三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)。它包括中央處理單元(1)、驅(qū)動(dòng)單元(2)、數(shù)據(jù)檢測單元(3)、消諧單元(4)和負(fù)載(6)；所述的中央處理單元與驅(qū)動(dòng)單元相連，驅(qū)動(dòng)單元與負(fù)載相連，負(fù)載分別與數(shù)據(jù)檢測單元和消諧單元相連，數(shù)據(jù)檢測單元與中央處理單元相連；所述的驅(qū)動(dòng)單元還與數(shù)據(jù)檢測單元相連；所述的驅(qū)動(dòng)單元和中央處理單元之間設(shè)有調(diào)節(jié)器；本發(fā)明可以有效提升電機(jī)效率和功率，減少無功損耗，延長電機(jī)壽命，抑制諧波；此外，采用的人機(jī)界面可以使操作簡單，管理得心應(yīng)手。
【專利說明】三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種三相異步電動(dòng)機(jī),特別涉及一種三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今工業(yè)和商業(yè)用于驅(qū)動(dòng)的電機(jī)絕大多數(shù)都是三相異步電動(dòng)機(jī)。此類電機(jī)很少始終在額定條件下運(yùn)行，因此通常該電機(jī)的選用標(biāo)準(zhǔn)是，使電機(jī)的標(biāo)稱高于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的最大需求。此外，三相異步電動(dòng)機(jī)在某些使用情況下負(fù)載是有變化的，而選擇的電機(jī)大小必須能滿足最大負(fù)載需求，其實(shí)最大負(fù)載運(yùn)行只是間斷出現(xiàn)，而其它時(shí)間電機(jī)在輕負(fù)載狀態(tài)運(yùn)行，從而導(dǎo)致電機(jī)偏離最佳工況點(diǎn)，運(yùn)行效率和功率因數(shù)降低，造成大量額外的電能浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)。本發(fā)明可以有效提升電機(jī)效率和功率，減少無功損耗，延長電機(jī)壽命，抑制諧波；此外，采用的人機(jī)界面可以使操作簡單，管理得心應(yīng)手。另外， 申請人:還在中央處理單元和驅(qū)動(dòng)單元之間設(shè)置有調(diào)節(jié)器，且 申請人:對調(diào)節(jié)器的具體電路作了改進(jìn)，改進(jìn)后的調(diào)節(jié)器可以有效，還可消除各參數(shù)間的相互干擾，提高系統(tǒng)的處理效果。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)，包括中央處理單元、驅(qū)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)檢測單元、消諧單元和負(fù)載；所述的中央處理單元與驅(qū)動(dòng)單元相連，驅(qū)動(dòng)單元與負(fù)載相連，負(fù)載分別與數(shù)據(jù)檢測單元和消諧單元相連，數(shù)據(jù)檢測單元分別與中央處理單元和驅(qū)動(dòng)單元相連；所述的驅(qū)動(dòng)單元和中央處理單元之間還設(shè)有調(diào)節(jié)器，所述的調(diào)節(jié)器包括與中央處理單元相連的輸入口 ui，Ul連接有第一調(diào)節(jié)電路、第二調(diào)節(jié)電路和第三調(diào)節(jié)電路，且第一調(diào)節(jié)電路、第二調(diào)節(jié)電路和第三調(diào)節(jié)電路并聯(lián)設(shè)置，所述的第一調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的電阻Rl，Rl連接有放大器Al且與Al的負(fù)輸入端相連，Al的負(fù)輸入端經(jīng)電阻R2與Al的輸出端相連，Al的輸出端還連接有電阻R3 ;所述的第二調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的滑動(dòng)電阻RI，RI連接有電阻R4，R4接地；所述的RI的滑動(dòng)端連接有電阻R5，R5連接有放大器A2且與A2的負(fù)輸入端相連,A2的負(fù)輸入端經(jīng)電容Cl與A2的輸出端相連,A2的輸出端還連接有電阻R6 ;所述的第三調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的電阻R7，R7連接有電容C2，電容C2連接有放大器A3且與A3的負(fù)輸入端相連，A3的負(fù)輸入端還連接有滑動(dòng)電阻RD，RD經(jīng)電阻R8與A3的輸出端相連，A3的輸出端還連接有電阻R9 ;所述的R3、R6和R9連接有放大器A4且與A4的負(fù)載入端相連,A4的輸出端與功率放大器相連;A4的輸出端連接有滑動(dòng)電阻RP，RP經(jīng)電阻Rll接地，所述的A4的負(fù)輸入端還連接有電阻R10，電阻RlO與RP的滑動(dòng)端相連。
[0005]上述的三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)中，所述的中央處理單元還連接有人機(jī)界面。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0007](I)本發(fā)明是一種閉環(huán)控制的智能節(jié)電系統(tǒng)，采用了電流電壓矢量傳感動(dòng)態(tài)監(jiān)控與脈寬調(diào)制(PWM)有機(jī)結(jié)合的獨(dú)特控制技術(shù)，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整電機(jī)電壓和電流的相位角，使電機(jī)輸出功率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩精確匹配。能有效避免因電機(jī)偏離最佳工況點(diǎn)而造成的電能浪費(fèi)。本發(fā)明通過數(shù)據(jù)檢測單元實(shí)時(shí)監(jiān)測電機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析負(fù)載大小和變化趨勢，計(jì)算出供給電機(jī)的最佳電壓和電流，當(dāng)電機(jī)輕載或者運(yùn)行異常，數(shù)據(jù)檢測單元發(fā)信號給中央處理單元，將檢測信息反饋至中央處理單元，中央處理單元根據(jù)檢測數(shù)據(jù)對信號進(jìn)行運(yùn)算和分析，再將處理信號發(fā)送至驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元對負(fù)載進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，從而提升電機(jī)效率和功率因數(shù)，減少無功損耗，延長電機(jī)壽命。
[0008](2) 申請人:還在中央處理單元和驅(qū)動(dòng)單元之間設(shè)置有調(diào)節(jié)器，且 申請人:對調(diào)節(jié)器的具體電路作了改進(jìn)，改進(jìn)后的調(diào)節(jié)器可以有效，還可消除各參數(shù)間的相互干擾，提高系統(tǒng)的處理效果。經(jīng)試驗(yàn)， 申請人:對調(diào)節(jié)器的對數(shù)幅頻特性和階躍響應(yīng)特性作了試驗(yàn)，性能如圖
5、圖6和圖7所示，附圖可以看出該調(diào)節(jié)器的特性曲線接近無偏差的理想特性曲線，效果非常理想。因此本發(fā)明既可以有效避免級間誤累積，又有效地保證了精度，效果顯著。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是調(diào)節(jié)器的電路圖；
[0011]圖3是電機(jī)功率因數(shù)與相位角關(guān)系的描述圖；
[0012]圖4是為驅(qū)動(dòng)單元輸出波形一電壓和電流圖；
[0013]圖5是調(diào)節(jié)器的對數(shù)幅頻特性圖；
[0014]圖6是調(diào)節(jié)器的階響應(yīng)特征I圖；
[0015]圖7是調(diào)節(jié)器的階響應(yīng)特征2圖。
[0016]附圖中的標(biāo)記為:1_立桿，2-發(fā)電機(jī)，3-風(fēng)葉，4-整流電路，5-第一穩(wěn)壓電路，6-第二穩(wěn)壓電路，7-單向二級管，8-外置式大功率電阻，9-N型功率MOS管，10-前分壓電路，11-后分壓電路，12-MCU控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對本發(fā)明的限制。
[0018]實(shí)施例:一種三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)，如附圖1所示，包括中央處理單元1、驅(qū)動(dòng)單元2、調(diào)節(jié)器3、數(shù)據(jù)檢測單元4、消諧單元5、人機(jī)界面6和負(fù)載7，其它所述的中央處理單元經(jīng)調(diào)節(jié)器與驅(qū)動(dòng)單元相連，驅(qū)動(dòng)單元與負(fù)載相連，負(fù)載分別與數(shù)據(jù)檢測單元和消諧單元相連，數(shù)據(jù)檢測單元分別與中央處理單元和驅(qū)動(dòng)單元相連。除調(diào)節(jié)器外，其它部件均可采用現(xiàn)有常規(guī)的可從市場獲得的設(shè)備，其中中央處理單元I通過數(shù)據(jù)檢測單元4持續(xù)監(jiān)控電機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析負(fù)載大小和變化趨勢，計(jì)算出供給電機(jī)的最佳電壓和電流；數(shù)據(jù)檢測單元4檢測的數(shù)據(jù)包括:電壓、電流、相位、頻率、功率、功率因數(shù)、電壓偏差、三相電壓、電流不平衡度、諧波等。整個(gè)系統(tǒng)以驅(qū)動(dòng)單元2為核心，通過中央處理單元I控制。所述的驅(qū)動(dòng)單元2和中央處理單元I之間設(shè)有調(diào)節(jié)器3，如圖3所示，電壓V和電流I均以相量形式表示。兩者之間的夾角即相位角可定義為電流超前或滯后于電壓的量。對于感應(yīng)電機(jī)，電流通常滯后于電壓。功率因數(shù)COSCt是量化電流一一電壓滯后關(guān)系的函數(shù)。當(dāng)電機(jī)空載和輕載時(shí)，電機(jī)電流滯后于電壓將會(huì)增大，電機(jī)功率因素下降。中央處理單元通過驅(qū)動(dòng)單元來“切割”電壓，驅(qū)動(dòng)單元只允許電源電壓正半周和負(fù)半周的一部分供給電機(jī)，如圖4所示。這樣就降低了供給電機(jī)的平方根電壓。結(jié)果，磁滯損耗最小化，阻性電流產(chǎn)生的鐵心損耗減少，相位角調(diào)整到合理大小，電機(jī)無功損耗下降，功率因素提升。由于電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與供電電壓的平方成正比，降低端電壓將減少轉(zhuǎn)矩。降低端電壓，實(shí)際上是降低了電機(jī)的額定輸出功率，提高了電機(jī)的效率。
[0019]如附圖2所示，所述的調(diào)節(jié)器3包括與中央處理單元I相連的輸入口 Ul，Ul連接有第一調(diào)節(jié)電路、第二調(diào)節(jié)電路和第三調(diào)節(jié)電路，且第一調(diào)節(jié)電路、第二調(diào)節(jié)電路和第三調(diào)節(jié)電路并聯(lián)設(shè)置，所述的第一調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的電阻Rl，Rl連接有放大器Al且與Al的負(fù)輸入端相連，Al的負(fù)輸入端經(jīng)電阻R2與Al的輸出端相連，Al的輸出端還連接有電阻R3 ;所述的第二調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的滑動(dòng)電阻RI，RI連接有電阻R4，R4接地；所述的RI的滑動(dòng)端連接有電阻R5，R5連接有放大器A2且與A2的負(fù)輸入端相連，A2的負(fù)輸入端經(jīng)電容Cl與A2的輸出端相連，A2的輸出端還連接有電阻R6 ;所述的第三調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的電阻R7，R7連接有電容C2，電容C2連接有放大器A3且與A3的負(fù)輸入端相連，A3的負(fù)輸入端還連接有滑動(dòng)電阻RD，RD經(jīng)電阻R8與A3的輸出端相連，A3的輸出端還連接有電阻R9 ;所述的R3、R6和R9連接有放大器A4且與A4的負(fù)載入端相連，A4的輸出端與功率放大器相連；A4的輸出端連接有滑動(dòng)電阻RP，RP經(jīng)電阻Rll接地，所述的A4的負(fù)輸入端還連接有電阻R10，電阻RlO與RP的滑動(dòng)端相連。
【權(quán)利要求】
1.三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)，其特征在于:包括中央處理單元、驅(qū)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)檢測單元、消諧單元和負(fù)載；所述的中央處理單元與驅(qū)動(dòng)單元相連，驅(qū)動(dòng)單元與負(fù)載相連，負(fù)載分別與數(shù)據(jù)檢測單元和消諧單元相連，數(shù)據(jù)檢測單元分別與中央處理單元和驅(qū)動(dòng)單元相連；所述的驅(qū)動(dòng)單元和中央處理單元之間設(shè)有調(diào)節(jié)器，所述的調(diào)節(jié)器包括與中央處理單元相連的輸入口 ui，Ul連接有第一調(diào)節(jié)電路、第二調(diào)節(jié)電路和第三調(diào)節(jié)電路，且第一調(diào)節(jié)電路、第二調(diào)節(jié)電路和第三調(diào)節(jié)電路并聯(lián)設(shè)置，所述的第一調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的電阻Rl, Rl連接有放大器Al且與Al的負(fù)輸入端相連，Al的負(fù)輸入端經(jīng)電阻R2與Al的輸出端相連，Al的輸出端還連接有電阻R3 ;所述的第二調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的滑動(dòng)電阻RI，RI連接有電阻R4，R4接地；所述的RI的滑動(dòng)端連接有電阻R5，R5連接有放大器A2且與A2的負(fù)輸入端相連，A2的負(fù)輸入端經(jīng)電容Cl與A2的輸出端相連，A2的輸出端還連接有電阻R6 ;所述的第三調(diào)節(jié)電路包括與Ul相連的電阻R7，R7連接有電容C2，電容C2連接有放大器A3且與A3的負(fù)輸入端相連，A3的負(fù)輸入端還連接有滑動(dòng)電阻RD，RD經(jīng)電阻R8與A3的輸出端相連，A3的輸出端還連接有電阻R9 ;所述的R3、R6和R9連接有放大器A4且與A4的負(fù)載入端相連，A4的輸出端與功率放大器相連；A4的輸出端連接有滑動(dòng)電阻RP，RP經(jīng)電阻Rll接地，所述的A4的負(fù)輸入端還連接有電阻R10，電阻RlO與RP的滑動(dòng)端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相異步電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的中央處理單元還連接有人機(jī)界面。
【文檔編號】H02P25/16GK104135209SQ201410403924
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】邵漢琦, 侯聞剛, 劉存斌, 周峰, 姚彥宏 申請人:浙江綠達(dá)能源科技有限公司