一种超低能耗增氧机制造技术

本实用新型专利技术公布了一种超低能耗增氧机，所述增氧机包括叶轮，驱动叶轮转动的直流无刷电机，以及为增氧机提供浮力的浮体；所述直流无刷电机由设置的控制器控制工作；其中，所述控制器包括供电电路、MCU逆变控制驱动电路以及无传感检测电路；所述供电电路给所述MCU逆变控制驱动电路供电，并通过所述MCU逆变控制驱动电路驱动直流无刷电机工作。本实用新型专利技术增氧机中采用的控制器通过无传感检测电路检测直流无刷电机的工作电压以及工作电流，能够确定电机的换相时刻，并控制直流无刷电机按照预定转速进行运行；减小了电机系统体积，省去了HUALL传感器部分，成本费用更低，可靠性更强。

An ultra low energy consumption aerator

The utility model discloses an ultra-low energy consumption aerator, which comprises an impeller, a DC brushless motor driving the impeller to rotate, and a floating body providing buoyancy for the aerator. The DC brushless motor is controlled by a set controller, wherein the controller comprises a power supply circuit and a MCU inverter control driving electricity. The power supply circuit supplies power to the MCU inverter control driving circuit and drives the DC brushless motor to work through the MCU inverter control driving circuit. The controller adopted in the aerator of the utility model detects the working voltage and current of the DC brushless motor by sensorless detection circuit, determines the commutation time of the motor, and controls the DC brushless motor to operate at a predetermined speed; reduces the size of the motor system, eliminates the HUALL sensor part and costs. Lower and more reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种超低能耗增氧机
本技术涉及一种超低能耗增氧机。
技术介绍
目前，随着我国水产养殖规模的扩大，水产养殖朝着节能减排、节约成本、智能化控制方向发展。目前我国规模化水产养殖采用单一的人工控制的方式机械增氧，不仅占用了大量的人力资源，也普遍存在着电能的巨大浪费，而且增氧机的效率低下与此同时给操作人员带来巨大的安全隐患。而叶轮式增氧机在渔业养殖中属于应用最广的一种增氧设备。现有传统的叶轮式增氧机多是用交流异步电机，通过齿轮减速后带动叶轮式转动，来达到增氧效果，规格有AC：220V,380V/1.5KW、2.2KW、3.0KW三种。目前现有传统增氧机1000-1300万台，传统增氧机存在以下几个问题：1.由于市场竞争激烈，一部分厂家使用材料差来降低成本，整机使用寿命短等缺点；其输出功率效率低，一般效率在60-70％左右，有的电机材料使用差，效率更低。2.电机通过齿轮减速来增大输出扭距，齿轮箱平时要定期进行维护，维护成本高。3.采用的机械结构过多，整机重量重，40-50公斤，且驱动结构复杂，运行噪音大。
技术实现思路
本技术目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种超低能耗增氧机。本技术为实现上述目的，采用如下技术方案：一种超低能耗增氧机，包括叶轮，驱动叶轮转动的直流无刷电机，以及为增氧机提供浮力的浮体；所述直流无刷电机由设置的控制器控制工作；其中，所述控制器包括供电电路、MCU逆变控制驱动电路以及无传感检测电路；所述供电电路给所述MCU逆变控制驱动电路供电，并通过所述MCU逆变控制驱动电路驱动直流无刷电机工作；所述无传感检测电路通过对所述直流无刷电机的工作电压以及工作电流进行检测，并将检测结果发送给所述MCU逆变控制驱动电路，由所述MCU逆变控制驱动电路根据位置检测中点法和ADC采样法来确定反电动势过零点，进而再延迟转子30°电角度来确定电机的换相时刻，以驱动直流无刷电机进行缓慢加速直至达到预定转速。进一步的方案是，所述供电电路包括工频变压器、高压滤波电路、低压滤波整流电路和高压直流电源；所述MCU逆变控制驱动电路包括MCU芯片、驱动电路和逆变电路；所述无传感检测电路包括电流采集模块、电压采集模块和反电动势过零检测模块；其中，所述高压滤波电路的输出端与电容预充电路连接，所述电容预充电路的输出端与高压直流电源连接，所述高压直流电源的输出端与与逆变电路连接，所述逆变电路的输出端与直流无刷电机连接；所述工频变压器的输出端与低压滤波整流电路连接，所述低压滤波整流电路的输出端分别与MCU芯片以及驱动电路连接；所述反电动势过零检测模块的输入端分别通过电流采集模块和电压采集模块与直流无刷电机连接，所述反电动势过零检测模块的输出端与所述MUC芯片连接。进一步的方案是，所述电容预充电路由电阻、继电器和电容组成，所述电容在充电的瞬间相当于断路，当电源接通后首先通过电阻对电容进行充电，当电容的电压达到预充值后MCU发送指令控制继电器闭合。进一步的方案是，所述逆变电路包括一个带有六个开关管的IGBT功率驱动部件，该IGBT功率驱动部件分为三组开关管并构成三相桥，每组开关管又分为上管和下管，每组开关管中间引出抽头，构成U-V-W三相动力，并与直流无刷电机的三相绕组相连接。进一步的方案是，还包括电压检测电路，其输入端与电容预充电路连接，其输出端与MCU芯片连接。进一步的方案是，还包括用于对直流无刷电机进行过载保护的保护模块，其信号输入端分别与驱动电路和逆变电路连接，其信号输出端与MCU芯片连接。进一步的方案，还包括通信模块，其输入端与所述MCU芯片连接，其输出端与外部控制终端连接。本技术的有益效果：1.本技术增氧机的输出功率大，效率高，效率可达到90％以上，省电25％-35％。2.本技术增氧机直接通过电机带动叶轮转动，省去了减速齿轮机构，不需要维护。3.本技术增氧机可根据用户对增氧机要求设置很多功能，可实现功能性扩展。4.本技术增氧机运行噪音低，重量轻，整机重量8-15公斤。5.本技术增氧机增氧效果好，传统电机转速140转，而采用本技术的直流无刷电机转速150-250转，增氧效果明显。6.本技术增氧机中的电机起动平稳，从0到最大转速可软件设定，不会伤害到鱼。7.本技术增氧机中采用的控制器通过无传感检测电路检测直流无刷电机的工作电压以及工作电流，能够确定电机的换相时刻，并控制直流无刷电机按照预定转速进行运行；减小了电机系统体积，省去了HUALL传感器部分，成本费用更低，可靠性更强。8.本技术增氧机的控制手段灵活，性能稳定可靠，抗干扰能力更强，即使在恶劣的工况条件下，也能够保证增氧机能够正常的工作。9.在本技术增氧机在控制器的控制下，直流无刷电机的输出效率更高，能够对能源进行充分利用。10.本技术增氧机的控制器能够使得直流无刷电机的启动力矩更大，且能够在很大负载情况下进行缓慢启动。11.本技术可以根据用户需求设定电机由零速到最大速度的时间，这样就可以在启动的过程中逐渐缓慢加速运行、驱赶鱼群，使鱼群免受来自增氧机的机械伤害。附图说明图1本技术增氧机的整体结构示意图。图2为本技术增氧机中控制器的功能原理图；图3为本技术中直流无刷电机主电路机构图；图4为本技术的电机三相反电动势图；图5为本技术的反电动势过零检测电路；图6为本技术的电机电流采样电路图；图7为本技术的软件控制流程图；图8为本技术的PID控制策略图。具体实施方式图1所示，涉及一种超低能耗增氧机，包括叶轮2，驱动叶轮2转动的直流无刷电机1，以及为增氧机提供浮力的浮体3；所述直流无刷电机1由设置的控制器4控制工作。市电(220V或380V)经过漏电保护接入上述控制器4，启动时经过80秒(预设时间)的延时，直接通过直流无刷电机1驱动叶轮2缓慢的转动到全速。这样通过控制器4对直流无刷电机1进行速度调控。本技术的增氧机省去了减速齿轮机构，降低了设备成本，且不需要过多的设备维护，还能够防止鱼在叶轮旁边被打死或打伤。其中，图2至图6所示，为本技术增氧机中的控制器具体结构和原理图，该控制器包括供电电路、MCU逆变控制驱动电路以及无传感检测电路；所述供电电路给所述MCU逆变控制驱动电路供电，并通过所述MCU逆变控制驱动电路驱动直流无刷电机工作；所述无传感检测电路通过对所述直流无刷电机的工作电压以及工作电流进行检测，并将检测结果发送给所述MCU逆变控制驱动电路，由所述MCU逆变控制驱动电路根据位置检测中点法结合ADC采样法来确定反电动势过零点，进而再延迟转子30°电角度来确定电机的换相时刻，以驱动直流无刷电机进行缓慢加速直至达到预定转速。设计思路如下：由于采用位置检测中点法在电机低速和启动的时候对电机反电动势过零判断不精确，容易产生误判，在高速的时候能够精确的判断出反电动势过零点；而采用ADC采样法在低速的时候可以精确的判断出反电动势过零点，在高速的时候由于电机磁场的干扰，容易发生误判。因此本技术结合两种方法的优缺点，在低速的时候采用ADC采样法对反电动势过零进行检测，在高速的时候切换到位置检测中点法对反电动势过零进行检测，这样控制器就能够更加精确、稳定的控制电机转速，提高了工作效率。具体电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低能耗增氧机，包括叶轮，驱动叶轮转动的直流无刷电机，以及为增氧机提供浮力的浮体；其特征在于，所述直流无刷电机由设置的控制器控制工作；其中，所述控制器包括供电电路、MCU逆变控制驱动电路以及无传感检测电路；所述供电电路给所述MCU逆变控制驱动电路供电，并通过所述MCU逆变控制驱动电路驱动直流无刷电机工作；所述无传感检测电路通过对所述直流无刷电机的工作电压以及工作电流进行检测，并将检测结果发送给所述MCU逆变控制驱动电路，由所述MCU逆变控制驱动电路根据位置检测中点法和ADC采样法来确定反电动势过零点，进而再延迟转子30°电角度来确定电机的换相时刻，以驱动直流无刷电机进行缓慢加速直至达到预定转速。

【技术特征摘要】
1.一种超低能耗增氧机，包括叶轮，驱动叶轮转动的直流无刷电机，以及为增氧机提供浮力的浮体；其特征在于，所述直流无刷电机由设置的控制器控制工作；其中，所述控制器包括供电电路、MCU逆变控制驱动电路以及无传感检测电路；所述供电电路给所述MCU逆变控制驱动电路供电，并通过所述MCU逆变控制驱动电路驱动直流无刷电机工作；所述无传感检测电路通过对所述直流无刷电机的工作电压以及工作电流进行检测，并将检测结果发送给所述MCU逆变控制驱动电路，由所述MCU逆变控制驱动电路根据位置检测中点法和ADC采样法来确定反电动势过零点，进而再延迟转子30°电角度来确定电机的换相时刻，以驱动直流无刷电机进行缓慢加速直至达到预定转速。2.如权利要求1所述的一种超低能耗增氧机，其特征在于，所述供电电路包括工频变压器、高压滤波电路、低压滤波整流电路和高压直流电源；所述MCU逆变控制驱动电路包括MCU芯片、驱动电路和逆变电路；所述无传感检测电路包括电流采集模块、电压采集模块和反电动势过零检测模块；其中，所述高压滤波电路的输出端与电容预充电路连接，所述电容预充电路的输出端与高压直流电源连接，所述高压直流电源的输出端与逆变电路连接，所述逆变电路的输出端与直流无刷电机连接；所述工频变压器的输出端与低压滤波整流电路连接，所述低压滤波整流...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞贺文，李清涛，俞敏杰，
申请(专利权)人：无锡双能达科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32