专利名称：智能电机节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及节电技术领域，尤其涉及智能电机节电器。
背景技术：
目前，在工业和商业上大部分采用于鼠笼式交流感应电机(三相异步电动机)。因此类电机具有成本低、坚固耐用、可靠性高、使用简便等特点，在可预见的未来仍会被广泛采用。而这些电机存在的最大问题是它输出的转动扭力无法配合启动和运行时的负载扭力。在安装使用时，都采用直接启动或存在“大马拉小车”现象，这样就造成了电机使用效率低的一系列问题。而采用直接启动的方法，电机会造成巨大的电流冲击及机械冲击，将大大增加轴承与皮带的磨损，也增大了链条与齿轮的机械应力，而缩短电机的使用寿命。现有的三相异步电机节电器大多采用星形——三角形转换技术，控制电机绕组以不同的连接方式节电运行，由于不能随负载变化而及时响应，故灵敏度不够高，节电效果不是特别理想。也有采用电压模糊控制和模数变换调压方式的，主要是通过对电压进行调节以达节电之目的，但大多数节电器采用的单片机和电路结构较简单，对软件的支持性较弱， 缺少交互式的人机界面，难以对电机节电器进行参数调节。
实用新型内容本实用新型的目的在于提出智能电机节电器，能够在不改变电机转速的条件下， 保证电机输出转矩与负载需求精确匹配，有效避免电机因出力过大而造成的电能浪费。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案智能电机节电器，包括电源电路单元、可控硅单元、电机单元、过零检测电路单元、 驱动电路单元、保护电路单元、外部控制单元、参数设置单元、显示电路单元、微处理器单元和外部输入单元，其中，微处理器单元输出端分别与驱动电路单元、外部控制单元和显示电路单元的输入端连接，显示电路单元与参数设置单元连接，微处理器单元的输入端分别与过零检测电路单元、保护电路单元和外部输入单元的输出端连接，电源电路单元输出端与可控硅单元连接，驱动电路单元与保护电路单元连接，可控硅单元分别与过零检测电路单元、驱动电路单元、保护电路单元和电机单元连接，电机单元分别与保护电路和外部控制单元连接。微处理器单元是32位ARM处理器。采用了本实用新型的技术方案，根据电机的使用特点而专门设计的电机节电器， 利用最新的集成电路、微处理器的数字芯片控制技术，通过专用的优化软件，动态调整电机运行状态过程中的电压和电流，在不改变电机转速的条件下，保证电机输出转矩与负载需求精确匹配，有效避免电机因出力过大而造成的电能浪费，同时减低了铜损、铁损，改善了电机启动、停机性能，并且可通过友好的人机交互界面，利用软件可随时调节本节电器的各项技术指标和参数，以适应不同工况条件下的电机，取得较理想的节电效果。
图1是本实用新型具体实施方式
中智能电机节电器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。图1是本实用新型具体实施方式
中智能电机节电器的结构示意图。如图1所示， 智能电机节电器包括电源电路单元、可控硅单元、电机单元、过零检测电路单元、驱动电路单元、保护电路单元、外部控制单元、参数设置单元、显示电路单元、微处理器单元和外部输入单元。其中，微处理器单元输出端分别与驱动电路单元、外部控制单元和显示电路单元的输入端连接，显示电路单元与参数设置单元连接，微处理器单元的输入端分别与过零检测电路单元、保护电路单元和外部输入单元的输出端连接，电源电路单元输出端与可控硅单元连接，驱动电路单元与保护电路单元连接，可控硅单元分别与过零检测电路单元、驱动电路单元、保护电路单元和电机单元连接，电机单元分别与保护电路和外部控制单元连接。供电电源的供给是标准工业电源，输出分别与各个电路相连接，主要提供各工作单元的控制电源。过零检测电路单元的输入端与驱动电路单元的输出端连接，过零检测电路单元和保护电路的输出端与微处理器单元的输入端连接，其主要是检测驱动电路单元的各种工作参数，并由微处理器进行运算来得知驱动电路单元工作的是否正常。驱动电路单元的输入端与微处理器单元的输出端连接，其驱动电路输入端与保护电路单元的输出端连接，其输出端输出优化后的电力，完成对输出控制信号的放大并驱动功率器件。参数设置单元的输入、输出端都与显示电路单元连接，完成各种参数选择、确认与显示的功能。微处理器单元是32位ARM处理器。微处理器单元输入端分别与显示电路单元、过零检测电路单元、参数设置单元的输出端连接，其输出端分别与驱动电路单元、外部控制单元和外部输入单元的输入端相连接，其中微处理器是以ARM为核心，自动处理给定的反馈信号，同步信号进行运算，并进行输入、输出参数设置与显示；保护电路单元的输入端分别与可控硅单元、电机单元的输出端连接，其输出端与驱动电路单元的输入端连接，对驱动电路的功率管和电机起保护作用，从而保护功率管和电机的安全。参数设置单元和显示电路单元主要包括有集成电路ICl、IC2、IC3及电阻 Rl——R37，电容Cl——C8，二极管D1、D2，发光二极管LEDl——LED5，9个按键Sl——S9， 三极管Q1，蜂鸣器SKPl和液晶屏IXDl组成。按键Sl——S9中，主要有Sl是“复位”用于 ARM的复位；S2是“启动”用于启动电机；S3是“停止”用于正在运行的电机停止下来；S4 是“设置”主要用于对参数的调整及查看相关的数据；S5是“上”主要用于增加数值或向上查看数据；S6是“下”主要用于减少数值或向下查看数据；S7是“确认键”主要用于参数的保存；S8、S9是工厂模式的调整，主要调整出厂时的内部参数。集成电路ICl主要完成把ARM 输出的TTL电平转换为485通信的信号，增强其抗干扰性能；IC2是ARM处理器，主要用于显示和参数设置，并把数据发送到主控板；IC3用于保护IC1。发光二极管LEDl是“电源指示” ；LED2是“正常”工作指示，正常工作时以闪烁代表工作正常；LED3是“通信”，当和主控板进行通信时，亮起；LED4是“按键”，当有按键按下时，指示灯亮起；LED5是“故障”指示， 当有故障时指示灯亮起。Ql是三极管，用于驱动蜂鸣器SKP1，当有故障时给予声音提示。过零检测电路单元主要由排阻R13，光耦N5、N7、N8、N9、N10、N11和电阻R22、R44、 R53组成。380V三相电压经过电阻R22、R44、R53输入到光耦中，经过光耦隔离输出6路过零信号，排阻R13是上拉电阻。驱动电路则由IC4——IC8、IC10、IC12——IC14，排阻R14， 电阻 R15、R18、R19、R21、R23、R30、R35、R38、R43、R45、R47、R49、R50、R51、R52、R54、R55, 电容 C7、C9、CIO、C12、C13、C17、C18、C19、C24、C25、C27、C29、C30、C34、C35，铁氧体变压
器 LTl-LT5、LT8, 二极管 D2、D3、D4、D5、D6、D8、D9、D10、D12、D13，接线端子 P4、P8、P17
组成。ARM输出的信号经过IC4、IC6、IC8电流及电压放大后，送到IC5、IC7、IC10、IC12、 IC13、IC14驱动铁氧体变压器LTl——LT5、LT8 ；信号经过铁氧体变压器隔离后，经过二极管02、03、04、05、06、08、09、010、012、013 及电阻 R15、R18、R21、R23、R43、R45、R49、R50、 R52、R54整形通过接线端子P4、P8、P17输出到可控硅，控制可控硅的工作。保护电路单元主要由集成电路IC9，电阻R26、R27、R28、R34、R36、R37、R39、R40、
R41，整流桥 BDl-BD3,电位器 RPl-RP3,电容 C14、C15、C16、C20、C21、C22，电解电容
EC1，接线端子P6、P7、P9和电感L3组成。其中集成电路IC9与相关电阻、电容及电位器相连接，主要构成电流检测电路单元，通过电流检测电路可以把相应的电流信号进行放大，然后送到ARM处理器中进行处理，把电流值送给显示电路进行显示，当发生过流时，并给予报警，关断输出。外部控制电路单元包括集成电路IC11，二极管D14，三极管VT2，电容C26，电阻 R29、R42、R46和继电器Kl-K3构成。外部输入单元由光耦m——N6，排阻R16，电阻R8、RlU R14、R17、R20,电容Cl、 C3、C5、C8、Cll和接线端子P2、P3、P5组成。外部输入信号经过端子P2、P3、P5与电阻R8、 R11、R14、R17、R20送到光耦m——N6中进行隔离，提高系统的稳定性，光耦输出端接电容 C1、C3、C5、C8、C11和排阻R16主要是稳定输入信号的。输出的信号经过ARM后做出相应的处理。微处理器单元包括ARM IC1，集成电路IC2、IC3，三极管VT1，按键SB1，晶振Xl及相应的电阻，电容，二极管等。其中ICl是ARM芯片，IC2是485通信芯片，IC3主要保护IC2用。控制电源单元包括集成稳压模块Ul——U3，整流桥BD4、BD5及相应的电阻、电容、 电感、二极管等。其中Ul是LM7808集成稳压模块，U2是LM2576-5集成稳压模块，U3是 LM2576-12集成稳压模块。本单元电路用于提供+ 8V、+5V、+ 12V三组直流控制电源，主要提供给各单元模块作为控制电源。本具体实施方式
中的智能电机节电器采用了微处理器的数字控制技术，通过专用优化软件，动态调整电机运行状态过程中的电压和电流，在不改变电机转速的条件下，保证电机输出转矩与负载需求精确匹配，有效避免电机因出力过大而造成的电能浪费，同时还具有软启动及软停机功能，减小电机启动产生的机械冲击和电流冲击，有效降低轴承与皮带磨损，普遍减少链条及齿轮机械应力。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此， 任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.智能电机节电器，其特征在于，包括电源电路单元、可控硅单元、电机单元、过零检测电路单元、驱动电路单元、保护电路单元、外部控制单元、参数设置单元、显示电路单元、微处理器单元和外部输入单元，其中，微处理器单元输出端分别与驱动电路单元、外部控制单元和显示电路单元的输入端连接，显示电路单元与参数设置单元连接，微处理器单元的输入端分别与过零检测电路单元、保护电路单元和外部输入单元的输出端连接，电源电路单元输出端与可控硅单元连接，驱动电路单元与保护电路单元连接，可控硅单元分别与过零检测电路单元、驱动电路单元、保护电路单元和电机单元连接，电机单元分别与保护电路和外部控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的智能电机节电器，其特征在于，微处理器单元是32位ARM处理器。
专利摘要本实用新型公开了智能电机节电器，微处理器单元输出端分别与驱动电路单元、外部控制单元和显示电路单元的输入端连接，显示电路单元与参数设置单元连接，微处理器单元的输入端分别与过零检测电路单元、保护电路单元和外部输入单元的输出端连接，电源电路单元输出端与可控硅单元连接，驱动电路单元与保护电路单元连接，可控硅单元与电机单元连接，外部控制单元与电机单元连接。采用了本实用新型的技术方案，能够在不改变电机转速的条件下，保证电机输出转矩与负载需求精确匹配，有效避免电机因出力过大而造成的电能浪费。
文档编号H02P23/02GK202068374SQ20112016584
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者范传伟 申请人:深圳市万禧节能科技有限公司