CN103166195A - 变频器失速保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变频器失速保护系统，包括第一采样单元、过载判断单元以及故障处理单元；其中所述故障处理单元，用于进行故障处理，所述故障处理包括向制动器输出关闭指令并使变频器停止输出；所述第一采样单元，用于采样所述变频器的输出端的输出转矩；所述过载判断单元，用于根据所述第一采样单元采样的输出转矩判断变频器是否过载，并在确认过载时使故障处理单元进行故障处理。本发明还提供一种对应的变频器失速保护方法。本发明通过检测变频器输出端口的输出转矩，判断变频器是否过载，并在判断变频器过载时进行故障处理，从而避免了变频器因过载而导致的危险。

Description

变频器失速保护系统及方法

技术领域

本发明涉及变频器控制领域，更具体地说，涉及一种变频器失速保护系统及方法。

背景技术

起重机械是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备。随着机械化水平的不断提高，各行业对起重机械的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。目前国内外的起重机械行业正在经历一个电气控制变频化的过程。这个过程中由于对变频器的使用不当、电气控制的保护做的不够、外围机械强度设计不够等原因都有可能导致提升机构所拉重物的溜钩甚至下坠，这是在起重行业的最大禁忌之一。使用变频器后可能发生下坠事故也成为阻碍变频器在起重行业迅速推广开来的一个不小的瓶颈。

目前国内外解决上述起重机械溜钩及下坠的普遍的处理方法是提高变频器的功率，通过放大变频器的容量的办法来提高变频器的输出能力从而减少失速下坠的发生几率，这种方法不但提高了最终用户的使用成本，而且并不能从根本上解决失速下坠的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述起重机械失速控制成本高、可靠性低的问题，提供一种变频器失速保护系统及方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是，提供一种变频器失速保护系统，包括第一采样单元、过载判断单元以及故障处理单元；其中所述故障处理单元，用于进行故障处理，所述故障处理包括向制动器输出关闭指令并使变频器停止输出；所述第一采样单元，用于采样所述变频器的输出端的输出转矩；所述过载判断单元，用于根据所述第一采样单元采样的输出转矩判断变频器是否过载，并在确认过载时使故障处理单元进行故障处理。

在本发明所述的变频器失速保护系统中，所述过载判断单元包括第一转矩判断单元、第一延时处理单元及第二转矩判断单元，所述第一转矩判断单元用于判断所述第一采样单元所采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限；所述第一延时处理单元用于在所述第一转矩判断单元确认所述输出转矩大于输出转矩的上限时执行功能码设定的时间的延时；所述第二转矩判断单元用于判断经第一延时单元延时后所述第一采样单元所采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限并在达到预设的输出转矩的上限时确认负载过大。

在本发明所述的变频器失速保护系统中，所述变频器失速保护系统还包括第二采样单元、异常判断单元；其中所述第二采样单元，用于采样所述变频器的输出端的输出值；所述异常判断单元，用于根据所述第二采样单元采样的输出值判断所述变频器的矢量控制算法是否异常，并在所述异常判断单元确认矢量控制算法异常时使故障处理单元进行故障处理。

在本发明所述的变频器失速保护系统中，所述异常判断单元包括第一算法判断单元、第二延时处理单元以及第二算法判断单元；所述第一算法判断单元，用于判断所述第二采样单元采样的输出值的累计误差是否达到预设的功能参数设定的误差上限；所述第二延时处理单元，用于在所述第一算法判断单元确认输出值的累积误差达到预设的功能参数的设定的误差上限时执行至少一个载波周期的延时；所述第二算法判断单元，用于判断经第二延时处理单元延时后第二采样单元采样的输出值的累计误差是否达到预设的功能参数设定的误差上限并在达到预设的功能参数的误差上限时确认矢量控制算法异常。

在本发明所述的变频器失速保护系统中，所述故障处理还包括输出报警信号。

本发明还提供一种变频器失速保护方法，该方法包括以下步骤：

步骤(a)，采样所述变频器的输出端的输出转矩；

步骤(b)，根据所述采样的输出转矩判断变频器是否过载，若确认变频器过载则执行步骤(c)，否则返回步骤(a)；

步骤(c)，输出制动器关闭指令并使变频器停止输出。

在本发明所述的变频器失速保护方法中，所述步骤(b)包括以下步骤：

(b1)，判断所述采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限，若达到预设的输出转矩的上限则执行步骤(b2)，否则返回步骤(a)；

(b2)，执行功能码设定的时间的延时；

(b3)，采样所述变频器的输出端的输出转矩并判断所述输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限，若达到预设的输出转矩的上限则执行步骤(c)，否则返回步骤(a)。

在本发明所述的变频器失速保护方法中，所述方法还包括以下步骤：

步骤(a’)，采样所述变频器的输出端的输出值；

步骤(b’)，根据所述采样的输出值判断变频器矢量控制算法是否异常，若异常则执行步骤(c’)，否则返回步骤(a’)；

步骤(c’)，输出制动器关闭指令并使变频器停止输出。

在本发明所述的变频器失速保护方法中，所述步骤(b’)包括以下步骤：

(b1’)，计算采样的输出值的累计误差并判断所述累计误差是否达到预设的功能参数的误差上限，若达到误差上限则执行步骤(b2’)，否则执行步骤(a’)；

(b2’)，执行至少一个载波周期的延时；

(b3’)采样所述变频器的输出端的输出值并计算该输出值的累计误差，判断所述输出值的累计误差是否达到预设的功能参数设定的误差上限，若达到设定的误差上限则执行步骤(c’)，否则返回步骤(a’)。

在本发明所述的变频器失速保护方法中，所述步骤(c)还包括：输出故障报警信号。

本发明的变频器失速保护系统及方法，通过监控变频器的输出转矩判断外围负载是否过大，并在外围负载过大时进行故障处理，避免危险发生。此外，本发明还通过检测变频器输出端口的输出值判断变频器算法是否出现异常，并在发生异常时进行故障处理，从而避免变频器因内部矢量控制算法异常而导致的危险。

附图说明

图1是本发明变频器失速保护系统第一实施例的示意图。

图2是图1中过载判断单元的示意图。

图3是本发明变频器失速保护系统第二实施例的示意图。

图4是图3中异常判断单元的示意图。

图5是本发明变频器失速保护方法第一实施例的流程图。

图6是本发明变频器失速保护方法第二实施例的流程图。

图7是本发明变频器失速保护方法的部分流程的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明变频器失速保护系统第一实施例的示意图。在本实施例中，变频器失速保护系统包括第一采样单元11、过载判断单元12以及故障处理单元13。上述第一采样单元11、过载判断单元12以及故障处理单元13可集成到变频器的主控制器并采用特定的用户软件实现，也可采用单独的控制器及软件实现。

上述故障处理单元13用于进行故障处理，该故障处理包括向制动器输出关闭指令并使变频器停止输出。在具体实现时，上述故障处理还可包括输出报警信号等。第一采样单元11用于采样变频器的输出端的输出转矩，其采样频率可根据需要设定，采样频率越高，系统可靠性越高。过载判断单元12用于根据第一采样单元11采样的输出转矩判断变频器是否过载，并在确认变频器过载时使故障处理单元13进行故障处理。在具体实现时，过载判断单元12可通过将采样的输出转矩与预存的输出转矩上限值进行比较以进行过载判断，若采样的输出转矩大于预存的输出转矩上限值，则确认变频器过载。

如图2所示，是图1中过载判断单元12实施例的示意图。该过载判断理单12元包括第一转矩判断单元121、第一延时处理单元122及第二转矩判断单元123。第一转矩判断单元121用于判断第一采样单元11所采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限。第一延时处理单元122用于在第一转矩判断单元121确认采样的输出转矩大于预存的输出转矩的上限时执行功能码设定的时间的延时。第二转矩判断单元123用于判断经第一延时处理单元122延时处理后所采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限，并在所述延时后采样的输出转矩达到预设的输出转矩的上限时确认负载过大，从而使故障处理单元13进行故障处理。本实施例通过两次判断，可有效避免判断错误。

如图3所示，是本发明变频器失速保护系统第二实施例的示意图。在本实施例中，失速保护系统除了包括第一采样单元31、过载判断单元32以及故障处理单元33外，还包括第二采样单元34以及异常判断单元35，其中第二采样单元34连接到变频器的输出端口。上述第一采样单元31、过载判断单元32、故障处理单元33、第二采样单元34以及异常判断单元35可集成到变频器的主控制器并采用特定的用户软件实现，也可采用单独的控制器及软件实现。

第二采样单元34用于采样变频器的输出端的输出值，其采样频率可根据需要设定，采样频率越高，系统可靠性越高。异常判断单元用于根据第二采样单元34采样的输出值判断变频器矢量控制算法是否异常并在确认矢量控制算法异常时使故障处理单元33进行故障处理。

如图4所示，是图3中异常判断单元35实施例的示意图。该异常判断单元36包括第一算法判断单元351、第二延时处理单元352以及第二算法判断单元353。第一算法判断单元351用于判断第二采样单元34采样的输出值的累计误差是否达到预设的功能参数设定的误差上限。第二延时处理单元352用于在第一算法判断单元351确认采样的输出值的累积误差达到预设的功能参数的设定的误差上限时执行至少一个载波周期的延时。第二算法判断单元353用于判断经第二延时处理单元352延时后第二采样单元34所采样的输出值的累计误差是否达到预设的功能参数的误差上限并在达到预设的功能参数的误差上限时确认矢量控制算法异常，从而使故障处理单元33进行故障处理。

如图5所示，是本发明变频器失速保护方法实施例的示意图，该方法包括以下步骤：

步骤S51：采样变频器的输出端的输出转矩。采样频率可根据需要设定，采样频率越高，系统可靠性越高。

步骤S52：根据采样的输出转矩判断变频器是否过载，若达到确认变频器过载则执行步骤S53，否则返回步骤S51。在具体实现时，可通过将采样的输出转矩与预存的输出转矩上限值进行比较以进行过载判断，若采样的输出转矩大于预存的输出转矩上限值，则确认变频器过载。

步骤S53：输出制动器关闭指令并使变频器停止输出。

如图6所示，是本发明变频器失速保护方法第二实施例的示意图。该方法具体包括以下步骤：

步骤S61：采样变频器的输出端的输出转矩。采样频率可根据需要设定，采样频率越高，系统可靠性越高。

步骤S62：判断采样的输出转矩是否达到预存的输出转矩上限值，若是则执行步骤S63，否则返回步骤S61。

步骤S63：执行功能码设定的时间的延时。

步骤S62：采样所述变频器的输出端的输出转矩并判断所述采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限，若达到预设的输出转矩的上限则执行步骤S65，否则返回步骤S61。

步骤S65：输出制动器关闭指令并使变频器停止输出。此外，该步骤中还可同时输出报警信号。

如图7所示，本发明变频器失速保护方法还可包括以下步骤：

步骤S71：采样变频器的输出端的输出值。采样频率可根据需要设定，采样频率越高，系统可靠性越高。

步骤S72：根据采样的输出值计算累积误差并判断所述累计误差是否达到预设的功能参数的误差上限，若达到误差上限则执行步骤S73，否则返回步骤S71。

步骤S73：执行至少一个载波周期的延时。

步骤S74：采样变频器的输出端的输出值并计算该输出值的累计误差，判断此时的累计误差是否达到预设的功能参数设定的误差上限，若达到设定的误差上限则执行步骤S75，否则返回步骤S71。

步骤S75：输出制动器关闭指令并使变频器停止输出。此外，还可同时输出报警信号。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变频器失速保护系统，其特征在于：包括第一采样单元、过载判断单元以及故障处理单元；其中所述故障处理单元，用于进行故障处理，所述故障处理包括向制动器输出关闭指令并使变频器停止输出；所述第一采样单元，用于采样所述变频器的输出端的输出转矩；所述过载判断单元，用于根据所述第一采样单元采样的输出转矩判断变频器是否过载，并在确认过载时使故障处理单元进行故障处理。

2.根据权利要求1所述的变频器失速保护系统，其特征在于：所述过载判断单元包括第一转矩判断单元、第一延时处理单元及第二转矩判断单元，所述第一转矩判断单元用于判断所述第一采样单元所采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限；所述第一延时处理单元用于在所述第一转矩判断单元确认所述输出转矩大于输出转矩的上限时执行功能码设定的时间的延时；所述第二转矩判断单元用于判断经第一延时单元延时后所述第一采样单元所采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限并在达到预设的输出转矩的上限时确认负载过大。

3.根据权利要求1或2所述的变频器失速保护系统，其特征在于：所述变频器失速保护系统还包括第二采样单元、异常判断单元；其中所述第二采样单元，用于采样所述变频器的输出端的输出值；所述异常判断单元，用于根据所述第二采样单元采样的输出值判断所述变频器的矢量控制算法是否异常，并在所述异常判断单元确认矢量控制算法异常时使故障处理单元进行故障处理。

4.根据权利要求3所述的变频器失速保护系统，其特征在于：所述异常判断单元包括第一算法判断单元、第二延时处理单元以及第二算法判断单元；所述第一算法判断单元，用于判断所述第二采样单元采样的输出值的累计误差是否达到预设的功能参数设定的误差上限；所述第二延时处理单元，用于在所述第一算法判断单元确认输出值的累积误差达到预设的功能参数的设定的误差上限时执行至少一个载波周期的延时；所述第二算法判断单元，用于判断经第二延时处理单元延时后第二采样单元采样的输出值的累计误差是否达到预设的功能参数设定的误差上限并在达到预设的功能参数的误差上限时确认矢量控制算法异常。

5.根据权利要求1所述的变频器失速保护系统，其特征在于：所述故障处理还包括输出报警信号。

6.一种变频器失速保护方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤(a)，采样所述变频器的输出端的输出转矩；

步骤(b)，根据所述采样的输出转矩判断变频器是否过载，若确认变频器过载则执行步骤(c)，否则返回步骤(a)；

步骤(c)，输出制动器关闭指令并使变频器停止输出。

7.根据权利要求6所述的变频器失速保护方法，其特征在于：所述步骤(b)包括以下步骤：

(b1)，判断所述采样的输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限，若达到预设的输出转矩的上限则执行步骤(b2)，否则返回步骤(a)；

(b2)，执行功能码设定的时间的延时；

(b3)，采样所述变频器的输出端的输出转矩并判断所述输出转矩是否达到预设的输出转矩的上限，若达到预设的输出转矩的上限则执行步骤(c)，否则返回步骤(a)。

8.根据权利要求6或7所述的变频器失速保护方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：

步骤(a’)，采样所述变频器的输出端的输出值；

步骤(b’)，根据所述采样的输出值判断变频器矢量控制算法是否异常，若异常则执行步骤(c’)，否则返回步骤(a’)；

步骤(c’)，输出制动器关闭指令并使变频器停止输出。

9.根据权利要求8所述的变频器失速保护方法，其特征在于：所述步骤(b’)包括以下步骤：

(b1’)，计算采样的输出值的累计误差并判断所述累计误差是否达到预设的功能参数的误差上限，若达到误差上限则执行步骤(b2’)，否则执行步骤(a’)；

(b2’)，执行至少一个载波周期的延时；

(b3’)采样所述变频器的输出端的输出值并计算该输出值的累计误差，判断所述输出值的累计误差是否达到预设的功能参数设定的误差上限，若达到设定的误差上限则执行步骤(c’)，否则返回步骤(a’)。

10.根据权利要求6所述的变频器失速保护方法，其特征在于：所述步骤(c)还包括：输出故障报警信号。

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