专利名称：正弦波转速控制型软启动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流异步电动机软启动器，尤其是输出电压波型为正弦波型、以异步电动机转速作为测量和控制量的软启动器。
背景技术：
目前，公知的异步电动机的额定转速是在额定输入电压、额定负载下的转速，某些情况下电动机的负载经常变动(如机械加工过程)，如输入电压保持固定电动机和设备主轴的转速会随之变动。当电动机的负载低于额定负载时，额定输入电压下电动机转速会高于额定转速，即降低工作精度又浪费电能；当电动机的负载等于额定负载时，额定输入电压下电动机转速与额定转速相等，为最理想工作状态；当电动机的负载高于额定负载时，额定输入电压下电动机转速会低于额定转速。公知的交流异步电动机节电型软启动器主要存在两个问题①对功率半导体器件采用导通角控制，加在被控电动机定子绕组上的电压波型非正弦，谐波对供电线路和电动机都有危害；②节电运行时一般为固定导通角，软启动器输出电压必需满足最大负载需要， 当负载变化较大时转速也变化较大，难达最佳节电效果。
实用新型内容为了克服现有异步电动机节电型软启动器存在的主要问题，本实用新型提出① 用一个双向可关断半导体开关元件或一对单向反并联可关断半导体开关元件和续流电容并联组成调压电路，对可关断半导体开关元件采用高频PWM控制，调压电路输出电压为可连续改变幅度的正弦波型，调压电路所接的异步电动机定子绕组的电流也为正弦波型，供电线路和电动机定子绕组都无谐波，改变PWM占空比改变输出电压幅度；②软启动器节电运行时以电动机轴、机器轴或工件转速为检测量，所测量转速低于设定转速时自动增加PWM 占空比，增加输出电压幅度，增加输出电压幅度；所测量转速高于设定转速时自动降低PWM 占空比，降低输出电压幅度，使被控电动机额定负载内实际转速与设定转速相等，超过额定负载实际转速与设定转速最接近，达到提高工作精度和节电目的。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案用一个双向可关断半导体开关元件或一对单向反并联可关断半导体开关元件 (如IGBT对管)和续流电容C并联组成调压电路，对双向可关断半导体开关元件采用高频 PWM控制，调压电路输出电压为可连续改变幅度的正弦波型，调压电路所接的异步电动机定子绕组的电流也为正弦波型，供电线路和电动机定子绕组都无谐波；为减小可关断半导体开关元件导通时半导体开关元件上的损耗，将微小电感L与所述双向可关断半导体开关元件串联再与所述续流电容并联，所述反并联的单向可关断半导体开关元件各串联带并联续流二极管的微小电感再与所述续流电容并联；当可关断半导体开关元件由关断到导通时， 可关断半导体开关元件端电压为Ldi/dt，电容C两端电压降在L上，减小IGBT损耗；L电感量微小，对IGBT导通电流影响很小；软启动器内测量电路接电动机转子转速传感器，软启动器节电运行时以电动机转子转速为检测量，转子转速低于设定转速时自动增加输出电压幅度，转子转速高于设定转速时自动降低输出电压幅度，使被控电动机额定负载内实际转速与设定转速相等，超过额定负载实际转速与设定转速最接近，达到提高工作精度和节电目的。本实用新型的有益效果异步电动机正弦波转速控制型软启动器具有不产生谐波、可自动控制电动机转速等优点，在额定负载范围内可提高工作精度、节约电能；因价格与现有晶闸管导通角控制节电型软启动器相当，会比现有晶闸管导通角控制节电制型软启动器更有市场。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的软启动器内测量控制电路框图；图2是本实用新型的软启动器内正弦波型连续调压电路原理图。在图1中，21.转速测量电路，22. PWM脉宽调制电路，23.输出PWM脉冲。在图2中，1.交流电源相线，2. PWM脉冲，3.光电耦合，4. 15V直流电源，5. IGBT， 6.微小电感，7.续流二极管，8.反向限制二极管，9.续流电容，10.电动机定子绕组，11.续流二极管，12.微小电感，13. IGBT，14.光电耦合，15. PWM脉冲，16.反向限制二极管，17.软启动器地，18.交流电源地，19. 15V直流电源，20.软启动器地。
具体实施方式
图1中，将软启动器内转速测量电路接电动机转速传感器输出，软启动器内 PWM脉宽调制电路0 将输入转速与设定转速比较，当输入转速高于设定转速时减小输出 PWM脉冲导通宽度，当输入转速低于设定转速时增加输出PWM脉冲导通宽度。图2中，软启动器控制电路输出的PWM脉冲⑵加在光电耦合(3)控制端上，15V 直流电源-光电耦合集电极-光电耦合发射极-IGBT (5)栅极-IGBT源极组成回路，在交流电压负半周，当PWM脉冲( 高电平IGBT 源极-漏极导通，交流电流经过电动机定子绕组(10)、反向限制二极管(8)、微小电感(6)、IGBT(5)形成回路；当PWM脉冲(2)低电平 IGBT (5)源极-漏极关断，原流经IGBT (5)的电流经续流电容(9)形成回路，原流经微小电感(6)的电流经续流二极管(7)形成回路；在交流电压正半周，IGBT(13)的导通、关断过程与上述IGBT(5)的导通、关断过程相同。
权利要求1.一种交流异步电动机正弦波转速控制型软启动器，其特征是调压主电路由双向可关断半导体开关元件或单向反并联可关断半导体开关元件与续流电容并联组成，所述双向可关断半导体开关元件或单向反并联可关断半导体开关元件采用高频PWM控制，输出电压为或基本为正弦波型，改变PWM占空比改变输出电压幅度；以所述电动机轴、机器轴或工件转速为检测量，转速低于设定转速时自动增加PWM占空比，增加输出电压幅度，转速高于设定转速时自动降低PWM占空比，降低输出电压幅度。
2.根据权利要求1所述的一种交流异步电动机正弦波转速控制型软启动器，其特征是所述双向可关断半导体开关元件串联微小电感再与所述续流电容并联，所述反并联的单向可关断半导体开关元件各串联带并联续流二极管的微小电感再与所述续流电容并联。
专利摘要一种交流异步电动机正弦波转速控制型软启动器，其特征是调压主电路由双向可关断半导体开关元件或单向反并联可关断半导体开关元件与续流电容并联组成，可关断半导体开关元件采用高频PWM控制，软启动器输出电压为正弦波型；以电动机转子轴的转速为检测量，转速低于设定转速时自动增加PWM占空比，增加输出电压幅度，转速高于设定转速时自动降低PWM占空比，降低输出电压幅度。
文档编号H02P23/14GK202309610SQ20112032268
公开日2012年7月4日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者魏明 申请人:魏明