專利名稱：電動機節(jié)電控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動機節(jié)電控制器，屬于節(jié)電控制器技術領域。
二背景技術：
目前，電動機的節(jié)能方案大都是經(jīng)可控變壓后直接輸入到電動機，雖然 電壓隨負載變化了，但其波形已經(jīng)不是正弦交流電了。這使電動機的運行特 性發(fā)生了很大的變化，甚至不能正常工作。這也是以前的電動機節(jié)能控制器 推廣不開的重要原因之一。
隨著電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了多種P麗(脈寬調(diào)制)技術，包括脈寬
P麗.電壓控制P麗、SP麗.隨機P麗等，P麗是Pulse Width Modulation的縮 寫，意為脈沖寬度調(diào)制，也叫脈寬調(diào)制。是電力電子學中調(diào)整電壓所采用的 一種技術?？梢詫γ}沖的寬度進行調(diào)整以便得到需要的電壓數(shù)值。電源接通 時間占一個周期的比例為占空比。
三、 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供一種能 代替?zhèn)鹘y(tǒng)接觸器，使電動機保持在最佳狀態(tài)運行，達到效率最大化的電動機 節(jié)電控制器，該節(jié)電控制器能根據(jù)負載的大小自動調(diào)節(jié)輸入電壓的大小，并 使電動機的工作電壓為三相(或單相)正弦交流電，工作電流接近或等于額 定電流(或一個指定值)。
本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的
電動機節(jié)電控制器，包括有電源、保護單元、基準單元、比較控制單元、 執(zhí)行單元、信號檢測單元、調(diào)整設定單元和報警系統(tǒng)，保護單元的信號輸出 端分別連接基準單元、信號檢測單元及執(zhí)行單元信號輸入端，執(zhí)行單元的信 號輸出端與信號檢測單元的輸入端相連通，基準單元、信號檢測單元、調(diào)整 設定單元的輸出端分別連接比較控制單元的輸入端，比較控制單元輸出分別 連接執(zhí)行單元及報警系統(tǒng)，其特殊之處在于執(zhí)行單元采用整流濾波單元與逆 變器構成，整流濾波單元把交流電整流成直流電，并進行濾波波形技術處理， 輸出的直流電至逆變器，逆變器把已經(jīng)處理好的直流電整理成隨負載大小變 化的50赫茲三相或單相正弦交流電；
所述信號檢測單元是對電動機的實時電流電壓信號進行監(jiān)測的電流檢測 或/和電壓檢測器，并將數(shù)據(jù)送到比較控制單元，所檢測到的信號可以是由于 負載變化而引起的電流變化信號，也可以是由于負載變化而引起的電壓變化
信號、轉(zhuǎn)數(shù)變化信號、矢量變化信號、力矩變化信號等；所述比較控制單元是接收與其相連的信號檢測單元、調(diào)整設定單元和基 準單元所傳送的數(shù)據(jù)、并把收到的數(shù)據(jù)進行綜合分析比較和計算的中央控制 器，其輸出端連接控制執(zhí)行單元的逆變器和報警單元正常工作；
所述保護單元是用作短路保護，浪涌保護或其它需要的保護的保護器， 采用熔斷器等實現(xiàn)；基準單元是提供給系統(tǒng)的直流工作電源和三相基準電源; 報警單元是用于提供聲光報警或其它形式報警的報警器；
所述調(diào)整設定單元是由輸出端與比較控制單元相連、通過控制面板對系 統(tǒng)進行調(diào)整和設定的調(diào)整器；
所述負載的過載保護可以是給電流一個設定值，通過檢測執(zhí)行單元的輸 入輸出電壓變化而實現(xiàn)，或者設定一個電壓值，通過檢測電流的變化而實現(xiàn)， 或者通過對電動機的功率進行設定和控制而實現(xiàn)。
本實用新型一種電動機節(jié)電控制器，接通電源后，可根據(jù)負載所處的不 同狀態(tài)采用不同的啟動模式，電動機如果處在空載或輕載狀態(tài)，可選擇正常 的啟動模式；電動機如果處在重載狀態(tài)，可選擇全壓啟動，啟動完成后，自 動轉(zhuǎn)入節(jié)能狀態(tài)；如果電網(wǎng)容量不能滿足電動機的全壓啟動，可選擇限流啟 動狀態(tài)(可按額定電流的倍數(shù)設定啟動電流或限壓方式)，啟動完成后，自動 轉(zhuǎn)入節(jié)能狀態(tài)，具有過載保護、短路保護、過壓保護、不平衡(含缺相)保 護、漏電保護等功能，并且可以調(diào)整啟動時間。
本實用新型的電動機節(jié)電控制器首先使電動機的工作電流達到或接近額 定電流(或一個設定值)，通過改變電動機的工作電壓而達到節(jié)能的目的。
本實用新型的電動機節(jié)電控制器和傳統(tǒng)的變頻器的主要區(qū)別在于傳統(tǒng) 的變頻器是通過改變電動機的轉(zhuǎn)速達到節(jié)能的目的。而大多數(shù)的機械加工設 備主軸電動機的轉(zhuǎn)速是恒定的，不能變的。主軸轉(zhuǎn)速的變化通過齒輪變速來 實現(xiàn)，轉(zhuǎn)速的降低和扭矩的提升成比例關系，這也是傳統(tǒng)的變頻器做不到的。
本實用新型的電動機節(jié)電控制器能代替?zhèn)鹘y(tǒng)接觸器，使電動機保持在最 佳狀態(tài)運行，達到效率最大化的電動機節(jié)電控制器，該節(jié)電控制器能根據(jù)負 載的大小自動調(diào)節(jié)其輸入電壓的大小，并使電動機的工作電壓接近或等于三 相(或單相)正弦交流電，工作電流接近或等于額定電流(或一個指定值)。
四

圖l:本實用新型的結構原理連接框圖。
五具體實施方式
參考圖1，對本實用新型的電動機節(jié)電控制器進行詳細的說明。 實施例1
電動機節(jié)電控制器，包括有電源、基準單元、保護單元、比較控制單元、 執(zhí)行單元、調(diào)整設定單元、信號檢測單元和報警系統(tǒng)，保護單元的信號輸出 端分別連接基準單元、信號檢測單元及執(zhí)行單元信號輸入端，執(zhí)行單元的信號輸出端與信號檢測單元的輸入端相連通，基準單元、信號檢測單元、調(diào)整 設定單元的輸出端分別連接比較控制單元的輸入端，比較控制單元輸出分別 連接執(zhí)行單元及報警系統(tǒng)，執(zhí)行單元采用整流濾波單元與逆變器構成，整流 濾波單元把交流電整流成直流電，并進行濾波波形技術處理，輸出的直流電
至逆變器，逆變器把已經(jīng)處理好的直流電整理成隨負載大小變化的50赫茲三 相或單相正弦交流電；
接通電源，電動機在啟動模式下啟動。啟動完成后，比較控制單元把信 號檢測單元監(jiān)測到的電流值與設定值(電動機的額定電流或其他設定值)進 行比較，當電動機的工作電流小于(或大于)設定值時，則輸出一個信號去 控制執(zhí)行單元，減小(或增加)SP麗波形脈沖的寬度去控制逆變器，使電動 機的工作電壓下降(或上升)，電動機的工作電流隨之上升(或下降)，一 直到電動機的工作電流等于或接近設定值時(或設定值附近的一個范圍內(nèi))， 則系統(tǒng)保持一個穩(wěn)定的電壓輸出，使電動機的工作電流始終接近于額定電流 (或其他設定值)。
本實施例以脈寬SP麗控制法加以說明。SP麗控制是把每脈沖寬度均相等 的脈沖列作為P麗波形，并按正弦波進行調(diào)制，通過改變脈沖列的周期調(diào)整 頻率，改變脈沖的寬度調(diào)整電壓。本專利技術就是在不改變P麗波形周期 (50HZ)脈沖的前提下，其脈沖寬度按正弦波進行調(diào)制，通過調(diào)整脈沖的寬 度達到控制電壓的目的。
(一) 過載保護當負載加大時，如果電動機的工作電流超過設定值， 系統(tǒng)為了保證電動機的工作電流和設定值接近或相等，會自動升高電動機的 輸入電壓以降低電流，但當電壓檢測單元監(jiān)測到執(zhí)行單元逆變器的輸出電壓 達到設定值時，就會輸出一個信號到比較控制單元1、在系統(tǒng)允許的范圍 內(nèi)可任意設定電流值，信號檢測單元檢測的電流超過某一設定值時，比較控 制單元就會輸出一個信號給報警單元，從而提醒操作者注意(可根據(jù)需要設1 個或幾個報警點)。2 、當電流繼續(xù)上升，超過設定值的另一個值時，比較 控制單元就會輸出一個停止信號，使執(zhí)行單元斷開電動機電源，起到過載保 護的目的。
(二) 短路保護采用快速熔斷器或其他保護措施。
(三) 不平衡保護比較控制單元把信號檢測單元檢測的三相電流進行 比較，當監(jiān)測到三相電流不平衡度達到某一設定值時，比較控制單元就會輸 出一個停止信號，使執(zhí)行單元斷開電動機電源，達到保護的目的。同時比較 控制單元輸出一個信號給報警單元來提醒操作者注意。
(四) 過壓保護比較控制單元把電壓檢測單元檢測的三相輸入電壓和 基準單元中的基準電壓進行比較，當電壓檢測單元檢測的系統(tǒng)輸入電壓超過 基準單元中的基準電壓的某一值時(在系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)可任意設定)，比較控制單元就會輸出一個停止信號，使執(zhí)行單元斷開電動機電源，達到保護 的目的。同時比較控制單元輸出一個信號給報警單元提醒操作者注意。
(五)漏電保護比較控制單元把信號檢測單元檢測的三相電流進行矢 量計算，如果其數(shù)值超過某一值時(在系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)可任意設定)，比 較控制單元就會輸出一個停止信號，使執(zhí)行單元斷開電動機電源，達到保護 的目的。同時比較控制單元輸出一個信號給報警單元提醒操作者注意。
啟動模式電動機如果處在空載或輕載狀態(tài)，可選擇正常的啟動模式， 電動機如果處在重載狀態(tài)，可選擇全壓啟動，啟動完成后，自動轉(zhuǎn)入節(jié)能狀 態(tài)。如果電網(wǎng)容量不能滿足電動機的全壓啟動，可選擇限流啟動狀態(tài)(可按 額定電流的倍數(shù)設定啟動電流或限壓方式)，啟動完成后自動轉(zhuǎn)入節(jié)能狀態(tài)。
保護單元用作短路保護，浪涌保護或其它需要的保護。
基準單元給系統(tǒng)提供工作電源和三相基準電源。
整流濾波單元可控功率元器件或其他整流元器件，把三相(或單相) 交流電變?yōu)橹绷麟?，進行濾波和相關的技術處理后，作為逆變器的直流電源。 逆變器采用SP麗技術將直流電變換為頻率為50赫茲電壓可調(diào)的三相
交流電。它是由六個功率開關器件(GTR、 IGBT、 GTO等)組成的三相橋式逆 變電路再加上控制電路和其他相關電路組成?？刂齐娐肥菫橹麟娐诽峁┛刂?信號，對逆變器的開關控制，并通過外部接口電路傳送控制信息等。
報警單元提供聲光報警或其它需要的報警方式。
信號檢測單元對電動機的電流電壓等進行實時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)送到比 較控制單元。
調(diào)整設定單元控制面板，對系統(tǒng)進行調(diào)整和設定。
比較控制單元把各單元送到的數(shù)據(jù)進行綜合分析、比較和計算，控制 執(zhí)行單元和其他工作單元正常工作。
本實施例的電動機節(jié)電控制器，具有以下優(yōu)點
1、 本控制器能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸器。
2、 本控制器能根據(jù)負載大小自動調(diào)節(jié)輸入電壓的大小，并使電動機的 工作電壓為(或接近)三相(或單相)正弦交流電，工作電流接近或等于額 定電流(或一個指定值)，使電動機保持在最佳狀態(tài)運行，達到效率最大化。
3、 本控制器具有過載保護、短路保護、過壓保護、不平衡(含缺相)保 護、漏電保護等功能。
4、 本控制器可實現(xiàn)多種啟動模式，如輕載啟動、重載啟動、限流啟動等， 并且可以調(diào)整啟動時間。
權利要求1、電動機節(jié)電控制器，包括有電源、保護單元、基準單元、比較控制單元、執(zhí)行單元、信號檢測單元、調(diào)整設定單元和報警系統(tǒng)，保護單元的信號輸出端分別連接基準單元、信號檢測單元及執(zhí)行單元信號輸入端，執(zhí)行單元的信號輸出端與信號檢測單元的輸入端相連通，基準單元、信號檢測單元、調(diào)整設定單元的輸出端分別連接比較控制單元的輸入端，比較控制單元輸出分別連接執(zhí)行單元及報警系統(tǒng)，其特征在于執(zhí)行單元采用整流濾波單元與逆變器構成，整流濾波單元把交流電整流成直流電，并進行濾波波形技術處理，輸出的直流電至逆變器，逆變器把已經(jīng)處理好的直流電整理成隨負載大小變化的50赫茲三相或單相正弦交流電。
2、 按照權利要求l所述電動機節(jié)電控制器，其特征在于所述信號檢測單 元是對電動機的實時電流電壓信號進行監(jiān)測的電流檢測或/和電壓檢測器。
3、 按照權利要求l所述電動機節(jié)電控制器，其特征在于所述比較控制單 元是連接接收與其相連的信號檢測單元、調(diào)整設定單元和基準單元所傳送的 數(shù)據(jù)、并把收到的數(shù)據(jù)進行綜合分析比較和計算的中央控制器，其輸出端連 接控制執(zhí)行單元的逆變器和報警單元。
4、 按照權利要求1所述電動機節(jié)電控制器，其特征在于所述保護單元是 用作短路保護、浪涌保護或其它需要的保護的保護器，采用熔斷器。
5、 按照權利要求1所述電動機節(jié)電控制器，其特征在于所述基準單元是 提供給系統(tǒng)的直流工作電源和三相基準電源。
6、 按照權利要求l所述電動機節(jié)電控制器，其特征在于所述報警單元是 用于提供聲光報警或其它形式報警的報警器。
7、 按照權利要求l所述電動機節(jié)電控制器，其特征在于所述調(diào)整設定單 元是由輸出端與比較控制單元相連、通過控制面板對系統(tǒng)進行調(diào)整和設定的 調(diào)整器。
專利摘要本實用新型涉及一種電動機節(jié)電控制器，屬節(jié)電控制器技術領域。電動機節(jié)電控制器，包括有電源、保護單元、基準單元、比較控制單元、執(zhí)行單元、信號檢測單元、調(diào)整設定單元和報警系統(tǒng)，保護單元信號輸出端連接基準單元、信號檢測單元及執(zhí)行單元信號輸入端，執(zhí)行單元信號輸出端與信號檢測單元輸入端相連通，基準單元、信號檢測單元、調(diào)整設定單元的輸出端分別連接比較控制單元輸入端，比較控制單元輸出端分別連接執(zhí)行單元及報警系統(tǒng)，特征執(zhí)行單元采用整流濾波單元與逆變器構成，整流濾波單元把交流電整流成直流電，并進行濾波，輸出的直流電至逆變器，逆變器把直流電整理成隨負載大小變化的50赫茲正弦交流電。本實用新型能代替?zhèn)鹘y(tǒng)接觸器，使電動機保持在最佳狀態(tài)運行，達到效率最大化。
文檔編號H02P23/02GK201260147SQ20082002769
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權日2008年8月29日
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