CN104779891A - 一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于场效应管共源极放大电路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）和动态功率校正电路（7），与变频控制系统（4）相连接的消谐装置（6）组成；所述控制系统（2）与外部电网相连接，变频控制系统（4）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，消谐装置（6）和动态功率校正电路（7）均与控制系统（2）相连接；本发明采用共源极放大电路对系统的信号进行放大，其具有热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小等特点。

Description

一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统

技术领域

本发明涉及电子领域，具体是指一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统。

背景技术

目前，节能减排和环境问题成为人们日益关注的焦点，随着国家节能减排计划的逐渐实施，工业企业在各个新建或改扩建项目中都在尝试各种方法降低企业能耗。电机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%，为了符合节能减排要求，各企业都纷纷设法降低电机的能耗。

在电机控制系统中都设置有放大电路，然而传统的放大电路其热稳定性不佳，抗辐射能力低，在很大程度上影响了电机控制系统的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于解决目前电机控制系统稳定性低的缺陷，提供一种基于场效应管共源极放大电路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：一种基于场效应管共源极放大电路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和动态功率校正电路， 以及与变频控制系统相连接的消谐装置组成；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，消谐装置和动态功率校正电路均与控制系统相连接；

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R7，一端与处理芯片U的CONT管脚相连接、另一端接地的电容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，所述处理芯片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，其特征在于：在检测电路和恒流源电路之间还设置有共源极放大电路。

进一步的，所述的共源极放大电路由三极管VT2，场效应管Q1，负极与检测电路相连接、正极则与场效应管Q1的栅极相连接的电容C6，P极与场效应管Q1的漏极相连接、N极则经电容C7后与三极管VT2的基极相连接，负极与三极管VT2的集电极相连接、正极则与恒流源电路相连接的电容C8，一端与场效应管Q1的栅极相连接、另一端与处理芯片U的VCC管脚相连接的电阻R11，一端与场效应管Q1的源极相连接、另一端则经电位器R13后与处理芯片U的RE管脚相连接的电阻R12组成；场效应管Q1的漏极与三极管VT2的发射极相连接。

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极同时与三极管VT1的基极以及电容C6的负极相连接、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，正极与放大器P1的输出端相连接、负极则经电阻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VT3，N极经电阻R14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R18后接地的稳压二极管D5，以及一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R16和电阻R17后与稳压二极管D6和电阻R18的连接点以及电容C8的正极相连接的电阻R15组成；所述三极管VT3的基极与电阻R16和电阻R17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R15和电阻R16的连接点相连接。

所述的触发电路包括三极管VT4，二极管D7，电阻R19；二极管D7的N极与三极管VT4的集电极相连接、P极接地，电阻R19的一端与三极管VT4的集电极相连接、另一端接地，三极管VT4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VT3的集电极相连接。

所述的处理芯片U为NE555集成电路，且场效应管Q和场效应管Q1均为3DJ6结型场效应管。

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、本发明的电机保护系统可以对电机进行保护，避免电机因过电压而受到损坏。

4、本发明采用共源极放大电路对系统的信号进行放大，其具有热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小等特点。

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和动态功率校正电路7，以及与变频控制系统4相连接的消谐装置6组成。

为了更好的实现本发明的目的，电机保护系统3还与电机5相连接，而控制系统2与外部电网相连接，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放大处理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。另外，消谐装置6和动态功率校正电路7均与控制系统2相连接，动态功率校正电路7可以对电机5的运行信号进行采集并传输给控制系统2，由控制系统2对信号进行分析，并发出相应的指令，这样使电机控制系统形成闭环式控制，从而可以进一步的对电机5进行精确控制。

其中，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。而消谐装置6可以有效的将电机5产生的谐波加以吸收，避免谐波电流返送到系统外部的电力变压器，其可以大大降低电网的谐波量，防止污染电网，同时还有利于用户电力变压器的运行，降低功耗，提高设备和其它电器组件的可靠性。在变频控制系统4的驱动下，电机5可以实现不同的转速与扭矩，从而实现对电机的软停、软启控制。

如图2所示，所述的变频控制系统4由检测电路41，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R7，一端与处理芯片U的CONT管脚相连接、另一端接地的电容C5，与检测电路41以及处理芯片U相连接的积分电路42，与积分电路42以及处理芯片U相连接的复位电路43，与处理芯片U相连接的恒流源电路45，以及与恒流源电路45相连接的触发电路46组成，所述处理芯片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。为了对系统信号进行放大，在检测电路41和恒流源电路45之间还设置有共源极放大电路44。该共源极放大电路44具有热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小等特点。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。

其中，共源极放大电路44由三极管VT2，场效应管Q1，负极与检测电路41相连接、正极则与场效应管Q1的栅极相连接的电容C6，P极与场效应管Q1的漏极相连接、N极则经电容C7后与三极管VT2的基极相连接，负极与三极管VT2的集电极相连接、正极则与恒流源电路45相连接的电容C8，一端与场效应管Q1的栅极相连接、另一端与处理芯片U的VCC管脚相连接的电阻R11，一端与场效应管Q1的源极相连接、另一端则经电位器R13后与处理芯片U的RE管脚相连接的电阻R12组成。场效应管Q1的漏极与三极管VT2的发射极相连接。为了更好的实施本发明，该场效应管Q1优选为3DJ6结型场效应管。

而检测电路41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42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的基极以及电容C6的负极相连接、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42由放大器P1，正极与放大器P1的输出端相连接、负极则经电阻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43、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43作为积分电路42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43进行控制，再由其改变积分电路42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43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45可以确保系统拥有恒定的电流，其由三极管VT3，N极经电阻R14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R18后接地的稳压二极管D5，以及一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R16和电阻R17后与稳压二极管D6和电阻R18的连接点以及电容C8的正极相连接的电阻R15组成。所述三极管VT3的基极与电阻R16和电阻R17的连接点相连接、集电极与触发电路46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R15和电阻R16的连接点相连接。

所述的触发电路46包括三极管VT4，二极管D7，电阻R19。连接时，二极管D7的N极与三极管VT4的集电极相连接、P极接地，电阻R19的一端与三极管VT4的集电极相连接、另一端接地，三极管VT4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VT3的集电极相连接。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (9)

1.一种基于场效应管共源极放大电路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）和动态功率校正电路（7）， 以及与变频控制系统（4）相连接的消谐装置（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，消谐装置（6）和动态功率校正电路（7）均与控制系统（2）相连接；

所述的变频控制系统（4）由检测电路（41），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R7，一端与处理芯片U的CONT管脚相连接、另一端接地的电容C5，与检测电路（41）以及处理芯片U相连接的积分电路（42），与积分电路（42）以及处理芯片U相连接的复位电路（43），与处理芯片U相连接的恒流源电路（45），以及与恒流源电路（45）相连接的触发电路（46）组成，所述处理芯片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，其特征在于：在检测电路（41）和恒流源电路（45）之间还设置有共源极放大电路（44）。

2.根据权利要求1所述的一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统，其特征在于：所述的共源极放大电路（44）由三极管VT2，场效应管Q1，负极与检测电路（41）相连接、正极则与场效应管Q1的栅极相连接的电容C6，P极与场效应管Q1的漏极相连接、N极则经电容C7后与三极管VT2的基极相连接，负极与三极管VT2的集电极相连接、正极则与恒流源电路（45）相连接的电容C8，一端与场效应管Q1的栅极相连接、另一端与处理芯片U的VCC管脚相连接的电阻R11，一端与场效应管Q1的源极相连接、另一端则经电位器R13后与处理芯片U的RE管脚相连接的电阻R12组成；场效应管Q1的漏极与三极管VT2的发射极相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统，其特征在于：所述的检测电路（41）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（42）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极同时与三极管VT1的基极以及电容C6的负极相连接、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所述的一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统，其特征在于：所述的积分电路（42）由放大器P1，正极与放大器P1的输出端相连接、负极则经电阻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（43）、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所述的一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统，其特征在于：所述的复位电路（43）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所述的一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统，其特征在于：所述的恒流源电路（45）由三极管VT3，N极经电阻R14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R18后接地的稳压二极管D5，以及一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R16和电阻R17后与稳压二极管D6和电阻R18的连接点以及电容C8的正极相连接的电阻R15组成；所述三极管VT3的基极与电阻R16和电阻R17的连接点相连接、集电极与触发电路（46）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R15和电阻R16的连接点相连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统，其特征在于：所述的触发电路（46）包括三极管VT4，二极管D7，电阻R19；二极管D7的N极与三极管VT4的集电极相连接、P极接地，电阻R19的一端与三极管VT4的集电极相连接、另一端接地，三极管VT4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VT3的集电极相连接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种基于场效应管共源极放大电路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所述的一种基于场效应管共源极放大电路的节能型电机控制系统，其特征在于：所述的场效应管Q和场效应管Q1均为3DJ6结型场效应管。