摘要:本文为凌讯微电子电机驱动/工业设备专题文章,详解永磁变频螺杆空压机控制系统三相AC380V供电、IPM变频驱动永磁电机与恒压闭环供气电控系统拓扑,覆盖管网压力闭环调节、排气温度/油分压差监测与多重保护,面向机械加工、塑胶注塑、家具木工、纺织印染、食品医药包装、矿山工地、集中供气站等场景,提供高压SJ/SiC MOS、低压LV MOS、光耦与整流桥器件选型清单,为空压机控制系统与永磁电机变频驱动方案设计、器件选型提供参考。
产品概述:永磁变频螺杆空压机是一种空气压缩动力设备,主回路三相AC380V工业电源输入;整机由断路器、交流接触器、变频驱动器(IPM逆变模块)、永磁同步电机、螺杆主机、油气分离罐、冷却风机、各类传感器、PLC/MCU主控单元、人机交互显示屏、RS485通讯接口组成。控制系统实时采集管网压力、主机排气温度、油分压差、电机电流电压等参数;根据设定压力闭环调节变频器输出频率,从而改变电机转速,实现恒压供气;具备过载、过流、过压、欠压、高温保护、油滤堵塞告警、相序缺相保护等功能,持续生产压缩空气,为后端用气设备提供气源。
基础电气规格(以37kW机型为例)
拓扑工作原理:三相380V工业交流电先经过断路器保护与EMI滤波电路,送入变频驱动器内部IPM功率逆变模块;主控单元读取管网压力变送器、排气温度PT100、油分压差开关、电机电流等实时信号;操作人员在触摸屏设定目标供气压力;控制系统通过PID闭环算法调节变频器输出频率,改变永磁电机转速,螺杆主机随之压缩空气;油气分离罐储存压缩空气;冷却风机根据排气温度启停散热;当出现超温、过载、油分堵塞、急停按下等故障时,主控立即发出停机指令,变频器停止输出,同时触发蜂鸣与故障指示灯告警;设备运行参数可以通过RS485‑Modbus上传工厂中控系统。
1、机械加工制造车间气源场景
2、塑胶注塑行业生产场景
3、家具木工生产车间场景
4、纺织、印染工厂配套场景
5、食品、医药包装行业场景
6、矿山、基建工地临时供气场景
7、集中供气站、多设备集群用气场景
下表为永磁变频螺杆空压机控制系统推荐功率器件:高压半桥SJ/SiC MOS、低压半桥LV MOS、光耦及整流桥,适配IPM变频驱动与恒压供气方案选型。
| 应用位置 | 类型 | 型号 | 规格 | 封装 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R040B | 35mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC60R130F | 130mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R600F | 520mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R600D | 520mR/650V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | HV MOS | CS10N65A2 | 460mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | HV MOS | CS30N65A6 | 255mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SiC MOS | LSC380M65D | 360mR/650V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SiC MOS | LSC040M65B | 35mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG120N085AG | 4.2mR/120V | PDFN5*6 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG50N15AD | 15.6mR/150V | TO252 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LT80N04AG | 5.5mR/40V | PDFN5*6 | 半桥/Vbus开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG160N06AD | 2.2mR/60V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压隔离 | 光耦 | EL357/3516 | C档 | SOP-4 | 过零采集/可控硅隔离驱动 |
| 前级整流 | 整流桥 | GBP510 | 5A/1000V | GBP | 整流桥 |
| 前级整流 | 整流桥 | MSB30B | 3A/1KV | UMSB | 整流桥 |
| 前级整流 | 整流桥 | KBP810 | 8A/1000V | KBP | 整流桥 |
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Q1:永磁变频空压机相比普通定频空压机有何优势?
A:变频永磁电机可无级调节转速实现恒压供气,按实际用气量调节功率,空载损耗低、更节能,且启动平缓、噪音小。
Q2:IPM变频驱动功率器件如何选型?
A:三相逆变桥选低Rdson、高耐压LV MOS(如LG160N06AD、LT80N04AG),配合电流采样与过载保护,兼顾效率与可靠性。
Q3:空压机如何避免高温烧毁?
A:通过PT100排气温度检测、油分压差告警与冷却风机联动,超温立即停机,并配合过载、过压欠压、相序缺相保护保障设备安全。
本文为凌讯微电子【电机驱动/工业设备】专题技术文章。如需了解工业电机与变频驱动方案,可浏览网站BLDC无刷电机驱动、变频器电源选型指南,也可查看【电源类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。
来源:广东凌讯微电子
编辑:技术部