电机变频调速器应用论文

【摘要】现代化工业生产对多电机协作控制的要求越来越高，而传统的控制方式给每一个变频调速器和电动机都配备专门的控制器，则不仅会增大了系统的运行和维护难度，还会增加投入成本。本文设计了一种基于一台PLC控制多台变频调速器的控制方案，该方案完全满足工业生产中对多台电机的同步控制需求，并且成本较传统的控制方式而言明显降低，值得在实际应用领域进行广泛推广。今天小编为大家精心挑选了关于《电机变频调速器应用论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

电机变频调速器应用论文 篇1：

变频调速技术在电气自动化控制中的运用探究

摘 要：本文主要以变频调速技术在电气自动化控制中的运用探究为切入点展开论述，结合当下变频调速在工业电气自动化控制中的重要性为主要依据，从自适应电机模型模块的应用、脉冲优化选择器的应用机制、转矩与磁通比较器的作用与研究这3个方面展开深入探索与研究，主要目的在于加大对变频调速技术在电气自动化控制中运用的探究力度，从而保证变频调速技术在电气自动化控制中的应用效率，为提升电气自动化水平奠定坚实基础。

关键词：变频调速 工业电器自动化 控制运用

由于科技的不断创新，在我国的工业生产中，需要应用新兴节能的技术，来降低我国环境污染、能源紧缺的问题，当前节能减耗已经成为了我国各个行业高度重视的问题，而在工业中融入自动化设备，可以切实增加工业生产效率。变频技术具有较强的调频性，并且节能效果比较好等优势，此技术的合理利用可以使工业电气自动化的需求得以全面满足，通过实践证明，此技术的应用取得较佳的应用效果，为工业生产节省了大量能源，还保障工业生产质量与效率。

1 阐述变频调速技术

变频调控技术的应用原理是通过电源的输入频率与电机转速之间的正比实现的。在对电机控制时，若想改变电机的转速，通过改变电源的输出频率即可。变频器主要是基于上述原理展开设计的，此技术最早出现在20世纪末，外国学者所提出的控制理论，利用此理论切实解决了交流电机的耦合问题，另外，依据直流条件下的调速原理来完成矢量变换，使得交流调速能力有了显著提升。当此理论提出之后，有关学者对其展开了优化，一个国外学者在对电压逆变器展开研究时，对定子磁力链与转子磁力链展开了角度控制，能够有效的控制两链间的夹角，进而实现对电动机转矩的直接控制。当前，对变频调速技术的研究现状，此技术的控制效果要高于直流调速，它的可靠性也在逐步增长，在诸多领域都在应用此种技术，比如工业系统与计算机控制等，且还具有较强的实用性，所以，很多领域的直流调速技术慢慢的被变频调速取替掉，对变频调速技术的深入研究，可以使变频调速技术在实际应用上更加安全有效，已然成为了未来电气自动化发展的主要趋势。

变频调速技术不仅造价低廉，且生产效率较高。因为一直以来的优化与创新，使得当前的变频调速器的构件皆是通过高效率的施工工艺制造出的，在其中融入新兴技术，会使诸多工业领域的需求得以满足，由于变频调速器的产生，使其在生产制造中实现通用性优势，规避不同领域、地区等利用不同变频设备的繁杂问题，同时使变频调速技术的推广性有所提高。当前，市场中最为常见的变频调速器依然在不断创新与优化。基于独立式为例，它能够切实实现逆变单元与整理单元的一体化安置，使得设备应用的便利性得以提升，因此它在电气自动化控制上实现大范围应用。

2 在工业电气自动化控制中变频调速技术的重要性

因为电气自动化技术的应用效率的提升，使得其成为了我国工业领域比较关键的技术之一。目前，电气自动化技术应用范围比较广，出现频率最多的有互联网技术、机电技术、信息技术以及计算机技术等。我国工业在发展中会涉及到此技术的领域比较多，它在高新技术领域内具有不可或缺的地位。因为电力自动化所要展开控制的目标是保障电气设备自动化运作，这便要求了工业的电气自动化需同变频调速技术切实融和，同时在利用变频技术完成电气自动化节能过程中，还应切实依据实际运转状况来展开对应的变频条件技术的利用与研发，从而使电气自动化控制效率得以提高，推动工业电气自动化得以全面展开，为我国工业生产效率提升奠定坚实基础。变频调速在工业电气自动化控制中具有在举足轻重的作用，它是确保电力自动化工作水平与效率的基础，也是关键。

比如：我国某D企业在生产制造过程中，因诸多因素所影响，致使生产效率低下，无法满足社会以及国民的实质性需求。变频调速是通过改变供给电动机的供电频率，来改变电机的转速，从而改变负载的转速的。我们知道，电机的转速：n=50f（1-S）/P，其中f为供电频率，P为电机的极对数，S为滑差。因此，改变f可以改变电机的转速的，基于此来使D企业获取更多的经济效益。为了推动我国经济发展，在电气自动化控制中的运用变频调速技术，主要目的为了增强电气自动化的控制力度，该技术的融合，彻底的改变了生产效率低下、质量不佳等问题，不仅保障了该企业的经济效益，还使得社会与国家的发展得到了满足。

3 在工业电气自动化控制中变频调速技术的应用研究

3.1 应用自适应电机模型模块

自适应电动机模型在变频中占据的地位是十分重要的，此模块在工业生产中利用的比较广泛，其主要功能是对电机的输入电压与输入电流展开检测，确保电机参数能够符合电源输出的实质性需求。只有保障基本要求满足以后，才会使电机的控制效果真正的发挥出。另外，电机在转矩时，可以采用自适应电动机模型来对其展开直接控制，此模块在展开控制转矩工作的同时，需要实现对电动机调速功能的控制。常规情况下，在电气自动化控制系统内，在对转速进行控制时，需要将变频调速技术的精确度控制在0.5%以上，若是精度高出0.5%时，为了实现对电机转速的有效控制，应该利用闭环反馈的回路来实现对其展开的反馈控制，以此来保证电机的转速得以有效控制。

3.2 应用脉冲优化选择器

在实际设计过程中，需要选用适合且最佳的控制芯片，当基本工作完成以后，需要对其布设对应的信号源，然后对电路模块展开编写工作，从而实现其性能的目的，主要包含了星座映射、缓冲模块、插入循环前缀、数模转换以及FFT功能。不同的模块自然是存在不同的性能，当信号源展开仿真试验时，务必要完成以上基础工作才能去完成信号源，在展开实际工作之前皆需要展开仿真试验工作，进行试验的主要目的是为了确保上述工作的稳固性与可靠性。因为整流电路在实际应用中时常会出现短路的问题，为了防范此现象频繁出现，需要采用对应的规避手段，来避免在电路中浪涌电流，当上述工作实现之后，便可以保障电路整体能够可靠运行，并且稳固且安全。

3.3 加大对转矩与磁通比较器的研究力度

磁通比較器与转矩比较器存在的主要目的是将参考信号同反馈信号展开周期性比较，并且在此以后需要利用滞环调节器将磁场状态或是转矩状态输出，在输出的信号中能够切实探究出转矩的实际状态与磁场的实际状态，从而为后期利用哪种方式展开控制提供有效参考，进而为电气自动化控制奠定基础。

4 结语

综上所述，因为我国经济水平的上涨，加大了对科学技术的研究力度，使工业生产中出现了新兴的调速技术，便是交流变频技术，它与直流变频技术相比，具有降低生产能耗的作用，还能保障生产效率与质量，为企业带来更大的经济效益。在对调速器展开设计时，需从实际的角度出发，依据所需的生产需求来完善功能，若是有需要还需要展开革新，使变频调速器的工业电气自动化系统中的应用效率，为工业生产提供可行依据，从而保证企业在未来发展中开辟新高度。

参考文献

[1] 鲍杰.变频调速技术及其在工业电气自动化控制中的应用探析[J].科技与企业，2015（3）：93.

[2] 罗春芳.变频调速技术及其在制药工业电气自动化控制中的应用[J].企业技术开发，2015，34（11）：49-50.

[3] 丰伟.变频调速技术及其在工业电气自动化控制中的应用[A].智能城市与信息化建设国际学术交流研讨会论文集V，《智能城市》杂志社、美中期刊学术交流协会[C].2016.

[4] 朱娟娟.刍议工业电气自动化控制中变频调速技术的应用[J].企业技术开发，2014，33（27）：60，70.

作者：王宝利

电机变频调速器应用论文 篇2：

基于PLC及变频调速器的多电机控制探讨

【摘要】现代化工业生产对多电机协作控制的要求越来越高，而传统的控制方式给每一个变频调速器和电动机都配备专门的控制器，则不仅会增大了系统的运行和维护难度，还会增加投入成本。本文设计了一种基于一台PLC控制多台变频调速器的控制方案，该方案完全满足工业生产中对多台电机的同步控制需求，并且成本较传统的控制方式而言明显降低，值得在实际应用领域进行广泛推广。

【关键词】PLC;变频调速器;多电机控制

1.引言

PLC具有简单、灵活、方便、可靠等优点，以为控制系统提供控制接口和标准化的控制程序为目的，已经成为了当前国内外采用最普遍的电机控制技术。而且在一些生产环境较为恶劣的领域中，PLC 仍能保持稳定可靠的工作性能，并对外界的干扰具有较强的抵抗能力，因此备受关注。

现代化工业生产对多电机协作控制的要求越来越高，而变频器则是协调多电机共同完成生产任务的关键，但如果给每一个变频调速器和电动机都配备专门的控制器，则不仅会增大多电机协调控制程序的编写难度和系统的运行维护难度，还会增加投入成本。因此，目前基于一台PLC控制多台变频调速器的控制方案是主要研究方向。本文设计了一种基于一台PLC控制多台变频调速器的控制方案，该方案完全满足工业生产中对多台电机的同步控制需求。

2.PLC控制器概述

PLC是采用计算机技术为基础的一种新型的控制装置，其硬件组成部分主要包括：

（1）电源。通过PLC电源模块的整流、滤波和稳压等处理过程，外部交流电被转换为PLC内部电路工作需要的直流电，这对PLC系统控制功能的实现意义重大。正常情况下，交流电压的波动不会超过+15%，所以可直接将PLC接到交流电网上。

（2）CPU。CPU是整个 PLC 的核心，相当于控制系统的“大脑”。PLC在一个扫描周期内主要完成的工作包括：输入处理、程序执行、输出处理以及其间响应各种外部设备的工作请求。

（3）存储器。存放用户编写的程序和数据。

（4）I/O接口电路。输入接口电路是连接PLC与现场各种输入设备的接口，其目的是将外部设备的状态或信息读入CPU，而输出接口电路是将CPU程序处理过的數据传送给执行机构的接口，且它们一般都配有电子变换、光耦合器和阻容滤波等电路。

（5）通信接口。PLC配有各种通信接口。

3.基于PLC的变频调速器控制方案

基于PLC的变频调速器系统主要由PLC和变频调速器组成，能够满足同步控制、比例控制以及同速控制等不同的控制需求，并且已经广泛地应用于各种工业生产领域。以同步控制为例，本文采用主从同步控制方式，以其中一台电机为主电机，其余皆为从属电机。对于所有从属电机而言，它们都接受由主电机给定的输出共享信号。如果将这些电机串联，则除去整个系统的主电机外，其余每一台从属电机都和前一台电机进行速度同步比较，每台从属电机（除了最后一台从属电机外）都同时扮演前一台电机的从属电机和后一台电机的“主电机”角色。

系统控制方案如下：采用施耐德 PLC TWDLMDA40DTK作为主控单元，通过RS-485总线跟变频调速器连接。在该系统中，每台变频调速器分别控制一台主电机，而每台电机都带有旋转编码器反馈转速。旋转编码器将转速信号同时反馈给变频调速器和PLC，PLC根据实际转速确定补偿值。上位机监控软件通过 RS-485 总线连接到网络中，实现对下位机的监控功能。

4.基于PLC的变频调速器硬件构成

整个系统有PC机、PLC、变频调速器等组成。控制系统采用施耐德PLC TWDLMDA40DTK作为主控单元，PLC是实时控制的核心，它和变频器之间采用DFP11A通讯模块（满足RS485总线通讯技术要求）进行通讯，读取变频器中各电机的速度，计算出各个电机的速度补偿值，然后根据补偿值将速度控制指令发送给各个变频器，从而实现多电机的协调运转。

整个系统硬件由电气部分和控制部分构成。电气部分主要包括有：

（1）多台三相异步电动机。

（2）PLC。采用一台施耐德PLC TWDLMDA40DTK控制多台变频调速器。TWDLMDA40DTK集成了24输入/16输出共40个I/O点，具有PID特殊功能模块，并支持RS485通讯扩展模块，完全能够满足本系统的控制需求。

（3）通讯适配器。采用TWDNAC485D为TWDLMDA40DTK的通讯适配器，通讯适配器的功能是在PC-PLC通讯系统中作为子网站，以规定网络通讯协议的收信单元使用。

（4）变频调速器。每台电动机都采用一台SEW MDV60A变频调速器对其实施调速。工作中，每个变频器都相当于一个子网站，通过接收PLC经通讯适配器发出的控制指令信息，从而实现对电机的调速控制。

（5）变频调速器网络接口单元。采用DFP11A通讯模块作为变频调速器的网络连接单元，通过该单元能够在网络上实现变频调速器的运行控制（如启动、停止、调节频率）、参数设定和状态监控等功能。

（6）PC机一台。

（7）旋转编码器。每个电机尾端安装一个编码器，将从电机上采到的信号反馈回PLC，组成一个速度闭环。

控制部分将TWDLMDA40DTK作为系统主站，通过DFP11A通讯模块实现PLC和MDV60A变频器的连接，从而形成一个控制网络，完成系统的控制功能。

5.基于PLC的变频调速器软件设计

5.1 通讯协议

按照MODUBUS协议定义PLC与变频器的通讯过程，该过程最多分为以下5个阶段：

（1）PLC发出通讯请求;

（2）MDV60A变频调速器处理等待;

（3）MDV60A作出应答;

（4）PLC处理等待;

（5）PLC作出应答。

根据不同的控制需求完成相应的通讯过程，无论是写数据还是读数据，均由PLC发出请求，变频调速器只是被动接受请求并作出应答。

5.2 PLC编程

基于PLC的变频调速器的软件采用的是Windows XP SP3操作系统，编程环境采用TwidoSoft软件。PLC通过通讯协议实现对变频器的有效控制。通讯协议一般采用子程序方式进行编写，然后通过调用相对应的子程序实现对变频器的控制。

6.结束语

本文设计方案实现了一台PC和PLC控制多台变频调速器，完全满足工业生产中对多台电机的同步控制需求，并且成本较传统的控制方式而言明显降低，值得在实际应用领域进行广泛推广。

参考文献

[1]王俊杰.基于PLC及变频调速器的多电机控制分析[J].中国科技博览，2012，（35）：50.

[2]邝禹聪，姚伟江.PLC与变频器在环形生产线中的应用[J].机械工程师，2012，（11）：68-70.

[3]陈德欣，贺正强.PLC和变频器在多电机控制方面的研究[J].中国科技博览，2011，（13）：44.

[4]崔兴旺，陈志远.PLC实现变频调速器多电机控制[J].华章（初中读写），2007，（2）：155.

作者简介：

王磊（1983—），男，安徽人，大学本科，中广核工程有限公司工程师，研究方向：电气工程及其自动化。

陈晨（1984—），女，辽宁人，大学本科，中广核工程有限公司助理工程师，研究方向：核科学与技术。

作者：王磊 陈晨

电机变频调速器应用论文 篇3：

塔式起重机水平变幅控制的改进设计

一、前言

塔式起重机是现代高层建筑和大面积建筑工程中的主要建筑设备之一。由于它具有起重量大、力臂长等许多优点，使其在建筑工程中的应用越来越广泛。但是，传统的塔式起重机在水平变幅上一般采用多级变速电动机或定子串接电阻来改变电动机转速，在档位切换和力矩保护等复杂逻辑方面用分散元件进行控制，系统故障率高、维护困难，很有必要进行技术更新和改进。

二、塔机水平变幅电控系统的组成与分析

塔式起重机水平变幅又包括小车向前与向后水平变幅，以及塔顶向左旋转与向右旋转的水平变幅，其相应的电控系统为小车变幅控制和回转变幅控制。在这两部分控制中，不仅包括了变幅的方向控制，还包括不同变幅速度的档位控制。在实际使用过程当中，需要不断地变换塔机吊钩的位置，也即不断地改变吊钩的幅度，并且不断切换档位，使控制变幅的接触器动作频繁，在档位切换时还会有较大的机械冲击，导致整个塔身晃动，吊钩难以定位时，整个控制系统故障率高且操作不方便。

为了解决塔机在水平变幅上的上述缺点，本文介绍采用PLC和变频调速器来控制水平变幅电机。经过对塔式起重机水平变幅电机负载的测算和理论分析，采用变频调速器完全可以达到正常工作时需要的启动转矩和启动制动速度。所以，用变频调速器和普通交流异步电机取代多级变速电机，实现对变幅电机的速度和换向控制；用PLC取代中间继电器等分散元件，实现对塔机水平变幅各种复杂的档位逻辑控制与保护控制是完全可行的。图1是电气系统的组成原理。

经过改进的水平变幅控制系统，其主要组成部分为：主电源通过接触器连接到变频调速器；变频调速器直接控制三相异步电机；PLC为逻辑控制部件的核心部件，根据系统的输入状态，控制主接触器、变频调速器等各部分执行元件。我们选用西门子公司S7-200系列的CPU-222型PLC，它自带8个输入点和6个输出点（此系列产品的可扩展性和组合性非常强，其输入输出口I/O的点数可以根据需要进行扩展）。PLC通过扫描各输入口的信号（如操作手柄的状态，各限位开关的通断等），按照我们预先编好的逻辑控制程序处理后，输出信号对变频调速器进行控制，以满足各种变幅需要。控制电机转速及转向的变频调速器选用日立公司J300-XXXHFE系列，通过我们实际应用显示，此系列变频器具有转矩矢量控制、转差补偿、电压AVR自整定、负载转矩自适应等一系列先进功能，完全能满足各项性能指标。

三、控制系统的工作原理

经过改进后的水平变幅控制系统，其工作原理非常简单，工作原理如图3所示。

以小车水平变幅控制为例（回转变幅与其基本相同）：首先定义PLC的输入点I0.0～0.3为操作手柄的状态信号，根据不同的组合，可分别用作控制小车的档位和变幅的方向；I0.4 和I0.5分别为向前、向后减速限位信号；I0.6和I0.7为小车到达两端终点限位信号；输出Q1.0、Q1.1为控制变频调速器正反转的输入数字信号，Q1.2、Q1.3 、Q1.4为控制变频调速器不同频率段的输入数字信号。当控制室电源启动后，主接触器BFJ闭合，接通变频调速器A的主电源，在启动控制图3电源及PLC程序进行初始化之后，PLC扫描各输入口的状态；PLC根据我们预先编好的程序对输入信号进行逻辑处理后，输出到控制变频调速器的数字输入端，从而控制带动小车行走电机的转速和转向。

具体工作如下：控制室操作者将操作手柄推到小车变幅向前一档时，XK2、XK4闭合，PLC根据我们预先定义的输入状态，进行逻辑判断处理后，置输出Q1.0、Q1.2、Q1.4为“1”，变频调速器数字输入点“FW”、“4”、“1”接到信号后，“W、V、U”输出使三相异电动机正转的、频率由0升至设定一档频率25Hz的主电源，拖动变幅系统工作。继续推动操作手柄到二档、三档，电源频率逐步上升到额定频率50Hz。当小车变幅到达向前减速限位位置时，RDAR限位开关动作，PLC输入点I0.5捕获到一个输入脉冲，即使使操作手柄还保持在向前三档的状态，PLC也会输出使变频调速器输出电源频率降到低频率状态如25Hz。使小车变幅速度减慢，最后到达前端极限位置时，限位开关SDAR动作，PLC输出全部复“0”，主电源接触器断开，变频调速器快速制动，变幅停止。同样，控制手柄推到往后三档或其他档位时，工作原理也一样。这样，塔机的水平变幅操作非常方便，在档位切换时，由于变频调速器供给变幅电机电源的频率缓慢提升或下降，减少了机械冲击，提高系统的安全性和可操作性。并且，可根据不同的机型和实际需要，参照变频调速器的操作手册，设定更多的档位和每个档位的运行频率、频率提升和下降的时间等等。图2是小车水平变幅时，手柄从一档推到向前三档位置的运行过程。其中T1、T2-T1、T3-T2分别为向前一、二、三档加速时间；T5-T4、T6-T5、T7-T6分别为向前三、二、一档减速时间。同理，操作手柄推到其他档位时，PLC同样会根据不同的输入状态，从而控制变频调速器主电源的输出。

四、PLC软件设计及变频调速器参数设置

在编写PLC程序之前，应先定义好各输入输出口（I/O）的作用，确定所需的I/O点数，充分利用硬件资源，根据实际应用的需要，在不降低性能的情况下，适当除去一些中间逻辑控制环节，以提高机器的可维护性和安全性；同时控制正转反转、内部外部等关键输出点，除外部电路保证互锁外，PLC程序内部也必须软件互锁；在输出正装与反转之间应设计保留一定的延时时间；因变频器对外产生的干扰较大，根据实际情况编写软件抗干扰程序。

另外，做好变频器参数设置及调试，是设备正常运转的一个根本保障措施。现场中出现的许多问题，往往是因参数设置不当引起的，而与设备本身无关，由此可见合理正确设置参数很重要。（1）基本参数的设置：基本参数包括电机铭牌上的额定功率、电压、电流、转速、频率等；（2）根据实际生产要求做好其他参数的设置。变频器一般都有几十上百个可设置的参数，实际运用中可采用大多数出厂设置，仅对少数做特殊设定即可满足生产要求。如选择变频器的S型加减速曲线，使工作在制动和换向过程中无机械冲击；按实际最大负载计算变频器允许的最高速起动时间Tac和减速时间Tdc。其计算公式如下（有关参数参考文献资料）：

（1）Tac=J1+J2/η2π（nm-0）Tm-TL/η60

（2）Tdc=J1+J2/η2π（0-nm）-（Tm+T1/η）60

为了提高控制系统可靠性和安全性，采取以下措施：

（1）增加一块PLC的扩展模块EM223，扩充了PLC的输入点数，用于监控小车变幅的当前位置，当小车变幅到一定位置时，能使它自动减速行使直至停止，以避免误操作时出现危险和机械冲击。

（2）对逻辑控制中心的PLC程序，增加软件抗干扰程序。

（3）在变频器直流P-N端外接比变频器容量大一档的制动点阻和制动控制单元，由变频器手册的有关说明可推算出：在100%制动转矩下，制动电阻可获得持续放电10s、放電能力约100kws、重复使用率达10%ED的制动效果。

（4）由于变频器本身是一个强干扰源，正常工作时产生高次谐波。为此，对变频器屏蔽网做单独的专门接地，能有效抑制对外干扰。

五、结束语

变频器与PLC的结合应用，充分体现了可靠、快速、灵活的控制特点，实现了以往难以做到的多种复杂控制和故障保护，使塔式起重机水平变幅控制系统具备了小型化、控制智能化和操作维护简单等优点。

责任编辑 陈春阳

作者：沈学彬