交流電動機動態智能節電器的製作方法
2023-05-24 04:55:51
專利名稱：交流電動機動態智能節電器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動機領域，特別涉及電動機節電裝置技術領域，具體是指一種交流電 動機動態智能節電器。
背景技術：
工業電機大部分採用開環控制，在工藝過程中，有很多時間電機的負荷是動態變化的， 電機的實際功率也隨之變化。傳統的電機調頻調壓節電技術是將開環控制轉變為閉環控制。 採集溫度或壓力或電機功率等物理量作為信號輸入，和事先設定好的參量進行比較，從而確 定給電機調頻調壓的輸出值，達到給電機節電的目的。
隨著電機負載率變化的不同，電機在不同的電力參數輸入時，所耗費的功率是不同的。 並且隨著電機的使用時間不同，電機會發生老化，相應參數也會隨著變化。如果能給電機動
態的按能量u形曲線輸出最優的匹配電力參數，電機將運行在耗費功率最小的狀態下。當電
機處於負載大小經常變換，有一定的輕載運行時間狀態時，節電效果將十分顯著。
傳統的節電技術是靜態的調功技術，只能根據額定的電機參數設置輸出數據。沒有考慮
到按電機實際能量u形曲線輸出電機功率，無法使電機始終穩定運行在效率最高點。每臺電
機都有一套額定參數和實際參數，實際參數會隨著電機運行時間和工況產生變化，並且差距 越來越大。因此，僅僅依靠額定參數來對電機進行調功節電，效果會越來越差。
實用新型內容
本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種結構筒單實用、成本較低、 能夠全自動運行、性能優越可靠、節電效果顯著、適用範圍較為廣泛的交流電動機動態智能 節電器。
為了實現上述的目的，本實用新型的交流電動機動態智能節電器具有如下構成 該交流電動機動態智能節電器，包括整流電路、逆變模塊及驅動電路、主CPU控制單元、 濾波電路和工頻旁路電路，所述的整流電路依次通過濾波電if各、逆變模塊及驅動電路與電動 機相連接，所述的主CPU控制單元和工頻旁路電路均與所述的逆變模塊及驅動電路相連接，其主要特點是，所述的交流電動機動態智能節電器還包括電機U形曲線檢測單元和自學習修 正單元，所述的電機U形曲線檢測單元和自學習修正單元均與所述的主CPU控制單元的輸 入端相連接。
該交流電動機動態智能節電器中的自學習修正單元包括自動巡檢電路、副CPU電路、輸 出回饋電路、存儲器電路、信號輸入採集電路、設置顯示電路，所述的副CPU電路的輸出端 分別與所述的輸出回饋電路和自動巡檢電路相連接，且該副CPU電路的輸入端和信號輸入採 集電路相連接，該副CPU電路的高速數據交換端和存儲器電路相連接，且該副CPU電路的
輸入輸出埠和設置顯示電路相連接。
該交流電動機動態智能節電器中的逆變模塊及驅動電路中所包含的功率器件可以為V型 槽MOS場效應管(VMOS)、絕緣柵雙極電晶體(IGBT)、集成門極換向晶閘管(IGCT )、 智能功率開關器件和驅動電路集成模塊(IPM)或智能型功率集成電路(SPIC)。
該交流電動機動態智能節電器中的自學習修正單元中的副CPU電路和主CPU控制單元 共同構成雙CPU高速計算系統。
採用了該實用新型的交流電動機動態智能節電器，由於其在主CPU控制單元的控制下， 通過整流和逆變電路將電源(AC220V/380V、 50HZ )變換成電壓、頻率和波形可匹配的電機 U形能量曲線的交流電，定時動態檢測和調整電機U形曲線參數，並採用雙CPU高速智能化 計算方法的節電裝置，該節電裝置達到輸出電機實際能量U型曲線的功能，從而使電機動態 的運行在效率最高點；而且通過自學習修正單元，可以根據電機的運轉時間每隔固定周期就 定期自動檢測電機老化狀況一次，並記錄到存儲器中，不斷修正實時的電機U形曲線；主CPU 電路能夠根據和副CPU的數據交換，實時改變逆變模塊的電力輸出參數，智能動態的控制電 機，使電機在同等工況下， 一直處於效率最高、最節電的狀態，從而本節電裝置相對於現有 節電技術，將額外增加5%~10%的節電效果，而應用在未作同類節電改造的且負載變換大 的電機上時， 一般可取得10% ~60%的節電效果，同時本實用新型的節電器不影響電機正常 工作使用，安裝簡便，計量直觀，具備良好的經濟效益和社會效益，而且結構筒單實用，成 本較低，能夠全自動運行，性能優越可靠，節電效果顯著，適用範圍較為廣泛。
圖1為本實用新型的交流電動機動態智能節電器的工作原理框圖。
圖2為本實用新型的交流電動機動態智能節電器的自學習修正單元的工作原理框圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。 請參閱圖l和圖2所示，該交流電動機動態智能節電器，包括整流電路l、逆變模塊及 驅動電路2、主CPU控制單元3、濾波電路4、工頻旁路電路5、電機U形曲線檢測單元6 和自學習修正單元7,所述的整流電路1依次通過濾波電路4、逆變模塊及驅動電路2與電動 機相連接，所述的主CPU控制單元3和工頻旁路電路5均與所述的逆變模塊及驅動電路2相 連接，所述的電機U形曲線檢測單元6和自學習修正單元7均與所述的主CPU控制單元3 的輸入端相連接。
其中，所述的自學習修正單元7包括自動巡檢電路71 、副CPU電路72、輸出回饋電路 73、存儲器電路74、信號輸入採集電路75、設置顯示電路76，所述的副CPU電路72的輸 出端分別與所述的輸出回饋電路73和自動巡檢電路71相連接，且該副CPU電路72的輸入 端和信號輸入採集電路75相連接，該副CPU電路72的高速數據交換端和存儲器電路74相 連接，且該副CPU電路72的輸入輸出埠和設置顯示電路76相連接。
同時，該交流電動機動態智能節電器中的逆變模塊及驅動電路2中所包含的功率器件可 以為V型槽MOS場效應管(VMOS)、絕緣柵雙極電晶體(IGBT)、集成門極換向晶閘管 (IGCT)、智能功率開關器件和驅動電路集成模塊(IPM)或智能型功率集成電路(SPIC); 該自學習修正單元7中的副CPU電路72和主CPU控制單元3共同構成雙CPU高速計算系 統。
在實際使用當中，本實用新型的基本思想如下
其中包括整流電路、逆變模塊及其驅動電路、主CPU控制單元、濾波電路、工頻旁路電 路、電機U形曲線檢測單元、自學習修正單元，所述的整流電路和濾波電路相連；逆變模塊 及其驅動電路和濾波電路相連；主CPU控制單元和逆變驅動電路相連，其中，新增加的功能 模塊為電機U形曲線檢測單元和自學習修正單元，所述的電機U形曲線檢測單元和主CPU 控制單元輸入相連；自學習修正單元和主CPU控制單元相連。工頻旁路電路和逆變電路輸出 相連。
本實用新型中的自學習修正單元還包括自動巡檢電路、副CPU電路、輸出回饋電路、 存儲器電路、信號輸入採集電路、設置顯示電路。其中副CPU電路的輸出端和自動巡檢電路 相連；副CPU電路的輸入端和信號輸入採集電路相連；副CPU電路高速數據交換端和存儲 器電路相連；副CPU電路的輸出端和輸出回饋電路相連；副CPU的輸入輸出埠和設置顯 示電^各相連。
上述逆變模塊及驅動電路中的功率器件可以為V型槽MOS場效應管(VMOS )、絕緣柵雙極電晶體(IGBT)、集成門極換向晶閘管(IGCT)、智能功率開關器件和驅動電路集成模 塊(IPM)或智能型功率集成電路(SPIC ),所述的自學習修正單元中的副CPU電路和主CPU 控制單元構成了雙CPU同時高速計算系統，從而保證響應速度快，不影響電機的正常工作使用。
在本實用新型的具體實施例中，以交流380V50Hz電源為參照，本實用新型包括整流 電路l、逆變模塊及其驅動電路2、主CPU控制單元3、濾波電路4、工頻旁路電路5、電機 U形曲線檢測單元6、自學習修正單元7。整流電路1和濾波電路4相連；逆變模塊及其驅動 電路2和濾波電路4相連；主CPU控制單元3和逆變驅動電路2相連；電機U形曲線檢測 單元6和主CPU控制單元3輸入相連；自學習修正單元7和主CPU控制單元3相連。
電源經整流電路1進行AC/DC變換後，由濾波電路4對變換後直流電進行實時動態處理， 六倍於電源頻率的脈動電壓變化為高壓500V直流電，該直流電壓加在逆變模塊2上，經主 CPU控制單元3輸出3重PWM脈衝，PWM形式為輸出高頻信號(10 ~ 35KHZ )，形成動態 PWM脈沖電壓，逆變電路2中的DC/AC逆變器輸出符合電機U形曲線的電壓、頻率和波形。 電機U形曲線檢測單元6每隔IOO小時發出指令，採集當前電機電流電壓功率因素等實時值 並計算有功功率，並對額定參數進行比較。自學習修正單元7定期按電機運行100小時進行 修正，給出主CPU控制單元3信號，對電機輸出的電壓、頻率和波形進行偏差正負千分之一 5組信號的試輸出，並記錄比較3組信號不同的功率變化，取最小功率對應的參數做為電機 新的U形能量曲線對應點，在下一次100小時電機運行周期裡，按該條新的U形能量曲線進 行輸出。當節電輸出發生故障時，可手動或自動啟動工頻旁路電路5，可使電機重新正常工 作。
本實用新型中還包含自動巡檢電路71、副CPU電路72、輸出回饋電路73、存儲器電路 74、信號輸入採集電路75、設置顯示電路76。其中副CPU電路72的輸出端和自動巡檢電路 71相連；副CPU電路72的輸入端和信號輸入採集電路75相連；副CPU電路72高速數據交 換端和存儲器電路74相連；副CPU電路72的輸出端和輸出回饋電路73相連；副CPU電路 72的輸入輸出埠和設置顯示電路76相連。其中信號輸入採集電路75完成各物理量的信號 匹配，將電流、電壓、溫度等處理成數位訊號，送入副CPU電路72。設置顯示電路76可以 和操作人員形成良好的人機界面，進行巡檢時間、電機額定參數等設定，並上傳到副CPU電 路72;副CPU電路72將系統運行的數據下傳到設置顯示電路76，進行當前運行數據顯示。 副CPU電路72在處理電機參數比較時，從存儲器電路74實時進行查表操作，對存儲的數據 庫文件數據進行比對，並最終確定一組數據。副CPU電路72發出巡檢指令到自動巡檢電路71,完成巡檢操作。副CPU電路72將需要和主CPU控制單元3進行交換的數據送到輸出回 饋電路7 - 3,完成兩組CPU的數據交換。
採用了上述的交流電動機動態智能節電器，由於其在主CPU控制單元的控制下，通過整 流和逆變電路將電源(AC220V/380V、 50HZ )變換成電壓、頻率和波形可匹配的電4幾U形 能量曲線的交流電，定時動態檢測和調整電機U形曲線參數，並採用雙CPU高速智能化計 算方法的節電裝置，該節電裝置達到輸出電機實際能量U型曲線的功能，從而使電機動態的 運行在效率最高點；而且通過自學習修正單元，可以根據電機的運轉時間每隔固定周期就定 期自動檢測電機老化狀況一次，並記錄到存儲器中，不斷修正實時的電機U形曲線；主CPU 電路能夠根據和副CPU的數據交換，實時改變逆變模塊的電力輸出參數，智能動態的控制電 機，使電機在同等工況下， 一直處於效率最高、最節電的狀態，從而本節電裝置相對於現有 節電技術，將額外增加5% ~ 10%的節電效果，而應用在未作同類節電改造的且負載變換大 的電機上時， 一般可取得10% ~60%的節電效果，同時本實用新型的節電器不影響電機正常 工作使用，安裝筒便，計量直觀，具備良好的經濟效益和社會效益，而且結構簡單實用，成 本較低，能夠全自動運行，性能優越可靠，節電效果顯著，適用範圍較為廣泛。
在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出 各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性 的而非限制性的。
權利要求1、一種交流電動機動態智能節電器，包括整流電路、逆變模塊及驅動電路、主CPU控制單元、濾波電路和工頻旁路電路，所述的整流電路依次通過濾波電路、逆變模塊及驅動電路與電動機相連接，所述的主CPU控制單元和工頻旁路電路均與所述的逆變模塊及驅動電路相連接，其特徵在於，所述的交流電動機動態智能節電器還包括電機U形曲線檢測單元和自學習修正單元，所述的電機U形曲線檢測單元和自學習修正單元均與所述的主CPU控制單元的輸入端相連接。
2、 根據權利要求1所述的交流電動機動態智能節電器，其特徵在於，所述的自學習修正 單元包括自動巡檢電路、副CPU電路、輸出回饋電路、存儲器電路、信號輸入採集電路、設 置顯示電路，所述的副CPU電路的輸出端分別與所述的輸出回饋電路和自動巡檢電路相連 接，且該副CPU電路的輸入端和信號輸入採集電路相連接，該副CPU電路的高速數據交換 端和存儲器電路相連接，且該副CPU電路的輸入輸出埠和設置顯示電路相連接。
3、 根據權利要求1所述的交流電動機動態智能節電器，其特徵在於，所述的逆變模塊及 驅動電路中所包含的功率器件為VMOS、 IGBT、 IGCT、 IPM或SPIC。
4、 根據權利要求1所述的交流電動機動態智能節電器，其特徵在於，所述的自學習修正 單元中的副CPU電路和主CPU控制單元共同構成雙CPU高速計算系統。
專利摘要本實用新型涉及一種交流電動機動態智能節電器，包括整流電路、逆變模塊及驅動電路、主CPU控制單元、濾波電路、工頻旁路電路、電機U形曲線檢測單元和自學習修正單元，整流電路依次通過濾波電路、逆變模塊及驅動電路與電動機連接，主CPU控制單元和工頻旁路電路均與逆變模塊及驅動電路連接，電機U形曲線檢測單元和自學習修正單元均與主CPU控制單元的輸入端連接。採用該種結構的交流電動機動態智能節電器，通過不斷修正實時的電機U形曲線，使電機在同等工況下一直處於效率最高、最節電的狀態，額外增加了5％～10％的節電效果，可取得10％～60％的節電效果，安裝結構簡便，計量直觀，成本較低，性能優越可靠，節電效果顯著，適用範圍較為廣泛。
文檔編號H02P27/04GK201234237SQ20082015059
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月8日 優先權日2008年7月8日
發明者易鴻軼 申請人:易鴻軼