電機節能控制器的設計

此電路基于基本的絕對值電路，增加了濾波電容C1，將交流信號的絕對值變?yōu)槠骄?；合?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/設計">設計R5的阻值，將平均值變?yōu)橛行е怠?p>相位檢測電路如圖3所示。

電壓信號VA和電流信號IA經(jīng)與微電平信號REF比較，取得電壓和電流信號的正半周；經(jīng)RC濾波后由信號“或”電路，形成含有功率因數角的信號；由單片機去除其中的電壓半周期，即得功率因數角。

單片機控制板部分基本電路如圖4所示。

TLC0834是4路8位A/D轉換器，采集1路電壓和3路電流信號；TLC5615是10位串行D/A，將控制量變?yōu)槟M電壓信號，去控制可控硅交流調壓；X25045是含WDT和EEPROM的多功能電路，負責單片機系統的安全監視和重要參數的保護；SN75176是RS485接口，實(shí)現連網(wǎng)監控。

4 軟件設計

單片機軟件采用C51語(yǔ)言編程，C51與匯編語(yǔ)言相比，有編程效率高、代碼易維護等優(yōu)點(diǎn)。程序主要由鍵盤(pán)與顯示監控部分、串行接口芯片驅動(dòng)部分和信號采集與實(shí)時(shí)控制部分組成。

串行接口芯片驅動(dòng)部分，主要是根據芯片廠(chǎng)商時(shí)序圖，以單片機的I/O口模擬串行口，以實(shí)現對串行芯片的讀寫(xiě)操作。本課題由于單片機I/O較多，各個(gè)芯片采用單獨的I/O信號。

信號采集與實(shí)時(shí)控制部分，以實(shí)時(shí)時(shí)鐘為基準，采集電壓電流信號對系統的安全進(jìn)行監視。采集功率因數信號與最優(yōu)值比較，以PI控制算法進(jìn)行運算，適時(shí)發(fā)出控制指令，對電動(dòng)機進(jìn)行調壓，使其運行于高效率狀態(tài)。

5 系統調試

在系統調試過(guò)程中，我們發(fā)現并處理了如下幾個(gè)問(wèn)題。

①電動(dòng)機可控硅交流調壓的穩定性問(wèn)題。由于電動(dòng)機是大電感性負載，在按外三角接法時(shí)最好采用半控形式。其中的數據管發(fā)揮了吸收諧波的作用。要使用全控形式，最好采用內三角形式。該接法中各個(gè)繞組單獨供電，繞組之間不會(huì )產(chǎn)生相互干擾。

②三相調壓移相觸發(fā)板的器件選擇問(wèn)題。3個(gè)積分電容的值必須相互一致，誤差在1%以?xún)?，調制電容C7的值不能太大，耦合電容C1、C2、C3亦不能太大，不然會(huì )使電路不能長(cháng)期運行，或出現三相的不平衡。

③節電控制器的最佳功率因數設定問(wèn)題。最佳值一般在0.85附近，風(fēng)機可以設定在0.9附近，針對不同電機而稍有不同。如果超出了此范圍，則屬不正?，F象。因為電動(dòng)機從理論上有一個(gè)在75%～80%負載率附近的最高效率點(diǎn)，若電動(dòng)機老化而無(wú)此特性，則節能不能成立。應用中必須注意此原則。

6 結論

本電機節能控制器除了具有功率因數控制節能功能外，還實(shí)現了軟啟動(dòng)、斷相保護、過(guò)流保護、過(guò)熱保護等功能。經(jīng)用戶(hù)測試表明，該電機節能控制器設計合理、運行可靠、節能效果明顯。