[发明专利]一种电动机定频工况的高效运动控制系统及其控制方法

说明书

一种电动机定频工况的高效运动控制系统及其控制方法属于电动机控制领域；如何提高电动机的效率；包括多级调压模块包括不同控制需求的若干调压模块，若干调压模块按照级联方式连接；三相电源的输入端与控制模块的电源端子VL、控制模块的电源端子VN及多级调压模块连接，多级调压模块与控制模块连接，控制模块的RS232‑1接口与显示模块连接；控制模块包括电压采集单元、电流采集单元和功率计算单元；电压采集单元、电流采集单元分别与三相电源输入端连接，功率计算单元根据电压采集单元和电流采集单元采集的数据计算出有效功率；本发明能够连续分级调整电动机的输入电压，降低电动机的运行能耗，提高电动机的运行效率。

技术领域

本发明属于电动机控制领域，尤其涉及一种电动机定频工况的高效运动控制系统及其控制方法。

背景技术

电动机可用于拖动风机、泵、压缩机等各种设备，被广泛应用于工业、商业、农业、公用设施以及家用电气等多个领域。电动机系统包括电动机、被拖动装置、传动控制系统及管网负荷，用电量占社会总用电量的2/3左右。提高电机系统能效水平对于建设资源节约型、环境友好型社会、推动可持续发展具有重要意义。

目前，我国电机系统的能源利用率约比国际先进水平要低10％～30％，运行效率比国外先进水平低10％～20％，节能潜力巨大。如何提高电动机的效率是一个亟待的问题。

现有的控制电动机的方式有自耦式调节零点控制方式、可控硅斩波和PWM的调压方式；自耦式调节零点控制方式调节输出电压时需要切换自耦变压器的零点，各个零点控制单元不能实现电气和机械互锁，可靠性低安全性差；可控硅斩波和PWM的调压方式自身损耗高输出电压谐波较大，长时间运行对电动机和线路都有不同程度的损害，会对其他电子设备的信号造成干扰使其不能正常工作。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种电动机定频工况的高效运动控制系统及其控制方法，通过将不同控制需求制作的调压模块按级联方式组成多级调压模块，不同的组合实现多级的电压控制，以检测到的实时功率计算出当前电动机实际功率和电动机额定功率的百分比，根据这个百分比匹配相应的级联组合方式，实现按电动机运行实际状态，动态调节输入电源的电压，提高电动机的效率。

本发明的技术方案：

一种电动机定频工况的高效运动控制系统，包括三相电源、多级调压模块、电动机、控制模块，电流保护模块和显示模块；所述多级调压模块包括不同控制需求的若干调压模块，所述若干调压模块按照级联方式连接；所述三相电源的输入端与电流保护模块及多级调压模块连接，所述电流保护模块与控制模块的电源端子VL、控制模块的电源端子VN连接，所述多级调压模块与控制模块连接，所述控制模块的RS232-1接口与显示模块连接；

所述控制模块包括电压采集单元、电流采集单元和功率计算单元；所述电压采集单元的接口VA、VB、VC、VN-L、电流采集单元的接口+IC、-IC、+IB、-IB、+IA、-IA分别与三相电源输入端连接，所述功率计算单元根据电压采集单元和电流采集单元采集的数据计算出有效功率。

进一步地，所述调压模块包括接触器VT1、继电器1KM、热继电器1FR、电抗器1L、电阻1R1、电阻1R2、电阻1R3、电容1C1、电容1C2和电容1C3；所述三相电源每相均与接触器VT1的每相输入端子1相连，接触器VT1的每相输出端子与继电器1KM的两组串联开点连接，所述接 触器VT1每相输出端子4与继电器1KM的两组串联闭点连接，所述继电器 1KM依次连接热继电器1FR和电抗器1L，所述电抗器分别与电阻1R1、电阻1R2、电阻1R3相连，所述电阻1R1串联电容1C1，电阻1R2串联电容1C2，电阻1R3串联电容1C3，所述电容1C1、电容1C2和电容1C3连接N线。