[发明专利]一种异步电动机节能器

说明书

技术领域

本发明属于交流异步电动机技术领域，具体涉及一种基于DSP模糊控制的异步电动机节能器。

背景技术

交流异步电动机，由于其结构简单、制造方便、价格低廉、坚固耐用、运行可靠、很少需要维护及可用于恶劣环境等优点，在工业、农业和日常生活中得到了广泛的应用，当前的大部分的工业拖动都是以交流异步电动机作为动力。这些异步电动机一般都是按照设计的负载进行选择的，但在实际使用中，大都经常处在轻载甚至在空载下运行。因此，“大马拉小车”的现象几乎是很普通的，电动机的负载率低，效率不高，电能的浪费现象十分严重。

目前，市场上使用的异步电动机节电器大多采用Y/△启动技术，由于它不能随电动机负载变化而变化，因而节电效率不高。而采用晶闸管调压技术的电动机软启动器，主要是进行调节，但它的控制方法单一，难以对电动机的各种参数进行调整和控制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供了一种异步电动机节能器，该异步电动机节能器有效的解决了传统的数学解析方法对电动机及负载适应能力不强的问题，能适用于各种不同工况下异步电动机运行状态，获得较为高效的节能(功效)效果。

本发明提供的异步电动机节能器，其特征在于：它包括电源电路、电压同步信号检测电路、DSP主控器、触发电路、主电路控制模块、保护电路、端电压检测电路、功率因数角检测电路和输入输出电路；

电源电路为节能器各部件提供电源；

电压同步信号检测电路与三相电网电压相连，用于检测三相电网电压同步信号，并将该三相电压同步信号送入DSP主控器；

保护电路与异步电动机的输入端相连，用于检测异步电动机的电压、电流信号，对其波形进行转换，再将转换后的数字信号送入DSP主控器；保护电路在接收到DSP主控器反馈的控制信号时断开主电路；

端电压检测电路与异步电动机的定子端电压相连，用于检测异步电动机定子的端电压信号，并对该信号进行波形转换，转换成数字信号，再送入DSP主控器；

功率因数角检测模块的一端与异步电动机的输入端相连，用于检测异步电动机的功率因数角信号，并对该信号进行波形转换，转换成数字信号，再送入DSP主控器；

DSP主控器用于判断电压、电流是否超过设定的阈值，在电压电流值超过阈值时，DSP主控器向保护电路发送控制信号；DSP主控器还根据接收到的功率因数角信号、端电压信号和三相电压同步信号，进行模糊规则优化处理，计算得到实时触发角，并将该实时触发角信号发送给触发电路；DSP主控器还与输入输出电路连接，二者进行信号交互；

触发电路接收DSP主控器发出的实时触发角信号，对主电路控制模块发出实时触发角脉冲控制信号；

主电路控制模块的输入端与三相电网电压相连，其输出端与异步电动机输入端相连，其控制端接收来自触发电路的实时触发角脉冲控制信号，主电路控制模块中的开关器件被触发导通，并按照实时触发角脉冲控制信号实时确定开关器件输出电压的大小，将该输出电压加载在异步电动机端口。

本发明提供的异步电动机节能器结构简单、性能可靠、成本较低，并且能够自动检测三相电网电压同步信号和异步电动机功率因数角信号以及异步电动机端电压信号。具体而言，本发明具有以下技术特点：

(1)本发明采用DSP控制技术能实时的对异步电动机的端电压和功率因数角信号进行动态检测和控制。

(2)本发明采用模糊控制技术，它不依赖精确的数学模型，对参数的变化不敏感，适应性强，具有很好的鲁棒性。

(3)本发明的检测方法是，通过比较器把异步电动机的电压、电流过零信号转换成方波信号，最后转换为功率因数角数字信号供DSP主控器采集。

(4)本发明利用三相电网电压同步的基本特性，通过比较器能精确测量三相电网同步电压信号的过零信息转换成方波数字信号，供DSP主控器采集。

(5)本发明说采用数字信号处理器DSP芯片特别适用于异步电动机的实时数字信号处理。它具有速度快、运算精度高、系统设计简单、功耗低、控制指令灵活等特点。

附图说明

图1是本发明的硬件系统结构框图。

图2是本发明的DSP主控器实时控制原理图。

图3是本发明的功率因数角检测电路A相的结构示意图。

图4是本发明的DSP主控器控制主流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。