一種交流調(diào)壓調(diào)速裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交流調(diào)壓調(diào)速裝置，屬于數(shù)字電控設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，包括主控單片機(1)、第一檢測單片機(2)、第二檢測單片機(3)、第三檢測單片機(4)、開關(guān)控制單片機(5)、驅(qū)動模塊(6)、模擬量輸入模塊(7)、開關(guān)量輸入模塊(8)、AC/AC變換模塊(9)，主控單片機(1)分別與第一檢測單片機(2)、第二檢測單片機(3)、第三檢測單片機(4)、開關(guān)控制單片機(5)、驅(qū)動模塊(6)、模擬量輸入模塊(7)、開關(guān)量輸入模塊(8)、AC/AC變換模塊(9)電性相連。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、維修便捷、適應(yīng)性強等優(yōu)點。
【專利說明】
_種父流調(diào)壓調(diào)速裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字電控設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，屬于一種交流調(diào)壓調(diào)速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中交流定子調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)，是一個成熟的可控硅相位起重機電動機控制系統(tǒng)。目前起重機電動機調(diào)速系統(tǒng)大量采用ABB公司生產(chǎn)的模擬量交流定子調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)，及德國西門子公司生產(chǎn)的模擬量交流定子調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)。它們的控制方式均采用模擬量控制方式，系統(tǒng)每個參數(shù)全部用電位器調(diào)節(jié)，信號顯示采用發(fā)光二極管。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的模擬調(diào)速系統(tǒng)大多采用外部速度環(huán)和內(nèi)部電流環(huán)組成的雙閉環(huán)系統(tǒng)，最大轉(zhuǎn)矩可通過改變電流調(diào)節(jié)器的電流限幅值來實現(xiàn)，這樣可以避免轉(zhuǎn)矩沖擊。電機平滑的加速和減速與內(nèi)部斜坡發(fā)生器設(shè)定時間一致，可減少對機械沖擊，延長部件使用壽命。調(diào)速裝置具有有級或無級控制兩種形式，調(diào)速范圍從5%?100%。速度閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性硬、并且速度平穩(wěn)。
[0004]起重機現(xiàn)場的使用環(huán)境比較惡劣、灰塵多、溫度高、尤其震動很大，模擬量控制系統(tǒng)參數(shù)是由電位器設(shè)定，由于灰塵及震動原因長時間使用會出現(xiàn)參數(shù)設(shè)定飄移。由于模擬量元器件受溫度影響發(fā)生漂移，系統(tǒng)參數(shù)需要經(jīng)常調(diào)整。其速度反饋方式采用測試發(fā)電機和脈沖編碼器，如使用脈沖編碼器需要增加一個轉(zhuǎn)換裝置，增加了整個系統(tǒng)的故障點。發(fā)生故障后由于系統(tǒng)自身沒有自診斷和監(jiān)控記憶，故查找故障會比較困難。由于現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)沒有設(shè)計防溜鉤保護功能，在起重機使用現(xiàn)場曾發(fā)生溜鉤事故。
[0005]隨著微電子技術(shù)，微處理機以及計算機軟件的發(fā)展，使調(diào)速控制的各種功能幾乎均可通過微處理機，借助軟件來實現(xiàn)。即從過去的模擬控制向模擬-數(shù)字混合控制發(fā)展，最后實現(xiàn)全數(shù)字化。目前自動控制技術(shù)進入計算機時代，需要通過使用現(xiàn)代計算機技術(shù)將起重機控制特性與綜合信息數(shù)據(jù)處理相結(jié)合。數(shù)字化是調(diào)速系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)，特別是當前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的普及與發(fā)展，就更加確定了數(shù)字控制的主導(dǎo)地位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了有效地解決以上技術(shù)問題，給出了一種交流調(diào)壓調(diào)速裝置。
[0007]本發(fā)明的一種交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，包括主控單片機、第一檢測單片機、第二檢測單片機、第三檢測單片機、開關(guān)控制單片機、驅(qū)動模塊、模擬量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊、AC/AC變換模塊，主控單片機分別與第一檢測單片機、第二檢測單片機、第三檢測單片機、開關(guān)控制單片機、驅(qū)動模塊、模擬量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊、AC/AC變換模塊電性相連。
[0008]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，測速發(fā)電機反饋信號，通過DC/DC轉(zhuǎn)換模塊AlO變換為O?± 1V電壓信號，送到第一檢測單片機的輸入端，經(jīng)過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機和第一檢測單片機之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱C的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，轉(zhuǎn)子頻率反饋脈沖信號，通過光耦模塊隔離后，送到第二檢測單片機的輸入端，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機和第二檢測單片機之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱C的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。
[0010]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，轉(zhuǎn)子電壓反饋信號，通過V/F變換轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子電壓，送到第三檢測單片機的輸入端，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機和第三檢測單片機之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱C的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。
[0011]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，主控單片機輸出報閘控制邏輯信號給開關(guān)控制單片機，開關(guān)控制單片機經(jīng)功率驅(qū)動模塊控制第一繼電器Kl動作以控制機械報閘PS動作。
[0012]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，主控單片機輸出轉(zhuǎn)子回路切除電阻控制邏輯信號給開關(guān)控制單片機，開關(guān)控制單片機經(jīng)功率驅(qū)動模塊控制第二繼電器K2、第三繼電器K3動作控制轉(zhuǎn)子回路切除電阻接觸器Rl動作。
[0013]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，主控單片機經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后輸出觸發(fā)脈沖信號給驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊觸發(fā)可控硅模塊Ul進而帶動三相異步電機旋轉(zhuǎn)運動。
[0014]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，模擬量輸入模塊和開關(guān)量輸入模塊的輸入信號經(jīng)運算放大后，輸入到主控單片機經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
[0015]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，開關(guān)量輸入模塊中采用和操作手柄同軸的電位器作為速度給定，輸入電壓O?± 10相對于速度O?100%的額定速度，通過運算送到主控單片機內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換把模擬量變成數(shù)字量，通過主控單片機處理控制。
[0016]根據(jù)以上所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，優(yōu)選，電流反饋信號通過電流互感器檢測到電流信號，經(jīng)AC/AC變換模塊轉(zhuǎn)換為電壓信號，送到主控單片機，經(jīng)過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序構(gòu)成電流閉環(huán)系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、維修便捷、適應(yīng)性強等優(yōu)點。本發(fā)明的交流調(diào)壓調(diào)速裝置與模擬調(diào)速系統(tǒng)相對比，技術(shù)性能有如下優(yōu)點:靜態(tài)精度高，不受外部環(huán)境溫度影響；動態(tài)性能好，借助于豐富的軟件，易于實現(xiàn)各類自適應(yīng)和復(fù)合控制；調(diào)速范圍寬；電壓波動小;參數(shù)實現(xiàn)軟件化，無漂移影響;所用元件數(shù)量少，不易失效;設(shè)定值量化程度高，且狀態(tài)重復(fù)率好;放大器和級間耦合噪聲很小，電磁干擾小;調(diào)試即投產(chǎn)靈活方便，易于設(shè)計和修改設(shè)計;標準及通用化程度高，除主CPU模塊外，僅數(shù)種附加模塊;可實現(xiàn)，包括工藝參數(shù)在內(nèi)的多元閉環(huán)控制;適用范圍廣，可實現(xiàn)各類變速控制及易于實現(xiàn)與單片機或PLC系統(tǒng)通信。
【附圖說明】
[0018]附圖1是本發(fā)明交流調(diào)壓調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]附圖2是本發(fā)明交流調(diào)壓調(diào)速裝置中可控硅模塊Ul的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1是本發(fā)明交流調(diào)壓調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；本實施例的交流調(diào)壓調(diào)速裝置包括主控單片機1、第一檢測單片機2、第二檢測單片機3、第三檢測單片機4、開關(guān)控制單片機5、驅(qū)動模塊6、模擬量輸入模塊7、開關(guān)量輸入模塊8、AC/AC變換模塊9，主控單片機I分別與第一檢測單片機2、第二檢測單片機3、第三檢測單片機4、開關(guān)控制單片機5、驅(qū)動模塊6、模擬量輸入模塊7、開關(guān)量輸入模塊8、AC/AC變換模塊9電性相連。
[0021]測速發(fā)電機反饋信號，通過DC/DC轉(zhuǎn)換模塊10變換為O?±1V電壓信號，送到第一檢測單片機2的輸入端，經(jīng)過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機I和第一檢測單片機2之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱CI的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。
[0022]轉(zhuǎn)子頻率反饋脈沖信號，送到第二檢測單片機3的輸入端，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機I和第二檢測單片機3之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱CI的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。
[0023]轉(zhuǎn)子電壓反饋信號，通過V/F變換轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子電壓，送到第三檢測單片機4的輸入端，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機I和第三檢測單片機4之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱CI的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。
[0024]主控單片機I輸出報閘控制邏輯信號給開關(guān)控制單片機5，開關(guān)控制單片機5經(jīng)功率驅(qū)動模塊51控制第一繼電器Kl動作以控制機械報閘PS動作。
[0025]主控單片機I輸出轉(zhuǎn)子回路切除電阻控制邏輯信號給開關(guān)控制單片機5，開關(guān)控制單片機5經(jīng)功率驅(qū)動模塊52控制第二繼電器K2、第三繼電器K3動作控制轉(zhuǎn)子回路切除電阻接觸器Rl動作。
[0026]主控單片機I經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后輸出觸發(fā)脈沖信號給驅(qū)動模塊6，驅(qū)動模塊6觸發(fā)可控硅模塊Ul進而帶動三相異步電機旋轉(zhuǎn)運動。
[0027]模擬量輸入模塊7和開關(guān)量輸入模塊8的輸入信號經(jīng)運算放大后，輸入到主控單片機I經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
[0028]開關(guān)量輸入模塊8中采用和操作手柄同軸的電位器作為速度給定，輸入電壓O?土10相對于速度O?100 %的額定速度，通過運算送到主控單片機I內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換把模擬量變成數(shù)字量，通過主控單片機I處理控制。
[0029]電流反饋信號通過電流互感器檢測到電流信號，經(jīng)AC/AC變換模塊9轉(zhuǎn)換為電壓信號，送到主控單片機I，經(jīng)過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序構(gòu)成電流閉環(huán)系統(tǒng)。
[0030]圖2是本發(fā)明交流調(diào)壓調(diào)速裝置中可控硅模塊Ul的結(jié)構(gòu)示意圖，五對可控硅反并聯(lián)串接在每相繞組上。調(diào)壓時用相位控制，當負載電流流通時，至少要有一相的正向可控硅和另一組的反向可控硅同時導(dǎo)通，所以正如三相橋式整流電路那樣，要求各可控硅的觸發(fā)脈沖寬度都應(yīng)大于60°，或者采用雙脈沖觸發(fā)。采用雙脈沖觸發(fā)電路，移相調(diào)壓時，輸出電壓波形已不是正弦波，經(jīng)分析可知，輸出電壓不含偶次諧波，奇次諧波中以三次諧波為主要成分。
[0031]如果電機繞組不帶零線，則三次諧波電動勢雖然存在，卻不會有三次諧波電流。由于電機繞組屬感性負載，電流波形會比電壓波形平滑些，但仍含有諧波，從而產(chǎn)生脈沖轉(zhuǎn)矩和附加損耗等不良影響，這是可控硅調(diào)壓電路的缺點。當電機正反轉(zhuǎn)運行時，除正轉(zhuǎn)工作的可控硅1-6外，尚須供給逆相序電源的可控硅7-10，它們和1、4一起，來實現(xiàn)反轉(zhuǎn)工作。
[0032]這個電路還可以實現(xiàn)電機的反轉(zhuǎn)制動和能耗制動。反轉(zhuǎn)制動時，工作的可控硅也就是上面所說的反轉(zhuǎn)工作的六個器件。當需要進行能耗制動時，可以根據(jù)制動電路的形式選擇某幾個可控硅不對稱地工作，例如讓1、2、6三個器件導(dǎo)通，其它器件都關(guān)斷，就可使電機定子繞組中流過直流電流，面對旋轉(zhuǎn)著的電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動作用。
【主權(quán)項】
1.一種交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，包括主控單片機(I)、第一檢測單片機(2)、第二檢測單片機(3)、第三檢測單片機(4)、開關(guān)控制單片機(5)、驅(qū)動模塊(6)、模擬量輸入模塊(7)、開關(guān)量輸入模塊(8)、AC/AC變換模塊(9)，主控單片機(I)分別與第一檢測單片機(2)、第二檢測單片機(3)、第三檢測單片機(4)、開關(guān)控制單片機(5)、驅(qū)動模塊(6)、模擬量輸入模塊(7)、開關(guān)量輸入模塊(8)、AC/AC變換模塊(9)電性相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，測速發(fā)電機反饋信號，通過DC/DC轉(zhuǎn)換模塊AlO變換為O?± 1V電壓信號，送到第一檢測單片機(2)的輸入端，經(jīng)過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機(I)和第一檢測單片機(2)之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱C(I)的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子頻率反饋脈沖信號，通過光耦模塊隔離后，送到第二檢測單片機(3)的輸入端，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機(I)和第二檢測單片機(3)之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱C(I)的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子電壓反饋信號，通過V/F變換轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子電壓，送到第三檢測單片機(4)的輸入端，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序產(chǎn)生速度實際值，通過主控單片機(I)和第三檢測單片機(4)之間的通訊，把信號傳輸?shù)街骺貑纹瑱C(I)的輸入端構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，主控單片機(I)輸出報閘控制邏輯信號給開關(guān)控制單片機(5)，開關(guān)控制單片機(5)經(jīng)功率驅(qū)動模塊(51)控制第一繼電器Kl動作以控制機械報閘PS動作。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，主控單片機(I)輸出轉(zhuǎn)子回路切除電阻控制邏輯信號給開關(guān)控制單片機(5)，開關(guān)控制單片機(5)經(jīng)功率驅(qū)動模塊(52)控制第二繼電器K2、第三繼電器K3動作控制轉(zhuǎn)子回路切除電阻接觸器Rl動作。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，主控單片機(I)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后輸出觸發(fā)脈沖信號給驅(qū)動模塊(6)，驅(qū)動模塊(6)觸發(fā)可控硅模塊Ul進而帶動三相異步電機旋轉(zhuǎn)運動。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，模擬量輸入模塊(7)和開關(guān)量輸入模塊(8)的輸入信號經(jīng)運算放大后，輸入到主控單片機(I)經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，開關(guān)量輸入模塊(8)中采用和操作手柄同軸的電位器作為速度給定，輸入電壓O?± 10相對于速度O?100%的額定速度，通過運算送到主控單片機(I)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換把模擬量變成數(shù)字量，通過主控單片機(I)處理控制。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于，電流反饋信號通過電流互感器檢測到電流信號，經(jīng)AC/AC變換模塊(9)轉(zhuǎn)換為電壓信號，送到主控單片機(I)，經(jīng)過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理程序構(gòu)成電流閉環(huán)系統(tǒng)。
【文檔編號】H02P23/00GK105897109SQ201610424646
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】畢凱, 毛新宇, 王海飛, 隋仕清
【申請人】大連科信起重電器有限公司