[发明专利]基于PLC和变频器的双馈电动机节能控制方法

说明书

技术领域

本发明属于双馈电动机的控制领域，尤其涉及一种基于PLC和变频器的双馈电动机节能控制系统及控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，大功率半导体器件构成的变流器和双馈电动机组成的双馈调速系统，得到了许多人的重视，其主要工作原理是双馈电动机的定、转子三相绕组分别接到两个独立的对称电源，其中定子绕组的电源为固定频率的工业电源，而转子绕组电源是电压幅值、频率、相位均需按运行要求分别进行调节。该调速方式具有功率因数可调、效率高、变频装置容量小等优点。但由于转子变频电源需要采用专用励磁控制系统，研制周期长、成本较高、可靠性较低，节能性较差。所以，研究和发明一种新的控制经技术是十分必要的。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于PLC和变频器的双馈电动机节能控制系统及控制方法，其目的是解决以往的控制模式，结构复杂、可靠性低的问题，并且克服了传统的双馈电机在驱动控制中需要专用励磁电源的缺陷。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于PLC和变频器的双馈电动机节能控制系统，其特征在于：该系统包括启动开关、状态切换开关、保护开关、双馈电动机、 PLC、变频器、HMI人机交互界面、降压变压器、变频器输入电抗器、转速检测单元和启动控制单元；

在所述双馈电动机的定子侧，定子通过启动开关和保护装置连接至电网；在所述双馈电动机的转子侧，转子通过状态切换开关、保护开关、降压变压器、变频器和变频器输入电抗器连接至电网。

所述状态切换开关由两个交流接触器组成，第一个交流接触器常开触点的一端接双馈电动机的转子启动电阻，另一端与双馈电动机的转子相连；第二个交流接触器的常开触点的一端经过降压电压器接变频器的输出端，另一端与双馈电动机的转子相连；

所述保护开关由一个交流接触器组成，该交流接触器的常开触点的一端短接在一起，另一端与双馈电动机的转子相连。

该系统还包括控制单元，控制单元主要包括：相位检测单元、频率检测单元、幅值检测单元、电压幅值检测单元、电流幅值检测单元、系统保护单元和变频器容量利用单元；

所述相位检测单元与变频器的输出相连；所述频率检测单元一端连接一个光电编码器，另一端与PLC的高速脉冲计数端相连；所述幅值切入单元一端与双馈电动机转子相连，另一端与PLC自身集成的A/D转换通道相连；所述电压幅值检测单元一端与双馈电动机定子侧的一相相连，另一端与A/D采样模块EM235相连；所述电流幅值检测单元一端与双馈电动机定子的一相相连，另一端与EM235相连；所述系统保护单元一端与双馈电动机转子相连，另一端短接；同时PLC的输入触点与变频器的继电器输出触点通过24V直流电源相连；所述变频器容量利用单元的一端与变频器输出端子相连，另一端与双馈电动机转子相连。

采用PLC作为微控制器、采用西门子MM440变频器作为励磁电源。

利用上述基于PLC和变频器的双馈电动机节能控制系统的节能控制方法，其特征在于：具体控制步骤如下：

（1）、按下启动按钮，双馈电动机定子侧交流接触器Q4线圈上电，双馈电动机转子侧交流接触器Q1线圈上电，双馈电动机定子侧交流接触器Q2线圈失电，双馈电动机转子侧交流接触器Q3线圈失电，双馈电动机以普通异步电机的形式转子串接电阻启动；

（2）、启动结束后，控制程序检测双馈电动机稳定运行时的各个参数，主要包括馈入点的相位检测、馈入点的频率检测、馈入点的幅值检测，PLC根据检测到的参数控制变频器的输出，使其符合双馈电动机馈电的要求；

（3）、用变频器作为双馈电动机转子侧的励磁变频电源，当PLC确定变频器的输出特性符合双馈电动机的馈电要求时，双馈电动机转子侧交流接触器Q2线圈上电，控制系统转入双馈运行模式，然后将双馈电动机转子侧串接的启动电阻切除；

（4）、PLC检测到馈电成功后转入系统节能控制程序，设定视在功率基值S₀，并用A/D转换模块采集双馈电动机定子侧电压和电流的幅值，利用中断程序定时计算视在功率的瞬时值S₁，PLC根据检测到的相关参数值，动态设置变频器的参数，改变变频器的输出，从而将双馈电动机控制在容性区，且使双馈电动机的视在功率基本保持恒定；