一种具有主从控制功能的智能电动机转子控制器的制作方法

1.本实用新型涉及电动机控制技术领域，尤其涉及一种具有主从控制功能的智能电动机转子控制器。


背景技术：

2.智能电动机转子控制器是利用可控硅的可控性而开发的可用于控制电动机转子电阻器的控制器(也称：“可控硅开关”、无触点控制器等)yzr型三相异步绕线式电动机(以下简称电动机)在运行的过程中，为了能够降低启动电流，减缓对电动机的冲击，需要在转子回路串接电阻，以此控制电动机的转矩。当电动机在不同档位运行或者全速运行时，需要对电动机转子回路串接的电阻进行短切。为使整个启动过程尽量保持较大的启动转矩，同时保证电流不超标，需要在短切电阻时通过功率模块逐级切换。但是目前电动机传统短切转子电阻的方式是有：1)在电动机转子各电阻器后串接单台或多台单级切阻装置，这样的设计不仅投入成本高，且占用控制屏(柜)内较大的安装空间，并需接多组控制线接收反馈信号；2)在电动机转子各电阻器后串接单台或多台多级切阻装置，其缺点是当电动机转子回路≥4级时切电阻控制时，需串接≥2台多级切阻装置，同样存在并接多组控制线接收反馈信号的问题。此外，上述2种方式均是针对单台电动机切阻的情况，无法完成1台切阻装置同时对应2台或多台电动机的情况。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种具有主从控制功能的智能电动机转子控制器，以克服上述现有技术的缺点。
4.一种具有主从控制功能的智能电动机转子控制器，包括：中控单元、扩展级模块单元和结构件；
5.所述中控单元和所述扩展级单元均设置于结构件上；
6.所述中控单元包括若干第一功率模块、主控电路板和第一故障检测单元；所述扩展级模块单元包括若干第二功率模块；
7.所述第一功率模块和所述第二功率模块均与所述主控电路板电路连接；
8.所述第一故障检测单元分别与所述第一功率模块、第二功率模块和所述主控电路板电路连接。
9.进一步的，所述第一功率模块/第二功率模块包括散热单元、两组可控硅、触发单元、温控单元、接口单元和第二故障检测单元；
10.所述触发单元与所述主控电路板连接，以通过所述主控电路板驱动所述触发单元；
11.所述可控硅与所述触发单元连接，以通过所述触发单元控制所述可控硅的导通或者截止；
12.所述温控单元与所述可控硅连接；
13.所述散热单元与所述可控硅连接；
14.所述接口单元与所述中控单元连接；
15.所述接口单元连接于外部电源。
16.进一步的，两组所述可控硅并联连接。
17.进一步的，还包括显示面板，所述显示面板与所述主控电路板连接。
18.本实用新型的一种具有主从控制功能的智能电动机转子控制器，通过模块化的设计，能够实现在不同控制方案的电动机转子回路部分切电阻控制，并且在电动机转子回路≥4级时切电阻控制时，通过中控单元的主控制部分及扩展级模块单元的从控制部分的设计，实现智能电动机转子器的主从控制的功能，利用主控电路板同时接收主控单元和扩展级模块单元的反馈进行统一控制，减少控制线路接线，降低故障率，同时缩减智能电动机转子控制器的安装空间，降低成本，解决了数量较多控制线接收反馈信号的问题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型智能电动机转子控制器的单电机转子电阻5段4级切除控制器原理图；
21.图2为本实用新型智能电动机转子控制器的单电机转子电阻5段4级切除控制器示意图；
22.图3为本实用新型智能电动机转子控制器的单电机转子电阻6段5级切除控制器原理图；
23.图4为本实用新型智能电动机转子控制器的单电机转子电阻6段5级切除控制器示意图；
24.图5为本实用新型智能电动机转子控制器的单电机转子电阻7段6级切除控制器原理图；
25.图6为本实用新型智能电动机转子控制器的单电机转子电阻7段6级切除控制器示意图；
26.图7为本实用新型智能电动机转子控制器的双电机转子电阻3段2级切除控制器原理图；
27.图8为本实用新型智能电动机转子控制器的双电机转子电阻3段2级切除控制器示意图；
28.图9为本实用新型智能电动机转子控制器的双电机转子电阻4段3级切除控制器原理图；
29.图10为本实用新型智能电动机转子控制器的双电机转子电阻4段3级切除控制器示意图；
30.图11为本实用新型智能电动机转子控制器的四电机转子电阻2段1级切除控制器原理图；
31.图12为本实用新型智能电动机转子控制器的四电机转子电阻2段1级切除控制器示意图。
32.其中：1、便携式显示面板；2、中控单元；3、级联专用线缆；4、扩展级模块单元。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.一种具有主从控制功能的智能电动机转子控制器，包括：中控单元、扩展级模块单元和结构件；
35.所述中控单元和所述扩展级模块单元均设置于结构件上；所述结构件用于安装布置所述中控单元和所述扩展级单元，在本实施例中的结构件采用常用的机械框架结构；所述扩展级模块单元与所述中控单元连接，具体的，所述中控单元通过级联专用线缆与所述扩展级模块单元进行连接，并对扩展级模块单元内的功率模块进行控制，优选地，本实用新型中的级联专用线缆采用的是rsc1-l1/2/3线缆。
36.所述中控单元包括若干第一功率模块、主控电路板和第一故障检测单元；所述扩展级模块单元包括若干第二功率模块；具体的，所述中控单元(主机)能够作为智能电动机转子控制器独立完成电动机转子的电阻切除工作，如单台电动机机构转子电阻4段3级切除，需要3个第一功率模块；3段2级切除需要2个第一功率模块；两台电动机机构转子电阻2段1级切除需要1个第一功率模块；所述中控单元(主机)通过外部模拟输入指令完成对第一功率模块和第二功率模块的开启与关闭控制；所述第一故障检测单元分别与所述第一功率模块、第二功率模块和所述主控电路板电路连接。
37.所述第一功率模块、第二功率模块与所述主控电路板电路连接；具体的，所述第一功率模块和第二功率模块均包括散热单元、两组可控硅、触发单元、温控单元、接口单元和第二故障检测单元；具体的，两组所述可控硅并联连接，以控制电动机转子电阻器的切除和投入。
38.所述触发单元与所述主控电路板连接，以通过所述主控电路板驱动所述触发单元；具体的，本实施例中的触发单元是触发板，所述主控电路板通过外部模拟输入指令，并将输入指令转化为数字信号，直接对所述触发板进行驱动；此处将外部模拟输入指令转化为数字信号的过程不是本专利发明点，因此这里不进行详细描述。
39.所述可控硅与所述触发板连接，以通过所述触发板控制所述可控硅的导通或者截止；
40.所述温控单元与所述可控硅连接，以检测所述可控硅的温度，智能电动机转子控制器的损坏；优选地，本实施例中的温控单元采用常用的温控传感器。
41.所述散热单元与所述可控硅连接；以对可控硅进行散热，防止可控硅发热烧毁。优选的，本实施例中的散热单元采用的是常用的散热器。
42.所述接口单元与所述中控单元连接；同时连接外部电源，以为控制器提供电源。本
实施例中的接口单元采用动力铜排，来实现外部电源与中控电源之间的电连接。
43.所述第二故障检测单元分别与所述可控硅和所述主控电路板电路连接，以检测所述可控硅是否导通或者截止，对其进行故障判断；并将此故障信息反馈到第一故障检测单元，以对本发明的智能电动机转子控制器进行故障判断；
44.所述主控电路板、所述功率模块和所述第一故障检测单元均固定于所述结构件上；
45.本实用新型的智能电动机转子控制器还包括显示面板，所述显示面板与所述主控电路板连接。具体的，在本实施例中使用的是常用的便携式显示面板。
46.优选地，在本实施例中，单个中控单元最多布置3个功率模块，当需要超过3个功率模块参与转子电阻切除工作时，即配置扩展级模块单元，构成最多6个功率模块的应用方式。如1台电动机短切转子1级电阻需要1个第一功率模块，功率模块的数量取决于电动机数量和各电动机转子切阻级数。例如1台电动机转子电阻需要5级切除，需要的第一功率模块数量为3个，第二功率模块的数量为2个；其中如附图5所示，当一台电动机短切转子第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6和第七电阻r7，需要6级切除，即需要3个第一功率模块和3个第二功率模块，由中控单元的第一可控硅开关ch0、第二可控硅开关ch1和第三可控硅开关ch2分别控制3个所述第一功率模块，由扩展级模块单元的第四可控硅开关ch3、第五可控硅开关ch4和第六可控硅开关ch5分别控制3个第二功率模块；2台电动机转子电阻各需要3级切除，则要第一功率模块数量为3个，第二功率模块的数量为3个，如附图9所示，1#电机转子的第一一电阻r11、第二一电阻r21、第三一电阻r31和第四一电阻r41的切除需要3个第一功率模块，由第一可控硅开关ch0、第二可控硅开关ch1和第三可控硅开关ch2分别进行控制，而对2#电机转子的第一二电阻r12、第二二电阻r22、第三二电阻r32和第四二电阻r42的切除需要三个第二功率模块，第四可控硅开关ch3、第五可控硅开关ch4和第六可控硅开关ch5；4台电动机转子电阻各需要1级切除，需要的第一功率模块数量为3个，第二功率模块的数量为1个；如附图1～12所示；如附图11所示展示了本实用新型的控制四台电动机短切电阻的原理图，从图中可以看出，1#电机转子的第一一电阻r11、第二一电阻r21的短切需要1个第一功率单元，由第一可控硅开关ch0进行控制，对3#电机转子的第一三电阻r13和第二三电阻r23的短切需要1个第一功率单元，由第二可控硅开关ch1进行控制，2#电机转子的第一二电阻r12、第二二电阻r22的短切需要1个第二功率单元，由第四可控硅开关ch3进行控制和4#电机转子的第一四电阻r14、第二四电阻r24的短切需要1个第二功率单元，由第五可控硅开关ch4进行控制。
47.中控单元内设置有主控电路板，扩展级模块单元内无主控电路板。中控单元与扩展级模块单元采用级联方式连接，中控单元通过级联专用线缆与扩展级模块单元进行连接，并对扩展级模块单元内的功率模块进行控制。工作时，通过所述外部模拟输入指令如操作司机、遥控器或者plc输出等信号发出源给定的控制信号输入到中控单元，无需输入到扩展级模块单元，扩展级模块单元工作由中控单元控制。中控单元对中控单元和扩展级模块单元中各功率模块统一进行故障检测，故障检测由中控单元中的第一故障检测单元完成。具体的，所述第一功率模块和第二功率模块通过主控电路板的电压检测线与第二故障检测单元连接，并通过转子电压采集线与第二故障检测单元连接，采集转子电压，并将电动机转子电压信号传至主控电路板；同时，控制单元连接第一功率模块和第二功率模块中触发板
上的可控硅电压检测电路；工作时，主控电路板通过接收故障检测单元输出的电动机转子电压信号，以及第一功率模块和第二功率模块中触发板上反馈的可控硅两侧电压信号，通过内置故障判断软件模型对工作状态进行检测，当检测出故障时对功率模块进行断电保护并发出报警；此处所述的故障判断软件模型不属于本实用新型的发明点，因此这里不进行展开描述。
48.具体的，本实用新型的具有主从控制功能的智能电动机转子控制器，能够根据应用场景进行自由组合，并通过中控单元上的便携式显示面板对单台或多台智能电动机转子控制器进行使用配置和参数设置。便携式显示面板能够实时显示控制器输出状态、故障状态、延时导通时间和导通频率，同时具有设置按键，能够设置应用模式、故障历史查询。
49.本实用新型所公开的一种具有主从控制功能的智能电动机转子控制器，可应用于控制yzr型(但不仅限于yzr)三相异步绕线式电动机转子电阻短切逻辑。可根据实际情况需要，通过主从控制单元的组合完成对多电动机的多级电阻或单电动机的多级电阻的控制。主控制单元即中控单元控制本单元中三组第一功率模块，同时通过专用级联线控制从控制单元即扩展级模块单元中的三组第二功率模块，完成三相异步绕线式电动机转子电阻的短切。能够面向1、2或4台电动机进行切阻控制，当电动机转子回路切电阻控制《4级时，由中控单元单独控制；当电动机转子回路切电阻控制≥4级时，由中控单元和扩展级模块单元进行控制。中控单元与扩展级模块单元通过级联专用线缆连接。工作时，控制信号输入到中控单元，无需输入到扩展级模块单元。不仅能够减少控制线路接线，增强同步性、降低故障率，同时缩减智能电动机转子控制器的安装空间，降低成本。
50.本实用新型具有如下有益效果：
51.1、本实用新型的灵活度高，通用性强，使用场景能够进行自定义配置；
52.2、本实用新型是由若干第一功率模块和第二功率模块组成的模块化设计，现场可随时进行功率模块的更换。中控单元、扩展级模块单元灵活组合，最多可代替6个转子3p接触器用于各种控制方案的电动机转子回路部分切电阻控制；
53.3、功率模块、主控电路板、便携式显示面板通用性强。功率模块能够在同容量多规格智能电动机转子控制器中互换，主控电路板能够在不同容量多规格智能电动机转子控制器中互换。便携式显示面板与主控电路板连接，多台智能电动机转子控制器可共用1个便携式显示面板，降低采购成本；
54.4、由中控单元控制扩展级模块单元工作，减少控制线路接线，降低故障率，同时缩减智能电动机转子控制器的安装空间，降低成本；
55.5、由中控单元控制扩展级模块单元工作，统一进行故障逻辑判断，当电动机转子电压在运行过程中出现失控情况时，及时断电保护并发出报警，解决无状态监控及故障保护缺失的问题。
56.6、智能电动机转子控制器进行串接转子电阻短切操作，符合电动机特性曲线要求，极大改善了传统控制中电动机启动时控制冲击电流不准确的问题，防止电动机因承受过载或过流导致损坏的情况，充分提高了电动机运行的安全性、稳定性。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部
技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。