张艳艳，张志清

(滕州市中等职业教育中心学校，山东 枣庄 277599)

基于变频器的电机控制节能系统研究

张艳艳，张志清

(滕州市中等职业教育中心学校，山东 枣庄 277599)

从电机的变频调速控制原理出发，介绍了电机拖动系统节能实现的基本控制要求，并阐述了变频调速改造后的节能节电优势。对改造后较为长期的运行反馈数据分析表明,该技术节能效果显著，值得推广。

电机；变频改造；节能

1 水泵（风机）电机变频调速控制原理

本次 PLC变频电机变频控制系统的设计采用的是DA转换器，这种装置在转换性能上能发挥出较高的效率，为系统的运行带来很大的方便。本次基于 PLC变频电机变频控制系统的设计则采用DAC0832转换器[2]。水泵（风机）电机节能经济运行工况曲线，具体详见图1所示：

图1 水泵（风机）电机节能经济运行工况曲线

图1 中可以直观看出，按照面积估算法可以获得，当水泵（风机）电机拖动系统采用基于PLC和变频器的变频调速控制系统的技术升级改造后，其在同等流量变化调节下，整个电机拖动系统理论节约的电能资源为图1中阴影部分H2CBH2´所示，不仅其能进行平滑稳定调节控制，同时整个系统节能节电效果十分明显。

2 电机拖动系统节能升级改造控制要求

水泵（风机）电机采取基于PLC与变频器的变频调速技术升级改造中，其节能实现的基本控制要求包括以下多个方面：

（1）灵活性。全世界的经济竞争逐渐变化为工业经济的竞争，各国都在积极研究工业技术。以PLC为基础的工业技术得到了全面更新。我国在改革开发初期对于 PLC技术的运用就开始了深入探讨，但受到经济、科技等条件的影响，PLC的使用范围并未得到拓宽，这造成了PLC并未得到综合运用。充分运用PLC对于我国电机技术发展有着重要意义，可带动其它工业技术的革新进步。此次变频控制系统设计选择的是简单的比例调节器算法，这样能够对系统设计过程需要运用到的原理进行调整控制，及时收集信息数据以对相关系统结构加以修改调整。

（2）转换性。在国外研究领域中，基于PLC为控制系统的运用实例十分众多。最常见的则是数据技术、机械制造生产技术、电子电工技术等，只要运用到电机的地方，都可以采取PLC制定"小系统"来代替人工操作。如：工业技术先进的德国，其则用PLC建立控制系统来对数控机床设备操作控制，根据编程程序来调整机床的运转速度，从而达到不同的切削精度需要，保证了工件产品的质量。此控制系统采用闭环控制系统，闭环控制系统的优点是抑制干扰能力强，闭环控制就会利用反馈产生的控制作用去消除偏差。此控制系统的结构原理框。它包括：控制器，放大器、被控制对象电动机、及测量元件。控制器由AT89C51PLC及其接口电路实现，PLC的输出信号是数字信号，要想能够驱动电动机必需要用D/A转换器把数字信号转换为模拟信号，测量元件采用霍尔开关式传感器。

（3）智能性。自动化变频电机控制模式主要使用电子设备、计算机设施，对变频电机数据资料进行收集处理，确保了变频电机信息的准确性，给变频电机预报带来方便。根据前面相关知识的了解及学习，通过此元件能从整体上调控系统运行，保证变频电机转速的正常运行。此类结构以AT89C51PLC为控制中心，配备了键盘、放大器、显示器、霍尔元件等作为辅助装置，这样可以对变频电机进行综合性的调控。如：PLC根据显示器及放大器共同收获到的信号，及时反馈给操控人员，使其按照标准参数完成电机调控，保证变频电机转速处于良好的调控状态，避免转速过高过快造成的不利影响。这种硬件系统在结构布局上较为合理，且实际操作起来不会造成过大的阻碍，适用于变频电机变频控制系统的运行[1]。

3 风机电机变频调速节能技术升级改造应用效果分析

3.1 电机变频调速节能改造方案

红星污水处理厂中共配备3台曝气离心鼓风机（两用一备控制模式），其型号为C125-1.7，额定流量为125m3/min，进口温度为20℃，进口压力为 98.07KPa，升压为 70KPa，轴功率为162KW，配置异步电动机型号为Y315L2-2-200KW/380V F级 IP55，功率为200kW。由于该污水厂污水处理量负荷波动较大，其风机电机日常电能源转换效率仅为35%，也就是说采用阀门变流量的静态调控方式，整个风机电机拖动系统大约有45%以上的电能资源被浪费在阀门变流量调节过程中，能源浪费相当严重。选用此种连接方式是考虑PLC的综合控制性能，与传感器、电机、显示器等形成多功能硬件组成，提高了控制系统的调控性能。从原理上符合电机变频控制系统的功能要求，且能够与PLC组合起来运行，方便了系统的虚拟化模拟操作，具体如图2所示：

图2 电机控制变频调速升级改造方案

3.2 电机改造节能经济效益分析

为了分析采用变频调速技术升级改造后，曝气鼓风机电机拖动系统所取得的节能经济效益，将2台工作用鼓风机1台采取工频调节运行工况，另外1台采取变频调速运行工况。2台参数相同鼓风机的实际运行数据比对，如表1所示：

表1 2台鼓风机不同运行工况下运行数据

4 结束语

基于PLC直流电机转速控制系统的设计，能够摆脱传统控制系统在功能上的缺陷，实现了系统操作的自动化、智能化、一体化，结合软硬件流程图完成相关的操作。在工业化技术不断发展过程中，对于变频器产品的更新换代速度起到了促进作用，这使得很多更高级的产品得到了广泛的运行，给现代化工作生产操作带来了方便，这些都促进了整个工业系统指令操控效率的提升。

[1]王树.变频调速系统设计与应用[m].北京:机械工业出版社,2005.

[2]何超.交流变频调速技术[M].北京:中国航空航天大学出版社，2006..

The motor converter control system based on energy saving

ZHANG Yan-yan,ZHANG Zhi-qing
(Tengzhou City Center secondary occupation education school,Zaozhuang Shandong 277599)

From the motor speed control principle,introduces the basic control of motor drive system to achieve energy-saving requirements,and expounds the advantages of variable speed energy saving transformation.After transformation of relatively long run feedback data analysis shows that the energy saving effect is remarkable,worthy of promotion.

Motor; Frequency conversion; Energy-saving

：A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.062

1672–7304(2016)01–0133–02

（责任编辑：张时玮）

张艳艳（1977-），女，山东滕州人，讲师，研究方向：维修电工。