專利名稱：一種可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步電機(jī)的勵(lì)磁裝置，尤其涉及一種可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置。
背景技術(shù)：
同步電機(jī)的勵(lì)磁是由勵(lì)磁系統(tǒng)提供的，勵(lì)磁系統(tǒng)是同步機(jī)系統(tǒng)的核心，其性能在很大程度上決定了同步電機(jī)的運(yùn)行性能和效果。同時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)也是同步機(jī)系統(tǒng)最為脆弱的部分，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，因勵(lì)磁系統(tǒng)故障而造成停機(jī)事故占整個(gè)故障停機(jī)次數(shù)的80%以上。因此，在對(duì)生產(chǎn)連續(xù)性要求較高的場(chǎng)合，如泵站、鋼廠等，就必須做好勵(lì)磁的應(yīng)急準(zhǔn)備工作，以便于一旦勵(lì)磁裝置出現(xiàn)故障，備份勵(lì)磁可迅速就位和投勵(lì)。目前，廣泛使用的勵(lì)磁裝置為大機(jī)柜，電氣元件分散其中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大而笨重，接線繁瑣，對(duì)設(shè)備維護(hù)人員的技術(shù)要求高，安裝調(diào)試不方便，快速切換更加不可能。如果在每臺(tái)勵(lì)磁裝置旁都配備備份勵(lì)磁裝置，則又投資巨大，且維護(hù)成本大增，方案的可行性差。近年來，雖然單片機(jī)等數(shù)字控制器件在電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置上得到了廣泛應(yīng)用，但在勵(lì)磁裝置的控制電路和大功率主電路的集成和一體化方面基本沒有創(chuàng)新和發(fā)展。再者，由于現(xiàn)有勵(lì)磁裝置是大機(jī)柜結(jié)構(gòu)，元件分散，若需要升級(jí)時(shí)，只能進(jìn)行整柜撤換，成本極其高昂。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的弊端，提供一種可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，安裝于機(jī)柜內(nèi)，并與機(jī)柜內(nèi)既有的變壓器、起動(dòng)電阻、快熔和空氣開關(guān)配合接線，從而構(gòu)成勵(lì)磁系統(tǒng)，包括箱體及置于箱體內(nèi)的控制電路、功率電路、散熱模塊及散熱風(fēng)機(jī)；其中，所述功率電路包括起動(dòng)回路和主橋電路，所述主橋電路具有交流輸入端和直流輸出端；所述控制電路包括微處理器、觸發(fā)電路、以及檢測(cè)電路；所述檢測(cè)電路檢測(cè)主橋電路的交流輸入電壓和直流輸出電流，所述微處理器根據(jù)前述檢測(cè)的電流及電壓信號(hào)，并結(jié)合電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)預(yù)置程序而通過觸發(fā)電路調(diào)整主橋電路的觸發(fā)角，以調(diào)整主橋電路的直流輸出電流。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置中，所述控制電路還包括輸入/輸出接口電路、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口、以及人機(jī)交互單元；所述輸入/輸出接口電路、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口、以及人機(jī)交互單元分別與微處理器連接；其中，所述輸入/輸出接口電路用于接收外部輸入的開關(guān)量及模擬量信號(hào)，以及向外部輸出開關(guān)量及模擬量信號(hào)。 本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置中，所述檢測(cè)電路包括失步信號(hào)檢測(cè)電路、起動(dòng)回路誤導(dǎo)通檢測(cè)電路、交直流電壓檢測(cè)電路、交流電流檢測(cè)電路、以及調(diào)理電路，所述調(diào)理電路接收所述失步信號(hào)檢測(cè)電路、起動(dòng)回路誤導(dǎo)通檢測(cè)電路、交直流電壓檢測(cè)電路、及交流電流檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，并經(jīng)調(diào)理為規(guī)范信號(hào)后發(fā)送至微處理器。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置中，所述交流電流檢測(cè)電路為分別設(shè)置于A相和C相的電流互感器。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置中，所述交直流電壓檢測(cè)電路為高阻隔離差分電路。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置中，所述觸發(fā)電路采用高頻脈沖變壓器隔離觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)為高頻脈沖。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置中，所述現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口包括現(xiàn)場(chǎng)總線接口和局域網(wǎng)接口。本發(fā)明把現(xiàn)有技術(shù)中勵(lì)磁柜內(nèi)體積較大且不易損壞的變壓器、起動(dòng)電阻、快熔和空氣開關(guān)獨(dú)立出來，而把其余的控制電路、功率電路、散熱模塊及散熱風(fēng)機(jī)都內(nèi)置到一個(gè)可移動(dòng)的小機(jī)箱內(nèi)，從而構(gòu)成本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，該應(yīng)急勵(lì)磁裝置再引出端子與機(jī)箱外的大體積元件配合接線。由于元件數(shù)量的減少，極大提升了裝置的可靠性。同時(shí)，由于采用交流采樣和軟件處理，使控制更加精確、穩(wěn)定和可靠，并使裝置功能升級(jí)更加簡單方便。當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)，由于機(jī)柜內(nèi)大元件的故障率很低，即使有故障也極易識(shí)別和排除，因此，如果大元件無故障，即可判斷是本發(fā)明的集成化勵(lì)磁裝置的故障，只需將原故障裝置更換即可，因此可以快速地應(yīng)急投勵(lì)。同時(shí)，對(duì)于需要進(jìn)行設(shè)備升級(jí)的場(chǎng)合，本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置也更加適用，由于原來體積大且故障率低的元件如變壓器、起動(dòng)電阻、快熔、空氣開關(guān)及機(jī)柜不需更換，因此升級(jí)簡單迅速，并能最大限度地保護(hù)原有投資。

圖1為本發(fā)明所述可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置的在機(jī)柜內(nèi)安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。如圖1、圖2所示，本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，安裝于機(jī)柜內(nèi)，并與機(jī)柜內(nèi)既有的變壓器、起動(dòng)電阻、快熔和空氣開關(guān)配合接線，從而構(gòu)成勵(lì)磁系統(tǒng)，包括箱體及置于箱體內(nèi)的控制電路、功率電路、散熱模塊及散熱風(fēng)機(jī)；其中，所述功率電路包括起動(dòng)回路和主橋電路，所述主橋電路具有交流輸入端和直流輸出端；所述控制電路包括微處理器、觸發(fā)電路、以及檢測(cè)電路；所述檢測(cè)電路檢測(cè)主橋電路的交流輸入電壓和直流輸出電流，所述微處理器根據(jù)前述檢測(cè)的電流及電壓信號(hào)，并結(jié)合電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)預(yù)置程序而通過觸發(fā)電路調(diào)整主橋電路的觸發(fā)角，以調(diào)整主橋電路的直流輸出電流。其中，所述微處理器根據(jù)檢測(cè)電路得到的主橋電路交流側(cè)的實(shí)際輸入電流，進(jìn)而合成得到輸出直流側(cè)的實(shí)際勵(lì)磁電流，進(jìn)而按照設(shè)定的勵(lì)磁電流值采用閉環(huán)控制的方法，不斷調(diào)整主橋電路觸發(fā)角，使輸出電流恒定。所述主橋電路的直流電源輸出則作為電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置中，所述控制電路還包括輸入/輸出接口電路、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口、以及人機(jī)交互單元；所述輸入/輸出接口電路、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口、以及人機(jī)交互單元分別與微處理器連接；其中，所述輸入/輸出接口電路用于接收外部輸入的開關(guān)量及模擬量信號(hào)，以及向外部輸出開關(guān)量及模擬量信號(hào)。所述現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口包括現(xiàn)場(chǎng)總線接口和局域網(wǎng)接口，例如，工業(yè)以太網(wǎng)、Profibus、Modbus/RS485等多種現(xiàn)場(chǎng)總線,有極強(qiáng)的通訊能力。所述人機(jī)交互單元與微處理器連接，以完成控制指令輸入、電量參數(shù)顯示和波形顯示等。該人機(jī)交互單元可為觸摸屏或液晶屏。本發(fā)明中，所述主橋電路采用全控橋，這樣去掉了半控橋所需的關(guān)橋單元，節(jié)省了體積；滅磁則采用逆變滅磁的方式，高效快速，并且不需要滅磁電路的支持。觸發(fā)電路采用高頻脈沖串，摒棄了傳統(tǒng)的方波形式，觸發(fā)變壓器采用高頻脈沖變壓器，較傳統(tǒng)的低頻變壓器體積大為減小，因此觸發(fā)電路的體積大為減小。該觸發(fā)電路對(duì)來自微處理器的觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行隔離與驅(qū)動(dòng)，以觸發(fā)主橋電路上的晶閘管。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置中，所述檢測(cè)電路包括失步信號(hào)檢測(cè)電路、起動(dòng)回路誤導(dǎo)通檢測(cè)電路、交直流電壓檢測(cè)電路、交流電流檢測(cè)電路、以及調(diào)理電路，所述調(diào)理電路接收所述失步信號(hào)檢測(cè)電路、起動(dòng)回路誤導(dǎo)通檢測(cè)電路、交直流電壓檢測(cè)電路、及交流電流檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，并經(jīng)調(diào)理為規(guī)范信號(hào)后發(fā)送至微處理器。其中，所述交流電流檢測(cè)電路為分別設(shè)置于A相和C相的電流互感器，借助于電流互感器檢測(cè)的交流電流信號(hào)，可以合成主橋電路的直流輸出電流，體積小且性能可靠。所述交流電壓的檢測(cè)也摒棄傳統(tǒng)的采用變壓器隔離的檢測(cè)方式，而是采用高阻隔離差分檢測(cè)電路，交直流電壓均可檢測(cè)，體積極大減小。同時(shí)，所述檢測(cè)的主橋電路輸出的直流電流信號(hào)還可送至輸入/輸出接口電路，并接到裝置外部的直流電流表，摒棄了傳統(tǒng)的采用大體積分流器接直流電流表的方式。所述微處理器具有數(shù)據(jù)處理功能，并預(yù)置了對(duì)應(yīng)的處理軟件，可對(duì)接入的數(shù)據(jù)按預(yù)置軟件進(jìn)行處理。例如，對(duì)于前述檢測(cè)的交流電壓信號(hào)，可由微處理器根據(jù)預(yù)置軟件計(jì)算出同步點(diǎn)，摒棄了傳統(tǒng)的通過同步變壓器和比較器這種通過硬件電路的方式來獲取過零點(diǎn)的方法，減少了元件，且抗干擾能力更強(qiáng)。同時(shí)，缺相判斷也可由預(yù)置軟件進(jìn)行，可靠而準(zhǔn)確。本發(fā)明依靠微處理器的預(yù)置軟件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)計(jì)算的功能，去除了傳統(tǒng)勵(lì)磁裝置中使用的大量元器件，在實(shí)在無法去除的地方才用小體積元件代替現(xiàn)有的大體積元件，使應(yīng)急勵(lì)磁裝置的整體體積大大縮??；并且，由于元件數(shù)量的減少，也極大提升了裝置的可靠性。采用交流采樣和軟件處理，則使控制更加精確、穩(wěn)定和可靠，并使裝置功能升級(jí)更加簡單方便。本發(fā)明中，所述功率電路、散熱模塊及散熱風(fēng)機(jī)全部內(nèi)置于機(jī)箱。主橋電路的三對(duì)橋臂及起動(dòng)回路的可控硅二極管對(duì)管均采用模塊化器件，并采用表面安裝工藝安裝在同一個(gè)散熱模塊之上進(jìn)行集中散熱，極大地縮小了功率電路的體積，且為了保證散熱效率，所述散熱風(fēng)機(jī)采用了三相交流風(fēng)機(jī)。本發(fā)明的工作原理如下:[0031 ] 當(dāng)同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)回路先導(dǎo)通，轉(zhuǎn)子感應(yīng)的交變電流通過起動(dòng)電阻RF形成回路，保證電機(jī)的正常起動(dòng)。當(dāng)電機(jī)起動(dòng)至指定滑差時(shí)，微處理器自動(dòng)發(fā)出六路觸發(fā)脈沖到主橋電路上的晶閘管，應(yīng)急勵(lì)磁裝置立即向同步電機(jī)投入勵(lì)磁電流，將電機(jī)牽入同步，同時(shí)斷開起動(dòng)回路。所述微處理器的預(yù)置軟件可根據(jù)交流電壓檢測(cè)電路取得的三相交流電壓，計(jì)算得到電壓信號(hào)的同步點(diǎn)，并根據(jù)參數(shù)的不同設(shè)置情況給出觸發(fā)角，分別發(fā)出六路觸發(fā)脈沖。本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，其自身為一機(jī)箱，安裝于機(jī)柜內(nèi)，并與機(jī)柜內(nèi)既有的大體積元件，即變壓器、起動(dòng)電阻、快熔和空氣開關(guān)配合接線，結(jié)構(gòu)清晰，接線簡單明了。本裝置自身與機(jī)柜內(nèi)其他大元件只有六根大線連接，其余皆采用即插即拔的插座，因此裝置的撤換十分方便迅速。在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，可以用一臺(tái)本發(fā)明所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置為多個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)做應(yīng)急備份:將本裝置安裝在移動(dòng)小車上，在勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可將應(yīng)急裝置迅速移動(dòng)到故障設(shè)備前，拆除前述的故障機(jī)箱的六根大線，用帶鱷魚夾的大線直接連接移動(dòng)小車上的本裝置，勵(lì)磁系統(tǒng)即可重新投勵(lì)，整個(gè)過程在幾分鐘內(nèi)即可完成。在勵(lì)磁系統(tǒng)需要升級(jí)換代時(shí)，可將原機(jī)柜內(nèi)的變壓器、起動(dòng)電阻、快熔和空氣開關(guān)保留，將本裝置安裝在柜內(nèi)，連接六根大線即可，升級(jí)簡單快速，并最大程度地保護(hù)了用戶原有的投資。盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權(quán)利要求1.一種可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，安裝于機(jī)柜內(nèi)，并與機(jī)柜內(nèi)既有的變壓器、起動(dòng)電阻、快熔和空氣開關(guān)配合接線，從而構(gòu)成勵(lì)磁系統(tǒng)，其特征在于，包括箱體及置于箱體內(nèi)的控制電路、功率電路、散熱模塊及散熱風(fēng)機(jī)； 其中，所述功率電路包括起動(dòng)回路和主橋電路，所述主橋電路具有交流輸入端和直流輸出端； 所述控制電路包括微處理器、觸發(fā)電路、以及檢測(cè)電路；所述檢測(cè)電路檢測(cè)主橋電路的交流輸入電壓和直流輸出電流，所述微處理器根據(jù)前述檢測(cè)的電流及電壓信號(hào)，并結(jié)合電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)預(yù)置程序而通過觸發(fā)電路調(diào)整主橋電路的觸發(fā)角，以調(diào)整主橋電路的直流輸出電流。
2.如權(quán)利要求1所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，其特征在于，所述控制電路還包括輸入/輸出接口電路、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口、以及人機(jī)交互單元；所述輸入/輸出接口電路、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口、以及人機(jī)交互單元分別與微處理器連接； 其中，所述輸入/輸出接口電路用于接收外部輸入的開關(guān)量及模擬量信號(hào)，以及向外部輸出開關(guān)量及模擬量信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，其特征在于，所述檢測(cè)電路包括失步信號(hào)檢測(cè)電路、起動(dòng)回路誤導(dǎo)通檢測(cè)電路、交直流電壓檢測(cè)電路、交流電流檢測(cè)電路、以及調(diào)理電路，所述調(diào)理電路接收所述失步信號(hào)檢測(cè)電路、起動(dòng)回路誤導(dǎo)通檢測(cè)電路、交直流電壓檢測(cè)電路、及交流電流檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，并經(jīng)調(diào)理為規(guī)范信號(hào)后發(fā)送至微處理器。
4.如權(quán)利要求3所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，其特征在于，所述交流電流檢測(cè)電路為分別設(shè)置于A相和C相的電流互感器。
5.如權(quán)利要求3所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，其特征在于，所述交直流電壓檢測(cè)電路為高阻隔離差分電路。
6.如權(quán)利要求1所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，其特征在于，所述觸發(fā)電路采用高頻脈沖變壓器隔離觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)為高頻脈沖。
7.如權(quán)利要求2所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口包括現(xiàn)場(chǎng)總線接口和局域網(wǎng)接口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置，安裝于機(jī)柜內(nèi)，并與機(jī)柜內(nèi)既有的變壓器、起動(dòng)電阻、快熔和空氣開關(guān)配合接線，從而構(gòu)成勵(lì)磁系統(tǒng)，包括箱體及置于箱體內(nèi)的控制電路、功率電路、散熱模塊及散熱風(fēng)機(jī)；其中，所述功率電路包括起動(dòng)回路和主橋電路，所述主橋電路具有交流輸入端和直流輸出端；所述控制電路包括微處理器、觸發(fā)電路、檢測(cè)電路；所述檢測(cè)電路檢測(cè)主橋電路的交流輸入電壓和直流輸出電流，所述微處理器根據(jù)前述檢測(cè)的電流及電壓信號(hào)，并結(jié)合電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)預(yù)置程序而通過觸發(fā)電路調(diào)整主橋電路的觸發(fā)角，以調(diào)整主橋電路的直流輸出電流。本實(shí)用新型所述的可移動(dòng)的集成化應(yīng)急勵(lì)磁裝置接線簡單、維護(hù)方便、能夠迅速投入運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02J9/04GK203027176SQ20132003982
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者劉曰鵬, 魏志軍, 趙鋼 申請(qǐng)人:北京科信邦電氣傳動(dòng)技術(shù)有限公司