物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，包括三相電源、無(wú)諧波變頻裝置、數(shù)據(jù)采集單元、中央數(shù)據(jù)處理單元、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)、PC監(jiān)控中心；三相電源、無(wú)諧波變頻裝置和風(fēng)機(jī)依次連接構(gòu)成主回路；數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端連接三相電源，輸出端接中央數(shù)據(jù)處理單元；風(fēng)機(jī)的輸出端設(shè)有傳感器，傳感器的輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接中央數(shù)據(jù)處理單元；中央數(shù)據(jù)處理單元連接無(wú)諧波變頻裝置；中央數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)通訊模塊連接互聯(lián)網(wǎng)，PC監(jiān)控中心通過(guò)有線或者無(wú)線方式連接互聯(lián)網(wǎng)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可以有效的抑制諧波，降低諧波對(duì)電機(jī)的影響。
【專利說(shuō)明】物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實(shí)用新型涉及節(jié)電保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器。
【【背景技術(shù)】】
[0002]電機(jī)所帶平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載設(shè)備主要有各種風(fēng)機(jī)、泵類。平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)是，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，其功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。
[0003]對(duì)風(fēng)機(jī)，現(xiàn)有節(jié)能控制技術(shù)的缺點(diǎn):
[0004]1、節(jié)能的同時(shí)產(chǎn)生副作用:現(xiàn)有節(jié)能控制大多單一使用變頻器，而變頻器在對(duì)電機(jī)負(fù)載節(jié)能的同時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。該諧波是一種有害電能，致使電機(jī)的運(yùn)行溫度過(guò)度發(fā)熱，絕緣過(guò)早老化，壽命減短，維修次數(shù)和費(fèi)用加大。且該諧波會(huì)嚴(yán)重影響精密儀器及智能控制系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，甚至使其誤動(dòng)作而造成事故發(fā)生。
[0005]2、不能基于互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控:現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)開關(guān)操作電機(jī)的運(yùn)行和停止，費(fèi)人、費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，甚至在故障報(bào)警時(shí)延誤時(shí)機(jī)而造成事故發(fā)生。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，在對(duì)電機(jī)進(jìn)行節(jié)能控制的基礎(chǔ)上，降低諧波對(duì)電機(jī)的影響。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，包括三相電源、無(wú)諧波變頻裝置、數(shù)據(jù)采集單元、中央數(shù)據(jù)處理單元、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)、PC監(jiān)控中心；
[0009]三相電源、無(wú)諧波變頻裝置和風(fēng)機(jī)依次連接構(gòu)成主回路；
[0010]數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端連接三相電源，輸出端接中央數(shù)據(jù)處理單元；風(fēng)機(jī)的輸出端設(shè)有傳感器，傳感器的輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接中央數(shù)據(jù)處理單元；中央數(shù)據(jù)處理單元連接無(wú)諧波變頻裝置；中央數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)通訊模塊連接互聯(lián)網(wǎng)，PC監(jiān)控中心通過(guò)有線或者無(wú)線方式連接互聯(lián)網(wǎng)。
[0011]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于:無(wú)諧波變頻裝置中，三相電源穿過(guò)屏蔽磁環(huán)后通過(guò)星形接法接入移相變壓器的一次側(cè)，移相變壓器的二次側(cè)設(shè)有四個(gè)繞組，包括一組輸出AC220V作為無(wú)諧波變頻裝置電源供電的繞組、三組輸出AC380V的三相繞組；在三組三相繞組中，第一組三相繞組采用延邊三角形接法，第二組三相繞組為星形接法，第三組三相繞組采用延邊三角形接法；第一組三相繞組依次連接第一三相橋式整流器、第一 η型濾波器和第一功率逆變電路；第二組三相繞組依次連接第二三相橋式整流器、第二 η型濾波器和第二功率逆變電路；第三組三相繞組依次連接第三三相橋式整流器、第三JI型濾波器和第三功率逆變電路；第一功率逆變電路、第二功率逆變電路和第三功率逆變電路的三相輸出端對(duì)應(yīng)并聯(lián)后連接風(fēng)機(jī)，給風(fēng)機(jī)提供電能。
[0012]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述三相電源為380伏交流電源。
[0013]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于:第一組三相繞組、第二組三相繞組和第三組三相繞組的相位角相差為20°、0。、-20。。
[0014]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于:第一三相橋式整流器與第一 η型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第一電阻；第二三相橋式整流器和第二 η型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第二電阻；第三三相橋式整流器和第三η型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第三電阻。
[0015]該物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，能使電機(jī)所帶該類負(fù)載，高效節(jié)能、電能治理、以太網(wǎng)通訊(PC監(jiān)控中心)或GPRS通訊控制電機(jī)運(yùn)行或停止、能源在線計(jì)量監(jiān)測(cè)。
[0016]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0017]本實(shí)用新型中無(wú)諧波變頻裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可以有效的抑制諧波，降低諧波對(duì)電機(jī)的影響。本實(shí)用新型能夠有效節(jié)能的同時(shí)，集成能源在線計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0018]本實(shí)用新型采用π型濾波器，其結(jié)構(gòu)為采用大電感線圈串接在電容儲(chǔ)能之間，減少電壓突變與電流突變的可能發(fā)生，給整流電源帶來(lái)的波形曲變的影響。同時(shí)大電容儲(chǔ)能充分滿足逆變電路所需電壓的要求，大電感在瞬間電流變化時(shí)對(duì)電流的突變產(chǎn)生阻礙。有效消除由于逆變給主電路帶來(lái)的諧波產(chǎn)生。
[0019]本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)還在于，逆變?nèi)M三相電源并聯(lián)輸出運(yùn)行方式，有效消除諧波的產(chǎn)生，更好地對(duì)輸出電源提供平滑的正玄交流電壓波形與足夠的電流源；降低器件的電流容量與器件選型上存在的電流的不足，從而可以擴(kuò)大低壓變頻在大功率擴(kuò)展的需求；有效地解決了部分地區(qū)無(wú)法采用高壓變頻而改為低壓變頻的問題。
【【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0020]圖1是實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型中無(wú)諧波變頻裝置的電路圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]請(qǐng)參閱圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，包括三相電源、無(wú)諧波變頻裝置、數(shù)據(jù)采集單元、中央數(shù)據(jù)處理單元、風(fēng)機(jī)、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)、PC監(jiān)控中心。
[0024]三相電源、無(wú)諧波變頻裝置和風(fēng)機(jī)依次連接構(gòu)成主回路。數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端連接三相電源，輸出端接中央數(shù)據(jù)處理單元；風(fēng)機(jī)的輸出端設(shè)有傳感器，傳感器的輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接中央數(shù)據(jù)處理單元；中央數(shù)據(jù)處理單元連接無(wú)諧波變頻裝置?；ヂ?lián)網(wǎng)通過(guò)通訊模塊連接中央處理器，PC監(jiān)控中心通過(guò)有線或者無(wú)線方式連接互聯(lián)網(wǎng)。
[0025]通用變頻器的主電路形式一般由三部分組成:整流部分、逆變部分和中間直流濾波部分。整流部分為三相橋式不可控整流器，低壓變頻器整流部分常采用6脈沖二極管不可控橋式整流，中間濾波部分采用大電容作為濾波元件，整流器的輸入電流實(shí)際上是電容器的充電電流，其諧波分量較大。一般未做諧波污染處理的變頻器，其電網(wǎng)總諧波污染通常為50?70%左右。即使在輸入端增加交流電抗器，諧波指數(shù)約可下降3%?10%左右，與國(guó)家所要求的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)仍然差距很大。
[0026]請(qǐng)參閱圖2所示，本實(shí)用新型無(wú)諧波變頻裝置中，三相380V交流電源穿過(guò)屏蔽磁環(huán)后通過(guò)星形接法接入移相變壓器的一次側(cè)，移相變壓器的二次側(cè)設(shè)有三組三相繞組，第一組三相繞組為延邊三角形接法，第二相繞組為星形接法，第三相繞組為延邊三角形接法；第一組三相繞組依次連接第一三相橋式整流器、第一型濾波器和第一功率逆變電路；第二組三相繞組依次連接第二三相橋式整流器、第二 H型濾波器和第二功率逆變電路；第三組三相繞組依次連接第三三相橋式整流器、第三H型濾波器和第三功率逆變電路。第一功率逆變電路、第二功率逆變電路和第三功率逆變電路的三相輸出端對(duì)應(yīng)并聯(lián)后連接風(fēng)機(jī)電機(jī)，給風(fēng)機(jī)提供電能。
[0027]第一三相橋式整流器與第一 π型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第一電阻；第二三相橋式整流器和第二 η型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第二電阻；第三三相橋式整流器和第三π型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第三電阻，用于無(wú)諧波變頻裝置通電時(shí)對(duì)電容組的保護(hù)。
[0028]采用Ji型濾波器，其結(jié)構(gòu)為采用電感線圈串接在電容儲(chǔ)能之間，減少電壓突變與電流突變的可能發(fā)生，給整流電源帶來(lái)的波形曲變的影響。同時(shí)電容儲(chǔ)能充分滿足逆變電路所需電壓的要求，電感在瞬間電流變化時(shí)對(duì)電流的突變產(chǎn)生阻礙。有效消除由于逆變給主電路帶來(lái)的諧波產(chǎn)生。
[0029]本實(shí)用新型無(wú)諧波變頻裝置采用主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由原先單一的整流塊直接對(duì)輸Λ AC380V電壓進(jìn)行整理，改進(jìn)為18脈波移向變流技術(shù)，對(duì)輸入AC380V進(jìn)行移向分割成多電壓。通過(guò)繞組的不同接法讓輸入與輸出的相位角關(guān)系發(fā)生變化，從而促使高次諧波在變壓器中自行消除與抑制掉。18脈波的移向角為20°，每相的相位差為20°、0°、-20°。采用這種方式，可將總諧波電流抑制在10%以下，起到了很好的諧波抑制作用。
[0030]該電路的設(shè)計(jì)創(chuàng)新在于，輸入繞組與輸出繞組均為AC380V，改變各個(gè)繞組的鏈接方式。也從而改變相位，移相輸出采用延邊三角型接法與星型接法相互存在，從而低消諧波的產(chǎn)生。輸入整流模塊與輸出功率單兀的耐壓不變，但電流可降低到原來(lái)的三分之一。輸入部分采用屏蔽磁環(huán)可有效抵制外來(lái)的干擾源及自生干擾的擴(kuò)散。
[0031]本實(shí)用新型一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器工作時(shí)，數(shù)據(jù)采集單元采集三相電源的電參數(shù)送至中央數(shù)據(jù)處理單元，中央數(shù)據(jù)處理單元依據(jù)內(nèi)存中的風(fēng)機(jī)歷史運(yùn)行電參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算該用電系統(tǒng)在節(jié)能改造前、后兩種運(yùn)行狀況下的有功節(jié)電率、無(wú)功節(jié)電率、電流減少率、容量(視在功率)下降率、功率因數(shù)提高率等節(jié)電保護(hù)效果；中央數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)通信模塊可將電源側(cè)電氣參數(shù)、節(jié)電保護(hù)控制器運(yùn)行參數(shù)及控制負(fù)載運(yùn)行參數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到互聯(lián)網(wǎng)；用戶可以通過(guò)PC監(jiān)控中心實(shí)時(shí)調(diào)取中央數(shù)據(jù)處理單元輸出的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)看到該用電系統(tǒng)(或用電設(shè)備)在節(jié)能改造前、后兩種運(yùn)行狀況下的用電量、電費(fèi)、有功功率、無(wú)功功率、電流、容量(視在功率)、功率因數(shù)；以及相應(yīng)的有功節(jié)電率、無(wú)功節(jié)電率、電流減少率、容量(視在功率)下降率、功率因數(shù)提高率、節(jié)約標(biāo)煤量等運(yùn)行參數(shù)和節(jié)電保護(hù)效果，方便遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到物聯(lián)智能監(jiān)控的目的。傳感器實(shí)時(shí)采集風(fēng)機(jī)輸出端的輸出信號(hào)，并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出給中央數(shù)據(jù)處理單元；中央數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)設(shè)定值與傳感器反饋值進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果向無(wú)諧波變頻裝置發(fā)出控制指令，控制無(wú)諧波變頻裝置的運(yùn)行參數(shù)，以調(diào)整輸入風(fēng)機(jī)的電參數(shù)，達(dá)到輸出與設(shè)定一致的要求，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；這種閉環(huán)控制技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)。
[0032]對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，傳感器反饋的可以是壓力、流量等信號(hào)，其功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。
【權(quán)利要求】
1.一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于，包括三相電源、無(wú)諧波變頻裝置、數(shù)據(jù)采集單元、中央數(shù)據(jù)處理單元、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)、PC監(jiān)控中心； 三相電源、無(wú)諧波變頻裝置和風(fēng)機(jī)依次連接構(gòu)成主回路； 數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端連接三相電源，輸出端接中央數(shù)據(jù)處理單元；風(fēng)機(jī)的輸出端設(shè)有傳感器，傳感器的輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接中央數(shù)據(jù)處理單元；中央數(shù)據(jù)處理單元連接無(wú)諧波變頻裝置；中央數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)通訊模塊連接互聯(lián)網(wǎng)，PC監(jiān)控中心通過(guò)有線或者無(wú)線方式連接互聯(lián)網(wǎng)； 無(wú)諧波變頻裝置中，三相電源穿過(guò)屏蔽磁環(huán)后通過(guò)星形接法接入移相變壓器的一次側(cè)，移相變壓器的二次側(cè)設(shè)有四個(gè)繞組，包括一組輸出AC220V作為無(wú)諧波變頻裝置電源供電的繞組、三組輸出AC380V的三相繞組；在三組三相繞組中，第一組三相繞組采用延邊三角形接法，第二組三相繞組為星形接法，第三組三相繞組采用延邊三角形接法；第一組三相繞組依次連接第一三相橋式整流器、第一 η型濾波器和第一功率逆變電路；第二組三相繞組依次連接第二三相橋式整流器、第二 η型濾波器和第二功率逆變電路；第三組三相繞組依次連接第三三相橋式整流器、第三η型濾波器和第三功率逆變電路；第一功率逆變電路、第二功率逆變電路和第三功率逆變電路的三相輸出端對(duì)應(yīng)并聯(lián)后連接風(fēng)機(jī)，給風(fēng)機(jī)提供電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于，所述三相電源為380伏交流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于，第一組三相繞組、第二組三相繞組和第三組三相繞組的相位角相差為20°、0°、-20°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)智能風(fēng)機(jī)節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于，第一三相橋式整流器與第一 η型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第一電阻；第二三相橋式整流器和第二 η型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第二電阻；第三三相橋式整流器和第三η型濾波器之間設(shè)有串聯(lián)有帶短接開關(guān)的第三電阻。
【文檔編號(hào)】H02P27/06GK204068809SQ201420131917
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】趙中凱 申請(qǐng)人:趙中凱