一种基于双闭环控制的电动机综合控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于双闭环控制的电机软启动、节能及综合保护控制于一体的综合智能控制装置，对实现电机节能控制具有非常重要的意义。

背景技术：

异步电动机是工业领域最广泛使用的动力装置，也是主要的电能消耗者。变载运行的电机（如冶金、锻造、机械加工、油田等领域使用的轧钢机、摩擦压力机、锻锤、风机、剪板机、油田抽油机等设备），因其效率和功率因数较低，存在很大的电能浪费。传统的变频、无功补偿和固定调压等节能技术无法解决变载的跟踪控制问题，因此为了提高异步电机的工作效率，实用新型了本装置，本实用新型具有变载节能、软启动及综合保护等功能。

本实用新型选择电流和功率因数作为控制参量，构建双闭环控制结构，引入模糊自整定PID控制算法，动态调整输入电压，实现对负载功率的非线性快速跟踪与匹配，从而减少无功功率，达到节能的目的。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，如何采用电流和功率因数双闭环控制技术，将功率因数结合电流作为控制参量，通过模糊自整定PID控制算法，用于变载时，快速抑制电流波动，实现电流值的稳定控制，同时利用电流的设定值与测量值的比对计算电动机负载的大小，实现电动机负载的识别及自动跟踪，通过控制晶闸管的导通角，动态调整电动机的工作电压，实现负载功率快速匹配，达到节能的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于双闭环控制的电动机综合控制装置，包括节能和不节能手动开关、三相交流接触器、电流表、电压表、异步电动机、三相电流互感器、可控硅组件、风机、电机核心控制板、面板控制电路、三相电源；三相电源的输出端与可控硅组件电源输入端连接；可控硅组件电源输出端与异步电动机的电源端连接，且将三相电流互感器分别串接在可控硅组件与异步电动机对应相连接线上；三相电流互感器的输出端与电机核心控制板的电流传感器对应端子连接，且将其中一相电流互感器的输出端再与电流表输入端连接；电压表的输入端与电机一相电源端连接；三相交流接触器的输出端及可控硅组件控制端分别与电机核心控制板的控制端连接；三相交流接触器的电源端与节能和不节能手动开关串联连接后再与可控硅组件电源输入端连接；面板控制电路的输入端与电机核心控制板控制接口连接；风机的输入端与可控硅组件电源输出端连接。

优选的，电机核心控制板包括同步信号采集电路、输入光耦隔离电路、输出光耦隔离电路、主微处理器电路、辅助微处理器电路、可控硅驱动电路、功率因数角采集电路、电流采集电路、看门狗电路、远程启停控制电路、故障输出电路、正常运行输出电路；同步信号采集电路、输入光耦隔离电路、功率因数角采集电路、电流采集电路、看门狗电路的输出端分别主微处理器电路对应的I/O口连接；远程启停控制电路的输出端与输入光耦隔离电路的输入端连接；可控硅驱动电路及输出光耦隔离电路的输入端分别主微处理器电路对应的I/O口连接；输出光耦隔离电路的输出端分别故障输出电路和正常运行输出电路的输入端连接；辅助微处理器电路I/O口与主微处理器电路对应I/O口连接。

优选的，面板控制电路包括按键电路、数码管显示电路、移位寄存器、接口电路；按键电路的输出端与移位寄存器I/O口连接；数码管显示电路的输入端与移位寄存器I/O口连接；接口电路与移位寄存器的使能端连接。

本实用新型的积极效果是：（1）由于采用了电流和功率因数双闭环控制，并配合模糊自整定PID算法，使电机快速地进行负载功率跟踪，从功率识别到稳定输出的响应时间小于100ms，可以满足冶金、锻造、机械加工等领域变载电机的节能需求，使本实用新型的适用范围更广；（2）由于采用变载跟踪技术使电机输出功率与负载功率准确匹配，提高了电机效率，节电率可达15-50%；（3）利用电流设定值与测量值比对，计算电动机负载的大小，实现电动机负载的自动识别，使本实用新型适用于1-315KW异步电机的节能控制。（4）本实用新型集成了变载降压节能、软启动、电机综合保护等功能，性价比高。

附图说明

图1为实施例1的基于双闭环控制的电动机综合控制装置原理结构图；

图2为实施例1的电机核心控制板原理结构图；

图3为实施例1的面板控制电路原理结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：基于双闭环控制的电动机综合控制装置，包括节能和不节能手动开关1、三相交流接触器2、电流表3、电压表4、异步电动机5、三相电流互感器6、可控硅组件7、风机8、电机核心控制板9、面板控制电路10、三相电源11；三相电源11的输出端与可控硅组件7电源输入端连接；可控硅组件7电源输出端与异步电动机5的电源端连接，且将三相电流互感器6分别串接在可控硅组件7与异步电动机5对应相连接线上；三相电流互感器6的输出端与电机核心控制板9的电流传感器对应端子连接，且将其中一相电流互感器6的输出端再与电流表3输入端连接；电压表4的输入端与异步电动机5一相电源端连接；三相交流接触器2的输出端及可控硅组件7控制端分别与电机核心控制板9的控制端连接；三相交流接触器2的电源端与节能和不节能手动开关1串联连接后再与可控硅组件7电源输入端连接；面板控制电路10的输入端与电机核心控制板9控制接口连接；风机8的输入端与可控硅组件7电源输出端连接。

如附图2所示，电机核心控制板9包括同步信号采集电路9a、输入光耦隔离电路9b、输出光耦隔离电路9c、主微处理器电路9d、辅助微处理器电路9e、可控硅驱动电路9f、功率因数角采集电路9g、电流采集电路9h、看门狗电路9i、远程启停控制电路9j、故障输出电路9k、正常运行输出电路9l；同步信号采集电路9a、输入光耦隔离电路9b、功率因数角采集电路9c、电流采集电路9h、看门狗电路9i的输出端分别主微处理器电路9d对应的I/O口连接；远程启停控制电路的输出端与输入光耦隔离电路9b的输入端连接；可控硅驱动电路9f及输出光耦隔离电路9c的输入端分别主微处理器电路9d对应的I/O口连接；输出光耦隔离电路9c的输出端分别故障输出电路9k和正常运行输出电路9l的输入端连接；辅助微处理器电路9e I/O口与主微处理器电路9d对应I/O口连接。

如附图3所示，面板控制电路10包括按键电路10a、数码管显示电路10b、移位寄存器10c、接口电路10d；按键电路10a的输出端与移位寄存器10c I/O口连接；数码管显示电路10b的输入端与移位寄存器10c I/O口连接；接口电路10d与移位寄存器10c的使能端连接。

采用电流和功率因数双闭环控制技术，将功率因数结合电流作为控制参量，通过模糊自整定PID控制算法，用于变载时，快速抑制电流波动，实现电流值的稳定控制，利用电流的设定值与测量值的比对计算电动机负载的大小，实现电动机负载的识别及自动跟踪，通过控制晶闸管的导通角，动态调整电动机的工作电压，实现负载功率快速匹配，达到节能的目的。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。