一種具有有級變頻無級調壓軟起動裝置的通風機電路的制作方法

本實用新型涉及一種具有有級變頻無級調壓軟起動裝置的通風機電路，屬于通風機技術領域。

背景技術：

某煤業有限公司主通風機采用兩臺AGF606-3.8-1.8-2型雙級軸流通風機，一臺工作，一臺備用。該主通風機動葉可調，設計出風量28035m3/min負壓：容易期為1921.97Pa，困難期為3213.43Pa。采用抽出式通風，返風方式采用電機反轉返風。主電機選用南陽防爆集團股份有限公司生產的Y900-10型10kV電動機，額定功率2500kW，額定電流185.1A，轉速598r/min，功率因數cosφ0.82，其啟動時功率大，浪費能源。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型要解決的技術問題是提供一種具有有級變頻無級調壓軟起動裝置的通風機電路。

本實用新型的一種具有有級變頻無級調壓軟起動裝置的通風機電路，它包含光纖隔離驅動電路、功率閥組、電機保護單元、電流傳感器、相位傳感器、電壓傳感器、溫度檢測傳感器、轉速傳感器、MUC控制器、操作鍵盤；所述功率閥組串接在三相電源與通風機電動機上，所述功率閥組的兩端與繼電器KM常開觸點并聯，所述光纖隔離電路通過導線與功率閥組電連接，所述電機保護單元的一端通過導線與三相電源連接，所述電機保護單元的另一端通過導線與主控制機的MUC控制器電連接，所述操作鍵盤通過信號線與MUC控制器連接，所述電流傳感器、電壓傳感器、溫度檢測傳感器、轉速傳感器均通過信號線與MUC控制器電連接，所述相位傳感器通過信號線與電壓傳感器連接，所述電流傳感器、相位傳感器連接在三相電源上，所述溫度檢測傳感器連接在光纖隔離驅動電路上，所述轉速傳感器與通風機電動機連接。

作為優選，所述功率閥組由三組或五組晶閘管閥組構成。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：便于實現軟啟動，降低了能耗，其啟動時功率小，具有檢測精度高、適應性強、使用方便、安全可靠等特點。

附圖說明：

為了易于說明，本實用新型由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型中主控制機的結構示意圖；

圖3為本實用新型的工作流程圖。

圖中：1-光纖隔離驅動電路；2-功率閥組；3-電機保護單元；4-電流傳感器；5-相位傳感器；6-電壓傳感器；7-溫度檢測傳感器；8-轉速傳感器；9- MUC控制器；10-操作鍵盤。

具體實施方式：

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面通過附圖中示出的具體實施例來描述本實用新型。但是應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。

如圖1-3所示，本具體實施方式采用以下技術方案：它包含光纖隔離驅動電路1、功率閥組2、電機保護單元3、電流傳感器4、相位傳感器5、電壓傳感器6、溫度檢測傳感器7、轉速傳感器8、MUC控制器9、操作鍵盤10；所述功率閥組2串接在三相電源與通風機電動機上，所述功率閥組2的兩端與繼電器KM常開觸點并聯，所述光纖隔離電路1通過導線與功率閥組2電連接，所述電機保護單元3的一端通過導線與三相電源連接，所述電機保護單元3的另一端通過導線與主控制機的MUC控制器9電連接，所述操作鍵盤10通過信號線與MUC控制器9連接，所述電流傳感器4、電壓傳感器6、溫度檢測傳感器7、轉速傳感器8均通過信號線與MUC控制器9電連接，所述相位傳感器5通過信號線與電壓傳感器6連接，所述電流傳感器4、相位傳感器5連接在三相電源上，所述溫度檢測傳感器7連接在光纖隔離驅動電路1上，所述轉速傳感器8與通風機電動機連接。

進一步的，所述功率閥組2由三組或五組晶閘管閥組構成。

本具體實施方式的工作原理為：電壓和電流傳感器則負責采集電網電壓信號和電機電流信號，為控制機計算晶閘管的觸發角度提供數據。控制機通過控制晶閘管觸發角的大小、時間和相位來改變電機定子端的輸入電壓和頻率，從而控制電機的起動特性，實現電機的軟起動。在VFS完成了電機的軟起動，電機達到全速運行后，內置在軟起動裝置中的電機全速運行狀態輸出繼電器，使旁路真空接觸器閉合，這樣電機電流流經旁路接觸器，將閥組從供電線路上斷開，使電機直接投網運行，避免不必要的能源損耗。當VFS控制機接收到停車指令時，如果停機方式設定在軟停機，則旁路真空接觸器斷開，控制機通過控制晶閘管的觸發脈沖，使電機及其驅動的設備減速，直至完成設定的停機過程。

主控制機作為VFS產品的核心控制機構，實現了對VFS功率單元的控制，以及在整個系統工作過程中的時序、邏輯控制和數據運算及處理。整個控制機由外部機箱、顯示面板以及五塊功能板卡和一塊總線板構成。其功能板卡內部含有多塊16位數字信號控制器和復雜可編程邏輯器件，屬于多處理機協作系統。為了保證各板卡之間更好的進行工作協調、數據共享以及顯示面板實時的數據顯示和參數設置，引入了雙套 CAN－BUS 通信網絡，利用CAN總線自身高可靠性和穩定性的特點，來確保控制機在整個工作過程中，可以安全穩定的運行。

繼電器板：提供額外的數字、模擬輸入輸出接口，以滿足客戶現場特殊需求。負責外部繼電器的開關控制，確保正確的工作順序及必要的工作保護。繼電器板負責控制機對外的數字量輸出，硬件提供 14 路的數字量輸出，具有光電隔離保護功能，電路板上無 CPU 處理器，控制信號由外圍控制板的 CPU 通過總線板走線給定。

外圍控制板：板上包含一塊16位、大容量、多級流水線的數字信號控制器，片上提供2K 的存儲器，負責控制機內部的整體工作調度；一個高速復雜可編程邏輯器件，進行外部輸入輸出信號的邏輯處理；一個外部高達32KB 的鐵電存儲器，對設置參數進行保存，保證系統在掉電情況下數據不會丟失。電路中提供6路的模擬輸入和兩路模擬輸出，輸出精度可控制到為1％；外圍控制板為控制面板提供實時的數據傳輸，保證控制面板上的數據得到及時的更新；同時電路上提供一路 RS485總線接口。

主控板：芯片采用高性能的微處理器 CPU (16 位)和復雜可編程邏輯器件，具有極強的數據處理能力，負責對功率單元進行開通和關斷的邏輯控制，實現了控制機有級變頻無級調壓起動電機的控制。板上提供兩路的CAN 通信接口，通過 CAN 通信讀取外圍控制板傳來的起動參數。

繼電保護板：為系統提供多級故障診斷功能和負載設備電機的保護功能。板上包括具有高速的數字運算功能、較大存儲容量、高可靠性、32 位的運算處理器，它通過采集三相電壓、電流信號以及接地故障電流信號來實現對電機的繼電保護，并具有一路的故障跳閘輸出。

通信板：提供多樣的工業總線接口，滿足不同現場的通信需求。通信板為控制機提供 Profibus 智能從站接口和標準以太網 TCP/IP 接口，接頭分別為臥式DB9母頭和RJ45網口。通信板同控制機內部進行數據交換采用CAN通信方式，且使用 CAN1 網絡與外圍控制板通信。通信板為全集成模式，既PCB 板為所有器件預留位置，依據客戶需求的不同，將相關接口電路器件焊接上即可。

控制面板：作為 VFS 控制機同用戶的人機接口，提供了良好的操作界面，實現了參數設定、修改，運行信息顯示，報警以及歷史信息查詢。

總線板：總線板板位于機箱的后端，板卡通過連接器插接到總線板上。總線板為各板卡間的電源、數據、信號傳輸通道，同時它還提供了連接端子，為控制機對外進出線連接提供了便利。

遠程IO控制機：對安置在電機內部的12路PT100信號進行A/D采樣，換算成實際的溫度，并將溫度數據發送到外圍控制板和控制面板。

雙套CAN網絡：為了有效解決CAN網絡通信方面存在數據丟失、網絡堵塞現象,引入了雙套CAN－BUS通信網絡，通過雙套CAN網絡來稀釋通信數據，確保各單板之間正確的數據發送和接收，并保證總線通信的順暢，來確保控制機在整個工作過程中安全穩定的運行。

功率閥組：由三組晶閘管閥組構成，VFS通過改變晶閘管導通角實現輸出電壓和輸出頻率的控制。晶閘管閥組在接收到控制機的觸發信號后，觸發晶閘管，由于控制機發出的觸發脈沖的角度不同，晶閘管打開的角度隨之改變，那么加在電機上的電壓也隨之改變，從而控制加在電機上的電壓來實現電機的軟起動。功率閥組主要包括晶閘管串、電源盒（包含電源模塊、光信號分配模塊、光信號分配模塊）、觸發模塊、阻容吸收模塊、擊穿檢測模塊、快速晶閘管保護模塊和散熱器。

傳感器模塊的主要作用是采集電網電壓信號和電機電流信號，為控制機計算提供數據，由電壓傳感器和電流傳感器模塊組成。

電壓傳感器的功能是采集三相高壓信號轉換成低壓信號，送給控制機作觸發同步信號和顯示信號。采用的高壓電壓傳感器，能夠有效地解決12KV及以下的各種頻率和波形的高電壓檢測和絕緣支撐問題，具有檢測精度高、適應性強、使用方便等特點。

電流傳感器的功能是采集三相電流信號，送給控制機做控制和顯示信號。采用了高壓霍爾電流傳感器，它能夠有效地解決 12KV及以下的各種頻率和波形的高電壓系統的電流檢測問題。具有檢測精度高、適應性強、使用方便、安全可靠等特點。

高壓真空旁路接觸器是在電機起動完成后短接功率閥組，中小功率型 VFS 標配內置真空旁路接觸器。標配的戶內交流真空接觸器為三相交流、50Hz、12kV 的戶內電器設備，適用于額定電壓 10kV、50Hz 及以下電壓等級的電力系統，可對高壓用電設備進行控制和頻繁操作。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。