專利名稱：一種單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，該單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)用于頻繁起停或需調(diào)速控制的多個電機驅(qū)動應(yīng)用場合，特別適用于工廠工業(yè)縫紉機的電力驅(qū)動。
背景技術(shù)：
目前單相感應(yīng)電機被廣泛的使用于各種工業(yè)和民用場合，例如，工業(yè)縫紉機械、空調(diào)裝置、通風(fēng)機、水泵、電動工具。以目前服裝廠使用機械運行為例，服裝廠中縫紉機械的數(shù)量非常多，在使用的過程中會出現(xiàn)以下問題對不具有起動控制的單相感應(yīng)電機，當(dāng)處于頻繁起停工作狀態(tài)時，起動的過程中存在電流沖擊。電流沖擊會使得電機內(nèi)瞬間電流過大，造成發(fā)熱量很大，大大的超過了正常工作的發(fā)熱量，容易使絕緣老化、嚴重時造成絕緣損壞而造成短路事故。同時，起動電流對電網(wǎng)造成沖擊，大量電機同時起動，引起電壓跌落，影響同一電網(wǎng)的其它用電設(shè)備的正常運行。對于不帶調(diào)速控制的單相感應(yīng)電機，當(dāng)長時間輕載運行時，功率因數(shù)降低。較大的無功功率，造成電網(wǎng)能量的損耗。目前，在諸如縫紉機應(yīng)用場合，仍存在采用機械離合器方式控制作機械起動與停止的方式，這種方式使單相感應(yīng)電機經(jīng)常處于空載運行狀態(tài)，造成系統(tǒng)的功率因數(shù)偏低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種功率因數(shù)高、電流沖擊小，可有效利用單相感應(yīng)電機制動能量，用于頻繁起?；蛐枵{(diào)速控制的多個單相感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用一種單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個或多個PWM整流電路，多個逆變電路，多個控制電路，多個電壓檢測電路，多個電流檢測電路，多個轉(zhuǎn)速檢測電路和調(diào)速開關(guān)；PWM整流電路將直流電輸送到直流母線上，逆變電路并聯(lián)在直流母線上，各逆變電路均與單相感應(yīng)電機電連接，逆變電路受控制電路控制，控制電路的一端與調(diào)速開關(guān)相連，另一端分別與電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路電連接，電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路均檢測單相感應(yīng)電機兩端的電壓、電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。通過采用上述方案實現(xiàn)了一種與直流母線相連的多個單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過整流電路，控制電路以及逆變電路，以及檢測電路來實現(xiàn)單相感應(yīng)電機的調(diào)速控制。對本發(fā)明進一步改進，所述的PWM整流電路輸入端與三相交流電源連接，輸出端通過正直流母線和負直流母線與所述的逆變電路的輸入端并聯(lián)；PWM整流電路為直流母線提供直流電源，并為逆變電路供電。
通過采用上述方案，所述的逆變電路與單相感應(yīng)電機的繞組相連，并受控制電路的控制，控制電路與各調(diào)速開關(guān)相連，一一對應(yīng)控制各逆變電路。對本發(fā)明進一步改進，所述的調(diào)速開關(guān)彼此是獨立的、互不干擾的，分別實現(xiàn)控制功能。通過采用上述方案，所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)中每個由PWM整流電路提供直流電的母線上有四個逆變電路，四個控制電路，四個電壓檢測電路，四個電流檢測電路和四個調(diào)速開關(guān)；直流母線并聯(lián)四個逆變電路，各逆變電路均與單相感應(yīng)電機電連接，逆變電路受控制電路控制，控制電路的一端與調(diào)速開關(guān)相連，另一端分別與電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路電連接，電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路均檢測單相感應(yīng)電機兩端的電壓、電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。本發(fā)明和目前采用的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點第一，功率因數(shù)高采用PWM整流電路能夠克服傳統(tǒng)的晶閘管相整流電路和二極管整流電路中出現(xiàn)的輸入電流諧波大的缺點。PWM整流電路能使輸入電流接近正弦波，與輸入電壓同相位，達到單位功率因數(shù)；第二，電流沖擊小由逆變電路控制單相感應(yīng)電機軟起動，降低了單相感應(yīng)電機起動電流沖擊。再者，采用直流母線對單相感應(yīng)電機供電，單相感應(yīng)電機的隨機起動與停止時的沖擊電流能在直流母線側(cè)進行能量互補緩沖，對交流電網(wǎng)的電流沖擊小。克服了單相感應(yīng)電機獨立控制時對交流電網(wǎng)的電流沖擊問題。第三，節(jié)約電能⑴由逆變電路控制單相感應(yīng)電機軟起動，并根據(jù)電機負載情況，控制單相感應(yīng)電機的情況調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，能夠提高電能使用率?？朔瞬捎脵C械離合器控制工作機械的能量損耗的缺點；( 單相感應(yīng)電機停車制動時的機械能量被各自的逆變電路回饋到直流側(cè)，被同一直流母線的其它逆變電路所利用；當(dāng)同一直流母線的大部分逆變電路均向直流側(cè)回饋電能時，這種能量回饋使得直流母線電壓升高，PWM整流電路將直流側(cè)能量回饋到交流電網(wǎng)。這種在直流側(cè)進行能量交換利用，以及將制動能量回饋交流電網(wǎng)的特點，克服了傳統(tǒng)采用制動電阻方法引起的能耗。第四，降低調(diào)速系統(tǒng)成本高性能單相感應(yīng)調(diào)速電路的整流電路通常采用功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)，在單相感應(yīng)電機驅(qū)動應(yīng)用場合，所有感應(yīng)電機的調(diào)速控制電路均各自進行功率因數(shù)校正，增加控制系統(tǒng)的成本。本發(fā)明采用集中的PWM整流電路接入交流電網(wǎng)，對單相感應(yīng)電機供電，既提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，也降低系統(tǒng)成本。


圖1是本發(fā)明一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1為該發(fā)明的一種實施例，為了便于說明，本實施例給出了一個PWM整流電路 1，四個逆變電路6，四個控制電路5，四個電壓檢測電路4、四個電流檢測電路9和四個調(diào)速開關(guān)3。所述的PWM整流電路1輸入端與三相交流電源連接，輸出端通過正直流母線2和負直流母線2與所述的逆變電路6的輸入端并聯(lián)，PWM整流電路1為直流母線2提供直流電源，同時為逆變電路6供電。所述的逆變電路6與單相感應(yīng)電機8的繞組相連，并受控制電路5的控制，其控制電路5均與各調(diào)速開關(guān)3相連，一一對應(yīng)控制各逆變電路6。所述的調(diào)速開關(guān)3彼此是獨立的、互不干擾的，分別實現(xiàn)控制功能。所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)中每個由PWM整流電路1提供直流電的母線2 上有四個逆變電路6，四個控制電路5，四個電壓檢測電路4，四個電流檢測電路9和四個調(diào)速開關(guān)3 ；直流母線2并聯(lián)四個逆變電路6，各逆變電路6均與單相感應(yīng)電機電8連接，逆變電路6受控制電路5控制，控制電路5的一端與調(diào)速開關(guān)3相連，另一端分別與電壓檢測電路4、電流檢測電路9和轉(zhuǎn)速檢測電路7電連接，電壓檢測電路4、電流檢測電路9和轉(zhuǎn)速檢測電路7均檢測單相感應(yīng)電機8兩端的電壓、電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。除了 PWM整流部分1，其他部件的數(shù)量可以根據(jù)實際需求而定。本發(fā)明的工作過程是PWM整流電路1將三相交流電變換成直流電，輸出到正直流母線2和負直流母線2 (簡稱直流母線)上，直流母線2的電壓由PWM整流電路1進行穩(wěn)定控制，通過直流母線2向逆變電路6供電；當(dāng)調(diào)速開關(guān)3給出與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電壓信號作為速度指令信號時，控制電路5根據(jù)速度指令信號的大小，與檢測到的單相感應(yīng)電機8轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號進行比較，向逆變電路6發(fā)出控制信號，使逆變電路6輸出合適的電壓和頻率，單相感應(yīng)電機8的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到并穩(wěn)定運行在指令信號設(shè)定的轉(zhuǎn)速。同時，控制電路5檢測單相感應(yīng)電機8的繞組電壓和電流信號，當(dāng)出現(xiàn)超過幅值設(shè)定閾值和持續(xù)時間設(shè)定閾值的過電壓或過電流情況時，控制電路5將停止逆變電路6的工作，單相感應(yīng)電機8停止運行并發(fā)出報警提示。在調(diào)速開關(guān)3給出的指令為減速運行或從運行至停止時，控制電路6和逆變電路使單相感應(yīng)電機8處于制動運行狀態(tài)，單相感應(yīng)電機8的機械能轉(zhuǎn)換成電能反饋到直流母線2側(cè)；在逆變電路6同時運行的情況下，由一個或幾個制動狀態(tài)的單相感應(yīng)電機8反饋到直流側(cè)的電能，會被其它處于加速或電動運行狀態(tài)的單相感應(yīng)電機8所利用。如果某一時刻由直流母線2供電的大部分或全部單相感應(yīng)電機8均處于制動狀態(tài)，反饋到直流側(cè)的電能會引起直流電壓上升的趨勢，PWM整流電路1將工作在有源逆變狀態(tài)，將制動能量回饋到交流電網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.一種單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)包括一個或多個PWM整流電路，多個逆變電路，多個控制電路，多個電壓檢測電路，多個電流檢測電路，多個轉(zhuǎn)速檢測電路和調(diào)速開關(guān)；PWM整流電路將直流電輸送到直流母線上，直流母線并聯(lián)多個逆變電路，各逆變電路均與單相感應(yīng)電機電連接，逆變電路受控制電路控制，控制電路的一端與調(diào)速開關(guān)相連，另一端分別與電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路電連接，電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路均檢測單相感應(yīng)電機兩端的電壓、電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的PWM整流電路輸入端與三相交流電源連接，輸出端通過正直流母線和負直流母線與所述的逆變電路的輸入端并聯(lián)，PWM整流電路為直流母線提供直流電源，同時為逆變電路供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的逆變電路與單相感應(yīng)電機的繞組相連，并受控制電路的控制，控制電路與各調(diào)速開關(guān)相連，一一對應(yīng)控制各逆變電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的各調(diào)速開關(guān)彼此是獨立的、互不干擾的，分別實現(xiàn)控制功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的各調(diào)速開關(guān)彼此是獨立的、互不干擾的，分別實現(xiàn)控制功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)中每個由PWM整流電路提供直流電的母線上并聯(lián)四個逆變電路，四個逆變電路對應(yīng)有四個控制電路，四個電壓檢測電路，四個電流檢測電路和四個調(diào)速開關(guān)； 直流母線并聯(lián)四個逆變電路，各逆變電路均與單相感應(yīng)電機電連接，逆變電路受控制電路控制，控制電路的一端與調(diào)速開關(guān)相連，另一端分別與電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路電連接，電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路均檢測單相感應(yīng)電機兩端的電壓、電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)中每個由PWM整流電路提供直流電的母線上并聯(lián)四個逆變電路，四個逆變電路對應(yīng)有四個控制電路，四個電壓檢測電路，四個電流檢測電路和四個調(diào)速開關(guān)；直流母線并聯(lián)四個逆變電路，各逆變電路均與單相感應(yīng)電機電連接，逆變電路受控制電路控制， 控制電路的一端與調(diào)速開關(guān)相連，另一端分別與電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路電連接，電壓檢測電路、電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路均檢測單相感應(yīng)電機兩端的電壓、電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)，該單相感應(yīng)電機調(diào)速控制系統(tǒng)包括一個或多個將直流電輸出到直流母線上的PWM整流電路，多個與直流母線相連的逆變電路，以及與逆變電路相連的控制電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、轉(zhuǎn)速檢測電路和調(diào)速開關(guān)；所述母線由一個或多個PWM整流電路提供直流電源；所述整流電路輸入端與三相交流電源連接，輸出端通過正直流母線和負直流母線與所述逆變電路的輸入端并聯(lián)；所述控制電路一一對應(yīng)控制各逆變電路；所述控制電路與各調(diào)速開關(guān)一一對應(yīng)相連。本發(fā)明具有功率因數(shù)高、電流沖擊小，可有效利用單相感應(yīng)電機制動能量，用于頻繁起停或需調(diào)速控制的多個單相感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)。
文檔編號H02P25/04GK102185557SQ201110082630
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月26日
發(fā)明者夏澤中, 戴曉星, 潘亞潔, 潘春月, 顏曉河 申請人:溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院