基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)，涉及電力電子學(xué)領(lǐng)域，能基于GPRS物聯(lián)網(wǎng)對電機以變頻或相控模式實施節(jié)電。該系統(tǒng)包括：相控節(jié)電器、變頻節(jié)電器、控開關(guān)、單片機、GPRS網(wǎng)絡(luò)單元、中央監(jiān)控計算機。其中，相控節(jié)電器、變頻節(jié)電器、程控開關(guān)、單片機、GPRS網(wǎng)絡(luò)單元組成多模節(jié)電器，中央監(jiān)控計算機配置GPRS網(wǎng)絡(luò)單元。中央監(jiān)控計算機通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，遠程控制多模節(jié)電器內(nèi)部單片機，切換程控開關(guān)選擇變頻節(jié)電器或相控節(jié)電器實施節(jié)電。本發(fā)明專利技術(shù)兼容變頻、相控兩種節(jié)電技術(shù)，能根據(jù)需求任意遙控切換，在保證正常生產(chǎn)效率的前提下，最大限度挖掘節(jié)電潛力，特別適用于多臺電機的節(jié)電改造。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是涉及由計算機通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，遠程選擇變頻或相控模式對電機實施節(jié)電的應(yīng)用系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大部分采用三相異步電動機，對此類電機的節(jié)電方式主要有變頻降速技術(shù)和相控技術(shù)兩種，簡稱變頻模式和相控模式。變頻模式是實時動態(tài)調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，從而降低電機軸功率，實現(xiàn)電機節(jié)電。相控模式是通過實時偵測電機負載的大小，實時調(diào)整電機的電壓和電流，在不改變電機轉(zhuǎn)速的前提下，保證電機輸出轉(zhuǎn)矩與負載需求的動態(tài)、精確匹配，有效避免電機出力過大而帶來的電能浪費。變頻模式節(jié)電效果顯著，但因需要改變電機轉(zhuǎn)速，使生產(chǎn)效率受到影響，從而應(yīng)用范圍受到限制。相控模式不改變電機轉(zhuǎn)速、不影響生產(chǎn)效率，應(yīng)用范圍很廣，但節(jié)電效果比變頻模式稍弱。 目前針對三相異步電動機設(shè)計的節(jié)電器，要么采用變頻模式設(shè)計，針對允許調(diào)速的場合；要么采用相控技術(shù)設(shè)計，針對不允許調(diào)速的場合。對電機單一地采用變頻或相控模式節(jié)電，就產(chǎn)生了生產(chǎn)效率和節(jié)電效率之間的矛盾。例如混凝土攪拌行業(yè)，滾輪式皮帶輸送機用于輸送砂石。滾輪式皮帶輸送機的實際負載狀況分為空載、輕載、重載3種。從混凝土生產(chǎn)的整個工藝流程來看，各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的生產(chǎn)效率需相互匹配，輸送砂石的速度在不同時間段有不同需求。對滾輪式皮帶輸送機實施單一的變頻模式節(jié)電，會遇到實際負載很輕、但輸送速度需求很高的情況，這時變頻模式節(jié)電因為降低電機轉(zhuǎn)速而降低了砂石輸送速度，也就影響了整體生產(chǎn)效率。對滾輪式皮帶輸送機實施單一的相控模式節(jié)電，會遇到實際負載重、但輸送速度需求不高的情況，這時相控模式節(jié)電效果不明顯、不降低電機轉(zhuǎn)速的技術(shù)優(yōu)勢根本發(fā)揮不出來。單一的節(jié)電模式會使生產(chǎn)效率與節(jié)電效率之間的矛盾突出起來。但是，相當一部分工業(yè)生產(chǎn)場合，隨著工作時間段不同，會先后出現(xiàn)允許調(diào)速或不允許調(diào)速2種工況，例如上述的混凝土攪拌行業(yè)的滾輪式皮帶輸送機的應(yīng)用。因此，需要發(fā)展一項新的電機節(jié)電技術(shù)，同時集成變頻和相控兩種節(jié)電模式，根據(jù)不同時間段的不同生產(chǎn)要求，智能切換節(jié)電模式，解決生產(chǎn)效率和節(jié)電效率之間的矛盾。另一方面，還需要將電機節(jié)電模式的切換，建立在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)流程的全局調(diào)度需求，通過無線物聯(lián)網(wǎng)實時遙控切換多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)、多臺電機的節(jié)電方式，實現(xiàn)系統(tǒng)化節(jié)電。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種能兼容變頻和相控兩種節(jié)電模式、并能通過無線物聯(lián)網(wǎng)實施節(jié)電模式切換的三相異步電機節(jié)電系統(tǒng)，從而解決生產(chǎn)效率和節(jié)電效率之間矛盾。本專利技術(shù)提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)，集成了變頻和相控兩種電機節(jié)電技術(shù)，具備無線物聯(lián)網(wǎng)功能，通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，由中央監(jiān)控計算機根據(jù)生產(chǎn)需求，遠程控制工業(yè)現(xiàn)場的電機節(jié)電器選擇節(jié)電模式、對電機實施節(jié)電。為達到此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案該系統(tǒng)包括多模相控節(jié)電器分系統(tǒng)和中央監(jiān)控分系統(tǒng)。其中，多模節(jié)電器分系統(tǒng)包括變頻節(jié)電器、相控節(jié)電器、程控開關(guān)、單片機、GPRS網(wǎng)絡(luò)單元，中央監(jiān)控分系統(tǒng)包括中央監(jiān)控計算機、GPRS網(wǎng)絡(luò)單元。多模節(jié)電器分系統(tǒng)對電機以變頻或相控模式實施節(jié)電，中央監(jiān)控分系統(tǒng)通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，遠程遙控選擇多模節(jié)電器分系統(tǒng)的節(jié)電模式。中央監(jiān)控計算機根據(jù)生產(chǎn)需要，產(chǎn)生節(jié)電模式切換指令，由GPRS網(wǎng)絡(luò)單元，通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，傳給工業(yè)現(xiàn)場的多模節(jié)電器。多模節(jié)電器中的GPRS網(wǎng)絡(luò)單元，從GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)電模式切換指令，解析為程控開關(guān)的控制信號，對變頻節(jié)電器、相控節(jié)電器的使用實施選擇切換。更進一步的方案是·變頻節(jié)電器變頻節(jié)電器采用變頻降速原理節(jié)電。三相異步電機的交流電源頻率與轉(zhuǎn)速成正比，而轉(zhuǎn)速與軸功率的3次方成正比。因此，適當降低頻率，能顯著降低軸功率的消耗。變頻節(jié)電器由整流器、濾波器、逆變器、單片機、U/f模式形成器、控制脈沖發(fā)生器組成。整流器將輸入的三相電整流成為直流，經(jīng)濾波器濾去高次諧波和雜波，送給逆變器，逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換為工頻或指定頻率的交流電。逆變器輸出的交流電的頻率是受控的，采用PWM脈沖控制方式，頻率控制功能由單片機、U/f模式形成、控制脈沖發(fā)生器3個單元共同實現(xiàn)。單片機產(chǎn)生控制指令，送給U/f模式形成單元，U/f模式形成單元將控制指令解析為頻率控制信號、電壓控制信號，作為PWM脈沖參數(shù)，送給控制脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生所需的PWM脈沖。PWM脈沖的幅值表示需要輸出的交流電的電壓，PWM脈沖的頻率表示需要輸出的交流電的頻率。具備一定幅值和頻率的PWM脈沖送給逆變器，控制逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換為所需的頻率、電壓的交流電能。相控節(jié)電器相控節(jié)電器采用動態(tài)偵測電機負載大小，實時調(diào)整電壓、電流，按電機的實際使用需求供電，節(jié)省不必要的電能浪費。相控節(jié)電器由數(shù)控開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、可控硅模塊、信號處理、單片機、電源控制、缺相檢測、故障及功率控制組成。三相電輸入相控節(jié)電器，在三組電壓互感器和電流互感器的檢測下，得到三相電的電壓電流變化信號，通過信號處理單元轉(zhuǎn)換為電壓和電流之間的相位差信號，送給單片機，由單片機對該信號進行處理，當相位差小時，電機負載大，這時單片機通過控制可控硅模塊供給電機大的電流。反之，當相位大差時，電機負載小，這時單片機控制可控硅模塊供給電機小的電流，實現(xiàn)按需供電。程控開關(guān)程控開關(guān)對變頻節(jié)電器和相控節(jié)電器進行選擇切換，根據(jù)單片機的控制指令，選擇出所需的節(jié)電設(shè)備。單片機是多模節(jié)電器的控制部分，向程控開關(guān)發(fā)出控制信號，對變頻節(jié)電器和相控節(jié)電器進行選擇切換。單片機通過GPRS網(wǎng)絡(luò)單元接收中央監(jiān)控計算機無線傳來的節(jié)電模式切換指令，根據(jù)指令控制程控開關(guān)，選擇節(jié)電模式。GPRS網(wǎng)絡(luò)單元負責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)通信，分別分布在中央監(jiān)控分系統(tǒng)和多模節(jié)電器分系統(tǒng)。在中央監(jiān)控分系統(tǒng)，GPRS網(wǎng)絡(luò)單元接收并轉(zhuǎn)發(fā)計算機的控制指令，通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，傳給工業(yè)現(xiàn)場的多模節(jié)電器。在工業(yè)現(xiàn)場的多模節(jié)電器，GPRS網(wǎng)絡(luò)單元通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自中央監(jiān)控分系統(tǒng)的節(jié)電模式切換指令，并轉(zhuǎn)換為程控開關(guān)的控制信號，控制節(jié)電器的選擇切換。中央監(jiān)控計算機采用PC機配置操作系統(tǒng)Windows2000，配置相應(yīng)的中央監(jiān)控軟件。中央監(jiān)控軟件的節(jié)電模式切換控制指令，由RS232串口發(fā)出，由GPRS網(wǎng)絡(luò)單元接收轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)GPRS無線移動網(wǎng)絡(luò)，遠程發(fā)送給工業(yè)現(xiàn)場的多模節(jié)電器。根據(jù)本專利技術(shù)，由于兼容了變頻和相控兩種節(jié)電技術(shù)、并基于無線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，因此，可以在保證正常生產(chǎn)效率的前提下，最大限度地提高節(jié)電效率。附圖說明 圖I是本專利技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)的原理框圖。圖2是圖I的變頻節(jié)電器的原理框圖。圖3是圖I的相控節(jié)電器的原理框圖。圖4是圖I的GPRS網(wǎng)絡(luò)單元的原理框圖。具體實施例方式下面對本專利技術(shù)的具體實施方式作描述系統(tǒng)的具體實施例方式如附圖I所示，所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)，由多模相控節(jié)電器分系統(tǒng)和中央監(jiān)控分系統(tǒng)組成。其中，多模節(jié)電器分系統(tǒng)由變頻節(jié)電器、相控節(jié)電器、程控開關(guān)、單片機、GPRS網(wǎng)絡(luò)單元組成，中央監(jiān)控分系統(tǒng)由中央監(jiān)控計算機、GPRS網(wǎng)絡(luò)單元組成。多模節(jié)電器分系統(tǒng)對電機以變頻或相控模式實施節(jié)電，中央監(jiān)控分系統(tǒng)通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，遠程遙控選擇多模節(jié)電器分本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)，包括相控節(jié)電器、變頻節(jié)電器、程控開關(guān)、單片機、GPRS網(wǎng)絡(luò)單元、中央監(jiān)控計算機，其特征在于，包括：所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)的節(jié)電模式，有變頻模式和相控模式2種；所述的節(jié)電模式的切換，是通過GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，由中央計算機遠程遙控實施。

【技術(shù)特征摘要】
1.關(guān)、單片機、GPRS網(wǎng)絡(luò)單元、中央監(jiān)控計算機，其特征在于，包括 所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多模智能化電機節(jié)電應(yīng)用系統(tǒng)的節(jié)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡晉東，
申請(專利權(quán))人：河南恒天電子信息技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：