專利名稱：高壓電機(jī)高電效節(jié)能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)機(jī)節(jié)能裝置，尤其涉及一種高壓電機(jī)高電效節(jié)能控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，面對(duì)能源的日趨緊缺，節(jié)能降耗不僅是國(guó)家在“十一五規(guī)劃”，“十二五規(guī)劃”中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而且也是企業(yè)降低成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力，更好地生存與發(fā)展的重要途徑。關(guān)于電能消耗，電動(dòng)機(jī)的耗電占整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)用電量超過6成，在生產(chǎn)企業(yè)所占比重更是已經(jīng)超過9成，而在現(xiàn)代企業(yè)中高壓電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)的電耗占比超過5成，因此，做好電動(dòng)機(jī)節(jié)能的文章是企業(yè)節(jié)電的重點(diǎn)，抓好高壓電動(dòng)機(jī)的節(jié)電更是降低能源消耗中的重中之重。目前，高壓電動(dòng)機(jī)在企業(yè)中的應(yīng)用場(chǎng)合主要是除塵風(fēng)機(jī)、供水水泵等，節(jié)能控制方式主要是應(yīng)用變頻器驅(qū)動(dòng)，由于生產(chǎn)工藝的限制，設(shè)備選型不科學(xué)，控制不合理，沒有監(jiān)控手段等諸多因素的影響，存在變頻器選型不當(dāng)，故障頻發(fā)，控制不科學(xué)，節(jié)能效果甚微，應(yīng)用過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控欠缺，尤其在除塵領(lǐng)域高壓電動(dòng)機(jī)的節(jié)能，控制不當(dāng)，不僅影響到了節(jié)電的效果，更降低了除塵的效果，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了污染；不但影響到正常的生產(chǎn)，而且可能也影響到安全運(yùn)行。因此，探索和研究高壓電動(dòng)機(jī)高電效的節(jié)能控制，是所有企事業(yè)單位共同研究的重要課題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高壓電機(jī)高電效節(jié)能控制裝置，能夠高效節(jié)能、使用方便、運(yùn)行可靠。本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:一種高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，包括監(jiān)控器、PLC單元、變頻驅(qū)動(dòng)裝置，所述的監(jiān)控器通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與PLC的通信模塊連接，PLC單元與變頻驅(qū)動(dòng)裝置連接，變頻驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)輸出端連接電動(dòng)機(jī)。所述的PLC單元包括中央處理模塊、通信模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊和電源模塊，所述的開關(guān)量輸入模塊用于連接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝信號(hào)輸出端，開關(guān)量輸入模塊的輸出端連接中央處理模塊的輸入端，中央處理模塊的輸出端通過開關(guān)量輸出模塊連接變頻驅(qū)動(dòng)裝置輸入端，變頻驅(qū)動(dòng)裝置輸出端通過模擬量輸入模塊連接中央處理模塊，通信模塊連接監(jiān)控器和變頻驅(qū)動(dòng)裝置。所述的變頻驅(qū)動(dòng)裝置包括隔離變壓器、功率單元、控制器、接口板、人機(jī)界面、輸入電壓檢測(cè)裝置、輸入電流檢測(cè)裝置、輸出電壓檢測(cè)裝置、輸出電流檢測(cè)裝置，隔離變壓器的輸出端與功率單元的輸入端連接，功率單元的輸出端連接電機(jī)，控制器連接功率單元的控制端；控制器的輸出端連接有人機(jī)界面，人機(jī)界面與PLC單元的通信模塊連接；控制器通過接口板與PC單元連接；輸入電壓檢測(cè)裝置、輸入電流檢測(cè)裝置、輸出電壓檢測(cè)裝置、輸出電流檢測(cè)裝置均與控制器的輸入端連接。所述的控制器包括光纖板、信號(hào)板、主控板、母線板和電源板，所述的光纖板、信號(hào)板、母線板、電源板均與主控板連接；所述的光纖板通過光纖連接功率單元，信號(hào)板與輸入電壓檢測(cè)裝置、輸入電流檢測(cè)裝置、輸出電壓檢測(cè)裝置、輸出電流檢測(cè)裝置連接。所述的變頻驅(qū)動(dòng)裝置還包括有溫度監(jiān)控裝置，溫度監(jiān)控裝置用于檢測(cè)隔離變壓器、功率單元的溫度，溫度監(jiān)控裝置的信號(hào)輸出端與控制器連接。所述的功率單元包括IGBT組成的單相H形橋式逆變電路、三相二極管、電容、電阻、，其中三相二極管和隔離變壓器的二次線圈的三相低壓輸出端連接，三相二極管經(jīng)過全波整流為直流環(huán)節(jié)電容充電，電容上的電壓提供給IGBT組成的單相H形橋式逆變電路，逆變電路的輸出端與電動(dòng)機(jī)連接。本實(shí)用新型由變頻驅(qū)動(dòng)裝置、PLC單元和監(jiān)控器構(gòu)成，使原生產(chǎn)和工藝效果在不降低的前提下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和安全雙保障，節(jié)能效果最大化，從根本上解決了這個(gè)難題，使安全生產(chǎn)與節(jié)能兩不誤，雙促進(jìn)。其中監(jiān)控器不但可以對(duì)過程運(yùn)行的電流、頻率、功率、速度等參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)視，而且可以發(fā)送指令經(jīng)過PLC單元對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行控制，同時(shí)可以通過數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)電量進(jìn)行量化監(jiān)管；PLC單元是系統(tǒng)裝置控制的核心，既能夠通過采集生產(chǎn)工藝過程的變量參數(shù)，經(jīng)過運(yùn)算與處理為變頻裝置提供最佳效果信號(hào)，而且可以把所有信息傳輸給監(jiān)控器，運(yùn)行可靠，抗干擾能力強(qiáng)；變頻驅(qū)動(dòng)裝置是功率單元串聯(lián)和模塊化，整流電路的脈沖數(shù)30脈動(dòng)，多電平，旁路冗余，具有可靠性和運(yùn)行效率高，諧波含量低，調(diào)速性能和穩(wěn)速精度佳，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)及作用。綜上所述，本實(shí)用新型操作安全可靠，使用方便，電效率高，節(jié)能控制效果明顯。

圖1為本實(shí)用新型的電路框圖；圖2為本實(shí)用新型中變頻驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖；圖3為本實(shí)用新型中功率單元的電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型一種高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，包括監(jiān)控器1、PLC單元
2、變頻驅(qū)動(dòng)裝置3，所述的監(jiān)控器I通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)4與PLC單元2的通信模塊23連接，PLC單元2與變頻驅(qū)動(dòng)裝置3連接，變頻驅(qū)動(dòng)裝置3的信號(hào)輸出端連接電動(dòng)機(jī)。其中所述的PLC單元包括中央處理模塊22、通信模塊23、開關(guān)量輸入模塊24、開關(guān)量輸出模塊25、模擬量輸入模塊26和電源模塊21,所述的開關(guān)量輸入模塊24用于連接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝信號(hào)輸出端，開關(guān)量輸入模塊24的輸出端連接中央處理模塊22的輸入端，中央處理模塊22的輸出端通過開關(guān)量輸出模塊25連接變頻驅(qū)動(dòng)裝置3的輸入端，變頻驅(qū)動(dòng)裝置3的輸出端通過模擬量輸入模塊26連接中央處理模塊22，通信模塊23連接監(jiān)控器I和變頻驅(qū)動(dòng)裝置3。如圖2所示，所述的變頻驅(qū)動(dòng)裝置包括隔離變壓器31、功率單元33、控制器35、接口板36、人機(jī)界面34、所述的控制器35包括光纖板351、信號(hào)板352、主控板353、母線板355和電源板354，所述的光纖板351、信號(hào)板352、母線板355、電源板354均與主控板353連接；所述的光纖板351通過光纖連接功率單元33，信號(hào)板352與輸入電壓檢測(cè)裝置37、輸入電流檢測(cè)裝置38、輸出電壓檢測(cè)裝置39、輸出電流檢測(cè)裝置310連接，隔離變壓器31的輸出端與功率單元33的輸入端連接，功率單元33的輸出端連接電機(jī)M，控制器35連接功率單元33的控制端；控制器35的輸出端連接有人機(jī)界面34，人機(jī)界面34與PLC單元2的通信模塊連接；控制器35通過接口板36與PC單元2連接；輸入電壓檢測(cè)裝置37、輸入電流檢測(cè)裝置38、輸出電壓檢測(cè)裝置39、輸出電流檢測(cè)裝置310的信號(hào)輸出端均與控制器35的輸入端連接。所述的變頻驅(qū)動(dòng)裝置還包括有溫度監(jiān)控裝置32，溫度監(jiān)控裝置32用于檢測(cè)隔離變壓器31、功率單元33的溫度，溫度監(jiān)控裝置32的信號(hào)輸出端與控制器35連接。當(dāng)溫度過高時(shí)，則控制器控制使功率單元停止輸出，從而更好的保護(hù)電動(dòng)機(jī)及設(shè)備的安全。人機(jī)界面34為中文操作界面，負(fù)責(zé)信息處理和與外部的通訊，它與PLC單元2的通信模塊23連接，與主控板353及接口板36連接，把電流、電壓、功率及運(yùn)行頻率等參數(shù)集中顯示，同時(shí)也能動(dòng)態(tài)監(jiān)控變頻驅(qū)動(dòng)裝置3的系統(tǒng)狀態(tài)。監(jiān)控器I可以把電動(dòng)機(jī)的消耗電量通過數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相關(guān)處理，最終實(shí)現(xiàn)電量的瞬時(shí)值實(shí)時(shí)顯示、班次報(bào)表自動(dòng)生成、月報(bào)自動(dòng)生成、年報(bào)自動(dòng)生成、指標(biāo)完成情況查詢和管理等功能，從而實(shí)現(xiàn)量化指標(biāo)管理。如圖3所示，所述功率單元33的輸入端和隔離變壓器31的二次線圈的三相低壓輸出端331連接，三相二極管332經(jīng)過全波整流為直流環(huán)節(jié)電容333充電，電容333上的電壓提供給IGBT334組成的單相H形橋式逆變電路，功率單元33通過光纖接收信號(hào)，采用空間矢量正弦波脈寬調(diào)制PWM方式，控制IGBT334 (VI1-VI4)的導(dǎo)通和關(guān)斷，生成單相脈寬調(diào)制波形。因功率單元采用多重化PWM控制，多電平逆變器，則輸出波形好，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?zé)o脈動(dòng)，無共模電壓和軸電流，不存在均壓?jiǎn)栴}，總電壓和電量失真率低，無DU/Dt對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣影響，可以和普通的新老電動(dòng)機(jī)匹配，使運(yùn)行功率因數(shù)大于0.95，同時(shí)模塊化設(shè)計(jì)維修方便，運(yùn)行可靠。如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型按照電壓等級(jí)確定后，PLC單元2接收到生產(chǎn)過程中不同的工藝信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)定好的程序，以脈沖信號(hào)形式發(fā)送給變頻驅(qū)動(dòng)裝置3的接口板36，主控板353運(yùn)用正弦波空間矢量控制方式產(chǎn)生脈寬調(diào)制的三相電壓指令，完成對(duì)電動(dòng)機(jī)M的自動(dòng)速度調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)最佳節(jié)能控制，人機(jī)界面34把變頻驅(qū)動(dòng)裝置3的電流、電壓、速度等相關(guān)運(yùn)行參數(shù)傳輸給PLC單元2，PLC單元2經(jīng)通訊模塊23把所有運(yùn)行數(shù)據(jù)以internet協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)4傳輸給監(jiān)控器1，監(jiān)控器I不但可以把所有的數(shù)據(jù)信息、工作狀態(tài)、故障狀態(tài)等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，而且利用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息查詢機(jī)報(bào)表自動(dòng)生成，在實(shí)現(xiàn)量化指標(biāo)管理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了高電效。
權(quán)利要求1.一種高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，其特征在于:包括監(jiān)控器、PLC單元、變頻驅(qū)動(dòng)裝置，所述的監(jiān)控器通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與PLC的通信模塊連接，PLC單元與變頻驅(qū)動(dòng)裝置連接，變頻驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)輸出端連接電動(dòng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，其特征在于:所述的PLC單元包括中央處理模塊、通信模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊和電源模塊，所述的開關(guān)量輸入模塊用于連接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝信號(hào)輸出端，開關(guān)量輸入模塊的輸出端連接中央處理模塊的輸入端，中央處理模塊的輸出端通過開關(guān)量輸出模塊連接變頻驅(qū)動(dòng)裝置輸入端，變頻驅(qū)動(dòng)裝置輸出端通過模擬量輸入模塊連接中央處理模塊，通信模塊連接監(jiān)控器和變頻驅(qū)動(dòng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，其特征在于:所述的變頻驅(qū)動(dòng)裝置包括隔離變壓器、功率單元、控制器、接口板、人機(jī)界面、輸入電壓檢測(cè)裝置、輸入電流檢測(cè)裝置、輸出電壓檢測(cè)裝置、輸出電流檢測(cè)裝置，隔離變壓器的輸出端與功率單元的輸入端連接，功率單元的輸出端連接電機(jī)，控制器連接功率單元的控制端；控制器的輸出端連接有人機(jī)界面，人機(jī)界面與PLC單元的通信模塊連接；控制器通過接口板與PC單元連接；輸入電壓檢測(cè)裝置、輸入電流檢測(cè)裝置、輸出電壓檢測(cè)裝置、輸出電流檢測(cè)裝置均與控制器的輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，其特征在于:所述的控制器包括光纖板、信號(hào)板、主控板、母線板和電源板，所述的光纖板、信號(hào)板、母線板、電源板均與主控板連接；所述的光纖板通過光纖連接功率單元，信號(hào)板與輸入電壓檢測(cè)裝置、輸入電流檢測(cè)裝置、輸出電壓檢測(cè)裝置、輸出電流檢測(cè)裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，其特征在于:所述的變頻驅(qū)動(dòng)裝置還包括有溫度監(jiān)控裝置，溫度監(jiān)控裝置用于檢測(cè)隔離變壓器、功率單元的溫度，溫度監(jiān)控裝置的信號(hào)輸出端與控制器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，其特征在于:所述的功率單元包括IGBT組成的單相H形橋式逆變電路、三相二極管、電容、電阻、，其中三相二極管和隔離變壓器的二次線圈的三相低壓輸出端連接，三相二極管經(jīng)過全波整流為直流環(huán)節(jié)電容充電，電容上的電壓提供給IGBT組成的單相H形橋式逆變電路，逆變電路的輸出端與電動(dòng)機(jī)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高壓電動(dòng)機(jī)高電效節(jié)能裝置，包括監(jiān)控器、PLC單元、變頻驅(qū)動(dòng)裝置，所述的監(jiān)控器通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與PLC的通信模塊連接，PLC與變頻驅(qū)動(dòng)裝置連接，變頻驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)輸出端連接電動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型使原生產(chǎn)和工藝效果在不降低的前提下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和安全雙保障，節(jié)能效果最大化，從根本上解決了這個(gè)難題，使安全生產(chǎn)與節(jié)能兩不誤，雙促進(jìn)。
文檔編號(hào)H02P27/00GK203166830SQ20132007628
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月19日
發(fā)明者李建生, 劉焱 申請(qǐng)人:河南環(huán)通電氣有限責(zé)任公司