電機節(jié)能控制器的設計

此電路基于基本的絕對值電路，增加了濾波電容C1，將交流信號的絕對值變?yōu)槠骄担缓侠?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/設計">設計R5的阻值，將平均值變?yōu)橛行е怠?p>相位檢測電路如圖3所示。

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

單片機控制板部分基本電路如圖4所示。

TLC0834是4路8位A/D轉換器，采集1路電壓和3路電流信號；TLC5615是10位串行D/A，將控制量變?yōu)槟M電壓信號，去控制可控硅交流調壓；X25045是含WDT和EEPROM的多功能電路，負責單片機系統(tǒng)的安全監(jiān)視和重要參數(shù)的保護；SN75176是RS485接口，實現(xiàn)連網監(jiān)控。

4 軟件設計

單片機軟件采用C51語言編程，C51與匯編語言相比，有編程效率高、代碼易維護等優(yōu)點。程序主要由鍵盤與顯示監(jiān)控部分、串行接口芯片驅動部分和信號采集與實時控制部分組成。

串行接口芯片驅動部分，主要是根據(jù)芯片廠商時序圖，以單片機的I/O口模擬串行口，以實現(xiàn)對串行芯片的讀寫操作。本課題由于單片機I/O較多，各個芯片采用單獨的I/O信號。

信號采集與實時控制部分，以實時時鐘為基準，采集電壓電流信號對系統(tǒng)的安全進行監(jiān)視。采集功率因數(shù)信號與最優(yōu)值比較，以PI控制算法進行運算，適時發(fā)出控制指令，對電動機進行調壓，使其運行于高效率狀態(tài)。

5 系統(tǒng)調試

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

①電動機可控硅交流調壓的穩(wěn)定性問題。由于電動機是大電感性負載，在按外三角接法時最好采用半控形式。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，最好采用內三角形式。該接法中各個繞組單獨供電，繞組之間不會產生相互干擾。

②三相調壓移相觸發(fā)板的器件選擇問題。3個積分電容的值必須相互一致，誤差在1%以內，調制電容C7的值不能太大，耦合電容C1、C2、C3亦不能太大，不然會使電路不能長期運行，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)設定問題。最佳值一般在0.85附近，風機可以設定在0.9附近，針對不同電機而稍有不同。如果超出了此范圍，則屬不正常現(xiàn)象。因為電動機從理論上有一個在75%～80%負載率附近的最高效率點，若電動機老化而無此特性，則節(jié)能不能成立。應用中必須注意此原則。

6 結論

本電機節(jié)能控制器除了具有功率因數(shù)控制節(jié)能功能外，還實現(xiàn)了軟啟動、斷相保護、過流保護、過熱保護等功能。經用戶測試表明，該電機節(jié)能控制器設計合理、運行可靠、節(jié)能效果明顯。