三相數碼節電器的製作方法

2023-05-06 14:05:41

專利名稱：三相數碼節電器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種輕載調壓節電裝置，尤其是三相電動機的節電器。
背景技術：
我國目前工業用電中，70%以上的電能都是由三相電動機所消耗，但是，大部分電動機在工 作中都達不到額定負荷率，實際的負荷率大都在40~70%之間，此時電動機處在低效能運行狀態， 造成了電能極大的浪費，這就是我們平時說的"大馬拉小車"問題，目前，解決這個問題的主要 技術有兩種 一種是以相控原理為基礎晶閘管跟蹤節電技術，二是變頻節電技術。但由於晶閘基 於相控原理工作，功率因數低、波形效率低，實際節電效果不理想。變頻節電技術節電效果好， 結構複雜、成本高。近年來公開文獻也介紹了一些電動機節電器的報導，例如中國專利，申請號， 02250736.1 ，名稱二相電動機節電器公開(公告)號CN2599862申請(專刺權)人深圳市誠
明實業有限公司，地址廣東省深圳市羅湖區新安路雍景園11樓B，發明(設計)人賈世鋒，
摘要-公開了一種三相電動機節電器，電路包括觸發脈衝同步電路、觸發電路、高頻信號發生戮、 晶鬧管電路、電壓及電流相位採樣電路、調壓控制電路、啟動電路、補償電路和工作電源，考用
全電子控制電路，所設置的基本控制電路是將工作電動機與晶閘管SCR串聯，通過跟隨電動機 負載率來控制其功率因數值，電動機在變負載狀態下能自動提升功率因數至最佳值，減少無甩功 耗，平均節電率達25%以上，最高節電率可達50%,解決了現有節電器自動調節速度慢、相位 檢測不準確和節電效果不明顯等問題。但是上述公開文獻報導的電動機節電器還存在負載率跳躍 波動情況下調整供給電動機的電能不能動態調節的問題。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種能夠克服現有技術中的電動機運行運行過程功率因數低、耗能 高，並且在負載率跳躍波動情況下能夠動態調節電動機的電能的三相電動機的節電器。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是
本實用新型的三相數碼節電器，包括電源電路、安裝在電動機電源迴路上的電流傳感器偵測系統、CPU運算中心、解藕系統、定速調功算法系統、變頻調速算法系統、信號合成驅動輸出
系統、短路保護模塊驅動系統、過載保護系統和調功調速執行系統，其中電源電路經過整流濾波
系統和保護電路檢測接入CPU運算中心，電源電路還接調功調速執行系統後接電流傳感器偵測
系統，電流傳感器偵測系統安裝在電動機的電源迴路上，電流傳感器偵測系統還接至l懈藕系統後
分別接過載保護系統，定速調功算法系統和CPU運算中心，解藕系統接定速調功算法系統後接 信號合成驅動輸出系統CPU運算中心分別接信號合成驅動輸出系統和變頻調速算法系統，信 號合成驅動輸出系統接短路保護模塊驅動系統後接調功調速執行系統外部通訊、人機對話窗口 接CPU運算中心。
以上所述的解藕系統將電流傳感器偵測系統採集的信號分解成磁場分量和力矩分量； 以上所述的電流傳感器偵測系統採用應用霍爾效應和磁平衡原理的霍爾電流傳感器。 以上所述的保護電路包括過壓保護、缺相保護和欠壓過壓保護電路，以上電斷尿護信號供給 CPU運算中心(12)運算監測，實現對電動機過壓、缺相、欠壓過壓保護。 以上所述的CPU運算中心採用單片機。
以上所述的變頻調速算法系統和定速調功算法系統分別在CPU運算中心的控制下，根據磁 場分量和力矩分量的數據信息進行相應的調速、調功信號進行合成。
以上所述的信號合成驅動輸出系統將合成調速、調功信號進行輸出。 以上所述的調功調速執行系統連接在電動機電源與電流傳感器偵測系統之間，調功調速執行 系統對電動機進行調速、調功。
以上所述的CPU控制運算中心上還連接有人機對話窗口及存儲系統。 本實用新型的工作原理是它主要由CPU及電子元件構建全數字節電控制系統，利用電流傳 感器對運行負載迸行動態跟蹤偵測，通過解耦算法分解，由CPU運算中心及調功系統、調速系統 分析運算，合成輸出波形，通過調功調速執行系統改變電動機的功率和轉速，動態適時調整供給 電動機電能，為電動機和電源實現智能化的能量供給提供一個數字平臺，克服了無閉環反饋的自 控系統不能根據電動機實際負荷率而設置節電控制，從而實現節電目的。在工作過程中，安裝在 在電動機電源迴路上的電流傳感器偵測系統對電動機運行電流進行高速採樣，採樣信號在過載保 護系統的智能保護下，經解藕系統分解信號，輸入CPU運算中心分析運算，調控電動機的轉速； 另一方面通過CPU運算中心、定速調功算法系統分析運算，調控電動機的功率，從而完成電動
機與負載精確匹配、提高運行效率的目的。同時，連接在cptr運算中上的外部通訊、人機對話、
外部功能接口，還可分別通過各自單元中設置的PLC、 PLD程控功能提供與外界進行信息交換的接口，從而有效提高了使用過程中的靈活性。 本實用新型的有益效果
1、 解決了電動機在達不到額定負載率情況下，或負載率跳躍波動情況下，動態調節動態的 調整供給電動機的電能，使電機始終在最佳效率狀態下工作，使輸出功率與實時負載剛好匹配而 達到節能的目的。
2、 為電動機和電源實現智能化的能量供給提供一個數字平臺，克服了無閉環反饋的自控系 統不能根據電動機實際負荷率而設置節電控制，從而實現節電目的。
3、 本三相電動機的節電器的電路結構簡單，可靠性高，大大減輕了重量，縮小了體積，降 低了成本，提高了生產效率。
附團說明


圖1為本實用新型的結構流程示意圖。 圍2為本實用新型的外型結構示意圖
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明
如圖1所示，本實用新型的三相數碼節電器包括電源電路、安裝在電動機電源迴路上的電流
傳感器偵測系統3、 CPU運算中心12、解藕系統6、定速調功算法系統H)、變頻調速算法系統 11、信號合成驅動輸出系統9、短路保護模塊驅動系統5、過載保護系統7和調功調速執行系統 2，其中電源電路經過整流濾波系統t和保護電路8檢測接入CPU運算中心12，電源電路還接 調功調速執行系統2後接電流傳感器偵測系統3，電流傳感器偵測系統3安裝在電動機4的電源 迴路上，電流傳感器偵測系統3還接到解藕系統6後分別接過載保護系統7、定速調功算法系統 K)和CPU運算中心12，解藕系統6接定速調功算法系統10後接信號合成驅動輸出系統9; CPU 運算中心12分別接信號合成驅動輸出系統9和變頻調速算法系統U，信號合成驅動輸出系統9 接短路保護模塊驅動系統5後接調功調速執行系統2; CPU運算中心與外部通訊、人機對話窗口 13連接。
上述三相數碼節電器的解藕系統6將電流傳感器偵測系統3採集的信號分解成磁場分量和力 矩分量；電流傳感器偵測系統3採用應用霍爾效應和磁平衡原理的霍爾電流傳感器；保護電路包 括過壓保護、缺相保護和欠壓過壓保護電路，主要使得供給CPU運算中心的電壓穩定；CPU運算中心12採用單片機，根據實際情況確定其內存大小；變頻調速算法系統11和定速調功算法系 統10分別在CPU運算中心12的控制下，根據磁場分量和力矩分量的數據信息進行相應的調速、 調功信號進行合成；信兮合成驅動輸出系統9將合成調速、調功信號進行輸出；調功調速執行系 統2連接在電動機4電源與電流傳感器偵測系統3之間，調勸調速執行系統2對電動機4進, 速、調功。
如留2所示，三相數碼節電器的零部件安裝在機箱2！內，機箱21外部有電源開關25、人 機對話窗口22和散熱窗24,還可以安裝風扇23。
本實用新型採用磁場分量和力矩分量矢量合成技術，輸出正弦波，諧波分量小，節電效果接 近理論值。運用定速調功算法和變頻調速算法綜合控制電動機運行，具有跟蹤節電和變頻調速節 電雙重功能，實現閉環控制，為電動機與電源之間實現智能化的能量供給提供一個自動化平臺。
權利要求1、一種三相數碼節電器，其特徵在於它包括電源電路、安裝在電動機(4)電源迴路上的電流傳感器偵測系統(3)、CPU運算中心(12)、解藕系統(6)、定速調功算法系統(10)、變頻調速算法系統(11)、信號合成驅動輸出系統(9)、短路保護模塊驅動系統(5)、過載保護系統(7)和調功調速執行系統(2)，其中電源電路經過整流濾波系統(1)和保護電路(8)檢測接入CPU運算中心(12)，電源電路還接調功調速執行系統(2)後接電流傳感器偵測系統(3)，電流傳感器偵測系統(3)安裝在電動機(4)的電源迴路上，電流傳感器偵測系統(3)還接到解藕系統(6)後分別接過載保護系統(7)、定速調功算法系統(10)和CPU運算中心(12)，解藕系統(6)接定速調功算法系統(10)後接信號合成驅動輸出系統(9)；CPU運算中心(12)分別接信號合成驅動輸出系統(9)和變頻調速算法系統(11)，信號合成驅動輸出系統(9)接短路保護模塊驅動系統(5)後接調功調速執行系統(2)。
2、 根據權利要求l所述的三相數碼節電器，其特徵在於，所述的電流傳感器偵測系統(3) 採用應用霍爾效應和磁平衡原理的霍爾電流傳感器，它將電流傳感器偵測系統(3)釆集的信號 分解成磁場分量和力矩分量。
3、 根據權利要求1所述的三相數碼節電器，其特徵在於；所述的保護電路包括過壓保護、 缺相保護和欠壓過壓保護電路，以上電路保護信號供給CPU運算中心(12)運算監測，實現對 電動機過壓、缺相、欠壓過壓保護。
4、 根據權利要求1所述的三相數碼節電器，其特徵在於所述的CPU運算中心(12)來用 單片機。
5、 根據權利要求1所述的三相數碼節電器，其特徵在於所述的變頻調速算法系統(") 和定速調功算法系統(10)分別在CPU運算中心(12)的控制下，根據磁場分量和力矩分量的 數據信息進行相應的調速、調功信號進行合成。
6、 根據權利要求1所述的三相數碼節電器，其特徵在於所述的信號合成驅動輸出系統(9) 將合成調速、調功信號進行輸出。
7、 根據權利要求i所述的三相數碼節電器，其特徵在於所述的CHJ控制運算中心(12) 上還連接有人機對話窗口及存儲系統(13)。
專利摘要一種三相數碼節電器，包括電源電路、安裝在電動機電源迴路上的電流傳感器偵測系統、CPU運算中心、解藕系統、定速調功算法系統、變頻調速算法系統、信號合成驅動輸出系統、短路保護模塊驅動系統、過載保護系統和調功調速執行系統，該節電器利用電流傳感器對運行負載進行動態跟蹤偵測，通過解耦算法分解，由CPU運算中心及調功系統、調速系統分析運算，合成輸出波形，通過調功調速執行系統改變電動機的功率和轉速，動態適時調整供給電動機電能，為電動機和電源實現智能化的能量供給提供一個數字平臺，克服了無閉環反饋的自控系統不能根據電動機實際負荷率而設置節電控制，從而實現節電目的。
文檔編號H02H7/08GK201374677SQ20092014046
公開日2009年12月30日 申請日期2009年1月24日 優先權日2009年1月24日
發明者飛 榮 申請人:飛 榮