跳波式有級變頻無級調壓電機軟起動裝置的製作方法
2024-02-14 14:31:15
專利名稱：跳波式有級變頻無級調壓電機軟起動裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種三級變頻大轉矩的電機軟起動裝置，該裝置用於交流電動機工頻電源供電的情況下進行大轉矩起動及重載情況的安全起動。
背景技術：
在現有的交流電動機固態啟動裝置中，均採用雙向晶閘管反並聯相位控制降壓起動，由於電動機的轉矩與電壓的平方成正比，因而起動轉矩很小，衝擊電流很大，一般只能控制在電動機額定電流3-4倍，重載情況時出現堵轉，起動不成功的現象。而採用現有的變頻調速裝置，則設備投資費用高。
發明內容
為解決現有技術的問題，本實用新型的目的是提供一種跳波式有級變頻無級調壓電機軟起動裝置，該裝置通過對五組反並聯晶閘管閥組的控制，以跳波的方式來實現電動機轉矩最大化，使電動機完成從靜止到全速的起動。
為實現上述目的，本實用新型的技術解決方案敘述如下跳波式有級變頻無級調壓電機軟起動裝置，其特徵在於該裝置由控制電路和執行電路組成，控制電路由微控制器、移相電路、邏輯電路構成，移相電路連接微控制器，微控制器連接邏輯電路；微控制器還連接顯示電路、命令輸入、通訊電路，電流調節電路；執行電路由五組反並聯晶閘管閥組構成，三個電源輸入端子A、B、C由高壓電網供電，五組反並聯晶閘管閥組接在輸入端子A、B、C和輸出端子 A′、B′、C′之間，第一閥組SA接第一輸入、輸出端子A、A′之間；第二閥組SB接第二輸入、輸出端子B、B′之間；第三閥組SC接第三輸入、輸出端子C、C′之間；第四閥組SD接第三輸入端子C和第二輸出B′之間；第五閥組SE接第二輸入端子B和第三輸出端子C′之間。
本實用新型跳波式有級變頻無級調壓電機軟起動裝置與現有技術相比，其新穎性和創造性體現在1、能夠將電動機起動轉矩提高到傳統降壓電機軟起動的十餘倍，達到額定轉矩的80％-90％。起動電流控制在額定電流2倍左右，成本是同類變頻器的20％-25％。
2、起動方式靈活，根據現場負載情況和電網情況選擇不同的起動頻率組合，在不同的起動頻率下實現電壓斜坡起動和限流啟動等多種起動方式。
3、電機起動控制靈活，可以實現正反兩個方向起動；具有自由停車、軟停車和制動停車三種停車方式。
4、起動時間起動轉矩可調，可以根據負載要求任意調整起動時間起動轉矩。
5、採用數字控制方式，可以實現多種通訊接口，易於網絡化。
圖1是本實用新型的執行電路原理圖。
圖2是本實用新型的控制電路的原理圖。
圖3是本發明實施例2的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述實施例1見圖1，該裝置的執行電路是通過五組反並聯晶閘管閥組實現的。三個電源輸入端子A、B、C由高壓電網供電，經斷路器QF與五組反並聯晶閘管閥組相連接；五組反並聯晶閘管閥組接在輸入端子A、B、C和輸出端子 A′、B′、C′之間，第一閥組SA接第一輸入、輸出端子A、A′之間；第二閥組SB接第二輸入、輸出端子B、B′之間；第三閥組SC接第三輸入、輸出端子C、C′之間；第四閥組SD接第三輸入端子C和第二輸出B′之間；第五閥組SE接第二輸入端子B和第三輸出端子C′之間。
見圖2，該裝置的控制電路由微控制器、移相電路、邏輯電路構成，移相電路連接微控制器，將同步信號傳遞給微控制器(TN89C196KC)，微控制器再將信號傳遞給邏輯電路(EPM7160S)，完成對晶閘管閥組的觸發，微控制器還連接顯示電路、命令輸入、通訊電路，電流調節電路。
電動機完成從靜止到全速的起動分為三個階段第一階段，控制裝置產生1/4f的觸發信號(開啟信號)，作用於接在電源和電動機之間的五組反並聯的晶閘管閥組上，在電源每個波形的八個半波，變頻起動裝置跳除掉其中的七個，使加在電動機上的電壓基波頻率為工頻的1/4，即為12.5Hz，在此基礎上逐漸把電壓增加到1/4額定電壓，這樣不僅有效地降低了電動機的起動電流，減少了對電網的衝擊，而且通過延遲晶閘管閥組的開啟角的調節，儘可能地保持了電動機轉矩最大化。因此有效地實現了電動機從0Hz-12.5Hz的起動；第二階段，當電動機的轉速基本達到1/4倍全速時，控制系統及時產生1/2f的觸發信號，在每個波形的四個半波中，變頻起動裝置跳除掉其中的三個，使加在電動機上的電壓電流基波頻率為工頻的1/2，即為25Hz。此時的起動電流也比較低，對電網的衝擊不大。同樣通過調節晶閘管閥組的開啟角，來儘可能地保持了電動機轉矩最大化。電動機轉速從1/4全速開始增加，這樣實現了電動機從12.5Hz-25Hz的起動；第三階段，當電動機的轉速基本達到1/2倍全速時，控制系統產生全頻即工頻觸發信號，這時，不再跳除波形中的任何一個半波，所有的半波都加在電動機上。電動機的轉速從1/2倍全速開始增加，這樣實現了電動機從25Hz-50Hz的起動。經過一段時間，電動機的轉速即可達到或者接近全速。
這樣，電動機通過頻率從0Hz-12.5Hz、12.5Hz-25Hz和25Hz-50Hz三個階段的加速，完成了從靜止到全速的加速過程。加速過程結束後，所有晶閘管組全部開通，旁路接觸器將閥組短接，然後關閉晶閘管閥組觸發脈衝，完成由起動工況向運行工況的無擾切換，從此，電動機進入額定轉速運行狀態。
此外，該起動裝置還可以為電動機提供了3種停機方式。
第一種為自由停機方式。在此方式下，控制系統關斷所有閥組，使電動機在無電狀態下自由停機。採用這種停機方式在機械系統慣性較大的情況下，電動機往往需要很常時間才能停下來。
第二種為軟停機方式。在此方式下，控制系統按與起動過程相反的順序，使施加在電動機上的頻率從50Hz、25Hz、12.5Hz到0Hz。這種停機方式比第一種方式能明顯縮短時間。
第三種為電制動停機方式。在此方式下，控制系統使施加在電機上的電壓波形出現直流成分，通過控制閥組的導通角來控制制動轉矩和制動電流。這種停機方式可以實現電機快速停機。
實施例2對於某些只需要1/4f和全頻2個有級起動階段就能滿足起動需要的應用場合，則圖1電路可以省去SD和SE晶閘管閥組，既只保留SA、SB和SC晶閘管閥組。
電路連接關係為見圖3，三個電源輸入端子A、B、C由高壓電網供電，五組反並聯晶閘管閥組接在輸入端子A、B、C和輸出端子 A′、B′、C′之間，第一閥組SA接第一輸入、輸出端子A、A′之間；第二閥組SB接第二輸入、輸出端子B、B′之間；第三閥組SC接第三輸入、輸出端子C、C′之間。
權利要求1.跳波式有級變頻無級調壓電機軟起動裝置，其特徵在於該裝置由控制電路和執行電路組成，控制電路由微控制器、移相電路、邏輯電路構成，移相電路連接微控制器，微控制器連接邏輯電路；微控制器還連接顯示電路、命令輸入、通訊電路，電流調節電路；執行電路由五組反並聯晶閘管閥組構成，三個電源輸入端子A、B、C由高壓電網供電，五組反並聯晶閘管閥組接在輸入端子A、B、C和輸出端子 A′、B′、C′之間，第一閥組SA接第一輸入、輸出端子A、A′之間；第二閥組SB接第二輸入、輸出端子B、B′之間；第三閥組SC接第三輸入、輸出端子C、C′之間；第四閥組SD接第三輸入端子C和第二輸出B′之間；第五閥組SE接第二輸入端子B和第三輸出端子C′之間。
2.根據權利要求1所述的跳波式有級變頻無級調壓電機軟起動裝置，其特徵在於對於需要1/4f和全頻2個有級起動階段就能滿足起動需要的應用場合，電路連接關係為三個電源輸入端子A、B、C由高壓電網供電，五組反並聯晶閘管閥組接在輸入端子A、B、C和輸出端子 A′、B′、C′之間，第一閥組SA接第一輸入、輸出端子A、A′之間；第二閥組SB接第二輸入、輸出端子B、B′之間；第三閥組SC接第三輸入、輸出端子C、C′之間。
專利摘要本實用新型涉及一種跳波式有級變頻無級調壓電機軟起動裝置，該裝置由控制電路和執行電路組成，控制電路由微控制器、移相電路、邏輯電路構成，移相電路連接微控制器，微控制器連接邏輯電路；微控制器還連接顯示電路、命令輸入、通訊電路，電流調節電路；執行電路由五組反並聯晶閘管閥組構成。通過控制電路產生的觸發信號，作用於接在電源和電動機之間的五組反並聯晶閘管閥組，以跳波的方式來實現電動機轉矩最大化，使電動機完成從靜止到全速的起動。該方法可使起動轉矩提高到傳統降壓電機軟起動的十餘倍，起動電流控制在二倍額定電流，成本僅為同類變頻器的20％－25％。
文檔編號H02P1/30GK2930089SQ20062009226
公開日2007年8月1日 申請日期2006年7月26日 優先權日2006年7月26日
發明者李興, 徐英勝, 司明起, 左強 申請人:遼寧榮信電力電子股份有限公司