[發明專利]基于PLC和變頻器的雙饋電動機節能控制方法

有效

• 申請號: 201110233933.1
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102340270B
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 林成武;盧博
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02P1/26
• 分類號: H02P1/26;H02P21/14;H02J3/18
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

1.利用基于PLC和變頻器的雙饋電動機節能控制系統的節能控制方法，其特征在于：該系統包括啟動開關、狀態切換開關、保護開關、雙饋電動機、?PLC、變頻器、HMI人機交互界面、降壓變壓器、變頻器輸入電抗器、轉速檢測單元和啟動控制單元；

在所述雙饋電動機的定子側，定子通過啟動開關和保護裝置連接至電網；在所述雙饋電動機的轉子側，轉子通過狀態切換開關、保護開關、降壓變壓器、變頻器和變頻器輸入電抗器連接至電網；

所述狀態切換開關由兩個交流接觸器組成，第一個交流接觸器常開觸點的一端接雙饋電動機的轉子啟動電阻，另一端與雙饋電動機的轉子相連；第二個交流接觸器的常開觸點的一端經過降壓電壓器接變頻器的輸出端，另一端與雙饋電動機的轉子相連；

所述保護開關由一個交流接觸器組成，該交流接觸器的常開觸點的一端短接在一起，另一端與雙饋電動機的轉子相連；

該系統還包括控制單元，控制單元主要包括：相位檢測單元、頻率檢測單元、幅值檢測單元、電壓幅值檢測單元、電流幅值檢測單元、系統保護單元和變頻器容量利用單元；

所述相位檢測單元與變頻器的輸出相連；所述頻率檢測單元一端連接一個光電編碼器，另一端與PLC的高速脈沖計數端相連；幅值切入單元一端與雙饋電動機轉子相連，另一端與PLC自身集成的A/D轉換通道相連；所述電壓幅值檢測單元一端與雙饋電動機定子側的一相相連，另一端與A/D采樣模塊EM235相連；所述電流幅值檢測單元一端與雙饋電動機定子的一相相連，另一端與A/D采樣模塊EM235相連；所述系統保護單元一端與雙饋電動機轉子相連，另一端短接；同時PLC的輸入觸點與變頻器的繼電器輸出觸點通過24V直流電源相連；所述變頻器容量利用單元的一端與變頻器輸出端子相連，另一端與雙饋電動機轉子相連；

采用PLC作為微控制器、采用西門子MM440變頻器作為勵磁電源；

該節能控制方法的具體控制步驟如下：

（1）、按下啟動按鈕，雙饋電動機定子側交流接觸器（Q4）線圈上電，雙饋電動機轉子側交流接觸器（Q1）線圈上電，雙饋電動機定子側交流接觸器（Q2）線圈失電，雙饋電動機轉子側交流接觸器（Q3）線圈失電，雙饋電動機以普通異步電機的形式轉子串接電阻啟動；

（2）、啟動結束后，控制程序檢測雙饋電動機穩定運行時的各個參數，主要包括饋入點的相位檢測、饋入點的頻率檢測、饋入點的幅值檢測，PLC根據檢測到的參數控制變頻器的輸出，使其符合雙饋電動機饋電的要求；

（3）、用變頻器作為雙饋電動機轉子側的勵磁變頻電源，當PLC確定變頻器的輸出特性符合雙饋電動機的饋電要求時，雙饋電動機轉子側交流接觸器（Q2）線圈上電，控制系統轉入雙饋運行模式，然后將雙饋電動機轉子側串接的啟動電阻切除；

（4）、PLC檢測到饋電成功后轉入系統節能控制程序，設定視在功率基值（S₀），并用A/D轉換模塊采集雙饋電動機定子側電壓和電流的幅值，利用中斷程序定時計算視在功率的瞬時值（S₁），PLC根據檢測到的相關參數值，動態設置變頻器的參數，改變變頻器的輸出，從而將雙饋電動機控制在容性區，且使雙饋電動機的視在功率基本保持恒定；

（5）、當雙饋電動機的負載變輕時，從雙饋電動機的定子側反饋回的電壓與電流信號經過PLC計算轉換成瞬時視在功率（S₁），且瞬時視在功率（S₁）減去視在功率設定值（S₀）小于0，則執行控制程序：增大變頻器的輸出電壓（V），使功率因數下降；直至瞬時視在功率（S₁）減去視在功率設定值（S₀）等于0，程序跳轉；

（6）、當雙饋電動機的負載變重時，從雙饋電動機定子側反饋回的電壓與電流信號經過PLC計算轉換成瞬時視在功率（S₂），且瞬時視在功率（S₂）減去視在功率設定值（S₀）大于0，則執行控制程序：減小變頻器的輸出電壓（V），使功率因數增大；直至瞬時視在功率（S₂）減去視在功率設定值（S₀）等于0，程序跳轉；

（7）、當PLC檢測到有異常現象發生時，PLC自動轉入監測保護控制程序，雙饋電動機轉子側交流接觸器（Q3）線圈上電，雙饋電動機轉子側交流接觸器（Q1）線圈失電，雙饋電動機轉子側交流接觸器（Q2）線圈失電，將雙饋電動機轉入普通的異步電機運行模式帶載運行。

2、根據權利要求1所述的基于PLC和變頻器的雙饋電動機節能控制方法，其特征在于：“（7）”步驟中的PLC檢測到的有異常現象的發生是指MM440變頻器發生故障。