专利名称：一种控制泵类负载的电机软起动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种软起动装置，特别涉及控制泵类负载异步电机的软起动装置，属 于电机控制装置的技术领域。
背景技术：
软起动装置是一种新颖电机控制装置。软起动的主要构成是串接于电源与被控电 机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路，通过不同的方法，控制三相反并联闸管的导 通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，从而实现不同的功能。电动机软起动器 是运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制内部晶闸管的导通角，使电机输入电 压从零以预设函数关系逐渐上升。现有技术中异步电机被广泛应用于泵类系统的领域。由于泵类系统负载的负载 转距特性和异步电机的转矩特性不匹配，电机直接起动和停车引起的转距突变导致液流冲 击，使泵系统产生喘振和噪声，严重时使管道和管道支架晃动，甚至使管道和阀门破裂或断 裂。因此，人们一直在寻找各种方法来降低或消除泵系统的喘振和噪声。为了解决上述技术问题，通常会在电源与异步电机之间串联变频器或软起动器， 以使电机起动或停止时能获得理想的性能，但变频器的代价昂贵，且对于不需要流量调节 的场合其性价比更低。而软起动器虽能够改善泵系统起动时性能，降低喘振和噪声，但常用 的线性斜坡降压软停的方式不能有效的改善泵系统停车时的性能，常常引起电机停止过程 中转速不稳定，使泵系统产生喘振现象。这是因为异步电机的软起动器通常采用线性斜坡 降压方式来进行软停控制。这种控制方式很容易引起泵系统的喘振，这是由异步电机转距 特性和泵系统负载转距特性不匹配引起的。众所周知，泵系统的流量和转速有以下的基本 关系式
Ql N2η ν式中Q-----------------液流流量N-----------------泵的转速泵输出流量的变化与泵转速的变化成正比。
以下基本关系式
「 η Tl Ρ2 .Ν2λ2一 oc ——oc (——Y Tl Pl Nl式中T-----------------负载转距P-----------------液流压力即泵系统的负载转距的变化与液流压力变化成正比，与泵转速变化的平方成正 比。因此，泵转速的微小变化将引起负载转距和液流压力较大幅度的变化。异步电机驱动的泵类负载在线性斜坡降压软停时，系统的稳定性变差，这是异步 电机的固有特性决定的。线性斜坡降压软停控制方式是开环控制，因此不能抑制泵系统振
泵系统负载转距、液流压力和转速有 (2)荡的发生。近来为了解决泵系统软停时的振荡问题，在软起动器采用闭环控制来控制异步电 机的停机。虽然引入转速闭环控制可以解决振荡问题，但需要安装额外的测速装置，这对泵 类负载通常是不可行的。实用新型的内容本实用新型的目的在于提供一种控制泵类负载的电机软起动器，该异步电机的软 起动器解决了泵类负载软停时，容易引起泵类负载喘振的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型一种控制泵类负载的电机软起动器，包括接 入电源与电机之间的主电路，功率控制装置，所述功率控制装置包括实时有功功率发生模 块、额定有功功率发生模块、功率比较模块、功率调节模块，所述实时有功功率发生模块输 入端与主电路的输出端相连，输出端与所述功率比较模块的输入端相连；所述功率比较模 块的输入端并与所述额定有功功率发生模块输出端相连，所述功率比较模块的输出端与所 述功率调节模块的输入端相连，所述功率调节模块的输出端与所述主电路控制端相连。上述一种控制泵类负载的电机软起动器，其中，所述实时功率发生模块包括电压 检测模块、电流检测模块、移相角检测模块、计算模块；所述电压、电流和移相角检测模块的 输入端分别所述主电路输出端相连国，输出端分别与所述计算模块的输入端相连。上述一种控制泵类负载的电机软起动器，其中，还包括电流控制系统，所述电流控 制系统串联在所述主电路与所述功率控制装置之间；所述电流控制系统包括电流比较模 块、电流调节模块，所述电流比较模块的输入端分别与所述功率调节模块的输出端及所述 主电路的输出端相连，所述电流比较模块的输出端与所述电流调节模块的输入端相连；所 述电流调节模块的输出端与所述主电路的控制端相连。本实用新型具有以下有益效果1、由于将电机的有功功率进行闭环控制，电机软停过程中，实时测出电机有功功 率后，与额定有功功率发生模块产生的有功功率比较，并产生一功率误差信号，将功率误差 信号送到功率调节器，功率调节器根据误差信号改变主电路的移相角，使电机有功功率按 设定软停控制规律改变，使电机按照理想的曲线下降，最终使电机平稳的停止运行，从而解 决了泵类负载软停时，容易引起泵类负载喘振的问题。2、由于本实用新型包括电压检测模块、电流检测模块、移相角检测模块、计算模 块，如果电机出现过载过压或电源缺相的电压异常情况，能及时检测出来，从而提高了电机 软停时的安全性。3、由于本实用新型采用了电流控制系统，可避免当负载较大时，电机的电流峰值 达到额定电流的数倍，从而进一步提高了电机软停时的安全性。
图1是本实用新型结构原理图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。为了解决上述技术问题，本实用新型一种控制泵类负载的电机软起动器，包括接入电源与电机之间的主电路1，功率控制装置2，所述功率控制装置2包括实时有功功率发 生模块21、额定有功功率发生模块22、功率比较模块23、功率调节模块24，所述实时有功功 率发生模块21输入端与主电路1的输出端相连，输出端与所述功率比较模块23的输入端 相连；所述功率比较模块23的输入端并与所述额定有功功率发生模块22输出端相连，所述 功率比较模块23的输出端与所述功率调节模块24的输入端相连，所述功率调节模块24的 输出端与所述主电路1控制端相连。由于将电机的有功功率进行闭环控制，电机软停过程 中，通过实时有功功率发生模块21实时得到电机有功功率后，与额定有功功率发生模块22 产生的有功功率比较，并产生一功率误差信号，将功率误差信号送到功率调节器，功率调节 器根据误差信号改变主电路的移相角，使电机有功功率按设定软停控制规律改变，使电机 按照理想的曲线下降，最终使电机平稳的停止运行，从而解决了泵类负载软停时，容易引起 泵类负载喘振的问题。为了提高电机的安全性，所述实时功率发生模块21包括电压检测模块211、电流 检测模块212、移相角检测模块213、计算模块214 ；所述电压、电流和移相角检测模块211、 212、213的输入端分别所述主电路1输出端相连，输出端分别与所述计算模块214的输入端 相连，工作时，通过电流、电压及移相角检测模块检测出电机实时的电流、电压及移相角，再 通过计算模块计算出电机的的实时有功功率，通过功率比较模块比较出实时有功功率与额 定有功功率的误差，再通过功率比较模块对主电路的移相角进行调整，使电机按照设置好 的曲线平稳停机。由于本实用新型包括电压检测模211块、电流检测模块212、移相角检测 模块213、计算模块214，如果电机出现过载过压或电源缺相的电压异常情况，能及时检测 出来，从而提高了电机软停时的安全性。为了避免负载较大时，电机的峰值电流过大，还可设置电流控制系统3，所述电流 控制系统3串联在所述主电路1与所述功率控制装置2之间；所述电流控制系统3包括电 流比较模块31、电流调节模块32，所述电流比较模块31的输入端分别与所述功率调节模块 32的输出端及所述主电路1的输出端相连，所述电流比较模块31的输出端与所述电流调节 模块32的输入端相连；所述电流调节模块32的输出端与所述主电路1的控制端相连。由 于本实用新型采用了电流控制系统，可避免当负载较大时，电机的电流峰值达到额定电流 的数倍，从而进一步提高了电机软停时的安全性。试验结果电机的软停过程的电机电流波形，其中，软停时间设为30秒，最大软停 电流设定为额定电流的2倍。原先在线性斜坡降压开环控制下软停发生振荡，在有功功率 /电流双闭环控制下能够平稳的停机，电流波形显示软停过程中电机电流变化平稳，电机转 矩变化平稳，电机转速平稳下降，没有发生振荡。停机的时间可按要求在0 120秒之间任 意设定。停机过程中，电机电流在电流环控制下始终保持在设定的最大软停允许电流以下。综上所述，本实用新型能在软起动器的基础上实现较好的软停控制功能，有效的 解决了异步电机驱动的泵系统起停时的冲击、喘振和噪声问题，是一种性价比比较高的泵 控制方案。
权利要求一种控制泵类负载的电机软起动器，包括接入电源与电机之间的主电路，功率控制装置，其特征在于，所述功率控制装置包括实时有功功率发生模块、额定有功功率发生模块、功率比较模块、功率调节模块，所述实时有功功率发生模块输入端与主电路的输出端相连，输出端与所述功率比较模块的输入端相连；所述功率比较模块的输入端与所述额定有功功率发生模块输出端相连，所述功率比较模块的输出端与所述功率调节模块的输入端相连，所述功率调节模块的输出端与所述主电路控制端相连。
2.如权利要求1所述一种控制泵类负载的电机软起动器，其特征在于，所述实时有功 功率发生模块包括电压检测模块、电流检测模块、移相角检测模块、计算模块；所述电压、电 流和移相角检测模块的输入端分别所述主电路输出端相连，输出端分别与所述计算模块的 输入端相连。
3.如权利要求1或2所述一种控制泵类负载的电机软起动器，其特征在于，还包括电流 控制系统，所述电流控制系统串联在所述主电路与所述功率控制装置之间；所述电流控制 系统包括电流比较模块、电流调节模块，所述电流比较模块的输入端分别与所述功率调节 模块的输出端及所述主电路的输出端相连，所述电流比较模块的输出端与所述电流调节模 块的输入端相连；所述电流调节模块的输出端与所述主电路的控制端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种控制泵类负载的电机软起动器，包括接入电源与电机之间的主电路，功率控制装置，所述功率控制装置包括实时有功功率发生模块、额定有功功率发生模块、功率比较模块、功率调节模块，所述实时有功功率发生模块输入端与主电路的输出端相连，输出端与所述功率比较模块的输入端相连；所述功率比较模块的输入端并与所述额定有功功率发生模块输出端相连，所述功率比较模块的输出端与所述功率调节模块的输入端相连，所述功率调节模块的输出端与所述主电路控制端相连，本实用新型解决了泵类负载软停时，容易引起泵类负载喘振的问题。
文档编号H02P1/26GK201742355SQ20102010283
公开日2011年2月9日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者尹祥顺, 李军民 申请人:扬中市丰顺电器有限公司