CN103633902A - 一种交流永磁同步电动机的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及交流永磁同步电动机控制技术，具体是一种交流永磁同步电动机的控制方法及系统。本发明解决了变频起动永磁同步电动机在调速运行和恒速运行时不节能的问题。一种交流永磁同步电动机的控制方法，该方法是采用如下步骤实现的：1）交流永磁同步电动机采用变频器电源进行供电，由此进行变频起动；2）若交流永磁同步电动机需要调速，交流永磁同步电动机仍采用变频器电源进行供电，由此进行调速运行；3）当交流永磁同步电动机在调速运行中需要恒速时，交流永磁同步电动机不间断切换为网电电源供电；4）当交流永磁同步电动机在恒速运行中需要调速时，交流永磁同步电动机不间断切换为变频器电源供电。本发明适用于交流永磁同步电动机。
Description
技术领域
本发明涉及交流永磁同步电动机控制技术，具体是一种交流永磁同步电动机的控制方法及系统。
背景技术
交流永磁同步电动机可分为变频起动永磁同步电动机和异步起动永磁同步电动机两种。其中，变频起动永磁同步电动机采用变频器电源进行供电，其多应用于调速场合。异步起动永磁同步电动机采用网电电源进行供电，其多应用于恒速场合（由于变频器电源电参数的品质低于网电电源电参数的品质，在网电频率恒速运行条件下，变频起动永磁同步电动机的效率低于异步起动永磁同步电动机的效率）。在某些应用场合（例如纺织机械），交流永磁同步电动机需要交替且不间断地进行调速运行和恒速运行。因此在现有技术条件下，为了满足上述应用要求，现场只能配备效率较低的变频起动永磁同步电动机（异步起动永磁同步电动机由于采用网电电源进行供电，因而无法进行调速运行）。基于此，有必要发明一种全新的控制方法及系统，以使交流永磁同步电动机能够交替且不间断地进行变频器电源供电调速运行和网电电源供电恒速运行，从而实现节能的最大化。
发明内容
本发明为了解决变频起动永磁同步电动机在调速运行和恒速运行时不节能的问题，提供了一种交流永磁同步电动机的控制方法及系统。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种交流永磁同步电动机的控制方法，该方法是采用如下步骤实现的：1）交流永磁同步电动机采用变频器电源进行供电，由此进行变频起动；2）若交流永磁同步电动机需要调速，交流永磁同步电动机仍采用变频器电源进行供电，由此进行调速运行；若交流永磁同步电动机需要恒速，且变频器电源的输出频率与网电电源的频率一致时，交流永磁同步电动机由变频器电源供电不间断切换为网电电源供电，由此进行恒速运行；3）当交流永磁同步电动机在调速运行中需要恒速，且变频器电源的输出频率与网电电源的频率一致时，交流永磁同步电动机由变频器电源供电不间断切换为网电电源供电，由此进行恒速运行；4）当交流永磁同步电动机在恒速运行中需要调速时，交流永磁同步电动机由网电电源供电不间断切换为变频器电源供电，由此进行调速运行。
所述步骤3）和步骤4）交替进行，且交替次数为N；N为整数，且N≥0。
一种交流永磁同步电动机的控制系统（该系统用于实现本发明所述的一种交流永磁同步电动机的控制方法），包括第一接触器、第二接触器、第三接触器、电压继电器、变频器、PLC控制器、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器；其中，由第一接触器、第二接触器、第三接触器依次串接而成的串联支路的两端分别与变频器的输入端和输出端连接；电压继电器的两个控制信号输入端分别与变频器的输入端和输出端连接；电压继电器的输出端、变频器的输出端均与PLC控制器的控制信号输入端连接；PLC控制器的控制信号输出端通过第一继电器与第一接触器的控制电路连接；PLC控制器的控制信号输出端通过第二继电器与第二接触器的控制电路连接；PLC控制器的控制信号输出端通过第三继电器与第三接触器的控制电路连接；PLC控制器的控制信号输出端通过第四继电器与电压继电器的电源连接。
工作时，变频器的输入端依次通过第三接触器、电源开关与网电电源连接。变频器的输出端通过第一接触器与一台交流永磁同步电动机（该交流永磁同步电动机既可以是变频起动永磁同步电动机，也可以是异步起动永磁同步电动机）连接。如图1所示。具体工作过程包括：
一、闭合电源开关，并启动PLC控制器。PLC控制器通过第一继电器和第三继电器控制第一接触器和第三接触器闭合，同时通过第二继电器控制第二接触器断开。此时，网电电源依次通过电源开关、第三接触器、变频器、第一接触器向交流永磁同步电动机供电，交流永磁同步电动机由此实现变频起动。若交流永磁同步电动机需要调速，网电电源仍然依次通过电源开关、第三接触器、变频器、第一接触器向交流永磁同步电动机供电，交流永磁同步电动机由此开始进行调速运行。若交流永磁同步电动机需要恒速，则PLC控制器开始实时采集变频器的输出频率。待变频器的输出频率达到设定值（该设定值与网电电源的频率一致）时，PLC控制器通过第四继电器控制电压继电器通电，使得电压继电器开始检测变频器的输入端和输出端之间的电压。当变频器的输入端与输出端之间的电压达到设定值时，电压继电器向PLC控制器发出指令，PLC控制器根据该指令通过第一继电器和第三继电器控制第一接触器和第三接触器断开，同时（或略微滞后）通过第二继电器控制第二接触器闭合。此时，网电电源依次通过电源开关、第二接触器向交流永磁同步电动机供电，交流永磁同步电动机由此开始进行恒速运行。基于这一过程，本发明所述的一种交流永磁同步电动机的控制系统实现了由调速运行转换为恒速运行。在上述过程中，如果没有调速运行过程，则交流永磁同步电动机在变频起动后直接开始进行恒速运行，一直到电机工作结束。此种情形下，本发明所述的一种交流永磁同步电动机的控制系统又称为交流永磁同步电动机的软起动器。二、当交流永磁同步电动机在恒速运行中需要调速时，PLC控制器通过第三继电器控制第三接触器闭合，使得变频器开始运行。同时，PLC控制器开始实时采集变频器的输出频率，待变频器的输出频率达到设定值（该设定值与网电电源的频率一致）时，PLC控制器通过第四继电器控制电压继电器通电，使得电压继电器开始检测变频器的输入端和输出端之间的电压。当变频器的输入端与输出端之间的电压达到设定值时，电压继电器向PLC控制器发出指令，PLC控制器根据该指令通过第一继电器控制第一接触器闭合，同时（或略微滞后）通过第二继电器控制第二接触器断开。此时，网电电源依次通过电源开关、第三接触器、变频器、第一接触器向交流永磁同步电动机供电，交流永磁同步电动机由此开始进行调速运行。基于这一过程，本发明所述的一种交流永磁同步电动机的控制系统实现了由恒速运行转换为调速运行。
基于上述过程，本发明所述的一种交流永磁同步电动机的控制方法及系统基于全新结构，通过交流永磁同步电动机变频起动、调速运行、恒速运行的自由转换，实现了交流永磁同步电动机的节能最大化。同时，本发明所述的一种交流永磁同步电动机的控制方法及系统大大减少了变频器的通电时间，大大提高了变频器的可靠性和寿命。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了变频起动永磁同步电动机在调速运行和恒速运行时不节能的问题，适用于交流永磁同步电动机。
附图说明
图1是本发明的一种交流永磁同步电动机的控制系统的结构示意图。
图中：1-第一接触器，2-第二接触器，3-第三接触器，4-电压继电器，5-变频器，6-PLC控制器，7-第一继电器，8-第二继电器，9-第三继电器，10-第四继电器，11-电源开关，12-交流永磁同步电动机。
具体实施方式
一种交流永磁同步电动机的控制方法，该方法是采用如下步骤实现的：
1）交流永磁同步电动机采用变频器电源进行供电，由此进行变频起动；
2）若交流永磁同步电动机需要调速，交流永磁同步电动机仍采用变频器电源进行供电，由此进行调速运行；若交流永磁同步电动机需要恒速，且变频器电源的输出频率与网电电源的频率一致时，交流永磁同步电动机由变频器电源供电不间断切换为网电电源供电，由此进行恒速运行；
3）当交流永磁同步电动机在调速运行中需要恒速，且变频器电源的输出频率与网电电源的频率一致时，交流永磁同步电动机由变频器电源供电不间断切换为网电电源供电，由此进行恒速运行；
4）当交流永磁同步电动机在恒速运行中需要调速时，交流永磁同步电动机由网电电源供电不间断切换为变频器电源供电，由此进行调速运行。
所述步骤3）和步骤4）交替进行，且交替次数为N；N为整数，且N≥0。
一种交流永磁同步电动机的控制系统（该系统用于实现本发明所述的一种交流永磁同步电动机的控制方法），包括第一接触器1、第二接触器2、第三接触器3、电压继电器4、变频器5、PLC控制器6、第一继电器7、第二继电器8、第三继电器9、第四继电器10；其中，由第一接触器1、第二接触器2、第三接触器3依次串接而成的串联支路的两端分别与变频器5的输入端和输出端连接；电压继电器4的两个控制信号输入端分别与变频器5的输入端和输出端连接；电压继电器4的输出端、变频器5的输出端均与PLC控制器6的控制信号输入端连接；PLC控制器6的控制信号输出端通过第一继电器7与第一接触器1的控制电路连接；PLC控制器6的控制信号输出端通过第二继电器8与第二接触器2的控制电路连接；PLC控制器6的控制信号输出端通过第三继电器9与第三接触器3的控制电路连接；PLC控制器6的控制信号输出端通过第四继电器10与电压继电器4的电源连接。
Claims (3)
1.一种交流永磁同步电动机的控制方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：
1）交流永磁同步电动机采用变频器电源进行供电，由此进行变频起动；
2）若交流永磁同步电动机需要调速，交流永磁同步电动机仍采用变频器电源进行供电，由此进行调速运行；若交流永磁同步电动机需要恒速，且变频器电源的输出频率与网电电源的频率一致时，交流永磁同步电动机由变频器电源供电不间断切换为网电电源供电，由此进行恒速运行；
3）当交流永磁同步电动机在调速运行中需要恒速，且变频器电源的输出频率与网电电源的频率一致时，交流永磁同步电动机由变频器电源供电不间断切换为网电电源供电，由此进行恒速运行；
4）当交流永磁同步电动机在恒速运行中需要调速时，交流永磁同步电动机由网电电源供电不间断切换为变频器电源供电，由此进行调速运行。
2.根据权利要求1所述的一种交流永磁同步电动机的控制方法，其特征在于：所述步骤3）和步骤4）交替进行，且交替次数为N；N为整数，且N≥0。
3.一种交流永磁同步电动机的控制系统，该系统用于实现如权利要求1所述的一种交流永磁同步电动机的控制方法，其特征在于：包括第一接触器（1）、第二接触器（2）、第三接触器（3）、电压继电器（4）、变频器（5）、PLC控制器（6）、第一继电器（7）、第二继电器（8）、第三继电器（9）、第四继电器（10）；其中，由第一接触器（1）、第二接触器（2）、第三接触器（3）依次串接而成的串联支路的两端分别与变频器（5）的输入端和输出端连接；电压继电器（4）的两个控制信号输入端分别与变频器（5）的输入端和输出端连接；电压继电器（4）的输出端、变频器（5）的输出端均与PLC控制器（6）的控制信号输入端连接；PLC控制器（6）的控制信号输出端通过第一继电器（7）与第一接触器（1）的控制电路连接；PLC控制器（6）的控制信号输出端通过第二继电器（8）与第二接触器（2）的控制电路连接；PLC控制器（6）的控制信号输出端通过第三继电器（9）与第三接触器（3）的控制电路连接；PLC控制器（6）的控制信号输出端通过第四继电器（10）与电压继电器（4）的电源连接。
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