专利名称：一种异步电机无触点换向节电控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机控制技术领域，特别是一种异步电机无触点 换向节电控制器。
背景技术：
有些场合应用异步电机需要电机换向，甚至是在运转中换向。若 电机在运转中换向，换向电流很大，可能达到电机额定电流的十几倍, 电网、电机、换向装置都承受很大的电流冲击，影响设备的安全运行 和寿命。
换向装置若是接触器类触点构成，则换向火花大，触点烧蚀严重， 寿命短，维修更换量大。
换向装置若是固态器件组成，器件经受很大换向电流冲击，极易 损坏，必须几倍加大器件容量，从而加大成本。
三相异步电动机在额定负载附近时，效率较高， 一般在0. 9左右。 但在轻载时，效率则大幅降低。有相当一部分设备经常处于轻载甚至 空载运行状态。电机的轻载低效运行，造成很大能源浪费。
ZL00207092.8专利技术为提高异步电机轻载运行效率而发明， 电机轻载时适当降低电机工作电压，使其效率达到或接近电机额定效 率，电机运行速度不变，此即轻载降压节电技术。但该专利技术没有 电机换向控制功能。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足之处，提供一种异 步电机无触点换向节电控制器，将电机轻载降压节电技术和无触点换 向技术结合起来，并实现电机换向过程的软过渡，没有大的换向电流 冲击。该装置不仅自身可靠性高，且使电网及电机免受大电流冲击，
以提髙其寿命。
本实用新型釆用的技术方案是
在ZL00207092.8专利技术基础上增加换向控制电路和换向功率 电子开关，使原电路增加电机无触点换向功能。所述的无触点换向， 是指电机主回路用固态器件切换，以改变电机运转方向，至于控制电 路，可以釆用继电器触点。
原ZL00207092. 8电路包括电压取样电路、电流取样电路、电平 调节器、恒流控制软启动电路、保护电路、同步与斜坡电压发生器、 比较器、三只主回路电子开关。整机是一个闭环自动控制系统，自动 跟随负载变化，控制电子开关导通角，保持电机的电压和电流比值一 定。这种控制方式，电机运行稳定性好，电机负载率从0到1，都是 工作在最高效率点上，从而把电机轻载降压节电效果发挥到最大限 度。原电路具有三个基本功能软启动、故障保护、节电控制。
新增电路包括换向信号电路单元，换向控制电路单元，换向电子 开关。换向控制电路单元控制电子开关11、 21导通，换向电子开关 10、 20截止，电机正转；换向控制电路单元控制换向电子开关10、 20导通，11、 21截止，电机反转。
原恒流控制电路单元5是电机恒流控制电路，在本实用新型电路 中，恒流控制电路单元5既限定电机启动电流，实现电机软启动功能， 又限定电机换向过程电流，实现电机换向过程的软过渡。限定电机运 转中换向电流， 一般限定电流幅度为电机额定电流的1~3倍(可按 需要选取)，远低于自然换向时的十几倍于电机额定电流的换向电流， 电流冲击、机械冲击小，电机改变运转方向过程相对缓慢，即为软过 渡。我们把这种电机的软过渡换向技术称为HPR技术。
一种异步电机无触点换向节电控制器，包括主回路电子开关，电 机工作电压采样电路单元，电机工作电流釆样电路单元，滤波器，电 平调节器，恒流控制电路单元，过流保护电路单元，电源电压同步及 锯齿波发生器，比较器，还包含电机换向控制器，换向信号电路单元，
换向电子开关；换向电子开关IO连接在主回路电子开关的11入端和
主回路电子开关21的出端，换向电子开关20连接在主回路电子开关
21的入端和主回路电子开关11的出端。
所述换向电子开关用与主回路电子开关相同的固态继电器构成。 所述电机换向电流受恒流控制电路单元限定，实现软过渡换向，
即电机换向釆用HPR技术。
控制电机正反转的开关K和继电器KA的线圈组成电机换向信号
电路单元。
继电器KA的两组转换触点KA-1、 KA-2分别构成电机换向控制电 路单元。
所述恒流控制电路单元由电阻器R51、 R52、 R53、电容器C51、 C52、运算放大器A51、 二极管D51组成，恒流控制电路单元连接于 电流釆样电路单元。
所述电流釆样电路单元输出的反映电机电流大小的电压信号Vi 与基准电压-E通过恒流控制电路单元中的电阻器R51、 R52进行比 较，差值经电容器C51滤波后，送入运算放大器A51正输入端，运算 放大器A51、电容器C52、电阻器R53组成积分器，对误差信号积分， 积分信号经二极管D51送入比较器。
本实用新型的有益效果是，将不改变电机运行速度的电机轻载降 压节电技术和无触点换向技术结合起来，实现电机节电运行和运转中 软过渡换向。换向过程无火花、无大电流冲击。降低设备运行及维修 成本，提高设备寿命。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的电气原理框图； 图2是换向信号电路单元原理图； 图3是换向控制电路单元原理图； 图4是恒流控制电路单元原理图。
图中，1.电机工作电压采样电路单元；2.电机工作电流釆样电路 单元；3.滤波器；4.电平调节器；5.恒流控制电路单元；6.过流保护 电路单元；12、 22、 32.电源电压同步及锯齿波发生器；13、 23、 33. 比较器；14、 24.换向控制电路单元；44.换向信号电路单元；10、 20. 换向电子开关；11、 21、 31.主回路电子开关；Ll、 L2、 L3.电源相线； N.电源零线；M.电机；KA.继电器；KA-1、 KA-2.继电器KA的两组转
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在图l中，粗实线L1、 L2、 L3表示主回路连接关系，细实线表 示控制信号连接关系，箭头表示信号流向。
电路单元l、 2、 3、 4、 6、 12、 22、 32、 13、 23、 33、 31原理与 原专利电路相同，除电路单元13、 23夕卜，电路连接方式也与原专利 电路相同，不再赘述。
新增电路包括换向信号电路单元44,换向控制电路单元14、 24, 换向电子开关IO、 20。换向控制电路单元14、 24控制电子开关11、 21导通，换向电子开关IO、 20截止，电机正转；
换向控制电路单元14、 24控制换向电子开关10、 20导通，11、 21截止，电机反转。
原恒流控制电路单元5是电机恒流控制电路，但在本实用新型电 路中，恒流控制电路单元5既限定电机启动电流，实现电机软启动功 能，又限定电机换向过程电流，实现电机换向过程的软过渡。
主回路电子开关IO、 11、 20、 21、 31为五个相同的固态继电器。
图2中，控制电机正反转的开关K和继电器KA的线圈组成电机 换向信号电路单元44。
图2、 3中，电路单元44中继电器KA的两组转换触点KA-1、KA-2 分别构成电机换向控制电路单元H、 24。
电路单元44中，开关K断开，继电器KA释放，电路单元14(即 KA-1 )、电路单元24 (即KA-2)的常闭触点闭合导通，比较器电路单 元13、 23输出的控制信号经此闭合触点控制主回路电子开关11、 21 导通，换向电子开关电路单元10、 20因无控制信号而截止，电机正 转。
电路单元44中，开关K闭合，继电器KA吸合，电路单元14(即 KA-1)、电路单元24 (即KA-2)的常开触点闭合导通，比较器电路单 元13、 23输出的控制信号经此闭合触点控制换向电子开关10、 20导 通，主回路电子开关ll、 21因无控制信号而截止，电机反转。
实际上就是通过由触点KA-1、 KA-2分别构成电机换向控制电路 单元14、 24来控制主回路电子开关11、 21的导通或截止和换向电子 开关电路单元IO、 20截止或导通，实现电机正转或反转。
图4中，电流釆样电路单元2采集电机电流信号，并按线性关系 转换成电压信号Vi， Vi (Vi >0)与基准电压-E (E>0)通过由电 阻器R51、 R52、 R53、电容器C51、 C52、运算放大器A51、 二极管D51 组成的恒流控制电路单元5中的电阻器R51、 R52进行比较，差值经 电容器C51滤波后，送入运算放大器A51正输入端，运算放大器A51、 电容器C52、电阻器R53组成积分器，对误差信号积分，积分信号经 二极管D51送入比较器13、 23、 33，这是一个闭环控制过程，稳定 状态下，控制结果是
Vi R52=E R51 即Vi=E . R51/R52
二极管D51的作用是A51输出信号电平高于电平调节器4、过流 保护电路单元6输出的电平有效，A51输出信号电平低于电平调节器 4、过流保护电路单元6输出的电平则无效，控制结果是
V园 R51/R52
反映电机电流大小的电压Vi被限定，即电机电流幅度被限定。
权利要求1、一种异步电机无触点换向节电控制器，包括主回路电子开关(11)、(21)、(31)，电机工作电压采样电路单元(1)，电机工作电流采样电路单元(2)，滤波器(3)，电平调节器(4)，恒流控制电路单元(5)，过流保护电路单元(6)，电源电压同步及锯齿波发生器(12)、(22)、(32)，比较器(13)、(23)、(33)，其特征是还包含电机换向控制器(14)、(24)，换向信号电路单元(44)，换向电子开关(10)、(20)；换向电子开关(10)连接在主回路电子开关(11)的入端和主回路电子开关(21)的出端，换向电子开关(20)连接在主回路电子开关(21)的入端和主回路电子开关(11)的出端。
2、 根据权利要求l所述的异步电机无触点换向节电控制器，其特 征是所述换向电子开关(10)、 (20)用与主回路电子开关(11)、(21) 、 (31)相同的固态继电器构成。
3、 根据权利要求l所述的异步电机无触点换向节电控制器，其特 征是所述电机换向电流受恒流控制电路单元(5)限定，实现软过 渡换向，即电机换向釆用HPR技术。
4、 根据权利要求l所述的异步电机无触点换向节电控制器，其 特征是控制电机正反转的开关K和继电器KA的线圏组成电机换向 信号电路单元(44)。
5、 根据权利要求l所述的异步电机无触点换向节电控制器，其 特征是继电器KA的两组转换触点KA-1、 KA-2分别构成电机换向控 制电路单元(14)、 (24)。
6、 根据权利要求l所述的异步电机无触点换向节电控制器，其 特征是所述恒流控制电路单元(5)由电阻器R51、 R52、 R53、电 容器C51、 C52、运算放大器A51、 二极管D51组成，恒流控制电路单 元(5)连接于电流采样电路单元(2)。
7、 根据权利要求6所述的异步电机无触点换向节电控制器，其 特征是所述电流采样电路单元(2)输出的反映电机电流大小的电 压信号Vi与基准电压-E通过恒流控制电路单元(5 )中的电阻器R51 、 R52进行比较，差值经电容器C51滤波后，送入运算放大器A51正输 入端，运算放大器A51、电容器C52、电阻器R53组成积分器，对误 差信号积分，积分信号经二极管D51送入比较器(13 )、 ( 23 )、 ( 33 )。
专利摘要本实用新型提供一种异步电机无触点换向节电控制器。包括主回路电子开关，电机工作电压采样电路单元，电机工作电流采样电路单元，滤波器，电平调节器，恒流控制电路单元，过流保护电路单元，电源电压同步及锯齿波发生器，比较器，还包含电机换向控制器，换向信号电路单元，换向电子开关；换向电子开关10连接在主回路电子开关11的入端和主回路电子开关21的出端，换向电子开关20连接在主回路电子开关21的入端和主回路电子开关11的出端。整机电路具有换向、节电、软启动、故障保护功能，电机保持额定转速。
文档编号H02P1/26GK201008132SQ20072010355
公开日2008年1月16日 申请日期2007年2月9日 优先权日2007年2月9日
发明者彭贵民, 杨维田, 白大伟, 韩显国, 顾国岩 申请人:吉林一夫环保节能科技有限公司