一种具有有级变频无级调压软起动装置的通风机电路的制作方法

本实用新型涉及一种具有有级变频无级调压软起动装置的通风机电路，属于通风机技术领域。

背景技术：

某煤业有限公司主通风机采用两台AGF606-3.8-1.8-2型双级轴流通风机，一台工作，一台备用。该主通风机动叶可调，设计出风量28035m3/min负压：容易期为1921.97Pa，困难期为3213.43Pa。采用抽出式通风，返风方式采用电机反转返风。主电机选用南阳防爆集团股份有限公司生产的Y900-10型10kV电动机，额定功率2500kW，额定电流185.1A，转速598r/min，功率因数cosφ0.82，其启动时功率大，浪费能源。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有有级变频无级调压软起动装置的通风机电路。

本实用新型的一种具有有级变频无级调压软起动装置的通风机电路，它包含光纤隔离驱动电路、功率阀组、电机保护单元、电流传感器、相位传感器、电压传感器、温度检测传感器、转速传感器、MUC控制器、操作键盘；所述功率阀组串接在三相电源与通风机电动机上，所述功率阀组的两端与继电器KM常开触点并联，所述光纤隔离电路通过导线与功率阀组电连接，所述电机保护单元的一端通过导线与三相电源连接，所述电机保护单元的另一端通过导线与主控制机的MUC控制器电连接，所述操作键盘通过信号线与MUC控制器连接，所述电流传感器、电压传感器、温度检测传感器、转速传感器均通过信号线与MUC控制器电连接，所述相位传感器通过信号线与电压传感器连接，所述电流传感器、相位传感器连接在三相电源上，所述温度检测传感器连接在光纤隔离驱动电路上，所述转速传感器与通风机电动机连接。

作为优选，所述功率阀组由三组或五组晶闸管阀组构成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：便于实现软启动，降低了能耗，其启动时功率小，具有检测精度高、适应性强、使用方便、安全可靠等特点。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中主控制机的结构示意图；

图3为本实用新型的工作流程图。

图中：1-光纤隔离驱动电路；2-功率阀组；3-电机保护单元；4-电流传感器；5-相位传感器；6-电压传感器；7-温度检测传感器；8-转速传感器；9- MUC控制器；10-操作键盘。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1-3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含光纤隔离驱动电路1、功率阀组2、电机保护单元3、电流传感器4、相位传感器5、电压传感器6、温度检测传感器7、转速传感器8、MUC控制器9、操作键盘10；所述功率阀组2串接在三相电源与通风机电动机上，所述功率阀组2的两端与继电器KM常开触点并联，所述光纤隔离电路1通过导线与功率阀组2电连接，所述电机保护单元3的一端通过导线与三相电源连接，所述电机保护单元3的另一端通过导线与主控制机的MUC控制器9电连接，所述操作键盘10通过信号线与MUC控制器9连接，所述电流传感器4、电压传感器6、温度检测传感器7、转速传感器8均通过信号线与MUC控制器9电连接，所述相位传感器5通过信号线与电压传感器6连接，所述电流传感器4、相位传感器5连接在三相电源上，所述温度检测传感器7连接在光纤隔离驱动电路1上，所述转速传感器8与通风机电动机连接。

进一步的，所述功率阀组2由三组或五组晶闸管阀组构成。

本具体实施方式的工作原理为：电压和电流传感器则负责采集电网电压信号和电机电流信号，为控制机计算晶闸管的触发角度提供数据。控制机通过控制晶闸管触发角的大小、时间和相位来改变电机定子端的输入电压和频率，从而控制电机的起动特性，实现电机的软起动。在VFS完成了电机的软起动，电机达到全速运行后，内置在软起动装置中的电机全速运行状态输出继电器，使旁路真空接触器闭合，这样电机电流流经旁路接触器，将阀组从供电线路上断开，使电机直接投网运行，避免不必要的能源损耗。当VFS控制机接收到停车指令时，如果停机方式设定在软停机，则旁路真空接触器断开，控制机通过控制晶闸管的触发脉冲，使电机及其驱动的设备减速，直至完成设定的停机过程。

主控制机作为VFS产品的核心控制机构，实现了对VFS功率单元的控制，以及在整个系统工作过程中的时序、逻辑控制和数据运算及处理。整个控制机由外部机箱、显示面板以及五块功能板卡和一块总线板构成。其功能板卡内部含有多块16位数字信号控制器和复杂可编程逻辑器件，属于多处理机协作系统。为了保证各板卡之间更好的进行工作协调、数据共享以及显示面板实时的数据显示和参数设置，引入了双套 CAN－BUS 通信网络，利用CAN总线自身高可靠性和稳定性的特点，来确保控制机在整个工作过程中，可以安全稳定的运行。

继电器板：提供额外的数字、模拟输入输出接口，以满足客户现场特殊需求。负责外部继电器的开关控制，确保正确的工作顺序及必要的工作保护。继电器板负责控制机对外的数字量输出，硬件提供 14 路的数字量输出，具有光电隔离保护功能，电路板上无 CPU 处理器，控制信号由外围控制板的 CPU 通过总线板走线给定。

外围控制板：板上包含一块16位、大容量、多级流水线的数字信号控制器，片上提供2K 的存储器，负责控制机内部的整体工作调度；一个高速复杂可编程逻辑器件，进行外部输入输出信号的逻辑处理；一个外部高达32KB 的铁电存储器，对设置参数进行保存，保证系统在掉电情况下数据不会丢失。电路中提供6路的模拟输入和两路模拟输出，输出精度可控制到为1％；外围控制板为控制面板提供实时的数据传输，保证控制面板上的数据得到及时的更新；同时电路上提供一路 RS485总线接口。

主控板：芯片采用高性能的微处理器 CPU (16 位)和复杂可编程逻辑器件，具有极强的数据处理能力，负责对功率单元进行开通和关断的逻辑控制，实现了控制机有级变频无级调压起动电机的控制。板上提供两路的CAN 通信接口，通过 CAN 通信读取外围控制板传来的起动参数。

继电保护板：为系统提供多级故障诊断功能和负载设备电机的保护功能。板上包括具有高速的数字运算功能、较大存储容量、高可靠性、32 位的运算处理器，它通过采集三相电压、电流信号以及接地故障电流信号来实现对电机的继电保护，并具有一路的故障跳闸输出。

通信板：提供多样的工业总线接口，满足不同现场的通信需求。通信板为控制机提供 Profibus 智能从站接口和标准以太网 TCP/IP 接口，接头分别为卧式DB9母头和RJ45网口。通信板同控制机内部进行数据交换采用CAN通信方式，且使用 CAN1 网络与外围控制板通信。通信板为全集成模式，既PCB 板为所有器件预留位置，依据客户需求的不同，将相关接口电路器件焊接上即可。

控制面板：作为 VFS 控制机同用户的人机接口，提供了良好的操作界面，实现了参数设定、修改，运行信息显示，报警以及历史信息查询。

总线板：总线板板位于机箱的后端，板卡通过连接器插接到总线板上。总线板为各板卡间的电源、数据、信号传输通道，同时它还提供了连接端子，为控制机对外进出线连接提供了便利。

远程IO控制机：对安置在电机内部的12路PT100信号进行A/D采样，换算成实际的温度，并将温度数据发送到外围控制板和控制面板。

双套CAN网络：为了有效解决CAN网络通信方面存在数据丢失、网络堵塞现象,引入了双套CAN－BUS通信网络，通过双套CAN网络来稀释通信数据，确保各单板之间正确的数据发送和接收，并保证总线通信的顺畅，来确保控制机在整个工作过程中安全稳定的运行。

功率阀组：由三组晶闸管阀组构成，VFS通过改变晶闸管导通角实现输出电压和输出频率的控制。晶闸管阀组在接收到控制机的触发信号后，触发晶闸管，由于控制机发出的触发脉冲的角度不同，晶闸管打开的角度随之改变，那么加在电机上的电压也随之改变，从而控制加在电机上的电压来实现电机的软起动。功率阀组主要包括晶闸管串、电源盒（包含电源模块、光信号分配模块、光信号分配模块）、触发模块、阻容吸收模块、击穿检测模块、快速晶闸管保护模块和散热器。

传感器模块的主要作用是采集电网电压信号和电机电流信号，为控制机计算提供数据，由电压传感器和电流传感器模块组成。

电压传感器的功能是采集三相高压信号转换成低压信号，送给控制机作触发同步信号和显示信号。采用的高压电压传感器，能够有效地解决12KV及以下的各种频率和波形的高电压检测和绝缘支撑问题，具有检测精度高、适应性强、使用方便等特点。

电流传感器的功能是采集三相电流信号，送给控制机做控制和显示信号。采用了高压霍尔电流传感器，它能够有效地解决 12KV及以下的各种频率和波形的高电压系统的电流检测问题。具有检测精度高、适应性强、使用方便、安全可靠等特点。

高压真空旁路接触器是在电机起动完成后短接功率阀组，中小功率型 VFS 标配内置真空旁路接触器。标配的户内交流真空接触器为三相交流、50Hz、12kV 的户内电器设备，适用于额定电压 10kV、50Hz 及以下电压等级的电力系统，可对高压用电设备进行控制和频繁操作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。