專利名稱：電機智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種節(jié)電器，特別是一種用于電機定速運行的電機智能控制器。
技術(shù)背景
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，廣泛使用三相異步電動機作為動力，在電機作為動力的機械設(shè) 備中，普遍按照機械設(shè)備可能產(chǎn)生的最大功率來配置電機，在實際使用的過程中滿載的情 況很少，大多數(shù)情況電機都在輕載情況下運行，造成了電能的浪費，而電機在運行過程中， 有變速運行和定速運行兩種方式，對與需要變速運行的電機，人們普遍采用變頻器來解決 變速運行和節(jié)能的問題，而定速運行的電機，變頻器并不適用，為解決定速運行的電機節(jié)能 問題，普遍采用輕載降壓重載升壓的方式解決，但在如何檢測電機輕、重載狀態(tài)，并自動升、 降電壓方面，方式很多，效果也不是很理想。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提出一種可根據(jù)電機負載變化自動調(diào)節(jié)電機輸出功率的 電機智能控制器，它具有高的運行穩(wěn)定性、全自動調(diào)節(jié)并具有良好的節(jié)電效果。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明的電機智能控制器包括向電機供電的第一至第三相電Li、 L2和L3，連接在所述第一相電Ll與電機第一相電W之間的第一可控硅KP1，連接在所述第 二相電L2與電機第二相電V之間的第二可控硅KP2，以及連接在所述第三相電L3與電機第 三相電U之間的第第三可控硅KP3，還包括
利用同步基準(zhǔn)信號得到功率因數(shù)的裝置；以及
根據(jù)所得到的功率因數(shù)控制所述第一至第三可控硅KP1、KP2和KP3的導(dǎo)通角從而 動態(tài)調(diào)整電機輸入電壓的裝置。
由于當(dāng)電機空載時，功率因數(shù)很低，只有0. 18，而電機輕載、重載時，功率因數(shù)升 高，滿載時功率因數(shù)達到0. 87左右，因此可以通過檢測電機功率因數(shù)的大小判斷電機負載 的狀態(tài)。
本發(fā)明通過適時檢測三相異步電機負載功率因數(shù)，適時判定電機負載功率的大 小，通過控制可控硅導(dǎo)通角，動態(tài)調(diào)整電機輸入電壓，以達到節(jié)能目的。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明的電機智能控制器包括向電機供電的第一至第三相電Li、 L2和L3，連接在所述第一相電Ll與電機第一相電W之間的第一可控硅ΚΡ1，連接在所述第 二相電L2與電機第二相電V之間的第二可控硅ΚΡ2，以及連接在所述第三相電L3與電機第 三相電U之間的第第三可控硅ΚΡ3，還包括
同步信號檢測電路，用于檢測第一相電Ll的電壓過零點，并以此作為同步基準(zhǔn)信 號；
功率因數(shù)檢測電路，用于檢測流經(jīng)第一可控硅KPl的電流過零點，并通過單片機 計算所述電流過零點與所述同步基準(zhǔn)信號的時間差，得到功率因數(shù)；
電機重載檢測電路，用于在所述電機第一相電W上檢測電機負載電壓過零點，并 通過所述單片機計算所述電機負載電壓過零點與所述同步基準(zhǔn)信號的時間差，得到電機重 載；
可控硅觸發(fā)控制電路，用于依據(jù)所得到的功率因數(shù)和/或電機重載控制所述第一 至第三可控硅KP1、KP2和ΚΡ3的導(dǎo)通角，從而動態(tài)調(diào)整電機輸入電壓。
本發(fā)明的電機智能控制器還包括缺相檢測電路，所述缺相檢測電路分別檢測流經(jīng) 第一可控硅ΚΡ1、第二可控硅ΚΡ2和第三可控硅ΚΡ3的電流過零點，并通過所述單片機判斷 流經(jīng)三個可控硅的電流過零點是否缺失。
其中，對于頻率為50Hz的三相電，所述功率因數(shù)=(第一可控硅KPl電流過零點 發(fā)生時刻-同步基準(zhǔn)信號發(fā)生時刻)+56 (ns)。
其中，所述單片機計算電機負載電壓過零點與所述同步基準(zhǔn)信號的時間差的變 化，并且將所述變化的突然變小確定為電機重載。
其中，所述同步信號檢測電路包括連接所述第一相電Ll端的限流電阻；對經(jīng)由 所述限流電阻的第一相電Ll進行嵌位的嵌位二極管；以及根據(jù)所述正向嵌位二極管或反 向嵌位二極管的嵌位電壓啟動所述單片機生成所述同步基準(zhǔn)信號發(fā)生時刻的觸發(fā)器。
其中，所述功率因數(shù)檢測電路是電流過零點檢測電路，包括經(jīng)由所述第一相電 Ll端和電機第一相電W端并聯(lián)連接所述第一可控硅KPl的包括限流電阻的二極管橋路；連 接在所述二極管橋路輸出的觸發(fā)器；其中所述觸發(fā)器依據(jù)所述第一可控硅KPl導(dǎo)通時刻二 極管橋路的輸出電壓，啟動所述單片機生成第一可控硅KPl電流過零點發(fā)生時刻。
其中，所述單片機通過計算從同步基準(zhǔn)信號發(fā)生時刻到第一可控硅KPl電流過零 點發(fā)生時刻的持續(xù)時間，然后將所述持續(xù)時間除以三相電的360度周期的1度的時間，得到 功率因數(shù)。
其中，所述電機重載檢測電路包括連接所述電機第一相電W端的限流電阻；對經(jīng) 由所述限流電阻的電機第一相電W進行嵌位的嵌位二極管；以及根據(jù)所述正向嵌位二極管 或反向嵌位二極管的嵌位電壓啟動所述單片機生成電機重載發(fā)生時刻的觸發(fā)器。
在所述缺陷檢測電路中，檢測流經(jīng)第一可控硅KPl過零點的電路包括經(jīng)由Ll端 和W端并聯(lián)連接所述第一可控硅KPl的包括限流電阻的第一二極管橋路，以及連接在所述 第一二極管橋路輸出與單片機的P5輸入端之間的第一觸發(fā)器；
檢測流經(jīng)第二可控硅KP2過零點的電路包括經(jīng)由L2端和V端并聯(lián)連接所述第二 可控硅KP2的包括限流電阻的第二二極管橋路，以及連接在所述第二二極管橋路輸出與所 述單片機的輸入端之間的第二觸發(fā)器；
檢測流經(jīng)第三可控硅KP3過零點的電路包括經(jīng)由L3端和U端并聯(lián)連接所述第三 可控硅KP3的包括限流電阻的第三二極管橋路，以及連接在所述第三二極管橋路輸出與所 述單片機的P3輸入端之間的第二觸發(fā)器；
其中，所述單片機在由同步基準(zhǔn)信號確定的一個周期內(nèi)，檢測從所述三個輸入端 P3 P5的觸發(fā)脈沖。
其中，可控硅觸發(fā)控制電路包括分別連接單片機三個輸出端與第一至第三可控硅 KPl KP3的控制端的三個雙向可控硅驅(qū)動電路。
本發(fā)明的技術(shù)效果是，以同步信號檢測電路的檢測信號為基準(zhǔn)，其它電路均參照此電路信號為基準(zhǔn)運行，保證了信號檢測、可控硅控制的有序性。采用功率因數(shù)檢測電路檢 測適時電機負載狀態(tài)，單片機可以根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，控制可控硅觸發(fā)角控制電路，適時調(diào)整可 控硅控制角，從而改變?nèi)嚯姍C電壓升高或降低，從而達到節(jié)能的目的，而整個工作過程不 需要人為參與，從而節(jié)省了人力成本。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。


圖Ia是本發(fā)明的智能電機控制器第一實施例原理圖Ib是本發(fā)明的智能電機控制器第二實施例原理圖2是顯示圖Ib所示的同步信號檢測電路、電機重載檢測電路、功率因數(shù)檢測電 路及第一可控硅觸發(fā)控制電路結(jié)構(gòu)的電路圖3是顯示圖Ib所示的缺相檢測電路、第二、第三可控硅觸發(fā)控制電路結(jié)構(gòu)的電 路圖4是顯示圖Ib所示的單片機結(jié)構(gòu)、供電電源電路的電路圖fe至圖5c是顯示本發(fā)明的同步基準(zhǔn)信號檢測電路的原理、功能和實現(xiàn)過程的 示意圖6a至圖6d是顯示本發(fā)明的功率因數(shù)檢測電路的原理、功能和實現(xiàn)過程的示意 圖。
具體實施方式
圖1和圖2中的標(biāo)記L1、L2和L3從供電的觀點看，屬于第一至第三相電；從連接 的觀點看，則為第一至第三相電端，比如Ll端、L2端和L3端。因此在下面的說明中，把Ll 至L3分別稱之為第一相電Li、第二相電L2和第三相電L3，以便說明供電關(guān)系；或者根據(jù)情 況將其稱之為第一相電Ll端、第二相電L2端和第三相電L3端，以便說明連接關(guān)系。標(biāo)記 W、V和U按照相同方式稱謂。
圖Ia顯示了本發(fā)明的電機智能控制器的第一實施例，如圖Ia所述，該電機智能控 制器包括向電機供電的第一至第三相電Li、L2和L3，連接在所述第一相電Ll與電機第一 相電W之間的第一可控硅KPl，連接在所述第二相電L2與電機第二相電V之間的第二可控 硅KP2，以及連接在所述第三相電L3與電機第三相電U之間的第第三可控硅KP3，還包括 利用同步基準(zhǔn)信號得到功率因數(shù)的裝置；以及根據(jù)所得到的功率因數(shù)控制所述第一至第三 可控硅KP1、KP2和ΚΡ3的導(dǎo)通角從而動態(tài)調(diào)整電機輸入電壓的裝置。
該實施例的同步基準(zhǔn)信號可以取自第一至第三相電Ll至L3之任一相電(比如Ll 或L2或L3)的電壓過零點，并將該電壓過零點作為計算功率因數(shù)的基準(zhǔn)。
需要說明的是，由于三相電是正弦波交流電，因此本發(fā)明在任意一個周期中，以電 壓過零點為同步基準(zhǔn)信號進行功率因數(shù)檢測或其他檢測。
圖Ib顯示了本發(fā)明的智能電機控制器第二實施例，圖2所示的電機智能控制器包 括向電機供電的第一至第三相電Ll、L2和L3，連接在所述第一相電Ll與電機第一相電W 之間的第一可控硅KPl，連接在所述第二相電L2與電機第二相電V之間的第二可控硅ΚΡ2， 以及連接在所述第三相電L3與電機第三相電U之間的第第三可控硅ΚΡ3，還包括同步信號檢測電路，用于檢測第一相電Ll的電壓過零點，并以此作為同步基準(zhǔn)信號；功率因數(shù)檢 測電路，用于檢測流經(jīng)第一可控硅KPl的電流過零點，并通過單片機計算所述電流過零點 與所述同步基準(zhǔn)信號的時間差，得到功率因數(shù)；電機重載檢測電路，用于在所述電機第一相 電W上檢測電機負載電壓過零點，并通過所述單片機計算所述電機負載電壓過零點與所述 同步基準(zhǔn)信號的時間差，得到電機重載；可控硅觸發(fā)控制電路，用于依據(jù)所得到的功率因數(shù) 和/或電機重載控制所述第一至第三可控硅KP1、KP2和KP3的導(dǎo)通角，從而動態(tài)調(diào)整電機 輸入電壓。
本發(fā)明的電機智能控制器還可以包括缺相檢測電路，所述缺相檢測電路分別檢測 流經(jīng)第一可控硅KP1、第二可控硅KP2和第三可控硅KP3的電流過零點，并通過所述單片機 判斷流經(jīng)三個可控硅的電流過零點是否缺失。
對于頻率為50Hz的三相電，所述功率因數(shù)=(第一可控硅KPl電流過零點發(fā)生時 刻-同步基準(zhǔn)信號發(fā)生時刻)+56 (ns)。
對于電機重載檢測，單片機在三相電的每個周期中計算電機負載電壓過零點與所 述同步基準(zhǔn)信號的時間差的變化，并且將所述變化的突然變小確定為電機重載。
圖fe至圖5c顯示了本發(fā)明的同步基準(zhǔn)信號檢測電路的原理、功能和實現(xiàn)過程。
本發(fā)明同步基準(zhǔn)信號檢測的原理是檢測Ll相電壓過零點發(fā)生時間，以此時間為 基準(zhǔn)，在一個周期內(nèi)，三相電的檢測、控制以此為參考點，使本發(fā)明能在同步基準(zhǔn)信號的控 制下有序進行。
本電路的采樣點取自Ll端，經(jīng)過嵌位二極管嵌位后至信號觸發(fā)器的輸入端，信號 觸發(fā)器的輸出端接入單片機，Ll端電壓是圖fe所示的標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，當(dāng)正弦波由負到正 時5. 7V時，超過嵌位二極管的導(dǎo)通電壓，嵌位二極管將導(dǎo)通，將正弦波電壓嵌位，如圖恥所 示；5. 7V伏的正電壓使信號觸發(fā)器導(dǎo)通，由此將一個觸發(fā)信號輸入給單片機，如圖5c所示。 當(dāng)正弦波電壓下降至5. 7V以下時，二極管截止，信號觸發(fā)器關(guān)斷。因此，單片機將檢測到的 信號上升沿為同步基準(zhǔn)信號發(fā)生的時間。通過軟件控制單片機時間定時器工作。為檢測、 控制提供基準(zhǔn)。
本發(fā)明通過計算單片機輸入端脈沖上升沿發(fā)生的時刻，準(zhǔn)確采集到同步基準(zhǔn)信號。
圖6a至圖6d顯示本發(fā)明的功率因數(shù)檢測電路的功能、原理及實現(xiàn)過程。其中，圖 6a顯示了 Ll端電壓波形；圖6b顯示了 W端電壓波形；圖6c顯示了電流過零點時的單片 機輸入脈沖；圖6d顯示了電壓過零點單片機輸入脈沖，虛線所帶表的間隔時間為功率因數(shù)
本發(fā)明功率因數(shù)檢測電路是通過檢測Ll相電流過零點發(fā)生的時間，與同步基準(zhǔn) 信號發(fā)生時間相比較，然后將兩信號發(fā)生的時間差為功率因數(shù)。
電機功率因數(shù)的定義為電流滯后電壓的角度，以50HZ交流電為例，每周期為 20ms，一周期為360度，每一度為56ns，通過上述計算所得時間值除以56ns，就是電機瞬時功率因數(shù)值。
通過電機參數(shù)特性可知，電機是電感性負載，電流滯后與電壓，對電機而言，其電 感量是固定的，而隨著電機負載的變化，其功率因數(shù)、電流發(fā)生變化，負載小時功率因數(shù)低， 電流小，負載大時功率因數(shù)高，電流大。
雙向可控硅的特性是電流的起點取決與可控硅導(dǎo)通角開通時間，但電流的終點取 決于功率因數(shù)大小，并在電流過零點時會產(chǎn)生一個脈沖，本發(fā)明就是檢測這一脈沖發(fā)生時 刻來判斷功率因數(shù)。
本發(fā)明的功率因數(shù)檢測電路輸入端為Ll端和W端，二極管橋路D17 D20并接在 Ll端和W端，該二極管橋路整流后形成的直流信號通過高速光耦I(lǐng)C3隔離轉(zhuǎn)換后變成脈沖 信號，經(jīng)由OUT端輸入到單片機P5輸入端。當(dāng)雙向可控硅KPl導(dǎo)通有電流流過時，可控硅 KPl將二極管橋路D17 D20短路，因此沒有信號輸入給光耦I(lǐng)C3，可控硅在電流降為零到 自然換相點時，因可控硅沒有電流流過，從而電流經(jīng)過四個二極管整流形成通路，形成直流 信號通過光耦隔離輸入到單片機，檢測到此信號上升沿為電流信號過零點時刻。
當(dāng)同步基準(zhǔn)信號檢測到電壓過零點信號時，觸發(fā)單片機定時器，開始計時，檢測到 電流過零點信號時停止計時，此時間按照前述所說方法換算就可得到適時的功率因數(shù)。
電機缺相檢測電路(和相序檢測)的原理和工作過程如下
電機相序檢測和缺相檢測電路利用在Li、L2、L3三相均安裝功率因數(shù)檢測電路來 完成檢測，原理是在電機啟動前檢測Li、L2、L3三相輸入電壓過零點，判斷三相電流發(fā)生 的順序，以判斷相序，利用軟件控制電機正、反轉(zhuǎn)，其原理是電機未啟動時，雙向可控硅沒有 電流通過，輸入端為正弦電壓波形，經(jīng)過二極管橋路整流后旁路流過電機定子形成回路，當(dāng) 正弦波到零點時，電流停止，二極管沒有整流信號輸出以高速光耦，因此高速光耦檢測到這 一變化輸出高脈沖給單機，三相電每相相差120度，所以三個高速光耦輸出的脈沖也差120 度，判斷三相發(fā)生的順序就可得到相序。
缺相檢測是利用該電路在運行時檢測三相電流過零點來完成的，如果某次一相電 流過零點沒發(fā)生，意味缺相，單片機控制可控硅停止輸出，以保護系統(tǒng)不受損壞。
本發(fā)明的重載檢測電路的功能、原理及實現(xiàn)過程如下
重載檢測電路檢測W端電壓信號，經(jīng)過限流電阻后輸入到嵌位二極管后輸入到信 號放大器輸入端，二極管陰極接+5V，當(dāng)電壓超過5. 7V時，信號放大器導(dǎo)通，信號放大器輸 出一方波到單片機輸入端。
Ll端是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，提供同步基準(zhǔn)信號，W端經(jīng)過可控硅斬波后形成的輸入電 壓和電機反電動勢疊加，其電壓值主要由電流決定，當(dāng)負載變化不大時，電流變化不大，此 重載信號和同步基準(zhǔn)信號的時間差變化較小，當(dāng)負載發(fā)生突變增大時，因電流迅速增加導(dǎo) 致兩信號時間差迅速變小，軟件檢測到這一變化時立刻以3. 4ms內(nèi)將電壓升至全壓狀態(tài)， 避免電機堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。
本發(fā)明的可控硅驅(qū)動控制電路的原理和實現(xiàn)過程如下
單片機的三個輸出端子分別對三個雙向可控硅驅(qū)動芯片如M0C3052進行驅(qū)動，每 一個輸出端子對應(yīng)一個可控硅，
M0C3052是光電隔離可控硅驅(qū)動芯片，導(dǎo)通需要兩個條件，一個是檢測到電壓過 零，另一個是有驅(qū)動控制信號，當(dāng)這兩個條件同時滿足時，芯片導(dǎo)通，所以利用這一原理，控 制軟件以同步基波信號為基準(zhǔn)，根據(jù)反饋的信號，計算出可控硅控制角度，由單片機的三個 輸出端輸出控制信號，芯片根據(jù)自然換相點方向控制正向或反向可控硅導(dǎo)通，從而完成對 可控硅控制。
下面分別結(jié)合圖2至圖4說明本發(fā)明的同步信號檢測電路、功率因數(shù)檢測電路、單8片機、電機重載檢測電路、可控硅觸發(fā)控制電路和缺相檢測電路的電路結(jié)構(gòu)。
參見圖2，本發(fā)明的同步信號檢測電路包括連接所述第一相電Ll的限流電阻 R49 ；對經(jīng)由所述限流電阻R49的第一相電Ll進行正向嵌位的正向嵌位二極管Dll ；根據(jù)所 述正向嵌位二極管Dll的嵌位電壓啟動所述單片機生成所述同步基準(zhǔn)信號發(fā)生時刻的觸 發(fā)器，即晶體管Q3和反向器IC10F。反向器IClOF的輸出端連接單片機的PM輸入端。圖 中的反向二極管D12用于將來自Ll的負半周交流電旁通至地。
參見圖2，本發(fā)明的功率因數(shù)檢測電路是電流過零點檢測電路，它包括經(jīng)由所述 第一相電Ll端和電機第一相電W端并聯(lián)連接所述第一可控硅KPl的包括限流電阻R4的二 極管橋路D17 D20 ；連接在所述二極管橋路D17 D20輸出的觸發(fā)器IC3 ；其中所述觸發(fā) 器IC3依據(jù)與所述第一可控硅KPl導(dǎo)通時刻二極管橋路D17 D20的輸出電壓，啟動所述 單片機生成第一可控硅KPl電流過零點發(fā)生時刻。該觸發(fā)器IC3是一個光電耦合器，該光 電耦合器的輸出端OUT連接單片機的P5輸入端。
參見圖3，單片機的PM輸入端接收圖5c所示的Ll電壓過零點的觸發(fā)信號并開始 計時，以及單片機的P5輸入端接收圖6d所示的觸發(fā)信號并開始計時，從而計算從同步基準(zhǔn) 信號發(fā)生時刻到第一可控硅KPl電流過零點發(fā)生時刻的持續(xù)時間，然后將所述持續(xù)時間除 以三相電的360度周期的1度的時間，得到功率因數(shù)。
參見圖2，本發(fā)明的電機重載檢測電路包括連接所述電機第一相電W端的限流電 阻R46 ；對經(jīng)由所述限流電阻R46的電機第一相電W進行正向嵌位的正向嵌位二極管D9 ； 根據(jù)所述正向嵌位二極管D9的嵌位電壓啟動所述單片機生成電機重載發(fā)生時刻的觸發(fā)器 IClOE0觸發(fā)器IClOE是一個反向器，其輸出連接單片機的P32端或INTO端。圖中的反向 二極管DlO用于將來自Wl的負半周交流電旁通至地。
參見圖2和圖3，本發(fā)明的可控硅觸發(fā)控制電路包括分別連接單片機三個輸出端 P0、P1、P2與第一至第三可控硅KPl KP3的控制端Gll G12，G21 G22，G31 G32的 三個雙向可控硅驅(qū)動電路M0C3052。單片機以同步基波信號為基準(zhǔn)，根據(jù)反饋的信號，計算 出可控硅控制角度，由單片機的三個輸出端P0、PI、P2輸出控制信號，M0C3052芯片根據(jù)自 然換相點方向控制正向或反向可控硅導(dǎo)通，從而完成對可控硅控制。
本發(fā)明的缺相檢測電路包括分別檢測第一相電Li、第二相電L2和第三相電L3的 是否存在的檢測電路。
參見圖2，第一相電Ll檢測電路包括經(jīng)由Ll端和W端并聯(lián)連接所述第一可控硅 KPl的包括限流電阻R4的二極管橋路D17 D20 ；連接在所述二極管橋路D17 D20輸出 的觸發(fā)器IC3。觸發(fā)器IC3的輸出連接單片機的P5輸入端。
參見圖3，第二相電L2檢測電路包括經(jīng)由L2端和V端并聯(lián)連接所述第二可控硅 KP2的包括限流電阻R16的二極管橋路D21 D24 ；連接在所述二極管橋路D21 DM輸出 的觸發(fā)器IC2。觸發(fā)器IC2的輸出連接單片機的P4輸入端。
參見圖3，第三相電L3檢測電路包括經(jīng)由L3端和U端并聯(lián)連接所述第三可控硅 KP3的包括限流電阻似8的二極管橋路D25 D28 ；連接在所述二極管橋路D25 擬8輸出 的觸發(fā)器IC1。觸發(fā)器ICl的輸出連接單片機的P3輸入端。
如果單片機在由同步基準(zhǔn)信號確定的一個周期內(nèi)，檢測從三個輸入端P3 P5的 輸入脈沖或觸發(fā)脈沖，如果沒有檢測到即認為確相，單片機立刻封鎖可控硅KPl KP3的控制角。
圖3還顯示了本發(fā)明的溫度保護和啟、?？刂齐娐贰纹瑱C輸入端子兩瓦位做為 溫度保護和啟、?？刂莆?，當(dāng)■位為高電平時，系統(tǒng)停止運行，當(dāng)·位為低電平時系統(tǒng)工 作，實現(xiàn)方法如下，將12V直流電源正極接到電路控制板外接端子C0N7第2端，2號端子對 外輸出串接啟動、停止按鈕、溫度開關(guān)后接回到C0N7第1端，然后通過二極管NC接到光耦 IC15的輸入端，通過光耦內(nèi)部發(fā)光二極管輸出返回到5V直流電源負極，光耦的輸出端將地 信號接入到·。
溫度開關(guān)固定在散熱片上，測量產(chǎn)品溫度變化，當(dāng)產(chǎn)品溫度正常時，產(chǎn)品啟動按鈕 按下，電源通過上述回路接通，使光耦發(fā)光二極管帶電，光耦輸出端將地信號接入到單片機 ■端子，產(chǎn)品工作，當(dāng)按下停止按鈕或溫度起過溫度開關(guān)設(shè)定值時，回路斷開，光耦停止工 作，·端子被上拉電阻接入到高電平，系統(tǒng)停止工作。
參見圖3和圖4，供電電源電路將L2、L3端的交流電壓經(jīng)變壓器Tl變成12V交流 電，經(jīng)D13、D14、D15、D16 二極管整流在經(jīng)過C4、C14濾波變成12V直流電，經(jīng)過降壓管和電 容變成5V直流，供單片機和系統(tǒng)電路使用。
盡管上文對本發(fā)明進行了詳細說明，但是本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員 可以根據(jù)本發(fā)明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為 落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電機智能控制器，包括向電機供電的第一至第三相電Li、L2和L3，連接在所述 第一相電Ll與電機第一相電W之間的第一可控硅KPl，連接在所述第二相電L2與電機第二 相電V之間的第二可控硅KP2，以及連接在所述第三相電L3與電機第三相電U之間的第第 三可控硅KP3，還包括利用同步基準(zhǔn)信號得到功率因數(shù)的裝置；以及根據(jù)所得到的功率因數(shù)控制所述第一至第三可控硅KP1、KP2和ΚΡ3的導(dǎo)通角從而動態(tài) 調(diào)整電機輸入電壓的裝置。
2.一種電機智能控制器，包括向電機供電的第一至第三相電Li、L2和L3，連接在所述 第一相電Ll與電機第一相電W之間的第一可控硅KPl，連接在所述第二相電L2與電機第二 相電V之間的第二可控硅ΚΡ2，以及連接在所述第三相電L3與電機第三相電U之間的第第 三可控硅ΚΡ3，還包括同步信號檢測電路，用于檢測第一相電Ll的電壓過零點，并以此作為同步基準(zhǔn)信號；功率因數(shù)檢測電路，用于檢測流經(jīng)第一可控硅KPl的電流過零點，并通過單片機計算 所述電流過零點與所述同步基準(zhǔn)信號的時間差，得到功率因數(shù)；電機重載檢測電路，用于在所述電機第一相電W上檢測電機負載電壓過零點，并通過 所述單片機計算所述電機負載電壓過零點與所述同步基準(zhǔn)信號的時間差，得到電機重載；可控硅觸發(fā)控制電路，用于依據(jù)所得到的功率因數(shù)和/或電機重載控制所述第一至第 三可控硅ΚΡ1、ΚΡ2和ΚΡ3的導(dǎo)通角，從而動態(tài)調(diào)整電機輸入電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機智能控制器，還包括缺相檢測電路，所述缺相檢測電路 分別檢測流經(jīng)第一可控硅ΚΡ1、第二可控硅ΚΡ2和第三可控硅ΚΡ3的電流過零點，并通過所 述單片機判斷流經(jīng)三個可控硅的電流過零點是否缺失。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電機智能控制器，其中所述單片機計算電機負載電壓過 零點與所述同步基準(zhǔn)信號的時間差的變化，并且將所述變化的突然變小確定為電機重載。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機智能控制器，其中所述同步信號檢測電路包括連接所述第一相電Ll端的限流電阻(R49)；對經(jīng)由所述限流電阻(R49)的第一相電Ll進行嵌位的嵌位二極管(Dll)；以及根據(jù)所述正向嵌位二極管(Dll)或反向嵌位二極管(DU)的嵌位電壓啟動所述單片機 生成所述同步基準(zhǔn)信號發(fā)生時刻的觸發(fā)器0^3，IC10F)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機智能控制器，其中所述功率因數(shù)檢測電路是電流過零點 檢測電路，包括經(jīng)由所述第一相電Ll端和電機第一相電W端并聯(lián)連接所述第一可控硅KPl的包括限 流電阻(R4)的二極管橋路(D17 D20)；連接在所述二極管橋路(D17 D20)輸出的觸發(fā)器(IC3)；其中所述觸發(fā)器(IO)依據(jù)所述第一可控硅KPl導(dǎo)通時刻二極管橋路(D17 D20)的 輸出電壓，啟動所述單片機生成第一可控硅KPl電流過零點發(fā)生時刻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機智能控制器，其中，所述單片機通過計算從同步基準(zhǔn)信 號發(fā)生時刻到第一可控硅KPl電流過零點發(fā)生時刻的持續(xù)時間，然后將所述持續(xù)時間除以 三相電的360度周期的1度時間，得到功率因數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機智能控制器，其中，所述電機重載檢測電路包括連接所述電機第一相電W端的限流電阻(R46)；對經(jīng)由所述限流電阻(R46)的電機第一相電W進行嵌位的嵌位二極管(D9)；以及 根據(jù)所述正向嵌位二極管(D9)或反向嵌位二極管(DlO)的嵌位電壓啟動所述單片機 生成電機重載發(fā)生時刻的觸發(fā)器(IClOE)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求3所述的電機智能控制器，其中在所述缺陷檢測電路中， 檢測流經(jīng)第一可控硅KPl過零點的電路包括經(jīng)由Ll端和W端并聯(lián)連接所述第一可控硅KPl的包括限流電阻(R4)的第一二極管橋路(D17 D20)，以及連接在所述第一二極管 橋路(D17 D20)輸出與單片機的P5輸入端之間的第一觸發(fā)器(IC3)；檢測流經(jīng)第二可控硅KP2過零點的電路包括經(jīng)由L2端和V端并聯(lián)連接所述第二可控 硅KP2的包括限流電阻(R16)的第二二極管橋路(D21 D24)，以及連接在所述第二二極管 橋路(D21 D24)輸出與所述單片機的P4輸入端之間的第二觸發(fā)器(IC2)；檢測流經(jīng)第三可控硅KP3過零點的電路包括經(jīng)由L3端和U端并聯(lián)連接所述第三可控 硅KP3的包括限流電阻(R28)的第三二極管橋路(D25 D28)，以及連接在所述第三二極管 橋路(D25 D28)輸出與所述單片機的P3輸入端之間的第二觸發(fā)器(ICl)；其中，所述單片機在由同步基準(zhǔn)信號確定的一個周期內(nèi)，檢測從所述三個輸入端P3 P5的觸發(fā)脈沖。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的電機智能控制器，其中，可控硅觸發(fā)控制電路包括 分別連接單片機三個輸出端(P0，P1，P》與第一至第三可控硅KPl KP3的控制端(Gll G12, G21 G22, G31 G32)的三個雙向可控硅驅(qū)動電路(M0C3052)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電機智能控制器，包括電源同步信號檢測電路、功率因數(shù)檢測電路、電機重載檢測電路、啟動控制及溫度保護電路、缺相保護電路、可控硅觸發(fā)角控制電路、電源電路。本發(fā)明適時檢測三相異步電機負載功率因數(shù)，從而適時判定電機負載功率的大小，通過控制可控硅導(dǎo)通角，動態(tài)調(diào)整電機輸入電壓，達到節(jié)能目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單實用，安裝方便，具有自動調(diào)整方式，節(jié)電效果顯著，適用于定速拖動，負載變化較大的電機負載。
文檔編號H02P25/02GK102035459SQ20091009334
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者郭文麗 申請人:郭文麗