基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統，涉及電力電子學領域，能基于GPRS物聯網對電機以變頻或相控模式實施節電。該系統包括：相控節電器、變頻節電器、程控開關、單片機、GPRS網絡單元、中央監控計算機。其中，相控節電器、變頻節電器、程控開關、單片機、GPRS網絡單元組成多模節電器，中央監控計算機配置GPRS網絡單元。中央監控計算機通過GPRS無線移動通信網絡，遠程控制多模節電器內部單片機，切換程控開關選擇變頻節電器或相控節電器實施節電。本實用新型專利技術兼容變頻、相控兩種節電技術，能根據需求任意遙控切換，在保證正常生產效率的前提下，最大限度挖掘節電潛力，特別適用于多臺電機的節電改造。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統，尤其是涉及由計算機通過GPRS無線移動通信網絡，遠程選擇變頻或相控模式對電機實施節電的應用系統。
技術介紹
在工農業生產中大部分采用三相異步電動機，對此類電機的節電方式主要有變頻降速技術和相控技術兩種，簡稱變頻模式和相控模式。變頻模式是實時動態調整電機轉速，從而降低電機軸功率，實現電機節電。相控模式是通過實時偵測電機負載的大小，實時調整電機的電壓和電流，在不改變電機轉速的前提下，保證電機輸出轉矩與負載需求的動態、精確匹配，有效避免電機出力過大而帶來的電能浪費。變頻模式節電效果顯著，但因需要改變電機轉速，使生產效率受到影響，從而應用范圍受到限制。相控模式不改變電機轉速、不影響生產效率，應用范圍很廣，但節電效果比變頻模式稍弱。目前針對三相異步電動機設計的節電器，要么采用變頻模式設計，針對允許調速的場合；要么采用相控技術設計，針對不允許調速的場合。對電機單一地采用變頻或相控模式節電，就產生了生產效率和節電效率之間的矛盾。例如混凝土攪拌行業，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。從混凝土生產的整個工藝流程來看，各個生產環節之間的生產效率需相互匹配，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，這時變頻模式節電因為降低電機轉速而降低了砂石輸送速度，也就影響了整體生產效率。對滾輪式皮帶輸送機實施單一的相控模式節電，會遇到實際負載重、但輸送速度需求不高的情況，這時相控模式節電效果不明顯、不降低電機轉速的技術優勢根本發揮不出來。單一的節電模式會使生產效率與節電效率之間的矛盾突出起來。但是，相當一部分工業生產場合，隨著工作時間段不同，會先后出現允許調速或不允許調速2種工況，例如上述的混凝土攪拌行業的滾輪式皮帶輸送機的應用。因此，需要發展一項新的電機節電技術，同時集成變頻和相控兩種節電模式，根據不同時間段的不同生產要求，智能切換節電模式，解決生產效率和節電效率之間的矛盾。另一方面，還需要將電機節電模式的切換，建立在物聯網應用的基礎上，根據生產流程的全局調度需求，通過無線物聯網實時遙控切換多個生產環節、多臺電機的節電方式，實現系統化節電。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是提供一種能兼容變頻和相控兩種節電模式、并能通過無線物聯網實施節電模式切換的三相異步電機節電系統，從而解決生產效率和節電效率之間矛盾。本技術提供一種基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統，集成了變頻和相控兩種電機節電技術，具備無線物聯網功能，通過GPRS無線移動通信網絡，由中央監控計算機根據生產需求，遠程控制工業現場的電機節電器選擇節電模式、對電機實施節電。為達到此目的，本技術采用以下技術方案:該系統包括多模相控節電器分系統和中央監控分系統。其中，多模節電器分系統包括變頻節電器、相控節電器、程控開關、單片機、GPRS網絡單元，中央監控分系統包括中央監控計算機、GPRS網絡單元。多模節電器分系統對電機以變頻或相控模式實施節電，中央監控分系統通過GPRS無線移動通信網絡，遠程遙控選擇多模節電器分系統的節電模式。中央監控計算機根據生產需要，產生節電模式切換指令，由GPRS網絡單元，通過GPRS無線移動通信網絡，傳給工業現場的多模節電器。多模節電器中的GPRS網絡單元，從GPRS無線移動通信網絡接收節電模式切換指令，解析為程控開關的控制信號，對變頻節電器、相控節電器的使用實施選擇切換。更進一步的方案是:變頻節電器:變頻節電器采用變頻降速原理節電。三相異步電機的交流電源頻率與轉速成正比，而轉速與軸功率的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、控制脈沖發生器組成。整流器將輸入的三相電整流成為直流，經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、控制脈沖發生器3個單元共同實現。單片機產生控制指令，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，送給控制脈沖發生器，產生所需的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換為所需的頻率、電壓的交流電能。相控節電器:相控節電器采用動態偵測電機負載大小，實時調整電壓、電流，按電機的實際使用需求供電，節省不必要的電能浪費。相控節電器由數控開關、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，實現按需供電。程控開關:程控開關對變頻節電器和相控節電器進行選擇切換，根據單片機的控制指令，選擇出所需的節電設備。單片機:是多模節電器的控制部分，向程控開關發出控制信號，對變頻節電器和相控節電器進行選擇切換。單片機通過GPRS網絡單元接收中央監控計算機無線傳來的節電模式切換指令，根據指令控制程控開關，選擇節電模式。GPRS網絡單元:負責無線網絡通信，分別分布在中央監控分系統和多模節電器分系統。在中央監控分系統，GPRS網絡單元接收并轉發計算機的控制指令，通過GPRS無線移動通信網絡，傳給工業現場的多模節電器。在工業現場的多模節電器，GPRS網絡單元通過GPRS無線移動通信網絡，接收并轉發來自中央監控分系統的節電模式切換指令，并轉換為程控開關的控制信號，控制節電器的選擇切換。中央監控計算機:采用PC機配置操作系統Windows2000，配置相應的中央監控軟件。中央監控軟件的節電模式切換控制指令，由RS232串口發出，由GPRS網絡單元接收轉發，經GPRS無線移動網絡，遠程發送給工業現場的多模節電器。根據本技術，由于兼容了變頻和相控兩種節電技術、并基于無線物聯網應用，因此，可以在保證正常生產效率的前提下，最大限度地提高節電效率。附圖說明圖1是本技術基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統的原理框圖。圖2是圖1的變頻節電器的原理框圖。圖3是圖1的相控節電器的原理框圖。圖4是圖1的GPRS網絡單元的原理框圖。具體實施方式下面對本技術的具體實施方式作描述:系統的具體實施方式:如附圖1所示，所述的基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統，由多模相控節電器分系統和中央監控分系統組成。其中，多模節電器分系統由變頻節電器、相控節電器、程控開關、單片機、GPRS網絡單元組成，中央監控分系統由中央監控計算機、GPRS網絡單元組成。多模節電器分系統對電機以變頻或相控模式實施節電，中央監控分系統通過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統，包括相控節電器、變頻節電器、程控開關、單片機、GPRS網絡單元、中央監控計算機，其特征在于，包括：所述的基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統的節電模式，有變頻模式和相控模式2種；所述的節電模式的切換，是通過GPRS無線移動通信網絡，由中央計算機遠程遙控實施。

【技術特征摘要】
1.基于物聯網的多模智能化電機節電應用系統，包括相控節電器、變頻節電器、程控開關、單片機、GPRS網絡單元、中央監控計算機，其特征在于，包括: 所述的基于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡晉東，
申請(專利權)人：河南恒天電子信息技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：