本實(shí)用新型涉及一種基于雙閉環(huán)控制的電機(jī)軟啟動(dòng)、節(jié)能及綜合保護(hù)控制于一體的綜合智能控制裝置，對(duì)實(shí)現(xiàn)電機(jī)節(jié)能控制具有非常重要的意義。

背景技術(shù)：

異步電動(dòng)機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域最廣泛使用的動(dòng)力裝置，也是主要的電能消耗者。變載運(yùn)行的電機(jī)（如冶金、鍛造、機(jī)械加工、油田等領(lǐng)域使用的軋鋼機(jī)、摩擦壓力機(jī)、鍛錘、風(fēng)機(jī)、剪板機(jī)、油田抽油機(jī)等設(shè)備），因其效率和功率因數(shù)較低，存在很大的電能浪費(fèi)。傳統(tǒng)的變頻、無功補(bǔ)償和固定調(diào)壓等節(jié)能技術(shù)無法解決變載的跟蹤控制問題，因此為了提高異步電機(jī)的工作效率，實(shí)用新型了本裝置，本實(shí)用新型具有變載節(jié)能、軟啟動(dòng)及綜合保護(hù)等功能。

本實(shí)用新型選擇電流和功率因數(shù)作為控制參量，構(gòu)建雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，引入模糊自整定PID控制算法，動(dòng)態(tài)調(diào)整輸入電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載功率的非線性快速跟蹤與匹配，從而減少無功功率，達(dá)到節(jié)能的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，如何采用電流和功率因數(shù)雙閉環(huán)控制技術(shù)，將功率因數(shù)結(jié)合電流作為控制參量，通過模糊自整定PID控制算法，用于變載時(shí)，快速抑制電流波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電流值的穩(wěn)定控制，同時(shí)利用電流的設(shè)定值與測(cè)量值的比對(duì)計(jì)算電動(dòng)機(jī)負(fù)載的大小，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的識(shí)別及自動(dòng)跟蹤，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，動(dòng)態(tài)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的工作電壓，實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率快速匹配，達(dá)到節(jié)能的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種基于雙閉環(huán)控制的電動(dòng)機(jī)綜合控制裝置，包括節(jié)能和不節(jié)能手動(dòng)開關(guān)、三相交流接觸器、電流表、電壓表、異步電動(dòng)機(jī)、三相電流互感器、可控硅組件、風(fēng)機(jī)、電機(jī)核心控制板、面板控制電路、三相電源；三相電源的輸出端與可控硅組件電源輸入端連接；可控硅組件電源輸出端與異步電動(dòng)機(jī)的電源端連接，且將三相電流互感器分別串接在可控硅組件與異步電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)相連接線上；三相電流互感器的輸出端與電機(jī)核心控制板的電流傳感器對(duì)應(yīng)端子連接，且將其中一相電流互感器的輸出端再與電流表輸入端連接；電壓表的輸入端與電機(jī)一相電源端連接；三相交流接觸器的輸出端及可控硅組件控制端分別與電機(jī)核心控制板的控制端連接；三相交流接觸器的電源端與節(jié)能和不節(jié)能手動(dòng)開關(guān)串聯(lián)連接后再與可控硅組件電源輸入端連接；面板控制電路的輸入端與電機(jī)核心控制板控制接口連接；風(fēng)機(jī)的輸入端與可控硅組件電源輸出端連接。

優(yōu)選的，電機(jī)核心控制板包括同步信號(hào)采集電路、輸入光耦隔離電路、輸出光耦隔離電路、主微處理器電路、輔助微處理器電路、可控硅驅(qū)動(dòng)電路、功率因數(shù)角采集電路、電流采集電路、看門狗電路、遠(yuǎn)程啟停控制電路、故障輸出電路、正常運(yùn)行輸出電路；同步信號(hào)采集電路、輸入光耦隔離電路、功率因數(shù)角采集電路、電流采集電路、看門狗電路的輸出端分別主微處理器電路對(duì)應(yīng)的I/O口連接；遠(yuǎn)程啟?？刂齐娐返妮敵龆伺c輸入光耦隔離電路的輸入端連接；可控硅驅(qū)動(dòng)電路及輸出光耦隔離電路的輸入端分別主微處理器電路對(duì)應(yīng)的I/O口連接；輸出光耦隔離電路的輸出端分別故障輸出電路和正常運(yùn)行輸出電路的輸入端連接；輔助微處理器電路I/O口與主微處理器電路對(duì)應(yīng)I/O口連接。

優(yōu)選的，面板控制電路包括按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路、移位寄存器、接口電路；按鍵電路的輸出端與移位寄存器I/O口連接；數(shù)碼管顯示電路的輸入端與移位寄存器I/O口連接；接口電路與移位寄存器的使能端連接。

本實(shí)用新型的積極效果是：（1）由于采用了電流和功率因數(shù)雙閉環(huán)控制，并配合模糊自整定PID算法，使電機(jī)快速地進(jìn)行負(fù)載功率跟蹤，從功率識(shí)別到穩(wěn)定輸出的響應(yīng)時(shí)間小于100ms，可以滿足冶金、鍛造、機(jī)械加工等領(lǐng)域變載電機(jī)的節(jié)能需求，使本實(shí)用新型的適用范圍更廣；（2）由于采用變載跟蹤技術(shù)使電機(jī)輸出功率與負(fù)載功率準(zhǔn)確匹配，提高了電機(jī)效率，節(jié)電率可達(dá)15-50%；（3）利用電流設(shè)定值與測(cè)量值比對(duì)，計(jì)算電動(dòng)機(jī)負(fù)載的大小，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的自動(dòng)識(shí)別，使本實(shí)用新型適用于1-315KW異步電機(jī)的節(jié)能控制。（4）本實(shí)用新型集成了變載降壓節(jié)能、軟啟動(dòng)、電機(jī)綜合保護(hù)等功能，性價(jià)比高。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的基于雙閉環(huán)控制的電動(dòng)機(jī)綜合控制裝置原理結(jié)構(gòu)圖；

圖2為實(shí)施例1的電機(jī)核心控制板原理結(jié)構(gòu)圖；

圖3為實(shí)施例1的面板控制電路原理結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案：基于雙閉環(huán)控制的電動(dòng)機(jī)綜合控制裝置，包括節(jié)能和不節(jié)能手動(dòng)開關(guān)1、三相交流接觸器2、電流表3、電壓表4、異步電動(dòng)機(jī)5、三相電流互感器6、可控硅組件7、風(fēng)機(jī)8、電機(jī)核心控制板9、面板控制電路10、三相電源11；三相電源11的輸出端與可控硅組件7電源輸入端連接；可控硅組件7電源輸出端與異步電動(dòng)機(jī)5的電源端連接，且將三相電流互感器6分別串接在可控硅組件7與異步電動(dòng)機(jī)5對(duì)應(yīng)相連接線上；三相電流互感器6的輸出端與電機(jī)核心控制板9的電流傳感器對(duì)應(yīng)端子連接，且將其中一相電流互感器6的輸出端再與電流表3輸入端連接；電壓表4的輸入端與異步電動(dòng)機(jī)5一相電源端連接；三相交流接觸器2的輸出端及可控硅組件7控制端分別與電機(jī)核心控制板9的控制端連接；三相交流接觸器2的電源端與節(jié)能和不節(jié)能手動(dòng)開關(guān)1串聯(lián)連接后再與可控硅組件7電源輸入端連接；面板控制電路10的輸入端與電機(jī)核心控制板9控制接口連接；風(fēng)機(jī)8的輸入端與可控硅組件7電源輸出端連接。

如附圖2所示，電機(jī)核心控制板9包括同步信號(hào)采集電路9a、輸入光耦隔離電路9b、輸出光耦隔離電路9c、主微處理器電路9d、輔助微處理器電路9e、可控硅驅(qū)動(dòng)電路9f、功率因數(shù)角采集電路9g、電流采集電路9h、看門狗電路9i、遠(yuǎn)程啟?？刂齐娐?j、故障輸出電路9k、正常運(yùn)行輸出電路9l；同步信號(hào)采集電路9a、輸入光耦隔離電路9b、功率因數(shù)角采集電路9c、電流采集電路9h、看門狗電路9i的輸出端分別主微處理器電路9d對(duì)應(yīng)的I/O口連接；遠(yuǎn)程啟?？刂齐娐返妮敵龆伺c輸入光耦隔離電路9b的輸入端連接；可控硅驅(qū)動(dòng)電路9f及輸出光耦隔離電路9c的輸入端分別主微處理器電路9d對(duì)應(yīng)的I/O口連接；輸出光耦隔離電路9c的輸出端分別故障輸出電路9k和正常運(yùn)行輸出電路9l的輸入端連接；輔助微處理器電路9e I/O口與主微處理器電路9d對(duì)應(yīng)I/O口連接。

如附圖3所示，面板控制電路10包括按鍵電路10a、數(shù)碼管顯示電路10b、移位寄存器10c、接口電路10d；按鍵電路10a的輸出端與移位寄存器10c I/O口連接；數(shù)碼管顯示電路10b的輸入端與移位寄存器10c I/O口連接；接口電路10d與移位寄存器10c的使能端連接。

采用電流和功率因數(shù)雙閉環(huán)控制技術(shù)，將功率因數(shù)結(jié)合電流作為控制參量，通過模糊自整定PID控制算法，用于變載時(shí)，快速抑制電流波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電流值的穩(wěn)定控制，利用電流的設(shè)定值與測(cè)量值的比對(duì)計(jì)算電動(dòng)機(jī)負(fù)載的大小，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的識(shí)別及自動(dòng)跟蹤，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，動(dòng)態(tài)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的工作電壓，實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率快速匹配，達(dá)到節(jié)能的目的。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。