[发明专利]提高交流感应电机效率的系统与方法

说明书

本发明涉及电机控制器领域，尤其涉及通过计量供给交流感应电机的功率以避免损耗功率从而提高交流感应电机的效率的可编程系统与方法。

交流感应电机在满载情况下本身就有较高的效率。在轻载情况下其本身效率是比较低的。这意味着在轻载情况下，输入到电机的大部分功率没有用来驱动负载，而是以发热或振动等副作用形式被浪费掉了。

用来解决在轻载情况下交流感应电机损耗功率问题的大多数系统都是以将功率因数调整或优化到理想值这一方案为基础的。这些方案的立足点是基于这样一个事实：功率因数越接近于理想参考值，那么在轻载情况下被热和振动消耗的功率越小。这些系统一般采用根据电压与电流零点交截来决定功率因数的计数器技术。这些系统的缺点是最佳功率因数随着电机负载的改变而改变。因此，这些试图控制参考功率因数又忽略电机负载的系统会导致这样的结果：或者由于采用一个折衷的参考功率因数而消耗某些能量，或者是当参考功率因数被设置得有助于节约更多的能量时，那么突然增大负载会导致在控制器对此作出调节之前电机失速。最佳功率因数还受具体电机的物理结构的影响，当各生产厂家的电机在结构和设计上存在差异的时候最佳功率因数会因电机绕组的变化而变化。这会导致在单独用功率因数控制交流电机效率时间题更加严重。

另一种类型的电机控制器采用的方法是测量双向可控硅上的开路电压，根据该开路电压计算电流。这些系统的问题是：它们只能用于在启动相过程中控制感应电机的启动顺序。这些系统并不是针对改善电机轻载情况下的能量损耗而设计的。

因此，有必要提供一种用于提高交流电机效率的改进系统。该改进系统必须既便宜又能在轻载情况下节能。该改进系统必须还能计量供给电机的功率以免功率损耗。该改进系统还必须是可编程的以便提高不同尺寸和不同类型的交流电机的效率。

根据本发明的一个实施例，本发明的一个目的是提供一个用于提高交流电机效率的改进系统。

本发明的另一个目的是提供一个用于提高交流电机效率的改进系统，它既便宜又能在轻载情况下节能。

本发明的另一个目的是提供一个用于提高交流电机效率的改进系统，它能计量供给电机的功率以免功率损耗。

本发明还有一个目的是提供一种用于提高交流电机效率的改进系统，它是可编程的以便能提高不同尺寸和不同类型的交流电机的效率。

根据本发明的一个实施例，公开了一种提高交流电机效率的系统。该系统由多个部件组成，其中之一是连接到交流电机上用于控制提供给交流电机的功率的开关装置。计时装置被连接到交流电机上，用于监视输入到交流电机上的交流线电压达到零伏的时刻。模数(A/D)转换器装置被连接到计时装置上，用于监视输入到交流电机上的交流线电流达到零安培的时刻。模数转换器装置还用于将开关装置两端的开路电压从模拟测量值转换成数字测量值，其中数字测量值表示交流电机实际需要的功率。微控制器装置与计时装置、A/D转换器装置以及开关装置相连，用于将交流线电流达到零安培的时刻可输入到交流电机上的交流线电压达到零伏的时刻以及由A/D转换器装置提供的数字测量值结合起来以确定交流电机是否需要增加或减少功率以及给开关装置提供一个向电机提供所需最小功率的控制信号。

根据本发明的另一个实施例，公开了一种提高交流电机效率的系统的方法。该方法包括下列几个步骤：为控制提供给交流电机的功率而提供连接到交流电机上的开关装置；为监视输入到交流电机上的交流线电压达到零伏的时刻而提供连接到交流电机上的计时装置；为监视输入到交流电机上的交流线电流达到零安培的时刻以及为将开关装置上的交流开路电压从模拟测量值转换成数字测量值(其中数字测量值表示交流电机实际需要的功率)而提供连接到计时装置上的A/D转换器装置；为将交流线电流达到零安培的时刻与输入到交流电机上的交流线电压达到零伏的时刻以及与由A/D转换器装置提供的数字测量值结合起来以决定交流电机是否需要增加或减少功率以及给开关装置提供一个向交流电机提供所需最小功率的控制信号而提供与计时装置、A/D转换器装置以及开关装置相连接的微控制器装置。

从下面对附图所示的本发明的优选实施例的更详细的说明中可以明显看出以上所述的本发明的目的以及本发明的其它目的、特征和优点。

图1是提高交流感应电机效率的可编程系统的简化功能框图。

图2是图1所示系统所采用的编程器的简化功能框图。

图3是用于图1所示系统的微控制器算法过程的简化框图。