专利名称：一种单相感应电机调速控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单相感应电机调速控制系统，该单相感应电机调速控制系统用于频繁起停或需调速控制的多个电机驱动应用场合，特别适用于工厂工业缝纫机的电力驱动。
背景技术：
目前单相感应电机被广泛的使用于各种工业和民用场合，例如，工业缝纫机械、空调装置、通风机、水泵、电动工具。以目前服装厂使用机械运行为例，服装厂中缝纫机械的数量非常多，在使用的过程中会出现以下问题对不具有起动控制的单相感应电机，当处于频繁起停工作状态时，起动的过程中存在电流冲击。电流冲击会使得电机内瞬间电流过大，造成发热量很大，大大的超过了正常工作的发热量，容易使绝缘老化、严重时造成绝缘损坏而造成短路事故。同时，起动电流对电网造成冲击，大量电机同时起动，引起电压跌落，影响同一电网的其它用电设备的正常运行。对于不带调速控制的单相感应电机，当长时间轻载运行时，功率因数降低。较大的无功功率，造成电网能量的损耗。目前，在诸如缝纫机应用场合，仍存在采用机械离合器方式控制作机械起动与停止的方式，这种方式使单相感应电机经常处于空载运行状态，造成系统的功率因数偏低。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种功率因数高、电流冲击小， 可有效利用单相感应电机制动能量，用于频繁起停或需调速控制的多个单相感应电机驱动系统。为实现上述目的，本实用新型采用一种单相感应电机调速控制系统，该系统包括一个或多个PWM整流电路，多个逆变电路，多个控制电路，多个电压检测电路，多个电流检测电路，多个转速检测电路和调速开关；PWM整流电路将直流电输送到直流母线上，逆变电路并联在直流母线上，各逆变电路均与单相感应电机电连接，逆变电路受控制电路控制，控制电路的一端与调速开关相连，另一端分别与电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路电连接，电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路均检测单相感应电机两端的电压、 电流和转子转速。通过采用上述方案实现了一种与直流母线相连的多个单相感应电机调速控制系统，该系统能够通过整流电路，控制电路以及逆变电路，以及检测电路来实现单相感应电机的调速控制。对本实用新型进一步改进，所述的PWM整流电路输入端与三相交流电源连接，输出端通过正直流母线和负直流母线与所述的逆变电路的输入端并联；PWM整流电路为直流母线提供直流电源，并为逆变电路供电。
3[0010]通过采用上述方案，所述的逆变电路与单相感应电机的绕组相连，并受控制电路的控制，控制电路与各调速开关相连，一一对应控制各逆变电路。对本实用新型进一步改进，所述的调速开关彼此是独立的、互不干扰的，分别实现控制功能。通过采用上述方案，所述的单相感应电机调速控制系统中每个由PWM整流电路提供直流电的母线上有四个逆变电路，四个控制电路，四个电压检测电路，四个电流检测电路和四个调速开关；直流母线并联四个逆变电路，各逆变电路均与单相感应电机电连接，逆变电路受控制电路控制，控制电路的一端与调速开关相连，另一端分别与电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路电连接，电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路均检测单相感应电机两端的电压、电流和转子转速。本实用新型和目前采用的单相感应电机调速控制系统相比，具有以下优点第一，功率因数高采用PWM整流电路能够克服传统的晶闸管相整流电路和二极管整流电路中出现的输入电流谐波大的缺点。PWM整流电路能使输入电流接近正弦波，与输入电压同相位，达到单位功率因数；第二，电流冲击小由逆变电路控制单相感应电机软起动，降低了单相感应电机起动电流冲击。再者，采用直流母线对单相感应电机供电，单相感应电机的随机起动与停止时的冲击电流能在直流母线侧进行能量互补缓冲，对交流电网的电流冲击小。克服了单相感应电机独立控制时对交流电网的电流冲击问题。第三，节约电能⑴由逆变电路控制单相感应电机软起动，并根据电机负载情况，控制单相感应电机的情况调节电机的转速，能够提高电能使用率。克服了采用机械离合器控制工作机械的能量损耗的缺点；( 单相感应电机停车制动时的机械能量被各自的逆变电路回馈到直流侧，被同一直流母线的其它逆变电路所利用；当同一直流母线的大部分逆变电路均向直流侧回馈电能时，这种能量回馈使得直流母线电压升高，PWM整流电路将直流侧能量回馈到交流电网。这种在直流侧进行能量交换利用，以及将制动能量回馈交流电网的特点，克服了传统采用制动电阻方法引起的能耗。第四，降低调速系统成本高性能单相感应调速电路的整流电路通常采用功率因数校正环节，在单相感应电机驱动应用场合，所有感应电机的调速控制电路均各自进行功率因数校正，增加控制系统的成本。本实用新型采用集中的PWM整流电路接入交流电网，对单相感应电机供电，既提高了系统的功率因数，也降低系统成本。
图1是本实用新型一种实施例结构示意图。
具体实施方式
如图1为该实用新型的一种实施例，为了便于说明，本实施例给出了一个PWM整流电路1，四个逆变电路6，四个控制电路5，四个电压检测电路4、四个电流检测电路9和四个调速开关3。所述的PWM整流电路1输入端与三相交流电源连接，输出端通过正直流母线2和负直流母线2与所述的逆变电路6的输入端并联，PWM整流电路1为直流母线2提供直流电源，同时为逆变电路6供电。所述的逆变电路6与单相感应电机8的绕组相连，并受控制电路5的控制，其控制电路5均与各调速开关3相连，一一对应控制各逆变电路6。所述的调速开关3彼此是独立的、互不干扰的，分别实现控制功能。所述的单相感应电机调速控制系统中每个由PWM整流电路1提供直流电的母线2 上有四个逆变电路6，四个控制电路5，四个电压检测电路4，四个电流检测电路9和四个调速开关3 ；直流母线2并联四个逆变电路6，各逆变电路6均与单相感应电机电8连接，逆变电路6受控制电路5控制，控制电路5的一端与调速开关3相连，另一端分别与电压检测电路4、电流检测电路9和转速检测电路7电连接，电压检测电路4、电流检测电路9和转速检测电路7均检测单相感应电机8两端的电压、电流和转子转速。除了 PWM整流部分1，其他部件的数量可以根据实际需求而定。本实用新型的工作过程是PWM整流电路1将三相交流电变换成直流电，输出到正直流母线2和负直流母线2 (简称直流母线)上，直流母线2的电压由PWM整流电路1进行稳定控制，通过直流母线2向逆变电路6供电；当调速开关3给出与转速对应的电压信号作为速度指令信号时，控制电路5根据速度指令信号的大小，与检测到的单相感应电机8转子转速信号进行比较，向逆变电路6发出控制信号，使逆变电路6输出合适的电压和频率，单相感应电机8的转子转速达到并稳定运行在指令信号设定的转速。同时，控制电路5检测单相感应电机8的绕组电压和电流信号，当出现超过幅值设定阈值和持续时间设定阈值的过电压或过电流情况时，控制电路5将停止逆变电路6的工作，单相感应电机8停止运行并发出报警提示。在调速开关3给出的指令为减速运行或从运行至停止时，控制电路6和逆变电路使单相感应电机8处于制动运行状态，单相感应电机8的机械能转换成电能反馈到直流母线2侧；在逆变电路6同时运行的情况下，由一个或几个制动状态的单相感应电机8反馈到直流侧的电能，会被其它处于加速或电动运行状态的单相感应电机8所利用。如果某一时刻由直流母线2供电的大部分或全部单相感应电机8均处于制动状态，反馈到直流侧的电能会引起直流电压上升的趋势，PWM整流电路1将工作在有源逆变状态，将制动能量回馈到交流电网。
权利要求1.一种单相感应电机调速控制系统，其特征在于所述的单相感应电机调速控制系统包括一个或多个PWM整流电路，多个逆变电路，多个控制电路，多个电压检测电路，多个电流检测电路，多个转速检测电路和调速开关；PWM整流电路将直流电输送到直流母线上，直流母线并联多个逆变电路，各逆变电路均与单相感应电机电连接，逆变电路受控制电路控制，控制电路的一端与调速开关相连，另一端分别与电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路电连接，电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路均检测单相感应电机两端的电压、电流和转子转速。
2.根据权利要求1所述的单相感应电机调速控制系统，其特征在于所述的PWM整流电路输入端与三相交流电源连接，输出端通过正直流母线和负直流母线与所述的逆变电路的输入端并联，PWM整流电路为直流母线提供直流电源，同时为逆变电路供电。
3.根据权利要求1或2所述的单相感应电机调速控制系统，其特征在于所述的逆变电路与单相感应电机的绕组相连，并受控制电路的控制，控制电路与各调速开关相连，一一对应控制各逆变电路。
4.根据权利要求1或2所述的单相感应电机调速控制系统，其特征在于所述的各调速开关彼此是独立的、互不干扰的，分别实现控制功能。
5.根据权利要求3所述的单相感应电机调速控制系统，其特征在于所述的各调速开关彼此是独立的、互不干扰的，分别实现控制功能。
6.根据权利要求1或2所述的单相感应电机调速控制系统，其特征在于所述的单相感应电机调速控制系统中每个由PWM整流电路提供直流电的母线上并联四个逆变电路，四个逆变电路对应有四个控制电路，四个电压检测电路，四个电流检测电路和四个调速开关； 直流母线并联四个逆变电路，各逆变电路均与单相感应电机电连接，逆变电路受控制电路控制，控制电路的一端与调速开关相连，另一端分别与电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路电连接，电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路均检测单相感应电机两端的电压、电流和转子转速。
7.根据权利要求3所述的单相感应电机调速控制系统，其特征在于所述的单相感应电机调速控制系统中每个由PWM整流电路提供直流电的母线上并联四个逆变电路，四个逆变电路对应有四个控制电路，四个电压检测电路，四个电流检测电路和四个调速开关；直流母线并联四个逆变电路，各逆变电路均与单相感应电机电连接，逆变电路受控制电路控制， 控制电路的一端与调速开关相连，另一端分别与电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路电连接，电压检测电路、电流检测电路和转速检测电路均检测单相感应电机两端的电压、电流和转子转速。
专利摘要本实用新型涉及一种单相感应电机调速控制系统，该单相感应电机调速控制系统包括一个或多个将直流电输出到直流母线上的PWM整流电路，多个与直流母线相连的逆变电路，以及与逆变电路相连的控制电路、电压检测电路、电流检测电路、转速检测电路和调速开关；所述母线由一个或多个PWM整流电路提供直流电源；所述整流电路输入端与三相交流电源连接，输出端通过正直流母线和负直流母线与所述逆变电路的输入端并联；所述控制电路一一对应控制各逆变电路；所述控制电路与各调速开关一一对应相连。本实用新型具有功率因数高、电流冲击小，可有效利用单相感应电机制动能量，用于频繁起停或需调速控制的多个单相感应电机驱动系统。
文档编号H02P3/18GK201947218SQ20112009444
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月26日 优先权日2011年3月26日
发明者夏泽中, 戴晓星, 潘亚洁, 潘春月, 颜晓河 申请人:温州职业技术学院