CN204089656U - 双灭磁回路同步电动机励磁控制装置 - Google Patents
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Abstract
双灭磁回路同步电动机励磁控制装置，由主电路和控制电路组成，其特征是主电路的变压线路的输出端与整流模块连接，经过整流模块整流后的直流电的正极端连接电流传感器输入端，电流传感器输出端与电机绕组输入端连接，电机绕组输出端与电压传感器输入端连接，电压传感器输出端连接到整流后的直流电的负极，控制电路的同步检测电路的输出端分别与晶闸管触发芯片、数字信号处理器连接，数字信号处理器分别与晶闸管触发芯片、液晶显示器键盘、脉冲调理线路连接，脉冲调理线路通过比较器与励磁电压检测模块连接，本实用新型的有益效果是结构简单，灭磁速度快，能够实现能量回馈，节约能源，体积小成本低，抗干扰能力强。
Description
技术领域
本实用新型属于同步电动机励磁技术领域，更具体地说是双灭磁回路同步电动机励磁控制装置。
背景技术
同步电动机是各行各业应用非常广泛的动力设备，具有运行稳定性高和过载能力大等优点，同步电动机励磁部分的性能好坏，直接影响到电动机起动、运行、停机的可靠性、安全性和稳定性，同步电机的励磁线圈由同步电机励磁控制装置来控制，同步电机励磁控制的好坏直接影响同步电机的性能及应用效果。此外，同步电动机均可以通过改变励磁电流来调节功率因数，所以励磁控制装置可以控制无功功率分配，调节电网系统的功率因数，总之励磁控制器在大功率同步电动机的运行过程中起着举足轻重的作用。
现有技术普遍采用全硬件化的励磁柜作为同步电动机的励磁控制器，其主电路主电路采用三相半控桥式结构，需要采用额外的失控保护措施，不仅增加了控制的复杂性和系统故障停机的机率，而且灭磁速度慢、无法实现能量回馈，造成电能浪费；其同步检测电路采用同步变压器隔离获取电网同步信号，不仅体积较大、成本高，而且抗干扰能力差，采样精度不高；其灭磁装置普遍采用硬件自整定灭磁方式，灭磁电压达到规定值后，灭磁回路才会启动灭磁，由于灭磁回路结构上的这种缺陷，导致转子电流正负半波不对称，从而增加了电机噪声和启动时的电机损伤。同时，正常工作时励磁电压尖峰也可能造成灭磁可控硅误导通，导致电机失步故障。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型设计了双灭磁回路同步电动机励磁控制装置,其结构简单，灭磁速度快，能够实现能量回馈，节约能源，降低了硬件成本，又增加了电路的抗干扰性能，其具体技术方案为：所述的双灭磁回路同步电动机励磁控制装置由主电路和控制电路组成，其特征在于主电路与控制电路并联连接在三相电网上；
所述的主电路由变压线路、整流模块、电流传感器、灭磁回路、电机转子绕组、电压传感器组成，其特征在于主电路的输入端与三相电网相连，经过三相桥式全控整流后，其输出正极性端连接电流传感器，电流传感器的输出端连接灭磁电阻、电压传感器和电机转子绕组，电压传感器和电机转子绕组的另一端与整流桥的负极性端相连，灭磁回路由灭磁电阻、灭磁二极管、灭磁晶闸管组成，并联连接在电机转子绕组的两端，触发灭磁晶闸管，可使同步电机启动时转子正负半波电流对称，降低了电机启动时的震动。
所述的控制电路由同步检测电路、晶闸管触发芯片、数字信号处理器、液晶显示器键盘、脉冲调理电路、励磁电压检测模块组成，其特征在于控制电路的输入端与三相电网连接，经光耦隔离后生成电网电压的同步信号，并将该信号与晶闸管触发芯片相连接；脉冲调理电路的输入端连接数字信号处理器，其输出为六路脉冲信号，所述六路脉冲信号经脉冲调理电路隔离、放大后连接主电路整流桥的晶闸管门极控制端，控制电路通过采样电阻和光耦实现了对电网三相同步信号的采集，降低了硬件成本，又增加了电路的抗干扰性能。
所述灭磁回路包括两个输入端口，一个端口接收来自霍尔采样电路的硬件灭磁信号，另一个输入端口接收数字信号处理器的软件灭磁信号，构成双灭磁回路，硬件灭磁信号与基准电压Uref并联连接在比较器U1的两输入端，U1的输出接二级管VD1的阳极，VD1的阴极接电阻R1；软件灭磁信号连接在灭磁回路中二极管VD2的阳极，VD2的阴极与VD1的阴极相连，电阻R1的另一端连接三极管VT1的基极，VT1的发射极接地，集电极连接光耦U2，U2的控制端经电阻R2接电源Vcc，其特征在于当同步电动机启动时，由数字信号处理器给灭磁可控硅输出灭磁指令信号，使得灭磁回路电流正负半波对称，若发生软件灭磁故障或者数字信号处理器程序紊乱，首先，同步电动机转子绕组两端电压升高，使得霍尔电压传感器的输出电压高于设定的直流电压，从而使比较器输出高电平，驱动灭磁晶闸管导通，有效的预防因软件故障而导致灭磁失败，有效提高了灭磁效率，灭磁速度快，并能够实现能量回馈。
本实用新型所述的整流模块，其特征在于整流模块由六只整流晶闸管按照三相桥式结构连接而成，整流晶闸管的控制端与控制电路的晶闸管触发芯片连接。
本实用新型所述的电流传感器，其特征在于电流传感器的输出端与控制电路的数字信号处理器连接。
本实用新型所述的电压传感器，其特征在于电压传感器的输出端与控制电路的数字信号处理器连接。
本实用新型所述的同步检测电路，其特征在于同步检测电路的输入端与三相电网连接，接点A同时与采样电阻一端连接，采样电阻的另一端与滤波电容连接、滤波电容与二极管、光耦二极管并联连接，光耦二极管的输出端的集电极与+15V电源连接，光耦二极管的发射极与电阻输入端连接，电阻的输出端接地，电阻的两端并联连接电容，电阻输入端连接晶闸管触发芯片，其他两相的连接方式与A相相同。经过该电路后，会将三相正弦波电压信号变换成矩形波信号，实现对三相电网相位的同步检测，该电路在结构、检测精度、安装和经济性方面均优于传统的同步变压器检测方式。
本实用新型的有益效果是所述双灭磁回路同步电动机励磁控制装置其结构简单，灭磁速度快，能够实现能量回馈，节约能源，降低了硬件成本，又增加了电路的抗干扰性能。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的同步检测电路结构示意图；
图3为本实用新型的双灭磁控制回路图；附图中：
1.变压线路，2.整流模块，3.整流晶闸管，4.电流传感器，5.灭磁回路，5-1.灭磁晶闸管，6.电机绕组，7.电压传感器，8.同步检测电路，8-1.采样电阻，8-2.滤波电容，8-3.二极管，8-4.光耦二极管，8-5.电阻，8-6.电容，9.晶闸管触发芯片， 10.数字信号处理器，11.液晶显示器键盘， 12.脉冲调理电路， 13.励磁电压检测模块，14.比较器，100.主电路，200.控制电路。
具体实施方式：
结合附图1、图2、图3对本实用新型进一步详细描述，以便公众更好地掌握本实用新型的实施方法，本实用新型具体的实施方案为：所述的双灭磁回路同步电动机励磁控制装置由主电路100和控制电路200组成，其特征在于主电路100与控制电路200并联连接在三相电网上；
所述的主电路100由变压线路1、整流模块2、电流传感器4、灭磁回路5、电机绕组6、电压传感器7组成，其特征在于主电路100的变压线路1输入端与三相电网相连，经过三相桥式全控整流后，其输出正极性端连接电流传感器4，电流传感器4的输出连接灭磁电阻、电压传感器7和同步电动机转子线圈，电压传感器7和电机绕组6的另一端与整流模块2的负极性端相连，灭磁回路5的输出端连接灭磁晶闸管的阳极和灭磁二极管的阴极，灭磁晶闸管的阴极和二极管的阳极分别接整流模块2的负极性端，主电路100由软件方式触发灭磁晶闸管，使同步电机启动时转子正负半波电流对称，降低了电机启动时的震动；
所述的控制电路200由同步检测电路8、晶闸管触发芯片9、数字信号处理器10、液晶显示器键盘11、脉冲调理电路12、励磁电压检测模块13、比较器14组成，其特征在于控制电路200的输入端与三相电网连接，经光耦隔离后生成电网电压的同步信号，并将该信号与脉冲调理电路12相连接，脉冲调理电路12的输入控制端连接数字信号处理器10，其输出为六路脉冲信号，该信号经脉冲调理电路12隔离、放大后连接主电路100的整流模块2的晶闸管信号输入端，控制电路200通过采样电阻和光耦实现了对电网三相同步信号的采集，降低了硬件成本，又增加了电路的抗干扰性能；
所述灭磁回路5包括两个输入端口，一个端口接收来自霍尔采样电路的硬件灭磁信号，另一个输入端口接收数字信号处理器的软件灭磁信号，构成双灭磁回路：软件灭磁回路和硬件灭磁回路，其特征在于硬件灭磁信号与基准电压Uref并联连接在比较器U114的两输入端，U114的输出接二级管VD1 15的阳极，二级管VD1 15的阴极接电阻R1 17；软件灭磁信号连接在灭磁回路中二极管VD2 16的阳极，二极管VD2 16的阴极与二极管VD1 15的阴极相连，电阻R1 17的另一端连接三极管VT1 20的基极，三极管VT1 20的发射极接地，集电极连接光耦U2，光耦U2的控制端经电阻R2 19接电源Vcc，当同步电动机启动时，由数字信号处理器给灭磁可控硅输出灭磁指令信号，使得灭磁回路电流正负半波对称，若发生软件灭磁故障或者数字信号处理器程序紊乱，首先，同步电动机转子绕组两端电压升高，使得霍尔电压传感器的输出电压高于设定的直流电压，从而使比较器输出高电平，驱动灭磁晶闸管导通，有效的预防因软件故障而导致灭磁失败，有效提高了灭磁效率，灭磁速度快，并能够实现能量回馈。
本实用新型所述的整流模块2，其特征在于整流模块2由六只整流晶闸管3按照桥式结构连接而成，整流晶闸管3的公共控制端与控制电路200的晶闸管触发芯片9连接。
本实用新型所述的电流传感器4，其特征在于电流传感器4的控制端与控制电路200的励磁电压检测模块13连接。
本实用新型所述的灭磁回路5，其特征在于灭磁回路5由电阻R、二极管和灭磁晶闸管5-1组成，二极管与灭磁晶闸管5-1并联连接后与灭磁电阻串联连接，灭磁晶闸管5-1的控制端连接控制电路200的脉冲调理电路12。
本实用新型所述的电压传感器7，其特征在于电压传感器7的输出端与控制电路200的数字信号处理器10连接。
本实用新型所述的同步检测电路8，其特征在于同步检测电路8的输入端与三相电网连接，接点A同时与采样电阻8-1一端连接，采样电阻的另一端与滤波电容8-2连接、滤波电容8-2与二极管8-3、光耦二极管8-4并联连接，光耦二极管8-4的输出端的集电极与+15V电源连接，光耦二极管8-4的发射极与电阻输入端连接，电阻8-5的输出端接地，电阻8-5的两端并联连接电容8-6，电阻8-5输入端连接晶闸管触发芯片9，其他两相的连接方式与A相相同。经过该电路后，会将三相正弦波电压信号变换成矩形波信号，实现对三相电网相位的同步检测，该电路在结构、检测精度、安装和经济性方面均优于传统的同步变压器检测方式。
本实用新型的有益效果是所述双灭磁回路同步电动机励磁控制装置其结构简单，灭磁速度快，能够实现能量回馈，节约能源，降低了硬件成本，又增加了电路的抗干扰性能。
Claims (6)
1.双灭磁回路同步电动机励磁控制装置，包括主电路（100）和控制电路（200）组成，其特征在于主电路（100）与控制电路（200）并联连接在三相电网上；
所述的主电路(100)由变压线路(1)、整流模块(2)、电流传感器(4)、灭磁回路(5)、电机绕组(6)、电压传感器(7)组成，其特征在于主电路(100)的变压线路(1)输入端与三相电网相连，经过三相桥式全控整流后，其输出正极性端连接电流传感器(4)，电流传感器(4)的输出连接灭磁电阻、电压传感器(7)和同步电动机转子线圈，电压传感器(7)和电机绕组(6)的另一端与整流模块(2)的负极性端相连，灭磁回路(5)的输出端连接灭磁晶闸管的阳极和灭磁二极管的阴极，灭磁晶闸管的阴极和二极管的阳极分别接整流模块(2)的负极性端；
所述的控制电路(200)由同步检测电路(8)、晶闸管触发芯片(9)、数字信号处理器(10)、液晶显示器键盘(11)、脉冲调理电路(12)、励磁电压检测模块(13)、比较器(14)组成，其特征在于控制电路(200)的输入端与三相电网连接，经光耦隔离后生成电网电压的同步信号，并将该信号与脉冲调理电路(12)相连接，脉冲调理电路(12)的输入控制端连接数字信号处理器(10)，其输出为六路脉冲信号，该信号经脉冲调理电路(12)隔离、放大后连接主电路(100)的整流模块(2)的晶闸管信号输入端。
2.根据权利要求1所述的双灭磁回路同步电动机励磁控制装置，其特征在于整流模块(2)由六只整流晶闸管(3)按照桥式结构连接而成，整流晶闸管(3)的公共控制端与控制电路(200)的晶闸管触发芯片(9)连接。
3.根据权利要求1所述的双灭磁回路同步电动机励磁控制装置，其特征在于电流传感器(4)的控制端与控制电路(200)的励磁电压检测模块(13)连接。
4.根据权利要求1所述的双灭磁回路同步电动机励磁控制装置，其特征在于所述灭磁回路(5)包括两个输入端口，一个端口接收来自霍尔采样电路的硬件灭磁信号，另一个输入端口接收数字信号处理器的软件灭磁信号，构成双灭磁回路：软件灭磁回路和硬件灭磁回路，硬件灭磁信号与基准电压并联连接在比较器(14)的两输入端，比较器(14)的输出端接二级管(15)的阳极，二级管(15)的阴极接电阻(17)；软件灭磁信号连接在灭磁回路中二极管(16)的阳极，二极管(16)的阴极与二级管(15)的阴极相连，电阻(17)的另一端连接三极管(20)的基极，三极管(20)的发射极接地，集电极连接光耦(18)，光耦(18)的控制端经电阻(16)接电源。
5.根据权利要求1所述的双灭磁回路同步电动机励磁控制装置，其特征在于电压传感器(7)的输出端与控制电路(200)的数字信号处理器(10)连接。
6.根据权利要求1所述的双灭磁回路同步电动机励磁控制装置，其特征在于同步检测电路(8)的输入端与三相电网连接，接点A同时与采样电阻(8-1)一端连接，采样电阻(8-1)的另一端与滤波电容(8-2)连接、滤波电容(8-2)与二极管(8-3)、光耦二极管(8-4)并联连接，光耦二极管(8-4)的输出端的集电极与+15V电源连接，光耦二极管(8-4)的发射极与电阻输入端连接，电阻(8-5)的输出端接地，电阻(8-5)的两端并联连接电容(8-6)，电阻(8-5)输入端连接晶闸管触发芯片(9)，其他两相的连接方式与A相相同。
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