感应电动机的控制装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于感应电动机的控制装置，包括：三相整流桥堆，ＩＧＢＴ或ＩＰＭ功率模块，感应电动机，两路电流互感器，ＰＷＭ驱动器；驱动运算系统由微处理器构成，采用Ｖ／Ｆ控制方式，实现对感应电动机的控制；驱动运算系统包括一滤波电路，连接在压频比运算单元及电流有效值运算单元之间，对电流互感器反馈的线电流的有效值Ｉｃ进行滤波，其输出的反馈线电流滤波值Ｉｃｍ输入至压频比运算单元；压频比运算单元依据反馈线电流滤波值Ｉｃｍ实时调节最终输出的压频比Ｖ／Ｆ。本发明专利技术还公开了一种感应电动机控制装置的应用。本发明专利技术使自动扶梯和自动人行道在不减弱重载驱动能力的情况下，使电动机在中、轻负载条件下均能以最小电流稳定运行，实现节能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于自动扶梯和自动人行道系统的驱动控制系统；特别是涉及一 种能实现节能的感应电动机节能控制装置。本专利技术还涉及所述感应电动机控制装置在自动 扶梯和/或自动人行道的应用。
技术介绍
自动扶梯和自动人行道的运行可能处于多种状态，如无人条件下的空载状态，或 满载状态。同时自动扶梯上行时，电动机克服扶梯摩擦力及行人势能做功，处于电动状态； 而扶梯下行时，行人势能拖动电动机运行，使电动机处于再生状态。因此用于自动扶梯和自 动人行道的感应电动机驱动系统，加在感应电动机上的负载有很宽的变化范围。一般情况 下自动扶梯和自动人行道的驱动系统需要首要考虑的问题是能够驱动满载行人的负载。然 而经过统计，自动扶梯和自动人行道在整个运行周期内大部分时间是处于轻载运行状态， 此时将能够驱动满载负载的驱动参数加在感应电动机上，感应电动机的效率是很低的。因 此考虑自动扶梯和自动人行道在轻载条件下的节能具有现实的重要意义。作为公知技术的感应电动机的VVVF变频变压调速系统，其通常的做法是将感应 电动机的励磁电流Id固定，则感应电动机的力矩电流Iq将与感应电动机的输出力矩T成正 比，这样就可以利用线性控制理论对感应电动机实现解耦控制了。这种固定励磁电流Id的 方法因为要兼顾到满载负载的驱动能力，Id的选取一般为感应电动机空载电流Io(在感应 电动机上施加额定电压Un以额定频率Fn运行时的感应电动机电流)。因此即使感应电动 机正在驱动一个极轻的负载电流仍然较大，造成了自动扶梯在轻载条件下感应电动机侧电 流偏大、功率因数低及感应电动机仍然发热等缺点。如果将励磁电流Id减小，在感应电动 机负载忽然变大的情况下，有可能导致停车或运行不稳定，这在自动扶梯和自动人行道的 运行过程中是不允许的。中国专利技术专利说明书CN1032724C(专利号ZL92111351. X，授权公告日:1996年9 月4日)提供了一种控制感应电动机在一个较宽的电动机负载量范围内高效率运转控制装 置及控制方法。通过按电动机的被测功率因数与相对电动机负载为最佳的功率因数之间的 比较结果来控制电动机的电源电压，使电动机工作在轻负载状态时也能达到稳定的运行与 最小的功耗。但是它首先需要确定电动机的最佳功率因数曲线；其次要确定电动机运行的 负载条件才能实现控制。另外它未涉及到当电动机处于再生状态时的运行情况。因此现有 的控制方法并没有很好地解决自动扶梯和自动人行道轻载节能的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种感应电动机的控制装置，使自动扶梯和自动人行道在不减弱重载驱动能力的情况下，感应电动机在中等负载或轻负载条件下均能以最 小电流稳定运行，实现节能；为此，本专利技术还要提供一种所述感应电动机的控制装置的应用。为解决上述技术问题，本专利技术的感应电动机的控制装置包括三相整流桥堆，实现AC-DC的变换；IGBT或IPM功率模块，与所述三相整流桥堆连接，实现DC-AC变换，为感应电动机 提供驱动电源电压；感应电动机，与功率模块相连接，用于驱动负载；两路电流互感器，分别测量所述感应电动机的U相和V相相电流，并输入至由驱动 运算系统；PWM驱动器，连接在驱动运算系统和功率模块之间，在驱动运算系统输出的U、V、W 三相电压输出值的控制下，产生频率和电压可变的电源电压，控制功率模块的触发；所述驱动运算系统由微处理器构成，采用V/F控制方式，实现对所述感应电动机 的控制，其中该驱动运算系统包括一滤波电路，连接在所述驱动运算系统的压频比运算单 元及电流有效值运算单元之间，对电流互感器反馈的线电流的有效值Ic进行滤波，其输出 的反馈线电流滤波值I。m输入至所述压频比运算单元；所述压频比运算单元依据反馈线电流滤波值I。m实时调节最终输出的压频比V/F， 使所述感应电动机的总电流最小。上面所述的感应电动机控制装置用于驱动控制自动扶梯或自动人行道。由于采用本专利技术的控制装置，保证了感应电动机在中低负载情况下的总电流最 小，达到节能的目的；同时由于电流的减小，相应的逆变器的散热功率也可减小，改善了逆 变器的工作条件。本专利技术的控制装置控制逻辑简单，只需知道感应电动机的空载电流10，而不需要 复杂的电动机数学模型，就能实现在不减弱重载驱动能力的情况下，在中轻载时实现电动 机最小电流控制。本专利技术能使感应电动机在电动模式和发电模式下的宽范围内运行，特别 适合于负载量变化大的自动扶梯实现节能控制。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图1是感应电动机的控制装置的一实施例结构图；图2是感应电动机电流分解矢量图。具体实施例方式参见图1所示，所述感应电动机控制装置包括三相整流桥堆3，与市电三相电源相连，实现AC (交流)-DC (直流)的变换。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)或 IPMdntelligent Power Module，智能功率模块)功率模块2，通过直流母线4与三相整流 桥堆3连接，实现DC-AC变换，为感应电动机1提供驱动电源电压。感应电动机1，与功率模块2相连，用于驱动自动扶梯和/或自动人行道。两路电流互感器7、8，分别测量感应电动机1的U相和V相相电流，并输入至由微 处理器构成的驱动运算系统6。PWM驱动器5，连接在驱动运算系统6和功率模块2之间，在驱动运算系统输出的 U、V、W三相电压输出值的控制下，产生频率和电压可变的电源电压，控制功率模块的触发。所述驱动运算系统6是感应电动机控制装置的核心部分，采用V/F控制方式，实现 对感应电动机1的控制。所述驱动运算系统6包括电流有效值运算单元21，与两路电流互感器7、8连接，对电流互感器7、8反馈的电 流Iu、Iv按下式可计算出反馈线电流的有效值Ic Ic =√(I2u+I2v+I23)/3 = √/3式中，Iw为市电三相电源中W相的相电流。由软件实现的滤波电路22连接在压频比运算单元25及电流有效值运算单元21 之间，消除反馈线电流的有效值Ic的毛刺，滤波电路22的输出值为反馈线电流滤波值Itim， 输入至压频比运算单元25。速度指令运算单元24，用于产生感应电动机1的速度控制指令值。电机频率运算单元23，与速度指令运算单元24相连接，用于产生感应电动机1的 控制频率F。压频比运算单元25，与滤波电路22及电机电压运算单元26相连接，用于计算感应 电动机1的压频比V/F。电机电压运算系统26，与电机频率运算单元23及压频比运算单元25相连接，用于 产生控制感应电动机1的U、V、W三相电压输出值并输入至PWM驱动器5。对于自动扶梯系统，其外负载由空载到满载或由满载到空载的变化周期不是迅速 的，一般至少需要10多秒时间，因此滤波电路22的合适的滤波时间常数为200ms Is之 间。在本专利技术中压频比运算单元25产生的压频比V/F并不是像现有的V/F控制采用 固定值；而是根据电流互感器7、8的反馈电流的有效值I。来实时调节最终输出的压频比 V/F。以380V/50HZ的感应电动机控制系统为例(即额定电压Un = 380V，额定频率Fn = 50Hz)，压频比运算单元25按以下方式调节感应电动机1的压频比V/F 1、当 Icm> √2I0 时，V/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电动机的控制装置，包括：三相整流桥堆，实现ＡＣ－ＤＣ的变换；ＩＧＢＴ或ＩＰＭ功率模块，与所述三相整流桥堆连接，实现ＤＣ－ＡＣ变换，为感应电动机提供驱动电源电压。感应电动机，与功率模块相连接，用于驱动负载；两路电流互感器，分别测量所述感应电动机的Ｕ相和Ｖ相相电流，并输入至由驱动运算系统；ＰＷＭ驱动器，连接在驱动运算系统和功率模块之间，在驱动运算系统输出的Ｕ、Ｖ、Ｗ三相电压输出值的控制下，产生频率和电压可变的电源电压，控制功率模块的触发；所述驱动运算系统由微处理器构成，采用Ｖ／Ｆ控制方式，实现对所述感应电动机的控制，其特征在于：该驱动运算系统包括一滤波电路，连接在所述驱动运算系统的压频比运算单元及电流有效值运算单元之间，对电流互感器反馈的线电流的有效值Ｉｃ进行滤波，其输出的反馈线电流滤波值Ｉ↓［ｃｍ］输入至所述压频比运算单元；所述压频比运算单元依据反馈线电流滤波值Ｉ↓［ｃｍ］实时调节最终输出的压频比Ｖ／Ｆ，使所述感应电动机的总电流最小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄维纲，徐卫玉，孙海勇，何成，
申请(专利权)人：上海三菱电梯有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]