新型低壓配電降壓節能裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電機控制領域，具體地，涉及一種新型低壓配電降壓節能裝置。
【背景技術】
[0002] 異步電動機作為使用最廣泛的電動機，因具備結構簡單、價格低廉、堅固耐用、制 造方便、很少需要維護和能在惡劣環境下持續運行的優點，在日常生活，尤其是工業生產中 得到了廣泛的使用，是電能的主要消耗者。當前，大部分工業拖動都是異步電動機，地位顯 著。實際中，工礦企業有相當多的異步電動機及相關的拖動系統處在非經濟運行狀態，造成 極大的電能浪費。分析其原因，主要有兩個:第一，異步電動機直接起動的電流過大，對電網 造成較大的沖擊，這就影響了同一電網其它設備的正常運行;另一方面，異步電動機在運行 時，負載經常變化，這就導致了電機經常處于輕載和空載的狀態，功率因數和效率變低，"大 馬拉小車"現象嚴重，電能白白被消耗。所以，電動機的節能對能源保護和社會經濟的發展 有很重要的意義。有數據表明，電動機節能率每提高一個百分點，每年就能節省電費幾十億 元。在電機節能上，此前已經在優化電機設計工藝、技術改造和合理選型等方面有了較為顯 著的工作，但是研究如何進一步提高異步電動機的節能經濟運行仍有較大的空間和現實意 義。
[0003] (1)、異步電動機降壓節能方法：
[0004] 電機效率優化控制策略，歸納起來可以分為以下幾種類型:基于最小功率因數角 的控制方法、基于電機效率的最大效率控制方法、基于定子電流檢測的最小定子電流法、基 于輸入功率的最小有功功率在線搜索方法等，結合現有的智能控制技術如自適應控制、模 糊控制、神經網絡控制等實現電機的智能化控制。
[0005] (2)、基于IGBT模塊的電機驅動技術：
[0006] 以IGBT為核心的變換器在工業電機驅動、新能源發電、電力傳輸、電能變換、電能 質量控制和無功補償等領域廣泛應用，在中等及大功率應用中逐漸占據主導地位。驅動和 保護電路的性能直接影響著IGBT的性能和變換器系統的安全穩定運行。
[0007] (3)、異步電機在線效率優化控制策略：
[0008] 對于異步電動機的智能節能控制不依賴精確模型的在線搜索尋優法。這類尋優方 法主要有基于最小輸入定子電流法、最小輸入功率法等。在保證異步電動機能正常運行的 情況下，即轉速變化不大，轉子電流不超過額定值，使異步電動機在一定區間內進行在線搜 索，尋找效率最優的工作點。
[0009]目前三相異步電動機的節能方法硬件實現主要有五種方式:基于電機本身結構的 改進技術，基于星-角轉換的控制技術，基于電容的無功就地補償技術，基于變頻器的變頻 調速節能技術，基于晶閘管或IGBT的調壓節能技術。
[0010]基于電機本身結構的改進技術，目前已經得到實際應用的高效電機主要有稀土永 磁電機和開關磁阻電機，在美國、加拿大等國得到了廣泛普及。然而在我國，高效電機卻始 終市場的占有率低下，在這方面還是需要國家有關部門出臺相應的法律法規來進行引導。 基于星-角轉換的控制技術，屬于傳統節能方式，被大量應用于需要軟啟動的場合中。但是 其存在輸出電壓變化不連續，重負載下效果差等缺點。基于電容的無功就地補償技術，能夠 有效提高電動機的功率因數，減少電動機的無功損耗，但無法降低有功損耗，并且就地補償 電容值的大小，沒有明確的公式，通過經驗來匹配電容，難免造成匹配不當的情況發生。因 此這種方法的節電效果一般。基于變頻器的變頻調速技術，是近年來的研究熱點。由于其軟 啟動性能好，可以方便調整電機參數，對于電機壽命的延長有很大好處。同時由于其可以改 變電機的轉速，所以隨著負載的降低，能量消耗也會下降，節能效果良好。目前應用于變頻 調速的控制技術也得到了較快的發展，主要有恒壓頻比控制、轉差頻率控制、矢量控制和直 接轉矩控制等，且已全部實現了數字化，而且這些控制技術通過與現代智能控制理論(模糊 控制、神經網絡、遺傳算法等)結合，已經展現出在電機節能控制方面的強大的優越性和 巨大的潛力。
[0011] 在電機智能控制策略方面，由于交流電機是非線性、多變量、耦合系統，且受到轉 矩波動、未知負載和電機本身參數變化等的影響，傳統控制方法難以實現快速、精確控制要 求。智能控制不依賴于對象模型，繼承了人腦思維的非線性特征，并在處理有不精確性和不 確定性的問題中獲得可處理性、魯棒性。由于交流傳動系統具有較明確的數學模型，在交流 傳動中引入智能控制的目的是充分利用其非線性、變結構、自尋優等功能來克服交流傳動 系統的變參數與非線性等因素，從而提高系統的魯棒性。目前，主要的智能控制策略有模糊 控制、神經網絡控制、遺傳算法、專家控制、支持向量機控制等，其中模糊控制和神經網絡控 制智能控制在交流傳動系統應用中較為成熟。
[0012] 現有技術存在的缺點：
[0013] ①現有控制策略電機的運行效率較低，依賴于電機的數學模型。
[0014] ②在線檢測參數精度不高，影響控制器的控制精度。
[0015] ③現有控制器中很少引入智能控制系統，利用其非線性、變結構、自尋優等功能來 克服傳動系統的變參數與非線性等因素。 【實用新型內容】
[0016] 本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種新型低壓配電降壓節能裝置，以 實現在常規調壓控制的基礎上能夠使電機運行在效率最大化，同時保證系統對負載變化有 良好的跟隨特性的優點。
[0017] 為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：
[0018] -種新型低壓配電降壓節能裝置，包括第一整流橋、濾波電路、IGBT模塊、逆變橋 和異步電機，三相交流電依次通過第一整流橋、濾波電路、IGBT模塊和逆變橋后輸出至異步 電機，還包括IGBT模塊驅動電路、數據采集電路、多輸出隔離開關電源電路和DSP控制電路， 所述數據采集電路將采集的異步電機信號傳輸至DSP控制電路，所述DSP控制電路的輸出端 與IGBT模塊驅動電路的輸入端連接，所述IGBT模塊驅動電路的輸出端與IGBT模塊的輸入端 連接，所述多輸出隔離開關電源電路分別為IGBT模塊驅動電路、數據采集電路和DSP控制電 路提供直流電源。
[0019] 進一步的，所述多輸出隔離開關電源電路，包括輸入整流濾波電路、高頻變壓器、 PffM控制芯片TL2844B和三端穩壓器7805;
[0020] 所述輸入整流濾波電路，包括電容Cl、電感LI、電容C2、第二整流橋、電容C3、電容 C4而二極管D5,所述電容Cl連接在電感Ll的一端，所述電容C2連接在電感Ll的另一端，所述 電感Ll的另一端與第二整流橋的輸入端連接，所述第二整流橋的輸出端連接電容C3,且電 容C3的一端接地，電容C3的另一端與高頻變壓器的初級繞組的同名端連接，電容C4和二極 管D5組成的串聯電路并聯在高頻變壓器初級繞組的兩端，且二極管D5的陰極與電容C4串 聯，電阻Rl與電容C4并聯；
[0021] 所述高頻變壓器第一次級繞組的同名端與三端穩壓器7805的輸入端連接，所述三 端穩壓器7805的輸入端與三端穩壓器7805的接地端之間串聯電容C13,電容C14和電容C15 組成的并聯電路串聯在三端穩壓器7805的接地端與三端穩壓器7805的輸出端之間，所述三 端穩壓器7805的接地端與高頻變壓器第一次級繞組的異名端連接；
[0022]所述高頻變壓器第二次級繞組的同名端與二極管DlO的陽極連接，所述二極管DlO 的陰極與高頻變壓器第二次級繞組的異名端之間串聯電容C18,電容C19與電容C18并聯，高 頻變壓器第三次級繞組的同名端與高頻變壓器第二次級繞組的異名端連接，高頻變壓器第 三次級繞組的異名端與二極管Dll的陰極連接，二極管Dll的陽極與高頻變壓器第三次級繞 組的同名端之間串聯電容C20，電容C21與電容C20并聯；
[0023]所述高頻變壓器第四次級繞組的同名端與二極管D12的陽極連接，所述二極管D12 的陰極與高頻變壓器第四次級繞組的異名端之間串聯電容C22，電容C23與電容C22并聯，高 頻變壓器第五次級繞組的同名端與高頻變壓器第四次級繞組的異名端連接，高頻變壓器第 五次級繞組的異名端與二極管D13的陰極連接，二極管D13的陽極與高頻變壓器第五次級繞 組的同名端之間串聯電容C24,電容C25與電容C24并聯；
[0024]所述高頻變壓器第六次級繞組的同名端與二極管D14的陽極連接，所述二極管D14 的陰極與高頻變壓器第六次級繞組的異名端之間串聯電容C26，電容C27與電容C26并聯，高 頻變壓器第七次級繞組的同名端與高頻變壓器第六次級繞組的異名端連接，高頻變壓器第 七次級繞組的異名端與二極管D15的陰極連接，二極管D15的陽極與高頻變壓器第七次級繞 組的同名端之間串聯電容C28，電容C29與電容C28并聯；
[0025]所述二極管D12的陰極與二極管D14的陰極連接，且二極管D12和二極管D14之間的 節點與光電親合器的輸入端之間串聯電阻R12,電阻R12的一端與光電親合器的一個輸入端 連接，電阻R12的另一端與電阻R14連接，電阻R14電容ClO串聯，電阻ClO與穩壓二極管U2并 聯，穩壓二極管U 2的輸出端與光電親合器的另一個輸入端連接，光電親合器的輸出端連接 電容C9,電容C9的一端接地，電容C9的另一端與PffM控制芯片TL2844B的電流補償控制管腳 COMP連接，P麗控制芯片TL2844B的輸出管腳OUTPUT與二極管D8的陰極連接，二極管D8的陽 極與電阻R7連接，二極管D8與電阻R7組成的串聯電路與電阻R8并聯，電阻R7和電阻R8之間 的節點與場效應管Ql的柵極連接，場效應管Ql的柵極與場效應管Ql的源極之間依次串聯電 阻R9、電阻Rll和電阻R10,場效應管Ql的漏極與高頻變壓器的初級繞組的異名端連接，高