CN102545773A - 一种电动机控制方法、装置及其倍捻机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动机控制方法、装置及其倍捻机，包括：以检测频率检测电动机的电源和负载，获得电源工作参数和负载工作参数；根据电源工作参数和/或负载工作参数生成控制信号；将控制信号发送到变频器；其中，控制信号控制变频器根据该控制信号调节该变频器输出到电动机的输出电压。本发明实施例中，实时地检测电源和负载的工作参数，并根据电源或负载的工作参数通过变频器调节变频器对电动机的输出电压，可以实时地根据电源和负载的工作状态调节对电动机的输出电压，提高电机转矩，降低输出电流，从而减少无用功输出，降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及电动机控制方法及装置，尤其是涉及一种电动机控制方法、装置及其倍捻机。
背景技术
电动机广泛应用于工业应用中，例如倍捻机中。通常电动机对于电网而言属于感性负荷，在运行过程中，电网需要向这些设备提供相应的无功功率。这些无功功率增加了机器的能量消耗，浪费了能源，并且提高了机器的运行成本。
发明内容
本发明的实施例公开了一种能够有效地补偿无功功率的电动机控制方法、装置及其倍捻机。
本发明实施例公开的技术方案包括：
提供了一种电动机控制方法，其特征在于，包括：以检测频率检测电动机的电源和负载，获得所述电源的电源工作参数和所述负载的负载工作参数；根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号；将所述控制信号发送到变频器；其中，所述控制信号控制所述变频器根据所述控制信号调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
进一步地，还包括：根据当前所处的时间段调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
进一步地，所述根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号包括：判断所述电源工作参数的波形是否到达负半周；如果所述电源工作参数的波形到达负半周，则生成控制信号；其中所述控制信号控制所述变频器将所述负半周波形进行倒向并移位与正半周重合后，通过调节脉冲波形的宽度调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
进一步地，所述根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号包括：判断所述负载工作参数是否发生变化；如果所述负载工作参数发生，则生成控制信号；其中所述控制信号控制所述变频器根据所述负载工作参数的变化调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
进一步地，所述负载工作参数为负载电流；其中：所述根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号包括：比较所述负载电流与所述电动机的当前速度下的标称电流，获得比较结果；根据所述比较结果生成控制信号；其中所述控制信号控制所述变频器根据所述比较结果调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
本发明实施例还提供了一种电动机控制装置，其特征在于，包括：微计算机、分析模块和输入输出接口，所述分析模块和所述输入输出接口连接到所述微计算机，其中：所述微计算机通过所述输入输出接口以检测频率检测电动机的电源和负载，获得所述电源的电源工作参数和所述负载的负载工作参数；所述分析模块根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号；所述微计算机通过所述输入输出接口将所述控制信号发送到变频器；其中，所述控制信号控制所述变频器根据所述控制信号调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
进一步地，所述分析模块包括：第一判断子模块，所述第一判断子模块判断所述电源工作参数的波形是否到达负半周；控制信号生成子模块，如果所述电源工作参数的波形到达负半周，则所述控制信号生成子模块生成控制信号；其中所述控制信号控制所述变频器将所述负半周波形进行倒向并移位与正半周重合后，通过调节脉冲波形的宽度调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
进一步地，所述分析模块包括：第二判断子模块，所述第二判断子模块判断所述负载工作参数是否发生变化；控制信号生成子模块，如果所述负载工作参数发生，则所述控制信号生成子模块生成控制信号；其中所述控制信号控制所述变频器根据所述负载工作参数的变化调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
进一步地，所述负载工作参数为负载电流；其中所述分析模块包括：比较子模块，所述比较子模块比较所述负载电流与所述电动机的当前速度下的标称电流，获得比较结果；控制信号生成子模块，所述控制信号生成子模块根据所述比较结果生成控制信号；其中所述控制信号控制所述变频器根据所述比较结果调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
本发明实施例还提供了一种倍捻机，其特征在于：包括电源接口、变频器、电动机和控制装置，所述变频器连接到所述电源接口，所述电动机连接到所述变频器的输出端，所述控制装置连接到所述电源接口、所述变频器和所述电动机，其中：所述控制装置以检测频率检测所述电动机的电源和负载，获得所述电源的电源工作参数和所述负载的负载工作参数，并根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号，并将所述控制信号发送到变频器；所述变频器根据所述控制信号调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
本发明实施例中，实时地检测电源和负载的工作参数，并根据电源或负载的工作参数通过变频器调节变频器对电动机的输出电压，可以实时地根据电源和负载的工作状态调节对电动机的输出电压，补偿无功功率，降低能耗。
附图说明
图1是本发明一个实施例的倍捻机的电动机及其控制装置的框图示意图；
图2是本发明一个实施例的电动机的控制方法的流程图的示意图。
具体实施方式
图1为本发明一个实施例的倍捻机的电动机及其控制装置的框图示意图，图2为本发明一个实施例的电动机的控制方法的流程图的示意图。
如图1所示，本发明一个实施例中，一种倍捻机包括电源接口65、变频器66、电动机67和控制装置6。应当理解，图1中省略了倍捻机中其它的部件，只显示了电动机67及其电源和控制装置。
电源接口65为常用的可以接到电源的接口，例如接到市电电网上，以为该倍捻机提供电源。
变频器66连接到电源接口65，该变频器66可以为常用的变频器，例如，科润ACD280系列变频器等等。变频器66的输出端连接到电动机67。
电动机67可以为常用的电动机，该电动机可以带动负载，例如倍捻机的负载。
控制装置6包括微计算机61、分析模块60和输入输出接口63。该微计算机61可以为能够执行计算机程序实现相应功能的器件，例如单片机，也可以是由可编程逻辑器件实现，例如现场可编程门阵列(FPGA)或者复杂可编程逻辑期间(CPLD)等等，也可以是由专用集成电路(ASIC)实现，等等。微计算机61通过输入输出接口62与电源接口65、变频器66和电动机67连接。分析模块60连接到微计算机61。
如图2所示，本发明一个实施例的电动机控制方法中，包括步骤10、步骤20和步骤30。下面结合图1和图2对各个步骤进行详细说明。
步骤10：检测电源和负载的工作参数；
本发明实施例中，控制装置6的微计算机61通过输入输出接口62以一定的检测频率检测电源和负载的工作参数，获得电源工作参数和负载工作参数。这里，电源工作参数可以是电源的电源或电流。负载工作参数可以是负载的电压或电流。检测电源工作参数和负载工作参数的方法可以使用多种适合的方法，例如，可以使用电压传感器和/或电流传感器检测电源工作参数和负载工作参数，然后电压传感器和/或电流传感器将检测到的参数或者代表这些参数的相应的电子信号发送给微计算机61，这样微计算机61即可获得电源工作参数和负载工作参数。检测频率是一个设定的频率，这个频率可以根据实际情况而灵活设定。例如，设定为5000次/秒。当然，本领域技术人员容易理解，也可以根据需要设定为其它的频率，本发明对此不作限制。
步骤20：根据电源和/或负载的工作参数生成控制信号；
微计算机61获得了电源工作参数和负载工作参数后，分析模块60对获得的电源工作参数和/或负载工作参数进行分析，并根据该电源工作参数和/或负载工作参数生成控制信号。
步骤30：将控制信号发送到变频器；
获得了控制信号后，微计算机61通过输入输出接口62将控制信号发送到变频器66。这些控制信号控制变频器66根据该控制信号调节其输出到电动机67的输出电压。
本发明实施例中，实时地检测电源和负载的工作参数，并根据电源或负载的工作参数通过变频器调节变频器对电动机的输出电压，可以实时地根据电源和负载的工作状态调节对电动机的输出电压，补偿无功功率，降低能耗。
步骤20和步骤30中，根据电源工作参数和/或负载工作参数生成控制信号并根据控制信号控制变频器66的输出电压的几个实例如下：
例1：
分析模块60检测电源的工作参数的波形，并判断电源的工作参数的波形是否到达负半周；如果电源工作参数的波形到达负半周，则生成控制信号；该控制信号控制变频器66将该负半周波形进行倒向并移位与正半周重合后，然后通过调节脉冲波形的宽度调节变频器66输出到电动机67的输出电压。
本实例中，分析模块60包括第一判断子模块和控制信号生成子模块。第一判断子模块判断电源的工作参数的波形是否到达负半周；控制信号生成子模块则在电源工作参数的波形到达负半周时生成上述的控制信号。
该实例中，充分利用了电源波形的负半周的能量，使电源的能量达到最佳利用率。
例2：
分析模块60判断获得的负载工作参数是否发生变化；如果负载工作参数发生变化，则生成控制信号，该控制信号控制变频器66根据该负载工作参数的变化调节变频器66输出到电动机67的输出电压，使得输出到电动机67的输出电压能够根据负载的变化而变换，从而保持输出到电动机67的输出电压与负载的匹配，迅速适应负载变动，从而保证为电动机67供给最大效率的电压，始终保持电机的输出高效率运行。。
本实例中，分析模块60包括第二判断子模块和控制信号生成子模块。第一判断子模块判断获得的负载工作参数是否发生变化；控制信号生成子模块则在负载工作参数发生变化时生成上述的控制信号。
例3：
分析模块60比较获得的负载电流与电动机67的当前速度下的标称电流，获得比较结果，然后根据该比较结果生成控制信号，该控制信号控制变频器66根据该比较结果调节变频器输66出到电动机67的输出电压。
因电机在低速时转矩很小，容易造成堵转，电流急剧上升，浪费电能的同时容易烧毁电机，必须提高输出电压，以获得足够的转矩。本实例中实时检测负载电流并与当前输出速度的标称电流比较，自动调节输出到电动机67的输出电压，以此来保证电机在低速时的输出转矩。这样，在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节电压/频率(V/F)曲线，减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。
本实例中，分析模块60包括比较子模块和控制信号生成子模块。比较子模块比较负载电流与电动机67的当前速度下的标称电流，获得比较结果；控制信号生成子模块则根据比较结果生成上述的控制信号。
本领域技术人员容易理解，前述各实施例中，分析模块60也可以集成实现在微计算机61中。这种方案也包含在本发明的保护范围中。
在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收7倍的电机额定电流，而大的启动电流即浪费电能，对电网的电压波动损害也很大，增加一定的损耗。本发明实施例中，使用了变频器，变频器带有软启动功能。采用软启动后，启动电流可从0安培至电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。
电动机由定子绕线和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用。对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。本发明实施例中，采用了变频器。由于变频器本身是一个阻性负载，电源经过变频器后是对变频器在做功，切断了电源与电机之间的感性关系，因此改变了负载特性，使其对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗。
为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。本发明实施例中，可以通过控制装置调整电机实际输出功率，通过降低变频器的输出电压，这样可以减少不必要的浪费。
本发明实施例中，还可以根据当前所处的时间段来调节变频器66输出到电动机67的输出电压。
由于受用电高峰期的影响，在一天的不同时段，电价都不一样，本实施例中，可以将一天分为多个时间段，每个时间段对应设置不同的变频器66的输出电压。当控制装置6或分析模块60检测到当前所处的时间段后，即发出控制信号控制变频器66将输出电压调节成设置的对应的电压。这样，通过根据当前的时间段调整变频器66的输出电压，达到调整产能的目的，使其电价低时多用电，电价高时少用电，这样既保证了产能，又节省了电费。
本实施例中，时间段的数量和各个时间段的时间长短可以根据实际情况灵活设置。例如，可以根据当地电价的情况设置。
本发明实施例中，通过控制装置和变频器的作用，可使电动机获得实时准确的就地补偿，使得流过供电电网无功电流大大减少，电网的线损大大降低，从而实现有功节能并且效果非常显著，达到10％-35％(根据实际情况，一般在25％左右)节能效果。此外，它不会减少(或损害)电动机内的有功和无功电流，它的工作对电动机的运行不会产生不利影响，不会引起电动机的停机。
以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。
Claims (10)
1.一种电动机控制方法，其特征在于，包括：
以检测频率检测电动机的电源和负载，获得所述电源的电源工作参数和所述负载的负载工作参数；
根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号；
将所述控制信号发送到变频器；
其中，所述控制信号控制所述变频器根据所述控制信号调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据当前所处的时间段调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号包括：
判断所述电源工作参数的波形是否到达负半周；
如果所述电源工作参数的波形到达负半周，则生成控制信号；
其中所述控制信号控制所述变频器将所述负半周波形进行倒向并移位与正半周重合后，通过调节脉冲波形的宽度调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号包括：
判断所述负载工作参数是否发生变化；
如果所述负载工作参数发生，则生成控制信号；
其中所述控制信号控制所述变频器根据所述负载工作参数的变化调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述负载工作参数为负载电流；其中
所述根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号包括：
比较所述负载电流与所述电动机的当前速度下的标称电流，获得比较结果；
根据所述比较结果生成控制信号；
其中所述控制信号控制所述变频器根据所述比较结果调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
6.一种电动机控制装置，其特征在于，包括：微计算机、分析模块和输入输出接口，所述分析模块和所述输入输出接口连接到所述微计算机，其中：
所述微计算机通过所述输入输出接口以检测频率检测电动机的电源和负载，获得所述电源的电源工作参数和所述负载的负载工作参数；
所述分析模块根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号；
所述微计算机通过所述输入输出接口将所述控制信号发送到变频器；
其中，所述控制信号控制所述变频器根据所述控制信号调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述分析模块包括：
第一判断子模块，所述第一判断子模块判断所述电源工作参数的波形是否到达负半周；
控制信号生成子模块，如果所述电源工作参数的波形到达负半周，则所述控制信号生成子模块生成控制信号；
其中所述控制信号控制所述变频器将所述负半周波形进行倒向并移位与正半周重合后，通过调节脉冲波形的宽度调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述分析模块包括：
第二判断子模块，所述第二判断子模块判断所述负载工作参数是否发生变化；
控制信号生成子模块，如果所述负载工作参数发生，则所述控制信号生成子模块生成控制信号；
其中所述控制信号控制所述变频器根据所述负载工作参数的变化调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于：
所述负载工作参数为负载电流；其中
所述分析模块包括：
比较子模块，所述比较子模块比较所述负载电流与所述电动机的当前速度下的标称电流，获得比较结果；
控制信号生成子模块，所述控制信号生成子模块根据所述比较结果生成控制信号；
其中所述控制信号控制所述变频器根据所述比较结果调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
10.一种倍捻机，其特征在于：包括电源接口、变频器、电动机和控制装置，所述变频器连接到所述电源接口，所述电动机连接到所述变频器的输出端，所述控制装置连接到所述电源接口、所述变频器和所述电动机，其中：
所述控制装置以检测频率检测所述电动机的电源和负载，获得所述电源的电源工作参数和所述负载的负载工作参数，并根据所述电源工作参数和/或所述负载工作参数生成控制信号，并将所述控制信号发送到变频器；
所述变频器根据所述控制信号调节所述变频器输出到所述电动机的输出电压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Suzhou Kaiying Automation Equipment Co.,Ltd. Document name: Notification that Application Deemed to be Withdrawn |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120704 |