智能兼容式可控矽三相調壓控制模塊的製作方法

2023-06-24 02:19:31

專利名稱：智能兼容式可控矽三相調壓控制模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型是集計算機技術、自動控制技術、電子技術、電力電子技術為一體的綜 合自動控制系統，可應用於工業控制中的三相交流感性、阻性負載的可控矽調壓驅動控制， 尤其可用於60KW以下的三相交流異步電動機的軟啟動、軟停車、節能、缺斷相保護、過載保 護、調速等方面的控制。本實用新型以模塊形式封裝，可直接驅動外接反並聯單向可控矽或 反並聯單向可控矽模塊，可應用於_20°C +65°C溫度環境。
背景技術：
目前，市場上的相關控制系統控制方式範圍有限，對不同功率的三相交流異步電 動機不能兼容控制，而尚需選用對應的控制設備，而控制系統的控制部分複雜，同步信號、 驅動方式仍採用同步變壓器、脈衝變壓器，因此體積大，不利於模塊化結構。模塊化結構是 工業自動化控制的發展方向，因此，需設計一種使用簡單、可靠性高、體積小、兼容性強的模 塊化控制部分。發明內容為克服目前多種相關控制系統的缺陷，本實用新型提供一種智能兼容式可控矽三 相調壓控制模塊，該控制模塊能根據預先設置，自動控制完成三相交流異步電動機的軟啟 動、節能或調速、過載保護、缺斷相保護及軟停車，並支持電動機星或角的三線制接法。控制 模塊能直接兼容觸發IF為3A-250A的反並聯單向可控矽，或反並聯單向可控矽模塊。控制 模塊不用同步變壓器及脈衝變壓器，由外接三相反並聯單向可控矽模塊兩端獲得三相電流 過零同步信號，由控制模塊直接觸發三相反並聯單向可控矽，或三相反並聯單向可控矽模 塊。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是單片計算機作為核心控制器， 其5個控制接口控制5個緩衝驅動器輸入端，緩衝驅動器輸出端接外部對應的啟停、軟啟 動、節能、斷相、過載狀態的LED顯示器接口 ；單片計算機作為核心控制器，其3個控制接口 接外部的啟停鍵、設置鍵輸入接口 ；單片計算機作為核心控制器，其3個控制接口識別3個 對應電壓比較器輸出的A、B、C三相同步信號；單片計算機作為核心控制器，其3個控制接 口控制3個緩衝驅動器輸入端，緩衝驅動器輸出端驅動對應的3個高壓光電耦合驅動器控 制端，3個高壓光電耦合驅動器輸出端接外部對應的3個反並聯單向可控矽模塊接口。外 部A、B、C三相交流電壓接口，經3個降壓器接對應的3個光電耦合檢測器輸入端，光電耦 合檢測器輸出端接對應的3個電壓比較器。開關電源模塊輸入端交流側接外部A相檢測 入接口，及外部零線接口，開關電源模塊輸出端直流側正極接內部電源供電端子，開關電源 模塊輸出端直流側負極接內部公共接地端子。內部所有供電部件電源端均接至電源供電 端子、公共接地端子。將單片計算機(STC89C52)、光電耦合檢測器(TLP521)、串行A/D轉 換器(TLC0832)、緩衝驅動器(7407)、電壓比較器(LM2901)、降壓器、高壓光電耦合驅動器 (TLP525-1)、限流器、整流濾波器和開關電源模塊集成於耐高壓陶瓷PCB電路基板上，電路 基板兩側引出功能端子與外部接口排座相接，將電路基板置於PVC塑殼內用環氧樹脂封 閉，將PVC塑殼封閉組成控制模塊。控制模塊外部兩側接口排座，一側接外部時設置按鍵及LED狀態顯示器，另一側接外部的三相電源、電流互感器、反並聯單向可控矽模塊及三相交 流異步電動機。本實用新型的有益效果是，自動控制完成三相交流異步電動機的軟啟動、節能或 調速、過載保護、缺斷相保護及軟停車，支持電動機星或角的三線制接法，並能直接兼容觸 發IF為3A-250A的反並聯單向可控矽或反並聯單向可控矽模塊，能使電動機處於合理運行 狀態。以下結合附圖對本實用新型進一步說明，

圖1是本實用新型的內部結構組成及其與外部接口連接關係原理圖，圖2是本實用新型的外部正視圖，圖3是本實用新型的外形橫向側視圖，圖4是本實用新型與外部各相關部件連接總體接線圖。圖1中，虛線框外(控制模塊外部，與圖2對應)2 16.信號檢測及觸發接口， 17 25.設置按鍵及LED狀態顯示器接口。虛線框內(控制模塊內部)1.單片計算機， 2 6.緩衝驅動器，7.限流器，8.開關電源模塊，9 11.電壓比較器，12 14.緩衝驅動 器，15 17.光電耦合檢測器，18 20.降壓器，21 23.高壓光電耦合驅動器，24.串行 A/D轉換器，25.整流濾波器，26.內部電源供電端子，27.內部公共接地端子。圖2中，1.控制模塊殼體，2.電流互感器接口，3.電流互感器接口，4.零線接口， 5. C相檢測出接口，6. C相觸發正接口，7. C相觸發負接口，8. C相檢測入接口，9. B相檢測 出接口，10. B相觸發正接口，11. B相觸發負接口，12. B相檢測入接口，13. A相檢測出接口， 14.A相觸發正接口，15.A相觸發負接口，16.A相檢測入接口，17.啟停鍵接口，18.設置鍵接 口，19.鍵公共接口，20. LED啟停顯示接口，21. LED軟啟動顯示接口，22. LED節能顯示接口， 23. LED斷相顯示接口，24. LED過載顯示接口，25. LED顯示公共接口，26.設置按鍵及LED狀 態顯示器接口排座，27.信號檢測及觸發接口排座，28 31.控制模塊固定端子。圖3中，1.控制模塊殼體，26.設置按鍵及LED狀態顯示器接口排座，27.信號檢測 及觸發接口排座，30、31.控制模塊固定端子。圖4中，1.控制模塊殼體，2.電流互感器接口，3.電流互感器接口，4.零線接口， 5. C相檢測出接口，6. C相觸發正接口，7. C相觸發負接口，8. C相檢測入接口，9. B相檢測 出接口，10. B相觸發正接口，11. B相觸發負接口，12. B相檢測入接口，13. A相檢測出接口， 14. A相觸發正接口，15. A相觸發負接口，16. A相檢測入接口，17.啟停鍵接口，18.設置鍵 接口，19.鍵公共接口，20. LED啟停顯示接口，21. LED軟啟動顯示接口，22. LED節能顯示接 口，23. LED斷相顯示接口，24. LED過載顯示接口，25. LED顯示公共接口，26.設置按鍵及LED 狀態顯示器接口排座，27.信號檢測及觸發接口排座，28 31.控制模塊固定端子，32. A相 反並聯單向可控矽模塊，33. B相反並聯單向可控矽模塊，34. C相反並聯單向可控矽模塊， 35.電流互感器，36.三相交流異步電動機，37. A相電源端子，38. B相電源端子，39. C相電源 端子，40.零線端子，41.啟停鍵，42.設置鍵，43. LED啟停狀態顯示器，44. LED軟啟動狀態顯 示器，45. LED節能狀態顯示器，46. LED斷相狀態顯示器，47. LED過載狀態顯示器。
具體實施方式
在圖1中，虛線框內為控制模塊內部部件，其中單片計算機(l)Pl.O接口與緩衝驅動器⑵輸入端相連，緩衝驅動器⑵輸出端與外部排座中LED過載顯示接口(24)相連， 單片計算機(DPI. 1接口與緩衝驅動器(3)輸入端相連，緩衝驅動器(3)輸出端與外部排 座中LED斷相顯示接口(23)相連，單片計算機(I)Pl. 2接口與緩衝驅動器(4)輸入端相連， 緩衝驅動器(4)輸出端與外部排座中LED節能顯示接口(22)相連，單片計算機(I)Pl. 3接 口與緩衝驅動器(5)輸入端相連，緩衝驅動器(5)輸出端與外部排座中LED軟啟動顯示接 口(21)相連，單片計算機(I)Pl. 4接口與緩衝驅動器(6)輸入端相連，緩衝驅動器(6)輸 出端與外部排座中LED啟停顯示接口(20)相連。單片計算機(1)P1.5接口與外部排座中鍵公共接口(19)相連，單片計算機⑴ Pl. 6接口與外部排座中設置鍵接口(18)相連，單片計算機(I)Pl. 7接口與外部排座中啟停 鍵接口(17)相連。開關電源模塊⑶經電源供電端子(26)、限流器(7)與外部排座中LED 顯示公共接口(25)相連。光電耦合檢測器(15)輸出端與電壓比較器(9)輸入端相連，電壓比較器(9)輸出 端與單片計算機(1)P2.0接口相連，光電耦合檢測器(16)輸出端與電壓比較器(10)輸入 端相連，電壓比較器(10)輸出端與單片計算機(1)P2. 1接口相連，光電耦合檢測器(17)輸 出端與電壓比較器(11)輸入端相連，電壓比較器(11)輸出端與單片計算機(1)P2.2接口 相連。降壓器(18)輸入端與外部排座中A相檢測入接口(16)相連，降壓器(18)輸出端 與光電耦合檢測器(15)輸入正端相連，光電耦合檢測器(15)輸入負端與外部排座中A相 檢測出接口(13)相連，降壓器(19)輸入端與外部排座中B相檢測入接口(12)相連，降壓器 (19)輸出端與光電耦合檢測器(16)輸入正端相連，光電耦合檢測器(16)輸入負端與外部 排座中B相檢測出接口(9)相連，降壓器(20)輸入端與外部排座中C相檢測入接口(8)相 連，降壓器(20)輸出端與光電耦合檢測器(17)輸入正端相連，光電耦合檢測器(17)輸入 負端與外部排座中C相檢測出接口(5)相連。單片計算機(1)P2.3接口與緩衝驅動器(12)輸入端相連，緩衝驅動器(12)輸出 端與高壓光電耦合驅動器(21)控制端相連，高壓光電耦合驅動器(21)輸出正端與外部排 座中A相觸發正接口(14)相連，高壓光電耦合驅動器(21)輸出負端與外部排座中A相觸 發負接口(15)相連，單片計算機(1)P2.4接口與緩衝驅動器(13)輸入端相連，緩衝驅動器 (13)輸出端與高壓光電耦合驅動器(22)控制端相連，高壓光電耦合驅動器(22)輸出正端 與外部排座中B相觸發正接口(10)相連，高壓光電耦合驅動器(22)輸出負端與外部排座 中B相觸發負接口(11)相連，單片計算機(1)P2.5接口與緩衝驅動器(13)輸入端相連，緩 衝驅動器(13)輸出端與高壓光電耦合驅動器(23)控制端相連，高壓光電耦合驅動器(23) 輸出正端與外部排座中C相觸發正接口(6)相連，高壓光電耦合驅動器(23)輸出負端與外 部排座中C相觸發負接口(7)相連。整流濾波器(25)輸入端與外部排座中電流互感器接 口⑵、⑶相連，整流濾波器(25)輸出端與串行A/D轉換器(24)模擬輸入端相連，串行A/ D轉換器(24)數字輸出端與單片計算機(1)P2.6、P2.7接口相連。開關電源模塊(8)輸入端交流側接外部排座中A相檢測入接口(16)及外部零線 接口(4)，開關電源模塊(8)輸出端直流側正極接內部電源供電端子(26)，開關電源模塊 (8)輸出端直流側負極接內部公共接地端子(27)。內部所有供電部件電源端均接至電源供 電端子(26)、公共接地端子(27)。[0026] 在圖2實施例中，單片計算機(1)、緩衝驅動器(2) (6)、限流器(7)、開關電源模 塊(8)、電壓比較器(9) (11)、緩衝驅動器(12) (14)、光電耦合檢測器(15) (17)、 降壓器(18) (20)、高壓光電耦合驅動器(21) (23)、串行A/D轉換器(24)、整流濾波 器(25)，均集成於耐高壓陶瓷PCB電路基板上，基板置於PVC塑殼內，基板兩側電路引出功 能端子接於PVC塑殼外部排座(26)、(27)對應接口，用環氧樹脂封閉PVC塑殼內部，將PVC 塑殼封閉組成控制模塊。
權利要求一種智能兼容式可控矽三相調壓控制模塊，模塊是PVC塑殼封裝，外部兩側有排座接口及固定端子，模塊一側排座接口用於接外部的設置按鍵及LED狀態顯示器，另一側用於接外部的三相電源、電流互感器、反並聯單向可控矽模塊及三相交流異步電動機，模塊內部是將單片計算機(STC89C52)、光電耦合檢測器(TLP521)、串行A/D轉換器(TLC0832)、緩衝驅動器(7407)、電壓比較器(LM2901)、降壓器、高壓光電耦合驅動器(TLP525 1)、限流器、整流濾波器和開關電源模塊集成於耐高壓陶瓷PCB電路基板上，並置於PVC塑殼內用環氧樹脂封閉，電路基板引出功能端子接PVC塑殼外部兩側的接口排座，將PVC塑殼封閉組成控制模塊，其特徵是單片計算機作為核心控制器，3個控制接口控制3個緩衝驅動器輸入端，緩衝驅動器輸出端驅動對應的3個高壓光電耦合驅動器控制端，3個高壓光電耦合驅動器輸出端接外部對應的3個反並聯單向可控矽模塊接口；外部A、B、C三相交流電壓接口，經3個降壓器接對應的3個光電耦合檢測器輸入端，光電耦合檢測器輸出端接對應的3個電壓比較器；開關電源模塊輸入端交流側接外部A相檢測入接口，及外部零線接口，開關電源模塊輸出端直流側正極接內部電源供電端子，開關電源模塊輸出端直流側負極接內部公共接地端子，內部所有供電部件電源端均接至電源供電端子、公共接地端子。
專利摘要一種能用於三相交流異步電動機的智能兼容式可控矽三相調壓控制模塊。模塊內置單片計算機、串行A/D轉換器、光電耦合檢測器、高壓光電耦合驅動器、串行A/D轉換器、緩衝驅動器、電壓比較器、降壓器、限流器、整流濾波器和開關電源模塊等部件，均集成於耐高壓陶瓷PCB電路基板上，整體用PVC塑殼封裝內用環氧樹脂封閉。控制模塊外部兩側有接口排座，一側用於外接設置按鍵及狀態顯示器，另一側用於外接三相電源、電流互感器、反並聯單向可控矽模塊及三相交流異步電動機。控制模塊能控制三相交流異步電動機完成軟啟動、節能或調速、過載保護、缺斷相保護及軟停車，能直接兼容觸發IF為3A-250A的反並聯單向可控矽模塊。
文檔編號H02P27/06GK201766549SQ201020292450
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月16日 優先權日2010年8月16日
發明者白偉 申請人:白偉