本發(fā)明涉及一種基于雙閉環(huán)控制的電機軟啟動、節(jié)能及綜合保護控制于一體的綜合智能控制裝置，對實現(xiàn)電機節(jié)能控制具有非常重要的意義。

背景技術(shù)：

異步電動機是工業(yè)領(lǐng)域最廣泛使用的動力裝置，也是主要的電能消耗者。變載運行的電機(如冶金、鍛造、機械加工、油田等領(lǐng)域使用的軋鋼機、摩擦壓力機、鍛錘、風機、剪板機、油田抽油機等設(shè)備)，因其效率和功率因數(shù)較低，存在很大的電能浪費。傳統(tǒng)的變頻、無功補償和固定調(diào)壓等節(jié)能技術(shù)無法解決變載的跟蹤控制問題，因此為了提高異步電機的工作效率，發(fā)明了本裝置，本發(fā)明具有變載節(jié)能、軟啟動及綜合保護等功能。

本發(fā)明選擇電流和功率因數(shù)作為控制參量，構(gòu)建雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，引入模糊自整定pid控制算法，動態(tài)調(diào)整輸入電壓，實現(xiàn)對負載功率的非線性快速跟蹤與匹配，從而減少無功功率，達到節(jié)能的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，如何采用電流和功率因數(shù)雙閉環(huán)控制技術(shù)，將功率因數(shù)結(jié)合電流作為控制參量，通過模糊自整定pid控制算法，用于變載時，快速抑制電流波動，實現(xiàn)電流值的穩(wěn)定控制，同時利用電流的設(shè)定值與測量值的比對計算電動機負載的大小，實現(xiàn)電動機負載的識別及自動跟蹤，通過控制晶閘管的導通角，動態(tài)調(diào)整電動機的工作電壓，實現(xiàn)負載功率快速匹配，達到節(jié)能的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于雙閉環(huán)控制的電動機綜 合控制裝置，包括節(jié)能和不節(jié)能手動開關(guān)、三相交流接觸器、電流表、電壓表、異步電動機、三相電流互感器、可控硅組件、風機、電機核心控制板、面板控制電路、三相電源；三相電源的輸出端與可控硅組件電源輸入端連接；可控硅組件電源輸出端與異步電動機的電源端連接，且將三相電流互感器分別串接在可控硅組件與異步電動機對應相連接線上；三相電流互感器的輸出端與電機核心控制板的電流傳感器對應端子連接，且將其中一相電流互感器的輸出端再與電流表輸入端連接；電壓表的輸入端與電機一相電源端連接；三相交流接觸器的輸出端及可控硅組件控制端分別與電機核心控制板的控制端連接；三相交流接觸器的電源端與節(jié)能和不節(jié)能手動開關(guān)串聯(lián)連接后再與可控硅組件電源輸入端連接；面板控制電路的輸入端與電機核心控制板控制接口連接；風機的輸入端與可控硅組件電源輸出端連接。

電機核心控制板，包括同步信號采集電路、輸入光耦隔離電路、輸出光耦隔離電路、主微處理器電路、輔助微處理器電路、可控硅驅(qū)動電路、功率因數(shù)角采集電路、電流采集電路、看門狗電路、遠程啟停控制電路、故障輸出電路、正常運行輸出電路；同步信號采集電路、輸入光耦隔離電路、功率因數(shù)角采集電路、電流采集電路、看門狗電路的輸出端分別主微處理器電路對應的i/o口連接；遠程啟?？刂齐娐返妮敵龆伺c輸入光耦隔離電路的輸入端連接；可控硅驅(qū)動電路及輸出光耦隔離電路的輸入端分別主微處理器電路對應的i/o口連接；輸出光耦隔離電路的輸出端分別故障輸出電路和正常運行輸出電路的輸入端連接；輔助微處理器電路i/o口與主微處理器電路對應i/o口連接。

面板控制電路，包括按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路、移位寄存器、接口 電路；按鍵電路的輸出端與移位寄存器i/o口連接；數(shù)碼管顯示電路的輸入端與移位寄存器i/o口連接；接口電路與移位寄存器的使能端連接。

采用電流和功率因數(shù)雙閉環(huán)控制技術(shù)，將功率因數(shù)結(jié)合電流作為控制參量，通過模糊自整定pid控制算法，用于變載時，快速抑制電流波動，實現(xiàn)電流值的穩(wěn)定控制，利用電流的設(shè)定值與測量值的比對計算電動機負載的大小，實現(xiàn)電動機負載的識別及自動跟蹤，通過控制晶閘管的導通角，動態(tài)調(diào)整電動機的工作電壓，實現(xiàn)負載功率快速匹配，達到節(jié)能的目的。

本發(fā)明的積極效果是：(1)由于采用了電流和功率因數(shù)雙閉環(huán)控制，并配合模糊自整定pid算法，使電機快速地進行負載功率跟蹤，從功率識別到穩(wěn)定輸出的響應時間小于100ms，可以滿足冶金、鍛造、機械加工等領(lǐng)域變載電機的節(jié)能需求，使本發(fā)明的適用范圍更廣；(2)由于采用變載跟蹤技術(shù)使電機輸出功率與負載功率準確匹配，提高了電機效率，節(jié)電率可達15-50％；(3)利用電流設(shè)定值與測量值比對，計算電動機負載的大小，實現(xiàn)電動機負載的自動識別，使本發(fā)明適用于1-315kw異步電機的節(jié)能控制。(4)本發(fā)明集成了變載降壓節(jié)能、軟啟動、電機綜合保護等功能，性價比高。

附圖說明

圖1為實施例1的基于雙閉環(huán)控制的電動機綜合控制裝置原理結(jié)構(gòu)圖。

圖2為實施例1的電機核心控制板原理結(jié)構(gòu)圖。

圖3為實施例1的面板控制電路原理結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

如附圖1所示，基于雙閉環(huán)控制的電動機綜合控制裝置，包括節(jié)能和 不節(jié)能手動開關(guān)、三相交流接觸器、電流表、電壓表、異步電動機、三相電流互感器、可控硅組件、風機、電機核心控制板、面板控制電路、三相電源；三相電源的輸出端與可控硅組件電源輸入端連接；可控硅組件電源輸出端與異步電動機的電源端連接，且將三相電流互感器分別串接在可控硅組件與異步電動機對應相連接線上；三相電流互感器的輸出端與電機核心控制板的電流傳感器對應端子連接，且將其中一相電流互感器的輸出端再與電流表輸入端連接；電壓表的輸入端與電機一相電源端連接；三相交流接觸器的輸出端及可控硅組件控制端分別與電機核心控制板的控制端連接；三相交流接觸器的電源端與節(jié)能和不節(jié)能手動開關(guān)串聯(lián)連接后再與可控硅組件電源輸入端連接；面板控制電路的輸入端與電機核心控制板控制接口連接；風機的輸入端與可控硅組件電源輸出端連接。

如附圖2所示，電機核心控制板，包括同步信號采集電路、輸入光耦隔離電路、輸出光耦隔離電路、主微處理器電路、輔助微處理器電路、可控硅驅(qū)動電路、功率因數(shù)角采集電路、電流采集電路、看門狗電路、遠程啟?？刂齐娐?、故障輸出電路、正常運行輸出電路；同步信號采集電路、輸入光耦隔離電路、功率因數(shù)角采集電路、電流采集電路、看門狗電路的輸出端分別主微處理器電路對應的i/o口連接；遠程啟?？刂齐娐返妮敵龆伺c輸入光耦隔離電路的輸入端連接；可控硅驅(qū)動電路及輸出光耦隔離電路的輸入端分別主微處理器電路對應的i/o口連接；輸出光耦隔離電路的輸出端分別故障輸出電路和正常運行輸出電路的輸入端連接；輔助微處理器電路i/o口與主微處理器電路對應i/o口連接。

如附圖3所示，面板控制電路，包括按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路、移位寄存器、接口電路；按鍵電路的輸出端與移位寄存器i/o口連接；數(shù)碼 管顯示電路的輸入端與移位寄存器i/o口連接；接口電路與移位寄存器的使能端連接。

采用電流和功率因數(shù)雙閉環(huán)控制技術(shù)，將功率因數(shù)結(jié)合電流作為控制參量，通過模糊自整定pid控制算法，用于變載時，快速抑制電流波動，實現(xiàn)電流值的穩(wěn)定控制，利用電流的設(shè)定值與測量值的比對計算電動機負載的大小，實現(xiàn)電動機負載的識別及自動跟蹤，通過控制晶閘管的導通角，動態(tài)調(diào)整電動機的工作電壓，實現(xiàn)負載功率快速匹配，達到節(jié)能的目的。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于雙閉環(huán)控制的電動機綜合控制裝置，包括節(jié)能和不節(jié)能手動開關(guān)、三相交流接觸器、電流表、電壓表、異步電動機、三相電流互感器、可控硅組件、風機、電機核心控制板、面板控制電路、三相電源；本裝置選擇電流和功率因數(shù)作為控制參量，構(gòu)建雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，引入模糊自整定PID控制算法，動態(tài)調(diào)整輸入電壓，實現(xiàn)對負載功率的非線性快速跟蹤與匹配，從而減少無功功率，達到節(jié)能的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：成友賢;朱設(shè)華;季立新
受保護的技術(shù)使用者：南通威爾電機有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.04
技術(shù)公布日：2017.09.12