本发明专利技术涉及一种用于电压跌落保护的永磁同步电动机变频控制装置，该装置不仅能够实现对永磁同步电动机的变频调速功能，而且还能自动实时检测电网电压状况，通过编写微处理器软件程序，实现对电压跌落发生起止时刻的判断，保证电动机在电压跌落发生时不影响电机运行状况。同时，可根据硬件按键及上位机监控系统设定可调的电压跌落保护时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁电动机控制器领域，特别是一种具有电压骤降保护的永磁电动机控制器。
技术介绍
稀土永磁同步电动机是一类高性能的电动机，具有高效率、高功率因数、无励磁损耗等优点，在家用、车用工业、纺织工业、油田矿山等领域得到了广泛的应用。本专利技术以油田用稀土永磁同步电动机为控制对象，设计具有抗电压跌落保护功能的控制系统。油田用抽油电动机的最大特点在于上冲程时负载大；下冲程时负载小、效率低。由于抽油电动机在抽油过程中油井逐渐变深，其负载也逐渐减小，抽油过程中电动机转速和负载并不是一成不变的，一方面需要通过改变转速来实现油田泵的排量与油井渗透能力相匹配，另一方面在抽油过程中电机的负载在上冲程和下冲程负载也不一样。目前市面上通用变频器较常见，要充分发挥永磁同步电动机的优越性能，最好的方法就是要采用与之相适应的变频调速控制系统。电压跌落问题是目前配电系统中最常出现的且无法避免的电压扰动现象，通常在电力系统发生短路故障、重合闸、雷击、同一段大容量设备起动或故障、开关操作等原因造成电压的短时跌落。根据IEC61000-4-30标准，电压跌落指供电电压突然降低到标称电压Uc的90%和1%之间的一个值，然后在很短时间内恢复正常。电压跌落的持续时间通常在IOms和I分钟之间。近年来，微处理器、电力电子器件在电气领域中得到了广泛的应用，一方面加快了新型电气设备向智能化、小型化发展，另一方面这些设备对电压跌落的敏感性也带来一系列问题，电压跌落往往导致基于微处理器与电力电子器件的电气设备误动作甚至损坏，因此有必要采取对应的电压跌落保护措施保证这类新型的电气产品能够稳定运行。电动机变频控制装置就是一款基于微处理器与电力电子器件的控制设备，微处理器、控制电路、信号采集电路、通 信电路等都要求要有稳定的供电才能保证控制装置稳定运行。一般而言，当供电电压低于标称值的80%时，往往会造成微处理器控制程序紊乱，同时引起某些电力电子器件的误动作，进而影响电动机的正常工作，甚至导致电动机停机，造成经济损失。尤其是对于连续生产的石油、化工企业，电动机往往与一系列机械机构互锁，电网短时的电压跌落往往会造成整条生产线工作紊乱甚至瘫痪，给经济生产造成巨大损失，甚至给操作人员带来人身危险，因此电压跌落保护对于工业生产是必要的。在电机控制变频器上增加抗电压跌落保护功能，必将具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有电压骤降保护的永磁电动机控制器。能够实现对永磁同步电动机的变频调速功能，而且还能在自动实时检测电网电压状况，保证电动机在电压跌落发生时不影响电机运行状况。本专利技术采用以下方案实现:一种具有电压骤降保护的永磁电动机控制器，其特征在于:包括三相整流模块、电压信号检测模块、高频开关电源、电压提取电路、逆变桥保护电路、滤波电容器组及其均压电路、软启动电路、指示电路、后备电源、制动电路、比较驱动电路、电流互感器、信号调理电路、隔离驱动电路、故障检测模块、信号处理模块、后备电源充电回路、后备电源放电回路、后备电源电压检测电路、隔离型线性采样电路、恒流充电回路、充电电流检测电路、恒压充电回路、隔离型线性采样电路、第一开关控制电路、第二开关控制电路、第一中央控制模块以及第二中央控制模块、上位机监控平台；三相交流电压经三相整流模块的输出一路作为所述高频开关电源的输入，该高频开关电源为电动机变频控制及电压跌落保护的实现供电，另一路的一端与所述软启动电路的输入端连接；该软启动电路的输出端与所述所述电压信号检测模块将三相交流电压按比例缩小后输入到第二中央控制模块中；所述第二中央控制模块的一输出端所述后备电源充电回路连接，所述后备电源充电回路的输出端一路经第一开关控制电路与所述恒流充电回路连接，另一路经第二开关控制电路与所述恒压充电回路连接；所述的后备电源的正极与所述恒压充电回路的输出端连接；所述后备电源的正极经第一开关管后与放电回路连接；所述后备电源电压检测电路与所述隔离型线性采样电路连接，并采样后备电源的电压值反馈至所述第二中央控制模块；所述软启动电路输出端正极与三相整流模块输出端负极之间并接有滤波电容器组及其均压电路、电压提取电路、指示电路、制动电路、逆变器；所述的电压提取电路的输出一路经信号比较与驱动电路与所述软启动电路连接，另一路经信号比较驱动电路与所述制动电路的控制端连接；所述的第一中央控制模块通过电压互感器、电流互感器以及位置检测模块EN采集母线三相电压、电流、电机三相电流值和电动机旋转的转速；该第一中央控制模块还连接有上位机和隔离驱动电路，并与所述第二中央控制模块通讯；所述隔离驱动电路与所述逆变器连接。在本专利技术一实施例中，所述的高频开关电源包括一滤波电路、高频变压器、开关电源芯片、MOSFET管、反馈电路、过压过流检测电路、限流电阻和瞬态抑制器；所述滤波电容将脉动的直流电压转化成较稳定的直流电压后，其正极接至高频变压器初级绕组的异名端，所述开关电源芯片的源极接至高频变压器初级绕组的同名端；所述开关电源芯片的漏极端串联MOSFET管；当开关电源芯片内置的MOS管导通时，MOSFET管的源极电压为低电平，使MOSFET管导通；当开关电源芯片内置的MOS管截止时，MOSFET管截止；限流电路，起限流作用；瞬态抑制器，限制MOSFET管上分压量低于其耐压值；所述信号检测电路检测三相整流模块输出的电压；所述的高频变压器的输入端设置有箝位电路；所述反馈电路反馈所述高频变压器的副边输出电压是否正常从而调节开关电源芯片工作的占空比。在本专利技术一实施例中,所述的第一中央控制模块包括一中央处理芯片以及与该中央处理芯片连接的IXD、按键电路。在本专利技术一实施例中，所述软启动电路由IGBT管、限流模块和第一保护电路组成，所述限流模块的一端与所述IGBTl管的集电极和三相整流模块的一输出端连接，另一端与所述IGBTl管的发射极和第一保护电路的输入端连接；所述保护电路的输出端作为所述软启动电路的输出端；所述信号比较与隔离驱动电路的输出端与所述IGBTl管的基极连接。在本专利技术一实施例中，所述后 备电源由多个超级电容串联后再并联构成，且该后备电源还设置有均压均流电路。在本专利技术一实施例中，所述后备电源充电回路包括隔离驱动与保护电路IGBT管、续流电路、储能电路；所述第二中央控制模块输出的驱动信号经隔离驱动与保护电路触发IGBT管工作，以降低后备电源的充电电压。本专利技术设计了一种用于电压跌落保护的永磁同步电动机变频控制装置，该装置不仅能够实现对永磁同步电动机的变频调速功能，而且还能在自动实时检测电网电压状况，通过编写微处理器软件程序，实现对电压跌落发生起止时刻的判断，保证电动机在电压跌落发生时不影响电机运行状况。同时，可根据硬件按键及上位机监控系统设定可调的电压跌落保护时间。附图说明图1是本专利技术电路原理框图。图2是本专利技术一具体实施例电路原理连接框图。其中图中的标记为:三相整流模块A;滤波电路D;三相电压检测模块U;高频变压器Y;开关电源芯片S;M0SFET管Q;反馈电路T;过压过流检测电路R3;限流电路Rl;瞬态抑制器R2;箝位电路P;滤波电容组Fl;均压电路F2;电压提取电路G ;信号比较与调理电路C3;隔离驱动电路C2;保护电路Cl; IGBT管BI;限流模块B3;保本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有电压骤降保护的永磁电动机控制器，其特征在于：包括三相整流模块（A）、滤波电路（D）、三相电压检测模块（U）、高频变压器（Y）、电压提取电路（G）、电流互感器（K1）、信号调理电路（K2）、隔离驱动电路（O）、故障检测模块（L1）、信号处理隔离模块（L）、后备电源充电回路（Z）、后备电源电压检测电路（Z2）、隔离型线性采样电路（Z3）、光耦隔离驱动电路（Z19）、恒流充电回路（CC）、充电电流检测电路（A1）、上位机监控平台（COM）、?恒压充电回路（CV）、逆变桥保护电路（M1）、高频开关电源（W）、滤波电容及其均压电路（F）、软启动电路（B）、指示电路（H）、后备电源（X）、制动电路（I）、比较驱动电路（E）、后备电源放电电路（N）、第一开关控制电路（T1）、第二开关控制电路（T2）、第一中央控制模块（U1）以及第二中央控制模块（U2）；三相交流电压经三相整流模块（A）的输出一路作为所述高频开关电源（W）的输入，该高频开关电源（W）为电动机变频控制及电压跌落保护的实现供电，另一路的一端与所述软启动电路（B）的输入端连接；该软启动电路的输出端与所述所述电压信号检测模块（U）将三相交流电压按比例缩小后输入到第二中央控制模块（U2）中；所述第二中央控制模块（U2）的一输出端与所述后备电源充电回路（Z）连接，所述后备电源充电回路（Z）的输出端一路经第一开关控制电路（T1）与所述恒流充电回路（CC）连接，另一路经第二开关控制电路（T2）与所述恒压充电回路（CV）连接；所述的后备电源（X）的正极与所述恒压充电回路（CV）的输出端连接；所述后备电源电压检测电路（Z2）与所述隔离型线性采样电路（Z3）连接，并采样后备电源（X）的电压值反馈至所述第二中央控制模块（U2）；所述后备电源（X）的正极与第一开关管（Z14）连接，且第一开关管（Z14）的发射极与后备电源放电电路（N）连接；所述的后备电源放电回路（N）输出端正极与端子6连接，后备电源（X）负极与端子5连接；所述软启动电路（B）输出端正极与三相整流模块（A）输出端正极之间并接电容器组及其均压电路（F）、电压提取电路（G）、指示电路（H）、制动电路（I）、逆变器（M）；所述的电压提取电路（G）的输出一路经信号比较与隔离驱动电路（C）与所述软启动电路（B）控制端连接，另一路经比较驱动电路（E）与所述制动电路（I）的控制端连接；所述的第一中央控制模块（U1）通过电流互感器（J1、K1）以及位置检测模块（EN）采集母线电流值、电机三相电流和电动机旋转的转速；该第一中央控制模块（U1）还连接有上位机（COM）和隔离驱动电路（O），并与所述第二中央控制模块（U2）通讯；所述隔离驱动电路（O）与所述逆变器（M）连接。...
【技术特征摘要】
1.一种具有电压骤降保护的永磁电动机控制器，其特征在于:包括三相整流模块(A)、滤波电路(D)、三相电压检测模块(U)、高频变压器(Y)、电压提取电路(G)、电流互感器(K1)、信号调理电路(K2)、隔离驱动电路(O)、故障检测模块(LI)、信号处理隔离模块(L)、后备电源充电回路(Z)、后备电源电压检测电路(Z2)、隔离型线性采样电路(Z3)、光耦隔离驱动电路(Z19)、恒流充电回路(CC)、充电电流检测电路(Al)、上位机监控平台(COM)、恒压充电回路(CV)、逆变桥保护电路(Ml)、高频开关电源(W)、滤波电容及其均压电路(F)、软启动电路(B)、指示电路(H)、后备电源(X)、制动电路(I)、比较驱动电路(E)、后备电源放电电路(N)、第一开关控制电路(Tl)、第二开关控制电路(T2)、第一中央控制模块(Ul)以及第二中央控制模块(U2);三相交流电压经三相整流模块(A)的输出一路作为所述高频开关电源(W)的输入，该高频开关电源(W)为电动机变频控制及电压跌落保护的实现供电，另一路的一端与所述软启动电路(B)的输入端连接；该软启动电路的输出端与所述所述电压信号检测模块(U)将三相交流电压按比例缩小后输入到第二中央控制模块(U2)中；所述第二中央控制模块(U2)的一输出端与所述后备电源充电回路(Z)连接，所述后备电源充电回路(Z)的输出端一路经第一开关控制电路(Tl)与所述恒流充电回路(CC)连接，另一路经第二开关控制电路(T2 )与所述恒压充电回路(CV)连接；所述的后备电源(X)的正极与所述恒压充电回路(CV)的输出端连接；所述后备电源电压检测电路(Z2)与所述隔离型线性采样电路(Z3)连接，并采样后备电源(X)的电压值反馈至所述第二中央控制模块(U2);所述后备电源(X)的正极与第一开关管(Z14)连接，且第一开关管(Z14)的发射极与后备电源放电电路(N)连接；所述的后备电源放电回路(N)输出端正极与端子6连接，后备电源(X)负极与端子5连接；所述软启动电路(B)输出端正极与三相整流模块(A)输出端正极之间并接电容器组及其均压电路(F)、电压提取电路(G)、指示电路(H)、制动电路(I)、逆变器(M);所述的电压提取电路(G)的输出一路经信号比较与隔离驱动电路(C)与所述软启动电路(B)控制端连接，另一路经比较驱动电路(E)与所述制动电路(I)的控制端连接；所述的第一中央控制模块(Ul)通过电流互感器(J1、K1)以及位置检测模块(EN)采集母线电流值、电机三相电流和电动机旋转的转速；该第一中央控制模块(Ul)还连接有上位机(COM)和隔离驱动电路(0)，并与所述第二中央控制模块(U2)通讯；所述隔离驱动电路(O)与所述逆变器(M)连接。2.根据权利要求1所述的具有电压骤降保护的永磁电动机控制器，其特征在于:所述的高频开关电源(W)包括一滤波电路(D)、高频变压器(Y)、开关电源芯片(S)、MOSF...
【专利技术属性】
技术研发人员：许志红，苏晶晶，郑乃清，吴必瑞，王洪涛，
申请(专利权)人：宁德师范学院，
类型：发明
国别省市：
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