[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

技術領域

本發明屬于雙饋電動機的控制領域，尤其涉及一種基于PLC和變頻器的雙饋電動機節能控制系統及控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，大功率半導體器件構成的變流器和雙饋電動機組成的雙饋調速系統，得到了許多人的重視，其主要工作原理是雙饋電動機的定、轉子三相繞組分別接到兩個獨立的對稱電源，其中定子繞組的電源為固定頻率的工業電源，而轉子繞組電源是電壓幅值、頻率、相位均需按運行要求分別進行調節。該調速方式具有功率因數可調、效率高、變頻裝置容量小等優點。但由于轉子變頻電源需要采用專用勵磁控制系統，研制周期長、成本較高、可靠性較低，節能性較差。所以，研究和發明一種新的控制經技術是十分必要的。

發明內容

發明目的：本發明提供一種基于PLC和變頻器的雙饋電動機節能控制系統及控制方法，其目的是解決以往的控制模式，結構復雜、可靠性低的問題，并且克服了傳統的雙饋電機在驅動控制中需要專用勵磁電源的缺陷。

技術方案：本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種基于PLC和變頻器的雙饋電動機節能控制系統，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；所述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。

利用上述基于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：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；