新型低压配电降压节能装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电机控制领域，具体地，涉及一种新型低压配电降压节能装置。
【背景技术】
[0002] 异步电动机作为使用最广泛的电动机，因具备结构简单、价格低廉、坚固耐用、制 造方便、很少需要维护和能在恶劣环境下持续运行的优点，在日常生活，尤其是工业生产中 得到了广泛的使用，是电能的主要消耗者。当前，大部分工业拖动都是异步电动机，地位显 著。实际中，工矿企业有相当多的异步电动机及相关的拖动系统处在非经济运行状态，造成 极大的电能浪费。分析其原因，主要有两个:第一，异步电动机直接起动的电流过大，对电网 造成较大的冲击，这就影响了同一电网其它设备的正常运行;另一方面，异步电动机在运行 时，负载经常变化，这就导致了电机经常处于轻载和空载的状态，功率因数和效率变低，"大 马拉小车"现象严重，电能白白被消耗。所以，电动机的节能对能源保护和社会经济的发展 有很重要的意义。有数据表明，电动机节能率每提高一个百分点，每年就能节省电费几十亿 元。在电机节能上，此前已经在优化电机设计工艺、技术改造和合理选型等方面有了较为显 著的工作，但是研究如何进一步提高异步电动机的节能经济运行仍有较大的空间和现实意 义。
[0003] (1)、异步电动机降压节能方法：
[0004] 电机效率优化控制策略，归纳起来可以分为以下几种类型:基于最小功率因数角 的控制方法、基于电机效率的最大效率控制方法、基于定子电流检测的最小定子电流法、基 于输入功率的最小有功功率在线搜索方法等，结合现有的智能控制技术如自适应控制、模 糊控制、神经网络控制等实现电机的智能化控制。
[0005] (2)、基于IGBT模块的电机驱动技术：
[0006] 以IGBT为核心的变换器在工业电机驱动、新能源发电、电力传输、电能变换、电能 质量控制和无功补偿等领域广泛应用，在中等及大功率应用中逐渐占据主导地位。驱动和 保护电路的性能直接影响着IGBT的性能和变换器系统的安全稳定运行。
[0007] (3)、异步电机在线效率优化控制策略：
[0008] 对于异步电动机的智能节能控制不依赖精确模型的在线搜索寻优法。这类寻优方 法主要有基于最小输入定子电流法、最小输入功率法等。在保证异步电动机能正常运行的 情况下，即转速变化不大，转子电流不超过额定值，使异步电动机在一定区间内进行在线搜 索，寻找效率最优的工作点。
[0009]目前三相异步电动机的节能方法硬件实现主要有五种方式:基于电机本身结构的 改进技术，基于星-角转换的控制技术，基于电容的无功就地补偿技术，基于变频器的变频 调速节能技术，基于晶闸管或IGBT的调压节能技术。
[0010]基于电机本身结构的改进技术，目前已经得到实际应用的高效电机主要有稀土永 磁电机和开关磁阻电机，在美国、加拿大等国得到了广泛普及。然而在我国，高效电机却始 终市场的占有率低下，在这方面还是需要国家有关部门出台相应的法律法规来进行引导。 基于星-角转换的控制技术，属于传统节能方式，被大量应用于需要软启动的场合中。但是 其存在输出电压变化不连续，重负载下效果差等缺点。基于电容的无功就地补偿技术，能够 有效提高电动机的功率因数，减少电动机的无功损耗，但无法降低有功损耗，并且就地补偿 电容值的大小，没有明确的公式，通过经验来匹配电容，难免造成匹配不当的情况发生。因 此这种方法的节电效果一般。基于变频器的变频调速技术，是近年来的研究热点。由于其软 启动性能好，可以方便调整电机参数，对于电机寿命的延长有很大好处。同时由于其可以改 变电机的转速，所以随着负载的降低，能量消耗也会下降，节能效果良好。目前应用于变频 调速的控制技术也得到了较快的发展，主要有恒压频比控制、转差频率控制、矢量控制和直 接转矩控制等，且已全部实现了数字化，而且这些控制技术通过与现代智能控制理论(模糊 控制、神经网络、遗传算法等)结合，已经展现出在电机节能控制方面的强大的优越性和 巨大的潜力。
[0011] 在电机智能控制策略方面，由于交流电机是非线性、多变量、耦合系统，且受到转 矩波动、未知负载和电机本身参数变化等的影响，传统控制方法难以实现快速、精确控制要 求。智能控制不依赖于对象模型，继承了人脑思维的非线性特征，并在处理有不精确性和不 确定性的问题中获得可处理性、鲁棒性。由于交流传动系统具有较明确的数学模型，在交流 传动中引入智能控制的目的是充分利用其非线性、变结构、自寻优等功能来克服交流传动 系统的变参数与非线性等因素，从而提高系统的鲁棒性。目前，主要的智能控制策略有模糊 控制、神经网络控制、遗传算法、专家控制、支持向量机控制等，其中模糊控制和神经网络控 制智能控制在交流传动系统应用中较为成熟。
[0012] 现有技术存在的缺点：
[0013] ①现有控制策略电机的运行效率较低，依赖于电机的数学模型。
[0014] ②在线检测参数精度不高，影响控制器的控制精度。
[0015] ③现有控制器中很少引入智能控制系统，利用其非线性、变结构、自寻优等功能来 克服传动系统的变参数与非线性等因素。 【实用新型内容】
[0016] 本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种新型低压配电降压节能装置，以 实现在常规调压控制的基础上能够使电机运行在效率最大化，同时保证系统对负载变化有 良好的跟随特性的优点。
[0017] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0018] -种新型低压配电降压节能装置，包括第一整流桥、滤波电路、IGBT模块、逆变桥 和异步电机，三相交流电依次通过第一整流桥、滤波电路、IGBT模块和逆变桥后输出至异步 电机，还包括IGBT模块驱动电路、数据采集电路、多输出隔离开关电源电路和DSP控制电路， 所述数据采集电路将采集的异步电机信号传输至DSP控制电路，所述DSP控制电路的输出端 与IGBT模块驱动电路的输入端连接，所述IGBT模块驱动电路的输出端与IGBT模块的输入端 连接，所述多输出隔离开关电源电路分别为IGBT模块驱动电路、数据采集电路和DSP控制电 路提供直流电源。
[0019] 进一步的，所述多输出隔离开关电源电路，包括输入整流滤波电路、高频变压器、 PffM控制芯片TL2844B和三端稳压器7805;
[0020] 所述输入整流滤波电路，包括电容Cl、电感LI、电容C2、第二整流桥、电容C3、电容 C4而二极管D5,所述电容Cl连接在电感Ll的一端，所述电容C2连接在电感Ll的另一端，所述 电感Ll的另一端与第二整流桥的输入端连接，所述第二整流桥的输出端连接电容C3,且电 容C3的一端接地，电容C3的另一端与高频变压器的初级绕组的同名端连接，电容C4和二极 管D5组成的串联电路并联在高频变压器初级绕组的两端，且二极管D5的阴极与电容C4串 联，电阻Rl与电容C4并联；
[0021] 所述高频变压器第一次级绕组的同名端与三端稳压器7805的输入端连接，所述三 端稳压器7805的输入端与三端稳压器7805的接地端之间串联电容C13,电容C14和电容C15 组成的并联电路串联在三端稳压器7805的接地端与三端稳压器7805的输出端之间，所述三 端稳压器7805的接地端与高频变压器第一次级绕组的异名端连接；
[0022]所述高频变压器第二次级绕组的同名端与二极管DlO的阳极连接，所述二极管DlO 的阴极与高频变压器第二次级绕组的异名端之间串联电容C18,电容C19与电容C18并联，高 频变压器第三次级绕组的同名端与高频变压器第二次级绕组的异名端连接，高频变压器第 三次级绕组的异名端与二极管Dll的阴极连接，二极管Dll的阳极与高频变压器第三次级绕 组的同名端之间串联电容C20，电容C21与电容C20并联；
[0023]所述高频变压器第四次级绕组的同名端与二极管D12的阳极连接，所述二极管D12 的阴极与高频变压器第四次级绕组的异名端之间串联电容C22，电容C23与电容C22并联，高 频变压器第五次级绕组的同名端与高频变压器第四次级绕组的异名端连接，高频变压器第 五次级绕组的异名端与二极管D13的阴极连接，二极管D13的阳极与高频变压器第五次级绕 组的同名端之间串联电容C24,电容C25与电容C24并联；
[0024]所述高频变压器第六次级绕组的同名端与二极管D14的阳极连接，所述二极管D14 的阴极与高频变压器第六次级绕组的异名端之间串联电容C26，电容C27与电容C26并联，高 频变压器第七次级绕组的同名端与高频变压器第六次级绕组的异名端连接，高频变压器第 七次级绕组的异名端与二极管D15的阴极连接，二极管D15的阳极与高频变压器第七次级绕 组的同名端之间串联电容C28，电容C29与电容C28并联；
[0025]所述二极管D12的阴极与二极管D14的阴极连接，且二极管D12和二极管D14之间的 节点与光电親合器的输入端之间串联电阻R12,电阻R12的一端与光电親合器的一个输入端 连接，电阻R12的另一端与电阻R14连接，电阻R14电容ClO串联，电阻ClO与稳压二极管U2并 联，稳压二极管U 2的输出端与光电親合器的另一个输入端连接，光电親合器的输出端连接 电容C9,电容C9的一端接地，电容C9的另一端与PffM控制芯片TL2844B的电流补偿控制管脚 COMP连接，P丽控制芯片TL2844B的输出管脚OUTPUT与二极管D8的阴极连接，二极管D8的阳 极与电阻R7连接，二极管D8与电阻R7组成的串联电路与电阻R8并联，电阻R7和电阻R8之间 的节点与场效应管Ql的栅极连接，场效应管Ql的栅极与场效应管Ql的源极之间依次串联电 阻R9、电阻Rll和电阻R10,场效应管Ql的漏极与高频变压器的初级绕组的异名端连接，高