專利名稱：異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ) 償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置。
背景技術(shù)：
隨著大量感性負(fù)載如異步電動(dòng)機(jī)等的大規(guī)模應(yīng)用，在電網(wǎng)中存在大量的無功功 率，使電網(wǎng)的利用效率降低，增加了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，影響電網(wǎng)的質(zhì)量。為了保證電網(wǎng)的質(zhì)量和 效率，國家電力部門要求用電單位的線路功率因數(shù)必須達(dá)到一定的數(shù)值之上，因此在大部 分用電單位都有集中的無功補(bǔ)償裝置，但是這不能從根本上解決用電單位內(nèi)部用電效率的 問題。針對(duì)這種情況，可使用無功就地補(bǔ)償來從無功功率產(chǎn)生的根源處進(jìn)行補(bǔ)償。目前大 部分采用的無功就地補(bǔ)償方法是在用電裝置處并聯(lián)固定容量的電容器來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，這種裝 置雖然簡(jiǎn)單，但是不能根據(jù)用電裝置的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。異步電動(dòng)機(jī)由于其成本低，維修方便，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)、日常生活中應(yīng) 用廣泛，其負(fù)荷約占總用電量的60% 70%，成為用電量最大的電氣設(shè)備。在實(shí)際的生產(chǎn) 過程當(dāng)中，如風(fēng)機(jī)，水泵等泵類負(fù)載，由于生產(chǎn)的實(shí)際需要，需要對(duì)風(fēng)量、流量的調(diào)節(jié)，在實(shí) 際工作中，大部分情況是電動(dòng)機(jī)保持額定轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)閥門開度來實(shí)現(xiàn)的，這樣會(huì)造成電 力資源的浪費(fèi)。從理論上講，不改變閥門開度，通過變頻調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)風(fēng)量、流 量調(diào)節(jié)，是最為經(jīng)濟(jì)節(jié)能的方式。因此，變頻調(diào)速存在著可觀的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前
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發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為異步電動(dòng)機(jī)提供一種集動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償和變頻調(diào)速一 體的節(jié)能裝置，使異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ) 償，達(dá)到節(jié)能效果。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地 補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置，由動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊1、變頻調(diào)速模塊2、主控制板3 和異步電動(dòng)機(jī)6構(gòu)成，其特征在于變頻調(diào)速模塊2前端串聯(lián)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊1，變 頻調(diào)速模塊輸出端接異步電動(dòng)機(jī)6，動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊1的控制線接入主控制板3中單
片機(jī)16端口，變頻調(diào)速模塊2的控制信號(hào)線連接到主控制板3中模擬電壓模塊15輸出端□。所述的動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊由開關(guān)10、熔斷器11、補(bǔ)償電容12，晶閘管13、二極 管14、電壓過零檢測(cè)芯片17、電壓電流互感器9組成，電流電壓互感器9接入供電線路，檢 測(cè)信號(hào)線連接到主控制板3中單片機(jī)16采樣端口，晶閘管13和二極管14反向并聯(lián)，晶閘 管13控制信號(hào)線連接到電壓過零檢測(cè)芯片17輸出管腳，單片機(jī)16投切控制信號(hào)線連接到 電壓過零檢測(cè)芯片17輸入管腳。所述的變頻調(diào)速模塊2由整流器8、智能功率模塊7、變頻控制芯片4和驅(qū)動(dòng)光耦
35組成，變頻控制芯片4的電壓/頻率控制信號(hào)線連接到主控制板中模擬電壓模塊15的輸 出端口。優(yōu)先地，所述的單片機(jī)16為ATmegal28。優(yōu)先地，所述的電壓過零檢測(cè)芯片17為M0C3083。優(yōu)先地，所述的變頻控制芯片4為MC3PHAC。本實(shí)用新型具有如下有益效果本實(shí)用新型通過動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊和變頻調(diào) 速模塊串聯(lián)結(jié)合在一起，采用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)功率因數(shù)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了快速實(shí)時(shí)的無功補(bǔ)償； 實(shí)現(xiàn)投切過程無沖擊，延長(zhǎng)了投切電容器及投切開關(guān)的壽命，使異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)， 提高節(jié)能效果；采用了 MC3PHAC和IPM，省去了 SPWM的軟件設(shè)計(jì)以及逆變模塊的硬件設(shè)計(jì)， 使變頻調(diào)速的開發(fā)周期縮短很多。


圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路組 成示意圖；圖中1.動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊；2.變頻調(diào)速模塊；3.主控制板；4.變頻控制芯 片；5.驅(qū)動(dòng)光耦；6.異步電動(dòng)機(jī)；7.智能功率模塊；8.整流器；9.電壓電流互感器；10.開 關(guān)；11.熔斷器；12.補(bǔ)償電容器；13.晶閘管；14. 二極管；15.模擬電壓輸出模塊；16.單片 機(jī)；17.電壓過零檢測(cè)芯片。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示，異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體節(jié)能裝置由動(dòng)態(tài) 無功就地補(bǔ)償模塊1、變頻調(diào)速模塊2和主控制板3和異步電動(dòng)機(jī)6組成。變頻調(diào)速模塊 2前端串聯(lián)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊1，變頻調(diào)速模塊2輸出端與異步電動(dòng)機(jī)6相連，動(dòng)態(tài)無 功就地補(bǔ)償模塊1的控制線接入主控制板3中單片機(jī)16端口，變頻調(diào)速模塊2的控制信號(hào) 線連接到主控制板3中模擬電壓模塊15輸出端口。其中動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊1由開關(guān) 10、熔斷器11、補(bǔ)償電容12，晶閘管13、二極管14、電壓過零檢測(cè)芯片17、電壓電流互感器9 組成；變頻調(diào)速模塊由整流器8、智能功率模塊7、變頻控制芯片4和驅(qū)動(dòng)光耦5組成；主控 制板3由單片機(jī)16、模擬電壓輸出模塊15組成；動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊1中電壓電流互感 器9接入供電線路，將電壓、電流采集信號(hào)接入主控制板3上的單片機(jī)16的采樣端口，晶閘 管13的投切控制信號(hào)線連接到電壓過零檢測(cè)芯片17輸入引腳，晶閘管13和二極管14反 向并聯(lián)，連接到電壓過零檢測(cè)芯片17輸出引腳。變頻調(diào)速模塊2中變頻控制芯片4的電壓/頻率控制信號(hào)線連接到主控制板3中 模擬電壓模塊15的輸出端口。單片機(jī)16選用ATmegal28 ；電壓過零檢測(cè)芯片17選用M0C3083 ；變頻控制芯片4 選用 MC3PHAC。通過將動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊與變頻調(diào)速模塊的串聯(lián)結(jié)合，節(jié)能效果明顯，動(dòng)態(tài) 無功就地補(bǔ)償模塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)過零投切，減少了投切沖擊，延長(zhǎng)晶閘管與電容器的使用壽命。 變頻調(diào)速模塊通過硬件的連接實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速，使變頻調(diào)速模塊開發(fā)周期縮短。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的任何簡(jiǎn)單修改及等效結(jié)構(gòu)變換或修飾，均屬于本實(shí) 用新型所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置，由動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊(1)、變頻調(diào)速模塊(2)、主控制板(3)和異步電動(dòng)機(jī)(6)構(gòu)成，其特征在于變頻調(diào)速模塊(2)前端串聯(lián)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊(1)，變頻調(diào)速模塊(2)輸出端接異步電動(dòng)機(jī)(6)，動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊(1)的控制線接入主控制板(3)中單片機(jī)(16)端口，變頻調(diào)速模塊(2)的控制信號(hào)線連接到主控制板(3)中模擬電壓模塊(15)輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置， 其特征在于所述的動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊(1)由開關(guān)(10)、熔斷器(11)、補(bǔ)償電容(12)， 晶閘管(13)、二極管(14)、電壓過零檢測(cè)芯片(17)、電壓電流互感器(9)組成，電流電壓互 感器(9)接入供電線路，檢測(cè)信號(hào)線連接到主控制板(3)中單片機(jī)(16)采樣端口，晶閘管 (13)和二極管(14)反向并聯(lián)，晶閘管(13)控制信號(hào)線連接到電壓過零檢測(cè)芯片(17)輸出 管腳，單片機(jī)(16)投切控制信號(hào)線連接到電壓過零檢測(cè)芯片(17)輸入管腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置， 其特征在于所述的變頻調(diào)速模塊(2)由整流器(8)、智能功率模塊(7)、變頻控制芯片(4) 和驅(qū)動(dòng)光耦(5)組成，變頻控制芯片(4)的電壓/頻率控制信號(hào)線連接到主控制板中模擬 電壓模塊(15)的輸出端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置， 其特征在于所述的單片機(jī)(16)為ATmegal28。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置， 其特征在于所述的電壓過零檢測(cè)芯片(17)為M0C3083。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置， 其特征在于所述的變頻控制芯片(4)為MC3PHAC。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償與變頻調(diào)速一體化節(jié)能裝置，變頻調(diào)速模塊(2)前端串聯(lián)動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊(1)，變頻調(diào)速模塊輸出端接異步電動(dòng)機(jī)(6)，動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊(1)的控制線接入主控制板(3)中單片機(jī)(16)端口，變頻調(diào)速模塊(2)的控制信號(hào)線連接到主控制板(3)中模擬電壓模塊(15)輸出端口；通過動(dòng)態(tài)無功就地補(bǔ)償模塊和變頻調(diào)速模塊串聯(lián)結(jié)合在一起，采用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)功率因數(shù)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了快速實(shí)時(shí)的無功補(bǔ)償；實(shí)現(xiàn)投切過程無沖擊，延長(zhǎng)了投切電容器及投切開關(guān)的壽命，使異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)，提高節(jié)能效果；變頻調(diào)速模塊通過硬件的連接實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速，使變頻調(diào)速模塊開發(fā)周期縮短。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201758289SQ201020174740
公開日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者李靜, 王孫安, 盛萬興, 邸宏宇 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院