CN103683891A - 一种变频器控制电路、方法和调速控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变频器控制电路、方法和调速控制系统，通过设置与变频器的第一故障输出端和第二故障输出端相连的可编程控制器，以及与该可编程控制器相连的第一继电器，并在变频器的复位端口连接第一常开触点开关，当该变频器发生故障而停止运行时，其第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关将会断开，此时，可编程控制器将响应该常闭触点开关的断开状态，通过第一继电器控制第一常开触点开关闭合，从而实现了变频器的复位，则该变频器将自动重新启动运行，解决了现有技术中当变频器瞬时故障时，必须等待操作人员手动按下变频器的复位按钮，才能重启变频器的问题，保证了变频器运行的连续性。

Description

一种变频器控制电路、方法和调速控制系统

技术领域

本发明涉及变频调速控制技术领域，更具体的说是涉及一种变频器控制电路、方法和调速控制系统。 

背景技术

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是一种应用于可调速驱动系统中的常用变频控制器，其利用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度，来平滑控制交流电动机速度及转矩，从而满足实际工况需求。近年来，变频器凭借其体积小、重量轻、保护齐全、可靠性高、能耗低且便于实现自动化控制等一系列优点，已被广泛地应用到钢铁、石油、化工、机械、城市供水及污水处理等各行业。 

但是，在实际应用中，当变频器发生过压、欠压、电磁干扰等瞬时故障时，由于操作人员往往无法在第一时间发现，致使故障不能及时清除，造成设备长时间停止运行，大大影响了设备的生产效率，甚至会损坏设备及危害操作人员的生命安全。 

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种变频器控制电路、方法和调速控制系统，解决了现有技术中，当变频器发生瞬时故障时，因操作人员无法第一时间发现，致使该故障不能及时被清除，从而影响设备的生产效率，甚至会损坏设备及危害操作人员的生命安全的技术问题。 

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 

一种变频器控制电路，包括：第一常开触点开关、常闭触点开关、第一继电器和可编程控制器，其中， 

所述第一常开触点开关与该变频器的复位端口和公共端口相连； 

所述常闭触点开关连接所述变频器的第一故障输出端和第二故障输出端，在所述变频器发生故障时断开； 

所述可编程控制器与所述第一故障输入端、所述第二故障输出端和所述第一继电器相连，以响应所述常闭触点开关断开状态，通过所述第一继电器控制所述第一常开触点开关闭合。 

优选的，还包括：第二常开触点开关、第二继电器和常开按钮，其中， 

所述第二常开触点开关与所述变频器的正转控制端口和所述公共端口相连； 

所述常开按钮和所述第二继电器均与所述可编程控制器相连，则当所述常开按钮闭合时，所述可编程控制器通过所述第二继电器控制所述第二常开触点开关闭合。 

优选的，还包括：与所述可编程控制器相连的常闭按钮，当所述常闭按钮断开时，所述可编程控制器通过所述第二继电器控制所述第二常开触点开关断开。 

优选的，还包括： 

与所述可编程控制器相连的报警装置； 

则所述可编程控制器响应所述常闭触点开关断开状态时，控制所述报警装置进行报警。 

优选的，所述报警装置具体为LED指示灯。 

优选的，所述可编程控制器具体为S7-200系列的可编程控制器。 

一种变频器控制方法，包括： 

检测变频器第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关的当前工作状态； 

当所述当前工作状态为所述常闭触点开关断开时，响应所述当前工作状态，通过第一继电器控制与变频器复位端口连接的第一常开触点开关闭合。 

优选的，当所述当前工作状态为所述常闭触点开关断开时，还包括： 

输出报警信息。 

一种调速控制系统，包括：变频器、分别与所述变频器相连的电机和三相电源，以及变频器控制电路。 

优选的，还包括：组合开关、第一滤波电路和第二滤波电路，其中， 

所述组合开关与所述三相电源相连； 

所述第一滤波电路与所述组合开关和所述变频器的电源输入端相连； 

所述第二滤波电路与所述变频器的电源输出端和所述电机相连。 

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种变频器控制电路，本发明通过设置与变频器的第一故障输出端和第二故障输出端相连的可编程控制器，以及与该可编程控制器相连的第一继电器，并在变频器的复位端口连接第一常开触点开关，当该变频器发生故障而停止运行时，其第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关将会断开，此时，可编程控制器将响应该常闭触点开关的断开状态，通过第一继电器控制第一常开触点开关闭合，从而实现了变频器的复位，则该变频器将自动重新启动运行，无需等待操作人员手动按下变频器的复位按钮，大大缩短了变频器发生故障到重新启动之间的时间，提高了设备的生产效率，且避免了因变频器长时间停止运行，而对设备甚至是操作人员的危害。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 

图1为本发明一种变频器控制电路的实施例1的结构示意图； 

图2为本发明一种变频器控制电路的实施例2的电路连接图； 

图3为本发明一种变频器控制方法的实施例的流程图； 

图4为本发明一种调速控制系统的实施例的结构示意图； 

图5为本发明一种变频器控制程序梯形图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明实施例公开了一种变频器控制电路，本发明通过设置与变频器的第一故障输出端和第二故障输出端相连的可编程控制器，以及与该可编程控制器相连的第一继电器，并在变频器的复位端口连接第一常开触点开关，当该变频器发生故障而停止运行时，其第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关将会断开，此时，可编程控制器将响应该常闭触点开关的断开状态，通过第一继电器控制第一常开触点开关闭合，从而实现了变频器的复位，则该变频器将自动重新启动运行，无需等待操作人员手动按下变频器的复位按钮，大大缩短了变频器发生故障到重新启动之间的时间，提高了变频器的工作效率，且避免了因变频器长时间停止运行，而对损坏生产设备甚至危害操作人员的人身安全的情况的发生。 

如图1所示，为本发明一种变频器控制电路的实施例1的结构示意图，该控制电路可以包括：与变频器VFD的复位端口RESET和公共端口COM相连的第一常开触点开关KA1，与该变频器VFD的第一故障输出端Q1和第二故障输出端Q2相连的常闭触点开关BP1，以及与该第一故障输出端Q1和第二故障输出端Q2相连的可编程控制器110，还有与该第一常开触点开关KA1对应，且与开编程控制器110相连的第一继电器120，其中， 

在本发明实际应用中，当继电器VFD发生故障时，常闭触点开关BP1将断开，此时，可编程控制器110将会响应常闭触点开关BP1的断开状态，通过第一继电器120控制第一常开触点开关KA1闭合，从而使变频器VFD的复位端口RESET通电，实现该变频器VFD的自动重启，无需等待操作人员手动复位变频器，大大提高了变频器的工作效率。尤其是在变频器控制炼钢高炉风机、时效炉和淬火炉风机等设备的运行时，避免了因变频器故障而使这些设备长时间停止运行，而影响产品质量，甚至造成设备的损坏及操作人员的人身伤害的情况的发生。 

另外，在实际应用中，变频器VFD通常是用于控制电机130的变频调速运行，则如图1所示，本发明实施例所述的变频控制电路还可以包括：与变 频器VFD相连的调速控制电路140。 

具体的，该调速控制电路140可以包括：两端分别与变频器VFD的速度调节端口VRF和接地端口GND相连的可调电阻RP，且变频器VFD的电压调节端口VCI与该可调电阻RP的调节端相连，用于控制电机130正转的给定电压，从而控制该电机130的转速。 

此外，本发明实施例中的变频器控制电路还可以包括：三相电源150（包括图1中的L1、L2、L3和中线N）、与其相连的组合开关QF，与该组合开关QF和变频器VFD的电源输入端（即图1中的端口R、S和T）相连的第一滤波电路1L，与变频器VFD的电源输出端（即图1中的端口U、V和W）和电机130相连的第二滤波电路2L，其中， 

组合开关QF包括分别与三相电源150中的L1、L2、L3一一对应相连的开关L11、开关L12和开关L13，需要说明的是，开关L11、开关L12和开关L13的导通或关断的动作一致。 

第一滤波电路1L是由三个分别与开关L11、开关L12和开关L13一一对应相连的电感构成，同理，第二滤波电路2L也是由分别与变频器VFD的电源输出端即端口U、V和W一一对应相连的电感构成，且第一滤波电路1L、第二滤波电路2L和电机130均接地。 

还有，组合开关QF和第一滤波电路1L的连接线，以及三相电源150中中线N均与可编程控制器110相连，以便该可编程控制器110实现对变频器VFD的控制。 

在本发明实施例中，可编程控制器110具体可以选用高性能、小体积的S7-200系列的可编程控制器，其内部结构请参见现有的S7-200系列可编程控制器，在此将不再详述。 

基于上述分析得知，本发明实施例通过设置与变频器的第一故障输出端和第二故障输出端相连的可编程控制器，以及与该可编程控制器相连的第一继电器，并在变频器的复位端口连接第一常开触点开关，当该变频器发生故障而停止运行时，其第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关将会断开，此时，可编程控制器将响应该常闭触点开关的断开状态，通过第一继电器控制第一常开触点开关闭合，从而实现了变频器的复位，则该变频 器将自动重新启动运行，无需等待操作人员手动按下变频器的复位按钮，大大缩短了变频器发生故障到重新启动之间的时间，提高了变频器的工作效率，且避免了因变频器长时间停止运行，而损坏生产设备甚至危害操作人员的人身安全的情况的发生。 

如图2所示，为本发明一种变频器控制电路的实施例2的电路连接图，该控制电路可以包括：三相电源210、与其相连的组合开关QF，分别与组合开关QF和变频器VFD的电源输入端R、S和T相连的第一滤波电路1L，与该变频器VFD的电源输出端U、V和W，以及电机220相连的第二滤波电路2L，与三相电源210以及组合开关QF和第一滤波电路1L的连接线相连的可编程控制器230，其中，变频器VFD的第一故障输出端Q1和第二故障输出端Q2之间连接常闭触点开关BP1，且该第一故障输出端Q1和第二故障输出端Q2分别与可编程控制器230的电源正极和第四输入端口对应相连，变频器VFD的复位端口RESET和公共端口COM之间连接第一常开触点开关KA2，正转控制端口FWD和公共端口COM之间连接第二常开触点开关KA1，另外，变频器VFD的接地端GND和速度调节端口VRF之间连接有可调电阻RP，且该可调电阻RP的可调端连接变频器VFD的电压调节端口VCI。 

此外，可编程控制器230的输出端连接有第一继电器KA2、第二继电器KA1、和第三继电器KA3，输出端连接有常开按钮SB1（即启动按钮）、常闭按钮SB2（即停止按钮）和常开控制按钮SB3，需要说明的是，在得知可编程控制器230型号的前提下，至于如何实现上述各继电器和按钮与可编程控制器230的连接是本领域技术人员常用的技术手段，本发明对此将不再详述。 

其中，当可编程控制器230为S7-200系列的可编程控制器时，其输入输出端与各继电器和各按钮的连接如图2所示，基于此，在实际应用中，当闭合组合开关QF后，按下常开按钮SB1后，可编程控制器230与其相连的输入端口I0.1得电，则该可编程控制器230将会响应该常开按钮SB1的闭合状态，使与其输出端口Q0.0相连的第二继电器KA1得电，则与其对应的第二常开触点开关KA1将闭合，使变频器VFD的正转控制端口FWD得电，从而使变频器按给定速度运行。 

当按下常闭按钮SB2时，可编程控制器230中与其相连的输入端口I0.2断电，则该可编程控制器230响应该输入端口I0.2的导通状态，使第二继电器KA1断电，从而使与其对应的第二常开触点开关KA1断开，则变频器VFD的正转控制端口FWD断电，变频器停止运行。 

而当变频器发生瞬时故障时，其第一故障输出端Q1和第二故障输出端Q2之间的常闭触点开关BP1将断开，则可编程控制器230的输入端口I0.4将断电，此时，与其输出端口Q0.0相连的第二继电器KA1也将会断开，从而使变频器停止运行；同时，可编程控制器230也会响应该常闭触点开关BP1的断开状态，经预设时间后，其输出端口Q0.1将会得电，从而使与该输出端口Q0.1相连的第一继电器KA2得电，则与该第一继电器KA2对应的第一常开触点开关KA2将闭合，使变频器VFD的复位端口RESET得电，从而实现了该变频器VFD的自动重启，解决了变频器故障后完全靠人工复位才能重启的问题，保证了变频器运行的连续性。 

基于图2所示的电路图，可编程控制器230可通过图5所示的控制程序实现对变频器的控制，包括正常启动和停止的控制，以及瞬时故障后的重启控制。 

其中，T33和T34均为计时器，计时时间分别是3s（单位：秒）和4s，且由于本领域技术人员根据上述控制程序，能够清楚且准确地得出本发明实施例所述的变频器控制电路对变频器的控制过程，此处将不再详述。 

需要说明的是，在上述控制过程中，变频器常闭按钮SB2一直处于导通状态，因而，上述控制程序中变频器启动中继M0.0一直处于得电状态，所以，当实现变频器的复位后，该变频器就能够立刻重新启动运行，从而保证了变频器运行的连续性。 

作为本发明另一实施例，变频器控制电路还可以包括与可编程控制器230相连的报警装置，当可编程控制器230响应常闭触点开关BP1的断开状态时，控制该报警装置进行报警，以提醒用户变频器发生了瞬时故障。 

其中，该报警装置具体可以是LED指示灯，则当变频器发生瞬时故障时，该LED指示灯将会闪烁；该报警装置还可以是蜂鸣器，当变频器发生瞬时故障时，其将会发出蜂鸣声，当然，该报警装置还可以为其他装置，只要能够使可编程控制器根据常闭触点开关的断开状态，控制其输出报警信息即可， 本发明对其不做具体限定。 

综上所述，当按下常开按钮（或常闭按钮）时，本发明通过可编程控制器响应该常开按钮的闭合状态（或常闭按钮的断开状态），使与该可编程控制器相连的第二继电器得电（或断电），从而使与该其对应的第二常开触点开关闭合（或断开），实现变频器的启动（或停止）；而当变频器发生瞬时故障时，可编程控制器会响应该变频器第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关的断开状态，通过连接的第一继电器控制与变频器的复位端口相连的第一常开触点开关闭合，从而实现变频器的自动重启，无需等待操作人员手动按下变频器的复位按钮，保证了变频器运行的连续性，提高了变频器的工作效率，且避免了因变频器长时间停止运行，而损坏生产设备甚至危害操作人员的人身安全的情况的发生。 

如图3所示，为本发明一种变频器控制方法实施例的流程图，该方法可以包括： 

步骤310：检测变频器第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关的当前工作状态。 

本发明实施例的实际应用中，由于当变频器发生瞬时故障时，变频器第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关将会断开，因而，本发明可通过可编程控制器检测该常闭触点开关的当前工作状态，以便在变频器发生瞬时故障时，可编程控制器能够及时进行处理，以保证变频器运行的连续性。 

步骤320：当该当前工作状态为常闭触点开关断开时，响应该当前工作状态，通过第一继电器控制与变频器复位端口连接的第一常开触点开关闭合。 

其中，关于步骤S320中的具体实现过程请参见上述一种变频器控制电路实施例2中对应部分的描述，在此将不再赘述。 

优选的，在步骤S320中，当可编程控制器检测到常闭触点开关断开时，其可以进一步对得到的检测数据进行判断，确定变频器发生的故障属于瞬时故障时，可编程控制器才会响应该常闭触点开关的断开状态，实现变频器的重启，而当确定变频器发生硬件故障、电机过载等长时间存在的故障时，本 发明实施例所提供的变频器控制方法并不适用。 

另外，当可编程控制器检测到的当前工作状态为所述常闭触点开关断开时，其可以输出报警信息，以提醒操作人员此时变频器发生了瞬时故障。其中，该报警信息可以为蜂鸣声、LED指示灯的闪烁等等。 

基于上述分析，本发明实施例通过检测变频器的第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关的当前工作状态，以便在该当前工作状态为常闭触点开关断开时，能够及时响应该当前工作状态，通过第一继电器控制与变频器复位端口连接的第一常开触点开关闭合，使变频器的复位端口得电，从而实现变频器的自动重启，解决了变频器瞬时故障后必须由人工复位才能重启的问题，保证了变频器运行的连续性。 

如图4所示，为本发明一种调速控制系统实施例的结构示意图，该系统可以包括：三相电源410、变频器420、电机430和变频器控制电路440，其中，三相电源410与变频器420和变频器控制电路440相连，电机430与变频器420相连。 

需要说明的是，该变频器控制电路440的组成及其连接关系请参见本发明上述变频器控制电路实施例1或实施例2的具体描述，此处将不再赘述，且结合上述变频器控制电路实施例1或实施例2的描述，得到的调速控制系统的优选实施例如图1或图2所述，其对应的工作过程同上述变频器控制电路实施例1或实施例2所详述的工作过程。 

因而，本发明实施例通过变频器控制电路控制变频器的启动或停止，并在变频器发生瞬时故障时，通过该变频器控制电路中的可编程控制器控制变频器自动重启，从而解决了现有技术中变频器瞬时故障后，必须由人工复位才能重启的问题，保证了变频器运行的连续性。 

另外，需要说明的是，在本发明上述调速控制系统中，除了上述各器件外，还可以包括：用于连接上述各器件的连接线或连接设备等等，在此将不再一一列举，只要不是本领域技术人员付出创造性劳动确定的，均属于本发明保护范围。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 对于实施例公开的控制方法和控制系统而言，由于其与实施例公开的控制电路相对应或包含实施例公开的控制电路，所以描述的比较简单，相关之处参见控制电路部分说明即可。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (10)

1.一种变频器控制电路，其特征在于，包括：第一常开触点开关、常闭触点开关、第一继电器和可编程控制器，其中，

所述第一常开触点开关与该变频器的复位端口和公共端口相连；

所述常闭触点开关连接所述变频器的第一故障输出端和第二故障输出端，在所述变频器发生故障时断开；

所述可编程控制器与所述第一故障输入端、所述第二故障输出端和所述第一继电器相连，以响应所述常闭触点开关断开状态，通过所述第一继电器控制所述第一常开触点开关闭合。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：第二常开触点开关、第二继电器和常开按钮，其中，

所述第二常开触点开关与所述变频器的正转控制端口和所述公共端口相连；

所述常开按钮和所述第二继电器均与所述可编程控制器相连，则当所述常开按钮闭合时，所述可编程控制器通过所述第二继电器控制所述第二常开触点开关闭合。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，还包括：与所述可编程控制器相连的常闭按钮，当所述常闭按钮断开时，所述可编程控制器通过所述第二继电器控制所述第二常开触点开关断开。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，还包括：

与所述可编程控制器相连的报警装置；

则所述可编程控制器响应所述常闭触点开关断开状态时，控制所述报警装置进行报警。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述报警装置具体为LED指示灯。

6.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述可编程控制器具体为S7-200系列的可编程控制器。

7.一种变频器控制方法，其特征在于，包括：

检测变频器第一故障输出端和第二故障输出端之间的常闭触点开关的当前工作状态；

当所述当前工作状态为所述常闭触点开关断开时，响应所述当前工作状态，通过第一继电器控制与变频器复位端口连接的第一常开触点开关闭合。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当所述当前工作状态为所述常闭触点开关断开时，还包括：

输出报警信息。

9.一种调速控制系统，其特征在于，包括：变频器、分别与所述变频器相连的电机和三相电源，以及如权利要求1-6任一项所述的变频器控制电路。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：组合开关、第一滤波电路和第二滤波电路，其中，

所述组合开关与所述三相电源相连；

所述第一滤波电路与所述组合开关和所述变频器的电源输入端相连；

所述第二滤波电路与所述变频器的电源输出端和所述电机相连。

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