要求较高的，因此对+ 15V和-5V输出进行电压反馈调节;对+5V输出采用7805进行稳压。考虑到辅助电源的负载是 固定的，其他各路输出电压的质量要求不高，在满足系统要求下，考虑低成本的角度出发， 对于其他各路输出不在采用二次稳压和LC滤波。
[0050] 如图3所示，IGBT模块驱动电路，包括IGBT上半桥驱动电路和IGBT下半桥驱动电 路，且IGBT上半桥驱动电路与IGBT下半桥驱动电路结构相同，IGBT上半桥驱动电路包括隔 离驱动芯片和IGBT的栅极驱动电路，其中隔离驱动芯片与IGBT的栅极驱动电路电连接， IGBT的栅极驱动电路包括二极管D9、二极管D19、电阻R30、电阻R15、电容C59、电容E6、电容 C58、电容E7、稳压二极管Zl和稳压二极管Z2,稳压二极管Zl与稳压二极管Z2组成的串联电 路与电阻R15并联，稳压二极管Zl的阳极与稳压二极管Z2的阳极连接，稳压二极管Zl的阴极 与电阻R30的一端连接，电阻R30的另一端与隔离驱动芯片TLP350的电压输出端连接，二极 管D19的阴极与隔离驱动芯片TLP350的接地端连接，二极管D9的阴极与隔离驱动芯片 TLP350电源端连接，二极管D19的阳极与二极管D9的阳极之间串联电容C59和电容C58,电容 E6与电容C59并联，电容E7与电容C58并联。
[0051 ] IGBT模块选用了 7MBR100U4B120-50,其额定电压为1200V，额定电流为75A。其驱动 电路如图3所示，隔离驱动芯片选用隔离光耦TLP350,适用于IGBT的栅极驱动电路。输入电 流阀值5mA，电源电压15~35V，输出电流±2.(^(最大），隔离电压3750￥，开通/关断时间 (tPLH/tPHL)0.5y S<3TLP350光耦既保证了功率驱动电路与PWM脉宽调制电路的可靠隔离，又 具备了直接驱动MOSFET的能力，使驱动电路简单。
[0052] IGBT模块驱动和保护电路终点压考虑：
[0053]①额定工作电压和额定电流；
[0054]②门极正反偏置电压；
[0055]③门极电阻；
[0056]④门极过压过流保护；
[0057 ]⑤驱动电路与主控制电路之间电隔离。
[0058]如图4所示，数据采集电路，包括霍尔传感器和交流电流调理电路，其中霍尔传感 器的输出端连接交流电流调理电路，交流电流调理电路，包括电流互感器TIa、电阻Ra6、电 阻Ra7、电阻Ra8、电阻Ra9、电阻Ra 10、电阻Ral 1、电阻Ra 12、电阻Ral 3、电阻Ra 14、电容Ca3、电 容Ca4、运算放大器U3A和运算放大器U3B，电阻RalO、电阻Ral2、电阻Ral3和电阻Rail组成的 串联支路与电阻Ra9并联后连接在电流互感器T Ia的输出端，电阻Ral 0和电阻Ra 12之间的节 点与运算放大器U3A的同相输入端连接，运算放大器U3A的输出端和运算放大器U3A的反相 输入端之间串联电阻Ra8,电阻Rail和电阻Ral3之间的节点与运算放大器U3B的同相输入端 连接，运算放大器U3B的输出端和运算放大器U3B的反相输入端之间串联电阻Ra6,运算放大 器U3A的反相输入端与运算放大器U3B的输出端之间串联电阻Ra7,电阻Rail和电阻Ral3之 间的节点与电阻Ra 10和电阻Ra 12之间的节点之间依次串联电容Ca4和电容Ca3，运算放大器 U3B的反相输入端与电阻RaH串联接地。
[0059] 霍尔电流传感器选用TBC50SY，额定输入电流30A，额定输出电压±4±0.5%V，其输 出交流电流作为输出信号。TMS320F2406的A/D输入信号范围为0~3V.因此必须添加合适的 调理电路以满足A/D输入的要求。交流电流调理电路图3中，交流电流信号经精密采样电阻 将电流信号变换为电压信号，通过2.5V基准电源将交流信号抬高变为直流信号，再由运放 构成的反相器:箝位限幅电路，以保证输出电压信号在〇~3V，满足TMS320F2406的A/D输入 信号范围。
[0060]本发明技术方案根据电机的损耗模型提出能够实现上述功能的控制算法，以DSP 和IGBT模块为核心设计控制电路，并设计驱动电路、检测电路、保护电路和主电路等，并在 所设计的硬件平台上实现提出的控制算法，从而完成节能的要求。
[0061 ]异步电动机运行控制系统中，对于节能运行控制目前主要有变频调速技术和端电 压调压节能技术。变频调速技术在风机、水栗等需要大范围调速的场合取得了很好的节能 效果，但是对于负载变化较大而不需要调速的场合其节能优点很难体现，而电机端电压调 压技术适合恒速调压的设备节能。但目前对于电机端电压调压技术的应用，更多地要依靠 电机的准确模型，但对于获取电机的模型参数却是较为困难，并且在电机的使用中，由于使 用环境，电机寿命等随时间的变化而变化，所示电机的参数也是有变化的，导致电机模型不 准确，使之电机的控制精度降低，节能效果变差。在电机的控制策略上，在智能控制算法引 入上，目前很多处于试验阶段，在实际的应用中还是较少。在设计成本上，降低应用成本也 是装置设计的关键。
[0062] 如图1所示，整个装置包括整流逆变主电路、IGBT模块驱动电路、检测电路、辅助电 源电路、基于TMS320F2406主控电路、保护电路以及接口电路等部分组成。
[0063] 根据设计电机容量的参数对主电路各器件进行参数匹配，合理设计整流电路和逆 变电路，包括对进线滤波器的设计;设计IGBT驱动电路，实现对IGBT的可靠驱动;根据系统 要求设计出满足系统要求的辅助开关电源电路，包括多路IGBT驱动电源、风扇驱动电源、主 控板供电电源等;设计各检测电路，包括三相电流检测电路和电压检测电路，并根据系统要 求设计其他辅助电路;设计了基于TMS320F2406主控电路，用于实现对电机进行节能调压或 变频控制的各项算法，是系统控制算法实现的核心基础，在满足系统对快速性和实时性要 求的同时保证了系统的可靠性和灵活性；以IGBT模块为核心构成的整流逆变器，实现对异 步电动机恒速调压控制和变频调速控制两种节能模式电源输出。
[0064]新型低压配电降压节能装置的控制程序算法设计：
[0065] (1)节能的最优控制策略：
[0066] 本装置使用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。
[0067] 在线搜索寻优的原理如图6所示，在线搜索系统输出U后，U经异步电动机整体系统 反应后输出X，反馈量X经反馈检测后得到在线搜索模块的输入量X'，X'进入在线搜索寻优 系统，经寻优系统的综合寻优分析，得出新的输出U，由此整个系统进入寻优循环。系统经过 若干次的在线寻优后，会逐渐缩小寻优搜索区间，直到找到异步电动机的最优运行工作点。
[0068] (1)基于黄金分割算法的定子最小电流控制在线搜索优化算法：
[0069] 根据额定电压下，电机定子电流的大小来辨识负载的轻重，由电机的负载状况，来 自动进行最小电流寻优计算。为了缩短搜索时间，首先确定分区寻优的个数，如分区太多， 则精确性不够，太少则意义不大，考虑设定三个寻优区间比较合理。在保证调压后电机转速 基本保持不变，综合考虑不确定性因素，加入一定的寻优电压范围阀值，根据分区的情况， 初步设定两个辨识电压点315V和325V，和三个寻优电压区间，分别为[280V，310V];[300V， 330V];[320V，400V]〇
[0070] 如图7所示，当三相异步电动机的负载发生变化时，电机的定子电流会相应发生变 化。由于在线寻优模块的实时监控，它会及时启动在线寻优程序，检测此时额定电压下的定 子电流Z s，将（与己知的Z1,/:进行比较，根据比较的结果来自动匹配此时相应的寻优区间， 最后在线寻优此区间内的电机最优节能工作点。
[0071] 基于异步电动机最小定子电流在线黄金分割法自动寻优算法流程如图8所示。
[0072] 电机节能控制器具有实时的在线寻优功能，当电机负载发生变化时，电机的定子 电流会相应发生变化，由于在线寻优程序具有实时监控的功能，它会根据前后检测的定子 电流变化情况，及时地做出反应，达到电机的自动搜索寻优节能目。
[0073]综合上述方法的特点，可以考虑将定子最小电流法和黄金分割法进行结合，得到 一种混合控制方法，将两者的优势进行互补。首先利用定子最小电流法得到一个略保守的 电压调整值，然后在该调整值附近进行适当扩展，保证电机的效率最优点被包含，这样可以 大大收缩在黄金分割算法时的搜索区间，同时在搜索的过程中可以避免电机定子电压的大 幅度突变，不至于造成电机输出电磁转矩、电流等大的波动，同时缩短了过度过程，加快了 搜索的速率。
[0074]综上所述，本实用新型具有以下效果：
[0075] 1、装置主要技术指标：
[0076] ①供电电源:三相380V，50/60Hz。
[0077] ②起动电压:供电电压的30~70%。
[0078] 起动扭力:直接起动扭力的10~50%。
[0079] 软起动时间：0.5~60秒设定。
[0080] 软停机时间;0.5~60秒设定。
[0081 ]③工作方式:全压工作方式、恒速调压节能方式、变频调速节能方式。
[0082] ④控制方式:全压工作方式下，节能控制器被继电器旁路，电动机由市电直接供 电。恒速调压节能方式下，节能控制器根据负载自动降压、升压运行。变频调速节能方式，手 动方式调节频率在〇~50HZ范围内变化，