CN106200458A - 一种简单易用的电机飞车启动实现方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种简单易用的电机飞车启动实现方法，包括如下步骤：对装置启动飞车命令；检测当前电机的机端频率，通过电机端的电压互感器检测当前转子感应到定子侧的端电压频率；装置按照当前检测的机端频率，测量的机端电压作为装置的起始输出电压和起始输出频率；过零检测电路对装置的输出发出触发信号，并通过过零检测电路确保装置输出与检测的端电压波形相位一致的电压波形；按照用户给定的频率、电压来调整装置的输出电压；旋转状态下的飞车启动完成，同时提供一种简单易用的电机飞车启动实现系统。本发明通过简单的采样可实现电机的飞车启动，方法可靠，有效降低产品的研发周期、人力投入成本和产品制造成本。

Description

一种简单易用的电机飞车启动实现方法和系统
技术领域
本发明属于于电机启动控制技术领域，尤其涉及一种简单易用的电机飞车启动实现方法和系统。
技术背景
在工业生产中，有很多的电机应用环境和生产工艺决定了电机需要在旋转的状态下直接启动。对于转动惯量比较大的电机，从运行到停止有可能需要几个小时的时间，在石油化工、电厂等生产工艺要求非常严格的环境下，不允许出现长时间停机，因此在电机出现停机时需要在很短的时间内将电机重新启动，确保生产的正常运行。如果长时间等待电机停止后在重新启动，有可能导致整个生产线的停止，造成生产的重大损失。
在水泥等行业，特殊的工艺环境决定了风机只能旋转启动。比如一些工艺管道内相通的多个风机不是完全静止的，和管道连接的风机经常处于低速旋转状态，在这种工艺情况下，启动电机只能采用飞车启动的方式。
因此在工业生产中，飞车启动对于电机是必不可少的功能，目前市场上大多电机调速设备均实现了飞车启动功能，但飞车启动的实现原理和飞车启动的效果各有不同，有的采用了复杂的电机矢量分解进行控制，有的加装了电机的转子检测器来获取电机的转速，有的采用了双DSP等进行大量复杂的运算来实现电机的飞车启动。对于大多数的电机调速制造商来说均需要投入大量的人力研发成本和设备制造成本来实现电机的飞车启动功能，限制了产品的市场推广和实际应用。
发明内容
本发明针对以上技术问题，提供一种简单易用的电机飞车启动实现方法和系统，通过简单的采样可实现电机的飞车启动，方法可靠，有效降低产品的研发周期、人力投入成本和产品制造成本。
本发明采用的技术方案如下，一种简单易用的电机飞车启动实现方法，包括如下步骤：
S01、对装置启动飞车命令；
S02、检测当前电机的机端频率，通过电机端的电压互感器检测当前转子感应到定子侧的端电压频率；
S03、装置按照当前检测的机端频率，测量的机端电压作为装置的起始输出电压和起始输出频率；
S04、过零检测电路对装置的输出发出触发信号，并通过过零检测电路确保装置输出与检测的端电压波形相位一致的电压波形；
S05、按照用户给定的频率、电压来调整装置的输出电压；
S06、旋转状态下的飞车启动完成。
优选地，如果当前电压互感器检测不到旋转电机在定子侧感应出来的端电压频率，则采用输出高频电源的方式拖动电机加速旋转，以使旋转电机在电机定子侧感应出机端电压。
优选地，采用输出高频电源的方式拖动电机加速旋转方式感应机端电压的具体操作步骤为：
S11、调整装置的起始频率和起始电压，输出一个高频电源给当前旋转的电机；
S12、装置开通输出，并保持频率不变，逐步提高装置的输出电压至目标电压；
S13、装置封锁输出，旋转电机在电机定子侧感应出机端电压，继续步骤S04。
优选地，所述起始频率为50HZ，所述起始电压30V。
优选地，所述目标电压为电机额定电压的一半。
优选地，所述输出电压高于检测的端电压。
一种简单易用的电机飞车启动实现系统，包括：
采样电路，包括电机侧电压互感器和电流互感器，用于获取当前旋转电机感应到定子侧电压的频率和幅值；
机端电压过零检测电路，用于对电机端电压波形的检测，计算出当前机端电压波形的相位，作为装置输出波形相位的触发信号；
电压波形控制输出模块，用于控制装置的电压输出。
优选地，所述机端电压过零检测电路包括低通滤波电路和过零信号放大电路。
本发明通过测量旋转状态下电机转子对定子侧的感应电压来判断当前电机的转速，并计算出当前端电压的相位，同时通过过零点来控制装置的波形输出，通过输出和机端电压同频率、同相位、同幅值的方式来达到旋转状态下电机飞车启动的目的，具有方法简单、易实现的特点，可以降低产品的研发周期、人力投入成本和产品制造成本。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明，对本发明进行详细地介绍，应当理解，以下只是介绍本发明的具体实施方式，并不在于限定本发明的保护范围。
本发明包括采样电路、机端电压过零检测电路、电压波形控制输出模块，如图1所示，本发明主要是通过测量旋转状态下电机转子对定子侧的感应电压来判断当前电机的转速，同时通过检测电压的过零点来控制装置的波形输出，通过输出和机端电压同频率、同相位、同幅值的方式来达到旋转状态下电机飞车启动的目的。
采样电路包括电机端电压采样互感器、电流采样互感器，通过对电机端电压和电流采样，来作为飞车启动过程中装置输出电压和频率的设定，同时该采样值也作为系统保护动作的条件。
机端电压过零检测电路包括低通滤波电路和过零信号放大电路，经过低通滤波电路的滤波作用和过零信号放大电路的信号放大作用，对电机端电压波形的检测，计算出当前机端电压波形的相位，作为装置输出波形相位的触发信号。
电压波形控制输出模块主要用以控制装置的电压输出。
为了保证飞车启动的成功，同时为了保证在飞车启动过程中线路中的电流能最小，只有在电压一致，转差最小的情况下，才能避免拖动旋转状态下电机的冲击电流最小，通过检测旋转电机对定子侧的感应电压，计算出当前电机转速，同时通过过零检测电路计算出当前端电压的相位，装置直接按照当前检测的频率和电压输出三相交流电压，电机飞车可顺利启动。
具体按照以下步骤来实现，参见图2，其为一种简单易用的电机飞车启动流程。
S01、开始时，对装置启动飞车命令；
S02、装置接收到“飞车启动”命令后，开始检测当前电机的机端频率，通过电机端的电压互感器检测当前转子感应到定子侧的端电压频率；
S03、通过电机端电压互感器检测出当前的端电压频率后，装置即可按照当前检测的机端频率，测量的机端电压作为装置的起始输出电压和起始输出频率；
S04、通过过零检测电路对装置的输出发出触发信号，为了保证在开通输出的瞬间冲击电流最小，需通过过零检测电路确保装置输出与检测的端电压波形相位一致的电压波形，需要确保同频率、同相位、同幅值的电压输出；
S05、装置输出和端电压同频率、同相位、同幅值的电压后，按照用户给定的频率、电压来调整装置的输出电压；
S06、实现旋转状态下的飞车启动。
上述的输出电压一般情况下设定高于检测的端电压，可保证在输出的一瞬间能量不会发送。
在上述检测当前电机的机端频率步骤中，也许当前电压互感器检测不到旋转电机在定子侧感应出来的端电压频率，如果前电压互感器检测不到旋转电机在定子侧感应出来的端电压频率，那么可以采用输出高频电源的方式拖动电机加速旋转以使旋转电机在电机定子侧感应出机端电压。
具体的操作步骤如下：
S11、调整装置的起始频率和起始电压，输出一个高频电源给当前旋转的电机；
由于电机的转速一般在50HZ以下，为了避免电机能量反送给装置，导致装置器件损坏，一般情况下选择按照起始频率50HZ，起始电压30V的方式输出一个高频电源给当前旋转的电机。
S12、装置开通输出，并保持频率不变，逐步提高装置的输出电压至目标电压；
逐步提高装置的输出电压，能够为电机提供足够的转动力矩，保证能拖动电机高速旋转，随着输出电压的提升，输出转矩也会提高，电机会随着输出电压的提高而加速旋转，在这个过程中电机侧的电流也会出现急剧变大，通过调整升压时间可以控制线路中电流缓慢增加。
一般情况下设置输出目标电压为额定电压的一半，通过这种方式来提高电机的转速，设置输出目标电压为额定电压的一半可确保电机能被拖动高速旋转，同时也可减小升压时间，减少感应时间，也可避免电流剧增。
S13、当装置输出设定的电压后，电机此时会在高频电源的拖动下转速加快，对装置封锁输出，旋转电机在电机定子侧感应出机端电压，继续步骤S04，即通过过零检测电路对装置的输出发出触发信号，通过过零检测电路确保装置输出与检测的端电压波形相位一致的电压波形。
本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种简单易用的电机飞车启动实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、对装置启动飞车命令；
S02、检测当前电机的机端频率，通过电机端的电压互感器检测当前转子感应到定子侧的端电压频率；
S03、装置按照当前检测的机端频率，测量的机端电压作为装置的起始输出电压和起始输出频率；
S04、过零检测电路对装置的输出发出触发信号，并通过过零检测电路确保装置输出与检测的端电压波形相位一致的电压波形；
S05、按照用户给定的频率、电压来调整装置的输出电压；
S06、旋转状态下的飞车启动完成。
2.根据权利要求1所述的一种简单易用的电机飞车启动实现方法，其特征在于，如果当前电压互感器检测不到旋转电机在定子侧感应出来的端电压频率，则采用输出高频电源的方式拖动电机加速旋转，以使旋转电机在电机定子侧感应出机端电压。
3.根据权利要求2所述的一种简单易用的电机飞车启动实现方法，其特征在于，采用输出高频电源的方式拖动电机加速旋转方式感应机端电压的具体操作步骤为：
S11、调整装置的起始频率和起始电压，输出一个高频电源给当前旋转的电机；
S12、装置开通输出，并保持频率不变，逐步提高装置的输出电压至目标电压；
S13、装置封锁输出，旋转电机在电机定子侧感应出机端电压，继续步骤S04。
4.根据权利要求3所述的一种简单易用的电机飞车启动实现方法，其特征在于，所述起始频率为50HZ，所述起始电压30V。
5.根据权利要求3所述的一种简单易用的电机飞车启动实现方法，其特征在于，所述目标电压为电机额定电压的一半。
6.根据权利要求1所述的一种简单易用的电机飞车启动实现方法，其特征在于，所述输出电压高于检测的端电压。
7.一种简单易用的电机飞车启动实现系统，其特征在于，包括：
采样电路，包括电机侧电压互感器和电流互感器，用于获取当前旋转电机感应到定子侧电压的频率和幅值的采样获取；
机端电压过零检测电路，用于对电机端电压波形的检测，计算出当前机端电压波形的相位，作为装置输出波形相位的触发信号；
电压波形控制输出模块，用于控制装置的电压输出。
8.根据权利要求7所述的一种简单易用的电机飞车启动实现系统，其特征在于，所述机端电压过零检测电路包括低通滤波电路和过零信号放大电路。
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