异步伺服节能

一、注塑机伺服无感矢量原理

　1.异步伺服节能——伺服无感矢量节能改造原理

传统的注塑机是采用变频器和同步伺服改造节能让定量泵变为变量泵：

这第一种方式V/F控制节能效果差影响产品周期及效益（投资小）。

第二种方式同步伺服控制节能效果好精密度高不影响周期（投资费用高）维修不方便无法让原有系统运行影响客户生产。

第三种方式伺服精密无感矢量控制节能效果和同步效果一样不影响周期（投资费用中）维修方便可以切换原有系统运行不影响客户使用。

原注塑过程的各个动作对速度、压力的要求也不一样，它是通过注塑机的比例阀采用溢流调节的方式将多余的油旁路流回油箱，在整个过程中，马达的转速是不变的扭矩不大，故供油量也是固定的，而由于执行动作是间隙性的，也并不可能是满负载的，因此定量供油就有很大的浪费空间，据实测至少有50%左右。伺服精密无感矢量节能正是针对这一浪费空间，实时检测来自注塑机数控系统的每个动作控制及比例压力和比例流量信号，适时调整各个工况动作所需的马达转速及扭矩(即流量调节)，让泵出的流量和压力，刚好能满足系统的需要，而在非动作状态时（主要是在冷却状态及保压），让马达停止运行，这样节能空间就进一步地增大了，故对注塑机进行伺服无感精密矢量节能改造能够带来巨大的节能效果。

伺服无感矢量控制框架流程图

2.伺服无感矢量节能装置的控制系统

我们采用伺服精密无感矢量运行技术（参考电气原理图），伺服无感矢量实时的检测来自注塑机电脑板给出的压力及流量信号及各个动作反应我公司把流量和压作为反馈信号相当于同步伺服的反馈信号注塑机的系统面板当作给定值相当和同步伺服控制方式一样在经内部处理后，输出不同的扭矩，调节马达功率及速度控制，即：输出功率与压力和流量同步自动跟踪控制，相当于定量泵变成了伺服精密节能变量泵，原液压系统与整机运行所需功率匹配，消除了原系统的高压溢流能量的损失。可以大大减轻合模、开模的震动，稳定生产工艺、提高产品质量，减少机械故障，延长机器使用寿命，又能够节约大的电能。

二、伺服无感矢量控制特点

伺服精密无感矢量是适用于注塑机及压铸机节能专用打造异步电动机变为同步伺服电动机控制技术软件，采用优良精密的控制策略使其具有较快的动态响应，先进的电流限制技术和硬件优化设计，使产品具有超强的过载能力，能保证在负载频繁波动的情况下，伺服精密无感矢量不跳闸。并具有以下特点：

1．高可靠性

完善的可靠性设计方案：如冗余设计，降额设计等，所有元器件全部采用工业或军工等级，关键元器件全部采用进口元件，如三菱IPM模块、BHC电容、IXYS整流桥等。关键电路全部采用高集成度厚膜IC，从而保证整机的可靠性；

2．市电分析耗电量

单泵注塑机11kw 1台、  负载率为：60%

电机功率为：11kw 电机极数6p  电机电流为：28A 380V 电费按照平均值计算取0.85元/ 度:

改造前 （电流）A	改造前 ( 功率)kw	改造前运行 （小时）天/度	改造前运行 （每月）天/度	改造前运行 （每年）月/度	改造前运行 （年总合）元
16.8A	8.4KW	24	30	11
16.6A	8.4KW	24 =201.6	30 =6048	11 =66528	=56548.8元

根据上面的实际数据计算每月改造前注塑机每年耗电量为：6.65万度电量，每年消耗的人民币为

：5.65万元左右。

伺服精密无感矢量节能分析

电机功率为：11kw 电机总电流为：28A 380V 电费按照平均值计算取0.85元/ 度节电率取40%计算

改造后 （电流）A	改造后 ( 功率)kw	改造后运行 （小时）天/度	改造后运行 （每月）月/度	改造后运行 （每年）月/度	改造后运行 （年总合）元
10.08A	5.04KW	24	30	11
10.08	5.04kw	=120.96	3628.8	39916.8	33929.2元

原有的改造前每年消耗的人民币是5.655万元 – 节能的改造后每年消耗的人民币是3.393元=2.26元节约的人民为2.26万左右，客户投资设备费用在一年左右收回成本。

设备整套系统包调试为1.1万，本系统不报跨现场设备配线及辅料等。

保留注塑机原有控制方式油路不变，采用先进的微电脑控制技术，使定量泵变伺服精密节能泵，注塑机液压系统与整机运行所需要的功率匹配，无高压节流溢流能量之损失，提高油泵电机功率因素至0.96以上，节电率一般达30%~60%，所有投资费用在6~18个月便可收回。

3．软启动节能

由于电机为直接启动或Y/Δ启动，启动电流等于（3-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的损坏，而且会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对设备的使用寿命极为不利。而使用伺服精密无感矢量节能改造后，用伺服无感矢量控制启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电的要求延长了设备和模具的使用寿命。

4．动态功率因数补偿节能

 无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是因为功率因数的降低。由公式S²=P²+Q²

Q=S*SINΦ，P=S*COSΦ，其中：S-视在功率，Q-无功功率，P-有功功率，COSΦ-功率因数。可知当COSΦ越大，有功功率P越大。普通定量泵注塑机COSΦ值在0。6-0。8之间，而使用伺服无感矢量调扭矩节能控制装置后，由于伺服无感矢量控制内部有滤波电容使得COSΦ≈1，从而减小了无功损耗，增大了电网的有功功率。

5．超强的过载能力和动态响应速度

伺服精密无感矢量控制采用先进的控制算法和独特的限流技术，确保在注塑过程中，能承受起启停重负载的冲击而不跳闸，以确保生产过程的连续性。高速的动态响应，最大限度减小制品成形周期的延迟现象。

完善的EMC设计:伺服无感矢量控制采用完善的EMC设计方案，内部布局优化设计，采用多种EMI对策，确保对注塑机电气系统的干扰减小到最小，保证其工作的稳定性。

     随着塑料制品的广泛应用及其产量的迅猛增长，塑料机械已成为建材、电子电气、石化、汽车、机械、包装等行业的重要技术装备，伺服精密无感矢量控制应用在注塑机节能改造上，是行之有效的节能方法，值得向塑料制品行业大力推广。