專利名稱：大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳送帶節(jié)能控制設(shè)備，特別涉及一種大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng) 智能節(jié)電控制柜。
背景技術(shù)：
由于傳送帶系統(tǒng)工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，正常運(yùn)行時(shí)的功耗降低，用戶只能選擇 比正常額定功率大的電機(jī)才能解決啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的問(wèn)題，這就導(dǎo)致正常運(yùn)轉(zhuǎn)后電機(jī)負(fù)荷較 小，經(jīng)常在實(shí)際運(yùn)行中處于輕載、空載狀態(tài)，幾乎100%存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電力 系統(tǒng)的功率因數(shù)非常低，電機(jī)無(wú)功損耗嚴(yán)重，存在大量電能浪費(fèi)現(xiàn)象，因此傳送帶類設(shè)備存 有巨大的節(jié)電空間。由于其生產(chǎn)工藝和輸送效率的要求，傳送帶在有載荷時(shí)通常要求在恒速工況下運(yùn) 行，這樣變頻器應(yīng)用僅僅在空載狀態(tài)時(shí)降速節(jié)電，因此其節(jié)能改造的空間很小，一般的設(shè)備 無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。現(xiàn)在市場(chǎng)上見到的許多傳送帶安裝了以變頻器為核心的節(jié)能控制系 統(tǒng)，主要是工藝上對(duì)傳送帶的速度要求不高的工況或在空載時(shí)，降低電機(jī)的運(yùn)行頻率，將傳 送帶的運(yùn)行速度降低，達(dá)到部分節(jié)能的目的。然而，在工藝上對(duì)恒速變載要求嚴(yán)格的工況 下，變頻器系統(tǒng)對(duì)于節(jié)能就顯得無(wú)能為力了。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié) 電控制柜(22KW 200KW)，不僅可以在允許調(diào)速的工況下實(shí)現(xiàn)節(jié)電，尤其適用于工藝上不 允許變速工況下的負(fù)載隨動(dòng)控制節(jié)電，達(dá)到最大限度的節(jié)能目標(biāo)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜(22KW 200KW)，其控制部分有由DSP模塊通過(guò)外部控制接口連接負(fù)荷感應(yīng)模塊；DSP模塊連接輸 出控制模塊和顯示與控制單元模塊；動(dòng)力主回路為由三相電源連接整流模塊，整流模塊 連接濾波模塊，濾波模塊連接輸出模塊，輸出模塊連接傳送帶的電機(jī)；控制部分和動(dòng)力主回 路連接控制部分的輸出控制模塊連接動(dòng)力主回路的整流模塊，控制部分的輸出控制模塊 連接動(dòng)力主回路的輸出模塊；動(dòng)力主回路的輸出模塊和傳送帶電機(jī)之間的電力連接線有電 流傳感器，電流傳感器反饋給控制部分的DSP模塊。外部控制接口連接負(fù)荷感應(yīng)控制模塊和各種外部控制接口(包括有輸入/反饋 控制信號(hào)和輸出/響應(yīng)/驅(qū)動(dòng)/通訊控制信號(hào))。整流模塊100 600A/1600V ；濾波模塊電解電容^40uF MOOOuF/1200V ；輸出模塊JGBT 150A 1200A/1200V ；輸出控制模塊=SD PCB 001 005 ；顯示與控制模塊=OPE PCB 001 005 ；[0014]DSP 模塊CPU PCB 001 005。本實(shí)用新型效果是本技術(shù)及相應(yīng)控制裝置，主要用于傳送帶類恒速載荷多變工況設(shè)備的節(jié)電控制。以此技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)的控制設(shè)備，集成應(yīng)用DSP技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、SVPWM技術(shù)、電 機(jī)載荷感應(yīng)技術(shù)、光電傳感技術(shù)等核心技術(shù)，適用于傳送帶及類似的恒速變動(dòng)負(fù)載工況的 設(shè)備，在性能上具有高節(jié)電率、高穩(wěn)定性、高集成化；在結(jié)構(gòu)上具有小型化的特征的高效節(jié) 能控制裝置。本裝置能在傳送帶正常恒速運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)皮帶上載荷的多少自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的 輸入電壓和電流，使電機(jī)的輸入功率與載荷的大小完全匹配，做到“所供即所需”?？刂蒲b置在有載荷時(shí)使傳送帶勻速正常運(yùn)行，并可隨載荷的多少調(diào)節(jié)傳輸帶電機(jī) 的輸入電壓、電流，調(diào)節(jié)反應(yīng)能力達(dá)0.01秒級(jí)，系統(tǒng)無(wú)波動(dòng)感；實(shí)時(shí)做到載荷需求與輸出功 率的最佳柔性匹配，實(shí)現(xiàn)“所供即所需”的智能管理模式；達(dá)到最佳柔性匹配。在恒速運(yùn)行 時(shí)做到最佳節(jié)能，挖掘傳送帶類設(shè)備的節(jié)能效果極限。本技術(shù)克服了常規(guī)傳送帶和變頻器類節(jié)能型傳送帶在有載荷時(shí)正常恒速運(yùn)行不 節(jié)電(或節(jié)電不徹底)的缺陷，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的恒速運(yùn)行節(jié)能。該設(shè)備有效提高傳送帶類設(shè) 備電機(jī)的功率因數(shù)，降低無(wú)功功率，減少電機(jī)發(fā)熱量(降低鐵損、銅損)，延長(zhǎng)該類設(shè)備電機(jī) 使用壽命。 由于本裝置是將自適應(yīng)負(fù)載隨動(dòng)控制技術(shù)與變頻器技術(shù)結(jié)合在一起，所以不僅適 用于工藝上對(duì)傳送帶的速度要求不高的變速變載工況下的變頻節(jié)能，同時(shí)也適用于工藝上 對(duì)傳送帶的速度有嚴(yán)格要求的恒速變載工況下的節(jié)能，填補(bǔ)了傳送帶節(jié)能領(lǐng)域的一項(xiàng)空 白，其整體節(jié)電率達(dá)到15% 70%左右，該項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先，成本較低，投資回報(bào)率高。
圖1大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜Q2KW 200KW)結(jié)構(gòu)框圖圖2大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜(22KW 200KW)原理圖
具體實(shí)施方式
一種大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜(22KW 200KW)，它結(jié)合變頻技 術(shù)原理，以SVPWM(電壓空間矢量)方法為基礎(chǔ)的最佳節(jié)電運(yùn)算模型的高性能DSP單元，將 電機(jī)載荷感應(yīng)單元采集到的電機(jī)實(shí)時(shí)工況參數(shù)進(jìn)行高速處理，計(jì)算出當(dāng)前載荷下的最佳節(jié) 電電壓、電流值及相位角，經(jīng)過(guò)修正補(bǔ)償運(yùn)算后輸出調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高性能的IGBT模塊輸 出相應(yīng)的PWM電壓波形驅(qū)動(dòng)電機(jī)，形成內(nèi)部閉環(huán)反饋的控制單元，實(shí)時(shí)做到載荷需求與輸 出功率的最佳柔性匹配，在滿足載荷輸出要求的前提下，最大限度地節(jié)約電能。如圖1所示的一種大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜(22KW 200KW)， 其控制部分有由DSP模塊連接外部控制接口，外部控制接口連接感應(yīng)控制模塊；DSP模塊 連接輸出控制模塊和顯示與控制單元模塊；動(dòng)力主回路為由三相電源連接整流模塊，整 流模塊連接濾波模塊，濾波模塊連接輸出模塊，輸出模塊連接傳送帶電機(jī)O2KW-200KW)； 控制部分和動(dòng)力主回路連接控制部分的輸出控制模塊連接動(dòng)力主回路的整流模塊，控制 部分的輸出控制模塊連接動(dòng)力主回路的輸出模塊；動(dòng)力主回路的輸出模塊和傳送帶電機(jī)之間的電力連接線有電流傳感器，電流傳感器反饋給控制部分的DSP模塊。外部控制接口連接負(fù)荷感應(yīng)控制模塊和各種外部控制接口(包括有輸入/反饋 控制信號(hào)和輸出/響應(yīng)/驅(qū)動(dòng)/通訊控制信號(hào))其中整流模塊100 600A/1600V ；濾波模塊電解電容^40uF MOOOuF/1200V ；輸出模塊JGBT 150A 1200A/1200V ；輸出控制模塊=SD PCB 001 005 ；顯示與控制模塊0PE PCB 001 005 ；DSP 模塊CPU PCB 001 005。大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜(22KW 200KW)，結(jié)合結(jié)構(gòu)框圖和電 原理圖敘述其電路的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系，功能原理和及對(duì)照附圖的編號(hào)的零部件名稱。節(jié)能實(shí)現(xiàn)原理高性能的DSP單元內(nèi)建有以SVPWM(空間矢量電壓法)為基礎(chǔ)的最佳節(jié)電模型， 可將電機(jī)載荷感應(yīng)單元采集到的電機(jī)實(shí)時(shí)工況參數(shù)進(jìn)行進(jìn)超高速處理，計(jì)算出當(dāng)前載荷下 的最佳節(jié)電電壓、電流值及相位角，經(jīng)過(guò)修正補(bǔ)償運(yùn)算后輸出調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高性能的IGBT 模塊輸出相應(yīng)的PWM電壓波形驅(qū)動(dòng)電機(jī)，形成內(nèi)部閉環(huán)反饋的控制單元，實(shí)時(shí)做到載荷需 求與輸出功率的最佳柔性匹配，最大限度地挖掘電機(jī)節(jié)電潛力。各模塊的功能及應(yīng)用DSP技術(shù)是將高速運(yùn)算器件應(yīng)用于電力設(shè)備運(yùn)行控制的新技術(shù)，利用運(yùn)算器件的 高速運(yùn)算性能(nS級(jí))，大量處理所需數(shù)據(jù)，并快速給出運(yùn)算結(jié)果，大大提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處 理能力和反應(yīng)速度，甚至能做到瞬間隨動(dòng)響應(yīng)。DSP單元輸出精度較高，通過(guò)IGBT模塊輸出 的PWM波形整合了電壓型、電流型變頻輸出波形的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，諧波小，全程實(shí)時(shí)節(jié)電，節(jié)電 效果顯著。SVPWM技術(shù)是目前精確控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的電壓空間矢量控制變頻新技術(shù)，由 DSP模塊進(jìn)行電壓空間矢量運(yùn)算來(lái)調(diào)制IGBT功率模塊輸出的PWM波形，準(zhǔn)確控制輸出的電 壓、電流波形和頻率、功率，使所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的運(yùn)行精確度大大提高，且運(yùn)算和響應(yīng)速度更 快。變頻技術(shù)在本系統(tǒng)中應(yīng)用于主要的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本技術(shù)和設(shè)備結(jié)合常規(guī) 變頻技術(shù)的主要結(jié)構(gòu)模塊，在DSP的控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的“交-直-交”的節(jié)能控制輸出 功能。所用的IGBT模塊，即絕緣柵雙極型功率管，兼有高輸入阻抗和低導(dǎo)通壓降兩方面的 優(yōu)點(diǎn)，開關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低、載流密度大，能較好實(shí)現(xiàn)高速逆變輸出功能。電機(jī)載荷感應(yīng)技術(shù)是應(yīng)用先進(jìn)的電機(jī)檢測(cè)器件，采集電機(jī)載荷的變化和反饋信 息，再輸入到DSP模塊使用。TTA時(shí)域變換電流檢測(cè)技術(shù)配合載荷感應(yīng)技術(shù)，為檢測(cè)采樣提 供數(shù)字信號(hào)。液晶顯示和數(shù)字控制技術(shù)提高操作的便利性。將該設(shè)備串接三相交流電源與傳送帶的電機(jī)之間。
權(quán)利要求1.一種大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜，其電路特征在于其控制部分 有由DSP模塊連接的外部控制接口，外部控制接口連接負(fù)荷感應(yīng)模塊；DSP模塊連接輸出 控制模塊和顯示與控制單元模塊；動(dòng)力主回路為由三相電源連接整流模塊，整流模塊連 接濾波模塊，濾波模塊連接輸出模塊，輸出模塊連接傳送帶電機(jī)；控制部分和動(dòng)力主回路連 接控制部分的輸出控制模塊連接動(dòng)力主回路的整流模塊，控制部分的輸出控制模塊連接 動(dòng)力主回路的輸出模塊；動(dòng)力主回路的輸出模塊和傳送帶電機(jī)之間的電力連接線有電流傳 感器，電流傳感器反饋給控制部分的DSP模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜，其特征在于 外部控制接口連接外部控制模塊外部控制模塊包括有輸入/反饋控制信號(hào)和輸出/響 應(yīng)/驅(qū)動(dòng)/通訊控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜，其特征在于 在傳送帶輸入端安裝負(fù)荷感應(yīng)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜，其特征在于 其中負(fù)荷感應(yīng)模塊紅外感應(yīng)器GY-16A/18W/20W/86B ； 整流模塊100 600A/1600V ； 濾波模塊電解電容^40uF MOOOuF/1200V ； 輸出模塊:IGBT 150A 1200A/1200V ； 輸出控制模塊:SD PCB 001 005 ； 顯示與控制模塊:0PE PCB 001 005 ； DSP 模塊=CPU PCB 001 005。
專利摘要一種大功率傳送帶專用載荷隨動(dòng)智能節(jié)電控制柜，由DSP模塊連接的外部控制接口，外部控制接口連接負(fù)荷感應(yīng)模塊；DSP模塊連接輸出控制模塊和顯示與控制單元模塊；動(dòng)力主回路由三相電源連接整流模塊，整流模塊連接濾波模塊，濾波模塊連接輸出模塊，輸出模塊連接傳送帶電機(jī)；控制部分和動(dòng)力主回路連接，動(dòng)力主回路的輸出模塊和傳送帶電機(jī)之間的電力連接線有電流傳感器，電流傳感器反饋給控制部分的DSP模塊。在傳送帶恒速運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行自適應(yīng)節(jié)電，保證生產(chǎn)效率，提高電能利用質(zhì)量，填補(bǔ)了傳統(tǒng)傳送帶恒速運(yùn)行無(wú)法節(jié)能的節(jié)能空白，提供高效的傳送帶節(jié)能降耗控制設(shè)備。
文檔編號(hào)H02P27/06GK201821316SQ201020203429
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者俞寧, 張兆龍, 曾永捷, 朱天利 申請(qǐng)人:天津市華萌科技有限公司