专利名称：一种摆式砂锯机电机智能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机的控制领域，更具体的说涉及一种摆式砂锯机电机的智能控制器。
背景技术：
摆式砂锯机是石材行业的重要加工设备，其工作时主驱动电机要求重载起动，现有摆式砂锯机的主驱动电机大多采用直接起动或通过添加电抗器起动的方式来实现，如此则导致在驱动电机选型时出现“大马拉小车”的现象。在摆式砂锯机加工周期中，其主驱动电机的负荷变动较大，其平均输出功率与最高输出功率之比约为0. 3至0. 4，且有一半时间处于轻载或空载运行状态，由此造成整个主驱动电机的功率因数小、效率低，电能浪费非常严重。有鉴于此，本发明人针对现有技术摆式砂锯机的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种摆式砂锯机电机智能控制器，以解决现有技术中摆式砂锯机主驱动电机功率因素小、效率低以及电能浪费严重的问题。为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是—种摆式砂锯机电机智能控制器，其中，包括晶闸管调压电路、检测电路、数字信号处理器以及驱动电路，该晶闸管调压电路设置在电源与电机之间；该检测电路具有均与数字信号处理器相连的电压过零检测模块、电流过零检测模块、电压检测模块以及电流检测模块，该电压过零检测模块还与电源的输入端相连，该电流过零检测模块、电压检测模块和电流检测模块均与电机定子的输入端相连；该驱动电路设置在数字信号处理器与晶闸管调压电路之间。进一步，该晶闸管调压电路具有三组晶闸管调压支路，每组晶闸管调压支路均连接在电源与电机之间，并每组晶闸管调压支路均由反并联的两个晶闸管构成。进一步，该每组晶闸管调压支路还具有阻容吸收模块，该阻容吸收模块并联在反并联的两个晶闸管两端并由串联的电阻和电容构成。进一步，该驱动电路具有功放晶体管以及脉冲变压器，该功放晶体管的输入端与数字信号处理器相连，该功放晶体管的输出端与脉冲变压器的输入端相连，该脉冲变压器的输出端与晶闸管调压电路相连。 进一步，该电压过零检测模块具有电压互感器和输入比较器，该输入比较器两个输入端分别与电压互感器和大地相连，其输出端则与数字信号处理器相连。进一步，该数字信号处理器采用TMS320LFM07A及其对应的外围电路构成。进一步，该智能控制器还具有电源模块，该电源模块与晶闸管调压电路、检测电路、数字信号处理器和驱动电路均相连。
3[0014]采用上述结构后，本实用新型通过实时检测摆式砂锯机传动系统主电路的电源端以及电机端处的电压电流信号(包括过零检测和有效值检测)，并送至数字信号处理器，该数字信号处理器中经过其内置的相应控制算法调节晶闸管调压电路中晶闸管的触发角，从而达到控制电机的目的；本实用新型在使用过程中，可实现摆式砂锯机的带载起动，能够降低摆式砂锯机驱动电机容量；还可根据摆式砂锯机加工过程中负载率及功率因数的变化， 实时调整驱动电机电压，从而提高功率因数、降低电机损耗，实现节能降耗。
图1为本实用新型较佳实施例的原理结构框图；图2为本实用新型较佳实施例中晶闸管调压电路的接线图；图3为本实用新型较佳实施例中驱动电路的具体电路图；图4为本实用新型较佳实施例中电压过零检测模块的具体电路图；图5为本实用新型较佳实施例中电流过零检测模块的具体电路图；图6为本实用新型较佳实施例中电流检测模块和电压检测模块的模块图；图7为本实用新型较佳实施例中数字信号处理器的控制算法的流程图。图中智能控制器100晶闸管调压电路1[0024]晶闸管调压支路11阻容吸收模块111[0025]数字信号处理器2电压过零检测模块21[0026]电压互感器211输入比较器212[0027]电流过零检测模块22电压检测模块23[0028]电压互感器231限幅电路232[0029]电流检测模块24电流互感器241[0030]限幅电路242驱动电路3[0031]功放晶体管31脉冲变压器32[0032]电源200电动机300
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。如图1所示，本实用新型涉及的一种摆式砂锯机电机智能控制器100，包括晶闸管调压电路1、检测电路、数字信号处理器2以及驱动电路3。该晶闸管调压电路1设置在电源200与电机300之间；具体的，请参照图2所示， 该晶闸管调压电路1具有三组晶闸管调压支路11，每组晶闸管调压支路11均连接在电源 200与电机300之间，并每组晶闸管调压支路11均由反并联的两个晶闸管构成。优选地，该每组晶闸管调压支路11还具有阻容吸收模块111，该阻容吸收模块111并联在反并联的两个晶闸管两端并由串联的电阻和电容构成。该检测电路具有均与数字信号处理器2相连的电压过零检测模块21、电流过零检测模块22、电压检测模块23以及电流电池模块M，该电压过零检测模块21还与电源200的输入端相连，该电流过零检测模块22、电压检测模块23和电流电池模块M均与电机300定子的输入端相连；该数字信号处理器2则可以根据其获得得实时数据进行分析并进行相应动作；具体比如在摆式砂锯机重载起动时，该数字信号处理器2通过实时检测起动过程中的电压、电流信号，采用离散变频算法控制晶闸管调压电路1的触发脉冲，把工频电压离散化成低频的电压，从而达到提高起动转矩、抑制起动电流的目的，实现电机300的软起动； 而在摆式砂锯机工作过程中，其通过实时检测其电压、电流信号，计算其实时负载率和功率因数，并以此为输入量，通过模糊控制算法确定晶间管的触发角，从而达到调压调速节能的目的。在本实施例中，该数字信号处理器2由TMS320LFM07A及其对应的外围电路构成。该驱动电路3设置在数字信号处理器2与晶闸管调压电路1之间；具体的，请参照图3所示，该驱动电路3具有功放晶体管31以及脉冲变压器32，该功放晶体管31的输入端与数字信号处理器2相连，该功放晶体管31的输出端与脉冲变压器32的输入端相连，该脉冲变压器32的输出端与晶闸管调压电路1相连；该功放晶体管31起到脉冲放大作用，并将放大的触发脉冲信号经过脉冲变压器32而向晶闸管的门极G和阴极K之间输出触发脉冲实现晶闸管触发。如图4所示，该电压过零检测模块21具有电压互感器211和输入比较器212，该输入比较器212两个输入端分别与电压互感器211和大地相连，其输出端则与数字信号处理器2相连。该输入比较器212采用LM339，该输入比较器212进行比较后会形成方波信号， 并将方波信号输入至数字信号处理器2，该数字信号处理器2检测方波上升沿而作为同步电压过零点，此时将得到一个定时器的计数值。为了提高触发精度，考虑到现场环境的因素可能导致频率波动，还可以用相邻两个同步电压方波信号实时进行电网频率的检测，从而提高相对触发方式的触发脉冲的触发精度。如图5所示，作为该电流过零检测模块22的一种具体实现方式，其与图4所示有雷同之处，其不同之处在于，其还通过反向并联的晶闸管VTl和VT4，其均是位于A相，在A 相电压正向过零之后间隔一个功率因素角度电流也过零，从而产生一个阻断电压，而由数字信号处理器2捕获。如图6所示，其为电压检测模块23和电流电池模块M的一种具体实现方式，该电压检测模块23具有电压互感器231、限幅电路232以及AD536A，该电流电池模块M具有电流互感器Ml、限幅电路对2以及AD536A，该AD536A为用于完成有效值计算的芯片。如图7所示，其示出的为数字信号处理器2内部控制算法的流程图，其包括离散变频起动算法、功率因数实施计算、负载率实时计算、节能控制计算等模块。另外，本实用新型涉及的智能控制器100还具有电源200模块，该电源200模块与晶闸管调压电路1、检测电路、数字信号处理器2和驱动电路3均相连。综上所述，本实用新型通过实时检测摆式砂锯机传动系统主电路的电源200端以及电机300端处的电压电流信号(包括过零检测和有效值检测)，并送至数字信号处理器 2，该数字信号处理器2中经过其内置的相应控制算法调节晶闸管调压电路1中晶闸管的触发角，从而达到控制电机300的目的；本实用新型在使用过程中，可实现摆式砂锯机的带载起动，能够降低摆式砂锯机驱动电机300容量；还可根据摆式砂锯机加工过程中负载率及功率因数的变化，实时调整驱动电机300电压，从而提高功率因数、降低电机300损耗，实现节能降耗。
5[0044] 上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
权利要求1.一种摆式砂锯机电机智能控制器，其特征在于，包括晶间管调压电路、检测电路、数字信号处理器以及驱动电路，该晶闸管调压电路设置在电源与电机之间；该检测电路具有均与数字信号处理器相连的电压过零检测模块、电流过零检测模块、电压检测模块以及电流检测模块，该电压过零检测模块还与电源的输入端相连，该电流过零检测模块、电压检测模块和电流检测模块均与电机定子的输入端相连；该驱动电路设置在数字信号处理器与晶闸管调压电路之间。
2.如权利要求1所述的一种摆式砂锯机电机智能控制器，其特征在于，该晶闸管调压电路具有三组晶闸管调压支路，每组晶闸管调压支路均连接在电源与电机之间，并每组晶闸管调压支路均由反并联的两个晶闸管构成。
3.如权利要求2所述的一种摆式砂锯机电机智能控制器，其特征在于，该每组晶闸管调压支路还具有阻容吸收模块，该阻容吸收模块并联在反并联的两个晶闸管两端并由串联的电阻和电容构成。
4.如权利要求1所述的一种摆式砂锯机电机智能控制器，其特征在于，该驱动电路具有功放晶体管以及脉冲变压器，该功放晶体管的输入端与数字信号处理器相连，该功放晶体管的输出端与脉冲变压器的输入端相连，该脉冲变压器的输出端与晶间管调压电路相连。
5.如权利要求1所述的一种摆式砂锯机电机智能控制器，其特征在于，该电压过零检测模块具有电压互感器和输入比较器，该输入比较器两个输入端分别与电压互感器和大地相连，其输出端则与数字信号处理器相连。
6.如权利要求1所述的一种摆式砂锯机电机智能控制器，其特征在于，该数字信号处理器采用TMS320LFM07A及其对应的外围电路构成。
7.如权利要求1所述的一种摆式砂锯机电机智能控制器，其特征在于，该智能控制器还具有电源模块，该电源模块与晶间管调压电路、检测电路、数字信号处理器和驱动电路均相连。
专利摘要本实用新型公开一种摆式砂锯机电机智能控制器，包括晶闸管调压电路、检测电路、数字信号处理器以及驱动电路，该晶闸管调压电路设置在电源与电机之间；该检测电路具有均与数字信号处理器相连的电压过零检测模块、电流过零检测模块、电压检测模块以及电流检测模块，该电压过零检测模块还与电源的输入端相连，该电流过零检测模块、电压检测模块和电流检测模块均与电机定子的输入端相连；该驱动电路设置在数字信号处理器与晶闸管调压电路之间。本实用新型可实现摆式砂锯机的带载起动，能够降低摆式砂锯机驱动电机容量；还可根据摆式砂锯机加工过程中负载率及功率因数的变化，实时调整驱动电机电压，从而提高功率因数、降低电机损耗，实现节能降耗。
文档编号H02P1/16GK202218184SQ20112034465
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者卢小芬, 唐雁, 方瑞明 申请人:华侨大学