专利名称：交流电动机动态智能节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动机领域，特别涉及电动机节电装置技术领域，具体是指一种交流电 动机动态智能节电器。
背景技术：
工业电机大部分采用开环控制，在工艺过程中，有很多时间电机的负荷是动态变化的， 电机的实际功率也随之变化。传统的电机调频调压节电技术是将开环控制转变为闭环控制。 采集温度或压力或电机功率等物理量作为信号输入，和事先设定好的参量进行比较，从而确 定给电机调频调压的输出值，达到给电机节电的目的。
随着电机负载率变化的不同，电机在不同的电力参数输入时，所耗费的功率是不同的。 并且随着电机的使用时间不同，电机会发生老化，相应参数也会随着变化。如果能给电机动
态的按能量u形曲线输出最优的匹配电力参数，电机将运行在耗费功率最小的状态下。当电
机处于负载大小经常变换，有一定的轻载运行时间状态时，节电效果将十分显著。
传统的节电技术是静态的调功技术，只能根据额定的电机参数设置输出数据。没有考虑
到按电机实际能量u形曲线输出电机功率，无法使电机始终稳定运行在效率最高点。每台电
机都有一套额定参数和实际参数，实际参数会随着电机运行时间和工况产生变化，并且差距 越来越大。因此，仅仅依靠额定参数来对电机进行调功节电，效果会越来越差。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种结构筒单实用、成本较低、 能够全自动运行、性能优越可靠、节电效果显著、适用范围较为广泛的交流电动机动态智能 节电器。
为了实现上述的目的，本实用新型的交流电动机动态智能节电器具有如下构成 该交流电动机动态智能节电器，包括整流电路、逆变模块及驱动电路、主CPU控制单元、 滤波电路和工频旁路电路，所述的整流电路依次通过滤波电if各、逆变模块及驱动电路与电动 机相连接，所述的主CPU控制单元和工频旁路电路均与所述的逆变模块及驱动电路相连接，其主要特点是，所述的交流电动机动态智能节电器还包括电机U形曲线检测单元和自学习修 正单元，所述的电机U形曲线检测单元和自学习修正单元均与所述的主CPU控制单元的输 入端相连接。
该交流电动机动态智能节电器中的自学习修正单元包括自动巡检电路、副CPU电路、输 出回馈电路、存储器电路、信号输入采集电路、设置显示电路，所述的副CPU电路的输出端 分别与所述的输出回馈电路和自动巡检电路相连接，且该副CPU电路的输入端和信号输入采 集电路相连接，该副CPU电路的高速数据交换端和存储器电路相连接，且该副CPU电路的
输入输出端口和设置显示电路相连接。
该交流电动机动态智能节电器中的逆变模块及驱动电路中所包含的功率器件可以为V型 槽MOS场效应管(VMOS)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、集成门极换向晶闸管(IGCT )、 智能功率开关器件和驱动电路集成模块(IPM)或智能型功率集成电路(SPIC)。
该交流电动机动态智能节电器中的自学习修正单元中的副CPU电路和主CPU控制单元 共同构成双CPU高速计算系统。
采用了该实用新型的交流电动机动态智能节电器，由于其在主CPU控制单元的控制下， 通过整流和逆变电路将电源(AC220V/380V、 50HZ )变换成电压、频率和波形可匹配的电机 U形能量曲线的交流电，定时动态检测和调整电机U形曲线参数，并采用双CPU高速智能化 计算方法的节电装置，该节电装置达到输出电机实际能量U型曲线的功能，从而使电机动态 的运行在效率最高点；而且通过自学习修正单元，可以根据电机的运转时间每隔固定周期就 定期自动检测电机老化状况一次，并记录到存储器中，不断修正实时的电机U形曲线；主CPU 电路能够根据和副CPU的数据交换，实时改变逆变模块的电力输出参数，智能动态的控制电 机，使电机在同等工况下， 一直处于效率最高、最节电的状态，从而本节电装置相对于现有 节电技术，将额外增加5%~10%的节电效果，而应用在未作同类节电改造的且负载变换大 的电机上时， 一般可取得10% ~60%的节电效果，同时本实用新型的节电器不影响电机正常 工作使用，安装简便，计量直观，具备良好的经济效益和社会效益，而且结构筒单实用，成 本较低，能够全自动运行，性能优越可靠，节电效果显著，适用范围较为广泛。
图1为本实用新型的交流电动机动态智能节电器的工作原理框图。
图2为本实用新型的交流电动机动态智能节电器的自学习修正单元的工作原理框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。 请参阅图l和图2所示，该交流电动机动态智能节电器，包括整流电路l、逆变模块及 驱动电路2、主CPU控制单元3、滤波电路4、工频旁路电路5、电机U形曲线检测单元6 和自学习修正单元7,所述的整流电路1依次通过滤波电路4、逆变模块及驱动电路2与电动 机相连接，所述的主CPU控制单元3和工频旁路电路5均与所述的逆变模块及驱动电路2相 连接，所述的电机U形曲线检测单元6和自学习修正单元7均与所述的主CPU控制单元3 的输入端相连接。
其中，所述的自学习修正单元7包括自动巡检电路71 、副CPU电路72、输出回馈电路 73、存储器电路74、信号输入采集电路75、设置显示电路76，所述的副CPU电路72的输 出端分别与所述的输出回馈电路73和自动巡检电路71相连接，且该副CPU电路72的输入 端和信号输入采集电路75相连接，该副CPU电路72的高速数据交换端和存储器电路74相 连接，且该副CPU电路72的输入输出端口和设置显示电路76相连接。
同时，该交流电动机动态智能节电器中的逆变模块及驱动电路2中所包含的功率器件可 以为V型槽MOS场效应管(VMOS)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、集成门极换向晶闸管 (IGCT)、智能功率开关器件和驱动电路集成模块(IPM)或智能型功率集成电路(SPIC); 该自学习修正单元7中的副CPU电路72和主CPU控制单元3共同构成双CPU高速计算系 统。
在实际使用当中，本实用新型的基本思想如下
其中包括整流电路、逆变模块及其驱动电路、主CPU控制单元、滤波电路、工频旁路电 路、电机U形曲线检测单元、自学习修正单元，所述的整流电路和滤波电路相连；逆变模块 及其驱动电路和滤波电路相连；主CPU控制单元和逆变驱动电路相连，其中，新增加的功能 模块为电机U形曲线检测单元和自学习修正单元，所述的电机U形曲线检测单元和主CPU 控制单元输入相连；自学习修正单元和主CPU控制单元相连。工频旁路电路和逆变电路输出 相连。
本实用新型中的自学习修正单元还包括自动巡检电路、副CPU电路、输出回馈电路、 存储器电路、信号输入采集电路、设置显示电路。其中副CPU电路的输出端和自动巡检电路 相连；副CPU电路的输入端和信号输入采集电路相连；副CPU电路高速数据交换端和存储 器电路相连；副CPU电路的输出端和输出回馈电路相连；副CPU的输入输出端口和设置显 示电^各相连。
上述逆变模块及驱动电路中的功率器件可以为V型槽MOS场效应管(VMOS )、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、集成门极换向晶闸管(IGCT)、智能功率开关器件和驱动电路集成模 块(IPM)或智能型功率集成电路(SPIC ),所述的自学习修正单元中的副CPU电路和主CPU 控制单元构成了双CPU同时高速计算系统，从而保证响应速度快，不影响电机的正常工作使用。
在本实用新型的具体实施例中，以交流380V50Hz电源为参照，本实用新型包括整流 电路l、逆变模块及其驱动电路2、主CPU控制单元3、滤波电路4、工频旁路电路5、电机 U形曲线检测单元6、自学习修正单元7。整流电路1和滤波电路4相连；逆变模块及其驱动 电路2和滤波电路4相连；主CPU控制单元3和逆变驱动电路2相连；电机U形曲线检测 单元6和主CPU控制单元3输入相连；自学习修正单元7和主CPU控制单元3相连。
电源经整流电路1进行AC/DC变换后，由滤波电路4对变换后直流电进行实时动态处理， 六倍于电源频率的脉动电压变化为高压500V直流电，该直流电压加在逆变模块2上，经主 CPU控制单元3输出3重PWM脉冲，PWM形式为输出高频信号(10 ~ 35KHZ )，形成动态 PWM脉沖电压，逆变电路2中的DC/AC逆变器输出符合电机U形曲线的电压、频率和波形。 电机U形曲线检测单元6每隔IOO小时发出指令，采集当前电机电流电压功率因素等实时值 并计算有功功率，并对额定参数进行比较。自学习修正单元7定期按电机运行100小时进行 修正，给出主CPU控制单元3信号，对电机输出的电压、频率和波形进行偏差正负千分之一 5组信号的试输出，并记录比较3组信号不同的功率变化，取最小功率对应的参数做为电机 新的U形能量曲线对应点，在下一次100小时电机运行周期里，按该条新的U形能量曲线进 行输出。当节电输出发生故障时，可手动或自动启动工频旁路电路5，可使电机重新正常工 作。
本实用新型中还包含自动巡检电路71、副CPU电路72、输出回馈电路73、存储器电路 74、信号输入采集电路75、设置显示电路76。其中副CPU电路72的输出端和自动巡检电路 71相连；副CPU电路72的输入端和信号输入采集电路75相连；副CPU电路72高速数据交 换端和存储器电路74相连；副CPU电路72的输出端和输出回馈电路73相连；副CPU电路 72的输入输出端口和设置显示电路76相连。其中信号输入采集电路75完成各物理量的信号 匹配，将电流、电压、温度等处理成数字信号，送入副CPU电路72。设置显示电路76可以 和操作人员形成良好的人机界面，进行巡检时间、电机额定参数等设定，并上传到副CPU电 路72;副CPU电路72将系统运行的数据下传到设置显示电路76，进行当前运行数据显示。 副CPU电路72在处理电机参数比较时，从存储器电路74实时进行查表操作，对存储的数据 库文件数据进行比对，并最终确定一组数据。副CPU电路72发出巡检指令到自动巡检电路71,完成巡检操作。副CPU电路72将需要和主CPU控制单元3进行交换的数据送到输出回 馈电路7 - 3,完成两组CPU的数据交换。
采用了上述的交流电动机动态智能节电器，由于其在主CPU控制单元的控制下，通过整 流和逆变电路将电源(AC220V/380V、 50HZ )变换成电压、频率和波形可匹配的电4几U形 能量曲线的交流电，定时动态检测和调整电机U形曲线参数，并采用双CPU高速智能化计 算方法的节电装置，该节电装置达到输出电机实际能量U型曲线的功能，从而使电机动态的 运行在效率最高点；而且通过自学习修正单元，可以根据电机的运转时间每隔固定周期就定 期自动检测电机老化状况一次，并记录到存储器中，不断修正实时的电机U形曲线；主CPU 电路能够根据和副CPU的数据交换，实时改变逆变模块的电力输出参数，智能动态的控制电 机，使电机在同等工况下， 一直处于效率最高、最节电的状态，从而本节电装置相对于现有 节电技术，将额外增加5% ~ 10%的节电效果，而应用在未作同类节电改造的且负载变换大 的电机上时， 一般可取得10% ~60%的节电效果，同时本实用新型的节电器不影响电机正常 工作使用，安装筒便，计量直观，具备良好的经济效益和社会效益，而且结构简单实用，成 本较低，能够全自动运行，性能优越可靠，节电效果显著，适用范围较为广泛。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出 各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性 的而非限制性的。
权利要求1、一种交流电动机动态智能节电器，包括整流电路、逆变模块及驱动电路、主CPU控制单元、滤波电路和工频旁路电路，所述的整流电路依次通过滤波电路、逆变模块及驱动电路与电动机相连接，所述的主CPU控制单元和工频旁路电路均与所述的逆变模块及驱动电路相连接，其特征在于，所述的交流电动机动态智能节电器还包括电机U形曲线检测单元和自学习修正单元，所述的电机U形曲线检测单元和自学习修正单元均与所述的主CPU控制单元的输入端相连接。
2、 根据权利要求1所述的交流电动机动态智能节电器，其特征在于，所述的自学习修正 单元包括自动巡检电路、副CPU电路、输出回馈电路、存储器电路、信号输入采集电路、设 置显示电路，所述的副CPU电路的输出端分别与所述的输出回馈电路和自动巡检电路相连 接，且该副CPU电路的输入端和信号输入采集电路相连接，该副CPU电路的高速数据交换 端和存储器电路相连接，且该副CPU电路的输入输出端口和设置显示电路相连接。
3、 根据权利要求1所述的交流电动机动态智能节电器，其特征在于，所述的逆变模块及 驱动电路中所包含的功率器件为VMOS、 IGBT、 IGCT、 IPM或SPIC。
4、 根据权利要求1所述的交流电动机动态智能节电器，其特征在于，所述的自学习修正 单元中的副CPU电路和主CPU控制单元共同构成双CPU高速计算系统。
专利摘要本实用新型涉及一种交流电动机动态智能节电器，包括整流电路、逆变模块及驱动电路、主CPU控制单元、滤波电路、工频旁路电路、电机U形曲线检测单元和自学习修正单元，整流电路依次通过滤波电路、逆变模块及驱动电路与电动机连接，主CPU控制单元和工频旁路电路均与逆变模块及驱动电路连接，电机U形曲线检测单元和自学习修正单元均与主CPU控制单元的输入端连接。采用该种结构的交流电动机动态智能节电器，通过不断修正实时的电机U形曲线，使电机在同等工况下一直处于效率最高、最节电的状态，额外增加了5％～10％的节电效果，可取得10％～60％的节电效果，安装结构简便，计量直观，成本较低，性能优越可靠，节电效果显著，适用范围较为广泛。
文档编号H02P27/04GK201234237SQ20082015059
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者易鸿轶 申请人:易鸿轶