中央空调用电机驱动系统的制作方法

本实用新型涉及一种电机驱动系统，具体涉及一种中央空调用电机驱动系统。

背景技术：

制冷和制热空调工业应用中，时常需要压缩机的电机可以双速（多速）运行。常用的双速（多速）电机启动及运行手段有接触器驱动，变频器驱动，双软启动器驱动，单软起接触器驱动。而接触器驱动实现电机星三角启动及高低速切换这种方案启动过程中有二次电流冲击，成本高，结构复杂，故障率高；而变频器驱动实现电机启动及高低速切换这种方案启动过程中虽然无二次电流冲击，且启动电流小，启动平滑，但该方案成本太高；双软启动器驱动方案将电机绕组启动运行分担给两个软启动器，电机绕组启动都是软启动，启动无二次冲击，启动平滑，但该方案成本较高。

还有一种传统的双速（多速）电机驱动，采用单软启动器+接触器方案一般是使用一个软启动器，再配置两个（多个）接触器，启动时，先闭合一个接触器，再启动软启动器，停止时先停软启动器再释放接触器。由于软启动器对单位小时内的启动次数有要求，如果现场要求启动次数频繁该方案可能会造成软启动器损坏，软启动器驱动高速时电流要求大，驱动低速时要求电流小，启动参数和启动限流都不同，保护参数也不同，软启动器无法可靠的保护电机，并控制启动曲线。同时该方案需要使用多个接触器，接线较复杂，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，针对启动频繁的现场要求双速或多速电机频繁启动、较强安全保护和优良的启动曲线的技术需求，提供一种中央空调用电机驱动系统，能够适用于启动频繁的现场要求，延长电机使用寿命，同时保证优良的启动效果和安全防护。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种中央空调用电机驱动系统，其特征在于：所述电机至少包括2组绕组，在进线端到电机的主回路上顺次设置电流互感器和一个软启动器，通过与主回路并联地方式在电机和电流互感器之间的主回路上设置至少一个接触器，接触器在主回路上的接入点位于软启动器和电流互感器之间；接触器和软启动器均与plc控制器连接；接触器与电机的低速绕组接线柱连接，软启动器与电机的高速绕组接线柱连接。

进一步的，在进线端与电流互感器之间设置一个断路器、或进线断路器或隔离开关。

进一步的，电流互感器各自的电流信号端与plc控制器的电流互感器端口相连；启动信号继电器ka1连接到软启动器的run启动端口上，plc控制器的高速启动继电器输出端口与启动信号继电器ka1连接；软启动器通讯端口与plc控制器的通讯端口连接。

进一步的，plc控制器的低速接触器输出端口分别连接接触器。

进一步的，当电机绕组至少为3组时，至少设置一个接触器作为主接触器1km1，该主接触器1km1连接低速绕组电机接线柱；同时，在电机和软启动器之间的主回路上并联设置与高速绕组数目相同的辅助接触器，各辅助接触器一一对应连接除低速绕组外的高速绕组电机接线柱。

进一步的，当电机绕组为3组时，设置一个接触器连接低速绕组电机接线柱；在电机和软启动器之间的主回路上并联设置2个辅助接触器连接高速绕组电机接线柱。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本系统使用软启动器，软启动器本体具有比较全面的保护功能（过/欠压保护，逆相保护，三相电流不平衡保护，输入/输出缺相等）对电机保护更全面，更安全。本系统使用接触器，接触器直接启动电机成本较低且结构简单。主回路配置一个软启动器，软启动器驱动高速绕组，一个接触器驱动低速绕组，软启动器与接触器之间互锁，共同分担电机的运行、启动，可满足电机频繁启动，延长驱动系统寿命。

2、主回路配置的软启动器及接触器参数分别与双速电机绕组匹配，大电流软启动器驱动高速电机绕组，小电流接触器驱动低速电机绕组，参数与高、低速电机对应，保护更安全，性能更好；

3、使用软启动器驱动高速电机绕组，启动过程中电流平滑，启动电流峰值可以调整，无二次冲击；

4、使用接触器驱动低速电机绕组，成本较低结构简单；

5、本实用新型的高速切低速电机不需要停止，间隔少许时间就可以直接切低速启动（或高速切低速），间隔时间不会引起中央空调水温变化，客户体验好，而传统单软起方案，软启动器关闭后必须停止散热后方可连续启动，对于用户体验不佳。

6、传统的单软起驱动双速电机，一般市面软启动器一个小时启动次数30次，本实用新型高速软起低速直接启动，每小时电机可以实现30次的低速速切高速，30次高速速切低速，而传统软启动方式只能提供15次低速切高速，15次高速切低速，本实用新型更好的符合现场调速要求。

附图说明

图1为基于软启动器驱动的双速电机驱动系统主回路电路结构图。

图2为基于软启动器驱动的多速电机驱动系统主回路电路结构图。

图3为基于单软启动器和接触器的三速电机驱动系统主回路电路结构图。

图4为基于单个软启动器+接触器驱动双速电机的双速电机驱动系统主回路电路结构图又一个实施例。

具体实施方式

实施例1：

如图1基于软启动器驱动的双速电机驱动系统主回路电路结构图所示。图1中，定频双速压缩机的电机1中，a1、b2、c3为高速绕组电机接线柱，a4、b5、c6为低速绕组电机接线柱。定频双速压缩机电机绕组1的主回路连接在进线端l1、l2、l3、pe上，在进线端和电机1之间顺次设置ss软启动器2、电流互感器ct1、ct2、ct3；进线端接入主回路之前设置一个qf1进线断路器或隔离开关4；电流互感器ct1、ct2、ct3各自的电流信号端与plc控制器的电流互感器端口u+/u-、v+/v-、w+/w-相连，用于将电流信号反馈给plc；plc控制器的电源端口l/n端口分别连接进线端l1、l2、l3、n；plc控制器的低速接触器输出端口ao/a1分别连接km1接触器3用于控制低速绕组；

软启动器2的modbus通讯端口与plc控制器的modbus通讯端口485a/485b/pe连接，plc控制器可以通过通讯端口读写数据；软启动器2的run端口为启动信号端口，闭合时启动，断开时停止，启动信号继电器ka1连接到软启动器2的run启动端口，plc控制器的高速启动继电器输出端口run/com与启动信号继电器ka1连接。

在软启动器2和电流互感器ct1、ct2、ct3之间的主回路与电机1之间并联一个km1接触器3，km1接触器3与电机1的低速绕组电机接线柱a4、b5、c6连接用于驱动低速绕组。ss软启动器2与电机1的高速绕组电机接线柱a1、b2、c3连接用于驱动高速绕组。

电机1的接地端与进线端接地端pe连接。

本实施例中，电机驱动器的工作原理如下：

电机启动方式为软启动，启动模式为斜坡电流模式，对电机启动电流峰值限流，调节启动电压，电流平滑上升使电机转速达到额定转速完成电机启动，电机绕组1的高速绕组a1、b2、c3对应一个大电流的软启动器（ss），保护参数按高速电流保护，启动电流也按照高速电流限制，保证启动电流平滑；电机绕组1的低速绕组a4、b5、c6对应一个低速接触器km1，保护参数按低速电流保护。

电机高速与低速切换方式：当高速切低速时，先ss软启动器2停止输出，1秒后启动低速km1接触器3,启动电机使电机运行在低速；当低速切高速时，先低速接触器km1停止输出，1秒后启动高速ss软启动器2启动电机使电机运行在高速。

软启动器与接触器共同分担一个电机的启动、运行，软启动器运行则接触器停止，软启动器停止则接触器运行，可满足频繁启动的需求，延长器件使用寿命;

所有启动及运行过程中，电流互感器ct1、ct2、ct3将电流信号反馈给plc控制器，控制器按照电流值保护电机的启动及运行情况。

控制器接收电流互感器ct1、ct2、ct3电流反馈，对电机电流进行过载保护；控制器接收电压信号对机组电压以及相序进行保护。

控制器接收km1接触器3辅助触点信号，对接触器是否吸合、释放进线保护：接触器合闸命令后开始判断接触器的辅助触点状态，如果为开路状态，即为接触器不吸合故障；接触器分闸命令后开始判断接触器的辅助触点状态，如果为闭合状态，即为接触器不释放故障。

本系统软启动器和接触器直接接线到电机接线柱，双速电机六根接线柱，软启动器和接触器只用分别与电机对接3组动力线缆，接线简单。

实施例2：

如图2所示，为在实施例1的基础上进行扩展的基于软启动器驱动的多速电机驱动系统主回路电路结构图。

与实施例1所不同的是，定频多速压缩机的电机1有多个绕组（绕组数对应多速），电机绕组a1、b2、c3~am、b(m+1)、c(m+2)为高速绕组（m为自然数），依次类推，剩余的绕组a(m+3)、b(m+4)、c(m+5)直至an、b(n+1)、c(n+2)为低速绕组（n为自然数，m小于n）；对应的，在ss软启动器2和电流互感器ct1、ct2、ct3之间的主回路与电机1之间并联两个或两个以上的低速启动接触器3（km1~kmm），在电机1和软启动器2之间的主回路上并联设置与高速绕组数目相同的辅助接触器(2km1~2kmm），各辅助接触器(2km1~2kmm）一一对应连接除低速绕组外的高速绕组电机接线柱a1、b2、c3~am、b(m+1)、c(m+2)，即辅助接触器(2km1~2kmm）配合ss软启动器2与电机1的高速绕组a1、b2、c3~am、b(m+1)、c(m+2)连接用于驱动高速绕组；各低速启动接触器3（km1~kmm）分别与电机1除高速绕组外的低速绕组（剩余的绕组a(m+3)、b(m+4)、c(m+5)直至绕组an、b(n+1)、c(n+2)）连接用于驱动各低速绕组。

本实施例中基于软启动器驱动的多速电机驱动器工作原理如下：

电机启动之前，控制器plc控制需要启动的绕组对应的低速启动接触器3（km1~kmm中一个）先吸合，然后控制ss软启动器2启动。

高速切换低速时，控制器先停止ss软启动器2，再释放绕组对应的高速辅助接触器2kmm，然后再启动低速接触器1kmn，电机高速绕组停止低速绕组启动运行。

低速切高速时，控制器先停止低速启动接触器3（km1），再启动高速辅助速接触器3（kmm），然后启动高速ss软启动器2；电机低速绕组停止而高速绕组启动运行。

多速（速度大于2）电机与软启动器的匹配：高速软启动器电流为转速a最高速绕组，中间转速b(b≤a/3）绕组一起决定，绕组对应为：a≥转速＞b的绕组都由高速软启动驱动，转速≤b的都有低速接触器驱动。

实施例3：

在实施例1的基础上进一步改进形成如图3所示的实施例3。该实施例与实施例1所不同的是，基于单软启动器（高速软启动器ss）和三个接触器（1km1、2km1、2km2）形成三速电机驱动系统。其中，各附图标记如下：ss-高速软启动器，qf1-断路器，plc-控制器，ct1、ct2、ct3电流互感器。

三个接触器中，低速启动接触器1km1与主回路并联，并联点在主回路的电流互感器ct1、ct2、ct3和高速软启动器ss之间；2km1,2km2为高速辅助接触器，高速辅助接触器2km1设置在电机1与高速软启动器ss之间的主回路上，高速辅助接触器2km2与高速辅助接触器2km1并联。

定频多速压缩机的电机1有三个绕组，电机接线柱a1、b2、c3为高速绕组，a4、b5、c6为中速绕组，a7，b8，c9为低速绕组，低速启动接触器1km1与低速绕组a7，b8，c9连接，高速辅助接触器2km1与高速绕组电机接线柱a1、b2、c3连接，高速辅助接触器2km2与中速绕组a4、b5、c6连接。

其他与plc控制器端口连接方式不变。如：高速软启动器ss的run启动端口通过启动信号继电器ka1plc控制器的高速启动继电器输出端口run/com；三个接触器（1km1、2km1、2km2）分别连接plc控制器的低速接触器输出端口ao、a3、a5。

由此，可以通过三个接触器（1km1、2km1、2km2）与高速软启动器ss的切换，实现电机1的在三个速度状态下的启动。

实施例4

如图4所示，为基于单个软启动器+接触器驱动双速电机的双速电机驱动系统主回路电路结构图又一个实施例。

其在图1的基础上的不同在于：使用一个隔离开关qs代替进线断路器qf1或隔离开关，形成单个软启动器+接触器驱动双速电机驱动系统。由此，使得驱动系统的成本相对于实施例1来说大幅降低。

其他没有图示的实施例和改进变换方案还包括以下情况：

使用两个进线断路器qf1、单个软启动器和接触器形成双速电机驱动系统；以及使用两个进线断路器qf1、再配置隔离开关qs、单个软启动器+接触器形成双速电机驱动系统。这种简化结构均使得驱动系统的成本相对于实施例1来说大幅降低。

由上述已经图示及未图示的实施例可以得到，本实用新型的主回路核心在于使用“单软启动器+接触器驱动多速电机”构成驱动系统，其他附属配置不限于以上形式，凡使用单软启动器+接触器驱动多速电机驱动系统方案都在本实用新型的保护范围。

相对于现有技术，本实用新型有以下有益效果：

1.本系统使用软启动器，软启动器本体具有比较全面的保护功能（过/欠压保护，逆相保护，三相电流不平衡保护，输入/输出缺相等）对电机保护更全面，更安全。本系统使用接触器，接触器直接启动电机成本较低且结构简单。主回路配置一个软启动器，软启动器驱动高速绕组，一个接触器驱动低速绕组，软启动器与接触器之间互锁，共同分担电机的运行、启动，可满足电机频繁启动，延长驱动系统寿命。

2.主回路配置的软启动器及接触器参数分别与双速电机绕组匹配，大电流软启动器驱动高速电机绕组，小电流接触器驱动低速电机绕组，参数与高、低速电机对应，保护更安全，性能更好；

3.如实施例1,2,3，使用软启动器驱动高速电机绕组，启动过程中电流平滑，启动电流峰值可以调整，无二次冲击；

4.使用接触器驱动低速电机绕组，成本较低结构简单；

5.本实用新型的高速切低速电机不需要停止，间隔少许时间如1秒就可以直接切低速启动（或高速切低速），1秒间隔时间不会引起中央空调水温变化，客户体验好，而传统单软起方案，软启动器关闭后必须停止散热后方可连续启动，对于用户体验不佳。特别是双速、三速效果特别明显。

6.传统的单软起驱动双速电机，一般市面软启动器一个小时启动次数30次，本实用新型高速软起低速直接启动，每小时电机可以实现30次的低速速切高速，30次高速速切低速，而传统软启动方式只能提供15次低速切高速，15次高速切低速，本实用新型更好的符合现场调速要求。特别是双速、三速效果特别明显。