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电机节能控制器的规划节能原理

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技术难点及解决   软硬件的调试   解决方案:   采取电流与微电平比较来获取相

电机节能操控器的规划节能原理


技能难点及处理
  软硬件的调试
  处理方案:
  采纳电流与微电平比较来获取相位差
  按有效值的界说进行检测
  选用广泛运用的WDT电路,进步软件抗搅扰才干
  三相异步电机是广泛运用的一种动力机械,每年的耗电量占我国总耗电量的50%以上。在满负荷工况条件下,电机的功率一般较高,一般在80%左右;但是,一旦负荷下降,电机的功率便随之显着下降。由于电机选型时是按最大或许负荷和最坏工况所需的功率而定的,大都电机在大部分运转时刻的负荷率都在50%~60%,所以实践运转时的功率都是比较低的。因此,进步这部分电机的运转功率,有着巨大经济效益和社会效益。
  节能原理


  电机的功率是电机输出功率与输入功率的比值的百分数。因此供电机的电能即输入功率并不仅用来驱动电机即输出功率,还有一部分将成为电机固有的损耗。电机的首要损耗为铜耗和铁损,其间铜耗是由于电流流过电机绕组而发生,与电流的平方成正比;铁损是由于定子和转子铁芯中的磁化电流而发生,与供电电压成正比。其它损耗很小,可疏忽。
调压节电原理是当负荷下降时,能够恰当下降电源电压以削减铁损,一起电流随之下降也削减了铜损及无谓的糟蹋,此刻电机的功率将得到改进。电机负荷的检测一般选用功率因数法进行:电机负荷大,则它的功率因数大;电机负荷小,则它的功率因数小。


  技能难点及处理


  ①功率因数角的检测。一般情况下电流波形是完好的,经过检测电压和电流的过零点获得的相位差便是功率因数角。但本操控器由于选用了可控硅沟通调压,当导通角较小时,电流波形呈现断续。电流持续使电流过零检测失效。为此,咱们采纳电流与微电平比较来获取其正半周接连波形的部分,从而获得近似的相位差。


  ②电压和电流有效值的检测。一般按有效值的界说进行检测的电路需求用到模仿乘法器,因此电路比较复杂,本钱也高。由于有效值和肯定平均值之间存在必定的对应联系,而且此处对检测精度要求不高,故咱们先检测肯定平均值,再转化为有效值。


  ③强搅扰下的体系加固。本节电器作业在工厂的恶劣环境下,强电磁搅扰会严重影响微机体系的正常作业,为此咱们采纳了多种维护措施:将数字电路部分独自安装在金属机壳中,以屏蔽空间电磁搅扰;选用优质开关电源和传感器,以削减从线路串入的搅扰;在微机外围电路中广泛选用串行接口芯片,以简化电路板布线;选用广泛运用的WDT电路,进步软件抗搅扰才干。


  ④可控硅的移相触发电路。在三相沟通调压电路中,一个很重要的目标是三相平衡问题。曾经的三相沟通调压常选用3个单相移相触发芯片规划(如TA785),要仔细调试才干到达三相平衡。咱们选用最新推出的三相移相触发芯片AT787,简化了电路规划,使该电路免于冗杂的调试;一起还选用了可控硅的强触发技能,使其触发得更精确。


   硬件规划


   本操控器首要由3部分组成:可控硅及移相触发电路部分,接纳操控板的操控信号,施行沟通电压的调理;信号检测板部分,接纳传感器的信号并进行处理,得到规范电压和电流的有效值及功率因数有送操控板;单片机操控板部分,接纳信号检测板的信号,经过操控运算宣布操控信号到移相触发电路,施行最佳功率因数操控,一起操控板还经过键盘显现面板对操控器参数进行修正,并显现操控器运转状况。


  可控硅及移触发电路部分TC787芯片的根本衔接。


  从同步变压器来的三相过零信号经C1、C2、C3电容耦合到6V的直流信号上送入18、2、1脚。TC787对其进行过零检测,经积分电容C4、C5、C6构成以过零点为起点的三角波,与由VR引进的触发操控信号比较,再经C7调制成触发脉冲,由12、9、10、7、8、11脚输出,由脉冲变压器驱动可控硅。
  信号检测板部分规范电压和电流的有效值转化电路。此电路依据根本的肯定值电路,增加了滤波电容C1,将沟通信号的肯定值变为平均值;合理规划R5的阻值,将平均值变为有效值。


  相位检测电路。


  电压信号VA和电流信号IA经与微电平信号REF比较,获得电压和电流信号的正半周;经RC滤波后由信号“或”电路,构成含有功率因数角的信号;由单片机去除其间的电压半周期,即得功率因数角。


  单片机操控板部分根本电路。


  TLC0834是4路8位A/D转化器,收集1路电压和3路电流信号;TLC5615是10位串行D/A,将操控量变为模仿电压信号,去操控可控硅沟通调压;X25045是含WDT和EEPROM的多功用电路,担任单片机体系的安全监督和重要参数的维护;SN75176是RS485接口,完成连网监控。


   软件规划


  单片机软件选用C51言语编程,C51与汇编言语比较,有编程功率高、代码易维护等长处。程序首要由键盘与显现监控部分、串行接口芯片驱动部分和信号收集与实时操控部分组成。


  串行接口芯片驱动部分,首要是依据芯片厂商时序图,以单片机的I/O口模仿串行口,以完成对串行芯片的读写操作。本课题由于单片机I/O较多,各个芯片选用独自的I/O信号。


  信号收集与实时操控部分,以实时时钟为基准,收集电压电流信号对体系的安全进行监督。收集功率因数信号与最优值比较,以PI操控算法进行运算,当令宣布操控指令,对电动机进行调压,使其运转于高功率状况。


  体系调试


  在体系调试过程中,咱们发现并处理了如下几个问题。


  ①电动机可控硅沟通调压的安稳性问题。由于电动机是大电理性负载,在按外三角接法时最好选用半控方式。其间的数据管发挥了吸收谐波的作用。要运用全控方式,最好选用内三角方式。该接法中各个绕组独自供电,绕组之间不会发生彼此搅扰。


  ②三相调压移相触发板的器材挑选问题。3个积分电容的值有必要彼此共同,差错在1%以内,调制电容C7的值不能太大,耦合电容C1、C2、C3亦不能太大,否则会使电路不能长时间运转,或呈现三相的不平衡。


  ③节电操控器的最佳功率因数设定问题。最佳值一般在0.85邻近,风机能够设定在0.9邻近,针对不同电机而稍有不同。假如超出了此规模,则属不正常现象。由于电动机从理论上有一个在75%~80%负载率邻近的最高功率点,若电动机老化而无此特性,则节能不能成立。使用中有必要留意此准则。


   本电机节能操控器除了具有功率因数操控节能功用外,还完成了软启动、断相维护、过流维护、过热维护等功用。经用户测验标明,该电机节能操控器规划合理、运转牢靠、节能作用显着。


 

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