进展更改，运用当前通用变频器条件来增强电流输出，进而让电流符合双馈电机的系统控制要求。变频器容量释放在设计中可以运用降压方法，让转子接在电机的电压器副边、变压器原边，让双馈电机持续稳定在1350rpm范围内重载，假如电机功率因数为1，那么变压器副边那么必须接通13V以上的电压和9A以上电流，得出变频器的输出功率为39V电压与和3A电流。完成转子连接后，将变频器的电压电流提升到3倍，这样便实现了变频器释放3倍的容量，在这一设计阶段需要注意的是，根据双馈电动机的转子感应和电压电流特征，变频器电压输出为低频状态，故系统当中所应用的降压变压器需要换为专用低频变压器。4、完毕语电机节能技术经过长期开展，在今天已经获得了不少成就，它作用的领域特别广泛，例如石油化工、冶金、轻工业等，对于电机节能技术的需求可谓与日俱增。通过对系统设计的全面优化，推广变频调速控制设备，适应各类需要进展速度调节与流量调节的消费，有效运用电机系统，可以为容量装备和电机系统整体运行提供有力保障，深化研究和拓展电机容量，为消费制造加强动力。电机控制系统的持续稳定运行，需要依赖完善的经过控制和能源配置，我国应当进一步推广电机节能技术，帮助企业获得更高的利润空间和消费平安保障。