本發(fā)明屬于電動機起動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動機電磁啟動系統(tǒng)，具有電能質(zhì)量監(jiān)測和功率因數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)功能的電動機電磁啟動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動機是電能最大消耗體，大約消耗工業(yè)電能的70%及生產(chǎn)中的重要動力來源，在工業(yè)發(fā)展和人民生活中起到重要的作用。電磁啟動是電動機啟動過程使用作廣泛的方式，不僅能夠?qū)﹄妱訖C的啟動和制動進行控制，還具有故障監(jiān)測和保護功能。目前使用的電磁啟動系統(tǒng)功能單一，不能實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測和功率因數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種電動機電磁啟動系統(tǒng)，目的是提供一種具有電能質(zhì)量監(jiān)測和功率因數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)功能的電動機電磁啟動系統(tǒng)。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的：

電動機電磁啟動系統(tǒng)，是由三相電源經(jīng)和隔離開關(guān)相連接，隔離開關(guān)和交流真空接觸器相連接，交流真空接觸器和電動機三相繞組相連接；變壓器的一次側(cè)經(jīng)過保險絲和交流真空接觸器任意兩相相連接，變壓器的二次側(cè)分為兩個支路，支路A經(jīng)過繼電器與交流真空接觸器相連接，支路B與中央處理器、電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器、信號處理電路和顯示屏的電源相連接；三相電源與隔離開關(guān)的連接導(dǎo)線穿過電流互感器的環(huán)形結(jié)構(gòu)，溫度傳感器粘貼在交流真空接觸器的動觸頭、靜觸頭及內(nèi)部連接導(dǎo)線上；電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器和信號處理電路相連接，信號處理電路和中央處理器相連接；操作單元和中央處理器相連接，中央處理器與顯示屏及繼電器相連接；繼電器與交流真空接觸器相連接，信號轉(zhuǎn)換電路和中央處理器相連接，晶閘管組和信號轉(zhuǎn)換電路相連接，晶閘管組與電容器組相連接。

所述操作單元的輸入端為按鈕開關(guān)。

電動機電磁啟動系統(tǒng)，是由三相電源的輸出端經(jīng)過電壓互感器和隔離開關(guān)的輸入端相連接，隔離開關(guān)的輸出端和交流真空接觸器的輸入端相連接，交流真空接觸器的輸出端和電動機三相繞組相連接；變壓器的一次側(cè)經(jīng)過保險絲和交流真空接觸器的輸入端的任意兩相相連接，變壓器的二次側(cè)分為兩個支路，支路A經(jīng)過繼電器與交流真空接觸器的控制端相連接，支路B與中央處理器、電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器、信號處理電路和顯示屏的電源輸入端相連接；三相電源與隔離開關(guān)的連接導(dǎo)線穿過電流互感器的環(huán)形結(jié)構(gòu)，溫度傳感器粘貼在交流真空接觸器的動觸頭、靜觸頭及內(nèi)部連接導(dǎo)線上；電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器的輸出端和信號處理電路的輸入端相連接，信號處理電路的輸出端均和中央處理器的輸入端相連接。操作單元的輸入端為按鈕開關(guān)，操作單元的輸出端和中央處理器的輸入端相連接，中央處理器輸出端分別與顯示屏及繼電器的控制端相連接；繼電器的輸出端與交流真空接觸器的控制端相連接，信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端和中央處理器的輸出端相連接，晶閘管組的控制端和信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連接，晶閘管組的輸出端與電容器組的正負(fù)極相連接。

電動機電磁啟動方法，包括以下步驟：操作單元根據(jù)電動機的需求輸入外界指令，中央處理器將外界指令轉(zhuǎn)換成輸出控制信號驅(qū)動繼電器動作，進而驅(qū)動交流 真空接觸器進行分/合閘操作，交流真空接觸器閉合后電動機起動，電壓互感器和電流互感器檢測的輸出經(jīng)過信號處理電路后發(fā)送給中央處理器進行運算，假如系統(tǒng)參數(shù)在安全值范圍內(nèi)就正常啟動，否則啟動停止；中央處理器利用FFT算法實時計算三相電壓、電流基波和各次諧波有效值與相角，可得有功功率為、無功功率和功率因數(shù)；根據(jù)系統(tǒng)的要求中央處理器發(fā)送控制指令驅(qū)動晶閘管組的導(dǎo)通邏輯，實現(xiàn)控制電容器組的投切，達到對功率因數(shù)的動態(tài)調(diào)節(jié)功能。

所述FFT算法是指快速傅里葉變換算法，即利用計算機計算離散傅里葉變換DFT的高效、快速計算方法的統(tǒng)稱，簡稱FFT；采用這種算法能使計算機計算離散傅里葉變換所需要的乘法次數(shù)大為減少，特別是被變換的抽樣點數(shù)N越多，F(xiàn)FT算法計算量的節(jié)省就越顯著。

所述信號處理電路，信號轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換芯片KC 101二極管D1、二極管D2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C1、電容C2、電容C3、光耦PE、晶閘管Q1及電源；其中中央處理器的信號輸出端與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的1、2接線端子相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子5經(jīng)過電阻R1與光耦PE的輸入端子4，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子12分別經(jīng)過電容C1與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子9相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子10分別經(jīng)過電容C2與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子13相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子7經(jīng)過電容C3與電源的接地端子GND相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子6經(jīng)過電阻R2與電源的接地端子GND相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子8與接地端子GND相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子11經(jīng)過電阻R5、二極管D2后與晶閘管Q1的集電極相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子15經(jīng)過電阻R6與晶閘管Q1的基極相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子16經(jīng)過電阻R7與晶閘管Q1的基極相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子14與晶閘管Q1的發(fā)射極相連接，二極管D1的一端與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子11相連接，二極管D1的另一端與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子14相連接，電阻R3的一端與晶閘管Q1的基極相連接，電阻R3的另一端與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子14相連接，光耦PE的輸入端子3與電源VCC相連接。

所述三相電壓電流檢測過程包括：電壓互感器和電流互感器的一次側(cè)感應(yīng)系統(tǒng)電壓、電流，電壓互感器和電流互感器的二次側(cè)輸出電壓信號，電壓互感器和電流互感器二次側(cè)輸出電壓信號為5V電壓信號，中央處理器能夠接收的電壓信號為0-3.3V，互感器輸出的信號經(jīng)過信號處理電路進行光耦隔離與電壓轉(zhuǎn)換后為中央處理器可接收的信號，發(fā)送給中央處理器。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：

本發(fā)明電動機電磁啟動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單合理，使用方便的特點，利用DSP處理器強大的控制和數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)對電動機啟動過程集中和保護，同時具有電能質(zhì)量監(jiān)測和功率因數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)功能。系統(tǒng)突破以往技術(shù)理念，將傳統(tǒng)的電動機電磁啟動技術(shù)和無功補償技術(shù)結(jié)合到一起，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、操作方便，響應(yīng)速度快等優(yōu)勢。

下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明加以詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中信號轉(zhuǎn)換電路示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明是一種電動機電磁啟動系統(tǒng)，是一種具有電能質(zhì)量監(jiān)測和功率因數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)功能的電動機電磁啟動系統(tǒng)。

如圖1所示，圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。電動機電磁啟動系統(tǒng)包括三相電源、隔離開關(guān)、交流真空接觸器、電動機、中央處理器、保險絲、變壓器、繼電器、電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器、信號處理電路、操作單元、顯示屏、信號轉(zhuǎn)換電路、晶閘管組、電容器組。其中三相電源的輸出端經(jīng)過電壓互感器和隔離開關(guān)的輸入端相連接，隔離開關(guān)的輸出端和交流真空接觸器的輸入端相連接，交流真空接觸器的輸出端和電動機三相繞組相連接。變壓器的一次側(cè)經(jīng)過保險絲和交流真空接觸器的輸入端的任意兩相相連接，變壓器的二次側(cè)分為兩個支路，支路A經(jīng)過繼電器與交流真空接觸器的控制端相連接，支路B與中央處理器、電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器、信號處理電路和顯示屏的電源輸入端相連接，三相電源與隔離開關(guān)的連接導(dǎo)線穿過電流互感器的環(huán)形結(jié)構(gòu)，溫度傳感器粘貼在交流真空接觸器的動觸頭、靜觸頭及內(nèi)部連接導(dǎo)線上；電壓互感器、電流互感器、溫度傳感器的輸出端和信號處理電路的輸入端相連接，信號處理電路的輸出端均和中央處理器的輸入端相連接。操作單元的輸入端為按鈕開關(guān)，操作單元的輸出端和中央處理器的輸入端相連接，中央處理器輸出端分別與顯示屏及繼電器的控制端相連接；繼電器的輸出端與交流真空接觸器的控制端相連接，信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端和中央處理器的輸出端相連接，晶閘管組的控制端和信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連接，晶閘管組的輸出端與電容器組的正負(fù)極相連接。

電動機電磁啟動系統(tǒng)工作過程描述：操作單元根據(jù)電動機的需求輸入外界指令，中央處理器將外界指令轉(zhuǎn)換成輸出控制信號驅(qū)動繼電器動作，進而驅(qū)動交流 真空接觸器進行分/合閘操作，交流真空接觸器閉合后電動機起動，電壓互感器和電流互感器檢測的輸出經(jīng)過信號處理電路后發(fā)送給中央處理器進行運算，假如系統(tǒng)參數(shù)在安全值范圍內(nèi)就正常啟動，否則啟動停止。中央處理器利用FFT（快速傅里葉變換，F(xiàn)ast Fourier Transform，簡稱FFT）算法實時計算三相電壓、電流基波和各次諧波有效值與相角，可得有功功率為、無功功率和功率因數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)的要求中央處理器發(fā)送控制指令驅(qū)動晶閘管組的導(dǎo)通邏輯，實現(xiàn)控制電容器組的投切，達到對功率因數(shù)的動態(tài)調(diào)節(jié)功能。

所述的FFT（Fast Fourier Transform）算法是指快速傅里葉變換算法，即利用計算機計算離散傅里葉變換（DFT)的高效、快速計算方法的統(tǒng)稱，簡稱FFT。采用這種算法能使計算機計算離散傅里葉變換所需要的乘法次數(shù)大為減少，特別是被變換的抽樣點數(shù)N越多，F(xiàn)FT算法計算量的節(jié)省就越顯著。

所述的信號處理電路，如圖2所示，信號轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換芯片KC 101二極管D1、二極管D2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C1、電容C2、電容C3、光耦PE、晶閘管Q1、電源，其中中央處理器的信號輸出端與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的1、2接線端子相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子5經(jīng)過電阻R1與光耦PE的輸入端子4，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子12分別經(jīng)過電容C1與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子9相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子10分別經(jīng)過電容C2與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子13相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子7經(jīng)過電容C3與電源的接地端子GND相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子6經(jīng)過電阻R2與電源的接地端子GND相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子8與接地端子GND相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子11經(jīng)過電阻R5、二極管D2后與晶閘管Q1的集電極相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子15經(jīng)過電阻R6與晶閘管Q1的基極相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子16經(jīng)過電阻R7與晶閘管Q1的基極相連接，轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子14與晶閘管Q1的發(fā)射極相連接，二極管D1的一端與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子11相連接，二極管D1的另一端與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子14相連接，電阻R3的一端與晶閘管Q1的基極相連接，電阻R3的另一端與轉(zhuǎn)換芯片KC 101的接線端子14相連接，光耦PE的輸入端子3與電源VCC相連接。

三相電壓電流檢測過程描述：電壓互感器和電流互感器的一次側(cè)感應(yīng)系統(tǒng)電壓、電流，電壓互感器和電流互感器的二次側(cè)輸出電壓信號，電壓互感器和電流互感器二次側(cè)輸出電壓信號為5V電壓信號，中央處理器能夠接收的電壓信號為0-3.3V，互感器輸出的信號經(jīng)過信號處理電路進行光耦隔離與電壓轉(zhuǎn)換后為中央處理器可接收的信號，發(fā)送給中央處理器。