專利名稱：一種控制泵類負載的電機軟起動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟起動裝置，特別涉及控制泵類負載異步電機的軟起動裝置，屬 于電機控制裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
軟起動裝置是一種新穎電機控制裝置。軟起動的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電 機之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路，通過不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo) 通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，從而實現(xiàn)不同的功能。電動機軟起動器 是運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機輸入電 壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升?，F(xiàn)有技術(shù)中異步電機被廣泛應(yīng)用于泵類系統(tǒng)的領(lǐng)域。由于泵類系統(tǒng)負載的負載 轉(zhuǎn)距特性和異步電機的轉(zhuǎn)矩特性不匹配，電機直接起動和停車引起的轉(zhuǎn)距突變導(dǎo)致液流沖 擊，使泵系統(tǒng)產(chǎn)生喘振和噪聲，嚴(yán)重時使管道和管道支架晃動，甚至使管道和閥門破裂或斷 裂。因此，人們一直在尋找各種方法來降低或消除泵系統(tǒng)的喘振和噪聲。為了解決上述技術(shù)問題，通常會在電源與異步電機之間串聯(lián)變頻器或軟起動器， 以使電機起動或停止時能獲得理想的性能，但變頻器的代價昂貴，且對于不需要流量調(diào)節(jié) 的場合其性價比更低。而軟起動器雖能夠改善泵系統(tǒng)起動時性能，降低喘振和噪聲，但常用 的線性斜坡降壓軟停的方式不能有效的改善泵系統(tǒng)停車時的性能，常常引起電機停止過程 中轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，使泵系統(tǒng)產(chǎn)生喘振現(xiàn)象。這是因為異步電機的軟起動器通常采用線性斜坡 降壓方式來進行軟停控制。這種控制方式很容易引起泵系統(tǒng)的喘振，這是由異步電機轉(zhuǎn)距 特性和泵系統(tǒng)負載轉(zhuǎn)距特性不匹配引起的。眾所周知，泵系統(tǒng)的流量和轉(zhuǎn)速有以下的基本 關(guān)系式
Ql N2η ν式中Q-----------------液流流量N-----------------泵的轉(zhuǎn)速泵輸出流量的變化與泵轉(zhuǎn)速的變化成正比。
以下基本關(guān)系式
「 η Tl Ρ2 .Ν2λ2一 oc ——oc (——Y Tl Pl Nl式中T-----------------負載轉(zhuǎn)距P-----------------液流壓力即泵系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)距的變化與液流壓力變化成正比，與泵轉(zhuǎn)速變化的平方成正 比。因此，泵轉(zhuǎn)速的微小變化將引起負載轉(zhuǎn)距和液流壓力較大幅度的變化。異步電機驅(qū)動的泵類負載在線性斜坡降壓軟停時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，這是異步 電機的固有特性決定的。線性斜坡降壓軟停控制方式是開環(huán)控制，因此不能抑制泵系統(tǒng)振
泵系統(tǒng)負載轉(zhuǎn)距、液流壓力和轉(zhuǎn)速有 (2)蕩的發(fā)生。近來為了解決泵系統(tǒng)軟停時的振蕩問題，在軟起動器采用閉環(huán)控制來控制異步電 機的停機。雖然引入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制可以解決振蕩問題，但需要安裝額外的測速裝置，這對泵 類負載通常是不可行的。實用新型的內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種控制泵類負載的電機軟起動器，該異步電機的軟 起動器解決了泵類負載軟停時，容易引起泵類負載喘振的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種控制泵類負載的電機軟起動器，包括接 入電源與電機之間的主電路，功率控制裝置，所述功率控制裝置包括實時有功功率發(fā)生模 塊、額定有功功率發(fā)生模塊、功率比較模塊、功率調(diào)節(jié)模塊，所述實時有功功率發(fā)生模塊輸 入端與主電路的輸出端相連，輸出端與所述功率比較模塊的輸入端相連；所述功率比較模 塊的輸入端并與所述額定有功功率發(fā)生模塊輸出端相連，所述功率比較模塊的輸出端與所 述功率調(diào)節(jié)模塊的輸入端相連，所述功率調(diào)節(jié)模塊的輸出端與所述主電路控制端相連。上述一種控制泵類負載的電機軟起動器，其中，所述實時功率發(fā)生模塊包括電壓 檢測模塊、電流檢測模塊、移相角檢測模塊、計算模塊；所述電壓、電流和移相角檢測模塊的 輸入端分別所述主電路輸出端相連國，輸出端分別與所述計算模塊的輸入端相連。上述一種控制泵類負載的電機軟起動器，其中，還包括電流控制系統(tǒng)，所述電流控 制系統(tǒng)串聯(lián)在所述主電路與所述功率控制裝置之間；所述電流控制系統(tǒng)包括電流比較模 塊、電流調(diào)節(jié)模塊，所述電流比較模塊的輸入端分別與所述功率調(diào)節(jié)模塊的輸出端及所述 主電路的輸出端相連，所述電流比較模塊的輸出端與所述電流調(diào)節(jié)模塊的輸入端相連；所 述電流調(diào)節(jié)模塊的輸出端與所述主電路的控制端相連。本實用新型具有以下有益效果1、由于將電機的有功功率進行閉環(huán)控制，電機軟停過程中，實時測出電機有功功 率后，與額定有功功率發(fā)生模塊產(chǎn)生的有功功率比較，并產(chǎn)生一功率誤差信號，將功率誤差 信號送到功率調(diào)節(jié)器，功率調(diào)節(jié)器根據(jù)誤差信號改變主電路的移相角，使電機有功功率按 設(shè)定軟?？刂埔?guī)律改變，使電機按照理想的曲線下降，最終使電機平穩(wěn)的停止運行，從而解 決了泵類負載軟停時，容易引起泵類負載喘振的問題。2、由于本實用新型包括電壓檢測模塊、電流檢測模塊、移相角檢測模塊、計算模 塊，如果電機出現(xiàn)過載過壓或電源缺相的電壓異常情況，能及時檢測出來，從而提高了電機 軟停時的安全性。3、由于本實用新型采用了電流控制系統(tǒng)，可避免當(dāng)負載較大時，電機的電流峰值 達到額定電流的數(shù)倍，從而進一步提高了電機軟停時的安全性。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)原理圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種控制泵類負載的電機軟起動器，包括接入電源與電機之間的主電路1，功率控制裝置2，所述功率控制裝置2包括實時有功功率發(fā) 生模塊21、額定有功功率發(fā)生模塊22、功率比較模塊23、功率調(diào)節(jié)模塊24，所述實時有功功 率發(fā)生模塊21輸入端與主電路1的輸出端相連，輸出端與所述功率比較模塊23的輸入端 相連；所述功率比較模塊23的輸入端并與所述額定有功功率發(fā)生模塊22輸出端相連，所述 功率比較模塊23的輸出端與所述功率調(diào)節(jié)模塊24的輸入端相連，所述功率調(diào)節(jié)模塊24的 輸出端與所述主電路1控制端相連。由于將電機的有功功率進行閉環(huán)控制，電機軟停過程 中，通過實時有功功率發(fā)生模塊21實時得到電機有功功率后，與額定有功功率發(fā)生模塊22 產(chǎn)生的有功功率比較，并產(chǎn)生一功率誤差信號，將功率誤差信號送到功率調(diào)節(jié)器，功率調(diào)節(jié) 器根據(jù)誤差信號改變主電路的移相角，使電機有功功率按設(shè)定軟?？刂埔?guī)律改變，使電機 按照理想的曲線下降，最終使電機平穩(wěn)的停止運行，從而解決了泵類負載軟停時，容易引起 泵類負載喘振的問題。為了提高電機的安全性，所述實時功率發(fā)生模塊21包括電壓檢測模塊211、電流 檢測模塊212、移相角檢測模塊213、計算模塊214 ；所述電壓、電流和移相角檢測模塊211、 212、213的輸入端分別所述主電路1輸出端相連，輸出端分別與所述計算模塊214的輸入端 相連，工作時，通過電流、電壓及移相角檢測模塊檢測出電機實時的電流、電壓及移相角，再 通過計算模塊計算出電機的的實時有功功率，通過功率比較模塊比較出實時有功功率與額 定有功功率的誤差，再通過功率比較模塊對主電路的移相角進行調(diào)整，使電機按照設(shè)置好 的曲線平穩(wěn)停機。由于本實用新型包括電壓檢測模211塊、電流檢測模塊212、移相角檢測 模塊213、計算模塊214，如果電機出現(xiàn)過載過壓或電源缺相的電壓異常情況，能及時檢測 出來，從而提高了電機軟停時的安全性。為了避免負載較大時，電機的峰值電流過大，還可設(shè)置電流控制系統(tǒng)3，所述電流 控制系統(tǒng)3串聯(lián)在所述主電路1與所述功率控制裝置2之間；所述電流控制系統(tǒng)3包括電 流比較模塊31、電流調(diào)節(jié)模塊32，所述電流比較模塊31的輸入端分別與所述功率調(diào)節(jié)模塊 32的輸出端及所述主電路1的輸出端相連，所述電流比較模塊31的輸出端與所述電流調(diào)節(jié) 模塊32的輸入端相連；所述電流調(diào)節(jié)模塊32的輸出端與所述主電路1的控制端相連。由 于本實用新型采用了電流控制系統(tǒng)，可避免當(dāng)負載較大時，電機的電流峰值達到額定電流 的數(shù)倍，從而進一步提高了電機軟停時的安全性。試驗結(jié)果電機的軟停過程的電機電流波形，其中，軟停時間設(shè)為30秒，最大軟停 電流設(shè)定為額定電流的2倍。原先在線性斜坡降壓開環(huán)控制下軟停發(fā)生振蕩，在有功功率 /電流雙閉環(huán)控制下能夠平穩(wěn)的停機，電流波形顯示軟停過程中電機電流變化平穩(wěn)，電機轉(zhuǎn) 矩變化平穩(wěn)，電機轉(zhuǎn)速平穩(wěn)下降，沒有發(fā)生振蕩。停機的時間可按要求在0 120秒之間任 意設(shè)定。停機過程中，電機電流在電流環(huán)控制下始終保持在設(shè)定的最大軟停允許電流以下。綜上所述，本實用新型能在軟起動器的基礎(chǔ)上實現(xiàn)較好的軟?？刂乒δ?，有效的 解決了異步電機驅(qū)動的泵系統(tǒng)起停時的沖擊、喘振和噪聲問題，是一種性價比比較高的泵 控制方案。
權(quán)利要求一種控制泵類負載的電機軟起動器，包括接入電源與電機之間的主電路，功率控制裝置，其特征在于，所述功率控制裝置包括實時有功功率發(fā)生模塊、額定有功功率發(fā)生模塊、功率比較模塊、功率調(diào)節(jié)模塊，所述實時有功功率發(fā)生模塊輸入端與主電路的輸出端相連，輸出端與所述功率比較模塊的輸入端相連；所述功率比較模塊的輸入端與所述額定有功功率發(fā)生模塊輸出端相連，所述功率比較模塊的輸出端與所述功率調(diào)節(jié)模塊的輸入端相連，所述功率調(diào)節(jié)模塊的輸出端與所述主電路控制端相連。
2.如權(quán)利要求1所述一種控制泵類負載的電機軟起動器，其特征在于，所述實時有功 功率發(fā)生模塊包括電壓檢測模塊、電流檢測模塊、移相角檢測模塊、計算模塊；所述電壓、電 流和移相角檢測模塊的輸入端分別所述主電路輸出端相連，輸出端分別與所述計算模塊的 輸入端相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種控制泵類負載的電機軟起動器，其特征在于，還包括電流 控制系統(tǒng)，所述電流控制系統(tǒng)串聯(lián)在所述主電路與所述功率控制裝置之間；所述電流控制 系統(tǒng)包括電流比較模塊、電流調(diào)節(jié)模塊，所述電流比較模塊的輸入端分別與所述功率調(diào)節(jié) 模塊的輸出端及所述主電路的輸出端相連，所述電流比較模塊的輸出端與所述電流調(diào)節(jié)模 塊的輸入端相連；所述電流調(diào)節(jié)模塊的輸出端與所述主電路的控制端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種控制泵類負載的電機軟起動器，包括接入電源與電機之間的主電路，功率控制裝置，所述功率控制裝置包括實時有功功率發(fā)生模塊、額定有功功率發(fā)生模塊、功率比較模塊、功率調(diào)節(jié)模塊，所述實時有功功率發(fā)生模塊輸入端與主電路的輸出端相連，輸出端與所述功率比較模塊的輸入端相連；所述功率比較模塊的輸入端并與所述額定有功功率發(fā)生模塊輸出端相連，所述功率比較模塊的輸出端與所述功率調(diào)節(jié)模塊的輸入端相連，所述功率調(diào)節(jié)模塊的輸出端與所述主電路控制端相連，本實用新型解決了泵類負載軟停時，容易引起泵類負載喘振的問題。
文檔編號H02P1/26GK201742355SQ20102010283
公開日2011年2月9日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者尹祥順, 李軍民 申請人:揚中市豐順電器有限公司