物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器的製造方法
2023-11-10 15:24:47 1
物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，包括三相電源、無諧波變頻裝置、數據採集單元、中央數據處理單元、傳感器、A/D轉換器、通訊模塊、網際網路、PC監控中心和行動裝置；三相電源、無諧波變頻裝置和平方轉矩負載依次連接構成主迴路；數據採集模塊的輸入端連接三相電源，輸出端接中央數據處理單元；平方轉矩負載的輸出端設有傳感器，傳感器的輸出端通過A/D轉換器連接中央數據處理單元；中央數據處理單元連接無諧波變頻裝置；中央數據處理單元通過通訊模塊連接網際網路，PC監控中心和行動裝置通過有線或者無線方式連接網際網路。本實用新型結構簡單，且可以有效的抑制諧波，降低諧波對電機的影響。
【專利說明】物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器
【【技術領域】】
[0001]本實用新型涉及節電保護【技術領域】，特別涉及一種平方轉矩負載節電保護控制器。
【【背景技術】】
[0002]電機所帶平方轉矩負載設備主要有各種風機、泵類。平方轉矩負載的特點是，負載轉矩與轉速的二次方成正比，其功率與轉速的三次方成正比。
[0003]對平方轉矩負載，現有節能控制技術的缺點:
[0004]1、節能的同時產生副作用:現有節能控制大多單一使用變頻器，而變頻器在對電機負載節能的同時，又會產生大量的諧波。該諧波是一種有害電能，致使電機的運行溫度過度發熱，絕緣過早老化，壽命減短，維修次數和費用加大。且該諧波會嚴重影響精密儀器及智能控制系統的正常穩定運行，甚至使其誤動作而造成事故發生。
[0005]2、不能基於網際網路遠程監控:現場通過開關操作電機的運行和停止，費人、費力、費時，甚至在故障報警時延誤時機而造成事故發生。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在於，提供一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，在對電機進行節能控制的基礎上，降低諧波對電機的影響。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0008]一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，包括三相電源、無諧波變頻裝置、數據採集單元、中央數據處理單元、傳感器、A/D轉換器、通訊模塊、網際網路、PC監控中心和行動裝置；
[0009]三相電源、無諧波變頻裝置和平方轉矩負載依次連接構成主迴路；
[0010]數據採集模塊的輸入端連接三相電源，輸出端接中央數據處理單元；平方轉矩負載的輸出端設有傳感器，傳感器的輸出端通過A/D轉換器連接中央數據處理單元；中央數據處理單元連接無諧波變頻裝置；中央數據處理單元通過通訊模塊連接網際網路，PC監控中心和行動裝置通過有線或者無線方式連接網際網路。
[0011]本實用新型進一步的改進在於:無諧波變頻裝置中，三相電源穿過屏蔽磁環後通過星形接法接入移相變壓器的一次側，移相變壓器的二次側設有四個繞組，包括一組輸出AC220V作為無諧波變頻裝置電源供電的繞組、三組輸出AC380V的三相繞組；在三組三相繞組中，第一組三相繞組採用延邊三角形接法，第二組三相繞組為星形接法，第三組三相繞組採用延邊三角形接法；第一組三相繞組依次連接第一三相橋式整流器、第一 η型濾波器和第一功率逆變電路；第二組三相繞組依次連接第二三相橋式整流器、第二 η型濾波器和第二功率逆變電路；第三組三相繞組依次連接第三三相橋式整流器、第三JI型濾波器和第三功率逆變電路；第一功率逆變電路、第二功率逆變電路和第三功率逆變電路的三相輸出端對應並聯後連接平方轉矩負載，給平方轉矩負載提供電能。
[0012]本實用新型進一步的改進在於:所述三相電源為380伏交流電源。
[0013]本實用新型進一步的改進在於:第一組三相繞組、第二組三相繞組和第三組三相繞組的相位角相差為20°、0。、-20。。
[0014]本實用新型進一步的改進在於:第一三相橋式整流器與第一 η型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第一電阻；第二三相橋式整流器和第二 η型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第二電阻；第三三相橋式整流器和第三η型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第三電阻。
[0015]該物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，能使電機所帶該類負載，高效節能、電能治理、乙太網通訊(PC監控中心)或GPRS通訊(行動裝置)控制電機運行或停止、能源在線計量監測。
[0016]相對於現有技術，本實用新型具有以下有益效果:
[0017]本實用新型中無諧波變頻裝置結構簡單，且可以有效的抑制諧波，降低諧波對電機的影響。本實用新型能夠有效節能的同時，集成能源在線計量監測系統，便於遠程監控。
[0018]本實用新型採用π型濾波器，其結構為採用大電感線圈串接在電容儲能之間，減少電壓突變與電流突變的可能發生，給整流電源帶來的波形曲變的影響。同時大電容儲能充分滿足逆變電路所需電壓的要求，大電感在瞬間電流變化時對電流的突變產生阻礙。有效消除由於逆變給主電路帶來的諧波產生。
[0019]本實用新型的創新點還在於，逆變三組三相電源並聯輸出運行方式，有效消除諧波的產生，更好地對輸出電源提供平滑的正玄交流電壓波形與足夠的電流源；降低器件的電流容量與器件選型上存在的電流的不足，從而可以擴大低壓變頻在大功率擴展的需求；有效地解決了部分地區無法採用高壓變頻而改為低壓變頻的問題。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0020]圖1是實用新型的結構框圖；
[0021]圖2為本實用新型中無諧波變頻裝置的電路圖。
【【具體實施方式】】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0023]請參閱圖1和圖2所示，本實用新型一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，包括三相電源、無諧波變頻裝置、數據採集單元、中央數據處理單元、平方轉矩負載、傳感器、A/D轉換器、通訊模塊、網際網路、PC監控中心和行動裝置。
[0024]三相電源、無諧波變頻裝置和平方轉矩負載依次連接構成主迴路。數據採集模塊的輸入端連接三相電源，輸出端接中央數據處理單元；平方轉矩負載的輸出端設有傳感器，傳感器的輸出端通過A/D轉換器連接中央數據處理單元；中央數據處理單元連接無諧波變頻裝置。網際網路通過通訊模塊連接中央處理器，PC監控中心和行動裝置通過有線或者無線方式連接網際網路。
[0025]通用變頻器的主電路形式一般由三部分組成:整流部分、逆變部分和中間直流濾波部分。整流部分為三相橋式不可控整流器，低壓變頻器整流部分常採用6脈衝二極體不可控橋式整流，中間濾波部分採用大電容作為濾波元件，整流器的輸入電流實際上是電容器的充電電流，其諧波分量較大。一般未做諧波汙染處理的變頻器，其電網總諧波汙染通常為50?70%左右。即使在輸入端增加交流電抗器，諧波指數約可下降3%?10%左右，與國家所要求的諧波抑制標準仍然差距很大。
[0026]請參閱圖2所示，本實用新型無諧波變頻裝置中，三相380V交流電源穿過屏蔽磁環後通過星形接法接入移相變壓器的一次側，移相變壓器的二次側設有三組三相繞組，第一組三相繞組為延邊三角形接法，第二相繞組為星形接法，第三相繞組為延邊三角形接法；第一組三相繞組依次連接第一三相橋式整流器、第一 π型濾波器和第一功率逆變電路；第二組三相繞組依次連接第二三相橋式整流器、第二 η型濾波器和第二功率逆變電路；第三組三相繞組依次連接第三三相橋式整流器、第三η型濾波器和第三功率逆變電路。第一功率逆變電路、第二功率逆變電路和第三功率逆變電路的三相輸出端對應並聯後連接平方轉矩負載電機，給平方轉矩負載提供電能。
[0027]第一三相橋式整流器與第一 π型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第一電阻；第二三相橋式整流器和第二 η型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第二電阻；第三三相橋式整流器和第三π型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第三電阻，用於無諧波變頻裝置通電時對電容組的保護。
[0028]採用Ji型濾波器，其結構為採用電感線圈串接在電容儲能之間，減少電壓突變與電流突變的可能發生，給整流電源帶來的波形曲變的影響。同時電容儲能充分滿足逆變電路所需電壓的要求，電感在瞬間電流變化時對電流的突變產生阻礙。有效消除由於逆變給主電路帶來的諧波產生。
[0029]本實用新型無諧波變頻裝置採用主電路拓撲結構，由原先單一的整流塊直接對輸Λ AC380V電壓進行整理，改進為18脈波移向變流技術，對輸入AC380V進行移向分割成多電壓。通過繞組的不同接法讓輸入與輸出的相位角關係發生變化，從而促使高次諧波在變壓器中自行消除與抑制掉。18脈波的移向角為20°，每相的相位差為20°、0°、-20°。採用這種方式，可將總諧波電流抑制在10%以下，起到了很好的諧波抑制作用。
[0030]該電路的設計創新在於，輸入繞組與輸出繞組均為AC380V，改變各個繞組的連結方式。也從而改變相位，移相輸出採用延邊三角型接法與星型接法相互存在，從而低消諧波的產生。輸入整流模塊與輸出功率單兀的耐壓不變，但電流可降低到原來的三分之一。輸入部分採用屏蔽磁環可有效抵制外來的幹擾源及自生幹擾的擴散。
[0031]本實用新型一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器工作時，數據採集單元採集三相電源的電參數送至中央數據處理單元，中央數據處理單元依據內存中的平方轉矩負載歷史運行電參數，實時計算該用電系統在節能改造前、後兩種運行狀況下的有功節電率、無功節電率、電流減少率、容量(視在功率)下降率、功率因數提高率等節電保護效果；中央數據處理單元通過通信模塊可將電源側電氣參數、節電保護控制器運行參數及控制負載運行參數等相關數據傳送到網際網路；用戶可以通過PC監控中心或者行動裝置實時調取中央數據處理單元輸出的數據，實時看到該用電系統(或用電設備)在節能改造前、後兩種運行狀況下的用電量、電費、有功功率、無功功率、電流、容量(視在功率)、功率因數；以及相應的有功節電率、無功節電率、電流減少率、容量(視在功率)下降率、功率因數提高率、節約標煤量等運行參數和節電保護效果，方便遠程監控，達到物聯智能監控的目的。傳感器實時採集平方轉矩負載輸出端的輸出信號，並經過A/d轉換器進行模數轉換後輸出給中央數據處理單元；中央數據處理單元通過設定值與傳感器反饋值進行運算，根據運算結果向無諧波變頻裝置發出控制指令，控制無諧波變頻裝置的運行參數，以調整輸入平方轉矩負載的電參數，達到輸出與設定一致的要求，實現閉環控制；這種閉環控制技術為現有技術。
[0032]對於風機、水泵等平方轉矩負載，傳感器反饋的可以是壓力、流量等信號，其功率與轉速的三次方成正比。
【權利要求】
1.一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，其特徵在於，包括三相電源、無諧波變頻裝置、數據採集單元、中央數據處理單元、傳感器、A/D轉換器、通訊模塊、網際網路、PC監控中心和行動裝置； 三相電源、無諧波變頻裝置和平方轉矩負載依次連接構成主迴路； 數據採集模塊的輸入端連接三相電源，輸出端接中央數據處理單元；平方轉矩負載的輸出端設有傳感器，傳感器的輸出端通過A/D轉換器連接中央數據處理單元；中央數據處理單元連接無諧波變頻裝置；中央數據處理單元通過通訊模塊連接網際網路，PC監控中心和行動裝置通過有線或者無線方式連接網際網路； 無諧波變頻裝置中，三相電源穿過屏蔽磁環後通過星形接法接入移相變壓器的一次偵牝移相變壓器的二次側設有四個繞組，包括一組輸出AC220V作為無諧波變頻裝置電源供電的繞組、三組輸出AC380V的三相繞組；在三組三相繞組中，第一組三相繞組採用延邊三角形接法，第二組三相繞組為星形接法，第三組三相繞組採用延邊三角形接法；第一組三相繞組依次連接第一三相橋式整流器、第一 η型濾波器和第一功率逆變電路；第二組三相繞組依次連接第二三相橋式整流器、第二 η型濾波器和第二功率逆變電路；第三組三相繞組依次連接第三三相橋式整流器、第三η型濾波器和第三功率逆變電路；第一功率逆變電路、第二功率逆變電路和第三功率逆變電路的三相輸出端對應並聯後連接平方轉矩負載，給平方轉矩負載提供電能。
2.根據權利要求1所述的一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，其特徵在於，所述三相電源為380伏交流電源。
3.根據權利要求1所述的一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，其特徵在於，第一組三相繞組、第二組三相繞組和第三組三相繞組的相位角相差為20°、0°、-20°。
4.根據權利要求1所述的一種物聯智能平方轉矩負載節電保護控制器，其特徵在於，第一三相橋式整流器與第一 π型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第一電阻；第二三相橋式整流器和第二 η型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第二電阻；第三三相橋式整流器和第三η型濾波器之間設有串聯有帶短接開關的第三電阻。
【文檔編號】H02M1/12GK203984300SQ201420132042
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】李青勤, 金世海 申請人:李青勤