CN205283437U - 一种调压电路、软启动器及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种调压电路、软启动器及电机，调压电路包括过零检测单元，其内的两个过零检测子单元分别与两个相线连接，用于分别对这两个相线进行过零检测并输出相应的过零检测信号；可控硅调压单元，其内的两个可控硅调压子单元分别与两个相线连接，用于通过两个可控硅调压子单元的通断分别对两个相线输出的有效电压进行调节；控制单元，用于根据接收的过零检测信号生成相应的软启动控制信号以分别控制两个可控硅调压子单元的通断频率；电源单元，用于对从两个相线接收的交流电进行整流、调压、稳压处理，以分别向其它单元提供相应的直流电压。通过两相可控硅斩波即可对各相线输出的有效电压进行调节，内置的旁路开关子单元能完成电路的旁路切换，简化了接线。

Description

一种调压电路、软启动器及电机

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，具体涉及一种调压电路、软启动器及电机。

背景技术

电机，比如异步电动机在起动时会产生较大冲击电流，一般为额定电流的5-8倍，同时由于起动应力较大，也会降低负载设备的使用寿命。国家有关部门对电机起动早有明确规定，即电机起动时的电网电压将不能超过15％。解决办法有两个：增大配电容量，采用限制电机起动电流的起动设备，如果仅仅为起动电机而增大配电容，从经济角度上来说，显然不可取。为此，人们往往需要配备限制电机起动电流的起动设备，过去人们多采用星角转换，自藕降压，磁控降压等方式来实现。这些方法虽然可以起到一定的限流作用，但没有从根本上解决问题。

伴随传动控制对自动化要求的不断提高，采用可控硅为主要器件、单片机为控制核心的智能型电机起动设备——软起动器，已在各行各业得到越来越多的应用。软启动器可以通过单片机来控制可控硅的导通角来调节电机的电压，使其在起动过程中逐渐升高以降低电机起动过程中产生的冲击电流，使电机可以平稳启动。但传统的软启动器，采用三相可控硅斩波的方法来控制电机的起动电压，接线复杂成本高。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中采用三相可控硅斩波的方法来控制电机的起动电压，接线复杂成本高的缺陷，从而提供一种接线简单成本较低的调压电路、软启动器及电机。

为此，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型提供了一种调压电路，包括：过零检测单元、可控硅调压单元、控制单元和电源单元；

所述过零检测单元，包括两个过零检测子单元，分别与三相电源中的两个相线连接，用于分别对这两个相线进行过零检测并输出相应的过零检测信号；

所述可控硅调压单元，包括两个可控硅调压子单元，分别与所述两个相线连接，用于通过所述两个可控硅调压子单元的通断分别对所述两个相线输出的有效电压进行调节；

所述控制单元，其两个信号采集端分别与所述两个过零检测子单元的信号输出端连接，其两个控制信号输出端分别与所述两个可控硅调压子单元的控制端连接，用于根据接收的所述过零检测信号生成相应的软启动控制信号，以分别控制所述两个可控硅调压子单元的通断频率；

电源单元，其两个输入端分别与所述两个相线连接，用于对从所述两个相线接收的交流电进行整流、调压、稳压处理，以分别向所述调压电路的其它单元提供相应的直流电压。

本实用新型所述的调压电路，所述电源单元包括：变压器T1、全桥整流器MD2.1、全桥整流器MD2.2、三端稳压器IC2.1、三端稳压器IC2.2和三端稳压器IC2.3，且所述变压器T1包括一个初级端和两个次级端；

所述初级端的两个端口分别与所述两个相线连接，所述一个次级端的两个端口分别与所述全桥整流器MD2.1的两个输入端连接，所述另一个次级端的两个端口分别与所述全桥整流器MD2.2的两个输入端连接，所述全桥整流器MD2.1的正向电压输出端与所述三端稳压器IC2.1的输入端连接，所述三端稳压器IC2.1的输出端用于输出第一级直流电压，且与所述三端稳压器IC2.2的输入端连接，所述三端稳压器IC2.2的输出端用于输出第二级直流电压；所述全桥整流器MD2.2的正向电压输出端与所述三端稳压器IC2.3的输入端连接，所述三端稳压器IC2.3的输出端用于输出第三级直流电压。

本实用新型所述的调压电路，所述电源单元还包括电感RL1、电感RL2和压敏电阻R2.1；

所述电感RL1的一端与一个相线连接，所述电感RL1的另一端与所述初级端的一个端口连接，所述电感RL2的一端与另一个相线连接，所述电感RL2的另一端与所述初级端的另一个端口连接，所述压敏电阻R2.1的两端与所述初级端的两个端口连接。

本实用新型所述的调压电路，所述可控硅调压子单元包括一个可控硅驱动支路和一个可控硅开关支路；

所述可控硅驱动支路的控制端即为所述可控硅调压子单元的控制端，与所述控制单元的控制信号输出端连接，所述可控硅开关支路的控制端与所述可控硅驱动支路的脉冲电压信号输出端连接，所述可控硅开关支路的输入端与其中一个所述相线连接；

所述可控硅驱动支路根据从所述控制单元接收的所述软启动控制信号输出相应频率的脉冲电压信号至所述可控硅开关支路的控制端，以驱动所述可控硅开关支路按与所述脉冲电压信号相匹配的频率通断，以对与其相连的相线输出的有效电压进行调节。

本实用新型所述的调压电路，还包括旁路开关单元，其包括两个旁路开关子单元，分别与所述两个相线连接；

所述控制单元，还用于控制所述两个旁路开关子单元的导通或者关闭。

本实用新型所述的调压电路，所述旁路开关子单元包括继电器驱动支路和继电器支路；

所述继电器支路，与其中一个所述相线连接，在导通时输出从该相线接收的交流电；

所述继电器驱动支路，根据从所述控制单元接收的旁路控制信号驱动所述继电器支路导通或者截止。

本实用新型还提供了一种软启动器，包括上述调压电路。

本实用新型还提供了一种电机，包括上述调压电路或者上述软启动器。

本实用新型所述的电机，还包括人机界面设定单元，用于向所述调压电路或者软启动器中的控制单元传输用户输入的控制参数。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供了一种调压电路，包括过零检测单元，其内的两个过零检测子单元分别与两个相线连接，用于分别对这两个相线进行过零检测并输出相应的过零检测信号；可控硅调压单元，其内的两个可控硅调压子单元分别与两个相线连接，用于通过两个可控硅调压子单元的通断分别对两个相线输出的有效电压进行调节；控制单元，用于根据接收的过零检测信号生成相应的软启动控制信号以分别控制两个可控硅调压子单元的通断频率；电源单元，用于对从两个相线接收的交流电进行整流、稳压、调压处理，以分别向调压电路的其它单元提供相应的直流电压。通过两相可控硅斩波即可对各相线输出的有效电压进行调节，使输出电压逐渐增大至额定值，简化了接线，降低了成本，节省了空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中调压电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例1调压电路中过零检测子单元的一个具体事例的电路原理图；

图3为本实用新型实施例1中调压电路的一个具体事例的结构框图；

图4为本实用新型实施例1调压电路中可控硅开关支路的一个具体事例的电路原理图；

图5为本实用新型实施例1调压电路中可控硅驱动支路的一个具体事例的电路原理图；

图6为本实用新型实施例1调压电路中控制单元的一个具体事例的电路原理图；

图7为本实用新型实施例1调压电路中电源单元的一个具体事例的电路原理图。

附图标记：

1-过零检测单元；2-可控硅调压单元；3-控制单元；4-电源单元；5-旁路开关单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种调压电路，如图1所示，包括：过零检测单元1、可控硅调压单元2、控制单元3和电源单元4。

过零检测单元1，包括两个过零检测子单元，分别与三相电源中的两个相线连接，用于分别对这两个相线进行过零检测并输出相应的过零检测信号。具体地，同一个交流周期内，当交流电处于0度相位或者180相位时再让可控硅等开关器件导通或者关断，能够减小开关器件在电路中投入或切出时产生的浪涌电流，将可控硅等开关器件的损耗降至最低，并延长其使用寿命。通过对两个相线，比如A相线和B相线进行过零检测，能够实时准确地判断上述两个相线输出的交流电是否处于0度相位或者180度相位，为后期在交流电处于0度相位或者180度相位时投入或切出上述开关器件提供了准确的参考依据。

图2给出了一个对A相线进行过零检测的过零检测子单元的电路原理图，对B相线进行过零检测的过零检测子单元的电路原理图结构与其结构相同。该过零检测子单元包括电阻R17、R*2、R16、R19、R7、R3、全波整流桥堆V23、达林顿光耦U1以及瓷片电容C2、C4。其中R*2为采样电阻，用于对A相线的正弦波信号进行采样，全波整流桥堆V23将采样来的正弦波信号进行转换，转换后的正半波信号传输至达林顿光耦U1，由达林顿光耦U1将正半波信号转换成高低电平信号传输至控制单元3进行过零检测判定，能够快速及时的检测A相线交流电的0度相位和180度相位，也即过零点，且不需要接入零线，简化了外部接线。当然，过零检测子单元也可以选用现有技术中任何一种具有过零检测功能的过零检测电路来实现上述功能。

可控硅调压单元2，包括两个可控硅调压子单元，分别与两个相线连接，用于通过两个可控硅调压子单元的通断分别对两个相线输出的有效电压进行调节。具体地，当可控硅调压子单元关断时，与其连接的相线的交流电被截断，只有当可控硅调压子单元导通时，与其连接的相线的交流电才会输出，从而实现了对该相线输出的有效电压的调节。

优选地，如图3所示，可控硅调压子单元包括一个可控硅驱动支路和一个可控硅开关支路；可控硅驱动支路的控制端即为可控硅调压子单元的控制端，与控制单元3的控制信号输出端连接，可控硅开关支路的控制端与可控硅驱动支路的脉冲电压信号输出端连接，可控硅开关支路的输入端与其中一个相线连接；可控硅驱动支路根据从控制单元3接收的软启动控制信号输出相应频率的脉冲电压信号至可控硅开关支路的控制端，以驱动可控硅开关支路按与脉冲电压信号相匹配的频率通断，以对与其相连的相线输出的有效电压进行调节。

图4给出了与B相线连接的一个可控硅开关支路的电路原理图，与A相线连接的可控硅开关支路的电路原理图与其结构相同。该可控硅开关支路包括双向可控硅V15、二极管V13、电容C13以及电阻R24，电容C13以及电阻R24串联后与双向可控硅V15并联，并联的两个公共端一个作为A相线的输入端，一个作为A相线的输出端，双向可控硅V15的控制端与二极管V13的阳极连接，二极管V13的阴极用于接收可控硅驱动支路输出的脉冲信号，进而驱动双向可控硅V15按照脉冲信号的频率在通断状态来回切换，对A相线输出的有效电压进行了相应调节。

图5给出了与该可控硅开关支路配合使用的可控硅驱动支路的电路原理图，驱动与A相线连接的可控硅开关支路的可控硅驱动支路的电路原理图与其结构相同，该可控硅驱动支路包括电阻R21、R12、R20、电容C24、三极管V12、二极管V10、V11以及变压器T2，三极管V12的控制端即为可控硅驱动支路的控制端，变压器T2的次级端即为可控硅驱动支路的脉冲电压信号输出端。当从控制单元3接收的软启动控制信号为高电平时，三极管V12导通，当从控制单元3接收的软启动控制信号为低电平时，三极管V12截止，而只有在三极管V12导通时，电流才会经电阻R20流入变压器T2的初级端，变压器T2的次级端才会产生感应电压，通过软启动控制信号控制三极管V12的通断频率，就可以从变压器T2的次级端输出相应频率的脉冲电压信号了。电阻R12和电容C24组成阻容滤波网络，能够滤除软启动控制信号中的干扰信号，提升了控制的可靠性。当然，也可以选用现有技术中任何一种可控硅驱动电路和可控硅开关电路来实现上述功能。

控制单元3，其两个信号采集端分别与两个过零检测子单元的信号输出端连接，其两个控制信号输出端分别与两个可控硅调压子单元的控制端连接，用于根据接收的过零检测信号生成相应的软启动控制信号，以分别控制两个可控硅调压子单元的通断频率。具体地，控制单元3可以为单片机,比如IC1.2芯片。图6给出了控制单元3的一个电路原理图，主要部件为芯片IC1.2，晶振CR1.1和电容C1.5、C1.6组成振荡电路，为控制单元3提供时钟基准源，电容C1.8、C1.9、C1.20组成了滤波网络，三极管Q1、电阻R1.21、R00、R1.22、稳压管D1.5组成了复位电路，可以根据从过零检测单元1接收的过零检测信号判断上述相线的交流电的相位是否为0度相位或者180度相位，并据此生成软启动控制信号，分别控制与A相线和B相线连接的两个可控硅调压子单元的通断频率。

电源单元4，其两个输入端分别与两个相线连接，用于对从两个相线接收的交流电进行整流、调压、稳压处理，以分别向调压电路的其它单元提供相应的直流电压。

优选地，如图7所示，电源单元4包括：变压器T1、全桥整流器MD2.1、全桥整流器MD2.2、三端稳压器IC2.1、三端稳压器IC2.2和三端稳压器IC2.3，且变压器T1包括一个初级端和两个次级端。

初级端的两个端口分别与两个相线连接，一个次级端的两个端口分别与全桥整流器MD2.1的两个输入端连接，另一个次级端的两个端口分别与全桥整流器MD2.2的两个输入端连接，全桥整流器MD2.1的正向电压输出端与三端稳压器IC2.1的输入端连接，三端稳压器IC2.1的输出端用于输出第一级直流电压，且与三端稳压器IC2.2的输入端连接，三端稳压器IC2.2的输出端用于输出第二级直流电压；全桥整流器MD2.2的正向电压输出端与三端稳压器IC2.3的输入端连接，三端稳压器IC2.3的输出端用于输出第三级直流电压。具体地，通过三端稳压器的调节端可以对三端稳压器输出的直流电压的值进行调节，再经过电容的稳压滤波，就能输出相应的直流电压了。该电路中，第一级直流电压、第二级直流电压和第三级直流电压分别调节为24V、5V和12V，可以满足调压电路各单元对直流电压的不同需求。

优选地，电源单元4还包括电感RL1、电感RL2和压敏电阻R2.1；电感RL1的一端与一个相线连接，电感RL1的另一端与初级端的一个端口连接，电感RL2的一端与另一个相线连接，电感RL2的另一端与初级端的另一个端口连接，压敏电阻R2.1的两端与初级端的两个端口连接。具体地，电感RL1、电感RL2和压敏电阻R2.1组成抗浪涌电路，能够吸收尖峰时刻的浪涌电流，降低电网不稳时的浪涌电流对调压电路造成的损害，延长器件的使用寿命。

本实施例中的调压电路，通过两相可控硅斩波即可对各相线输出的有效电压进行调节，使输出电压逐渐增大至额定值，简化了接线，降低了成本，节省了空间。

优选地，本实施例中的调压电路，还包括旁路开关单元5，其包括两个旁路开关子单元，分别与两个相线连接。控制单元3，还用于控制两个旁路开关子单元的导通或者关闭。

优选地，旁路开关子单元包括继电器驱动支路和继电器支路；继电器支路，与其中一个相线连接，在导通时输出从该相线接收的交流电；继电器驱动支路，根据从控制单元3接收的旁路控制信号驱动继电器支路导通或者截止。具体地，可以选用现有技术中任何一种继电器驱动电路和继电器开关电路来实现上述功能。优选地，可以在通过可控硅调压单元2将输出电压逐渐增大至额定电压后，再通过继电器驱动支路驱动继电器支路中的继电器动作，导通继电器支路，之后就一直通过旁路开关单元5输出各相线的交流电，以保护可控硅调压单元2中的可控硅。

实施例2

本实施例提供了一种软启动器，包括实施例1中的调压电路。

本实施例中的软启动器，通过两相可控硅斩波即可对各相线输出的有效电压进行调节，使输出电压逐渐增大至额定值，以实现对电机的软启动控制，并且由于只采用了两相可控硅斩波，也为旁路开关单元内置提供了空间，简化了接线，降低了成本，节省了空间。

实施例3

本实施例提供了一种电机，包括实施例1中的调压电路或者实施例2中的软启动器。

本实施例中的电机，通过配置实施例1中的调压电路或者实施例2中的软启动器，通过两相可控硅斩波即可对各相线输出的有效电压进行调节，使输出电压逐渐增大至额定值，以实现对电机的软启动控制，并且由于只采用了两相可控硅斩波，也为旁路开关单元内置提供了空间，简化了接线，降低了成本，节省了空间。

优选地，本实施例中的电机，还包括人机界面设定单元，用于向调压电路或者软启动器中的控制单元传输用户输入的控制参数。具体地，人机界面设定单元可以通过触摸屏向用户呈现用于输入控制参数的界面，用户体验度更好。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种调压电路，其特征在于，包括：过零检测单元(1)、可控硅调压单元(2)、控制单元(3)和电源单元(4)；

所述过零检测单元(1)，包括两个过零检测子单元，分别与三相电源中的两个相线连接，用于分别对这两个相线进行过零检测并输出相应的过零检测信号；

所述可控硅调压单元(2)，包括两个可控硅调压子单元，分别与所述两个相线连接，用于通过所述两个可控硅调压子单元的通断分别对所述两个相线输出的有效电压进行调节；

所述控制单元(3)，其两个信号采集端分别与所述两个过零检测子单元的信号输出端连接，其两个控制信号输出端分别与所述两个可控硅调压子单元的控制端连接，用于根据接收的所述过零检测信号生成相应的软启动控制信号，以分别控制所述两个可控硅调压子单元的通断频率；

电源单元(4)，其两个输入端分别与所述两个相线连接，用于对从所述两个相线接收的交流电进行整流、调压、稳压处理，以分别向所述调压电路的其它单元提供相应的直流电压。

2.根据权利要求1所述的调压电路，其特征在于，所述电源单元(4)包括：变压器(T1)、全桥整流器(MD2.1)、全桥整流器(MD2.2)、三端稳压器(IC2.1)、三端稳压器(IC2.2)和三端稳压器(IC2.3)，且所述变压器(T1)包括一个初级端和两个次级端；

所述初级端的两个端口分别与所述两个相线连接，所述一个次级端的两个端口分别与所述全桥整流器(MD2.1)的两个输入端连接，所述另一个次级端的两个端口分别与所述全桥整流器(MD2.2)的两个输入端连接，所述全桥整流器(MD2.1)的正向电压输出端与所述三端稳压器(IC2.1)的输入端连接，所述三端稳压器(IC2.1)的输出端用于输出第一级直流电压，且与所述三端稳压器(IC2.2)的输入端连接，所述三端稳压器(IC2.2)的输出端用于输出第二级直流电压；所述全桥整流器(MD2.2)的正向电压输出端与所述三端稳压器(IC2.3)的输入端连接，所述三端稳压器(IC2.3)的输出端用于输出第三级直流电压。

3.根据权利要求2所述的调压电路，其特征在于，所述电源单元(4)还包括电感(RL1)、电感(RL2)和压敏电阻(R2.1)；

所述电感(RL1)的一端与一个相线连接，所述电感(RL1)的另一端与所述初级端的一个端口连接，所述电感(RL2)的一端与另一个相线连接，所述电感(RL2)的另一端与所述初级端的另一个端口连接，所述压敏电阻(R2.1)的两端与所述初级端的两个端口连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的调压电路，其特征在于，所述可控硅调压子单元包括一个可控硅驱动支路和一个可控硅开关支路；

所述可控硅驱动支路的控制端即为所述可控硅调压子单元的控制端，与所述控制单元(3)的控制信号输出端连接，所述可控硅开关支路的控制端与所述可控硅驱动支路的脉冲电压信号输出端连接，所述可控硅开关支路的输入端与其中一个所述相线连接；

所述可控硅驱动支路根据从所述控制单元(3)接收的所述软启动控制信号输出相应频率的脉冲电压信号至所述可控硅开关支路的控制端，以驱动所述可控硅开关支路按与所述脉冲电压信号相匹配的频率通断，以对与其相连的相线输出的有效电压进行调节。

5.根据权利要求1-3任一项所述的调压电路，其特征在于，还包括旁路开关单元(5)，其包括两个旁路开关子单元，分别与所述两个相线连接；

所述控制单元(3)，还用于控制所述两个旁路开关子单元的导通或者关闭。

6.根据权利要求5所述的调压电路，其特征在于，所述旁路开关子单元包括继电器驱动支路和继电器支路；

所述继电器支路，与其中一个所述相线连接，在导通时输出从该相线接收的交流电；

所述继电器驱动支路，根据从所述控制单元(3)接收的旁路控制信号驱动所述继电器支路导通或者截止。

7.一种软启动器，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的调压电路。

8.一种电机，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的调压电路或者权利要求7所述的软启动器。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，还包括人机界面设定单元，用于向所述调压电路或者软启动器中的控制单元传输用户输入的控制参数。