【導讀】《電機能效提升計劃（2021-2023）》中提到，加快高效節(jié)能電機推廣應用，推進電機系統(tǒng)智能化，電機系統(tǒng)數(shù)字化應用。ZLM3100S電機驅(qū)動器為此量身設(shè)計，助力工業(yè)風機、水泵行業(yè)電機能效提升改造。
永磁同步電機（PMSM）在轉(zhuǎn)子上使用永磁體提供勵磁，因此轉(zhuǎn)子上無銅損和鐵損，另一方面無勵磁電流，不需要從電網(wǎng)吸收無功電流，所以電機在很寬的負載范圍內(nèi)能保持接近于1的功率因數(shù)，高效節(jié)能。
隨著近十年來高耐熱性、高磁性能永磁體的成功研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化，集成電路和電力電子元件技術(shù)的快速發(fā)展，永磁同步電機迎來了一個黃金時代，在新能源汽車、軌道交通、電梯、醫(yī)療器械、石油化工、家電、風機、水泵等行業(yè)得到了廣泛的應用。風機主要應用于冶金、電力、城市軌道交通、養(yǎng)殖、工廠、高層建筑等各種場所通風換氣，本章將帶大家快速使用ZLM3100S驅(qū)動器驅(qū)動永磁同步電機風機。
驅(qū)動器工作原理簡述
永磁同步電機的定子有三相繞組，三角形的聯(lián)結(jié)方式由于三相繞組不完全對稱，內(nèi)部會產(chǎn)生環(huán)流，所以基本上都為星形聯(lián)結(jié)方式，將定子三相繞組接到示波器測量它的電壓，勻速轉(zhuǎn)動它的轉(zhuǎn)子，可以在示波器上看到3根正弦曲線，而且三根曲線兩兩相位差為120°，這是發(fā)電機。那么反過來我們在永磁同步電機定子的三相線圈上輸入三相正弦電壓，相位差兩兩相差120°，就可以讓永磁同步電機平穩(wěn)高效地運轉(zhuǎn)，就是電動機啦。
驅(qū)動器的工作原理是先將三相（或單相）電壓整流、濾波得到直流電，然后使用 SVPWM 技術(shù)產(chǎn)生調(diào)制信號，驅(qū)動三相逆變電路，合成出等效的三相正弦電壓來驅(qū)動電機。
圖1 驅(qū)動器系統(tǒng)框圖
ZLM3100S驅(qū)動器介紹
圖2 ZLM3100S驅(qū)動器
1. 簡介
ZLM3100S是新一代風機、水泵高效節(jié)能的永磁同步電機驅(qū)動器，該驅(qū)動器可以裝在電機尾部，和電機進行全封閉一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，防護能力強；高功率密度，節(jié)能、高效，符合國家能效等級標準；該電機驅(qū)動器采用無感矢量變頻技術(shù)，具有節(jié)能、安靜、高可靠等特點；采用無位置傳感器的技術(shù)，零速啟動，自動弱磁控制，最大轉(zhuǎn)矩控制等功能；其中支持“電壓自適應”算法，硬件無高壓電解電容器設(shè)計和“高壓電源變換”技術(shù)，主板體積小、發(fā)熱量低、抗干擾能力強、壽命長。
2. 驅(qū)動器參數(shù)
ZLM3100S驅(qū)動器快速使用
ZLM3100S驅(qū)動器使用無感FOC控制，通過精確地控制磁場大小與方向，使得電機的運動轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、噪聲小、效率高，并且具有高速的動態(tài)響應等優(yōu)點，其缺點在于需要進行參數(shù)整定，匹配電機參數(shù)。
1. 標配電機參數(shù)
使用標配電機參數(shù)差不多的電機，可直接使用ZLM3100S驅(qū)動器平穩(wěn)驅(qū)動。
2. 安裝散熱器
IGBT模塊是大功率器件，在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，IGBT模塊正常工作時結(jié)溫的范圍是-40℃~150℃，驅(qū)動器輸出功率較大時需要安裝散熱器輔助散熱，才能將IGBT模塊的溫度控制在工作范圍內(nèi)。一般將驅(qū)動器安裝在電機后端蓋，利用電機殼體散熱，自然冷卻。
圖3 散熱器安裝過程
3. 驅(qū)動器接線
ZLM3100S驅(qū)動器單臺設(shè)備接線圖如下圖所示，多臺設(shè)備連接可根據(jù)單臺設(shè)備接線圖擴展。示例中使用空氣開關(guān)作為主開關(guān)，由于空氣開關(guān)不能頻繁操作，所以這適用于不需要頻繁通斷電的使用場景，若需要頻繁通斷電，需要在空氣開關(guān)和驅(qū)動器電源之間加裝接觸器。驅(qū)動器作為從設(shè)備，RS485通訊接口默認不焊接120Ω終端電阻，多臺設(shè)備組網(wǎng)時，需要在最后一臺設(shè)備的RS485接口處添加120Ω電阻（1/4W），以保證通訊質(zhì)量。在復雜的工業(yè)環(huán)境和長距離通訊時，RS485通訊線使用雙絞屏蔽線。
ZLM3100S驅(qū)動器的RS485總線默認最大支持32個節(jié)點，若需要支持更多的節(jié)點需要聯(lián)系我們修改電路配置，或使用RS485中繼器。
圖4 ZLM3100S接線圖
4. 電位器調(diào)速
接好線之后接通電源，電機就能運轉(zhuǎn)起來了，默認以1320RPM轉(zhuǎn)速運行，如果想要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，有兩種方式，RS485調(diào)速和電位器調(diào)速，電位器調(diào)速功能默認使能，接好電位器后，旋轉(zhuǎn)電位器即可讓電機在500RPM~1320RPM轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)。
圖5 風機運行
若只使用485調(diào)速，為防止誤動作，用串口助手軟件以16進制發(fā)送命令：01 06 00 06 00 00 69 CB，即可將模擬調(diào)速功能失能。
圖6 模擬調(diào)速功能失能設(shè)置
5. RS485調(diào)速
示例-設(shè)置轉(zhuǎn)速
設(shè)備地址：1
期望轉(zhuǎn)速：1320RPM
● 請求幀
● 應答幀
與請求幀一致。
6. 智能風機系統(tǒng)
EsDA +MPC-ZC1工控單板+ ZLM3100S電機驅(qū)動器可快速搭建智能風機控制系統(tǒng)。
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