[實用新型]斬控式三相交流電機節能控制器

無效

• 申請號: 200920028345.2
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN201536334U
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 孫佃升
• 申請（專利權）人: 濱州學院;孫佃升
• 主分類號: H02P1/28
• 分類號: H02P1/28;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于三相交流電機的軟起動控制、節能的裝置。

背景技術

電動機是工業生產中的主要動力設備，也是電網中主要的耗能設備。據統計，我國約有六成的電動機在低于設計額定負荷60％的欠負荷狀態下運行，電動機的功率因數在0.8以下，甚至低于0.7，在此狀態下運行的電動機，高達30％的用電被浪費掉。隨著中國經濟的快速發展，高耗能已經成為不可忽視的社會問題，“節能”作為近年倡導的主題。同時，多數電機在使用中起、制動造成的沖擊電流對電網造成沖擊；功率因數低、諧波污染等問題也引起了供電部門的廣泛重視，整治電網污染的呼聲日益高漲。雙功率電機是典型的通過進行電機本體結構的改造來達到實現節能運行目的的一種節能電機。此種電機具有兩套繞組分別對應兩個額定運行功率，根據電機負載的大小進行運行繞組的切換，避免電機處于“大馬拉小車”的運行狀態。雙功率電機適合于運行中有兩個大小相差較大又相對穩定的負載的情況，比如電機拖動游梁式抽油機時的情況。而在負載不穩定、變動范圍較大的情況下，雙功率電機卻不在適用，難以達到良好節能的效果。基于電容投切無功補償技術的無功功率補償裝置雖能在一定程度上提高電機拖動系統功率因數，改善電網供電，但無法達到電機節能運行的目的；且電容的投切是一種有級式的，不能根據電機的運行狀態平滑的調節。相控式交流電機節能技術是在電機負載率低的情況下，通過適當降低定子繞組供電電壓達到降低能耗、提高電機功率因數的目的。但此種相控調壓的方法本身就會造成電機向電網索取的電壓波形的畸變，對電網帶來諧波污染，在需要大幅度調壓的情況下不再具有節能效果。因此，相控式交流電機節能技術存在很大缺陷。

發明內容

為了解決相控式交流電機節能技術存在的電機向電網索取的電壓波形為非正弦，對電網帶來諧波污染、節能效果差的問題，本實用新型提供了一種斬控式三相交流電機節能控制器。該控制器不僅可以實現電機輕載時的節能運行，電機向電網索取的電壓波形為等效正弦的PWM波，最大限度地減小電機對電網帶來諧波污染、提高節能效果；還可以實現電機軟起動。本實用新型所采用的技術方案是：該控制器包含以下幾部分：變流主電路、驅動與保護電路、檢測電路、單片機控制系統、狀態顯示和操作面板電路。變流主電路的輸入端與三相電源的進線相連，變流主電路的輸出端與三相交流電機的三相接線端相連，檢測電路與變流主電路、驅動與保護電路、MC908GP32單片機控制系統相連，驅動與保護電路與變流主電路、MC908GP32單片機控制系統、檢測電路相連，MC908GP32單片機控制系統和驅動與保護電路、檢測電路、狀態顯示和操作面板電路相連。變流主電路擁有四組由IGBT和電力二極管組成的雙向通斷的電子開關，其中的三組為相內雙向電子開關，分別與三相電源的每相進線以及交流電機的三相接線端相連，各由一個IGBT和四個電力二極管組成，另外的一組為相間雙向電子開關，接于三組相內雙向電子開關和交流電機的三相接線端之間，由一個IGBT和六個電力二極管組成。檢測電路檢測電機運行時的參數，包括電流、電壓、功率因數、轉速。單片機控制系統采集檢測電路檢測到的電機運行的參數，根據控制需要通過驅動與保護電路調節變流主電路中開關管的開通占空比，對三相輸入電壓進行斬波控制，在滿足一定的轉速條件下適當降低電機定子輸入電壓，達到節能運行的目的。由于是在正弦電壓的基礎上斬波調壓，且斬波頻率高、占空比高，系統運行時電壓、電流波形接近正弦，不含低次諧波，高次諧波可濾除，能夠達到減小諧波、節能運行的目的。電機起動時，可通過檢測轉速和電流，調節斬波占空比實現降壓軟起動的目的。

本實用新型可以實現電機降壓軟起動、輕載時的節能運行，對提高電機運行時的功率因數、減小電機對電網帶來諧波污染效果明顯。

附圖說明

下面結合附圖和實例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的系統組成原理框圖。

圖2是本實用新型的外觀圖。

圖3是本實用新型的變流主電路圖。

圖4是IGBT驅動電路圖。

圖5是緩沖放電電路圖。

圖6是單片機外圍電路圖。

圖7是電流采集電路圖。

具體實施方式

圖1所述為本實用新型各部分的組成原理框圖，各部分信號流通關系如圖所示。