專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)節(jié)電保護(hù)裝置，尤其是涉及一種工業(yè)和民用機(jī)械設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
在各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備中，絕大部份使用電動(dòng)機(jī)作為傳動(dòng)裝置。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有的機(jī)械設(shè)備在配置電動(dòng)機(jī)時(shí)，均須依據(jù)機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的最大負(fù)荷選配電動(dòng)機(jī)，并對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率配置留有一定的余量，以滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的最大需求。同時(shí)，機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，一般為不恒定負(fù)載或負(fù)載在經(jīng)常變化的工況下運(yùn)行。另一方面，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生較大瞬流，一般為額定電流的5～7倍，這就產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)哪芰繐p耗，浪費(fèi)了大量的電能。
現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)節(jié)電裝置主要采用Y/△轉(zhuǎn)換方法控制電動(dòng)機(jī)繞組，以達(dá)到節(jié)電目的。由于此類(lèi)產(chǎn)品無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載狀況，對(duì)負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，因而節(jié)電效果欠佳。還有一種通過(guò)調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)電目的方法。此技術(shù)產(chǎn)品的主要不足是，在降低電壓的同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的扭矩力也相應(yīng)降低，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，其突加負(fù)載超過(guò)一定值時(shí)，電流會(huì)成倍上增，反而導(dǎo)致更大的電能耗損。目前，有一種變頻調(diào)速裝置，通過(guò)預(yù)設(shè)的頻率參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制，同時(shí)也具有一定的節(jié)電功能。由于此裝置的主要設(shè)計(jì)功能是以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制，以滿(mǎn)足其特定工況負(fù)載，如風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)等，故須根據(jù)需要，由操作者預(yù)設(shè)頻率參數(shù)，以達(dá)到所需的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。由于該裝置不具備負(fù)載自動(dòng)跟蹤，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)控功能，所以對(duì)運(yùn)行中經(jīng)常變化的負(fù)載一般不適用，不能達(dá)到節(jié)電的目的；另一方面，該技術(shù)產(chǎn)品在實(shí)用中專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，操控較為繁瑣，須根據(jù)不同的需要預(yù)設(shè)不同的參數(shù)值，因而操作難度較大，不易普及；第三，人機(jī)對(duì)話(huà)方式為數(shù)碼代號(hào)，對(duì)操作者不直觀且難記，增加了操控難度；第四，功能擴(kuò)展局限性較大，需要通過(guò)外圍裝置實(shí)現(xiàn)其功能擴(kuò)展，增加了用戶(hù)的采購(gòu)成本；第五，功率元件保護(hù)電路設(shè)計(jì)欠合理，容易燒毀功率元件，因此，產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法得到可靠保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種節(jié)電效果好，操作簡(jiǎn)便，工作可靠的電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電保護(hù)裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是其包括主電源電路、開(kāi)關(guān)電源電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、微處理器(CPU)、PWM生成、保護(hù)電路、電源檢測(cè)電路、功能擴(kuò)展口、參數(shù)設(shè)置控制器、顯示器，所述主電源電路的輸出端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)電源的輸入端連接，開(kāi)關(guān)電源電路的輸出端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路、微處理器、PWM生成電路、保護(hù)電路、電源檢測(cè)電路、功能擴(kuò)展口、顯示器的輸入端連接；功率驅(qū)動(dòng)電路的輸入端分別與PWM生成電路、微處理器和開(kāi)關(guān)電源電路的輸入端連接，輸出端與保護(hù)電路的輸入端連接；微處理器的輸入端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、電源檢測(cè)電路、功能擴(kuò)展口、參數(shù)設(shè)置控制器、開(kāi)關(guān)電源電路的輸出端連接，輸出端分別與PWM生成電路和顯示器的輸入端連接。
優(yōu)選方案還設(shè)有功能擴(kuò)展口，所述功能擴(kuò)展口的輸入端與開(kāi)關(guān)電源電路的輸出端連接，輸出端與所述微處理器的輸入端連接。
所述微處理器中存儲(chǔ)有電機(jī)運(yùn)行和節(jié)電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行時(shí)，微處理器首先探測(cè)負(fù)載電機(jī)的類(lèi)型，將反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)類(lèi)型電機(jī)的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)類(lèi)型電機(jī)的運(yùn)行和節(jié)電參數(shù)數(shù)據(jù)，按該類(lèi)型電機(jī)節(jié)電參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)初始運(yùn)行；如果數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有所測(cè)負(fù)載電機(jī)的類(lèi)型，微處理器將自動(dòng)從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇符合該電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和節(jié)電參數(shù)，以達(dá)到匹配；當(dāng)設(shè)置的參數(shù)和探測(cè)的參數(shù)反饋到微處理器時(shí)，微處理器將實(shí)時(shí)進(jìn)行分析處理，給出相應(yīng)的指令，并輸入顯示器顯示。
其工作步驟為CPU初始化后，進(jìn)行設(shè)備自檢，電源檢測(cè)正常后CPU輸出初始運(yùn)行數(shù)據(jù)給SPWM脈沖形成電路，產(chǎn)生所需的IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)光電隔離、功率放大后加到IGBT的控制輸入端，使IGBT驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行，將運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至顯示器顯示；同時(shí)，(1)檢測(cè)電流采樣反饋回來(lái)的信號(hào)，分別與設(shè)定的電機(jī)過(guò)載、設(shè)備過(guò)載保護(hù)值作比較和將輸出信號(hào)與反饋信號(hào)作比較，將設(shè)備實(shí)時(shí)調(diào)整至最佳節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)(主動(dòng)式自動(dòng)跟蹤節(jié)能調(diào)節(jié)方式)；(2)接收電源檢測(cè)信號(hào)，與設(shè)定的過(guò)壓保護(hù)值和欠壓保護(hù)值作比較，并作出相應(yīng)的處理；(3)探測(cè)IGBT短路保護(hù)部分是否輸出短路保護(hù)信號(hào)；電機(jī)上的溫度傳感器是否有過(guò)熱信號(hào)輸出；設(shè)備散熱器上的溫度傳感器是否有過(guò)熱信號(hào)輸出；(4)檢測(cè)控制輸入端，是否有啟動(dòng)、停機(jī)、急停、復(fù)位信號(hào)輸入，將上述檢測(cè)數(shù)據(jù)分析處理后，進(jìn)行到下一運(yùn)行檢測(cè)周期。
本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明微處理器內(nèi)存有電機(jī)運(yùn)行和節(jié)電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)，并與智能控制程序構(gòu)成一個(gè)智能調(diào)控體系，這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)，大大增強(qiáng)了對(duì)電機(jī)的精確控制，有效避免了電機(jī)運(yùn)行控制參數(shù)不匹配，致使發(fā)熱甚至燒毀的現(xiàn)象發(fā)生；(2)在初始化運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)電機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中與電機(jī)相匹配的運(yùn)行參數(shù)，使電機(jī)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)；(3)具有動(dòng)態(tài)跟蹤、實(shí)時(shí)調(diào)控功能。微處理器不斷探測(cè)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，并通過(guò)邏輯分析，動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)時(shí)調(diào)控電機(jī)，使電機(jī)始終處于最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)，一改變頻器的被動(dòng)控制(設(shè)置技術(shù)參數(shù))為主動(dòng)調(diào)控的控制模式，將變頻調(diào)速技術(shù)成功的應(yīng)用到節(jié)電領(lǐng)域；(4)優(yōu)選方案設(shè)置的功能擴(kuò)展口，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)功能延伸，無(wú)須象現(xiàn)有變頻裝置在功能擴(kuò)展時(shí)，需另外選配成套擴(kuò)展裝置。(5)由于采用了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，將現(xiàn)在的變頻調(diào)速裝置繁雜的界面參數(shù)設(shè)置控制模式大大簡(jiǎn)化，只需8個(gè)基本參數(shù)設(shè)定，其它操作全由微處理器自動(dòng)處理，有效降低了操作人員的操作難度和誤操作機(jī)率，便于推廣應(yīng)用；(6)從數(shù)碼顯示方式改變?yōu)長(zhǎng)ED/VFD顯示，人機(jī)對(duì)話(huà)更直觀，更便于操作。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2-1、2-2、2-3、2-4為圖1所示實(shí)施例的主電路原理圖(其中包括微處理器電路，PWM生成電路，功率驅(qū)動(dòng)電路，過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，顯示器及參數(shù)設(shè)置電路，擴(kuò)展口電路等)；圖3-1、3-2、3-3為圖1所示實(shí)施例的電源電路原理圖(其中包括開(kāi)關(guān)電源電路，電源檢測(cè)電路，欠壓/過(guò)壓、短路保護(hù)電路等)；圖4為圖1所示實(shí)施例的控制程序邏輯方框圖；圖5為圖1所示實(shí)施例的控制程序自動(dòng)跟蹤部分邏輯方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
參照?qǐng)D1，本實(shí)施例由主電源電路10、開(kāi)關(guān)電源電路11、功率驅(qū)動(dòng)電路12、微處理器13、PWM生成電路14、保護(hù)電路15、電源檢測(cè)電路16、功能擴(kuò)展口17、參數(shù)設(shè)置控制器18、顯示器19組成；主電源電路10的輸出端分別與開(kāi)關(guān)電源11和功率驅(qū)動(dòng)電路12的輸入端相連接；開(kāi)關(guān)電源11的輸出端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路12、微處理器13、PWM生成電路14、保護(hù)電路15、電源檢測(cè)電路16、功能擴(kuò)展口17、顯示器19的輸入端連接；功率驅(qū)動(dòng)電路12的輸入端分別與PWM生成電路14、微處理器13和開(kāi)關(guān)電源電路11的輸入端連接，輸出端與保護(hù)電路15的輸入端相連接；微處理器13的輸入端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路12、保護(hù)電路15、電源檢測(cè)電路16、功能擴(kuò)展口17、參數(shù)設(shè)置控制器18、開(kāi)關(guān)電源電路11的輸出端相連接，其輸出端分別與PWM生成電路14和顯示器19的輸入端相連接。
參照?qǐng)D3-1，所述主電源電路10由防沖擊電路、三相橋式整流模塊、快速熔斷式保險(xiǎn)管、濾波電容器依次串接。防沖擊電路由大功率電阻和繼電器的常開(kāi)觸頭并聯(lián)接觸在一起組成，三相電源由輸入接線(xiàn)端經(jīng)防沖擊電路送到三相橋式整流模塊后變?yōu)橹绷魍ㄟ^(guò)快速熔斷式保險(xiǎn)管加到濾波電容器上；通電時(shí)繼電器M1不吸合，電源通過(guò)大功率電阻R1限流后，對(duì)主電源電容器組C25、C26進(jìn)行充電，開(kāi)關(guān)電源正常工作，微處理器自檢正常后，使繼電器得到正常的工作電壓吸合，從而將限流電阻R1兩端短接，主電源部分進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并將電源分二路輸送至開(kāi)關(guān)電源輸入端和IGBT主電源輸入端；參照?qǐng)D3-1，所述開(kāi)關(guān)電源電路11由開(kāi)關(guān)變壓器B400、開(kāi)關(guān)管T400、電源控制芯片UC3844(IC400)及外圍電路構(gòu)成；所述外圍電路由保險(xiǎn)電阻RB421、防反接二極管D430、濾波電容C438、C439構(gòu)成；保險(xiǎn)電阻RB421的一端與主電源的正極相連接，另一端與D430的一端相連接；C438、C439相串連，正極與D430的正極相連接，負(fù)極與主電源的負(fù)極相連接；從主電源輸入直流電后，經(jīng)保險(xiǎn)電阻RB421、防反接二極管D430后，并經(jīng)濾波電容C438、C439濾波后，一路輸出至開(kāi)關(guān)變壓器B400的第8腳經(jīng)第7腳輸出至電源開(kāi)關(guān)管T400的D級(jí)，另一路輸出至開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)單元，所述開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)單元由開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓電路、開(kāi)關(guān)電源尖峰吸收電路、開(kāi)關(guān)電源過(guò)流保護(hù)電路、開(kāi)關(guān)電源輸出電源電路、開(kāi)關(guān)電源電壓檢測(cè)電路等6部分組成
參照?qǐng)D3-1，所述開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)電路，由RB421通過(guò)R444給C421充電(另一腳接至IC400第7腳)，當(dāng)C421二端電壓升至17V時(shí)，IC400第7腳的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器產(chǎn)生5V的基準(zhǔn)電壓經(jīng)IC400第8腳輸出，經(jīng)RC定時(shí)元件R446、C426接至IC400第4腳，當(dāng)C426上的電壓升至一定值時(shí)，第4腳內(nèi)的電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，C426通過(guò)IC400第4腳放電；當(dāng)C426電壓降至一定值時(shí)，第4腳內(nèi)的電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，C426通過(guò)R446充電，產(chǎn)生的鋸齒波電壓通過(guò)第4腳經(jīng)鋸齒波整形電路產(chǎn)生方波電壓。當(dāng)方波電壓為高電頻時(shí)，IC400第6腳輸出驅(qū)動(dòng)電壓，輸出至T400的G級(jí)，T400導(dǎo)通，其D級(jí)輸出電源在B400的8～7腳之間的繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于互感現(xiàn)象，故在B400間的5～6腳繞組產(chǎn)生5腳為正，6腳為負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，5腳的正脈沖電壓通過(guò)D421整流，C451濾波產(chǎn)生21V的電壓，通過(guò)D422加到IC400的第7腳，為IC400提供穩(wěn)定的電源電壓，在T400飽和導(dǎo)通其間，B400次級(jí)繞組所接的整流電路因感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向而截止，電能便以磁能的形勢(shì)存儲(chǔ)在B400中，當(dāng)方波電壓為低電平時(shí)，IC400第6腳無(wú)輸出，T400截止感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向，B400次級(jí)繞組所接的整流電路開(kāi)始工作，輸出各路直流電壓；參照?qǐng)D3-1，所述開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓電路，當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或負(fù)載變輕引起B(yǎng)400輸出端電壓升高時(shí)，B400的反饋繞組的脈沖電壓也升高，D421整流、C451濾波后加到DW400上的直流電壓也升高，當(dāng)升高電壓超過(guò)21V時(shí)通過(guò)DW400使R448、R441分壓后加到IC400的2腳的電壓超過(guò)2.5V，該電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)2.5V電壓比較后，控制IC400的6腳輸出脈沖的占空比下降，使T400提前關(guān)斷。此時(shí)B400因T400的導(dǎo)通時(shí)間縮短而儲(chǔ)能下降，使B400的次級(jí)輸出電壓降到規(guī)定值。當(dāng)電網(wǎng)電壓下降或負(fù)載變重時(shí)，穩(wěn)壓過(guò)程與上述相反；參照?qǐng)D3-1，所述開(kāi)關(guān)電源尖峰吸收電路，為防止在T400截止期間，其D級(jí)的感應(yīng)脈沖電壓的尖峰擊穿T400，而設(shè)置了由R455、R454、R453、C420、D420、DF420組成的尖峰吸收電路，T400的D級(jí)受到的尖峰電壓經(jīng)D420、DF420、R453對(duì)C420充電，吸收尖峰電壓；R455、R454為C420提供放電回路；參照?qǐng)D3-1，所述開(kāi)關(guān)電源過(guò)流保護(hù)電路，T400的S極的電阻R452為過(guò)流取樣電阻，由于某種原因引起T400的S極電流增大，使R452上的壓降也增大，通過(guò)R443送到IC400的3腳的電壓也升高，當(dāng)該電壓超過(guò)1V時(shí)，IC400的6腳無(wú)輸出，T400截止，電源停止工作，實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)。
參照?qǐng)D3-2、3-1，所述開(kāi)關(guān)電源輸出電源電路，D401整流，C400濾波輸出+18V，D400整流，C401濾波輸出-9V，為U、V、W三路下橋臂驅(qū)動(dòng)電路供電；D406整流，C410濾波輸出+18V，D410整流，C406濾波輸出-9V，為W路上橋臂驅(qū)動(dòng)電路供電；D407整流，C411濾波輸出+18V，D411整流，C407濾波輸出-9V，為V路上橋臂驅(qū)動(dòng)電路供電；D408整流，C412濾波輸出+18V，D412整流，C408濾波，輸出-9V，為U路上橋臂驅(qū)動(dòng)電路供電；D414、D413整流，C413濾波，輸出24V，為散熱風(fēng)扇供電；D409整流，C405濾波，T402穩(wěn)壓，輸出5V電壓，為主板電路供電；D403整流，C403濾波，T403穩(wěn)壓，出-12V電壓，D404整流，C404濾波，T404穩(wěn)壓輸出+12V電壓，為霍爾傳感器IP283、IP280供電；參照?qǐng)D3-1、3-2，開(kāi)關(guān)電源電壓檢測(cè)電路，D405整流，C409、C410濾波，R292、R293、R294、R295分壓采樣后，經(jīng)R026到微處理器13的(26)腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到的電壓數(shù)據(jù)如果高于設(shè)定的過(guò)電壓數(shù)據(jù)或低于欠電壓數(shù)據(jù)值時(shí)，比較后做出相應(yīng)的過(guò)電壓保護(hù)和欠電壓保護(hù)，并輸出保護(hù)數(shù)據(jù)至顯示器19顯示，如果處于兩個(gè)值之間則不予處理，將電壓數(shù)據(jù)送顯示器19顯示。
參照?qǐng)D2-4、3-3，所述功率驅(qū)動(dòng)電路12由U信號(hào)電路、V信號(hào)電路和W信號(hào)電路組成。U信號(hào)電路從IC3的16、17腳輸出的SPWM信號(hào)經(jīng)R14，R15送到ICA200、ICB200處理后，由ICA200送出下橋臂信號(hào)經(jīng)TB200，TB201組成的功率放大電路放大后驅(qū)動(dòng)IGBT模塊中的下橋臂。由ICB200送出上橋臂信號(hào)經(jīng)TA220，TA221組成的功率放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的上橋臂；V信號(hào)電路從IC3的14、15腳輸出的SPWM信號(hào)經(jīng)R12，R13送到ICA210(PC929)、ICB210(PC923)處理后由ICA210送出下橋臂信號(hào)經(jīng)TB210，TB201組成的功率放大電路放大后驅(qū)動(dòng)IGBT模塊中的下橋臂。由ICB210送出上橋臂信號(hào)經(jīng)TA210，TA211組成的功率放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的上橋臂；W信號(hào)電路從IC3的12、13腳輸出的SPWM信號(hào)經(jīng)R10，R11送到ICA220、ICB220處理后由ICA220送出下橋臂信號(hào)經(jīng)TB200，TB201組成的功率放大電路放大后驅(qū)動(dòng)IGBT模塊中的下橋臂。由ICB220送出上橋臂信號(hào)經(jīng)TA220，TA221組成的功率放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的上橋臂。
參照?qǐng)D2-1，所述微處理器13為L(zhǎng)PC936微處理器，其中存儲(chǔ)有1600余種型號(hào)的電機(jī)運(yùn)行和節(jié)電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行時(shí)，微處理器13首先探測(cè)負(fù)載電機(jī)的類(lèi)型，將反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，自動(dòng)調(diào)取相關(guān)類(lèi)型的電機(jī)節(jié)電和運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，按該類(lèi)型電機(jī)節(jié)電參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)初始運(yùn)行；如果數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有所測(cè)負(fù)載電機(jī)的類(lèi)型，微處理器將自動(dòng)從節(jié)電器數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇最符合該電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和節(jié)電參數(shù)，以達(dá)到最精確的匹配；當(dāng)設(shè)置的參數(shù)和探測(cè)的參數(shù)反饋到微處理器13時(shí)，微處理器13將實(shí)時(shí)進(jìn)行分析處理，給出相應(yīng)的指令，并輸入顯示器19顯示。
參照?qǐng)D4，步驟101為初始化，初始完成，進(jìn)入下一步驟102，自檢是否正常，若為否，則將數(shù)據(jù)傳輸至112，停機(jī)；若為是，則將自檢數(shù)據(jù)傳輸至下一步驟111，接受控制指令調(diào)整運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入運(yùn)行步驟103，同時(shí)進(jìn)入自動(dòng)跟蹤步驟106，檢測(cè)運(yùn)行保護(hù)值是否正常步驟108，若為是，繼續(xù)運(yùn)行，若為否，則將數(shù)據(jù)傳輸至112，停機(jī)；步驟110為參數(shù)設(shè)置控制指令，步驟111對(duì)參數(shù)設(shè)置控制指令進(jìn)行邏輯分析判斷后調(diào)整運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送至顯示步驟109、運(yùn)行步驟103，進(jìn)入運(yùn)行數(shù)據(jù)采樣步驟107，進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)采樣，至步驟108，對(duì)運(yùn)行保護(hù)值是否正常進(jìn)行檢測(cè)，若為是，則將數(shù)據(jù)傳輸至111接受控制指令調(diào)整運(yùn)行數(shù)據(jù)，若為否，則返回步驟112，停機(jī)；步驟107運(yùn)行數(shù)據(jù)采樣，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣后，進(jìn)入步驟104探測(cè)電機(jī)類(lèi)型，將確定的電機(jī)類(lèi)型參數(shù)送至步驟105，根據(jù)探測(cè)的電機(jī)類(lèi)型從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出相應(yīng)的電機(jī)節(jié)電運(yùn)行參數(shù)，接受到步驟104探測(cè)電機(jī)類(lèi)型數(shù)據(jù)后，比照預(yù)置的電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，經(jīng)邏輯分析、運(yùn)算，生成相應(yīng)的節(jié)電運(yùn)行參數(shù)至步驟106自動(dòng)跟蹤，根據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出的相應(yīng)的電機(jī)節(jié)電運(yùn)行參數(shù)和步驟107運(yùn)行數(shù)據(jù)采樣，判斷其負(fù)載率，同時(shí)進(jìn)行邏輯分析處理，對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸至111接受控制指令調(diào)整運(yùn)行數(shù)據(jù)，至此進(jìn)入下一個(gè)周期運(yùn)行。
微處理器13檢測(cè)到負(fù)載電機(jī)按初始節(jié)電數(shù)據(jù)運(yùn)行至正常狀態(tài)后，將反饋回來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)與內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)一起進(jìn)行比較判斷，給出最佳節(jié)電運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整節(jié)電器的輸出功率；當(dāng)調(diào)整節(jié)電器功率后反饋回來(lái)的運(yùn)行數(shù)據(jù)值增大，經(jīng)微處理器13判斷比較后，減小負(fù)載電機(jī)節(jié)電率，加大節(jié)電器輸出功率；當(dāng)反饋回來(lái)的運(yùn)行數(shù)據(jù)值減小，經(jīng)微處理器判斷比較后，增大負(fù)載電機(jī)節(jié)電率，減小節(jié)電器輸出功率，直到最佳匹配，使電動(dòng)機(jī)始終處于最佳節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。附圖5為控制程序自動(dòng)跟蹤部分邏輯方框圖。
參照?qǐng)D5，步驟120，初始節(jié)電狀態(tài)后，進(jìn)入下一步驟121，對(duì)是否穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行判斷，若為否，則回至上一步驟120，若為是，則進(jìn)入下一步驟122，對(duì)反饋數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較運(yùn)算，調(diào)整輸出功率至步驟123，判斷電流是否上升，若為否，則回至上一步驟122，若為是，則進(jìn)入下一步驟124，對(duì)反饋數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果調(diào)整輸出功率，同時(shí)進(jìn)入下一步驟125，判斷電流是否下降，若為否，則返回步驟122，進(jìn)行下一周期運(yùn)行，若為是，則返回步驟124。
參照?qǐng)D2-4，所述PWM生成電路14由微處理器13的27、2、3、4、5腳輸送數(shù)據(jù)到IC3(SPWM輸出模塊)的7、2、3、4、5腳后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理形成所需的SPWM波形從10、11、12、13、14、15腳輸出。
所述保護(hù)電路15由電機(jī)過(guò)熱保護(hù)電路、過(guò)壓/欠壓保護(hù)電路、電機(jī)過(guò)流保護(hù)電路、電機(jī)及節(jié)電器短路保護(hù)電路、節(jié)電器過(guò)熱保護(hù)電路、節(jié)電器過(guò)流保護(hù)電路組成；參照?qǐng)D2-2，電機(jī)過(guò)熱保護(hù)電路當(dāng)電機(jī)溫度高于過(guò)熱保護(hù)值時(shí)，與外接控制端(X06)相接的溫度傳感器2內(nèi)部導(dǎo)通，將IC032的2腳高電平通過(guò)RA02拉低變成低電平，IC032內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換后3腳～4腳導(dǎo)通，3腳上的掃描信號(hào)從4腳輸出經(jīng)R015送入微處理器13，微處理器13檢測(cè)到15腳的掃描信號(hào)后判斷電機(jī)過(guò)熱，給出停機(jī)保護(hù)指令，并將電機(jī)過(guò)熱停機(jī)數(shù)據(jù)送至顯示器顯示；參照?qǐng)D3-3，電機(jī)過(guò)流保護(hù)電路霍爾傳感器IP283、IP280輸出的電流采樣信號(hào)，經(jīng)過(guò)L300濾波與霍爾傳感器3腳輸出的電流采樣信號(hào)，經(jīng)過(guò)L301濾波后的信號(hào)疊加在一起，再經(jīng)RW300調(diào)整誤差，通過(guò)R025送到微處理器25腳內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到的電流采樣數(shù)據(jù)經(jīng)與微處理器13控制程序預(yù)設(shè)的電機(jī)過(guò)流保護(hù)值進(jìn)行分析比較，如果高于電機(jī)過(guò)流保護(hù)值時(shí)，微處理器13給出停機(jī)保護(hù)信號(hào)，并將故障數(shù)據(jù)送顯示器19顯示；電流采樣數(shù)據(jù)在正常值時(shí)送正常電流數(shù)據(jù)到顯示器19顯示，同時(shí)將數(shù)據(jù)與微處理器13控制程序預(yù)設(shè)的電機(jī)過(guò)流保護(hù)值進(jìn)行分析比較后，做出相應(yīng)的處理。
參照?qǐng)D3-3，電機(jī)、節(jié)電器短路保護(hù)電路W路短路保護(hù)在IGBT正常導(dǎo)通時(shí)，其C極電壓降至3V以下與RA229、DWA220、DA221、DA220、RA227上的電壓疊加后使IC220的9腳的電壓低于供電電壓減去6.5V后的電壓值，當(dāng)出現(xiàn)短路情況時(shí)IGBT電流劇增，其C極電壓上升至3V以上，導(dǎo)致IC220的9腳的電壓高于供電電壓減去6.5V后的電壓值，IC220內(nèi)部電路動(dòng)作使8腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，將ICC200的2腳電平拉低，ICC220的3腳和4腳導(dǎo)通，微處理器13的10腳通過(guò)R010接地，微處理器13接收到IGBT短路保護(hù)部分送入的短路保護(hù)信號(hào)后，給出相應(yīng)保護(hù)指令；同時(shí)送短路停機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)至顯示器19顯示；V路和U路保護(hù)過(guò)程與上述相同；V路回路RA219、DWA210、DA211、DA210、RA217、IC210的9腳輸入，8腳輸出，ICC210的2腳輸入，4腳輸出，經(jīng)R010、至微處理器13的10腳；W路回路RA209、DWA200、DA201、DA200、RA207、IC200的9腳輸入處理后，至8腳輸出。ICC200的2腳輸入，4腳輸出，經(jīng)R010、至微處理器13的(10)腳。
參照?qǐng)D2-2，節(jié)電器過(guò)熱保護(hù)電路當(dāng)某種原因(如散熱風(fēng)扇不工作)引起散熱器溫度高于過(guò)熱保護(hù)值時(shí)溫度傳感器內(nèi)部導(dǎo)通，將IC039的2腳高電平通過(guò)RA09拉低變成低電平，IC039內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換后3腳～4腳導(dǎo)通，3腳上的掃描信號(hào)從4腳輸出經(jīng)D039、R012、送入微處理器13的12腳，微處理器13檢測(cè)到12腳的掃描信號(hào)后，判斷設(shè)備過(guò)熱，給出相應(yīng)保護(hù)指令。同時(shí)送過(guò)熱保護(hù)數(shù)據(jù)至顯示器19顯示；參照?qǐng)D3-3，節(jié)電器過(guò)流保護(hù)霍爾傳感器輸出的電流采樣信號(hào)，經(jīng)過(guò)L300濾波與霍爾傳感器3腳輸出的電流采樣信號(hào)，經(jīng)過(guò)L301濾波后的信號(hào)疊加在一起，再經(jīng)RW300調(diào)整誤差，通過(guò)R025送到微處理器13的(25)腳內(nèi)部進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，得到的電流采樣數(shù)據(jù)經(jīng)與微處理器13控制程序預(yù)設(shè)的節(jié)電器過(guò)流保護(hù)值進(jìn)行分析比較，如果高于節(jié)電器過(guò)流保護(hù)值時(shí)，微處理器13給出停機(jī)保護(hù)信號(hào)，并將故障數(shù)據(jù)送顯示器19顯示；電流采樣數(shù)據(jù)在正常值時(shí)送正常電流數(shù)據(jù)到顯示器19顯示，同時(shí)將數(shù)據(jù)與微處理器13控制程序預(yù)設(shè)的電機(jī)過(guò)流保護(hù)值進(jìn)行分析比較后，做出相應(yīng)的處理。
參照?qǐng)D3-1、3-2，所述電源檢測(cè)電路16由整流二極管D405，濾波電容器C409、C410，電阻器R292、R293、R294、R295、R026、微處理器13的26腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；電流信號(hào)由D405整流，C409、C409濾波，R292、R293、R294、R295分壓采樣后經(jīng)R026到微處理器的26腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
所述功能擴(kuò)展口電路17由外接啟動(dòng)控制電路、外接停機(jī)控制電路、外接急?？刂齐娐?、外接備用口①、外接備用口②、外接備用口③、外接備用口④、外接備用口⑤組成參照?qǐng)D2-2，外接啟動(dòng)控制電路將IP030(X0)與COM接通，IC038(2腳)高電平通過(guò)RA08拉低變成低電平，IC038內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換后3腳～4腳導(dǎo)通，3腳上的掃描信號(hào)從4腳輸出經(jīng)D038、R011送入處理器13的11腳，微處理器13檢測(cè)到11腳的掃描信號(hào)后輸出啟動(dòng)數(shù)據(jù)；參照?qǐng)D2-2，外接停機(jī)控制電路將IP030(X1)與COM接通，IC036的2腳高電平通過(guò)RA06拉低變成低電平，IC036內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換后3腳～4腳導(dǎo)通，3腳上的掃描信號(hào)從4腳輸出經(jīng)D036、R006送入處理器13的6腳，微處理器13檢測(cè)到6腳的掃描信號(hào)后停機(jī)；參照?qǐng)D2-2，外接急停控制電路將IP030(X07)與COM接通，IC030的2腳高電平通過(guò)RA00拉低變成低電平，IC030內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換后3腳～4腳導(dǎo)通，微處理器13的10腳通過(guò)R010、IC030的4腳接地，微處理器13執(zhí)行急停指令，停機(jī)，送停機(jī)數(shù)據(jù)至顯示器19顯示。
參照?qǐng)D2-2，外接擴(kuò)展備用口①I(mǎi)P030(X02)、RA07、IC037的2腳輸入，4腳輸出，經(jīng)D037，R015，至微處理器13的15腳。
參照?qǐng)D2-2，外接擴(kuò)展備用口②IP030(X03)、RA05、IC035的2腳輸入，4腳輸出，經(jīng)D035，R016，至微處理器13的16腳。
參照?qǐng)D2-2，外接擴(kuò)展備用口③IP030(X04)、RA04、IC034的2腳輸入4腳輸出，經(jīng)D034，R016，至微處理器13的16腳。
參照?qǐng)D2-2，外接擴(kuò)展備用口④IP030(X05)、RA03、IC033的2腳輸入4腳輸出，經(jīng)D033，R006，至微處理器13的6腳。
參照?qǐng)D2-2，外接擴(kuò)展備用口⑤IP030(X08)、RA01、IC031的2腳輸入4腳輸出，經(jīng)D031，R011，至微處理器13的11腳。
所述參數(shù)設(shè)置控制器18包括控制面板，所述操作面板與微處理器、顯示器連接，其功能是設(shè)定負(fù)載類(lèi)型、額定電壓、額定電流、運(yùn)行頻率、加減速時(shí)間、轉(zhuǎn)向控制保護(hù)參數(shù)和故障查詢(xún)等，并根據(jù)需要，向微處理器和顯示器輸出控制指令。
所述顯示器19由LED/VFD顯示模塊構(gòu)成，并與微處器13及操作面板相連接，當(dāng)接收到微處理器和操作面板給出顯示指令時(shí)，顯示器根據(jù)指令顯示相應(yīng)信息。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電保護(hù)裝置，其特征在于，其包括主電源電路、開(kāi)關(guān)電源電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、微處理器、PWM生成、保護(hù)電路、電源檢測(cè)電路、功能擴(kuò)展口、參數(shù)設(shè)置控制器、顯示器，所述主電源電路的輸出端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)電源的輸入端連接，開(kāi)關(guān)電源電路的輸出端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路、微處理器、PWM生成電路、保護(hù)電路、電源檢測(cè)電路、顯示器的輸入端連接；功率驅(qū)動(dòng)電路的輸入端分別與PWM生成電路、微處理器和開(kāi)關(guān)電源電路的輸入端連接，輸出端與保護(hù)電路的輸入端連接；微處理器的輸入端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、電源檢測(cè)電路、參數(shù)設(shè)置控制器、開(kāi)關(guān)電源電路的輸出端連接，輸出端分別與PWM生成電路和顯示器的輸入端連接；所述微處理器中存儲(chǔ)有電機(jī)運(yùn)行和節(jié)電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行時(shí)，微處理器首先探測(cè)負(fù)載電機(jī)的類(lèi)型，將反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)類(lèi)型電機(jī)的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)類(lèi)型電機(jī)的運(yùn)行和節(jié)電參數(shù)數(shù)據(jù)，按該類(lèi)型電機(jī)節(jié)電參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)初始運(yùn)行；如果數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有所測(cè)負(fù)載電機(jī)的類(lèi)型，所述微處理器自動(dòng)從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇符合該電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和節(jié)電參數(shù)，以達(dá)到匹配；當(dāng)設(shè)置的參數(shù)和探測(cè)的參數(shù)反饋到微處理器時(shí)，微處理器將實(shí)時(shí)進(jìn)行分析處理，給出相應(yīng)的指令，并輸入顯示器顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電保護(hù)裝置，其特征在于，還設(shè)有功能擴(kuò)展口，所述功能擴(kuò)展口的輸入端與開(kāi)關(guān)電源電路的輸出端連接，輸出端與所述微處理器的輸入端連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電保護(hù)裝置，其由主電源電路、開(kāi)關(guān)電源電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、微處理器、PWM生成電路、保護(hù)電路、電源檢測(cè)電路、功能擴(kuò)展口、參數(shù)設(shè)置控制器、顯示器組成，所述主電源電路的輸出端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)電源的輸入端連接，開(kāi)關(guān)電源電路的輸出端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路、微處理器、PWM生成、保護(hù)電路、電源檢測(cè)電路、擴(kuò)展口、顯示器的輸入端連接；功率驅(qū)動(dòng)電路的輸入端分別與PWM生成電路、微處理器和開(kāi)關(guān)電源的輸入端連接，輸出端與保護(hù)電路的輸入端連接；微處理器的輸入端分別與功率驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、電源檢測(cè)、擴(kuò)展口、參數(shù)設(shè)置控制器、開(kāi)關(guān)電源電路的輸出端連接，輸出端分別與PWM生成和顯示器的輸入端連接。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便，工作可靠，節(jié)電效果好。
文檔編號(hào)H02H7/08GK101060304SQ20071003509
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者許德球, 高棟 申請(qǐng)人:湖南巨匯科技發(fā)展有限公司