CN205283451U - 单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置，包括整流器、滤波器、逆变器、电流互感器和三相异步电机，其特征在于：单相220V电源输入整流器，并同时接入滤波器；整流器的输出端同时连接滤波器的输入端和电源及驱动主板中的相应接口；滤波器输出端通过制动器连接逆变器，同时与电源及驱动主板中的相应接口相互连接；逆变器的输出端与三相异步电机连接。该装置，提供了一种在只有单相220V电源的情况下，使用三相异步电动机，自动跟踪电机的负载变化，调节逆变器的输出电压和输出频率，从而使电机的输出功率和负载正好匹配，从而提高了系统的效率和功率因数，达到节能的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机负载跟踪变频调速装置的改进，具体地说是一种适用于单相220V电源、三相异步电机变频调速的单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置。
背景技术
三相异步电动机广泛应用于各种工矿企业，然而在一些场合，只有单相220V电源，无法获得三相电源，普通的负载跟踪变频调速装置，都是按三相输入电源设计的，不能直接使用单相电源，同时，一般电动机选型时，都是按最大负荷选择电机，然而大部分情况下，负载是随时变化的，负载都不是在额定负载下工作，普通的变频器，一般采用U/F控制，其在调频时，其输出电压和频率的比值是一定的，与电机的负载大小无关，这就造成了大马拉小车的现象，浪费了电能。
本公司研制成功了“智能负载追踪矿用隔爆变频调速装置”，并已获得了国家专利，专利号为“201220427208.8”，其原理是采用了负载跟踪算法，能够在线监测电动机的负载，自动调整门极绝缘大功率晶体管（IGBT）的开关频率，对给电机提供的电流、电压、频率进行动态优化组合，使电动机的功率因数提高到0.9以上，能耗达到最小电机负载跟踪变频调速装置，这为在单相220V电源、三相异步电机上采用负载追踪变频调速提供了可能。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种不仅能够根据负载的实时变化，实时调整变频器的输出，使电机的输出功率和负载正好匹配，从而提高了功率因数，达到节能的目的，而且适用于单相220V电源、三相异步电机的单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置。
为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置，包括单相220V电源、整流器、滤波器、逆变器、电流互感器和三相异步电机，其特征在于：所述的单相220V电源输入整流器，并同时火线接入滤波器；整流器的输出端同时连接滤波器的输入端和电源及驱动主板中的DSP处理器相应接口；滤波器输出端通过制动器连接逆变器，并同时与电源及驱动主板中的DSP处理器相应接口相互连接；逆变器的输出端与三相异步电机连接，并同时与电源及驱动主板中的DSP处理器相应接口相互连接；电流互感器套装在接入三相异步电机的电源线上，并同时与电源及驱动主板中的DSP处理器相应接口连接。
本实用新型还通过如下措施实施：所述的整流器由一号二极管、二号二极管、三号二极管、四号二极管组成全桥整流电路，全桥整流电路并联一号电容，一号二极管和四号二极管之间连接滤波器的电源滤波板，一号二极管、二号二极管和一号电容的并联端连接滤波器的滤波电容器组正端；四号二极管、三号二极管和一号电容的并联端与充电限流电阻连接，并通过继电器连接电源及驱动主板的第2接口和第4接口，充电限流电阻连接滤波器的滤波电容器组负端。
所述的滤波器，由滤波电容器组和电源滤波板组成，滤波电容器组的正端接入电源及驱动主板的第3接口；滤波电容器组的正端同时与二号电容和制动器的一端并联后接入逆变器；滤波电容器组的负端同时与二号电容的另一端并联后接入电源及驱动主板的第1接口；滤波电容器组的负端同时与二号电容的另一端和制动器的另一端并联后接入逆变器。
本实用新型的有益效果在于：该单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置，提供了一种在只有单相220V电源的情况下，使用三相异步电动机，自动跟踪电机的负载变化，调节逆变器的输出电压和输出频率，从而使电机的输出功率和负载正好匹配，从而提高了系统的效率和功率因数，达到节能的目的。
附图说明
图1为本实用新型的电器元件装配结构主视原理框图示意图。
图2为本实用新型的结构电路原理示意图。
图中：1、整流器；2、滤波器；21、电源滤波板；22、滤波电容器组；3、逆变器；4、电流互感器；5三相异步电机；6、电源及驱动主板；7、制动器；8、继电器。
具体实施方式
参照图1、图2制作本实用新型。该单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置，包括单相220V电源、整流器1、滤波器2、逆变器3、电流互感器4和三相异步电机5，其特征在于：所述的单相220V电源输入整流器1，并同时火线接入滤波器2；整流器1的输出端同时连接滤波器2的输入端和电源及驱动主板6中的DSP处理器相应接口；滤波器2输出端通过制动器7连接逆变器3，并同时与电源及驱动主板6中的DSP处理器相应接口相互连接；逆变器3的输出端与三相异步电机5连接，并同时与电源及驱动主板6中的DSP处理器相应接口相互连接；电流互感器4套装在接入三相异步电机5的电源线上，并同时与电源及驱动主板6中的DSP处理器相应接口连接。
作为本实用新型的改进：所述的整流器1由一号二极管D1、二号二极管D2、三号二极管D3、四号二极管D4组成全桥整流电路，全桥整流电路并联一号电容C1，一号二极管D1和四号二极管D4之间连接滤波器2的电源滤波板21，一号二极管D1、二号二极管D2和一号电容C1的并联端连接滤波器2的滤波电容器组22正端；四号二极管D4、三号二极管D3和一号电容C1的并联端与充电限流电阻R1连接，并通过继电器8连接电源及驱动主板6的第2接口和第4接口，充电限流电阻R1连接滤波器2的滤波电容器组22负端。
所述的滤波器2由滤波电容器组22和电源滤波板21组成，滤波电容器组22的正端接入电源及驱动主板6的第3接口；滤波电容器组22的正端同时与二号电容C2和制动器7的一端并联后接入逆变器3；滤波电容器组22的负端同时与二号电容C2的另一端并联后接入电源及驱动主板6的第1接口；滤波电容器组22的负端同时与二号电容C2的另一端和制动器7的另一端并联后接入逆变器3；所述的滤波电容器组22由耐压400V的电解电容或薄膜电容并联组成。
所述逆变器3由三组IGBT晶体管组成，经过电流互感器4，逆变后的输出。
所述的制动器7由电阻R2和一个IGBT晶体管BR串联组成。
所述的三相异步电机5为Y形接法的三相异步电机。
所述的电源及驱动主板6上安装DSP处理器、输入输出检测电路、IGBT驱动和控制电路；DSP处理器的芯片为MC56F8346，并通过导线与逆变器3的4个IGBT晶体管连接，组成控制系统，负责电流、电压采样、运算、移相；DSP处理器处理的是单相电源信息；DSP处理器也可用ARM处理器，通过连接三相异步电机5的电流互感器4，检测出三相异步电机5的运行电流，自动跟踪三相异步电机5的负载变化，调节逆变器3的输出电压和输出频率，从而使三相异步电机5的输出功率和负载正好匹配，从而提高功率因数，达到节能的效果。
所述的整流器1采用单相整流电路，用一个单相整流桥构成，例如用四个二极管构成，比所用的三相整流电路少了两个，因此相对于三相电路，DSP处理器不需要缺相检测电路，输入过压、过流检测等电路只需要一项即可，由于输入为单相电源220V，因此相对于三相电路，电压为原来的1/1.732，DSP处理器进行数据处理的数据和检测电路等也要做相应的改变，滤波电容器组22和逆变器3的IGBT晶体管等耐压要求较低，所述的逆变器3，输出三相只能用Y形接法的三相异步电机5。
本实用新型的工作原理是：单相220V交流电接入整流器1，在单相220V交流电的电源输入端连接电源滤波器2，通过整流器1整流出来的电压接到充电限流电阻R1和继电器8的触点的一端，另一端接到滤波器2上，然后接到制动器7上，通过滤波器2可防止干扰；通过制动器7用于当三相异步电机5处于发电状态时，通过电阻将发电时产生的电压，在超过电路的额定耐压值后，通过电阻把直流母线上P1的电压降到安全范围；制动器7后面接到逆变器3上，逆变器3输出经过电流互感器4接到三相异步电机5上。
本实用新型提供的单相异步电动机的智能负载跟踪变频调速装置的工作过程为：
一、预先在DSP处理器中设置三相异步电机5的控制参数；
二、三相异步电机5的运行过程中，DSP处理器根据三相异步电机5的控制参数，不断检测三相异步电机5的输出电压、输出电流、功率因数等参数，通过实时计算，和DSP处理器中储存的控制参数相比较，根据偏差，调节逆变器3的输出电压，使三相异步电机5的输入功率最小，从而使三相异步电机5的输出功率和负载相匹配，功率因数最大，损耗最小，从而达到节能的目的。
Claims (3)
1.单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置，包括单相220V电源、整流器（1）、滤波器（2）、逆变器（3）、电流互感器（4）和三相异步电机（5），其特征在于：所述的单相220V电源输入整流器（1），并同时火线接入滤波器（2）；整流器（1）的输出端同时连接滤波器（2）的输入端和电源及驱动主板（6）中的DSP处理器相应接口；滤波器（2）输出端通过制动器（7）连接逆变器（3），并同时与电源及驱动主板（6）中的DSP处理器相应接口相互连接；逆变器（3）的输出端与三相异步电机（5）连接，并同时与电源及驱动主板（6）中的DSP处理器相应接口相互连接；电流互感器（4）套装在接入三相异步电机（5）的电源线上，并同时与电源及驱动主板（6）中的DSP处理器相应接口连接。
2.根据权利要求1所述的单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置，其特征在于：所述的整流器（1）由一号二极管（D1）、二号二极管（D2）、三号二极管（D3）、四号二极管（D4）组成全桥整流电路，全桥整流电路并联一号电容（C1），一号二极管（D1）和四号二极管（D4）之间连接滤波器（2）的电源滤波板（21），一号二极管（D1）、二号二极管（D2）和一号电容（C1）的并联端连接滤波器（2）的滤波电容器组（22）正端；四号二极管（D4）、三号二极管（D3）和一号电容（C1）的并联端与充电限流电阻（R1）连接，并通过继电器（8）连接电源及驱动主板（6）的第2接口和第4接口，充电限流电阻（R1）连接滤波器（2）的滤波电容器组（22）负端。
3.根据权利要求1所述的单相电源三相异步电机负载跟踪变频调速装置，其特征在于：所述的滤波器（2）由滤波电容器组（22）和电源滤波板（21）组成，滤波电容器组（22）的正端接入电源及驱动主板（6）的第3接口；滤波电容器组（22）的正端同时与二号电容（C2）和制动器（7）的一端并联后接入逆变器（3）；滤波电容器组（22）的负端同时与二号电容（C2）的另一端并联后接入电源及驱动主板（6）的第1接口；滤波电容器组（22）的负端同时与二号电容（C2）的另一端和制动器（7）的另一端并联后接入逆变器（3）。
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