CN104993745A - 一种自测定绕组内阻电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自测定绕组内阻电机控制器，包括电机控制器本体，所述的电机控制器本体包括将交流信号转换成直流信号的转换电路、进行电参数采集的采样电路和处理并分析采集电参数的微控制器，所述的微控制器与转换电路、采样电路连接，所述的采样电路包括有阻抗可调电路和电压采集装置，所述的阻抗可调电路与待测电机的绕组内阻串联，所述的电压采集装置并联在阻抗可调电路的阻抗两端。本发明通过阻抗可调电路的阻抗变换，能够准确的测量出待测电机的绕组内阻，从而得出理论的最大电流值，并将其作为制定保护电流的判断条件，正确的设置过流保护，能够更好的保护电机，使电机在运行过程中更加安全。

Description

一种自测定绕组内阻电机控制器

技术领域

本发明涉及电机控制器领域，尤其涉及一种自测定绕组内阻电机控制器。

背景技术

目前电力工程上普遍采用三相制供电，由三个幅值相等、频率相同（我们国家电网频率为50HZ)彼此之间相位互差120^o的正弦电压所组成的供电系统。在发电方面，三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大；在输电方面，以相同电压将相同大小的功率输送到相同距离，三相输电线比单相输电线节省材料；在用电设备方面，三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等，因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。

三相同步电机的转子上绕有励磁绕组,通以直流电励磁,产生磁场,并由原动机带动旋转,使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势，经过三相绕组，产生电流，若电流超过额定电流，则会烧坏设备。

电路中设置的电流保护是以出厂时的内阻为参考依据的，然而随着使用年限的增长，三相绕组的阻值会发生相应的变化，三相交流电动势经过三相绕组，产生的电流也在发生的变化，三相电流在理论上为电路的最大电流值，是其作为制定保护电流的判断条件，若系统无法及时更新，使得过流保护的设置有所偏差，存在着安全隐患。

2012年9月5号公开的，公开号为CN202421461U的发电机组负载性能测试装置，能够进行发电机负载的性能测试，保障了发电机组出厂后的安全运行，且测试简单，用时较短，安全环保。然而电机负载并非指电机绕组内阻，该发明也未对电机绕组内阻进行测量。

发明内容

本发明为解决上述问题提供一种自测定绕组内阻电机控制器，通过阻抗可调电路的阻抗变换，能够准确的测量出待测电机的绕阻内阻，从而得出理论的最大电流值，并将其作为制定保护电流的判断条件，正确的设置过流保护，能够更好的保护电机，使电机在运行过程中更加安全。

为实现上述目的，达到上述效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种自测定绕组内阻电机控制器，包括电机控制器本体，所述的电机控制器本体包括将交流信号转换成直流信号的转换电路、进行电参数采集的采样电路和处理并分析采集电参数的微控制器，所述的微控制器与转换电路、采样电路连接，所述的采样电路包括有阻抗可调电路和电压采集装置，所述的阻抗可调电路与待测电机的绕组内阻串联，所述的电压采集装置并联在阻抗可调电路的阻抗两端。

进一步的，所述的电机控制器本体通过U、V、W三相与待测电机连接，其待测电机为永磁式电机。

进一步的，所述的微控制器内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的采样电路通过A/D口与微控制器连接，所述的A/D转换模块对采集到的模拟信号转换成可数字量化的数据，并通过微控制器内的软件代码进行计算，得出电机内阻，作为电机控制策略的基础参数。

进一步的，所述的微控制器连接有显示装置，所述的显示装置与待测电机上的交流电源相连接，交流电源经转换电路转换后与微控制器连接。

进一步的，所述的采样电路上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。

进一步的，所述的微控制器连接有按键电路，所述的按键电路通过I/O口与微控制器连接。

本发明的有益效果是：

一种自测定绕组内阻电机控制器，通过阻抗可调电路的阻抗变换，测出当前阻抗的两端电压，从而得出待测电机的绕阻内阻，测出当前阻值的两端电压，得出理论的最大电流值，并将其作为制定保护电流的判断条件，正确的设置过流保护，能够更好的保护电机，使电机在运行过程中更加安全。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后，本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。  

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的一种自测定绕组内阻电机控制器的实施例；

图2为本发明涉及的电机控制器本体测量时的连接示意图；

图3为本发明涉及的转换电路的一种实施例；

图4为本发明涉及的转换电路的另一种实施例；

图5为本发明涉及的采样电路的一种实施例；

图6为本发明涉及的采样电路与微控制器连接的一种实施例

图7为本发明涉及的显示装置的一种实施例；

图8为本发明涉及的按键电路的一种实施例；

图9为本发明涉及的采样电路与电机绕组内阻连接的等效电路图；

图10为本发明涉及的采样电路的另一种实施例。

其中，转换电路1、采样电路2、微控制器3、显示装置4、按键电路5、驱动电机6、联轴器7、待测电机8、驱动电机控制器9、电机控制器本体10。

在图3-9中，L为火线，N为零线，T为变压器，D₂-D₂₄为二极管，D₁整流桥， ZD为稳压二极管， C₁-C₆为电容，其中C₁和C₄为极性电容，V_DD为芯片的工作电压，VT₁-VT₂为三极管，V_CC为电路的工作电压，R₁- R₁₂为电阻，r为等效后的电机绕组内阻， V_S为接入电阻的两端电压，V₀为电机等效后的电压源，K₁、K₂为电磁阀，A为运算放大器，A/D₁ -A/D₉为微控制器的A/D口，I/O₁ -I/O₁₁为微控制器的I/O口，SW₁-SW₉为按键开关，LCD为液晶显示屏，RP为排阻，R_？为等效后的接入电阻，VR为可编程电阻芯片。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1-图10所示，一种自测定绕组内阻电机控制器，包括电机控制器本体10，所述的电机控制器本体10包括将交流信号转换成直流信号的转换电路1、进行电参数采集的采样电路2和处理并分析采集电参数的微控制器3，所述的微控制器3与转换电路1、采样电路2连接，所述的采样电路2包括有阻抗可调电路和电压采集装置，所述的阻抗可调电路与待测电机8的绕组内阻串联，所述的电压采集装置并联在阻抗可调电路的阻抗两端。

进一步的，所述的电机控制器本体10通过U、V、W三相与待测电机8连接，待测电机8为永磁式电机。

进一步的，所述的微控制器3内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的采样电路2通过A/D口与微控制器3连接，所述的A/D转换模块对采集到的模拟信号转换成可数字量化的数据，并通过微控制器3内的软件代码进行计算，得出电机内阻，作为电机控制策略的基础参数。

进一步的，所述的微控制器3连接有显示装置4，所述的显示装置4与待测电机8上的交流电源相连接，交流电源经转换电路1转换后与微控制器3连接。

进一步的，所述的采样电路2上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。

进一步的，所述的微控制器3连接有按键电路5，所述的按键电路5通过I/O口与微控制器3连接。

具体实施例

一种自测定绕组内阻电机控制器，启动电源，运行电机控制器本体，通过按键电路进行参数初始化，通过阻抗可调电路改变阻抗的阻值，电压采集装置采集可控特性阻抗的电压，并将采集到的数据通过A/D口传输到A/D转换模块，A/D转换模块对采集到的模拟信号转换成可数字量化的数据，再次调节可控特性阻抗的阻抗，采集电压，并将两次收集到的数据通过微控制器内的软件代码进行计算，从而得出电机内阻，并在显示装置上显示。

图2为电机控制器本体测量时的连接示意图，驱动电机控制器控制驱动电机，驱动电机作为电动机，通过联轴器带动待测电机转动，此时的待测电机作为发电机，通过转动产生电动势，待测电机通过U、V、W三相与电机控制器本体连接。

图3为转换电路的一种实施例，从零线N和火线L上接收到220V交流电，通过变压器T进行对电压的升降，此时的电压极性为上正下负，然后利用二极管D的电流单向导通性，用四个二极管组成整流桥D₁，使交流电变成单方向的脉动电压，利用电容隔直通交的特性，将电容C₁与整流桥并联，从而滤除了脉动电压中的交流信号，使电压成为比较平滑的直流电压，即电路的供电电压V_CC。

图4为电源转换电路的另一种可选实施例，利用电容的容抗限流，将电容C₃与电阻R₁并联后串联到火线上，通过D₂和D₃组成的单向半波整流电路，使交流电变成单方向的脉动电压，通过稳压二极管ZD进行稳压，通过C₄ 、C₅进行滤波，使电压成为比较平滑的直流电压，即电路的供电电压V_CC。

图5采样电路的一种实施例，通过电磁阀和电阻的连接，从而使微控制器能自动连接电阻R₄ 和R₅，由V_S测量R₄ 和R₅两端的电压。

图6为采样电路与微控制器连接的一种实施例，选取大阻抗R₆和R₇串联，通过运算放大器A放大电信号，通过A/D₁传输到微控制器。

图7为显示装置的一种实施例，采用LCD1602液晶显示屏，通过连接排阻RP，强化单片机的驱动能力，V_EE引脚连接有电阻R₉，可选方案为R₉选用10K可调电阻，方便人们通过调节电阻来调节LCD背光亮度。

图8为按键电路的一种实施例，为减少I/O口的使用，采用3*3矩阵按键，通过I/O₆ - I/O₁₁与微控制器连接，同时按键SW₁ - SW₉各串联一个二极管，防止SW₁ - SW₉按下时，I/O之间的互相影响。

图9为采样电路与电机绕组内阻的等效电路图，三相同步发电机里阻抗包含电阻和感抗，由于感抗相对电阻来说可以忽略不计，所以电机绕组内阻相当于纯阻抗r，如图所示，当发电机发电时，电机相当于电池，所以等效为一个电压源V₀和一个纯阻抗r的串联。

图10为采样电路的另一种实施例，三相发电机的U、V、W通过三相整流桥与可编程电阻芯片VR连接，由V_S测量可编程电阻芯片VR两端的电压。

结合图5和图9，当连接R₄时，测量出R₄此时两端的电压为U₁，此时，整个电路中的总电阻R_总= R₄+r，电流I= U_总/ (R₄+r)，则U₁= U_总* R₄/ (R₄+r)，当连接R₅时，得U₂= U_总* R₅/ (R₅+r)，可以推算r= (U₂ -U₁) R₄R₅/(U₁ R₅ -U₂ R₄)，同理可以推算出U_总，从而得出I_总，则在控制器中设定的保护电流便要小于等于I_总。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种自测定绕组内阻电机控制器，包括电机控制器本体（10），其特征在于：所述的电机控制器本体（10）包括将交流信号转换成直流信号的转换电路（1）、进行电参数采集的采样电路（2）和处理并分析采集电参数的微控制器（3），所述的微控制器（3）与转换电路（1）、采样电路（2）连接，所述的采样电路（2）包括有阻抗可调电路和电压采集装置，所述的阻抗可调电路与待测电机（8）的绕组内阻串联，所述的电压采集装置并联在阻抗可调电路的阻抗两端。

2.根据权利要求1所述的一种自测定绕组内阻电机控制器，其特征在于：所述的电机控制器本体（10）通过U、V、W三相与待测电机（8）连接，其待测电机（8）为永磁式电机。

3.根据权利要求1所述的一种自测定绕组内阻电机控制器，其特征在于：所述的微控制器（3）内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的采样电路（2）通过A/D口与微控制器（3）连接，所述的A/D转换模块对采集到的模拟信号转换成可数字量化的数据，并通过微控制器（3）内的软件代码进行计算，得出电机内阻，作为电机控制策略的基础参数。

4.根据权利要求1所述的一种自测定绕组内阻电机控制器，其特征在于：所述的微控制器（3）连接有显示装置（4），所述的显示装置（4）与待测电机（8）上的交流电源相连接，交流电源经转换电路（1）转换后与微控制器（3）连接。

5.根据权利要求1所述的一种自测定绕组内阻电机控制器，其特征在于：所述的采样电路（2）上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。

6.根据权利要求1所述的一种自测定绕组内阻电机控制器，其特征在于：所述的微控制器（3）连接有按键电路（5），所述的按键电路（5）通过I/O口与微控制器（3）连接。