專利名稱：正弦波轉(zhuǎn)速控制型軟啟動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器，尤其是輸出電壓波型為正弦波型、以異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為測(cè)量和控制量的軟啟動(dòng)器。
背景技術(shù)：
目前，公知的異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是在額定輸入電壓、額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速，某些情況下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載經(jīng)常變動(dòng)(如機(jī)械加工過(guò)程)，如輸入電壓保持固定電動(dòng)機(jī)和設(shè)備主軸的轉(zhuǎn)速會(huì)隨之變動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載低于額定負(fù)載時(shí)，額定輸入電壓下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)高于額定轉(zhuǎn)速，即降低工作精度又浪費(fèi)電能；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載等于額定負(fù)載時(shí)，額定輸入電壓下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速相等，為最理想工作狀態(tài)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載高于額定負(fù)載時(shí)，額定輸入電壓下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)低于額定轉(zhuǎn)速。公知的交流異步電動(dòng)機(jī)節(jié)電型軟啟動(dòng)器主要存在兩個(gè)問(wèn)題①對(duì)功率半導(dǎo)體器件采用導(dǎo)通角控制，加在被控電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓波型非正弦，諧波對(duì)供電線路和電動(dòng)機(jī)都有危害；②節(jié)電運(yùn)行時(shí)一般為固定導(dǎo)通角，軟啟動(dòng)器輸出電壓必需滿足最大負(fù)載需要， 當(dāng)負(fù)載變化較大時(shí)轉(zhuǎn)速也變化較大，難達(dá)最佳節(jié)電效果。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有異步電動(dòng)機(jī)節(jié)電型軟啟動(dòng)器存在的主要問(wèn)題，本實(shí)用新型提出① 用一個(gè)雙向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件或一對(duì)單向反并聯(lián)可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件和續(xù)流電容并聯(lián)組成調(diào)壓電路，對(duì)可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件采用高頻PWM控制，調(diào)壓電路輸出電壓為可連續(xù)改變幅度的正弦波型，調(diào)壓電路所接的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流也為正弦波型，供電線路和電動(dòng)機(jī)定子繞組都無(wú)諧波，改變PWM占空比改變輸出電壓幅度；②軟啟動(dòng)器節(jié)電運(yùn)行時(shí)以電動(dòng)機(jī)軸、機(jī)器軸或工件轉(zhuǎn)速為檢測(cè)量，所測(cè)量轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)增加PWM 占空比，增加輸出電壓幅度，增加輸出電壓幅度；所測(cè)量轉(zhuǎn)速高于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)降低PWM 占空比，降低輸出電壓幅度，使被控電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載內(nèi)實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速相等，超過(guò)額定負(fù)載實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速最接近，達(dá)到提高工作精度和節(jié)電目的。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案用一個(gè)雙向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件或一對(duì)單向反并聯(lián)可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件 (如IGBT對(duì)管)和續(xù)流電容C并聯(lián)組成調(diào)壓電路，對(duì)雙向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件采用高頻 PWM控制，調(diào)壓電路輸出電壓為可連續(xù)改變幅度的正弦波型，調(diào)壓電路所接的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流也為正弦波型，供電線路和電動(dòng)機(jī)定子繞組都無(wú)諧波；為減小可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件上的損耗，將微小電感L與所述雙向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)再與所述續(xù)流電容并聯(lián)，所述反并聯(lián)的單向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件各串聯(lián)帶并聯(lián)續(xù)流二極管的微小電感再與所述續(xù)流電容并聯(lián)；當(dāng)可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件由關(guān)斷到導(dǎo)通時(shí)， 可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件端電壓為L(zhǎng)di/dt，電容C兩端電壓降在L上，減小IGBT損耗；L電感量微小，對(duì)IGBT導(dǎo)通電流影響很??；軟啟動(dòng)器內(nèi)測(cè)量電路接電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器，軟啟動(dòng)器節(jié)電運(yùn)行時(shí)以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為檢測(cè)量，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)增加輸出電壓幅度，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)降低輸出電壓幅度，使被控電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載內(nèi)實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速相等，超過(guò)額定負(fù)載實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速最接近，達(dá)到提高工作精度和節(jié)電目的。本實(shí)用新型的有益效果異步電動(dòng)機(jī)正弦波轉(zhuǎn)速控制型軟啟動(dòng)器具有不產(chǎn)生諧波、可自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等優(yōu)點(diǎn)，在額定負(fù)載范圍內(nèi)可提高工作精度、節(jié)約電能；因價(jià)格與現(xiàn)有晶閘管導(dǎo)通角控制節(jié)電型軟啟動(dòng)器相當(dāng)，會(huì)比現(xiàn)有晶閘管導(dǎo)通角控制節(jié)電制型軟啟動(dòng)器更有市場(chǎng)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)器內(nèi)測(cè)量控制電路框圖；圖2是本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)器內(nèi)正弦波型連續(xù)調(diào)壓電路原理圖。在圖1中，21.轉(zhuǎn)速測(cè)量電路，22. PWM脈寬調(diào)制電路，23.輸出PWM脈沖。在圖2中，1.交流電源相線，2. PWM脈沖，3.光電耦合，4. 15V直流電源，5. IGBT， 6.微小電感，7.續(xù)流二極管，8.反向限制二極管，9.續(xù)流電容，10.電動(dòng)機(jī)定子繞組，11.續(xù)流二極管，12.微小電感，13. IGBT，14.光電耦合，15. PWM脈沖，16.反向限制二極管，17.軟啟動(dòng)器地，18.交流電源地，19. 15V直流電源，20.軟啟動(dòng)器地。
具體實(shí)施方式
圖1中，將軟啟動(dòng)器內(nèi)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路接電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出，軟啟動(dòng)器內(nèi) PWM脈寬調(diào)制電路0 將輸入轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速比較，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速高于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)減小輸出 PWM脈沖導(dǎo)通寬度，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)增加輸出PWM脈沖導(dǎo)通寬度。圖2中，軟啟動(dòng)器控制電路輸出的PWM脈沖⑵加在光電耦合(3)控制端上，15V 直流電源-光電耦合集電極-光電耦合發(fā)射極-IGBT (5)柵極-IGBT源極組成回路，在交流電壓負(fù)半周，當(dāng)PWM脈沖( 高電平IGBT 源極-漏極導(dǎo)通，交流電流經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)定子繞組(10)、反向限制二極管(8)、微小電感(6)、IGBT(5)形成回路；當(dāng)PWM脈沖(2)低電平 IGBT (5)源極-漏極關(guān)斷，原流經(jīng)IGBT (5)的電流經(jīng)續(xù)流電容(9)形成回路，原流經(jīng)微小電感(6)的電流經(jīng)續(xù)流二極管(7)形成回路；在交流電壓正半周，IGBT(13)的導(dǎo)通、關(guān)斷過(guò)程與上述IGBT(5)的導(dǎo)通、關(guān)斷過(guò)程相同。
權(quán)利要求1.一種交流異步電動(dòng)機(jī)正弦波轉(zhuǎn)速控制型軟啟動(dòng)器，其特征是調(diào)壓主電路由雙向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件或單向反并聯(lián)可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件與續(xù)流電容并聯(lián)組成，所述雙向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件或單向反并聯(lián)可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件采用高頻PWM控制，輸出電壓為或基本為正弦波型，改變PWM占空比改變輸出電壓幅度；以所述電動(dòng)機(jī)軸、機(jī)器軸或工件轉(zhuǎn)速為檢測(cè)量，轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)增加PWM占空比，增加輸出電壓幅度，轉(zhuǎn)速高于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)降低PWM占空比，降低輸出電壓幅度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流異步電動(dòng)機(jī)正弦波轉(zhuǎn)速控制型軟啟動(dòng)器，其特征是所述雙向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)微小電感再與所述續(xù)流電容并聯(lián)，所述反并聯(lián)的單向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件各串聯(lián)帶并聯(lián)續(xù)流二極管的微小電感再與所述續(xù)流電容并聯(lián)。
專利摘要一種交流異步電動(dòng)機(jī)正弦波轉(zhuǎn)速控制型軟啟動(dòng)器，其特征是調(diào)壓主電路由雙向可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件或單向反并聯(lián)可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件與續(xù)流電容并聯(lián)組成，可關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件采用高頻PWM控制，軟啟動(dòng)器輸出電壓為正弦波型；以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速為檢測(cè)量，轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)增加PWM占空比，增加輸出電壓幅度，轉(zhuǎn)速高于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)降低PWM占空比，降低輸出電壓幅度。
文檔編號(hào)H02P23/14GK202309610SQ20112032268
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者魏明 申請(qǐng)人:魏明