一种三相电动机的控制器的制作方法

本发明属于三相电动机的控制装置技术领域，具体涉及一种三相电动机的控制器。

背景技术：

现有源于诺拉(franknola)控制器的电动机控制器，在电动机三相电源中每一相的电源输入线和电动机的相应输入端之间连接了一个可控硅整流器。电源输入线是典型的三相电源线。为了控制每个可控硅整流器，这种控制器设计了一个相位检测器、相关的斜坡发生器、还连接了一个信号调节电路、一个比较器，最后连接到一个为可控硅生成开关信号的控制门。

虽然这种控制器在感应电动机的控制中是有效的，但不是没有缺陷的。它会引起电动机的震动，特别是高效电动机。

高效电动机是现在电动机设计的趋势。目前我国的能源政策要求所设计的电动机必须达到相应的能效等级。高效电动机的电感、电抗、电阻和阻抗，和以前的电动机相比都有很大的区别。这种电动机控制器连接到电动机之后，经常会发生我们不想看到的振动现象，但迄今为止我们并不知道具体原因。虽然这些振动更频繁的发生在我们控制高效电动机的时候，但控制老型号的电动机时也有发生。

现有的电动机控制器只有一个相位检测器，并且使用的是一组固定的电阻网络采样电压，同时假设可控硅电源输入端的电压高于电动机输入端的电压，而实际情况是并不能总是能保证这种情况的正确性，因为不明的原因和新型高效电动机采用了更多的非铁磁性材料等原因，导致电动机对工作过程中产生的电场和磁场的吸收更弱，造成瞬时的可控硅电源输入端电压低于可控硅电动机输入端电压，使相位检测电路的输出信号极性发生反转，并由于电路中信号传输和处理的响应时间的延迟，造成可控硅触发信号发生剧烈变动，导致可控硅导通角反复发生剧烈变化，从而导致电机发生严重的振动。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三相电动机的控制器。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种三相电动机的控制器，包括信号调节器、高频振荡器和三条控制线路；三条所述控制线路分别用于控制电动机的三相电源；所述控制线路包括相位检测器、斜坡发生器、比较器、门电路、变压器和可控硅；

所述相位检测器包括两个输入端和三个输出端；一个输入端连接相线，另一个输入端与电动机电连接，用于采样电动机的输入电信号，三个输出端分别与所述斜坡发生器、所述信号调节器和所述门电路电连接；

所述斜坡发生器、所述比较器、所述门电路和所述变压器依次电连接；所述信号调节器的输出端与所述比较器电连接；所述高频振荡器的输出端与所述门电路电连接；

所述变压器的输出端与所述可控硅的门极电连接；所述可控硅的阳极连接相线，阴极连接电动机的输入端。

所述相位检测器包括运放u1、运放u2、运放u3、运放u4和运放u5；所述运放u1的同相输入端通过可调电阻网络与相线电连接，反相输入端通过可调电阻网络采样电动机的输入电信号；

所述运放u2的反相输入端和所述运放u3的同相输入端通过同一可调电阻网络与相线电连接；所述运放u2的输出端和所述运放u3的输出端均与所述斜坡发生器电连接；

所述运放u1的的输出端与所述运放u4的反相输入端电连接，所述运放u4的反相输入端与同相输入端之间通过电阻电连接；

所述运放u1的的输出端和所述运放u4的输出端均与所述相位检测器的一个输出端电连接，该输出端与所述信号调节器电连接；

所述运放u1的的输出端和所述运放u4的输出端还与所述运放u4的反相输入端电连接；所述运放u4的同相输入端通过串联电阻网络与直流电压源电连接，输出端与所述门电路电连接。

所述运放u1的同相输入端与相线之间的可调电阻网络包括串联连接的电阻r4、可调电阻r5和电阻r6，所述电阻r4的一端与相线电连接，所述电阻r6的一端接地；所述可调电阻r5与所述电阻r6的连接点与所述运放u1的同相输入端电连接。

所述运放u1的反相输入端与电动机之间的可调电阻网络包括串联连接的电阻r7、可调电阻r8和电阻r9，所述电阻r7的一端与电动机电连接，所述电阻r9的一端接地；所述可调电阻r8与所述电阻r9的连接点与所述运放u1的反相输入端电连接。

所述运放u1的同相输入端与反相输入端之间还通过电容cp1电连接。

所述斜坡发生器包括三极管和可调电阻r17；所述三极管的基极通过电阻、二极管和电容组成的隔离网络与所述相位检测器电连接；

所述三极管的集电极接地，发射极通过所述可调电阻r17连接直流电压源，集电极和发射极之间还通过电容电连接；所述三极管的发射极还与所述比较器电连接。

所述隔离网络包括电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、二极管vd5、二极管vd6、电容cp3和电容cp4；

二极管vd5的阳极与二极管vd6的阳极连接；二极管vd5的阴极通过电容cp3与所述相位检测器电连接，二极管vd6的阴极通过电容cp4与所述相位检测器电连接；

电阻r18和电阻r19串联，该串联支路并联在二极管vd5和二极管vd6的两端；

电阻r20和电阻r21串联，该串联支路的一端与二极管vd5的阳极电连接，另一端与所述三极管的基极电连接；

电阻r22的一端与电阻r20和电阻r21的公共端电连接，另一端接地。

所述电阻r18和电阻r19的公共端接地。

所述可控硅采用双向导通的可控硅。

所述高频振荡器采用一个文氏桥振荡电路。

本发明采用以上技术方案，控制器的相位检测器在每个相线端和前端运放之间设置独立、可调节的电阻网络，并且在每个电动机输入端和前端运放之间设置一个独立、可调节的电阻网络。这个电阻网络允许每一相的相线端和电动机端之间可以设置一个差分电压，以便可以分别恰当的触发相应的晶闸管或开关元件。通过允许对前端差分电压的控制，相位检测器极大的减少了电动机在运行的过程中发生的振动，提高了控制器工作的稳定性。

本发明对三相电源的每一相提供一个独立的相位检测电路，并且为每个相位检测电路提供独立可调节的电阻网络，从而能够极大地减少所控制电机发生振动的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种三相电动机的控制器电路结构示意图；

图2是本发明一种三相电动机的控制器具体电路结构图；

图3是本发明一种三相电动机的控制器中相位检测器和斜坡发生器的具体电路图。

图中：1-信号调节器；2-高频振荡器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供一种三相电动机的控制器，包括信号调节器、高频振荡器和三条控制线路；三条所述控制线路分别用于控制电动机的三相电源；所述控制线路包括相位检测器、斜坡发生器、比较器、门电路、变压器和可控硅；

相位检测器包括两个输入端和三个输出端；一个输入端连接相线，另一个输入端与电动机电连接，用于采样电动机的输入电信号，三个输出端分别与斜坡发生器、信号调节器和门电路电连接；

斜坡发生器、比较器、门电路和变压器依次电连接；信号调节器的输出端与比较器电连接；高频振荡器的输出端与门电路电连接；

变压器的输出端与可控硅的门极电连接；可控硅的阳极连接相线，阴极连接电动机的输入端。

如图3所示，相位检测器包括运放u1、运放u2、运放u3、运放u4和运放u5；运放u1的同相输入端通过可调电阻网络与相线电连接，反相输入端通过可调电阻网络采样电动机的输入电信号；

运放u2的反相输入端和运放u3的同相输入端通过同一可调电阻网络与相线电连接；运放u2的输出端和运放u3的输出端均与斜坡发生器电连接；

运放u1的的输出端与运放u4的反相输入端电连接，运放u4的反相输入端与同相输入端之间通过电阻电连接；

运放u1的的输出端和运放u4的输出端均与相位检测器的一个输出端电连接，该输出端与信号调节器电连接；

运放u1的的输出端和运放u4的输出端还与运放u4的反相输入端电连接；运放u4的同相输入端通过串联电阻网络与直流电压源电连接，输出端与门电路电连接。

运放u1的同相输入端与相线之间的可调电阻网络包括串联连接的电阻r4、可调电阻r5和电阻r6，电阻r4的一端与相线电连接，电阻r6的一端接地；可调电阻r5与电阻r6的连接点与运放u1的同相输入端电连接。

运放u1的反相输入端与电动机之间的可调电阻网络包括串联连接的电阻r7、可调电阻r8和电阻r9，电阻r7的一端与电动机电连接，电阻r9的一端接地；可调电阻r8与电阻r9的连接点与运放u1的反相输入端电连接。

运放u1的同相输入端与反相输入端之间还通过电容cp1电连接。

斜坡发生器包括三极管和可调电阻r17；三极管的基极通过电阻、二极管和电容组成的隔离网络与相位检测器电连接；

三极管的集电极接地，发射极通过可调电阻r17连接直流电压源，集电极和发射极之间还通过电容电连接；三极管的发射极还与比较器电连接。

隔离网络包括电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、二极管vd5、二极管vd6、电容cp3和电容cp4；

二极管vd5的阳极与二极管vd6的阳极连接；二极管vd5的阴极通过电容cp3与相位检测器电连接，二极管vd6的阴极通过电容cp4与相位检测器电连接；

电阻r18和电阻r19串联，该串联支路并联在二极管vd5和二极管vd6的两端；

电阻r20和电阻r21串联，该串联支路的一端与二极管vd5的阳极电连接，另一端与三极管的基极电连接；

电阻r22的一端与电阻r20和电阻r21的公共端电连接，另一端接地。

电阻r18和电阻r19的公共端接地。

可控硅采用双向导通的可控硅。

高频振荡器采用一个文氏桥振荡电路。

目前的控制器包括固定电阻网络采样输入电压，将从电源输入相线端子和电机相线终端的电压分压成适用于输入到前端运算放大器的电压。当电动机的输入信号输入到运放u1反相端的信号电压超过相线输入到运放u1正相端的信号电压时，相位检测器的输出极性暂时变为负，导致u1输出的脉冲宽度突然改变。这是电动机振动的第一阶段。运放内部信号的转换的延迟，导致了控制器的调节器信号的反复变动，引起了电动机的持续振动。这个振动是因为相位检测器在正负输出信号转换时引起的。

电机设计者通常假设，在前端运放相位线侧电压(即运放的同相输入端)始终高于和电机相线侧电压(即运放反相输入端)。之所以这样认为，是因为这种电压差被认为是输入端和运放之间的固定电阻分压器和因为运放的输出端到其同相输入端的反馈路径来决定的。现有技术中使用的固定电阻分压器和反馈电阻，实际上不能够持续保持同相输入端电压高于反相输入端电压，原因是固定电阻分压器和反馈电阻未能考虑到传入功率的差异，以及电动机制造的差异。特别是在高效电动机的应用中，在反相输入端的电压可能超过同相输入端的电压。

提供一种改进的可调节相位检测器，以适应任何类型的多相感应电动机。包括新型的高效电动机和老旧型的电动机。更一步可以提供一种电动机控制器，其包括具有可调分压器的相位检测器。这些目标可以由提供一种用于减少由于电动机控制器的错误切换信号引起的电机振动的可能性的方法来完成。触发装置的开关信号连接在多相电动机的电力线输入和电动机接线端子之间。该控制器包括多个相位比较器，每个相位比较器产生一个指示信号，指示在接收电源线和电机线信号的电流和电压之间的相位差。

这种方法包括：步骤(a)接收第一根电源线输入电压并调节，输入到第一个相位比较器的第一个运放的同相输入端子，将第一电源线输入电压调整到预定电压；(b)接收第二根电源线输入电压并调节输入到第二个相位比较器的第二个运放的同相输入端，然后调节第二根的线电压到预定电压；(c)接收第一根电动机电源线输入电压并调节，输入到第一个运放的反相输入端，然后在a步骤和b步骤之后，调节第一根电动机线电压到一个低于预定电压的水平；然后(d)接收第二根电机电源线输入电压并调节，输入到第二个运放的反相输入端，然后在a步骤和b步骤之后，调节第二根电动机线电压到一个低于预定电压的水平。

这种方法还通过一个用于电动机控制器的相位比较器。一个产生指示接收的电源线和电动机线信号的电流相位和电压相位之间的相位差信号的相位比较器。电动机控制器根据相位差信号控制从电源线信号到电机线路信号的电源供应。相位比较器包括具有同相输入端和反相输入端的第一运放；包括用于接收电力线输入信号并输出第一可调电压信号的第一可调分压网络，第一可调电压信号连接到同相输入端，和第二可调电压分压网络，用于接收电动机线输入并输出第二可调电压信号，第二可调电压信号连接到反相输入端。

这种方法还通过，一个连接在一个多相电动机电源输入和电机输入端的触发装置开关的控制器。控制器包括多个相位检测器，各个相位检测器连接在电源线输入端和电机输入端之间并有输出；斜坡发生器产生多个斜坡信号，一种信号调节器用于运算多个相位检测器关于负偏压信号的输出，然后输出一个误差信号；触发装置控制电路生成一个触发装置控制信号来控制触发装置的开关操作；触发装置信号基于基于误差信号和斜坡信号；其中每个相位检测器包括具有同相输入端和反相输入端的前端运放；连接在电源线输入端与反相输入端之间的第一可调分压网络；连接在电动机输入端和反相输入端之间的第二可调分压网络；第一和第二可调分压网络要具备可操作性，以便在正和负输入端子之间设置预定电压时，防止发射装置控制信号的错误产生。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。