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双馈电动机的控制理论与节能技术
发布时间:2020-6-22 15:47:00   来源:杭州三科变频技术有限公司   人气值:

由于双馈电动机包含了独立的励磁绕组,所以它同时能够被称为异步电机,异步同步电动机、交流励磁异步电机。在应用中,励磁能够根据功率因素提升,而且能够像同步电动机一样开展调节。由于同步电动机事实上是DC励磁的,电流量力度只有调节一个,因此 失效输出功率只有调节一个。而双馈电机可以调整的量有三种,分别是可以调整的励磁电流振幅、可以变更的励磁频率、可以变更相位的量。这说明双馈电机可以通过改变励磁频率来改变机电速率,以达到调速的目的,。类似地,当在执行负载变化的时候,能够通过控制激励频率来改变机电的转速,以方便充分利用转子产生的动能并吸收或释放负载。

双馈电机与同步电机相比,区别在于能够调节功率因数,可以通过改变转子励磁电流的幅值的方式来实现。因此,交流励磁不仅可以调节无功功率,还可以在使用过程中实现有功功率条件。双馈电机有许多优点,主要是因为它采用了可调节的交流励磁功率。


一.恒视在功率节能技术


无功功率、有功功率以及恒视在功率都是电机的主要功率。关键是当有功功率发生变化的时候,恒视在功率能够通过在运行中通过调整电机的功率因数,把电机的恒视在功率最终控制到固定的值。这种方法的优点在于,当电机为轻负荷时,剩余的电机容量可以作为无功功率反馈回电网,当电机为重负荷时,电机的功率因数可以调整为相同的单位功率,电网的无功功率不被吸收。恒视在功率同样也可以在水泵和风机上应用,对其使用的目标主要有两个


(1)在我国发电厂和钢铁厂的生产过程中,用电量最高的设备主要是空调、风机和泵,因此必须对风机和水泵实施节能措施。国内一般都规定了各企业在生产技术设备时,需要具备可靠性和效率。然而,在生产过程中对资源的浪费重视不够,因此对泵和风机实施节能措施是非常必要的。


(2)国内对恒视在功率存在着较低的使用效率的问题,造成这种现象的主要因素是在生产过程中普遍都存在“小马拉大车”的现象。设计时,相关设计院采用保守落后的设计方案,以尽可能少承担责任,所用参数均超出实际尺寸,使裕量更大,压力和流量系数更大。但是制造商为了降低自己的

风险,增加了压力和流量系数。 这种阶段性的增加现象最终引起“小马拉大型车”现象,产品偏离了最初的设计,降低了效率。 但是,定时功率的使用弥补了这一缺点,为工厂提供了无效功率。


二、PLC和变频器的应用技术


在双馈电机节能控制系统中,由于其质量直接关系到系统的可靠性、稳定性和节能性,因此在选择控制器和转子励磁电源时必须小心谨慎。


1、PLC 选型


在选择plc类型时,首先对plc输入输出端口和通信端口的需求进行分析和确定,然后根据节能控制系统的需求对系统中的所有输入输出信号进行总结和分类,根据plc输入输出点的需求分配i/o地址,使每个输入输出信号能够精确对应plc的输入输出继电器,最后根据结果确定plc类型。

PLC产品的品种是非常丰富多样的,像SK-C10MR 就是属于小型的PLC,并且是第三代的产品了。关于SK-C10MR所具有的特点有以下几个方面:


(1) 该编程软件功能强大,易于使用。编程软件STEP 7 Mic ro/WIN 4.0包括梯形图、语句表和功能框图编程语言。当SK-C10MR运行时,其指令非常实用,但也容易掌握。


(2)高级程序结构。SK-C10MR中包含的程序结构非常简单。在编程软件中,SK-C10MR包含的主程序、子程序和中断程序是分开存储的。子程序也可以使用输入和输出变量作为软件接口,这有利于实现结构化编程的目的。


(3)强大的沟通功能。SK-C10MR中央处理器模块用于编程或通信的是RS 485接口,并且有一个或两个。


(4)强大的功能。SK-C10MR有5个中央处理器模块,可扩展至7,248个数字输入/输出,以及超过30 KB的数据存储空间。组装了六个高速计数器、一个脉冲发生器和一个脉宽调制器,大大提高了工作效率。可以实现PID参数的自主确定。


(5)灵活方便的寻址。SK-C10MR包括可根据位、字节、字和双字读写的结构的各个部分,例如位存储器、可变存储器、输入和输出结构等。


2、双馈电机节能系统通过基于PLC和变频器的设计

通过双馈发动机系统结构的分析我们可以发现,控制器系统主要由plc控制,变频器和开关电路控制。触摸屏可以为控制系统带来人机交互指令的可视化界面,随时调整系统参数和电机状态。电路的电流频率、相位和电压的增加可以有效地控制额定电压和功率,可以很好地控制电机的转动,电路检测功能通过信号将电压数据传输给plc,从而进行系统分析和合理的控制。启动器对电机起作用,当电机软启动控制电路开关模式时,只有在双馈模式下的系统才会被视为双馈电机成功起动。系将节能算法和控制方式编程为plc,并采用参数控制电机的整体状态。


(1)主电路与控制电路设计


主电路由参考双馈电机和直流发电机组成,当直流发电机由双馈电机负载时,后者的定子绕组需要连接到50hz电网,转子绕组供电,电流由转子绕组供电,输入相位和频率。节能量控制系统的设计需要指定可编程控制器作为控制器,用于接收和检查电路信号,并分析电机的电流电压参数。最后,可编程控制器根据参数执行内部算法,控制接触器线圈和变频器的功率输出,全面显示双馈电机的运行情况。


(2) 双馈电动机瞬态参数检测电路设计


速度检测由脉冲隔离和旋转编码器组成,编码器负责速度参数的采集并将其转换为脉冲信号,由脉冲隔离电路进行分析和处理。在设计方案中,应考虑到功率因数在控制系统中的必要性,并对功率因数开展实时监控系统。缘故是c o s函数是一个双数函数,正负极功率因数都取恰逢。因而,作业者难以从功率因数来分辨负荷情况。在设计方案中,电流量和工作电压能够作为分辨路线超前的和落后功率因数的根据。另外,作为一个非线性函数,功率因数不可以被路线仿真模拟所重合,因而能够为功率因数设计方案一个微控制器。


(3)变频器容量释放电路设计


变频器输出容量的重要性在于保证变频器的安全运行,设计原则应以容量不变为基础。在变频器的容量释放设计中,可以使用降压方法将转子连接到电机电压装置的次级侧和变压器的初级侧,使得双馈电机可以在1350rpm的范围内持续稳定地过载。如果电动机的功率因数是1,那么变压器的次级侧必须连接大于13V的电压和大于9A的电流,以获得39V和3A的变频器输出功率。转子连接完成后,变频器的电压和电流将增加到3倍,从而实现变频器释放容量的3倍。在此设计阶段,需要注意的是,根据双馈电机的转子感应和电压电流特性,变频器的电压输出处于低频状态,因此系统中使用的降压变压器需要用专用的低频变压器来代替。


四、总结


随着电机节能技术的长期发展,在石油化工、冶金、轻工等领域取得了许多成果。通过对系统的总体优化设计,推广变频调速设备,适应各种调速和生产流量调节的需要,有效地利用电机系统,为电机系统的容量和整体运行提供有力保证,深入研究和扩大电机容量,提高制造电能。电机自动控制系统的不断平稳运作必须健全的过程管理和动能分派,在我国应进一步推动电机节能环保,协助公司得到更高的盈利室内空间和生产安全。

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