[发明专利]感应电动机控制装置

说明书

本发明涉及一种感应电动机控制装置，尤其涉及一种控制电动机工作时的功率因数，以提供高工作效率的控制装置。

美国专利第4，052，648号中描述了一种已有技术的功率因数控制装置，它测出感应电动机的功率因数，并相应地控制加在该电动机上的电压，从而通过减少消耗的功率而实现感应电动机工作效率的提高。借助这一装置，以加在电动机上的电压与电动机电流之间的相位差为基础测出感应电动机的功率因数。但是，由于电动机电压和电流的波形畸变，依靠这样一种方法，不可能精确地测出功率因数。因而也就难以精确地控制电动机，以获得高工作效率。按照该已有技术的控制装置，加在感应电动机上的电压得到控制，使得测出的功率因数接近一预置值。如果该功率因数预置值定为80%，并且感应电动机在低载或空载的条件下工作，那么，为了使测出的功率因数值接近预置的功率因数，就必须尽量降低加在感应电动机上的电压。这种过分低的电动机电压会导致电动机失速或齿槽效应。为解决这一难题，有人提议在预置功率因数之外，建立一个齿槽效应防止电压，并将测到的功率因数与齿槽效应防止电平而非功率因数预置值相比，从而防止电动机在空载或低载条件下工作时齿槽效应或失速的发生。但是，如果那样做的话，齿槽效应防止电压不能设为高值。这样，也就不能在低载或空载条件下精确地控制感应电动机电压，从而无法实现电动机的高效率运转。并且，如果感应电动机在中等负载下工作，预置功率因数为80%，那么，由于功率因数的预置值相对负载水平而言太高，加到感应电动机上的电压会太低，而电动机电流大，导致电动机的功率消耗增大。这样，为了使电动机的功耗减到最小，必须根据感应电动机工作当时的负载情况，手工调节该种功率因用数控制装置的预置功率因数值。换一句话说，如果功率因数预置值保持不变，用这种感应电动机控制装置不可能在电动机负载改变时实现电动机的高效运转。

在公开的日本专利申请第64-50792号中描述了另一种已有技术感应电动机控制装置，利用一变换装置在电动机电源频率的基础上改变功率因数，从而来实现感应电动机的高效运转。利用附图3所示的该装置，在一存储器内存入在每一不同频率下各个不同的最佳功率因数值的最佳功率因数曲线。变换器工作频率和电动机电压值可以设定，以获得对应于该频率的功率因数固定值。但是，还是不能实现在各种不同负载条件下对电压的精确控制。

这样，对于前面首先提到的已有技术感应电动机控制装置，由于感应电动机电压和电流的波形畸变，功率因数的测定精度差。至于后面一个已有技术感应电动机控制装置，随着频率被固定，即使电动机负载发生变化，功率因数也还保持不变。因而，对于各种不同的电动机负载值，无法实现节能运转。

本发明的一个目的在于通过提供一种其运转不受感应电动机电压和电流波形的畸变影响，用于控制感应电动机功率因数的装置。藉此，可以实现高精度的感应电动机功率因数测定，并且，由于控制装置随着感应电动机负载的变化而自动调整工作，感应电动机可以控制在一最佳功率因数值之下工作，藉此，即使电动机负载有大幅度变化，也能实现节能运转。

为了实现上述目的，本发明提供出一个用于控制交流电源对感应电动机的功率供给的感应电动机控制装置，它包括：

电压调节装置，耦合在所述交流电源与所述感应电动机之间，并且可控，以改变供给所述感应电动机的电压幅值;

功率因数测定装置，用于获取所述感应电动机工作当时的被测功率因数值;

功率因数指定装置，用于产生一个适当的指定的功率因数值;

用于产生一个在数值上对应于所述感应电动机负载水平的负载变化参数的装置;

用于根据所述负载变化参数和所述功率因数指定值运算出一个最佳功率因数值的装置;

比较装置，用于导出所述最佳功率因数与所述被测功率因数之间的差值;以及

利用所述差值控制所述电压调节装置，从而改变供给感应电动机的所述电压幅值以减小所述差值的装置。

因此，依靠本发明的感应电动机控制装置，最佳功率因数值自动地随着感应电动机负载情况的改变而变化，其变化基于对电动机功率因数的精确测定。该装置藉此使得电动机在从空载到满载的整个电动机负载范围内都工作于最佳功率因数下。

此外，电压调节装置可以构造成一个变频电源，就是说，电源交流电压经过整流，所得到的直流电压供给一D/A变换器，其输出电压频率可按照要求改变，以控制电动机转速，并且其输出电压由最佳功率因数值与被测功率因数之间的差值所控制。这样，感应电动机的转速可以设置为一希望值，而本发明的控制装置将保证在该转速下维持最佳功率因数值，进而维持节能的运转。