[发明专利]用一体化转速变送器取反馈的交流调压调速装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种一体化转速变送器和用一体化转速变送器取反馈的交流调压调速装置。后者分为相位控制和脉宽调制正弦波两种类型。

背景技术

交流电机调压调速取转速负反馈组成转速闭环后，调速范围能达到10∶1以上，但是市场上却很少见。这是因为取转速反馈用的测速发电机安装很不方便。为了使交流调压调速装置可以在较大的电机功率范围内使用，需要提供一种动静一体、机电一体化转速变送器，能远送4-20mA信号，且精确、可靠、方便而经济。实用新型“风机水泵用双闭环交流调压调速器的控制器”{ZL200420033382.X}构成的调速器采用“装在电机轴端的光电测速机构”{ZL200420033381.5}取转速反馈。后者实质上是一体化转速传感器；前者就是采用一体化转速传感器取转速反馈的交流调压调速装置。它们虽然已经较好地解决了转速闭环调节系统的稳定运行问题和温升问题，但是所用转速传感器输出的频率信号不能远传，胶结安装也不方便，满足不了生产实际需要。这个问题是关系到交流调压调速装置能否普遍使用的关键。

另外，ZL200420033382.X所用晶闸管触发电路采用的集成电路TC-787，只发生双脉冲。在调试时发现，调速达不到满速。有关生产厂家说TC-787可以用于晶闸管电机调速，而有关技术书籍，例如《电动机调速的原理及系统》(杨兴瑶编著)也说调压调速可用双脉冲，可实际上达不到满速。例如电网电压为420V，电机端电压最高365V。这个问题有待解决。

有转速反馈的电机交流调压调速突出的优点是：生产成本较低；用于风机水泵类负载时调速范围广，电机和调速器温升都低，调压节电、调速节能都很明显；电机转速不随电网电压和负载波动；还可改用于恒压供水、恒温送风等等自动控制，不需要另外添置系统调节器，优点很多。但是至今为止所说交流调压调速都是指相位控制的，其缺点是：谐波成分大，功率因数低，电机低速运行时产生脉动转矩，三相不对称时产生逆序转矩。因而改为正弦波一直是一个重要课题。

发明目的

本发明的目的首先在于，为交流调压调速装置提供一种一体化转速变送器，它安装方便，测量精确，输出4-20mA恒流信号。本发明的另一个目的在于，用一体化转速变送器和相位控制的交流调压调速器结合，组成用一体化转速变送器取反馈的交流调压调速装置；并解决达不到满速的问题。还有一个目的是在此基础上改相位控制为脉宽调制正弦波。

技术方案

一体化转速变送器的技术方案：

在ZL2004320033381.5的密封罩中加一块圆形的电路板，它中间开有允许螺丝刀通过的圆孔。电路板的电路必须保证测量精确，误差小于0.5％。为此，由集成电路LM331构成频率/电压转换电路，对应电机零到同步转速，将槽形光电耦合器来的频率信号转换为0-4V信号。该转换电路的逻辑地由集成运算放大器(以下简称运放)构成跟随器(以下简称运放跟随器)作1V基准电源抬高电位1V，对应得到1-5V信号。然后经过运放和晶体管组成的电压/电流转换电路转化为4-20mA信号。供电电源15V-24V，采用集成电路SG431与晶体管组成的稳压电路供给12V稳定电压，解决既要稳压精度高又要温升低的问题。体积要小到直径φ60，厚30。其传动轴一端为十字形螺丝刀口，另一端带螺纹，穿过齿轮片，伸出防尘罩。安装时，预先在电机轴中心钻一个M6、深15的螺孔；用螺丝刀从防尘罩一端进入拧上即可。然后将密封罩内引出的电源信号线延长即可。一体化转速变送器是密封防尘的，光电耦合器没有污染失灵之忧；再加上动静连为一体，使旋转齿轮片与槽形光电耦合器不会发生相对移位致损，因此它几乎是免维修设备。

用一体化转速变送器取反馈的交流调压调速装置的技术方案：

主电路为由三对反并联晶闸管分别接入异步电动机的三相电源线路，构成星型的调压电路。用一体化转速变送器取转速反馈4-20mA，并送到比较器转换为电压信号，与比例积分给定器来的给定信号作比较。所得差值被放大后，经过含有双调积分比例积分放大器的转速调节器产生使系统稳定的控制电压。它控制晶闸管触发电路的脉冲相位，使主电路产生相应电压。脉冲电路必须产生宽脉冲，双脉冲不行。因为调速时，当触发脉冲的控制角小于功率因数角时，电网电压虽然已是正向，电机电流却是反向，因此晶闸管所受电压为反向电压。双脉冲的头一个脉冲不起作用，后一个脉冲来得晚了，电机转速上不去，所以必须用脉冲宽度大于功率因数角的宽脉冲。在包括起动在内的动态过程中，电机功率因数角大于60°。为了有较好的动态性能，脉冲宽度调整到80°至100°。