CN104779890A - 一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,由电机(5),控制系统(2),与控制系统(2)相连接的电压检测装置(1),与电压检测装置(1)相连接的电机保护系统(3),与电机(5)相连接的变频控制系统(4),输入端与电机(5)相连接、输出端则与控制系统(2)相连接的速度检测模块(6)组成,其特征在于:在速度检测模块(6)和控制系统(2)之间还设置有速度信号处理模块(7)。本发明采用速度信号处理模块对检测到的电机转速信号进行处理,使控制系统所接收到的转速信号精度更高,从而使控制系统对电机转速调整的精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域,具体是指一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。随着科技的不断发展,电机已经广泛应用到各行各业,并且是工业企业主要的动力装置,其广泛的应用于各种工况,据相关资料显示,工业企业中能耗最大的是各种电动机设备,我国的电动机用电量占全国耗电量的60%-70%。在科技不断发展的同时,环境问题、能源问题也日益突出,已成为人们关注的焦点,随着国家节能减排计划的逐渐实施,工业企业为了符合节能减排要求,都纷纷设法降低电机的能耗,并取得了很大的成果。
电机在不同的工况所要求的转速不同,这就要求电机控制系统能够很好的对电机转速进行控制。然而目前所使用的电机控制系统对电机转速控制的精度并不高,达不到生产的需要。因此,提供一种能够精确控制电机转速的电机控制系统则是人们所急需解决的。
发明内容
本发明的目的在于解决传统的电机控制系统对电机转速的控制精度不高的缺陷,提供一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统。
本发明的目的通过下述技术方案现实:一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,由电机,控制系统,与控制系统相连接的电压检测装置,与电压检测装置相连接的电机保护系统,与电机相连接的变频控制系统,输入端与电机相连接、输出端则与控制系统相连接的速度检测模块组成,所述控制系统与外部电网相连接,而变频控制系统则顺次经放大器P1和电容C1后与控制系统相连接,电机保护系统还与电机相连接,在速度检测模块和控制系统之间还设置有速度信号处理模块;所述速度信号处理模块由三极管VT4,三极管VT5,与非门Y,负极与三极管VT4的基极相连接、正极则经电阻R17后作为电路输入端的电容C7,一端与电容C7的正极相连接、另一端与三极管VT5的基极相连接的电容C6,N极与电容C7的正极相连接、P极则经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接的稳压二极管D7,正极与电容C7的正极相连接、负极则和与非门Y的输出极相连接的电容C8,一端和与非门Y的输出极相连接、另一端则作为电路输出端的电阻R20,以及N极经电阻R19后与三极管VT5的发射极相连接、P极和与非门Y的反相输入端相连接的二极管D8组成;三极管VT5的发射极接地、集电极则与稳压二极管D7的P极相连接,三极管VT4的集电极和与非门Y的正相输入端相连接。
进一步的,所述的变频控制系统由检测电路,处理芯片U,一端与处理芯片U的TRI管脚相连接、另一端则经电容C4后接地的电阻R7,正极与处理芯片U的CONT管脚相连接、负极接地的电容C5,与检测电路以及处理芯片U相连接的积分电路,与积分电路以及处理芯片U相连接的复位电路,与处理芯片U相连接的恒流源电路,以及与恒流源电路相连接的触发电路组成;处理芯片U的HTRE管脚与电阻R7和电容C4的连接点相连接、GND管脚接地。
所述的检测电路由三极管VT1,单向晶闸管D1,负极与三极管VT1的集电极相连接、正极则与积分电路相连接的电容C2,一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与电容C2的正极相连接的电阻R2,一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端则顺次经电阻R4和电阻R3后与三极管VT1的发射极相连接的电阻R5组成。所述三极管VT1的基极与电阻R3和电阻R4的连接点相连接,单向晶闸管D1的N极与三极管VT1的基极相连接、其P极则同时与处理芯片U的VCC管脚和RE管脚相连接、控制极与电阻R4和电阻R5的连接点相连接。
所述的积分电路由放大器P1,负极与放大器P1的输出端相连接、正极则经电阻R1后作为信号输入端的电容C3,一端与放大器P1的正相输入端相连接、另一端接地的电阻R6组成;所述放大器P1的反相输入端分别与复位电路、电阻R1和电容C3的连接点以及电容C2的正极相连接、其输出端则与处理芯片U的TRI管脚相连接。
所述的复位电路包括场效应管Q,电阻R8,电阻R9,电阻R10,二极管D2,二极管D3;电阻R8和电阻R9的一端均与场效应管Q的源极相连接、另一端均接地,二极管D2的N极与场效应管Q的栅极相连接、P极接地,二极管D3的N极与场效应管Q的栅极相连接、P极则经电阻R10后与处理芯片U的DIS管脚相连接,场效应管Q的漏极则与放大器P1的反相输入端相连接。
所述的恒流源电路由三极管VT2,N极经电阻R11后与处理芯片U的OUT管脚相连接、P极则顺次经稳压二极管D6和电阻R15后接地的稳压二极管D5,以及一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R13和电阻R14后与稳压二极管D6和电阻R15的连接点相连接的电阻R12组成;所述三极管VT2的基极与电阻R13和电阻R14的连接点相连接、集电极与触发电路相连接,处理芯片U的RE管脚则同时与稳压二极管D5的N极以及电阻R12和电阻R13的连接点相连接。
所述的触发电路包括三极管VT3,二极管D4,电阻R16;二极管D4的N极与三极管VT3的集电极相连接、P极接地,电阻R16的一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端接地,三极管VT3的基极与处理芯片U的OUT管脚相连接、发射极接地、集电极与三极管VT2的集电极相连接。
所述的处理芯片U为NE555集成电路,而电容C6和电容C7的电容量均为1μF。
本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果:
1、本发明采用变频控制系统对电机进行控制,使节能效率达到30%。
2、本发明可以实现闭环恒压控制,以及电机的软停、软启,避免了工频启动时的电压冲击,减少电动机的故障率。
3、本发明采用速度信号处理模块对检测到的电机转速信号进行处理,使控制系统所接收到的转速信号精度更高,从而使控制系统对电机转速调整的精度更高。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的速度信号处理模块电路结构示意图;
图3为本发明的变频控制系统电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
如图1所示,本发明包括有电机5,控制系统2,与控制系统2相连接的电压检测装置1,与电压检测装置1相连接的电机保护系统3,与电机5相连接的变频控制系统4。该电机保护系统3还与电机5相连接,控制系统2与外部电网相连接,而变频控制系统4则顺次经放大器P1和电容C1后与控制系统2相连接,即外部电压经控制系统2输出后,由电容C1滤波以及放大器P1放大后输送进变频控制系统4,由变频控制系统4对电机5进行控制。
为了能够对电机5的转速进行精确的控制,系统中还设置有速度检测模块6和速度信号处理模块7。该速度检测模块6的输入端与电机5相连接、输出端则经速度信号处理模块7后与控制系统2相连接。这样电机控制系统则形成一个闭环式控制,当速度检测模块6检测到电机5的实时转速时,把转速信号传输给速度信号处理模块7进行处理后再输送到控制系统2,经处理后的转速信号保真度极高。而控制系统2则可以对转速信号进行分析,并发出相应的指令,从而实现对电机5的转速进行精确控制。
同时,电压检测装置1可以对电网电压进行检测,如检测到过电压信号,则会把信号输送给电机保护系统3,由电机保护系统3对电机5进行过电压保护。在变频控制系统4的驱动下,电机5可以实现软停、软启。
速度信号处理模块7是本发明的重点所在,如图2所示,其由三极管VT4,三极管VT5,与非门Y,负极与三极管VT4的基极相连接、正极则经电阻R17后作为电路输入端的电容C7,一端与电容C7的正极相连接、另一端与三极管VT5的基极相连接的电容C6,N极与电容C7的正极相连接、P极则经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接的稳压二极管D7,正极与电容C7的正极相连接、负极则和与非门Y的输出极相连接的电容C8,一端和与非门Y的输出极相连接、另一端则作为电路输出端的电阻R20,以及N极经电阻R19后与三极管VT5的发射极相连接、P极和与非门Y的反相输入端相连接的二极管D8组成。三极管VT5的发射极接地、集电极则与稳压二极管D7的P极相连接,三极管VT4的集电极和与非门Y的正相输入端相连接。转速信号经过电容C6和电容C7滤波,三极管VT4放大,以及与非门整形处理后再输出。为了更好的实施本发明,电容C6和电容C7的电容量均设置为1μF。
如图3所示,变频控制系统4由检测电路,处理芯片U,一端与处理芯片U的TRI管脚相连接、另一端则经电容C4后接地的电阻R7,正极与处理芯片U的CONT管脚相连接、负极接地的电容C5,与检测电路以及处理芯片U相连接的积分电路,与积分电路以及处理芯片U相连接的复位电路,与处理芯片U相连接的恒流源电路,以及与恒流源电路相连接的触发电路组成。该处理芯片U的HTRE管脚与电阻R7和电容C4的连接点相连接、GND管脚接地。为了更好的实施本发明,处理芯片U优选为NE555集成电路,其用途很广只需少数的电阻和电容,便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。
而其中的检测电路则由三极管VT1,单向晶闸管D1,负极与三极管VT1的集电极相连接、正极则与积分电路相连接的电容C2,一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与电容C2的正极相连接的电阻R2,一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端则顺次经电阻R4和电阻R3后与三极管VT1的发射极相连接的电阻R5组成。同时,三极管VT1的基极与电阻R3和电阻R4的连接点相连接,单向晶闸管D1的N极与三极管VT1的基极相连接、其P极则同时与处理芯片U的VCC管脚和RE管脚相连接、控制极与电阻R4和电阻R5的连接点相连接。
所述的积分电路由放大器P1,负极与放大器P1的输出端相连接、正极则经电阻R1后作为信号输入端的电容C3,一端与放大器P1的正相输入端相连接、另一端接地的电阻R6组成。该放大器P1的反相输入端分别与复位电路、电阻R1和电容C3的连接点以及电容C2的正极相连接、其输出端则与处理芯片U的TRI管脚相连接。
复位电路作为积分电路的放电复位开关,而处理芯片U根据电机5的不同工况由其DIS管脚对复位电路进行控制,再由复位电路改变积分电路所发出的指令信号,由此实现电机5的变频控制。该复位电路包括场效应管Q,电阻R8,电阻R9,电阻R10,二极管D2,二极管D3。连接时,电阻R8和电阻R9的一端均与场效应管Q的源极相连接、另一端均接地,二极管D2的N极与场效应管Q的栅极相连接、P极接地,二极管D3的N极与场效应管Q的栅极相连接、P极则经电阻R10后与处理芯片U的DIS管脚相连接,场效应管Q的漏极则与放大器P1的反相输入端相连接。该场效应管Q优选为3DJ6结型场效应管。
恒流源电路可以确保系统拥有恒定的电流,其由三极管VT2,N极经电阻R11后与处理芯片U的OUT管脚相连接、P极则顺次经稳压二极管D6和电阻R15后接地的稳压二极管D5,以及一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R13和电阻R14后与稳压二极管D6和电阻R15的连接点相连接的电阻R12组成。所述三极管VT2的基极与电阻R13和电阻R14的连接点相连接、集电极与触发电路相连接,处理芯片U的RE管脚则同时与稳压二极管D5的N极以及电阻R12和电阻R13的连接点相连接。
所述的触发电路包括三极管VT3,二极管D4,电阻R16。连接时,二极管D4的N极与三极管VT3的集电极相连接、P极接地,电阻R16的一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端接地,三极管VT3的基极与处理芯片U的OUT管脚相连接、发射极接地、集电极与三极管VT2的集电极相连接。
如上所述,便可很好的实现本发明。
Claims (9)
1.一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,由电机(5),控制系统(2),与控制系统(2)相连接的电压检测装置(1),与电压检测装置(1)相连接的电机保护系统(3),与电机(5)相连接的变频控制系统(4),输入端与电机(5)相连接、输出端则与控制系统(2)相连接的速度检测模块(6)组成,所述控制系统(2)与外部电网相连接,而变频控制系统(4)则顺次经放大器P1和电容C1后与控制系统(2)相连接,电机保护系统(3)还与电机(5)相连接,其特征在于:在速度检测模块(6)和控制系统(2)之间还设置有速度信号处理模块(7);所述速度信号处理模块(7)由三极管VT4,三极管VT5,与非门Y,负极与三极管VT4的基极相连接、正极则经电阻R17后作为电路输入端的电容C7,一端与电容C7的正极相连接、另一端与三极管VT5的基极相连接的电容C6,N极与电容C7的正极相连接、P极则经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接的稳压二极管D7,正极与电容C7的正极相连接、负极则和与非门Y的输出极相连接的电容C8,一端和与非门Y的输出极相连接、另一端则作为电路输出端的电阻R20,以及N极经电阻R19后与三极管VT5的发射极相连接、P极和与非门Y的反相输入端相连接的二极管D8组成;三极管VT5的发射极接地、集电极则与稳压二极管D7的P极相连接,三极管VT4的集电极和与非门Y的正相输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,其特征在于:所述的变频控制系统(4)由检测电路,处理芯片U,一端与处理芯片U的TRI管脚相连接、另一端则经电容C4后接地的电阻R7,正极与处理芯片U的CONT管脚相连接、负极接地的电容C5,与检测电路以及处理芯片U相连接的积分电路,与积分电路以及处理芯片U相连接的复位电路,与处理芯片U相连接的恒流源电路,以及与恒流源电路相连接的触发电路组成;处理芯片U的HTRE管脚与电阻R7和电容C4的连接点相连接、GND管脚接地。
3.根据权利要求2所述的一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,其特征在于:所述的检测电路由三极管VT1,单向晶闸管D1,负极与三极管VT1的集电极相连接、正极则与积分电路相连接的电容C2,一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与电容C2的正极相连接的电阻R2,一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端则顺次经电阻R4和电阻R3后与三极管VT1的发射极相连接的电阻R5组成;所述三极管VT1的基极与电阻R3和电阻R4的连接点相连接,单向晶闸管D1的N极与三极管VT1的基极相连接、其P极则同时与处理芯片U的VCC管脚和RE管脚相连接、控制极与电阻R4和电阻R5的连接点相连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,其特征在于:所述的积分电路由放大器P1,负极与放大器P1的输出端相连接、正极则经电阻R1后作为信号输入端的电容C3,一端与放大器P1的正相输入端相连接、另一端接地的电阻R6组成;所述放大器P1的反相输入端分别与复位电路、电阻R1和电容C3的连接点以及电容C2的正极相连接、其输出端则与处理芯片U的TRI管脚相连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,其特征在于:所述的复位电路包括场效应管Q,电阻R8,电阻R9,电阻R10,二极管D2,二极管D3;电阻R8和电阻R9的一端均与场效应管Q的源极相连接、另一端均接地,二极管D2的N极与场效应管Q的栅极相连接、P极接地,二极管D3的N极与场效应管Q的栅极相连接、P极则经电阻R10后与处理芯片U的DIS管脚相连接,场效应管Q的漏极则与放大器P1的反相输入端相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,其特征在于:所述的恒流源电路由三极管VT2,N极经电阻R11后与处理芯片U的OUT管脚相连接、P极则顺次经稳压二极管D6和电阻R15后接地的稳压二极管D5,以及一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R13和电阻R14后与稳压二极管D6和电阻R15的连接点相连接的电阻R12组成;所述三极管VT2的基极与电阻R13和电阻R14的连接点相连接、集电极与触发电路相连接,处理芯片U的RE管脚则同时与稳压二极管D5的N极以及电阻R12和电阻R13的连接点相连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,其特征在于:所述的触发电路包括三极管VT3,二极管D4,电阻R16;二极管D4的N极与三极管VT3的集电极相连接、P极接地,电阻R16的一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端接地,三极管VT3的基极与处理芯片U的OUT管脚相连接、发射极接地、集电极与三极管VT2的集电极相连接。
8.根据权利要求2~7任一项所述的一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,其特征在于:所述的处理芯片U为NE555集成电路。
9.根据权利要求7所述的一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统,其特征在于:所述的电容C6和电容C7的电容量均为1μF。
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PB01 | Publication | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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