專利名稱：同步電動機保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種同步電動機保護裝置。
背景技術(shù)：
同步電動機是一種交流電機，主要做發(fā)電機用，也可做電動機用， 一般 用于功率較大，轉(zhuǎn)速不要求調(diào)節(jié)的生產(chǎn)機械，例如大型水泵，空壓機和礦井 通風(fēng)機等。近年由于永磁材料和電子技術(shù)的發(fā)展，微型同步電機得到越來越
廣泛的應(yīng)用。同步電動機的特點之一是穩(wěn)定運行時的轉(zhuǎn)速n與定子電流的頻 率fl之間有嚴(yán)格不變的關(guān)系，目卩同步電動機的轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速no 相同。"同步"之名由此而來。高壓、大容量的同步電動機采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)； 小容量采用旋轉(zhuǎn)電樞式。
針對電動機運行狀況的保護監(jiān)控設(shè)備稱之為電動機保護裝置。該裝置通 過采集電動機的電壓、電流等電氣參數(shù)，實時監(jiān)測電動機的運行工況，當(dāng)發(fā) 現(xiàn)電動機出現(xiàn)故障時及時發(fā)出報警信號，并將電動機與電源脫離開保證電動 機的安全。常規(guī)的電動機保護裝置包括差動保護、短路保護、熱過載保護、 過負(fù)荷保護、堵轉(zhuǎn)保護等功能。由于同步電動機有運行時需要"同步"的特點， 常規(guī)電動機保護裝置并不提供當(dāng)同步電動機不同步時(稱之為"失步")的保 護告警功能，因此常規(guī)電動機保護裝置不適用于同步電動機
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種專門 適用于同步電動機的保護裝置。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是本實用新型包括中央處理器模塊、人 機界面(MMI)模塊、電壓電流輸入采集模塊、開關(guān)量輸入模塊、繼電器模
塊、通訊模塊、電源模塊，所述人機界面(MM)模塊、所述電壓電流輸入 采集模塊、所述開關(guān)量輸入模塊、所述繼電器模塊、所述通訊模塊通過數(shù)據(jù) 總線與所述中央處理器模塊連接，所述電源模塊分別與所述中央處理器模塊、 所述人機界面(MM)模塊、所述電壓電流輸入采集模塊、所述開關(guān)量輸入 模塊、所述繼電器模塊、所述通訊模塊連接供電。
所述中央處理器模塊包括微處理器(MCU)、數(shù)字信號處理器(DSP)， 所述微處理器(MCU)與所述數(shù)字信號處理器(DSP)之間采用高速同步串 行口 (SPI)連接實時通信，所述微處理器(MCU)采用MSP430F149芯片， 所述數(shù)字信號處理器(DSP)采用TMS320LF2407芯片。
所述中央處理器模塊還包括大容量非易失存儲器、模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)芯片。
本實用新型的有益效果是本實用新型設(shè)置有電壓電流輸入采集模塊、 開關(guān)量輸入模塊、繼電器模塊、通訊模塊與中央處理器模塊連接，實現(xiàn)對同 步電動機提供有效的保護，其保護功能有差動保護(針對電動機內(nèi)部相間 短路或匝間短路故障)，速斷過流保護，熱過載保護，過負(fù)荷保護，堵轉(zhuǎn)保護， 不平衡保護，接地保護(針對接地故障)，低電壓保護(針對外部電源故障)， 逆功率保護，低頻率保護，失步保護(專門針對同步電動機)。
本實用新型中，中央處理器模塊采用了微處理器(MCU)與數(shù)字信號處 理器(DSP)雙處理器，并且所述微處理器(MCU)與數(shù)字信號處理器(DSP) 通過高速同步串行口 (SPI)連接實時通信，因而顯著提高了通信和處理速度， 可高達(dá)4M。

圖l是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖2是本實用新型中央處理器模塊的電路原理圖3是本實用新型人機界面(MM)模塊的電路原理圖4是本實用新型電壓電流輸入采集模塊的電路原理圖5是本實用新型開關(guān)量輸入模塊的電路原理圖6是本實用新型繼電器模塊的電路原理圖7是本實用新型通訊模塊的電路原理圖8是本實用新型電源模塊的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括中央處理器模塊l、人機界面(MMI)模塊 2、電壓電流輸入采集模塊3、開關(guān)量輸入模塊4、繼電器模塊5、通訊模塊6、 電源模塊7，所述人機界面(MMO模塊2、所述電壓電流輸入釆集模塊3、 所述開關(guān)量輸入模塊4、所述繼電器模塊5、所述通訊模塊6通過數(shù)據(jù)總線與 所述中央處理器模塊1連接，所述電源模塊7分別與所述中央處理器模塊1、 所述人機界面(MM)模塊2、所述電壓電流輸入釆集模塊3、所述開關(guān)量輸 入模塊4、所述繼電器模塊5、所述通訊模塊6連接供電。
所述中央處理器模塊1包括微處理器(MCU)、數(shù)字信號處理器(DSP)， 如圖2所示，Ul為數(shù)字信號處理器(DSP)，采用TMS320LF2407芯片；U2 為微處理器(MCU)，采用MSP430F149芯片，U2與Ul采用高速SPI串行 口連接，U9芯片F(xiàn)M3104采用PC串行口與U1連接，El、 E2是有源振蕩器，分別為U1、 U2提供周期振蕩信號。
所述中央處理器模塊1還包括大容量非易失存儲器、模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)芯 片設(shè)置于U9內(nèi)部，所述大容量非易失存儲器用于存儲事件信息、故障波形信 息，具有掉電不丟失數(shù)據(jù)功能；模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)芯片將輸入的模擬量信號 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號。
所述人機界面(MM)模塊2包括液晶顯示模塊及小鍵盤，所述人機界 面(MM)模塊2主要功能是提供操作人員對裝置進(jìn)行設(shè)置并顯示裝置各種 信息，液晶顯示模塊可以顯示4行每行10個漢字信息，如圖3所示，JKEY 為小鍵盤的連接插座，鍵盤信號送到所述中央處理模塊h JLCD為液晶模塊 的連接插座，采用并行接口連接所述中央處理模塊l, U5、 U6為電平轉(zhuǎn)換芯 片將來自中央處理器模塊的3.3V電平轉(zhuǎn)換為液晶顯示模塊可接受的5V電平。
所述電壓電流輸入模塊3將現(xiàn)場電壓/電流互感器二次信號隔離后變換成 弱電壓信號，并經(jīng)過調(diào)理電路輸送至所述中央處理器模塊l的模數(shù)轉(zhuǎn)換(A /D)芯片輸入端口進(jìn)行采集，如圖4所示，PTl PT7為電壓/電流互感器。
所述開關(guān)量輸入模塊4將外部開關(guān)狀態(tài)信號隔離并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入 到所述中央處理器模塊1進(jìn)行采集，如圖5所示，U29 U42是高耐壓光藕芯 片，將外部信號隔離后經(jīng)濾波電路送到所述中央處理器模塊1。
所述繼電器輸出模塊5包括8路繼電器輸出，所述繼電器輸出模塊5接 收所述中央處理器模塊1的驅(qū)動命令，對外發(fā)出跳閘、合閘或告警信息，它 是同步電動機保護裝置的保護執(zhí)行元件，如圖6所示，來自所述中央處理器 模塊1的輸出信號經(jīng)過U16 U19芯片邏輯組合，通過U21 U28光藕芯片隔 離，然后由U20驅(qū)動J1 J8共8路繼電器。
所述通訊模塊6用于同步電動機保護裝置與遠(yuǎn)程智能設(shè)備通信及交換信息。所述通訊模塊6包括總線信號轉(zhuǎn)換電路、隔離電路兩部分，總線信號轉(zhuǎn) 換電路將通信總線的信號轉(zhuǎn)換為所述中央處理器模塊1可以接收的信號格 式；隔離電路將同步電動機保護裝置與外部通信總線電氣隔離；如圖7所示， U43、 U44、 U45為高速光藕芯片，起隔離信號作用，U46接收RS485信號并 轉(zhuǎn)換為TTL電平信號；U47接收CAN總線信號并轉(zhuǎn)換為TTL電平信號。
所述電源模塊7將外部220V交直流電源轉(zhuǎn)換為3.3V、 5V、 24V電壓， 如圖8所示，外部電源經(jīng)過電感、電容濾波后輸入到模塊電源，然后輸出5V、 24V電壓，5V電壓再經(jīng)過U6轉(zhuǎn)換為3.3V電壓輸出；其中，3.3V電壓提供 給所述中央處理器模塊l、所述人機界面(MM)模塊2、所述通訊模塊6; 5V電壓提供給所述電壓電流輸入模塊3、所述開關(guān)量輸入模塊4; 24V電壓 提供給所述繼電器輸出模塊5。
本實用新型可廣泛應(yīng)用于同步電動機的保護領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種同步電動機保護裝置，其特征在于它包括中央處理器模塊(1)、人機界面(MMI)模塊(2)、電壓電流輸入采集模塊(3)、開關(guān)量輸入模塊(4)、繼電器模塊(5)、通訊模塊(6)、電源模塊(7)，所述人機界面(MMI)模塊(2)、所述電壓電流輸入采集模塊(3)、所述開關(guān)量輸入模塊(4)、所述繼電器模塊(5)、所述通訊模塊(6)通過數(shù)據(jù)總線與所述中央處理器模塊(1)連接，所述電源模塊(7)分別與所述中央處理器模塊(1)、所述人機界面(MMI)模塊(2)、所述電壓電流輸入采集模塊(3)、所述開關(guān)量輸入模塊(4)、所述繼電器模塊(5)、所述通訊模塊(6)連接供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的同步電動機保護裝置，其特征在于所述中央處理 器模塊(1)包括微處理器(MCU)、數(shù)字信號處理器(DSP)，所述微處 理器(MCU)與所述數(shù)字信號處理器(DSP)之間采用高速同步串行口(SPI) 連接實時通信。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步電動機保護裝置，其特征在于所述微處理器(MCU)采用MSP430F149芯片，所述數(shù)字信號處理器(DSP)采用 TMS320LF2407芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的同步電動機保護裝置，其特征在于所述 中央處理器模塊(1)還包括大容量非易失存儲器、模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種同步電動機保護裝置。旨在提供一種專門適用于同步電動機的保護裝置。本實用新型包括中央處理器模塊(1)、電源模塊(7)以及分別與所述中央處理器模塊連接的人機界面(MMI)模塊(2)、電壓電流輸入采集模塊(3)、開關(guān)量輸入模塊(4)、繼電器模塊(5)、通訊模塊(6)，所述電源模塊(7)與上述各模塊連接供電。本實用新型可廣泛應(yīng)用于同步電動機的保護領(lǐng)域。
文檔編號H02H7/09GK201402969SQ20092005620
公開日2010年2月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者賀小波, 黃樹明 申請人:珠海思創(chuàng)電氣有限公司