基于变频器控制的电动机正反转设计-邓伟国

76工业技术INDUSTRYTECHNOLOGY河南科技2012.09下图3 变频调速电动机正反转控制电路结构L1L1L2L3RSTTATBTCKFUFUVWFWDREVCOM–10VSMGNDADRFKA1KA2KMKMKMSRSFSB1SB2SB3KA1KA1206204201202203208205207KA1KA1KA2KA2KA2KA2L2基于变频器控制的电动机正反转设计黑龙江省鹤岗斯达机电修造有限公司　邓伟国变频器是在变频技术和微电子技术的基础上发展起来的，可以根据电动机的实际需求来实现电压的调节，进而达到节能的目的。本文，笔者介绍了变频器的工作原理，探讨了变频器控制电动机正反转的设计方法，以期对同行有所参考。一、变频器的工作原理三相交流异步电动机的转速n的计算公式如下。n＝60f/p（1－s）。（1）式（1）中，f为供电频率、p为电动机的级对数、s为表转差率。当电机的级对数p保持在到一定的数值时，增大供电频率，就能够增加电动机的转速。反之，减少电动机的转速。变频器在工作中主要有以下两种工作的方式1.交–交变频器。在频率固定的运行状态下可以将交流电转换成频率和电压可调的交流电。这种转换省去了中间的过程，所以转换效率高，操作简单。但是在这种工作方式下频率的调整范围比较局限，只能够在额定频率的一半以下，所以比较适用于容量大的低速拖动系统。2.交–直–交变频器。在频率固定的运行状态下，先将交流电转换成直流电，然后在系统内部将直流电转换成频率可调的三相交流电。这种工作方式对频率的范围以及电动机的特性具有一定的适应性，是一种使用很广泛的变频方式。变频器主要分为电流型变频器和电压型变频器。电流型变压器的储能元件主要是电感线圈，其结构如图1所示。二、变频器的分类1.V/f控制变频器。该种变频器的主要工作方式就是对电压和频率同时进行控制，通过对电压和频率的调控，可以得到工作中所需要的转矩。V/f控制变频器的操作比较简单，而且成本低，所以使用的比较广泛。其结构如图2所示。2.转差频率控制变频器。转差频率控制变频器是在V/f控制的基础上进行改进的一种变频设备，由于这种变频器的运行需要，需要电动机的速度传感器来检测出电动机的转速，然后在闭环的工作环境下通过速度调节器的调节，输出相应的转差频率。由调节控制器输出的频率大小由电动机实际的转速与转差频率之和决定的。着种变频器的主要作用就是对转矩和电流进行调控，所以对电动机加减速与限制过流等具有重要作用。3.矢量控制器变频器。这种变频器性能高、效率高，属于异步电动机的控制方式。先将异步电动机的定子电流分项，主要包括转矩电流和磁场电流两部分，然后通过调节器对两部分电流进行控制，同时还要保证异步电动机定子电流时刻保持在规定的相位和幅值，该值所在的范围就是电流的矢量，所以也成为矢量控制方式。三、变频器调度电动机正反转控制电路设计变频器调度电动机正反转控制电路的组成包括两部分，分别为电动机工作主电路和电动机正反转的控制电路。在两部分电路的共同作用下实现了电动机的正反转设计。在电动机工作主电路中主要的设备元件包括KM主触头、AD/DC/AC变频器以及三相交流电动机等，在电动机正反转的控制电路中主要的设备元件有控制按钮SB1和SB2、停止按钮SB3、正反转控制按钮SF/SR、接触器KM以及继电器KA等，其电路结构如图3所示。当KA1接通后，电动机正转；当KA2接通后，电动机反转。SB2开关接通后，在KM线圈自锁状态下，KM主接触头接通，其他元件保持工作运行的状态。按下SF开关，继电器KA1发生动作，接点（206和207）断开，KA2无动作，当KA1的接点（FWD–COM）闭合，变频器AD/DC/AC对工作电路进行转换，电动机正转。按下开关SR，继电器KA2发生动作，接点（205和208）断开，当KA2的接点（REV–COM）闭合，变频器主控电路开始运行，电动机就产生反转动作。变频器控制电动机正反转设计的过程中，必要要在接触器KM的线圈以及变频器各端接触良好的状态下进行，继电器KA1、KA2与SB1按钮并联的主要目的就是防止在接触器KM端发生短路而造成停机。当电动机正反转都停止时，才能对SB1开关进行操作，防止意外事故的发生。图1 交-直-交变频器结构图2 V/f控制变频器结构2013-03-1311:05