变频器和PLC的双馈电动机节能技术优势及应用探讨

方便。编程软件STEP7 Mic ro/WIN V4.0包含了梯形图、语句表以及功能块图编程语言三大部分。而S7 200在进行操作的时候，其指令的功能性很强，但也便于掌握。

　　（5）强大的通信功能。S7 200 用于编程或者进行通信的CPU 模块是RS 485接口，并且有一个或者是两个。

　　2.2 变频器的选型

　　变频器类型推荐西门子Mic roMaster440/420，作为基于三相交流调速电动机系列的经典，Mic roMaster440/420 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，综合运行能力强劲，可以为设备带来杰出的可靠性。与此同时，这款变频器内部模块结构灵活，电动机保护功能非常到位，配合RS485/232C 内置接口以及作用于过程控制的PI 闭环控制器，满足用户自定义I/O 端子需求，并且利用磁通电流来动态控制变频特性，在低频期间也可以完成力矩输出，无跳闸运行高速电流限制。

　　Mic roMaster440 所搭配的双馈电动机节能控制，能够满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Mic roMaster440，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，Mic roMas.ter440对于传送带故障检测也进行了优化，可以保证生产线安全运作，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模式。

　　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结构图（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行控制，在变频调节前进行电路检测。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、相位以及电压增幅，可以有效控制额定电压和功率，对电机转数也能够很好的掌握，电路检测功能将电压数据通过信号传递给PLC，然后系统对数据进行分析并合理控制。起动器作用于电机，当电机软启动后控制电路切换模式，只有系统处于双馈模式才会视作双馈电动机成功启动。系统的节能算法与控制模式被几种编入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结构图

　　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会依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行控制，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，编码器负责收集转速参数，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将反馈信息加工优化后，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，配需让功率因数能够得到实时监测，原因在于c o s 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行判断。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安全运行，设计的原则要基于不对容量进行更改，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，如果电机功率因数为1，那么变压器副边则必须接通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