一种电动机谐波监控系统的制作方法

本实用新型属于电机领域，特别涉及一种电机谐波监控系统。

背景技术：

上世纪70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，由电力电子器件产生谐波所造成的危害也日趋严重，具体来讲谐波对电动机的正常运行产生以下几个方面的影响：电网谐波产生的磁场对电动机会产生异步附加转矩；谐波电流对电动机温升产生影响；谐波电流对电动机运行增加附加损耗；谐波电流对电动机机械运行产生影响。

传统的电动机控制器只具有控制电动机运行的常规功能，没有谐波测控功能，因此在电网谐波较大的场合下，会影响电动机的正常运行，给工业生产带来不良的影响。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种电机谐波监控系统，目的是监控电动机运行时的谐波分量数据，并在一定时间内，谐波分量没有消除时，及时停止电机运行，减少谐波对电机的影响，延长电机的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种电动机谐波监控系统，包括电动机及为电动机供电的电网，其特征在于：还包括显示操作单元和采样保护单元，所述显示操作单元与采样保护单元连接，所述采样保护单元包括微控制器、电流电压采集单元、A/D转换单元、计量芯片，所述的电流电压采集单元与A/D转换单元连接，所述的A/D转换单元分别连接微控制器和计量芯片，所述的计量芯片与微控制器连接。

在电网和电动机之间设置开关单元，所述的开关单元连接微控制器。

所述的微控制器与遥信量采集单元连接，所述的遥信量采集单元用于采集开关单元的遥信量数据。

所述的微控制器通过通信单元连接上位机。

所述的微控制器与EEPROM存储器连接。

所述的显示操作单元包括显示控制器、按键单元、LCD显示单元和LED状态显示灯，所述的LCD显示单元、LED状态显示灯、按键单元分别与显示控制器连接。

所述的显示操作单元与采样保护单元通过RS485通信单元连接。

所述的谐波监控系统还包括滤波开关单元、低通滤波单元，电网与滤波开关单元连接，滤波开关单元与低通滤波单元连接，低通滤波单元连接电动机的电源输入端。

所述的微控制器连接温度传感器，所述温度传感器用于采集电机的温度数据。

所述的微控制器与计时单元连接，所述计时单元在计时结束后反馈信号给微控制器。

本实用新型的优点为结构简单、能够实时监控电动机工作时的谐波数据，并将监控的数据通过显示单元显示及发送至上位机进行远程监控；同时在谐波较大时，断开开关单元闭合滤波开关单元对谐波进行过滤，并通过显示单元显示此时切换信息；接入低通滤波后，若在设定时间内谐波仍没有消除，此时关闭电动机的运行，保护电动机不受谐波的影响。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本实用新型具体实施方式的显示操作单元结构框图；

图2是本实用新型具体实施方式的采样保护单元结构框图；

图中标记为：

1、电动机；2、电网；3、微控制器；4、电流电压采集单元；5、A/D转换单元；6、计量芯片；7、开关单元；8、遥信量采集单元；9、通信单元；10、上位机；11、EEPROM存储器；12、显示控制器；13、按键单元；14、LCD显示单元；15、LED状态显示灯；16、滤波开关单元；17、低通滤波单元；18、温度传感器；19、计时单元；20、RS485通信单元。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

一种电动机谐波监控系统，包括电动机1、为电动机1供电的电网2、显示操作单元和采样保护单元，采样保护单元用于对电动机1的状态进行检测，并在谐波较大时发出控制信号保护电动机1，同时传递信号至显示操作单元进行数据显示。如图1所示，为显示操作单元的原理图，包括按键单元13、LCD显示单元14和LED状态显示灯15，LCD显示单元14、LED状态显示灯15、按键单元13分别与显示控制器12连接。显示操作单元与采样保护单元通过RS485通信单元10连接。显示控制器12采用台湾宏晶公司生产STC90C58RD，通过CPU的通讯口与采样保护单元中的微控制器3实时进行通讯，接收到采样保护单元采集到的电动机1运行时各种状态及电压、电流、各次谐波分量等参数，显示控制器12对数据处理后直观地通过LCD显示单元14显示，同时将电动机1运行的状态信息传送给相应的LED指示灯4进行指示。通过显示操作单元的按键单元13设置电动机1保护运行时各种技术参数，将其保存在显示控制器12的内部存储器，并通过RS485通信单元10将设置的参数传输的采样保护单元中微处理器中，微处理器将数据存储在EEPROM中。

如图2所示，为采样保护单元的原理图，采样保护单元包括微控制器3、电流电压采集单元4、A/D转换单元5、计量芯片6，电流电压采集单元4与A/D转换单元5连接，A/D转换单元5分别连接微控制器3和计量芯片6，计量芯片6与微控制器3连接，微控制器3还连接用于采集电动机1运行时温度的温度采集单元，用于实时采集温度数据。电网2通过开关单元7为电动机1供电，开关单元7由微控制器3控制其开启闭合。微控制器3采用PHILIPS公司生产的基于ARM7TDMI-S内核的LPC2136微控制器芯片，配合ATT7022D计量芯片6，将采集到的电压、电流参数值计算后进行分析判断出电动机1的运行情况，从而做出相应的保护动作。

在开关单元7闭合时，电流电压采集单元4用于采集电动机1工作时的电压和电流数据，电压电流数据经A/D转换单元5后分别传递至计量芯片6和微处理器中，微处理器对电压电流数据进行分析处理后判断电机的运行情况。同时电压电流数据传递至计量芯片6中，计量芯片6采用ATT7022D计量芯片6，利用其4K高速采样频率及240BYET缓存空间对电压电力数据采样，将采样数据传送到微控制器3中进行软件FFT计算出3-31次谐波分量，微控制器3对计算的谐波分量分析判断，如果电压、电路、谐波分量等参数大于按键单元13设定值，则微控制器3断开开关单元7。从而保护电机不在谐波状态下运行，以延迟电动机1的使用寿命。微控制器3将采集的电压电路数据及各次谐波惨数据、电动机1的状态信息通过RS485通信单元10传递至显示控制器12中，由显示控制器12控制实现单元对电动机1的各种参数进行显示。遥信量采集单元8用于采集开关单元7的触点的开关量信号，并将开关量信号以数字的形式发送至微控制器3中，用来分析判断电动机1运行的各种状态。

为了实现远程监控，微控制器3通过通信单元9将电流电压数据、各次谐波分量数据、电机状态数据等传递至上位机10中进行远程监控。微控制器3设置由EEPROM用来存储设定的数据和采集的数据。

为了减少电动机1停机的影响，在检测到谐波分量大于设定值后，微控制器3断开开关单元7，此时闭合滤波开关单元16，这样电网2通过滤波开关单元16、低通滤波单元17为电动机1供电，通过低通滤波器滤除高次谐波，同时在闭合滤波开关单元16时，通过与微控制器3相连的计时单元19进行计时，若在设定的时间内，电动机1的谐波分量仍然存在且大于设定值，此时断开滤波开关单元16，电机完全停转，若通过低通滤波后，谐波消失，则开关单元7继续断开、滤波开关单元16闭合，同时将信息发送至显示操作单元，显示此时已经启动低通滤波单元17。计时单元19的时间设定可以通过按键单元13设定后传递至微控制器3，计时单元19在计时结束后，发出反馈信号至微控制器3，微控制器3判断此时谐波分量是否存在。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。