一种三相异步电动机智能节电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三相异步电动机智能节电系统。它包括中央处理单元(1)、驱动单元(2)、数据检测单元(3)、消谐单元(4)和负载(6)；所述的中央处理单元与驱动单元相连，驱动单元与负载相连，负载分别与数据检测单元和消谐单元相连，数据检测单元与中央处理单元相连；所述的驱动单元还与数据检测单元相连；所述的驱动单元和中央处理单元之间设有调节器；本实用新型可以有效提升电机效率和功率，减少无功损耗，延长电机寿命，抑制谐波；此外，采用的人机界面可以使操作简单，管理得心应手。
【专利说明】—种三相异步电动机智能节电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种三相异步电动机,特别涉及一种三相异步电动机智能节电系统。
【背景技术】
[0002]在当今工业和商业用于驱动的电机绝大多数都是三相异步电动机。此类电机很少始终在额定条件下运行，因此通常该电机的选用标准是，使电机的标称高于驱动负载的最大需求。此外，三相异步电动机在某些使用情况下负载是有变化的，而选择的电机大小必须能满足最大负载需求，其实最大负载运行只是间断出现，而其它时间电机在轻负载状态运行，从而导致电机偏离最佳工况点，运行效率和功率因数降低，造成大量额外的电能浪费。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于，提供一种三相异步电动机智能节电系统。本实用新型可以有效提升电机效率和功率，减少无功损耗，延长电机寿命，抑制谐波；此外，采用的人机界面可以使操作简单，管理得心应手。另外， 申请人:还在中央处理单元和驱动单元之间设置有调节器，且 申请人:对调节器的具体电路作了改进，改进后的调节器可以有效，还可消除各参数间的相互干扰，提高系统的处理效果。
[0004]本实用新型的技术方案:三相异步电动机智能节电系统，包括中央处理单元、驱动单元、数据检测单元、消谐单元和负载；所述的中央处理单元与驱动单元相连，驱动单元与负载相连，负载分别与数据检测单元和消谐单元相连，数据检测单元分别与中央处理单元和驱动单元相连；所述的驱动单元和中央处理单元之间还设有调节器，所述的调节器包括与中央处理单元相连的输入口 Ul，Ul连接有第一调节电路、第二调节电路和第三调节电路，且第一调节电路、第二调节电路和第三调节电路并联设置，所述的第一调节电路包括与Ul相连的电阻Rl，Rl连接有放大器Al且与Al的负输入端相连，Al的负输入端经电阻R2与Al的输出端相连，Al的输出端还连接有电阻R3 ;所述的第二调节电路包括与Ul相连的滑动电阻RI，RI连接有电阻R4，R4接地；所述的RI的滑动端连接有电阻R5，R5连接有放大器A2且与A2的负输入端相连,A2的负输入端经电容Cl与A2的输出端相连,A2的输出端还连接有电阻R6 ;所述的第三调节电路包括与Ul相连的电阻R7，R7连接有电容C2，电容C2连接有放大器A3且与A3的负输入端相连，A3的负输入端还连接有滑动电阻RD，RD经电阻R8与A3的输出端相连，A3的输出端还连接有电阻R9 ;所述的R3、R6和R9连接有放大器A4且与A4的负载入端相连,A4的输出端与功率放大器相连;A4的输出端连接有滑动电阻RP，RP经电阻Rll接地，所述的A4的负输入端还连接有电阻R10，电阻RlO与RP的滑动端相连。
[0005]上述的三相异步电动机智能节电系统中，所述的中央处理单元还连接有人机界面。
[0006]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0007](I)本实用新型是一种闭环控制的智能节电系统，采用了电流电压矢量传感动态监控与脉宽调制(PWM)有机结合的独特控制技术，可以动态地调整电机电压和电流的相位角，使电机输出功率与负载转矩精确匹配。能有效避免因电机偏离最佳工况点而造成的电能浪费。本实用新型通过数据检测单元实时监测电机的各项运行数据，分析负载大小和变化趋势，计算出供给电机的最佳电压和电流，当电机轻载或者运行异常，数据检测单元发信号给中央处理单元，将检测信息反馈至中央处理单元，中央处理单元根据检测数据对信号进行运算和分析，再将处理信号发送至驱动单元，驱动单元对负载进行相应调节，从而提升电机效率和功率因数，减少无功损耗，延长电机寿命。
[0008](2) 申请人:还在中央处理单元和驱动单元之间设置有调节器，且 申请人:对调节器的具体电路作了改进，改进后的调节器可以有效，还可消除各参数间的相互干扰，提高系统的处理效果。经试验， 申请人:对调节器的对数幅频特性和阶跃响应特性作了试验，性能如图6、图7和图8所示，附图可以看出该调节器的特性曲线接近无偏差的理想特性曲线，效果非常理想。因此本实用新型既可以有效避免级间误累积，又有效地保证了精度，效果显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构示意图；
[0010]图2是调节器的电路图；
[0011]图3是电机功率因数的描述图；
[0012]图4是相位角的描述图；
[0013]图5是为驱动单元输出波形一电压和电流图；
[0014]图6是调节器的对数幅频特性图；
[0015]图7是调节器的阶响应特征I图；
[0016]图8是调节器的阶响应特征2图。
[0017]附图中的标记为:1_立杆，2-发电机，3-风叶，4-整流电路，5-第一稳压电路，6-第二稳压电路，7-单向二级管，8-外置式大功率电阻，9-N型功率MOS管，10-前分压电路，11-后分压电路，12-MCU控制器。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的限制。
[0019]实施例:一种三相异步电动机智能节电系统，如附图1所示，包括中央处理单元1、驱动单元2、调节器3、数据检测单元4、消谐单元5、人机界面6和负载7，其它所述的中央处理单元经调节器与驱动单元相连，驱动单元与负载相连，负载分别与数据检测单元和消谐单元相连，数据检测单元分别与中央处理单元和驱动单元相连。除调节器外，其它部件均可采用现有常规的可从市场获得的设备，其中中央处理单元I通过数据检测单元4持续监控电机的各项运行数据，分析负载大小和变化趋势，计算出供给电机的最佳电压和电流；数据检测单元4检测的数据包括:电压、电流、相位、频率、功率、功率因数、电压偏差、三相电压、电流不平衡度、谐波等。整个系统以驱动单元2为核心，通过中央处理单元I控制。所述的驱动单元2和中央处理单元I之间设有调节器3，如图3和图4所示，电压V和电流I均以相量形式表示。两者之间的夹角即相位角可定义为电流超前或滞后于电压的量。对于感应电机，电流通常滞后于电压。功率因数COS0是量化电流一一电压滞后关系的函数。当电机空载和轻载时，电机电流滞后于电压将会增大，电机功率因素下降。中央处理单元通过驱动单元来“切割”电压，驱动单元只允许电源电压正半周和负半周的一部分供给电机，如图5所示。这样就降低了供给电机的平方根电压。结果，磁滞损耗最小化，阻性电流产生的铁心损耗减少，相位角调整到合理大小，电机无功损耗下降，功率因素提升。由于电机产生的转矩与供电电压的平方成正比，降低端电压将减少转矩。降低端电压，实际上是降低了电机的额定输出功率，提高了电机的效率。
[0020]如附图2所示，所述的调节器3包括与中央处理单元I相连的输入口 Ul，Ul连接有第一调节电路、第二调节电路和第三调节电路，且第一调节电路、第二调节电路和第三调节电路并联设置，所述的第一调节电路包括与Ul相连的电阻Rl，Rl连接有放大器Al且与Al的负输入端相连，Al的负输入端经电阻R2与Al的输出端相连，Al的输出端还连接有电阻R3 ;所述的第二调节电路包括与Ul相连的滑动电阻RI，RI连接有电阻R4，R4接地；所述的RI的滑动端连接有电阻R5，R5连接有放大器A2且与A2的负输入端相连，A2的负输入端经电容Cl与A2的输出端相连，A2的输出端还连接有电阻R6 ;所述的第三调节电路包括与Ul相连的电阻R7，R7连接有电容C2，电容C2连接有放大器A3且与A3的负输入端相连，A3的负输入端还连接有滑动电阻RD，RD经电阻R8与A3的输出端相连，A3的输出端还连接有电阻R9 ;所述的R3、R6和R9连接有放大器A4且与A4的负载入端相连，A4的输出端与功率放大器相连；A4的输出端连接有滑动电阻RP，RP经电阻Rll接地，所述的A4的负输入端还连接有电阻R10，电阻RlO与RP的滑动端相连。
【权利要求】
1.一种三相异步电动机智能节电系统，其特征在于:包括中央处理单元、驱动单元、数据检测单元、消谐单元和负载；所述的中央处理单元与驱动单元相连，驱动单元与负载相连，负载分别与数据检测单元和消谐单元相连，数据检测单元分别与中央处理单元和驱动单元相连；所述的驱动单元和中央处理单元之间设有调节器，所述的调节器包括与中央处理单元相连的输入口 Ul，Ul连接有第一调节电路、第二调节电路和第三调节电路，且第一调节电路、第二调节电路和第三调节电路并联设置，所述的第一调节电路包括与Ui相连的电阻R1，R1连接有放大器Al且与Al的负输入端相连，Al的负输入端经电阻R2与Al的输出端相连，Al的输出端还连接有电阻R3;所述的第二调节电路包括与Ul相连的滑动电阻RI，RI连接有电阻R4，R4接地；所述的RI的滑动端连接有电阻R5，R5连接有放大器A2且与A2的负输入端相连，A2的负输入端经电容Cl与A2的输出端相连，A2的输出端还连接有电阻R6 ;所述的第三调节电路包括与Ul相连的电阻R7，R7连接有电容C2，电容C2连接有放大器A3且与A3的负输入端相连，A3的负输入端还连接有滑动电阻RD，RD经电阻R8与A3的输出端相连，A3的输出端还连接有电阻R9 ;所述的R3、R6和R9连接有放大器A4且与A4的负载入端相连，A4的输出端与功率放大器相连；A4的输出端连接有滑动电阻RP，RP经电阻Rll接地，所述的A4的负输入端还连接有电阻R10，电阻RlO与RP的滑动端相连。
2.根据权利要求1所述的三相异步电动机智能节电系统，其特征在于:所述的中央处理单元还连接有人机界面。
【文档编号】H02P25/02GK204068802SQ201420463079
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】邵汉琦, 侯闻刚, 刘存斌, 周峰, 姚彦宏 申请人:浙江绿达能源科技有限公司