三相电机控制装置和系统论文和设计-张艳军

全文摘要

本实用新型提供了一种三相电机控制装置和系统，涉及电动机控制技术领域；其中，该装置包括微处理器、方波形成器、相序继电器和电源继电器；方波形成器包括第一方波形成器和第二方波形成器；第一方波形成器用于将输入的第一相电源形成第一方波；第二方波形成器用于将输入的第二相电源形成第二方波；微处理器用于根据第一方波的相位和第二方波的相位检测出三相电源的相序，并根据相序控制相序继电器和电源继电器的开闭。该方式中，只需对三相电源中的两相电源进行相位检测即可检测出三相电源相序，根据检测出的三相电源相序，可确保三相电源相序切换成功后对电源继电器进行控制，从而保证了对三相电机的有效控制。

主设计要求

1.一种三相电机控制装置，其特征在于，所述装置包括微处理器、方波形成器、相序继电器和电源继电器；所述方波形成器包括第一方波形成器和第二方波形成器；所述方波形成器的输入端用于与三相电源连接，所述方波形成器的输出端与所述微处理器连接，所述第一方波形成器和所述第二方波形成器分别用于与所述三相电源中的第一相电源和第二相电源连接；所述相序继电器分别与所述微处理器和所述三相电源连接；所述电源继电器分别与所述微处理器和三相电机连接；所述第一方波形成器用于将输入的第一相电源形成第一方波；所述第二方波形成器用于将输入的第二相电源形成第二方波；所述微处理器用于根据所述第一方波的相位和所述第二方波的相位检测出所述三相电源的相序，并根据所述相序控制所述相序继电器和所述电源继电器的开闭。

设计方案

1.一种三相电机控制装置，其特征在于，所述装置包括微处理器、方波形成器、相序继电器和电源继电器；所述方波形成器包括第一方波形成器和第二方波形成器；

所述方波形成器的输入端用于与三相电源连接，所述方波形成器的输出端与所述微处理器连接，所述第一方波形成器和所述第二方波形成器分别用于与所述三相电源中的第一相电源和第二相电源连接；所述相序继电器分别与所述微处理器和所述三相电源连接；所述电源继电器分别与所述微处理器和三相电机连接；

所述第一方波形成器用于将输入的第一相电源形成第一方波；所述第二方波形成器用于将输入的第二相电源形成第二方波；所述微处理器用于根据所述第一方波的相位和所述第二方波的相位检测出所述三相电源的相序，并根据所述相序控制所述相序继电器和所述电源继电器的开闭。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述方波形成器包括依次连接的电阻和光耦；

所述电阻与所述三相电源连接，所述光耦与所述微处理器连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当控制所述三相电机正转时，所述微处理器具体用于：

如果当前所述相序是所述三相电机的正转相序，控制所述电源继电器闭合，以使所述三相电机正转；

如果当前所述相序不是所述正转相序，控制所述相序继电器闭合。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一驱动器和第二驱动器；

所述微处理器通过所述第一驱动器与所述相序继电器连接，所述微处理器通过所述第二驱动器与所述电源继电器连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述方波形成器还包括第三方波形成器，所述第三方波形成器的输入端用于与所述三相电源中的第三相电源连接，所述第三方波形成器的输出端与所述微处理器连接；

所述第三方波形成器用于对所述三相电源进行缺相检测。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一驱动器和所述第二驱动器均包括非门或ULN2003达林顿晶体管阵列。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相序继电器的型号为JL-420；所述电源继电器的型号为JL-400。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一电源和第二电源；

所述第一电源与所述相序继电器连接，所述第二电源与所述电源继电器连接。

9.一种三相电机控制系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求1-8中任一项所述的三相电机控制装置，还包括三相电机；

所述三相电机控制装置与所述三相电机连接。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括三相电源；

所述三相电源、所述三相电机控制装置与所述三相电机依次连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电动机控制技术领域，尤其是涉及一种三相电机控制装置和系统。

背景技术

一般情况下，三相电机工作的接线顺序是有规定的，如果由于某种原因，导致相序发生错乱，三相电机将无法正常工作甚至损坏。三相电源中有A相、B相、C相，假如按ABC相序电源接入三相电机，三相电机是正转，如果按ACB相序电源接入三相电机，三相电机就是反转了。

而目前对三相电源相序检测较为繁琐，并无法根据检测出的三相电源相序，而对相序继电器和电源继电器进行控制，无法保证对三相电机的有效控制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种三相电机控制装置和系统，以提高对三相电源相序检测的便捷性和对三相电机的有效控制。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种三相电机控制装置，其中，该装置包括微处理器、方波形成器、相序继电器和电源继电器；方波形成器包括第一方波形成器和第二方波形成器；方波形成器的输入端用于与三相电源连接，方波形成器的输出端与微处理器连接，第一方波形成器和第二方波形成器分别用于与三相电源中的第一相电源和第二相电源连接；相序继电器分别与微处理器和三相电源连接；电源继电器分别与微处理器和三相电机连接；第一方波形成器用于将输入的第一相电源形成第一方波；

第二方波形成器用于将输入的第二相电源形成第二方波；微处理器用于根据第一方波的相位和第二方波的相位检测出三相电源的相序，并根据相序控制相序继电器和电源继电器的开闭。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述方波形成器包括依次连接的电阻和光耦；电阻与三相电源连接，光耦与微处理器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，当控制三相电机正转时，微处理器具体用于：如果当前相序是三相电机的正转相序，控制电源继电器闭合，以使三相电机正转；如果当前相序不是正转相序，控制相序继电器闭合。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述装置还包括第一驱动器和第二驱动器；微处理器通过第一驱动器与相序继电器连接，微处理器通过第二驱动器与电源继电器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述方波形成器还包括第三方波形成器，第三方波形成器的输入端用于与三相电源中的第三相电源连接，第三方波形成器的输出端与微处理器连接；第三方波形成器用于对三相电源进行缺相检测。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述第一驱动器和第二驱动器均包括非门或ULN2003达林顿晶体管阵列。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述相序继电器的型号为JL-420；电源继电器的型号为JL-400。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述装置还包括第一电源和第二电源；第一电源与相序继电器连接，第二电源与电源继电器连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种三相电机控制系统，该系统包括如第一方面的三相电机控制装置，还包括三相电机；三相电机控制装置与三相电机连接。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述系统还包括三相电源；三相电源、三相电机控制装置与三相电机依次连接。

本实用新型实施例提供了一种三相电机控制装置和系统，该装置包括微处理器、方波形成器、相序继电器和电源继电器；方波形成器包括第一方波形成器和第二方波形成器；方波形成器的输入端用于与三相电源连接，方波形成器的输出端与微处理器连接，第一方波形成器和第二方波形成器分别用于与三相电源中的第一相电源和第二相电源连接；相序继电器分别与微处理器和三相电源连接；电源继电器分别与微处理器和三相电机连接；第一方波形成器用于将输入的第一相电源形成第一方波；第二方波形成器用于将输入的第二相电源形成第二方波；微处理器用于根据第一方波的相位和第二方波的相位检测出三相电源的相序，并根据相序控制相序继电器和电源继电器的开闭。

该方式中，只需要对三相电源中的两相电源进行相位检测即可检测出三相电源相序，根据检测出的三相电源相序，可确保三相电源相序切换成功后对电源继电器进行控制，从而保证了对三相电机的有效控制。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种三相电机控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种控制三相电机正转的流程图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种三相电机控制装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种三相电机控制系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种三相电机控制系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种实例化三相电机控制系统的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种实例化三相电机控制系统的结构示意图。

图标：

10-微处理器；11-方波形成器；12-相序继电器；13-电源继电器；110-电阻；111-光耦；14-第一驱动器；15-第二驱动器；21-第一方波形成器；22-第二方波形成器；23-第三方波形成器；30-三相电源；31-第一相电源；32-第二相电源；33-第三相电源；40-三相电机控制装置；41-三相电机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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，本领域技术人员在没有做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。

三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电源。三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。三相交流电的用途很多，工业中大部分的交流用电设备，例如电动机，都采用三相交流电，也就是经常提到的三相四线制。因为三相电机比同功率的单相发电机体积小比较节省材料，三相电机结构简单在使用和维护起来比较方便，运转时也比单相发电机振动小，在同样条件下输送同样大的功率时，特别是远距离输电时，三相输电线可以节约25％左右的材料。所以，目前世界上电力系统所采用的供电方式绝大多数属于三相制。

因为三相电机41通有三相电源为三相交流电，三相交流电相邻两相之间有120度的相位差，随着电流的不断变化，三相交流电可形成一个旋转的磁场，三相电机41的转子在旋转磁场作用下产生感应电流，从而受到磁场力作用旋转起来，转子转动的方向与磁场的旋转方向一致，当把任意两相电的接线对调时，旋转磁场的方向就与原来的旋转方向相反，所以就能将三相电机41的旋转方向反过来。

但是三相电机41需要根据不同场景而需要特定的旋转方向，如果三相电源中A相、B相和C相接线错乱也就是第一相电源、第二相电源和第三相电源，就会导致三相电机无法按照设定旋转方向工作甚至损坏，这就需要检测三相电源相序是否与三相电机41所需旋转方向一致。

基于此，本实用新型实施例提供了一种三相电机控制装置和系统；该技术可以应用于三相电机控制系统中，从而提高对三相电源相序检测的便捷性和对三相电机的有效控制。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种三相电机控制装置进行详细介绍。

实施例一

本实用新型实施例提供了一种三相电机控制装置，图1为本实用新型实施例提供的一种三相电机控制装置的结构示意图。如图1所示，该三相电机控制装置40包括微处理器10、方波形成器11、相序继电器12和电源继电器13；该方波形成器11包括第一方波形成器21和第二方波形成器22；方波形成器11的输入端用于与三相电源30连接，方波形成器11的输出端与微处理器10连接，第一方波形成器21和第二方波形成器22分别用于与三相电源30中的第一相电源31和第二相电源32连接；相序继电器12分别与微处理器10和三相电源30连接；电源继电器13分别与微处理器10和三相电机41连接。

针对上述原理，对三相电源相序的检测只需对其中的两相进行检测即可检测出三相电源相序，三相电源30中的第一相电源31经过第一方波形成器21形成第一方波，三相电源30中的第二相电源32经过第二方波形成器22形成第二方波，这两个方波在正常情况其相位差为120°，例如需要三相电机41正转时，并假设第一方波相位大于第二方波相位120°时为三相电机41正转相序，当微处理器10检测这两个方波的相位为第一方波相位大于第二方波相位120°时，此时当前相序为三相电机41正转相序，微处理器10控制电源继电器13闭合，以使三相电机41正转。如果当前相序不是三相电机41正转相序，微处理器10控制相序继电器12闭合。然后微处理器10重新检测当前相序是否为三相电机41正转所需相序，如果是，则相序切换成功，微处理器10直接控制电源继电器13闭合，以使三相电机41正转；如果不是，则相序切换失败，微处理器10不再控制电源继电器13闭合，从而保护三相电机41。上述以控制三相电机41正转作为举例进行说明，如果控制三相电机41反转其控制流程与控制三相电机41正转方式相同。

对应于上述原理，本实用新型提供了一种控制三相电机正转的流程图，参见图2，该方法包括如下步骤：

步骤S102，正转命令；用户需要三相电机旋转方向为正转。

步骤S104，当前相序是否为正转相序；如果是，执行步骤S106；如果否，执行步骤S108。

步骤S106，电源继电器闭合。

步骤S108，相序继电器闭合；这时开始保护三相电机。

步骤S110，当前相序是否为正转相序；如果是，执行步骤S106；如果否，执行步骤S114。

步骤S112，三相电机正转。

步骤S114，三相电机发生正转故障；如果再次检测当前相序不是正转相序，可判定三相电机出现正转故障，这时，电源继电器会断开。

其中，上述微处理器10可以是单片机，因为它将整个计算机系统集成到一块芯片中，和嵌入式微处理器相比，微控制的单片化使应用系统的体积大大减小，从而使功耗和成本大幅度下降、可靠性提高。

本实用新型实施例中，该装置包括微处理器、方波形成器、相序继电器和电源继电器；方波形成器包括第一方波形成器和第二方波形成器；方波形成器的输入端用于与三相电源连接，方波形成器的输出端与微处理器连接，第一方波形成器和第二方波形成器分别用于与三相电源中的第一相电源和第二相电源连接；相序继电器分别与微处理器和三相电源连接；电源继电器分别与微处理器和三相电机41连接；第一方波形成器用于将输入的第一相电源形成第一方波；第二方波形成器用于将输入的第二相电源形成第二方波；微处理器用于根据第一方波的相位和第二方波的相位检测出三相电源的相序，并根据相序控制相序继电器和电源继电器的开闭。

实施例二

本实用新型实施例还提供了另一种三相电机控制装置，本实施例是在实施例一的基础上实现的，图3为本实用新型实施例提供的另一种三相电机控制装置的结构示意图。如图3所示，上述方波形成器11包括依次连接的电阻110和光耦111；该电阻110与三相电源30连接，光耦111与微处理器10连接。上述装置还包括第一驱动器14和第二驱动器15；微处理器10通过第一驱动器14与相序继电器12连接，微处理器10通过第二驱动器15与电源继电器13连接。

上述第一驱动器14和第二驱动器15均包括非门或其它器件比如ULN2003达林顿晶体管阵列，可作为微处理器10控制相序继电器12和电源继电器13的驱动电路，驱动电路的实质是一个功率放大电路，从而满足负载额定功率使得负载可以正常工作，从而可以响应微弱的输入信号，所以对于不同的负载就需要不同的驱动电路，驱动电路在实际应用中有很多，比如LED驱动电路、电动机驱动电路、继电器驱动电路和扬声器驱动电路等。

在三相电源30中对两相电源进行相序检测，对于另一相电源有可能缺相，而三相电源30缺相一般是因为电线接头没有连接好造成的，比如接头松而发热烧断；或者该相比其它负载重，造成该线电压不平衡，如果负载过重，该线就容易烧断。三相电机41在运行的时候，如果有其中一相缺相，就会造成：1、三相电机41电流表指数高出正常值或为零；2、三相电机41本体及线圈温度升高；3、三相电机41振动增大，声音异常；4、三相电机41转速下降；5、三相电机41所带负荷出力不足。

针对上述三相电源30缺相对三相电机41带来的坏处，所以就需要对三相电源30进行缺相检测，基于此，对上述方波形成器11还包括第三方波形成器23，该第三方波形成器23的输入端用于与三相电源30中的第三相电源33连接，第三方波形成器23的输出端与微处理器10连接；第三方波形成器23用于对三相电源30进行缺相检测。如果第三方波形成器23中没有检测出方波，那证明三相电源中有缺相的现象，当有缺相现象时，微处理器10会断开电源继电器13，从而保护三相电机41因三相缺相而造成损失。

上述的电源继电器13是一种三相电源系统或三相用电设备的监测和保护仪器，它可以是JL-400电源继电器，具有三相电压显示、过电压保护、欠电压保护、缺相保护(断相保护)、电压不平衡保护、相序保护(错相保护)、零线断线于一体，采用功能强大的微处理器芯片和非易失存储技术，显示采用高清晰超宽温中文液晶，具有功能齐全，性能稳定，显示直观、操作简便的特点。JL-400电源保护继电器可实时显示三相电源电压、并可在电源发生过压、欠压、缺相、不平衡、错相等故障时通过继电器输出的形式，给用户提供报警输出和保护电路动作输出的触点控制信号，起到报警和保护作用。

上述相序继电器12的型号可以为JL-420，它是由运放器组成的一个相序比较器，比较电压幅值、频率高低和相位。如果条件符合，放大器导通，要是有单个条件不符合，放大器闭合。相序继电器主要用于相序检测或断相保护中，当相序为正确时，继电器动作获得输出，当相序为不正确时或交流回路任一相断线时继电器闭锁。

上述的相序继电器12和电源继电器13都各自包括一组电源为第一电源和第二电源；第一电源与相序继电器连接，第二电源与电源继电器连接，为相序继电器12和电源继电器13提供电源。

本实施例中，可对三相电源在缺相时进行检测，当有缺相现象时，微处理器会断开电源继电器，从而保护三相电机因三相缺相而造成损失。全程可自动进行缺相检测，从而减小成本，提高了效率和便捷性。

实施例三

对应于上述三相电机控制装置，本实施例提供了一种三相电机控制系统，图4为本实用新型提供的一种三相电机控制系统的结构示意图。参见图4，该系统包括实施例一或实施例二所述的三相电机控制装置40，还包括三相电机41和三相电源30；三相电源30、三相电机控制装置40与三相电机41依次连接。其中，图5为本实用新型提供的另一种三相电机控制系统的结构示意图，该图为系统整体图。

图6为本实用新型实施例提供的一种实例化三相电机控制系统的结构示意图，该图将三相电源30中第一相电源31、第二相电源32和第三相电源33实例化为图中的三条火线，将第一驱动器14和第二驱动器15分别实例化为两个非门，第一方波形成器21和第二方波形成器分别包括电阻110和光耦111。

图7为本实用新型实施例提供的另一种实例化三相电机控制系统的结构示意图，该图是在图5的基础上实现的，对缺相检测时增加了一组方波形成器。

本实用新型实施例中，三相电机控制装置包括微处理器、方波形成器、相序继电器和电源继电器；方波形成器包括第一方波形成器和第二方波形成器；方波形成器的输入端用于与三相电源连接，方波形成器的输出端与微处理器连接，第一方波形成器和第二方波形成器分别用于与三相电源中的第一相电源和第二相电源连接；相序继电器分别与微处理器和三相电源连接；电源继电器分别与微处理器和三相电机连接；第一方波形成器用于将输入的第一相电源形成第一方波；第二方波形成器用于将输入的第二相电源形成第二方波；微处理器用于根据第一方波的相位和第二方波的相位检测出三相电源的相序，并根据相序控制相序继电器和电源继电器的开闭。

本实用新型实施例提供的三相电机控制系统，与上述实施例提供的三相电机控制装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的三相电机控制系统的具体工作过程，可以参考前述三相电机控制装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

设计图

三相电机控制装置和系统论文和设计

三相电机控制装置和系统论文和设计-张艳军

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢