交流驱动器及其处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种交流驱动器及其处理方法。
【背景技术】
[0002]按国家十三五规划绿色能源体系精神，当前设计交流拖动节电改造最重要必须考虑绿色节能。当前大家都公认交流电机节能降耗就是采用变频器作为节电改造，现在事实证明采用变频器驱动无法达成预期节能目标，并需付出沉重环境污染代价。国家的节能改造事业要发扬光大必须提出新的交流异步电机节电器，这个节电器必须能够真正节电而且没有环境污染的副作用。
[0003]交流异步电机最高运行效率设计在满载驱动，但是实际上负载需求的功是变化的，也就是说交流电机做的功是恒定不变最大出力，但是负载需求的功是变化的，小于或等于最大出力，因此就存在节电空间。工程师设计驱动系统时必须考虑负载需求变动的问题，故交流拖动系统有常见的直接驱动、间歇性负载间接驱动、及多台并联驱动等不同的系统。因此，变频器是交流异步电机节电改造首选，低压功率350KW不够，高压变频器功率才够大。
[0004]传统交流拖动间歇性驱动系统都需要连接负载离合器或电磁阀，因为电机启动冲击电流及机械冲击的限制，驱动系统都是将电机全速运转，没有停机功能，如果要调节做功，就可以通过离合器或电磁阀作加载、卸载选择;负载不需要做功时通过离合器或电磁阀作加载-卸载选择或卸放多余的功，以保证负载的内部处于承受范围内，期间电机如果停机再启动，会有5-7倍的冲击造成电机的烧毁，引起电网瞬间压降、电线发热等弊端，如果电机不能停机会造成卸载时电机空转损耗。
[0005]变频器在节电改造驱动系统采用的原理就是检测负载需求通过变频器调整电机转速，也就是调整电机做功，来满足负载需求不断变化特性，达到节电效果。
[0006]变频器节电改造后的问题为:当前采用变频器节电改造的厂家不胜其数，实际达到节能目标的几乎没有，有些达到节能目标的是因为市场不景气，工厂产量下降的原因。而且最头痛的是环境污染问题无法有效解决。
[0007]变频器不节电的技术分析如下:
变频器本身的效率较高约94-98%，其中高压变频器只有85%，这是毋庸置疑的。但是变频器的应用会带来整个驱动系统的效率下降，这才是无法达到节电目标的主要原因。采用变频器驱动后电网谐波污染造成变压器的损耗提高2-4%，驱动电机损耗提高5-10%，加上本身的损耗2-4%，其中高压变频器15%，合计加起来的损失超过10-25%左右，这是做节能改造厂家没有预料到的，而且很少有节电改造效果预期在10%以上的。
[0008]变频器产生的污染包括:电网谐波污染、无线电干扰、电磁噪音污染三种，这些污染的严重性随着变频器功率占电网比例变化。目前变频器在中大功率电机驱动所产生的环境污染问题最为严重，无法根除只能抑制;但是抑制就需要再投资，而且效率还要再下降。
[0009]变频器节能改造使得整个电源系统及驱动系统的效率都要下降，所以节电效果大打折扣，中大功率电机采用变频器节电改造后根本不节电，而且带来了一系列无法解决的环境污染难题。
【发明内容】
[0010]针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种安全、节电的交流驱动器及其处理方法。
[0011]为了达到上述目的，本发明一种交流驱动器，包括启停控制模块、负载模块、交流电源和交流电机，所述交流电源通过启停控制模块与交流电机连接，且所述交流电机与负载丰吴块驱动连接；
所述负载模块上设有负载单元和用于采集负载单元内部的物理量传感器，所述启停控制模块上设有MCU单片机和控制交流电机启停的无弧开关，所述无弧开关的一端与交流电源连接，且所述无弧开关的另一端与交流电机连接;所述物理量传感器与MCU单片机的输入端连接，所述MCU单片机的输出端与无弧开关连接;所述MCU单片机内设有存储单元，且所述存储单元存储负载单元的需求功;所述物理量传感器采集到负载单元的物理量信号后发送至IJMCU单片机处理，所述MCU单片机对比物理量信号和需求功后控制无弧开关的闭合或打开，进而控制交流电机的启停。
[0012]其中，所述无弧开关包括正向导通晶闸管、反向导通晶闸管和旁路继电器，所述正向导通晶闸管和反向导通晶闸管反向并联后与旁路继电器并联，所述正向导通晶闸管的阳极以及反向导通晶闸管的阴极所连接形成的公共端与交流电源连接，且所述正向导通晶闸管的阴极以及反向导通晶闸管的阳极所连接形成的公共端与交流电机连接;所述MCU单片机收到物理量传感器的物理量信号后进行处理，所述MCU单片机通过其输出端给正向导通晶闸管的控制极和反向导通晶闸管的控制极触发信号，且所述MCU单片机通过其输出端控制旁路继电器吸合或打开。
[0013]其中，所述启停控制模块上还设有触发电路，所述MCU单片机的输出端与触发电路的输入端连接，且所述MCU单片机的输出端通过触发电路驱动后，给正向导通晶闸管的控制极、反向导通晶闸管的控制极和旁路继电器指令信号。
[0014]其中，所述启停控制模块上还设有电压检测电路和电流检测电路，所述电压检测电路通过其输入端采集交流电源的电压，且所述电压检测电路的输出端与MCU单片机的输入端连接;所述电流检测电路通过其输入端采集交流电源的电流，且所述电流检测电路的输出端与MCU单片机的输入端连接。
[0015]其中，所述负载单元为空压机或注塑机。
[0016]本发明还提供一种交流驱动器的处理方法，包括以下步骤:
初始状态:正向导通晶闸管和反向导通晶闸管均处于阻断状态，旁路继电器处于打开状态，且MCU单片机的存储单元内存储有负载单元的需求功；
启动交流电机:MCU单片机控制闭合无弧开关，交流电源给交流电机供电，使得交流电机驱动负载单元做功；
物理量信号检测:物理量传感器不断检测到负载单元的物理量信号，并发送给MCU单片机;物理量信号由O逐渐增大，若信号大于或等于需求功时，MCU单片机则控制断开无弧开关步骤;负载单元做功，物理量信号逐渐变小，且远小于需求功时，则执行重启交流电机步骤；重启交流电机:MCU单片机控制闭合无弧开关，交流电源重新给交流电机供电，循环物理量信号检测步骤；
结束:待负载单元工作完毕，MCU单片机控制闭合无弧开关，交流电源停止给交流电机供电。
[0017]其中，所述启动交流电机步骤包括以下步骤:
启动动作:MCU单片机给正向导通晶闸管的控制极和反向导通晶闸管的控制极触发信号，正向导通晶闸管和反向导通晶闸管均导通，交流电源给交流电机供电，交流电机启动，且驱动负载单元开始工作；
续流动作:MCU单片机控制旁路继电器吸合，且停止给正向导通晶闸管和反向导通晶闸管触发信号，正向导通晶闸管和反向导通晶闸管自动关断，交流电源持续给交流电机供电。
[0018]其中，在物理量信号检测步骤中，所述MCU单片机则控制断开无弧开关步骤具体处理方法如下:
MCU单片机给正向导通晶闸管的控制极和反向导通晶闸管的控制极触发信号，使得正向导通晶闸管和反向导通晶闸管均导通后，MCU单片机控制旁路继电器打开，正向导通晶闸管和反向导通晶闸管自动关断后，交流电源停止给交流电机供电。
[0019]本发明的有益效果是:
与现有技术相比，本发明的交流驱动器，通过启停控制模块、交流电源、交流电机和负载模块的相互配合，无弧开关实现交流电机的安全再启动，避免停机后对交流电机的强大冲击，保护交流电机;物理量传感器采集到负载单元的信号后发送到MCU单片机处理，MCU单片机对比物理量信号和需求功后控制无弧开关的闭合或打开，进而控制交流电机的启停，使得交流电机可以选择性地给负载单元做功或者不做功，避免现有技术中交流电机不停机造成卸载时交流电机空转或卸放能量浪费、浪费电力的问题，达到了交流电机停止时节约大量的电的效果，实现节能省电；本发明的交流驱动器的处理方法，通过启动交流电机步骤、物理量信号检测步骤和重启交流电机步骤，当物理量信号大于或等于需求功时，MCU单片机则控制断开无弧开关，使得交流电源停止给交流电机供电，节约下负载单元做功时的电力。
【附图说明】
[0020]图1为本发明交流驱动器的电路结构图；
图2为本发明交流驱动器的处理方法的方框流程图。
[0021]主要元件符号说明如下:
1、启停控制模块2、负载模块
3、交流电源 4、交流