專利名稱：智能電機(jī)節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及節(jié)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及智能電機(jī)節(jié)電器。
背景技術(shù)：
目前，在工業(yè)和商業(yè)上大部分采用于鼠籠式交流感應(yīng)電機(jī)(三相異步電動機(jī))。因此類電機(jī)具有成本低、堅固耐用、可靠性高、使用簡便等特點，在可預(yù)見的未來仍會被廣泛采用。而這些電機(jī)存在的最大問題是它輸出的轉(zhuǎn)動扭力無法配合啟動和運行時的負(fù)載扭力。在安裝使用時，都采用直接啟動或存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，這樣就造成了電機(jī)使用效率低的一系列問題。而采用直接啟動的方法，電機(jī)會造成巨大的電流沖擊及機(jī)械沖擊，將大大增加軸承與皮帶的磨損，也增大了鏈條與齒輪的機(jī)械應(yīng)力，而縮短電機(jī)的使用壽命?，F(xiàn)有的三相異步電機(jī)節(jié)電器大多采用星形——三角形轉(zhuǎn)換技術(shù)，控制電機(jī)繞組以不同的連接方式節(jié)電運行，由于不能隨負(fù)載變化而及時響應(yīng)，故靈敏度不夠高，節(jié)電效果不是特別理想。也有采用電壓模糊控制和模數(shù)變換調(diào)壓方式的，主要是通過對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)以達(dá)節(jié)電之目的，但大多數(shù)節(jié)電器采用的單片機(jī)和電路結(jié)構(gòu)較簡單，對軟件的支持性較弱， 缺少交互式的人機(jī)界面，難以對電機(jī)節(jié)電器進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提出智能電機(jī)節(jié)電器，能夠在不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下， 保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載需求精確匹配，有效避免電機(jī)因出力過大而造成的電能浪費。為達(dá)此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案智能電機(jī)節(jié)電器，包括電源電路單元、可控硅單元、電機(jī)單元、過零檢測電路單元、 驅(qū)動電路單元、保護(hù)電路單元、外部控制單元、參數(shù)設(shè)置單元、顯示電路單元、微處理器單元和外部輸入單元，其中，微處理器單元輸出端分別與驅(qū)動電路單元、外部控制單元和顯示電路單元的輸入端連接，顯示電路單元與參數(shù)設(shè)置單元連接，微處理器單元的輸入端分別與過零檢測電路單元、保護(hù)電路單元和外部輸入單元的輸出端連接，電源電路單元輸出端與可控硅單元連接，驅(qū)動電路單元與保護(hù)電路單元連接，可控硅單元分別與過零檢測電路單元、驅(qū)動電路單元、保護(hù)電路單元和電機(jī)單元連接，電機(jī)單元分別與保護(hù)電路和外部控制單元連接。微處理器單元是32位ARM處理器。采用了本實用新型的技術(shù)方案，根據(jù)電機(jī)的使用特點而專門設(shè)計的電機(jī)節(jié)電器， 利用最新的集成電路、微處理器的數(shù)字芯片控制技術(shù)，通過專用的優(yōu)化軟件，動態(tài)調(diào)整電機(jī)運行狀態(tài)過程中的電壓和電流，在不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載需求精確匹配，有效避免電機(jī)因出力過大而造成的電能浪費，同時減低了銅損、鐵損，改善了電機(jī)啟動、停機(jī)性能，并且可通過友好的人機(jī)交互界面，利用軟件可隨時調(diào)節(jié)本節(jié)電器的各項技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，以適應(yīng)不同工況條件下的電機(jī)，取得較理想的節(jié)電效果。
圖1是本實用新型具體實施方式
中智能電機(jī)節(jié)電器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖并通過具體實施方式
來進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)方案。圖1是本實用新型具體實施方式
中智能電機(jī)節(jié)電器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示， 智能電機(jī)節(jié)電器包括電源電路單元、可控硅單元、電機(jī)單元、過零檢測電路單元、驅(qū)動電路單元、保護(hù)電路單元、外部控制單元、參數(shù)設(shè)置單元、顯示電路單元、微處理器單元和外部輸入單元。其中，微處理器單元輸出端分別與驅(qū)動電路單元、外部控制單元和顯示電路單元的輸入端連接，顯示電路單元與參數(shù)設(shè)置單元連接，微處理器單元的輸入端分別與過零檢測電路單元、保護(hù)電路單元和外部輸入單元的輸出端連接，電源電路單元輸出端與可控硅單元連接，驅(qū)動電路單元與保護(hù)電路單元連接，可控硅單元分別與過零檢測電路單元、驅(qū)動電路單元、保護(hù)電路單元和電機(jī)單元連接，電機(jī)單元分別與保護(hù)電路和外部控制單元連接。供電電源的供給是標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電源，輸出分別與各個電路相連接，主要提供各工作單元的控制電源。過零檢測電路單元的輸入端與驅(qū)動電路單元的輸出端連接，過零檢測電路單元和保護(hù)電路的輸出端與微處理器單元的輸入端連接，其主要是檢測驅(qū)動電路單元的各種工作參數(shù)，并由微處理器進(jìn)行運算來得知驅(qū)動電路單元工作的是否正常。驅(qū)動電路單元的輸入端與微處理器單元的輸出端連接，其驅(qū)動電路輸入端與保護(hù)電路單元的輸出端連接，其輸出端輸出優(yōu)化后的電力，完成對輸出控制信號的放大并驅(qū)動功率器件。參數(shù)設(shè)置單元的輸入、輸出端都與顯示電路單元連接，完成各種參數(shù)選擇、確認(rèn)與顯示的功能。微處理器單元是32位ARM處理器。微處理器單元輸入端分別與顯示電路單元、過零檢測電路單元、參數(shù)設(shè)置單元的輸出端連接，其輸出端分別與驅(qū)動電路單元、外部控制單元和外部輸入單元的輸入端相連接，其中微處理器是以ARM為核心，自動處理給定的反饋信號，同步信號進(jìn)行運算，并進(jìn)行輸入、輸出參數(shù)設(shè)置與顯示；保護(hù)電路單元的輸入端分別與可控硅單元、電機(jī)單元的輸出端連接，其輸出端與驅(qū)動電路單元的輸入端連接，對驅(qū)動電路的功率管和電機(jī)起保護(hù)作用，從而保護(hù)功率管和電機(jī)的安全。參數(shù)設(shè)置單元和顯示電路單元主要包括有集成電路ICl、IC2、IC3及電阻 Rl——R37，電容Cl——C8，二極管D1、D2，發(fā)光二極管LEDl——LED5，9個按鍵Sl——S9， 三極管Q1，蜂鳴器SKPl和液晶屏IXDl組成。按鍵Sl——S9中，主要有Sl是“復(fù)位”用于 ARM的復(fù)位；S2是“啟動”用于啟動電機(jī)；S3是“停止”用于正在運行的電機(jī)停止下來；S4 是“設(shè)置”主要用于對參數(shù)的調(diào)整及查看相關(guān)的數(shù)據(jù)；S5是“上”主要用于增加數(shù)值或向上查看數(shù)據(jù)；S6是“下”主要用于減少數(shù)值或向下查看數(shù)據(jù)；S7是“確認(rèn)鍵”主要用于參數(shù)的保存；S8、S9是工廠模式的調(diào)整，主要調(diào)整出廠時的內(nèi)部參數(shù)。集成電路ICl主要完成把ARM 輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為485通信的信號，增強(qiáng)其抗干擾性能；IC2是ARM處理器，主要用于顯示和參數(shù)設(shè)置，并把數(shù)據(jù)發(fā)送到主控板；IC3用于保護(hù)IC1。發(fā)光二極管LEDl是“電源指示” ；LED2是“正?！惫ぷ髦甘荆９ぷ鲿r以閃爍代表工作正常；LED3是“通信”，當(dāng)和主控板進(jìn)行通信時，亮起；LED4是“按鍵”，當(dāng)有按鍵按下時，指示燈亮起；LED5是“故障”指示， 當(dāng)有故障時指示燈亮起。Ql是三極管，用于驅(qū)動蜂鳴器SKP1，當(dāng)有故障時給予聲音提示。過零檢測電路單元主要由排阻R13，光耦N5、N7、N8、N9、N10、N11和電阻R22、R44、 R53組成。380V三相電壓經(jīng)過電阻R22、R44、R53輸入到光耦中，經(jīng)過光耦隔離輸出6路過零信號，排阻R13是上拉電阻。驅(qū)動電路則由IC4——IC8、IC10、IC12——IC14，排阻R14， 電阻 R15、R18、R19、R21、R23、R30、R35、R38、R43、R45、R47、R49、R50、R51、R52、R54、R55, 電容 C7、C9、CIO、C12、C13、C17、C18、C19、C24、C25、C27、C29、C30、C34、C35，鐵氧體變壓
器 LTl-LT5、LT8, 二極管 D2、D3、D4、D5、D6、D8、D9、D10、D12、D13，接線端子 P4、P8、P17
組成。ARM輸出的信號經(jīng)過IC4、IC6、IC8電流及電壓放大后，送到IC5、IC7、IC10、IC12、 IC13、IC14驅(qū)動鐵氧體變壓器LTl——LT5、LT8 ；信號經(jīng)過鐵氧體變壓器隔離后，經(jīng)過二極管02、03、04、05、06、08、09、010、012、013 及電阻 R15、R18、R21、R23、R43、R45、R49、R50、 R52、R54整形通過接線端子P4、P8、P17輸出到可控硅，控制可控硅的工作。保護(hù)電路單元主要由集成電路IC9，電阻R26、R27、R28、R34、R36、R37、R39、R40、
R41，整流橋 BDl-BD3,電位器 RPl-RP3,電容 C14、C15、C16、C20、C21、C22，電解電容
EC1，接線端子P6、P7、P9和電感L3組成。其中集成電路IC9與相關(guān)電阻、電容及電位器相連接，主要構(gòu)成電流檢測電路單元，通過電流檢測電路可以把相應(yīng)的電流信號進(jìn)行放大，然后送到ARM處理器中進(jìn)行處理，把電流值送給顯示電路進(jìn)行顯示，當(dāng)發(fā)生過流時，并給予報警，關(guān)斷輸出。外部控制電路單元包括集成電路IC11，二極管D14，三極管VT2，電容C26，電阻 R29、R42、R46和繼電器Kl-K3構(gòu)成。外部輸入單元由光耦m——N6，排阻R16，電阻R8、RlU R14、R17、R20,電容Cl、 C3、C5、C8、Cll和接線端子P2、P3、P5組成。外部輸入信號經(jīng)過端子P2、P3、P5與電阻R8、 R11、R14、R17、R20送到光耦m——N6中進(jìn)行隔離，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，光耦輸出端接電容 C1、C3、C5、C8、C11和排阻R16主要是穩(wěn)定輸入信號的。輸出的信號經(jīng)過ARM后做出相應(yīng)的處理。微處理器單元包括ARM IC1，集成電路IC2、IC3，三極管VT1，按鍵SB1，晶振Xl及相應(yīng)的電阻，電容，二極管等。其中ICl是ARM芯片，IC2是485通信芯片，IC3主要保護(hù)IC2用。控制電源單元包括集成穩(wěn)壓模塊Ul——U3，整流橋BD4、BD5及相應(yīng)的電阻、電容、 電感、二極管等。其中Ul是LM7808集成穩(wěn)壓模塊，U2是LM2576-5集成穩(wěn)壓模塊，U3是 LM2576-12集成穩(wěn)壓模塊。本單元電路用于提供+ 8V、+5V、+ 12V三組直流控制電源，主要提供給各單元模塊作為控制電源。本具體實施方式
中的智能電機(jī)節(jié)電器采用了微處理器的數(shù)字控制技術(shù)，通過專用優(yōu)化軟件，動態(tài)調(diào)整電機(jī)運行狀態(tài)過程中的電壓和電流，在不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載需求精確匹配，有效避免電機(jī)因出力過大而造成的電能浪費，同時還具有軟啟動及軟停機(jī)功能，減小電機(jī)啟動產(chǎn)生的機(jī)械沖擊和電流沖擊，有效降低軸承與皮帶磨損，普遍減少鏈條及齒輪機(jī)械應(yīng)力。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉該技術(shù)的人在本實用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.智能電機(jī)節(jié)電器，其特征在于，包括電源電路單元、可控硅單元、電機(jī)單元、過零檢測電路單元、驅(qū)動電路單元、保護(hù)電路單元、外部控制單元、參數(shù)設(shè)置單元、顯示電路單元、微處理器單元和外部輸入單元，其中，微處理器單元輸出端分別與驅(qū)動電路單元、外部控制單元和顯示電路單元的輸入端連接，顯示電路單元與參數(shù)設(shè)置單元連接，微處理器單元的輸入端分別與過零檢測電路單元、保護(hù)電路單元和外部輸入單元的輸出端連接，電源電路單元輸出端與可控硅單元連接，驅(qū)動電路單元與保護(hù)電路單元連接，可控硅單元分別與過零檢測電路單元、驅(qū)動電路單元、保護(hù)電路單元和電機(jī)單元連接，電機(jī)單元分別與保護(hù)電路和外部控制單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電機(jī)節(jié)電器，其特征在于，微處理器單元是32位ARM處理器。
專利摘要本實用新型公開了智能電機(jī)節(jié)電器，微處理器單元輸出端分別與驅(qū)動電路單元、外部控制單元和顯示電路單元的輸入端連接，顯示電路單元與參數(shù)設(shè)置單元連接，微處理器單元的輸入端分別與過零檢測電路單元、保護(hù)電路單元和外部輸入單元的輸出端連接，電源電路單元輸出端與可控硅單元連接，驅(qū)動電路單元與保護(hù)電路單元連接，可控硅單元與電機(jī)單元連接，外部控制單元與電機(jī)單元連接。采用了本實用新型的技術(shù)方案，能夠在不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載需求精確匹配，有效避免電機(jī)因出力過大而造成的電能浪費。
文檔編號H02P23/02GK202068374SQ20112016584
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者范傳偉 申請人:深圳市萬禧節(jié)能科技有限公司