CN104753438B - 一种变频频率跟踪与切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变频频率跟踪与切换方法，其通过采集工频电源和变频电源输出的频率波形，进行实时跟踪及检测各电源的电压波形过零信号，并监测两组电源过零同相交集，且在各相交同步点实现相位同步切断。本方法让电机在脱离变频器后的电机上电压相序相位和工频电源的相序相位一致，合闸时就能平稳的过渡到工频电源上。
Description
技术领域
本发明涉及变频器控制技术，具体涉及变频频率跟踪与切换技术。
背景技术
在多台大功率电机运行的系统中，为减少电机启动电流对电网的冲击，采用一台变频器拖动多台电机的启动方式，电机通过变频启动，当升至50HZ时再切换至工频运行。电机从变频运行切换到工频运行过程中，因为电机变频运行时的电压相位和工频电源的电压相位是随机的，当变频器断开电机后的瞬间，电流变化率最大，感性负载产生很高的感应电势，此时如合上工频电源，两个电源将产生矢量和的压差，此压差产生的电流如超过电源回路的承受的能力时就会跳闸，严重时造成电路器件损毁。
发明内容
针对现有电机在变频与工频之间切换时所存在的问题，本发明的目的在于提供一种变频频率跟踪与切换方法，通过此方法实现电机从变频平稳过渡到工频，以解决现有技术所存在的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种变频频率跟踪与切换方法，所述方法通过采集工频电源和变频电源输出的频率波形，进行实时跟踪及检测各电源的电压波形过零信号，并监测两组电源过零同相交集，且在各相交同步点实现相位同步切断。
在本方法的优选方案中，对于工频电源和变频电源输出波形信号，通过限幅整形提取过零瞬间脉冲信号，并跟踪检测各电源的输出过零脉冲信号的同步时刻；接着将两个过零时刻同时出现的脉冲信号相与获得同步零位触发脉冲；该同步零位触发脉冲将触发一个大于工频周期的定时信号；如果在一个工频电源波形周期内产生第二个同步零位触发脉冲，定时信号在定时到之前连续被同步零位触发脉冲触发将延长定时周期，且在延长的周期时间内执行关闭变频器和切断电机电源的动作。
本发明提供的方案简单可行，通过本方案能够让电机在脱离变频器后，电机上的电压相序相位和工频电源的相序相位一致，实现平稳的过渡到工频电源上，有效解决现有技术所存在的问题。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明基于实施的工频切换控制系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
基于变频电源和工频电源输出信号的特点，本方案对变频电源的频率进行跟踪，并据此实现变频到工频的平稳过渡。
为此，本方案提供的方法通过采集工频电源和变频电源输出的频率波形，进行实时跟踪及检测各电源的电压波形过零信号，并监测两组电源过零同相交集，且在各相交同步点实现相位同步切断。
针对上述原理，以下通过一具体实例来进一步说明：
参见图1，所示为本实例基于实现的工频切换控制系统的示意图。由图可知，整个切换控制系统主要由控制器101、变频器102、PLC(103)、切换回路104等相互配合构成。
该控制系统中，控制器采集工频电源、变频电源输出的频率、相位和相序，对各电源的电压波形检测过零点。控制器分别跟踪检测工频电源与变频电源输出的过零同步交集，当控制器监测到各同步点的瞬间按时序要求，分别给变频器发出改变输出频率的命令和给PLC发出切换动作命令，由PLC控制动作执行器件。
变频器实现在接受到控制器的命令后改变输出频率，以控制调整在断开电机时确保电压相位相序和工频电源一致。
PLC在接受到控制的命令后实现按时序切断变频器与电机的连接，确保变频器在突然切断负载时不发生故障报警及控制电机在高速运转时工频电源平稳合闸。
实施方法，控制器通过变压器耦合取样，采集工频电源、变频电源输出的频率和相序。因为变频电源输出的是PWM波形，需要通过滤波处理还原为正弦信号。二组电源信号通过限幅整形提取过零瞬间脉冲信号。由控制器的同相位检测电路，检测工频电源、变频电源输出过零脉冲的同步时刻。
据此，当变频器运行至48Hz以上频率时控制器频率检测电路产生允许切换信号，如此时控制器接收到切换启动命令，控制器将输出变频器49Hz运行命令。工频和变频输出的两个不同频率的正弦波，过零点的相位只有在两个频率周期的公倍数的时刻同时发生，将这个两个过零时刻同时出现的脉冲相位与获得同步零位触发脉冲，触发脉冲使控制器输出变频器50Hz运行命令，同时触发一个定时器，产生一个略大于20ms的定时信号(工频周期)。如果在一个工频电源波形周期内产生第二个同步零位脉冲，那就说明两个波形同相同频，定时器在定时到之前连续被同步零位脉冲触发将延长定时周期，在延长的周期时间内执行关闭变频器和切断电机电源的动作，从而保证在切断变频器电源时电机上的电压和工频电源是同相位同相序的，让电机在脱离变频器后的其上电压相序相位和工频电源的相序相位一致，合闸时就能平稳的过渡到工频电源上。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种变频频率跟踪与切换方法，其特征在于，所述方法通过采集工频电源和变频电源输出的频率波形，进行实时跟踪及检测各电源的电压波形过零信号，并监测两组电源过零同相交集，且在各相交同步点实现相位同步切断；对于工频电源和变频电源输出波形信号，通过限幅整形提取过零瞬间脉冲信号，并跟踪检测各电源的输出过零脉冲信号的同步时刻；接着将两个过零时刻同时出现的脉冲信号相位与获得同步零位触发脉冲；该同步零位触发脉冲将触发一个大于工频周期的定时信号；如果在一个工频电源波形周期内产生第二个同步零位触发脉冲，定时信号在定时到之前连续被同步零位触发脉冲触发将延长定时周期，且在延长的周期时间内执行关闭变频器和切断电机电源的动作。
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