专利名称：面向电机传动的综合节能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新颖涉及一种电机控制装置，特别是一种面向电机传动的综合节能控制装置。
背景技术：
大功率三相交流异步电动机的变频调速国内外研究开发较多，其技术亦比较成 熟，目前国内外三相变频器有西门子M440系列，三菱FR系列，欧姆龙变频系列，ACS系列 (国内)，但均用于三相大功率交流电动机变频调速的场合，例车辆，机床，轧钢，巻扬机，纺 织机等大型机械的驱动，因其价格高，体积大，不适用小功率三相交流电机的变频调速的场 合，例三相水泵，三相风机等。而单相电机的调速目前仍采用变压调速的方式，靠耗能来达 到降速，电机测试性能时加载方式目前仍是电阻性负载单变量加载方式，测量交流电流瞬 时值，有效值，电压瞬时值，有效值，有功功率，无功功率，功率因数，频率八大参数仍用单参 数单个仪表测量的。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种适用于中小功率交流 电动机的节能控制及电动机性能测试，同时具有极强的过载能力的面向电机传动的综合节 能控制装置。 为了达到上述目的，本实用新型所设计的一种面向电机传动的综合节能控制装 置，它包括涡流加载装置、单相电机调速的节能控制装置、三相小功率交流电机调速的节 能控制装置、电机性能参数测试单元，所述的三相小功率交流电机调速的节能控制装置由 单片机P89C51RA2组成的驱动控制电路、高速光偶隔离电路以及IGBT-IPM模块组成，在 IGBT-IPM模块输入端加高速光偶隔离电路。驱动电路采用单片机P89C51RA2实现不同频 率的三相SP丽驱动，高速光偶隔离电路使强电和弱电二部分电路隔离。所述的由单片机 P89C51RA2组成的驱动控制电路，其单片机输出设有6路触发电平，低电平有效，在单片机 输出端接有7407放大电路，经7407放大电路放大，再经高速光偶隔离电路光隔反相，以高 电压分别驱动IGBT-IPM模块的Uin、 Vin、 Win、 Xin、 Yin、 Zin ;并接收ALM报警信号。 所述的单相电机调速的节能控制装置，由+SPWM和-SP丽波形发生器和单相交直 交逆变主电路组成，单相交直交逆变主电路是用四个IGBT组成，—SP丽和-SP丽波形发生 器是由三角波形发生器、正弦波发生器经比较器及反相器组成；单相交直交逆变主电路中 的单相驱动电路是采用IGBT集成驱动电路IR2110。 所述电机性能参数测试单元包括中多功能智能交流电表，所述多功能智能交流电 表，它包括由ACV-1电压模块和ACA-1电流模块组成的输入回路、放大器、电表测量芯片U2 组成处理单元、液晶屏组成显示单元及485通讯接口，所述的ACV-1电压模块，由采样电阻 和磁耦合电压传感器组成；具有极强过载能力。所述的ACA-1电流模块，采用磁耦合电流传 感器1-3，原边1匝，副边N匝，具有输入电阻不大于0.01Q特点。[0007] 所述的采样电阻和磁耦合电压传感器组成的ACV-1电压模块，是在磁耦合电压传 感器的两输入端分别串接5个确定阻值的采样电阻；放大器包括放大电路U7-1和U7-2， ACV-1电压模块和ACA-1电流模块的输出分别通过放大器中的U7-l和U7-2与电表测量芯 片U2连接，电表测量芯片U2输出端连接有单片机U3，单片机U3连接通讯模块U5，并通过 485通讯接口连接显示单元。 本实用新型所得到的一种面向电机传动的综合节能控制装置，它是由单相电机调 速的节能控制装置，三相小功率交流电机调速的节能控制装置，涡流加载装置，电机的性能 参数测试单元等组成。适用于中小功率交流电动机的节能控制及电动机性能测试，同时该 装置有极强的过载能力在工业上可获得广泛应用。 本实用新型提供的面向电机传动的综合节能控制装置，其所述的多功能智能交流 电表，可测量交流电流，电压瞬时值和有效值，有功功率，无功功率，功率因数，频率等八个 参数，实现一表多用，大大节省了成本。而且该多功能智能交流电表仪中设计的电流模块 采用电流传感器，原边仅1匝，付边N匝，因此输入电阻仅为0. 01 Q ，通常交流电流表，交流 功率表中电流线圈其内电阻不小于50 Q ，以通过1A电流计要消50W电能，而本仪表仅消耗 0. 01W电能，其节能十分惊人的；其电压传感器，电压经10个采样电阻1M0. 5W输入，中间是 电压传感器，当输入500V交流电压时，每个电阻(1M0. 5W)承受电压50V，功率为0. 00025W， 电压传感器原边电压仅0. 2V。当超载，如输入5000V时，每个电阻承电压500V，功率为 0. 25W，所以电阻仍不会损坏，抗过载能力极强。
图1是本实用新型控制原理结构示意图； 图2三相小功率交流电机变频调速电路； 图3是单相电机调速的节能控制装置驱动电路； 图4是单相电机调速的节能控制装置； 图5是ACM-1多功能智能交流电表组成结构示意图； 图6是电流传感器原理图； 图7是电压传感器原理图。
具体实施方式下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。 实施例1 如图1所示。本实施例描述的一种一种面向电机传动的综合节能控制装置，它包 括涡流加载装置7、单相电机调速的节能控制装置TC1、三相小功率交流电机调速的节能控 制装置TC2、电机性能参数测试单元6，图1中DZ是四极断路器加四极漏电保护器，TC1单 相电机调速节能控制装置，TC2是三相小功率交流电机调速节能控制装置，ZQ-1， ZQ-2是测 功机，M1是单相电机M2是三相电机。节能原理是在满足负载转矩要求下，通过变频调速手 段，使电机运行在最佳状态(即使用功率最小)。 如图2所示，所述的三相小功率交流电机调速的节能控制装置TC2由单片机 P89C51RA2组成的驱动控制电路11、高速光偶隔离电路12以及IGBT-IPM模块13组成，其中IGBT-IPM模块是采用6MBP15RY060专用模块，在IGBT-IPM模块输入端加高速光偶隔离 电路。驱动电路采用单片机P89C51RA2实现不同频率的三相SP丽驱动，高速光偶隔离电路 使强电和弱电二部分电路隔离。所述的由单片机P89C51RA2组成的驱动控制电路ll，其单 片机输出设有6路触发电平，低电平有效，在单片机输出端接有7407放大电路，经7407放 大电路放大，再经高速光偶隔离电路12光隔反相，以高电压分别驱动IGBT-IPM模块13的 Uin、 Vin、 Win、 Xin、 Yin、 Zin ;并接收ALM报警信号。单片机的输出，由面板上的按钮选择， 可选择单路驱动，输出六路中的任意一路，便相应的IGBT管导通，也可选择四档不同频率 的三相SP丽驱动。用于三相小功率交流电机的变频调速。 所述的单相电机调速的节能控制装置TC2如图3、图4所示，由+SPM和-SP丽波 形发生器8和单相交直交逆变主电路9组成，单相交直交逆变主电路是用四个IGBT组成， +SPWM和-SP丽波形发生器是由三角波形发生器8-1 、正弦波发生器8-2经比较器8-3及反 相器8-4组成；如图4所示。单相交直交逆变主电路9中的单相驱动电路10是采用IGBT 集成驱动电路IR2110，本实施例提供的单相电机调速的节能控制装置，可专门用于电风扇， 单相水泵，单相风机的变频调速，改变了目前用变压调速用耗能来达到降速的状态。 所述电机性能参数测试单元6包括多功能智能交流电表，如图5所示，所述多功能 智能交流电表，它包括由ACV-1电压模块和ACA-1电流模块组成的输入回路1、放大器2、电 表测量芯片U2组成处理单元3、液晶屏组成显示单元4及485通讯接口 5，所述的ACV-1电 压模块如图7所示，由采样电阻1-1和磁耦合电压传感器1-2组成；它具有极强过载能力。 如图6所示，所述的ACA-1电流模块，采用磁耦合电流传感器1-3，原边1匝，副边N匝，具有 输入电阻不大于0. 01 Q特点。本实施例描述的采样电阻1-1和磁耦合电压传感器1-2组 成的ACV-1电压模块，是在磁耦合电压传感器1-2的两输入端分别串接5个确定阻值的采 样电阻1-1 ;放大器2包括放大电路U7-l和U7-2， ACV-1电压模块和ACA-1电流模块的输 出分别通过放大器2中的U7-l和U7-2与电表测量芯片U2连接，电表测量芯片U2输出端 连接有单片机U3，单片机U3连接通讯模块U5，并通过485通讯接口 5连接显示单元4。 本实施例描述的涡流加载装置7，主要用于电机加载下测试特性曲线用，该装置已 授权实用新型专利，在此不作详细描述，它是应用电磁感应来产生涡流用于加载，是一种双 变量加载方式。电机转速越高，切割磁力线强度越强，产生涡流强度越大。当电机转速一定 时，调节磁场强度同样可调节涡流强度，改变了用电阻负载单变量加载方式。
权利要求一种面向电机传动的综合节能控制装置，它包括涡流加载装置(7)、单相电机调速的节能控制装置(TC1)、三相小功率交流电机调速的节能控制装置(TC2)、电机性能参数测试单元(6)，其特征是所述的三相小功率交流电机调速的节能控制装置(TC2)由单片机P89C51RA2组成的驱动控制电路(11)、高速光偶隔离电路(12)以及IGBT-IPM模块(13)组成，在IGBT-IPM模块输入端加高速光偶隔离电路。
2. 根据权利要求1所述的面向电机传动的综合节能控制装置，其特征是所述的由单片 机P89C51RA2组成的驱动控制电路(11)，其单片机输出设有6路触发电平，低电平有效，在 单片机输出端接有7407放大电路，经7407放大电路放大，再经高速光偶隔离电路(12)光 隔反相，以高电压分别驱动IGBT-IPM模块(13)的Uin、Vin、Win、Xin、Yin、Zin ;并接收ALM 报警信号。
3. 根据权利要求1或2所述的面向电机传动的综合节能控制装置，其特征是所述的单 相电机调速的节能控制装置(TC2)，由+3 丽和-5 丽波形发生器(8)和单相交直交逆变主 电路(9)组成，单相交直交逆变主电路是用四个IGBT组成，+5 丽和-SP丽波形发生器是 由三角波形发生器(8-l)、正弦波发生器(8-2)经比较器(8-3)及反相器(8-4)组成。
4. 根据权利要求1或2所述的面向电机传动的综合节能控制装置，其特征是所述电机 性能参数测试单元(6)中包括多功能智能交流电表，所述多功能智能交流电表，它包括由 ACV-1电压模块和ACA-1电流模块组成的输入回路(1)、放大器(2)、电表测量芯片U2组成 处理单元(3)、液晶屏组成显示单元(4)及485通讯接口 (5)，所述的ACV-1电压模块，由采 样电阻(1-1)和磁耦合电压传感器(1-2)组成；所述的ACA-1电流模块，采用磁耦合电流传 感器(1-3)，原边1匝，副边N匝。
5. 根据权利要求3所述的面向电机传动的综合节能控制装置，其特征是所述电机性能 参数测试单元(6)中包括多功能智能交流电表，所述多功能智能交流电表，它包括由ACV-1 电压模块和ACA-1电流模块组成的输入回路(1)、放大器(2)、电表测量芯片U2组成处理单 元(3)、液晶屏组成显示单元(4)及485通讯接口 (5)，所述的ACV-1电压模块，由采样电 阻(1-1)和磁耦合电压传感器(1-2)组成；所述的ACA-1电流模块，采用磁耦合电流传感器 (1-3)。
6. 根据权利要求5所述的面向电机传动的综合节能控制装置，其特征是所述的采样电 阻(1-1)和磁耦合电压传感器(1-2)组成的ACV-1电压模块，是在磁耦合电压传感器(1-2) 的两输入端分别串接5个确定阻值的采样电阻(1-1);放大器(2)包括放大电路U7-1和 U7-2， ACV-1电压模块和ACA-1电流模块的输出分别通过放大器(2)中的U7-l和U7-2与 电表测量芯片U2连接，电表测量芯片U2输出端连接有单片机U3，单片机U3连接通讯模块 U5，并通过485通讯接口 (5)连接显示单元(4)。
专利摘要本实用新型公开了一种面向电机传动的综合节能控制装置，它包括涡流加载装置、单相电机调速的节能控制装置、三相小功率交流电机调速的节能控制装置、电机性能参数测试单元，所述的三相小功率交流电机调速的节能控制装置由单片机P89C51RA2组成的驱动控制电路、高速光偶隔离电路以及IGBT-IPM模块组成，在IGBT-IPM模块输入端加高速光偶隔离电路。这种面向电机传动的综合节能控制装置，适用于中小功率交流电动机的节能控制及电动机性能测试，同时该装置有极强的过载能力，在工业上可获得广泛应用。
文档编号H02P27/06GK201528314SQ200920311439
公开日2010年7月14日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者余瑶 申请人:余瑶