CN113437747A - 一种一体化智能型三相交流移相调压模块及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体化智能型三相交流移相调压模块及控制系统，包括供电电源电路、外部感应信号转换电路、可控硅触发电路、可控硅模组、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及MCU；可控硅触发电路可控制可控硅模组通、断；供电电源电路、外部感应信号转换电路、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路均接入MCU的输入端，可控硅触发电路接入MCU的输出端。采用上述技术方案，其功能多样，可根据实际应用的不同要求选择相应控制模式，同时自身还具有防止因过温、过流，缺相、错相、三相电流不平衡等原因导致模块损坏的功能。

Description

一种一体化智能型三相交流移相调压模块及控制系统

技术领域

本发明涉及电气开关领域，特别是指一种一体化智能型三相交流移相调压模块及控制系统 。

背景技术

现有的一体化三相交流移相调压模块包括壳体、散热底座、外部接线端子、可控硅芯片、可控硅触发电路、外部感应信号转换电路等。可控硅芯片安装在散热底座上，由可控硅触发电路控制其通断，实现移相调压功能，而控制可控硅芯片的导通关断是通过硬件信号变换电路控制可控硅触发电路实现的。

但在实际应用中经常用到的模块“自适应控制”，例如：电动机启动；多种模拟信号输入“综合控制”，例如：注塑机；系统闭环的“PID控制”，例如：工业加热炉温度控制；多模块组网“远程控制”等功能在现有的模块上均无法实现，同时模块的实时工作电流检测、影响可控硅芯片寿命的散热底座温度检测、三相电源缺相检测、三相电源电流不平衡检测、三相电源错相检测等保护功能也因为采用的技术手段落后、模块的空间狭小、实现成本过高等原因不能实现，进而模块及相应用电设备的保护功能也无法实现。

因此，现有市场上的移相调压模块功能单一，不能根据实际应用要求选择相应功能的移相调压模块，同时潜在的设计缺陷导致模块损坏的可能性大增，本发明即克服以上诸多缺点，实现智能控制与保护，创造性地解决交流移相调压模块的遗留问题。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种一体化智能型三相交流移相调压模块及控制系统，其功能多样，可根据实际应用的不同要求选择相应控制模式，同时自身还具有防止因过温、过流，缺相、错相、三相电流不平衡等原因导致模块损坏的功能。

本发明的技术方案：一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统，包括供电电源电路、外部感应信号转换电路、可控硅触发电路以及可控硅模组；可控硅触发电路可控制可控硅模组通、断；包含三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及MCU；所述供电电源电路、外部感应信号转换电路、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路均接入MCU的输入端，可控硅触发电路接入MCU的输出端；所述三相电流检测电路将三相电流反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述三相电源的相位电路将三相电源的相位反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述散热底座温度检测电路将散热底座的温度反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述外部感应信号转换电路的输入端连接有手动输入控制电路，手动输入控制电路将感应信号经外部感应信号转换电路输入MCU，MCU控制可控硅触发电路。

采用上述技术方案，三相电流传感器的电流检测范围宽（0-300A） 检测精度高（0.5级）使用温度范围大（-40℃－+100℃），使得三相电流检测电路将三相电流反馈于MCU，通过MCU运算、分析，MCU控制可控硅触发电路工作，可控硅触发电路控制可控硅模组通或断，实现过流、缺相、三相电流不平衡保护；三相电源的相位电路将三相电源的相位情况反馈于MCU，通过MCU运算、分析，MCU控制可控硅触发电路工作，可控硅触发电路控制可控硅模组通或断，实现三相电源错相保护；散热底座温度检测电路将散热底座的温度反馈于MCU，通过MCU运算、分析，MCU控制可控硅触发电路工作，可控硅触发电路控制可控硅模组通或断，实现过温保护；在本模块的第一次通电后，通过手动输入控制电路手动操作控制完成感应信号输入，用仅有的电流采样信号的判断和在单位时间内逐渐改变控制参数的方式适应系统工作，并自动记录控制参数过程，再次运行时就可以以最佳控制方式完成工作，用以满足现场应用对象及其运行状态的随机性，因此，本一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统具有功能多样，可根据实际应用要求选择相应功能，还具有防止因过温、过流、缺相、错相、三相电流不平衡等原因造成三相交流移相调压模块损坏等功能。

本发明的进一步设置：所述手动输入控制电路包含可调电阻，可调电阻的一端为正极输入端，另一端接地，可调电阻的滑动头连接于所述外部感应信号转换电路的输入端。

采用上述再更进一步设置，通过手动操作滑动头滑动，使得可变电阻输出控制信号，用仅有的电流采样信号的判断和在单位时间内逐渐改变控制参数的方式适应系统工作，并自动记录控制参数过程，再次运行时就可以以最佳控制方式完成工作。

本发明的再进一步设置：该控制系统还包括远程通讯电路，远程通讯电路电连接于MCU的输入端上。

采用上述再进一步设置，用于远程控制MCU工作以及接收MCU上的信息，远程命令MCU进行对应工作以及传输三相交流移相调压模块内的各种数据信息，在不同的工作环境中，均可以实现移相调压。

本发明的再进一步设置：该控制系统包括运行状态指示电路，运行状态指示电路电连接于MCU的输出端上。

采用上述再进一步设置，用于反馈供电电源电路、外部感应信号转换电路、可控硅触发电路、可控硅模组、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及MCU运行的状态。

本发明的再更进一步设置：一种含有上述方案所述的一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统的一体化智能型三相交流移相调压模块，其包含壳体，壳体内设有散热底座、供电电源电路板、智能控制电路板以及可控硅触发电路板；所述可控硅模组设于散热底座上；可控硅模组与可控硅触发电路板电连接；供电电源电路板与可控硅触发电路板电连接；可控硅触发电路板具有所述的可控硅触发电路以及外部感应信号转换电路；供电电源电路板具有所述的供电电源电路；所述壳体内设有温度传感器以及若干个电流传感器；电流传感器分别与可控硅模组、智能控制电路板电连接；若干个电流传感器分别连接于所述的三相电流检测电路的输入端上；所述供电电源电路板与智能控制电路板电连接；温度传感器设于散热底座上，且温度传感器与智能控制电路板电连接；所述智能控制电路板设有所述的MCU；智能控制电路板具有所述的三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及手动输入控制电路；若干个电流传感器接入三相电流检测电路的输入端；所述壳体上设有若干个模拟信号模块输入端口，若干个信号模块输入端口接于所述外部感应信号转换电路的输入端上。

采用上述再更进一步设置，若干个信号模块输入端口包括4-20ma、0-5V、0-10V、0-10ma 等多种输入端口，用以将控制对象的反馈信号做为输入参数再与控制过程的标准值比较而得到的参考值参与控制中，实现闭环的负反馈控制过程；若干个电流传感器、散热底座、供电电源电路板、可控硅模组、可控硅触发电路板以及智能控制电路板均设置在三相交流移相调压模块的壳体内，供电电源电路、外部感应信号转换电路、可控硅触发电路、可控硅模组、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及MCU分别设于对应的散热底座、供电电源电路板、可控硅模组、可控硅触发电路板以及智能控制电路板上，因此，本三相交流移相调压模块具有一体化、智能化的特点，不仅体积小，而且控制与保护功能全，可满足于多个工况的使用环境。

本发明的再更进一步设置：所述壳体上设有若干个状态指示灯，若干个状态指示灯电连接于所述的运行状态指示电路。

采用上述再更进一步设置，状态指示灯包括运行指示灯、动作指示灯以及故障指示灯，实现一体化智能型三相交流移相调压模块的各种状态显示。

本发明的再更进一步设置：所述壳体上设有若干个第一接线端子以及若干个第二接线端子，若干个第一接线端子电连接于可控硅触发电路板，若干个第二接线端子可与所述模拟信号模块输入端口，若干个第二接线端子还可与所述的手动输入控制电路电连接。

采用上述再更进一步设置，便于外部连接。

附图说明

图1为本发明具体实施例的电路结构图；

图2为本发明具体实施例的剖面图；

图3为本发明具体实施例的结构图；

图4为本发明具体实施例的结构图；

图5为本发明具体实施例的结构图；

图6为本发明具体实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-6所示，一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统，包括供电电源电路、外部感应信号转换电路、可控硅触发电路以及可控硅模组5；可控硅触发电路可控制可控硅模组5通、断；包含三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及MCU；所述供电电源电路、外部感应信号转换电路、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路均接入MCU的输入端，可控硅触发电路接入MCU的输出端；所述三相电流检测电路将三相电流反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述三相电源的相位电路将三相电源的相位反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述散热底座温度检测电路将散热底座2的温度反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述外部感应信号转换电路的输入端连接有手动输入控制电路，手动输入控制电路将感应信号经外部感应信号转换电路输入MCU，MCU控制可控硅触发电路。

三相电流传感器8的电流检测范围宽（0-300A） 检测精度高（0.5级）使用温度范围大（-40℃－+100℃），使得三相电流检测电路将三相电流反馈于MCU，通过MCU运算、分析，MCU控制可控硅触发电路工作，可控硅触发电路控制可控硅模组5通或断，实现过流、缺相、三相电流不平衡保护；三相电源的相位电路将三相电源的相位情况反馈于MCU，通过MCU运算、分析，MCU控制可控硅触发电路工作，可控硅触发电路控制可控硅模组5通或断，实现三相电源错相保护；散热底座温度检测电路将散热底座2的温度反馈于MCU，通过MCU运算、分析，MCU控制可控硅触发电路工作，可控硅触发电路控制可控硅模组5通或断，实现过温保护；在本模块的第一次通电后，通过手动输入控制电路手动操作控制完成感应信号输入，用仅有的电流采样信号的判断和在单位时间内逐渐改变控制参数的方式适应系统工作，并自动记录控制参数过程，再次运行时就可以以最佳控制方式完成工作，用以满足现场应用对象及其运行状态的随机性，因此，本一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统具有功能多样，可根据实际应用要求选择相应功能，还具有防止因过温、过流、断相、错相、三相电流不平衡等原因造成三相交流移相调压模块损坏的功能。

其中，所述手动输入控制电路包含可调电阻，可调电阻的一端为正极输入端，另一端接地，可调电阻的滑动头连接于所述外部感应信号转换电路的输入端，本实施例中，所述可调电阻的的正极输入端接有5V电源。

通过手动操作滑动头滑动，使得可变电阻输出控制信号，用仅有的电流采样信号的判断和在单位时间内逐渐改变控制参数的方式适应系统工作，并自动记录控制参数过程，再次运行时就可以以最佳控制方式完成工作。

其中，该控制系统还包括远程通讯电路，远程通讯电路电连接于MCU的输入端上，本实施例中，所述远程通讯电路可为RS485远程通讯电路。

用于远程控制MCU工作以及接收MCU上的信息，远程命令MCU进行对应工作以及传输三相交流移相调压模块内的各种数据信息，在不同的工作环境中，均可实现移相调压。

其中，该控制系统包括运行状态指示电路，运行状态指示电路电连接于MCU的输出端上。

用于反馈供电电源电路、外部感应信号转换电路、可控硅触发电路、可控硅模组5、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及MCU运行的状态。

其中，一种含有上述方案所述的一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统的一体化智能型三相交流移相调压模块，其包含壳体1，壳体1内设有散热底座2、供电电源电路板3、智能控制电路板6以及可控硅触发电路板4；所述可控硅模组5设于散热底座2上；可控硅模组5与可控硅触发电路板4电连接；供电电源电路板3与可控硅触发电路板4电连接；可控硅触发电路板4具有所述的可控硅触发电路以及外部感应信号转换电路；供电电源电路板3具有所述的供电电源电路；所述壳体1内设有智能控制电路板6、温度传感器7以及若干个电流传感器8；电流传感器8分别与可控硅模组5、智能控制电路板6电连接；若干个电流传感器8分别连接于所述的三相电流检测电路的输入端上；所述供电电源电路板3与智能控制电路板6电连接；温度传感器7设于散热底座2上，且温度传感器7与智能控制电路板6电连接；所述智能控制电路板6设有所述的MCU；智能控制电路板6具有所述的三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及手动输入控制电路；若干个电流传感器8接入三相电流检测电路的输入端；所述壳体1上设有若干个模拟信号模块输入端口，若干个信号模块输入端口接于所述外部感应信号转换电路的输入端上。

若干个信号模块输入端口包括4-20ma、0-5V、0-10V、0-10ma 等多种输入端口，用以将控制对象的反馈信号做为输入参数再与控制过程的标准值比较而得到的参考值参与控制中，实现闭环的负反馈控制过程；若干个电流传感器8、散热底座2、供电电源电路板3、可控硅模组5、可控硅触发电路板4以及智能控制电路板6均设置在三相交流移相调压模块的壳体1内，供电电源电路、外部感应信号转换电路、可控硅触发电路、可控硅模组5、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及MCU分别设于对应的散热底座2、供电电源电路板3、可控硅模组5、可控硅触发电路板4以及智能控制电路6板上，因此，本三相交流移相调压模块具有体积小，功能全的特点，可满足于多个工况使用环境。

其中，所述智能控制电路板6上还具有所述的远程通讯电路以及所述的运行状态指示电路。

其中，所述壳体1上设有若干个状态指示灯9，若干个状态指示灯9电连接于所述的运行状态指示电路。

状态指示灯9包括运行指示灯、动作指示灯以及故障指示灯，实现三相交流移相调压模块的各种状态显示。

其中，所述壳体1上设有若干个第一接线端子10以及若干个第二接线端子20，若干个第一接线端子10电连接于可控硅触发电路板4，若干个第二接线端子20可与所述模拟信号模块输入端口，若干个第二接线端子20还可与所述的手动输入控制电路电连接，便于外部连接。

因此，带有该控制系统的三相交流移相调压模块具有多种独立的控制模式，可以根据现场工况选择以下控制模式：自适应控制模式、多参数综合控制模式、闭环控制的PID控制模式、远程组网控制模式等。

因此，该一体化智能型的三相交流移相调压模块具有独特的控制功能，它充分提现智能型的含义，从实际的工况需要触发，可以选择与现场工况相对应的控制模式。

Claims (7)

1.一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统，包括供电电源电路、外部感应信号转换电路、可控硅触发电路以及可控硅模组；可控硅触发电路可控制可控硅模组通、断；其特征在于：包含三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及MCU；所述供电电源电路、外部感应信号转换电路、三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路均接入MCU的输入端，可控硅触发电路接入MCU的输出端；所述三相电流检测电路将三相电流反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述三相电源的相位电路将三相电源的相位反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述散热底座温度检测电路将散热底座的温度反馈于MCU，MCU控制可控硅触发电路工作；所述外部感应信号转换电路的输入端连接有手动输入控制电路，手动输入控制电路将感应信号经外部感应信号转换电路输入MCU，MCU控制可控硅触发电路。

2.根据权利要求1所述的一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统，其特征在于，所述手动输入控制电路包含可调电阻，可调电阻的一端为正极输入端，另一端接地，可调电阻的滑动头连接于所述外部感应信号转换电路的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括远程通讯电路，远程通讯电路电连接于MCU的输入端上。

4.根据权利要求3所述的一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统，其特征在于，该控制系统包括运行状态指示电路，运行状态指示电路电连接于MCU的输出端上。

5.一种含有权利要求1-4任一所述的一种一体化智能型三相交流移相调压模块的控制系统的一体化智能型三相交流移相调压模块，其包含壳体，壳体内设有散热底座、供电电源电路板以及可控硅触发电路板；所述可控硅模组设于散热底座上；可控硅模组与可控硅触发电路板电连接；供电电源电路板与可控硅触发电路板电连接；可控硅触发电路板具有所述的可控硅触发电路以及外部感应信号转换电路；供电电源电路板具有所述的供电电源电路；其特征在于：所述壳体内设有智能控制电路板、温度传感器以及若干个电流传感器；电流传感器分别与可控硅模组、智能控制电路板电连接；若干个电流传感器分别连接于所述的三相电流检测电路的输入端上；所述供电电源电路板与智能控制电路板电连接；温度传感器设于散热底座上，且温度传感器与智能控制电路板电连接；所述智能控制电路板设有所述的MCU；智能控制电路板具有所述的三相电流检测电路、三相电源相位检测电路、散热底座温度检测电路以及手动输入控制电路；若干个电流传感器接入三相电流检测电路的输入端；所述壳体上设有若干个模拟信号模块输入端口，若干个信号模块输入端口接于所述外部感应信号转换电路的输入端上。

6.根据权利要求5所述的一种一体化智能型三相交流移相调压模块，其特征在于，所述壳体上设有若干个状态指示灯，若干个状态指示灯电连接于所述的运行状态指示电路。

7.根据权利要求5所述的一种一体化智能型三相交流移相调压模块，其特征在于，所述壳体上设有若干个第一接线端子以及若干个第二接线端子，若干个第一接线端子电连接于可控硅触发电路板，若干个第二接线端子可与所述模拟信号模块输入端口，若干个第二接线端子还可与所述的手动输入控制电路电连接。

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