電機(jī)節(jié)能控制器的設(shè)計(jì)

此電路基于基本的絕對(duì)值電路，增加了濾波電容C1，將交流信號(hào)的絕對(duì)值變?yōu)槠骄?；合?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì)R5的阻值，將平均值變?yōu)橛行е怠?p>相位檢測(cè)電路如圖3所示。

電壓信號(hào)VA和電流信號(hào)IA經(jīng)與微電平信號(hào)REF比較，取得電壓和電流信號(hào)的正半周；經(jīng)RC濾波后由信號(hào)“或”電路，形成含有功率因數(shù)角的信號(hào)；由單片機(jī)去除其中的電壓半周期，即得功率因數(shù)角。

單片機(jī)控制板部分基本電路如圖4所示。

TLC0834是4路8位A/D轉(zhuǎn)換器，采集1路電壓和3路電流信號(hào)；TLC5615是10位串行D/A，將控制量變?yōu)槟M電壓信號(hào)，去控制可控硅交流調(diào)壓；X25045是含WDT和EEPROM的多功能電路，負(fù)責(zé)單片機(jī)系統(tǒng)的安全監(jiān)視和重要參數(shù)的保護(hù)；SN75176是RS485接口，實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)監(jiān)控。

4 軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)軟件采用C51語言編程，C51與匯編語言相比，有編程效率高、代碼易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。程序主要由鍵盤與顯示監(jiān)控部分、串行接口芯片驅(qū)動(dòng)部分和信號(hào)采集與實(shí)時(shí)控制部分組成。

串行接口芯片驅(qū)動(dòng)部分，主要是根據(jù)芯片廠商時(shí)序圖，以單片機(jī)的I/O口模擬串行口，以實(shí)現(xiàn)對(duì)串行芯片的讀寫操作。本課題由于單片機(jī)I/O較多，各個(gè)芯片采用單獨(dú)的I/O信號(hào)。

信號(hào)采集與實(shí)時(shí)控制部分，以實(shí)時(shí)時(shí)鐘為基準(zhǔn)，采集電壓電流信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的安全進(jìn)行監(jiān)視。采集功率因數(shù)信號(hào)與最優(yōu)值比較，以PI控制算法進(jìn)行運(yùn)算，適時(shí)發(fā)出控制指令，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)壓，使其運(yùn)行于高效率狀態(tài)。

5 系統(tǒng)調(diào)試

在系統(tǒng)調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)并處理了如下幾個(gè)問題。

①電動(dòng)機(jī)可控硅交流調(diào)壓的穩(wěn)定性問題。由于電動(dòng)機(jī)是大電感性負(fù)載，在按外三角接法時(shí)最好采用半控形式。其中的數(shù)據(jù)管發(fā)揮了吸收諧波的作用。要使用全控形式，最好采用內(nèi)三角形式。該接法中各個(gè)繞組單獨(dú)供電，繞組之間不會(huì)產(chǎn)生相互干擾。

②三相調(diào)壓移相觸發(fā)板的器件選擇問題。3個(gè)積分電容的值必須相互一致，誤差在1%以內(nèi)，調(diào)制電容C7的值不能太大，耦合電容C1、C2、C3亦不能太大，不然會(huì)使電路不能長(zhǎng)期運(yùn)行，或出現(xiàn)三相的不平衡。

③節(jié)電控制器的最佳功率因數(shù)設(shè)定問題。最佳值一般在0.85附近，風(fēng)機(jī)可以設(shè)定在0.9附近，針對(duì)不同電機(jī)而稍有不同。如果超出了此范圍，則屬不正?，F(xiàn)象。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)從理論上有一個(gè)在75%～80%負(fù)載率附近的最高效率點(diǎn)，若電動(dòng)機(jī)老化而無此特性，則節(jié)能不能成立。應(yīng)用中必須注意此原則。

6 結(jié)論

本電機(jī)節(jié)能控制器除了具有功率因數(shù)控制節(jié)能功能外，還實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)、斷相保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)等功能。經(jīng)用戶測(cè)試表明，該電機(jī)節(jié)能控制器設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠、節(jié)能效果明顯。