两地双重联锁控制电动机正反转电路设计

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摘要：针对联锁控制下，常规电动机正反转电路极易产生零偏或微弱反偏状态，导致电路中多个元件发生故障，造成电路结构稳定性较差，破坏电路的正常运行的问题。提出了两地双重联锁控制下的电动机正反转电路。采用次级绕组方式，利用单个电感控制多路输出，设定电动机耦合方式，根据双重联锁控制机柜工作方式，控制电动机电路接口，设定电动机内的内部放大器的电压值，控制线路内像元饱和，完成电动机正反转电路保护，实现两地双重联锁控制下电动机正反转电路的设计。实验结果表明：论文设计的正反转电路内电流数值较小，电路结构稳定性较好，发生故障元件数量较少，能够有效保障电路的正常运行。

关键词：双重；联锁控制；电动机；正反转电路

一、前言

联锁是将电气设备之间形成相互制约关系，联锁操作的方式主要分为集中联锁与非集中联锁，当联锁在两个接触器中作用时，一旦一个接触器切断另一个接触器的线圈，那么在该线路中只会有一个接触器工作，控制电机正反转的接触器形成互锁状态，为电动机形成一个双重保护[1]。电机正反转指的是电机采用顺时针或是逆时针转动方向，在采用顺时针转动时，电动机处于正转，变换电动机的正反转方式能够为电动机所在的电路提供一定的保护作用[2]。目前已形成多种成熟的正反转电路及联锁设备，但在使用经验不断增加，实践经验逐渐积累，在优化电动机正反电路上还需不断研究改进。为此设计一种两地双重联锁控制下的电动机正反转电路。

二、两地双重联锁控制下的电动机正反转电路设计

（一）设定电动机耦合方式在设定电动机耦合方式时，采用次级绕组方式，利用单个电感控制多路输出，形成的双路输出耦合方式如图1所示。由图1所示的输出耦合方式可知，控制电机产生漏感或其他寄生参数，避免两个正反转元件发生完全耦合，控制正反转电机的工作模式为DCM，控制主要输出回路的精度，辅助电动机内部产生精准的耦合场景。采样主输出电压，辅助输出电压控制D1回路。采用加权电压反馈的方式，将输出误差按照加权因子的配比分配到各个输出回路中[3]。利用耦合调节技术，控制正反回路上的负载，按照历史经验设定负载电流数值，控制输出电压数值小于设定的理想数值，在电动机外部设置一个环路，并在该环路上设置一个大电感的电抗器，增加电动机产生的闭环增益[4]，控制电动机其他支路的电压大小。在电动机磁芯上设置滤波电感线，使用PWM控制技术，调节滤波电感线上的电压数值，间接控制电动机输出电压。设定耦合电路反馈方式为正反馈，控制电路在大负荷的控制下，提高电动机的响应速度。在该电动机耦合的方式下，采用两地双重联锁控制电动机的电路接口。

（二）两地双重联锁控制电路接口在控制电路接口时，首先设定两地双重联锁控制的联锁机柜，将联锁机柜连接信号柜与综合柜，控制各个柜间的接口平整光洁，采用正方平直形状的柜接口，在实际连接时，接口与地面形成垂直的状态。在每个接口处采用固定元件，固定柜间的元件连接，保证电路的正常运行。信号柜内设置三层不同的动态板，第一层道岔层设置反位操纵板[5]，操纵板内采用一个继电器大小的电阻。中间层道岔层设置为表示板，表示板内安置一个单板插座，控制电动机的线路走向，导线采用绝缘层完好的接线头。最后一层设置为阻容板，阻容板内放置一个阻容，阻容上设置四个焊点，控制每个焊点的连接线数量为4。各个板内采用分线端子板连接，两个相邻的板之间，打出与焊点位置相近的孔，用于安置焊点连接的电路走线。将电动机的主干线连接微机联锁系统的承载服务器上，服务器模拟电动机进路排列[6]，接口线路采用道岔单槽形式，控制电动机采用的单锁或是封闭形式。当信号股道产生锁闭时，整个线路会产生区段性的联锁状态，为了满足站间与场间的联锁控制电动机内部产生调节需求，取消接口的模拟进路，采用滤波处理接口电路处的电压，稳定电动机的输出电压。电动机内置一个电源屏，电源屏连接电动机的接口，外电网采用调压的方式输送电量到电动机的内部。电源屏内部供电采用两路供电形式，设置电源屏的自动倒换的时间为0.20s，防止电源屏发生故障。设置电源屏的接口连接形式为两路三相形式。设置电源的主备状态为转换模式，实现接口电路的独立可靠的供电[7]。在控制两地双重联锁控制电路接口后，控制保护电动机正反转过程，实现电动机正反转电路保护。

（三）正反转电路保护在联锁控制下，常规的电动机极易发生零偏或是微弱反偏的状态[8]，电动机内的放大器在发生过饱和后电动机输出电压发生微弱降低，产生微弱的光电流信号，所以在保护电动机正反转电路时，控制电动机内部放大器的电压值为1.5V，反向转动时线路的偏置电压设置为12V，控制前端放大器光电流信号积分，电动机反向输出电压发生接近12V，线路内所有的像元不发生饱和，电动机的读出线路保持正常运行状态[9]。所以在设计正反转的电路保护时，控制电动机前端发电机在发生饱和后，线路电容中的电荷放电，为输出电压维持在一个平衡的定值区间内。在电动机外部线路上设置一个过饱和控制电路CTIA结构，选用型号为NM2的比较器与放大器串联，比较器内设置一个差分放大器，消除电动机产生的共模噪声和偶次谐波，差分放大器与推挽放大器并联，推挽放大器支持差分放大器的驱动功能。电动机输入端放置一个10K的电阻，翻转控制比较器接口导通，控制电动机内部电容放电[10]，防止电动机正反转电路发生饱和，保证正反转电路正常运行。综合上述处理，最终完成对两地双重联锁控制下的电动机正反转电路的设计。

二、实验分析

（一）实验准备选用一个稳定的联锁控制系统作为实验环境，设定服务器参数如表1所示：表1所示的服务器参数中，在服务器的CPU功能支持下，配合专用的软件，控制CPU形成主从式热备冗余，实现在高速通道中实现数据交换，保证两台CPU可同步运行且保持不间断切换。采用多机分布式结构，连接电动机正反电路于控制台上，控制上位机采用双机冷备的方式，将联锁机1与联锁机2连接成为双机控制系统，采用单机维修机作为监测分机，输入输出接口采用光电耦合连接方式，隔离电动机与外电路间的电气隔离。实验环境采用局域网通信方式，实现正反电路与计算机间的通信，为了提高实验结果的可靠性，采用双重冗余网络结构，在每个监测计算机处安置两块网卡，产生两个节点地址，实现两地双重连锁控制。选用相同参数的电动机，实验采用电动机参数如表2所示：在表2所示的电动机参数控制下，分别采用两种传统正反电路与文中设计的正反电路与实验准备的电动机相连，对比三种电动机正反电路的性能。

（二）实验结果分析基于上述实验准备，使用三种不同正反电路连接相同参数的电动机，在相同元件处设置测试点，每个电路结构内设置8个的测试点，采用电流表测量不同电路结构中的测试点，三种正反转电路结构中，测试点上形成的电流数值如表3所示：由表3所示的电流数值可知，在电路结构中相同的元件处，设置数量相同的测试点，由电流表的数值可知，两种传统电动机正反转电路内流经的电流数值较大，而文中设计的正反转电路结构流经的电流数值较小，电路流经的电流数值较小，该电路结构稳定性较好。在上述实验环境下，以上述实验电流数值为计算指标，计算电路结构中各个测试点的电功率数值，以各个测试点元件的额定功率为对比对象，当电路测试点的电功率数值超过测试点内元件的额定功率，则表示电路出现故障，计算汇总各个测试点元件额定功率值，得到三种电路结构下，各个测试点的元件是否正常工作，实验结果如表4所示： 由表4所示的各个元件的工作情况可知，传统电动机正反转电路1出现故障的元件有四个，电路稳定性不强。传统电动机正反转电路2出现异常的元件个数为2，虽然两种传统正反转电路均不能正常工作，但传统电动机正反转电路2出故障的元件数量少，花费的维修费用少。而文中设计的正反转电路元件均可正常工作，电路结构相对稳定，能够有效保障电路的正常运行。综合上述所有实验结果可知，文中设计的正反转电路稳定，符合电动机的运行要求。

三、结语

机械制造业不断发展，对电动机正反转电路的要求不断升高，两地双重联锁控制有着智能化控制的优点。因此，采用两地双重联锁的控制方法设计电动机正反转电路。在该种电路承载下，电动机的运行状态更加地稳定，能够改善传统式电动机正反转电路的不足，为研究新式的正反转电路提供新的理论依据。但该种电路设计方法在实验室内搭建，在实际运用时存在一定的不足。

参考文献

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作者：赵启纯 单位：深圳市通恒科技有限公司