CN201616805U - 一种用于异步电机的相控节电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于异步电机的相控节电控制电路，它包括有双向晶闸管模块，其中，双向晶闸管模块与旁路接触器相并联后的一端与输入电网相连接，另一端通过电流检测模块、电压检测模块连接至异步电机上；控制电路与输入电网相连接后再分别与电流检测模块、电压检测模块、双向晶闸管模块、旁路接触器相连接。工作时，控制电路通过检测电流检测模块、电压检测模块得到异步电机的工作信号，该信号经过AD转换成为数字信号传递给数字控制芯片。通过其计算出异步电机的瞬时有功功率、无功功率、功率因数角，根据这些参数判断出异步电机的负载状态，然后根据异步电机的负载状态计算出双向晶闸管模块的移相控制角的值，通过驱动模块控制双向晶闸管模块的门极，从而达到控制输出电压节能的目的。

Description

一种用于异步电机的相控节电控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种异步电机相控节电控制系统，尤其是指一种用于异步电机的相控节电控制电路。

背景技术

异步电动机是最为常用的工业生产动力设备之一。因为异步电动机结构简单、成本低及高效能等种种优点，在可见的未来，它仍然会被广泛地应用。异步电动机也是电力系统中主要的耗能设备。在中国，约有10亿台异步电动机投入使用，耗电占电网总负荷的60％，占整个工业用电的70％。中国权威能源机构的报告指出，我国约有六成的电动机在低于设计额定负荷60％的欠负荷状态下运行，在此状态下运行的电动机，高达30％的用电被浪费掉。

异步电机节能控制技术主要有相控节电技术和变频控制节电技术两种。其中相控节电技术结构简单、成本低，特别适用于速度恒定而负载周期性变化的负载。

相控节电技术通过测量电动机的电压与电流波形实现节能控制。由于异步电动机为一感性负载，其电流与电压波形通常存在一相位差，该相位差的大小与其负载的大小有关。相控节电器将实际相位差与依据电动机特性的理想相位差进行比较，并依此来控制晶闸管的触发角以给异步电动机提适当的交流电压，以便及时调整输入异步电机的功率，达到节能的目的。

然而，现有的相控节电产品因为多采用模拟控制模式，无法迅速准确地检测出异步电机的负载变动，因此无法使节电器跟踪负载的变化，使得节电器无法充分发挥节电作用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用数字控制芯片为芯片，采用全数字化技术对异步电机的负载进行检测，并通过快速跟踪异步电机的负载变化，提供不同的交流电压，从而达到节能目的的相控节电控制电路。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种用于异步电机的相控节电控制电路，它包括有双向晶闸管模块、旁路接触器，其中，双向晶闸管模块与旁路接触器相并联，并联后的一端与输入电网相连接，另一端依次通过电流检测模块、电压检测模块连接至异步电机上；控制电路与输入电网相连接后再分别与电流检测模块、电压检测模块、双向晶闸管模块、旁路接触器相连接。

所述的控制电路包括有辅助电源、驱动模块、数字控制芯片或单片机、电压互感器模块，其中，辅助电源一端与输入电网相连接，另一端分别与驱动模块、数字控制芯片相连接，驱动模块与数字控制芯片连接后再分别与旁路接触器、双向晶闸管模块相连接，数字控制芯片还分别与电流检测模块、电压互感器模块一端相连接，电压互感器模块另一端连接至电压检测模块上。

所述的电压互感器模块由三组限流电阻、电压互感器、采样电阻、信号调理电路构成，其中，三个电压互感器的原边接成Y型结构，信号调理电路一端与数字控制芯片相连接，另一端通过采样电阻连接至电压互感器一端，电压互感器另一端通过限流电阻连接至电压检测模块上。

本实用新型在采用了上述结构后：双向晶闸管模块：用于调节输出的电压和电流；

电流检测模块：用于检测异步电机的电流；

电压检测模块：用于检测异步电机的电压；

旁路接触器：在故障状态下用于将控制器旁路；

异步电动机：用于驱动负载；

控制电路内的辅助电源：向系统控制、驱动、检测部分供电；

控制电路内的驱动模块，用于控制双向晶闸管模块和旁路接触器；

控制电路内按Y型接法的电压互感器模块用于检测异步电机的相电压；

控制电路内的数字控制芯片或单片机为整个系统的控制单元。

工作时，控制电路通过检测电流检测模块、电压检测模块得到异步电机的实时相电压和相电流信号，该信号经过AD转换成为数字信号传递给数字控制芯片。在数字控制芯片中计算出异步电机的瞬时有功功率、无功功率、功率因数角，再根据这些参数判断出异步电机的负载状态，然后根据异步电机的负载状态计算出双向晶闸管模块的移相控制角的值，通过驱动模块控制双向晶闸管模块的门极，从而达到控制输出电压节能的目的。采用本方案后的电路结构简单，容易操作，安全可靠，成本低；其负载跟踪能力强，响应迅速，对异步电机的负载检测准确，节能效果好。

附图说明：

图1为本实用新型整体结构示意框图。

图2为本实用新型控制单元的结构示意框图。

图3为本实用新型电压互感器模块的结构示意框图。

具体实施方式：

下面结合附图1至附图3对本实用新型作进一步说明，本实用新型的较佳实施例为：本实施例所述的异步电机的相控节电控制电路，它包括有双向晶闸管模块101、旁路接触器105，其中，双向晶闸管模块101与旁路接触器105相并联，并联后的一端与输入电网相连接，另一端依次通过电流检测模块102、电压检测模块103连接至异步电机104上；控制电路106与输入电网相连接后再分别与电流检测模块102、电压检测模块103、双向晶闸管模块101、旁路接触器105相连接。工作时，控制电路106通过检测电流检测模块102、电压检测模块103得到异步电机104的实时相电压和相电流信号，该信号经过AD转换成为数字信号传递给数字控制芯片DSP。在数字控制芯片DSP中计算出异步电机104的瞬时有功功率、无功功率、功率因数角，再根据这些参数判断出异步电机104的负载状态，然后根据异步电机104的负载状态计算出双向晶闸管模块101的移相控制角的值，通过驱动模块202控制双向晶闸管模块101的门极，从而达到控制输出电压节能的目的。

所述的控制电路106包括有辅助电源201、驱动模块202、数字控制芯片DSP或单片机203、电压互感器模块204，其中，辅助电源201一端与输入电网相连接，另一端分别与驱动模块202、数字控制芯片DSP相连接，驱动模块202与数字控制芯片DSP连接后再分别与旁路接触器105、双向晶闸管模块101相连接，数字控制芯片DSP还分别与电流检测模块102、电压互感器模块204一端相连接，电压互感器模块204另一端连接至电压检测模块103上。电流检测模块102采用电流互感器检测异步电机104的电流信号，经过调理电路转换为数字信号进行处理。当系统出现故障时，检测出过流信号，或者缺相信号时，通过数字控制芯片DSP控制旁路接触器105旁路，保证异步电机104能够正常工作。

所述的电压互感器模块204由三组限流电阻301、电压互感器302、采样电阻303、信号调理电路304构成，其中，三个电压互感器302的原边接成Y型结构，信号调理电路304一端与数字控制芯片DSP相连接，另一端通过采样电阻303连接至电压互感器302一端，电压互感器302另一端通过限流电阻301连接至电压检测模块103上。采用三个电压互感器302的原边接成Y型结构，以便检测异步电机104的相电压信号，经过信号调理电路转换为数字信号传递给数字控制芯片DSP。采用本方案后的电路结构简单，容易操作，安全可靠，成本低；其负载跟踪能力强，响应迅速，对异步电机的负载检测准确，节能效果好。

以上所述之实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于异步电机的相控节电控制电路，其特征在于：它包括有双向晶闸管模块(101)、旁路接触器(105)，其中，双向晶闸管模块(101)与旁路接触器(105)相并联，并联后的一端与输入电网相连接，另一端依次通过电流检测模块(102)、电压检测模块(103)连接至异步电机(104)上；控制电路(106)与输入电网相连接后再分别与电流检测模块(102)、电压检测模块(103)、双向晶闸管模块(101)、旁路接触器(105)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于异步电机的相控节电控制电路，其特征在于：控制电路(106)包括有辅助电源(201)、驱动模块(202)、数字控制芯片(DSP)或单片机(203)、电压互感器模块(204)，其中，辅助电源(201)一端与输入电网相连接，另一端分别与驱动模块(202)、数字控制芯片(DSP)相连接，驱动模块(202)与数字控制芯片(DSP)连接后再分别与旁路接触器(105)、双向晶闸管模块(101)相连接，数字控制芯片(DSP)还分别与电流检测模块(102)、电压互感器模块(204)一端相连接，电压互感器模块(204)另一端连接至电压检测模块(103)上。

3.根据权利要求1所述的一种用于异步电机的相控节电控制电路，其特征在于：电压互感器模块(204)由三组限流电阻(301)、电压互感器(302)、采样电阻(303)、信号调理电路(304)构成，其中，三个电压互感器(302)的原边接成Y型结构，信号调理电路(304)一端与数字控制芯片(DSP)相连接，另一端通过采样电阻(303)连接至电压互感器(302)一端，电压互感器(302)另一端通过限流电阻(301)连接至电压检测模块(103)上。

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