[实用新型]一种交流负载控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电气控制技术领域，具体地说，是涉及一种可以对交流负载实现调速或者功率调节的交流负载控制系统。

背景技术

目前控制交流电机的方法主要为使用IGBT构成的变频调速技术以及使用可控硅SCR构成的电机软启动技术。以控制三相交流电机为例，现有技术存在如下问题：

1、变频调速技术是通过改变供给电机交流电压的频率来达到改变电机转速的目的的。但是，当交流电压的频率降低时，必须降低交流电压的幅值，否则电机磁路将进入饱和区域而产生过电流。因此，采用现有的变频调速技术控制交流电机既要调压又要调频。在高功率因数、无电流冲击的要求下，调压时需要采用六个开关器件（比如IGBT功率管，每相需要两个，正，负各一个，三相就需要六个）设计可控整流电路，用于将交流电压整流成直流电压，为后续逆变模块提供直流母线电压。通过逆变模块进行调频控制时，也需要使用六个开关器件（比如IGBT功率管）来将直流母线电压逆变成三相交流电压，以驱动三相电机运转。这样，在三相电机的供电主回路中共计需要使用12个IGBT功率管进行电路设计，不仅结构复杂，成本高，而且还会造成可靠性的降低。

2、变频调速技术很难使交流电机在第四象限工作。第四象限的特点是电机速度是负值，而电机转矩是正值，例如起重机在下放重物的过程中就需要其内部电机工作在第四象限。但是，由于变频调速技术是通过改变频率的方法来改变电机速度的，而频率是不能成为负值的，因此要想速度变为负值，只能改变电机的相序。此时，电机实际上不是工作在第四象限，而是工作在第二象限，处于发电状态。

3、由可控硅SCR构成的软启动器是目前用于控制交流电机软启动的主要形式，它采用移相降压的方式来达到减小启动电流的目的，即通过降低启动电压来降低电机的启动电流。这种设计方式存在功率因数低、转矩/电流比低、启动电流大等缺点。而且，由SCR构成的软启动器也需要较多的开关元件，同样存在结构复杂、成本高的问题。

对于电气加热炉或者调功器等多相电阻性交流负载来说，一般都是采用可控硅进行功率调节，同样存在控制线路复杂、功率因数低的问题。

发明内容

本实用新型为了解决现有交流负载控制系统所存在的控制线路复杂、可靠性低的问题，提供了一种交流负载控制系统，通过采用二极管构成矩阵开关来调节流经交流负载内部阻抗的电流导通比，进而实现对交流负载的控制，从而简化了控制线路的结构，提高了系统运行的可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种交流负载控制系统，包括2N个二极管、一个开关器件和用于控制所述开关器件通断的控制模块，所述N为交流负载的相数；在交流负载的每一相绕组或者电阻的一端分别连接有两个二极管，在所述的两个二极管中，其中一个二极管的阳极连接该相绕组或者电阻，阴极连接所述开关器件的开关通路的一端，所述开关通路的另一端连接另一个二极管的阳极，所述另一个二极管的阴极连接该相绕组或者电阻；所述交流负载的N相绕组或者电阻的另一端连接N相交流电压，所述开关器件的控制端连接所述的控制模块。

作为所述控制模块的其中一种设计方式，在所述控制模块中包含有脉冲发生器，所述脉冲发生器接收设定信号，生成占空比可调的均匀脉冲信号输出至所述开关器件的控制端。

当所述交流负载为至少三相的交流电机时，所述设定信号为速度设定信号；在所述控制模块中还包含有用于检测交流电机转速的测速传感器，所述测速传感器将检测到的电机转速信号传输至所述的脉冲发生器，所述脉冲发生器根据速度设定信号和电机转速信号之差，调节其输出的均匀脉冲信号的占空比，通过控制开关器件的通断时序调节电机的转速。

当所述交流负载为至少三相的电气加热炉或者调功器等电阻性交流负载时，所述脉冲发生器接收的设定信号为功率设定信号。

作为所述控制模块的另外一种设计方式，当所述交流负载为至少三相的感应式交流电机时；所述控制模块还可以采用被调制信号发生器、调制信号发生器和信号调制器组建而成；其中，所述信号调制器接收被调制信号发生器输出的载波信号以及调制信号发生器输出的调制信号，进而生成调制脉冲信号输出至所述开关器件的控制端。

进一步的，所述调制信号发生器通过人机交互设备接收速度设定信号，并根据速度设定信号确定其输出的调制信号的频率；所述信号调制器通过人机交互设备接收调制深度控制信号，并根据所述调制深度控制信号调节其输出的调制脉冲信号的脉冲宽度。