專利名稱：智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)機(jī)控制電路，特別是涉及一種用于電動(dòng)機(jī)負(fù)載變化時(shí)的控制電路。
背景技術(shù)：
目前的流體系統(tǒng)中，動(dòng)力部分普遍配置大功率的水泵、風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)，需要電動(dòng)機(jī)提供高功率的機(jī)械能，維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但由于作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)力負(fù)載的水泵、風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)的工作狀態(tài)變化較大，在啟動(dòng)時(shí)需要低轉(zhuǎn)速、大扭矩，在正常工況時(shí)需要高轉(zhuǎn)速、普通扭矩，在負(fù)載突然增大時(shí)需要高轉(zhuǎn)速、大扭矩，需要相應(yīng)配置的電動(dòng)機(jī)要同時(shí)滿足幾種極端工況要求,如果電動(dòng)機(jī)不能及時(shí)調(diào)整對(duì)動(dòng)力負(fù)載的功率響應(yīng),就需要電動(dòng)機(jī)按最大功率輸出運(yùn)行，滿足可能出現(xiàn)的極端工況，造成正常工況時(shí)的功率浪費(fèi)，設(shè)備制造成本居高不下?！?br/>實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)，解決電動(dòng)機(jī)輸出功率不能及時(shí)響應(yīng)動(dòng)力負(fù)載變化的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)，無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)包括三相控制繞組和三相功率繞組，其中還包括接觸器、儲(chǔ)能裝置、PWM整流單元、編碼器、第一電壓檢測(cè)電路、第二電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、第一電流傳感器和勵(lì)磁控制器與逆變單元，PWM整流單元包括兩個(gè)三相輸入端，第一個(gè)三相輸入端引入的三相線路與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三相功率繞組相連，第二個(gè)三相輸入端連接第一電壓檢測(cè)電路的輸出端，第一電壓檢測(cè)電路輸入端引入的三相線路直接連接在PWM整流單元第一個(gè)三相輸入端與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三相功率繞組之間對(duì)應(yīng)的三相線路上；PWM整流單元的輸出端正、負(fù)直流母線和勵(lì)磁控制器與逆變單元的正、負(fù)輸入端相連；在PWM整流單元和勵(lì)磁控制器與逆變單元之間的正、負(fù)直流母線上并聯(lián)接有儲(chǔ)能裝置；勵(lì)磁控制器與逆變單元的一個(gè)三相輸出端引出的三相線路與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三相控制繞組相連，勵(lì)磁控制器與逆變單元的信號(hào)輸入端口連接第二電壓檢測(cè)電路的輸出端，第二電壓檢測(cè)電路的輸入端引入的三相線路直接連接在PWM整流單元第一個(gè)三相輸入端與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三相功率繞組之間對(duì)應(yīng)的三相線路上，勵(lì)磁控制器與逆變單元的信號(hào)輸入端口還連接電流檢測(cè)電路的輸出端，三相線路上的第一電流傳感器的輸出端與電流檢測(cè)電路的輸入端連接；編碼器與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的無刷轉(zhuǎn)子相連并將采集信號(hào)傳送至勵(lì)磁控制器與逆變單元的信號(hào)輸入端口 ；接觸器的一端連接在無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三相功率繞組引出的三相線路上，接觸器另一端與電源或電網(wǎng)相連，無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)方式與動(dòng)力負(fù)載連接，為動(dòng)力負(fù)載提供動(dòng)力。所述編碼器為磁編碼器、光電編碼器中的一種。[0010]所述儲(chǔ)能裝置，可以是配有DC/DC變換的電池組。所述第一電流傳感器采用霍爾電流傳感器，可以采用兩個(gè)第一電流傳感器對(duì)三相線路中的任意兩相線路分別采集信號(hào)，或采用三個(gè)第一電流傳感器對(duì)三相線路中的三相線路分別采集信號(hào)。本實(shí)用新型的智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)可以通過勵(lì)磁控制器與逆變單元輸出的不同電流值和電壓值和頻率值的交流信號(hào)控制雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFIM的功率輸出，使得風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)在極端工況時(shí)雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可以提供高功率輸出，滿足動(dòng)力負(fù)載在低揚(yáng)程、大流量、高功耗情況下的需要，在正常工況時(shí)降低功率輸出，滿足動(dòng)力負(fù)載正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能效果。同時(shí)保證動(dòng)力負(fù)載設(shè)備和雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的使用壽 命O
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步說明。

圖I為本實(shí)用新型智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示,本實(shí)施例中，包括無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFIM,無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFIM包括三相控制繞組01和三相功率繞組02，還包括接觸器03、儲(chǔ)能裝置04、PWM整流單元05、編碼器06、第一電壓檢測(cè)電路07、第二電壓檢測(cè)電路08、電流檢測(cè)電路09、第一電流傳感器10和勵(lì)磁控制器與逆變單元11，PWM整流單元05包括兩個(gè)三相輸入端，第一個(gè)三相輸入端引入的三相線路與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM的三相功率繞組02相連，第二個(gè)三相輸入端連接第一電壓檢測(cè)電路07的輸出端，第一電壓檢測(cè)電路07輸入端引入的三相線路直接連接在PWM整流單元05第一個(gè)三相輸入端與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM的三相功率繞組02之間對(duì)應(yīng)的三相線路上；PWM整流單元05的輸出端正、負(fù)直流母線和勵(lì)磁控制器與逆變單元11的正、負(fù)輸入端相連；在PWM整流單元05和勵(lì)磁控制器與逆變單元11之間的正、負(fù)直流母線上并聯(lián)接有儲(chǔ)能裝置04 ；勵(lì)磁控制器與逆變單元11的一個(gè)三相輸出端引出的三相線路與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFIM的三相控制繞組01相連，勵(lì)磁控制器與逆變單元11的信號(hào)輸入端口連接第二電壓檢測(cè)電路08的輸出端，第二電壓檢測(cè)電路08的輸入端引入的三相線路直接連接在PWM整流單元05第一個(gè)三相輸入端與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM的三相功率繞組02之間對(duì)應(yīng)的三相線路上，勵(lì)磁控制器與逆變單元11的信號(hào)輸入端口還連接電流檢測(cè)電路09的輸出端，三相線路上的第一電流傳感器10的輸出端與電流檢測(cè)電路09的輸入端連接；編碼器06與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM的無刷轉(zhuǎn)子相連并將采集信號(hào)傳送至勵(lì)磁控制器與逆變單元11的信號(hào)輸入端口 ；接觸器03的一端連接在無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFIM的三相功率繞組02引出的三相線路上，接觸器03另一端與電源或電網(wǎng)相連，無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFIM通過機(jī)械傳動(dòng)方式與動(dòng)力負(fù)載12連接，為動(dòng)力負(fù)載提供動(dòng)力。第一電壓檢測(cè)電路07，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM三相功率繞組02端的電壓，并跟蹤其幅值，作為PWM整流單元05的信號(hào)輸入，從而使PWM整流單元05實(shí)時(shí)完成調(diào)整直流正負(fù)母線的直流電壓。第二電壓檢測(cè)電路08將無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM三相功率繞組02端電壓幅值信息提供給勵(lì)磁控制器部分。電流檢測(cè)電路09將第一電流傳感器10檢測(cè)到的電流信息提供給勵(lì)磁控制器部分，用于檢測(cè)負(fù)載電流及實(shí)現(xiàn)前饋控制。編碼器06在無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM運(yùn)轉(zhuǎn)過程中測(cè)量無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，并反饋給勵(lì)磁控制器部分。第一電流傳感器10通過實(shí)時(shí)檢測(cè)無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM功率端三相交流線路中的電流，獲得電流變化信號(hào)，用于作為輸入?yún)?shù)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁控制器部分的勵(lì)磁信號(hào)輸出?！そ佑|器03將電網(wǎng)或電源接入系統(tǒng)。PWM整流單元05，用于調(diào)節(jié)所包括的PWM整流器三相輸入端的電流波形，減小總電流諧波畸變THDi,減小諧波失真，提高功率因數(shù)。使總功率因數(shù)接近I，進(jìn)而減小電機(jī)損耗，提高無刷無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFIM的有功功率輸出能力。勵(lì)磁控制器與逆變單元11包括勵(lì)磁控制器、逆變單元兩個(gè)部分，用于根據(jù)勵(lì)磁控制器內(nèi)置的數(shù)學(xué)模型、控制策略、輸入的控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算出來的三相控制繞組電流來產(chǎn)生整流部分的直流電壓大小，達(dá)到調(diào)節(jié)控制電流幅值大小的目的；計(jì)算出來的三相控制繞組電流角頻率來產(chǎn)生逆變部分的輸出頻率，達(dá)到控制電流方向的目的，從而通過電壓、頻率、電流及其方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)無刷雙饋電機(jī)的控制；逆變單元根據(jù)勵(lì)磁控制器部分給定的勵(lì)磁信號(hào)，將直流正負(fù)母線上的直流電逆變?yōu)榉怠㈩l率、相序可調(diào)的三相交流電，并提供給無刷雙饋電機(jī)的三相控制繞組，實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷雙饋電機(jī)的控制；勵(lì)磁控制器部分通過采集無刷雙饋電機(jī)三相功率繞組的電流、電壓信號(hào)，檢測(cè)負(fù)載電流變化，實(shí)現(xiàn)前饋控制。儲(chǔ)能裝置04動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)和輸出電能，使PWM整流單元直流側(cè)呈低阻抗的電壓源特性。根據(jù)動(dòng)力負(fù)載變化，適時(shí)地調(diào)節(jié)無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM三相控制繞組的電壓，勵(lì)磁控制器與逆變單元11會(huì)根據(jù)需要從直流正負(fù)母線上獲取所需電能，此時(shí)儲(chǔ)能裝置04正好能夠動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)余額電能或輸出缺額電能。尤其是在突加、突卸負(fù)載時(shí)，勵(lì)磁功率會(huì)發(fā)生突變，儲(chǔ)能裝置04很好地解決了這一問題，提高了系統(tǒng)的魯棒性。勵(lì)磁控制器與逆變單元11的勵(lì)磁控制器部分基于無刷雙饋電機(jī)的的數(shù)學(xué)模型采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制算法，可以在獲得無刷雙饋電機(jī)數(shù)學(xué)模型和等效電磁轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上，建立多種不同的控制策略，針對(duì)無刷雙饋電機(jī)的控制策略可以采用標(biāo)量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、矢量控制、模糊控制、PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制策略中的一種。編碼器06為磁編碼器、光電編碼器中的一種。儲(chǔ)能裝置04，可以是配有DC/DC變換的電池組。第一電流傳感器10采用霍爾電流傳感器，可以采用兩個(gè)第一電流傳感器10對(duì)三相線路中的任意兩相線路分別采集信號(hào)，或采用三個(gè)第一電流傳感器10對(duì)三相線路中的三相線路分別采集信號(hào)。接觸器03為交流接觸器，可以是空氣式電磁接觸器、真空接觸器、半導(dǎo)體接觸器和永磁接觸器中的一種。無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DF頂運(yùn)行時(shí)，閉合接觸器03，接通電網(wǎng)或電源，三相功率繞組02接三相交流電，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁控制器與逆變單元11中勵(lì)磁控制器提供給三相控制繞組電流的大小，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)運(yùn)行。[0033]也可以通過改變勵(lì)磁控制器與逆變單元11的輸出頻率，調(diào)節(jié)無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變?nèi)嗫刂评@組01和三相功率繞組02的相序，使無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于或低于同步速度，實(shí)現(xiàn)雙饋調(diào)速。也可以通過勵(lì)磁控制器與逆變單元11中勵(lì)磁控制器控制逆變單元為三相控制繞組01提供用于勵(lì)磁的直流電，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DF頂轉(zhuǎn)速過高時(shí)，部分轉(zhuǎn)差功率經(jīng)勵(lì)磁控制器與逆變單元11回饋到PWM整流單元05正負(fù)直流母線上，給儲(chǔ)能裝置04充電，實(shí)現(xiàn)超同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)DFM轉(zhuǎn)速過低時(shí)，儲(chǔ)能裝置04能量通過經(jīng)勵(lì)磁控制器與逆變單元11傳遞給三相控制繞組01，三相功率繞組02和三相控制繞組01電源均向無刷雙 以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)，包括無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFM)，無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFM)包括三相控制繞組(OI)和三相功率繞組(02)，其特征在于還包括接觸器(03)、儲(chǔ)能裝置(04)、PWM整流單元(05)、編碼器(06)、第一電壓檢測(cè)電路(07)、第二電壓檢測(cè)電路(08)、電流檢測(cè)電路(09)、第一電流傳感器(10)和勵(lì)磁控制器與逆變單元(11)， PWM整流單元(05)包括兩個(gè)三相輸入端，第一個(gè)三相輸入端引入的三相線路與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFM)的三相功率繞組(02)相連，第二個(gè)三相輸入端連接第一電壓檢測(cè)電路(07)的輸出端，第一電壓檢測(cè)電路(07)輸入端引入的三相線路直接連接在PWM整流單元(05)第一個(gè)三相輸入端與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFM)的三相功率繞組(02)之間對(duì)應(yīng)的三相線路上； PWM整流單元(05)的輸出端正、負(fù)直流母線和勵(lì)磁控制器與逆變單元(10)的正、負(fù)輸入端相連；在PWM整流單元(05)和勵(lì)磁控制器與逆變單元(11)之間的正、負(fù)直流母線上并聯(lián)接有儲(chǔ)能裝置(04)； 勵(lì)磁控制器與逆變單元(11)的一個(gè)三相輸出端引出的三相線路與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFM)的三相控制繞組(01)相連，勵(lì)磁控制器與逆變單元(11)的信號(hào)輸入端口連接第二電壓檢測(cè)電路(08)的輸出端，第二電壓檢測(cè)電路(08)的輸入端引入的三相線路直接連接在PWM整流單元(05)第一個(gè)三相輸入端與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFM)的三相功率繞組(02)之間對(duì)應(yīng)的三相線路上，勵(lì)磁控制器與逆變單元(11)的信號(hào)輸入端口還連接電流檢測(cè)電路(09)的輸出端，三相線路上的第一電流傳感器(10)的輸出端與電流檢測(cè)電路(09)的輸入端連接； 編碼器(06)與無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFIM)的無刷轉(zhuǎn)子相連并將采集信號(hào)傳送至勵(lì)磁控制器與逆變單元(11)的信號(hào)輸入端口 ；接觸器(03)的一端連接在無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFM)的三相功率繞組(02)引出的三相線路上，接觸器(03)另一端與電源或電網(wǎng)相連，無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFIM)通過機(jī)械傳動(dòng)方式與動(dòng)力負(fù)載(12)連接，為動(dòng)力負(fù)載提供動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)，其特征在于所述編碼器(06)為磁編碼器、光電編碼器中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)能裝置(04)，可以是配有DC/DC變換的電池組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一電流傳感器(10)采用霍爾電流傳感器，可以采用兩個(gè)第一電流傳感器(10)對(duì)三相線路中的任意兩相線路分別采集信號(hào)，或采用三個(gè)第一電流傳感器(10 )對(duì)三相線路中的三相線路分別采集信號(hào)。
專利摘要一種智能風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)能源管理與控制系統(tǒng)，包括無刷雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，還包括接觸器、儲(chǔ)能裝置、PWM整流單元、編碼器、第一電壓檢測(cè)電路、第二電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、第一電流傳感器和勵(lì)磁控制器與逆變單元，勵(lì)磁控制器與逆變單元通過各傳感器檢測(cè)三相功率繞組的電流電壓變化，并處理生成控制信號(hào)，適時(shí)輸出電流、電壓、相位變化的控制信號(hào)至三相控制繞組控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)力負(fù)載運(yùn)行。使得電動(dòng)機(jī)可以以多種運(yùn)行方式適應(yīng)動(dòng)力負(fù)載的劇烈變化，保證功率輸出，同時(shí)降低能耗實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。
文檔編號(hào)H02P27/08GK202798575SQ20122042912
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者董延林 申請(qǐng)人:北京創(chuàng)世匯科技發(fā)展有限公司