专利名称：智能兼容式可控硅三相调压控制模块的制作方法
技术领域：
本实用新型是集计算机技术、自动控制技术、电子技术、电力电子技术为一体的综 合自动控制系统，可应用于工业控制中的三相交流感性、阻性负载的可控硅调压驱动控制， 尤其可用于60KW以下的三相交流异步电动机的软启动、软停车、节能、缺断相保护、过载保 护、调速等方面的控制。本实用新型以模块形式封装，可直接驱动外接反并联单向可控硅或 反并联单向可控硅模块，可应用于_20°C +65°C温度环境。
背景技术：
目前，市场上的相关控制系统控制方式范围有限，对不同功率的三相交流异步电 动机不能兼容控制，而尚需选用对应的控制设备，而控制系统的控制部分复杂，同步信号、 驱动方式仍采用同步变压器、脉冲变压器，因此体积大，不利于模块化结构。模块化结构是 工业自动化控制的发展方向，因此，需设计一种使用简单、可靠性高、体积小、兼容性强的模 块化控制部分。发明内容为克服目前多种相关控制系统的缺陷，本实用新型提供一种智能兼容式可控硅三 相调压控制模块，该控制模块能根据预先设置，自动控制完成三相交流异步电动机的软启 动、节能或调速、过载保护、缺断相保护及软停车，并支持电动机星或角的三线制接法。控制 模块能直接兼容触发IF为3A-250A的反并联单向可控硅，或反并联单向可控硅模块。控制 模块不用同步变压器及脉冲变压器，由外接三相反并联单向可控硅模块两端获得三相电流 过零同步信号，由控制模块直接触发三相反并联单向可控硅，或三相反并联单向可控硅模 块。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是单片计算机作为核心控制器， 其5个控制接口控制5个缓冲驱动器输入端，缓冲驱动器输出端接外部对应的启停、软启 动、节能、断相、过载状态的LED显示器接口 ；单片计算机作为核心控制器，其3个控制接口 接外部的启停键、设置键输入接口 ；单片计算机作为核心控制器，其3个控制接口识别3个 对应电压比较器输出的A、B、C三相同步信号；单片计算机作为核心控制器，其3个控制接 口控制3个缓冲驱动器输入端，缓冲驱动器输出端驱动对应的3个高压光电耦合驱动器控 制端，3个高压光电耦合驱动器输出端接外部对应的3个反并联单向可控硅模块接口。外 部A、B、C三相交流电压接口，经3个降压器接对应的3个光电耦合检测器输入端，光电耦 合检测器输出端接对应的3个电压比较器。开关电源模块输入端交流侧接外部A相检测 入接口，及外部零线接口，开关电源模块输出端直流侧正极接内部电源供电端子，开关电源 模块输出端直流侧负极接内部公共接地端子。内部所有供电部件电源端均接至电源供电 端子、公共接地端子。将单片计算机(STC89C52)、光电耦合检测器(TLP521)、串行A/D转 换器(TLC0832)、缓冲驱动器(7407)、电压比较器(LM2901)、降压器、高压光电耦合驱动器 (TLP525-1)、限流器、整流滤波器和开关电源模块集成于耐高压陶瓷PCB电路基板上，电路 基板两侧引出功能端子与外部接口排座相接，将电路基板置于PVC塑壳内用环氧树脂封 闭，将PVC塑壳封闭组成控制模块。控制模块外部两侧接口排座，一侧接外部时设置按键及LED状态显示器，另一侧接外部的三相电源、电流互感器、反并联单向可控硅模块及三相交 流异步电动机。本实用新型的有益效果是，自动控制完成三相交流异步电动机的软启动、节能或 调速、过载保护、缺断相保护及软停车，支持电动机星或角的三线制接法，并能直接兼容触 发IF为3A-250A的反并联单向可控硅或反并联单向可控硅模块，能使电动机处于合理运行 状态。以下结合附图对本实用新型进一步说明，
图1是本实用新型的内部结构组成及其与外部接口连接关系原理图，图2是本实用新型的外部正视图，图3是本实用新型的外形横向侧视图，图4是本实用新型与外部各相关部件连接总体接线图。图1中，虚线框外(控制模块外部，与图2对应)2 16.信号检测及触发接口， 17 25.设置按键及LED状态显示器接口。虚线框内(控制模块内部)1.单片计算机， 2 6.缓冲驱动器，7.限流器，8.开关电源模块，9 11.电压比较器，12 14.缓冲驱动 器，15 17.光电耦合检测器，18 20.降压器，21 23.高压光电耦合驱动器，24.串行 A/D转换器，25.整流滤波器，26.内部电源供电端子，27.内部公共接地端子。图2中，1.控制模块壳体，2.电流互感器接口，3.电流互感器接口，4.零线接口， 5. C相检测出接口，6. C相触发正接口，7. C相触发负接口，8. C相检测入接口，9. B相检测 出接口，10. B相触发正接口，11. B相触发负接口，12. B相检测入接口，13. A相检测出接口， 14.A相触发正接口，15.A相触发负接口，16.A相检测入接口，17.启停键接口，18.设置键接 口，19.键公共接口，20. LED启停显示接口，21. LED软启动显示接口，22. LED节能显示接口， 23. LED断相显示接口，24. LED过载显示接口，25. LED显示公共接口，26.设置按键及LED状 态显示器接口排座，27.信号检测及触发接口排座，28 31.控制模块固定端子。图3中，1.控制模块壳体，26.设置按键及LED状态显示器接口排座，27.信号检测 及触发接口排座，30、31.控制模块固定端子。图4中，1.控制模块壳体，2.电流互感器接口，3.电流互感器接口，4.零线接口， 5. C相检测出接口，6. C相触发正接口，7. C相触发负接口，8. C相检测入接口，9. B相检测 出接口，10. B相触发正接口，11. B相触发负接口，12. B相检测入接口，13. A相检测出接口， 14. A相触发正接口，15. A相触发负接口，16. A相检测入接口，17.启停键接口，18.设置键 接口，19.键公共接口，20. LED启停显示接口，21. LED软启动显示接口，22. LED节能显示接 口，23. LED断相显示接口，24. LED过载显示接口，25. LED显示公共接口，26.设置按键及LED 状态显示器接口排座，27.信号检测及触发接口排座，28 31.控制模块固定端子，32. A相 反并联单向可控硅模块，33. B相反并联单向可控硅模块，34. C相反并联单向可控硅模块， 35.电流互感器，36.三相交流异步电动机，37. A相电源端子，38. B相电源端子，39. C相电源 端子，40.零线端子，41.启停键，42.设置键，43. LED启停状态显示器，44. LED软启动状态显 示器，45. LED节能状态显示器，46. LED断相状态显示器，47. LED过载状态显示器。
具体实施方式
在图1中，虚线框内为控制模块内部部件，其中单片计算机(l)Pl.O接口与缓冲驱动器⑵输入端相连，缓冲驱动器⑵输出端与外部排座中LED过载显示接口(24)相连， 单片计算机(DPI. 1接口与缓冲驱动器(3)输入端相连，缓冲驱动器(3)输出端与外部排 座中LED断相显示接口(23)相连，单片计算机(I)Pl. 2接口与缓冲驱动器(4)输入端相连， 缓冲驱动器(4)输出端与外部排座中LED节能显示接口(22)相连，单片计算机(I)Pl. 3接 口与缓冲驱动器(5)输入端相连，缓冲驱动器(5)输出端与外部排座中LED软启动显示接 口(21)相连，单片计算机(I)Pl. 4接口与缓冲驱动器(6)输入端相连，缓冲驱动器(6)输 出端与外部排座中LED启停显示接口(20)相连。单片计算机(1)P1.5接口与外部排座中键公共接口(19)相连，单片计算机⑴ Pl. 6接口与外部排座中设置键接口(18)相连，单片计算机(I)Pl. 7接口与外部排座中启停 键接口(17)相连。开关电源模块⑶经电源供电端子(26)、限流器(7)与外部排座中LED 显示公共接口(25)相连。光电耦合检测器(15)输出端与电压比较器(9)输入端相连，电压比较器(9)输出 端与单片计算机(1)P2.0接口相连，光电耦合检测器(16)输出端与电压比较器(10)输入 端相连，电压比较器(10)输出端与单片计算机(1)P2. 1接口相连，光电耦合检测器(17)输 出端与电压比较器(11)输入端相连，电压比较器(11)输出端与单片计算机(1)P2.2接口 相连。降压器(18)输入端与外部排座中A相检测入接口(16)相连，降压器(18)输出端 与光电耦合检测器(15)输入正端相连，光电耦合检测器(15)输入负端与外部排座中A相 检测出接口(13)相连，降压器(19)输入端与外部排座中B相检测入接口(12)相连，降压器 (19)输出端与光电耦合检测器(16)输入正端相连，光电耦合检测器(16)输入负端与外部 排座中B相检测出接口(9)相连，降压器(20)输入端与外部排座中C相检测入接口(8)相 连，降压器(20)输出端与光电耦合检测器(17)输入正端相连，光电耦合检测器(17)输入 负端与外部排座中C相检测出接口(5)相连。单片计算机(1)P2.3接口与缓冲驱动器(12)输入端相连，缓冲驱动器(12)输出 端与高压光电耦合驱动器(21)控制端相连，高压光电耦合驱动器(21)输出正端与外部排 座中A相触发正接口(14)相连，高压光电耦合驱动器(21)输出负端与外部排座中A相触 发负接口(15)相连，单片计算机(1)P2.4接口与缓冲驱动器(13)输入端相连，缓冲驱动器 (13)输出端与高压光电耦合驱动器(22)控制端相连，高压光电耦合驱动器(22)输出正端 与外部排座中B相触发正接口(10)相连，高压光电耦合驱动器(22)输出负端与外部排座 中B相触发负接口(11)相连，单片计算机(1)P2.5接口与缓冲驱动器(13)输入端相连，缓 冲驱动器(13)输出端与高压光电耦合驱动器(23)控制端相连，高压光电耦合驱动器(23) 输出正端与外部排座中C相触发正接口(6)相连，高压光电耦合驱动器(23)输出负端与外 部排座中C相触发负接口(7)相连。整流滤波器(25)输入端与外部排座中电流互感器接 口⑵、⑶相连，整流滤波器(25)输出端与串行A/D转换器(24)模拟输入端相连，串行A/ D转换器(24)数字输出端与单片计算机(1)P2.6、P2.7接口相连。开关电源模块(8)输入端交流侧接外部排座中A相检测入接口(16)及外部零线 接口(4)，开关电源模块(8)输出端直流侧正极接内部电源供电端子(26)，开关电源模块 (8)输出端直流侧负极接内部公共接地端子(27)。内部所有供电部件电源端均接至电源供 电端子(26)、公共接地端子(27)。[0026] 在图2实施例中，单片计算机(1)、缓冲驱动器(2) (6)、限流器(7)、开关电源模 块(8)、电压比较器(9) (11)、缓冲驱动器(12) (14)、光电耦合检测器(15) (17)、 降压器(18) (20)、高压光电耦合驱动器(21) (23)、串行A/D转换器(24)、整流滤波 器(25)，均集成于耐高压陶瓷PCB电路基板上，基板置于PVC塑壳内，基板两侧电路引出功 能端子接于PVC塑壳外部排座(26)、(27)对应接口，用环氧树脂封闭PVC塑壳内部，将PVC 塑壳封闭组成控制模块。
权利要求一种智能兼容式可控硅三相调压控制模块，模块是PVC塑壳封装，外部两侧有排座接口及固定端子，模块一侧排座接口用于接外部的设置按键及LED状态显示器，另一侧用于接外部的三相电源、电流互感器、反并联单向可控硅模块及三相交流异步电动机，模块内部是将单片计算机(STC89C52)、光电耦合检测器(TLP521)、串行A/D转换器(TLC0832)、缓冲驱动器(7407)、电压比较器(LM2901)、降压器、高压光电耦合驱动器(TLP525 1)、限流器、整流滤波器和开关电源模块集成于耐高压陶瓷PCB电路基板上，并置于PVC塑壳内用环氧树脂封闭，电路基板引出功能端子接PVC塑壳外部两侧的接口排座，将PVC塑壳封闭组成控制模块，其特征是单片计算机作为核心控制器，3个控制接口控制3个缓冲驱动器输入端，缓冲驱动器输出端驱动对应的3个高压光电耦合驱动器控制端，3个高压光电耦合驱动器输出端接外部对应的3个反并联单向可控硅模块接口；外部A、B、C三相交流电压接口，经3个降压器接对应的3个光电耦合检测器输入端，光电耦合检测器输出端接对应的3个电压比较器；开关电源模块输入端交流侧接外部A相检测入接口，及外部零线接口，开关电源模块输出端直流侧正极接内部电源供电端子，开关电源模块输出端直流侧负极接内部公共接地端子，内部所有供电部件电源端均接至电源供电端子、公共接地端子。
专利摘要一种能用于三相交流异步电动机的智能兼容式可控硅三相调压控制模块。模块内置单片计算机、串行A/D转换器、光电耦合检测器、高压光电耦合驱动器、串行A/D转换器、缓冲驱动器、电压比较器、降压器、限流器、整流滤波器和开关电源模块等部件，均集成于耐高压陶瓷PCB电路基板上，整体用PVC塑壳封装内用环氧树脂封闭。控制模块外部两侧有接口排座，一侧用于外接设置按键及状态显示器，另一侧用于外接三相电源、电流互感器、反并联单向可控硅模块及三相交流异步电动机。控制模块能控制三相交流异步电动机完成软启动、节能或调速、过载保护、缺断相保护及软停车，能直接兼容触发IF为3A-250A的反并联单向可控硅模块。
文档编号H02P27/06GK201766549SQ201020292450
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者白伟 申请人:白伟