ZLM3100S應用--快速驅動永磁同步電機風機

《電機能效提升計劃（2021-2023）》中提到，加快高效節能電機推廣應用，推進電機系統智能化，電機系統數字化應用。ZLM3100S電機驅動器為此量身設計，助力工業風機、水泵行業電機能效提升改造。

永磁同步電機（PMSM）在轉子上使用永磁體提供勵磁，因此轉子上無銅損和鐵損，另一方面無勵磁電流，不需要從電網吸收無功電流，所以電機在很寬的負載范圍內能保持接近于1的功率因數，高效節能。

隨著近十年來高耐熱性、高磁性能永磁體的成功研發并產業化，集成電路和電力電子元件技術的快速發展，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、醫療器械、石油化工、家電、風機、水泵等行業得到了廣泛的應用。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驅動器驅動永磁同步電機風機。

驅動器工作原理簡述

永磁同步電機的定子有三相繞組，三角形的聯結方式由于三相繞組不完全對稱，內部會產生環流，所以基本上都為星形聯結方式，將定子三相繞組接到示波器測量它的電壓，勻速轉動它的轉子，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高效地運轉，就是電動機啦。

驅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 技術產生調制信號，驅動三相逆變電路，合成出等效的三相正弦電壓來驅動電機。

圖1 驅動器系統框圖

ZLM3100S驅動器介紹

圖2 ZLM3100S驅動器

1. 簡介

ZLM3100S是新一代風機、水泵高效節能的永磁同步電機驅動器，該驅動器可以裝在電機尾部，和電機進行全封閉一體式結構設計，結構緊湊，防護能力強；高功率密度，節能、高效，符合國家能效等級標準；該電機驅動器采用無感矢量變頻技術，具有節能、安靜、高可靠等特點；采用無位置傳感器的技術，零速啟動，自動弱磁控制，最大轉矩控制等功能；其中支持“電壓自適應”算法，硬件無高壓電解電容器設計和“高壓電源變換”技術，主板體積小、發熱量低、抗干擾能力強、壽命長。

2. 驅動器參數

ZLM3100S驅動器快速使用

ZLM3100S驅動器使用無感FOC控制，通過精確地控制磁場大小與方向，使得電機的運動轉矩平穩、噪聲小、效率高，并且具有高速的動態響應等優點，其缺點在于需要進行參數整定，匹配電機參數。

1. 標配電機參數

使用標配電機參數差不多的電機，可直接使用ZLM3100S驅動器平穩驅動。

2. 安裝散熱器

IGBT模塊是大功率器件，在工作時會產生大量的熱量，IGBT模塊正常工作時結溫的范圍是-40℃~150℃，驅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。一般將驅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. 驅動器接線

ZLM3100S驅動器單臺設備接線圖如下圖所示，多臺設備連接可根據單臺設備接線圖擴展。示例中使用空氣開關作為主開關，由于空氣開關不能頻繁操作，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，需要在空氣開關和驅動器電源之間加裝接觸器。驅動器作為從設備，RS485通訊接口默認不焊接120Ω終端電阻，多臺設備組網時，需要在最后一臺設備的RS485接口處添加120Ω電阻（1/4W），以保證通訊質量。在復雜的工業環境和長距離通訊時，RS485通訊線使用雙絞屏蔽線。

ZLM3100S驅動器的RS485總線默認最大支持32個節點，若需要支持更多的節點需要聯系我們修改電路配置，或使用RS485中繼器。

圖4 ZLM3100S接線圖

4. 電位器調速

接好線之后接通電源，電機就能運轉起來了，默認以1320RPM轉速運行，如果想要調節轉速，有兩種方式，RS485調速和電位器調速，電位器調速功能默認使能，接好電位器后，旋轉電位器即可讓電機在500RPM~1320RPM轉速范圍內運轉。

圖5 風機運行

若只使用485調速，為防止誤動作，用串口助手軟件以16進制發送命令：01 06 00 06 00 00 69 CB，即可將模擬調速功能失能。

圖6 模擬調速功能失能設置

5. RS485調速

示例-設置轉速

設備地址：1

期望轉速：1320RPM

●  請求幀

●  應答幀

與請求幀一致。

6. 智能風機系統

EsDA +MPC-ZC1工控單板+ ZLM3100S電機驅動器可快速搭建智能風機控制系統。