CN111987936A - 一种实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的方法，包括：S1)判断主令信号是否同向主令，如果为是，则转入步骤S2)；如果为否，则触发电机换向单元工作；S2)判断是否有转子频率信号，如果为有，则触发故障计数清零，并将转子频率换算为相对转速，然后转入步骤S3)；如果为无，则触发递增故障计数，然后转入步骤S5)；S3)判断相对转速是否异常，如果为是，则触发转子动作延时单元工作；如果为否，则转入步骤S4)；S4)判断相对转速是否大于预设阈值，如果为是，则触发转子接触器动作；如果为否，则触发转子动作延时单元工作；S5)判断故障计数是否超限，如果为是，则触发转子动作延时单元工作；如果为否，则返回步骤S1)。
Description
技术领域
本发明是涉及一种实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的方法，属于电机转速控制技术领域。
背景技术
转子串电阻，通常称之为“切电阻”，即：利用对电机转子回路电阻值进行改变来实现电机的调速。由于采用转子串电阻方式进行启动，既可限制启动电流又可增大启动转矩，因此常用于启动困难的机械中，适用于重载和频繁启动的工业机械上(如：起重机、升降机等)。
为了在整个启动过程中能得到比较大的加速转矩，并使启动过程平滑，启动电阻通常被分成几段，必须在启动过程中逐级切除。目前实现电阻逐级切除的控制方法主要有两种：1)时间控制方式，即：在一级转子电阻切除后延时一段时间再切除下一级电阻。这个延时时间是根据电机达到前述转速的时间估算的，它是一个理论计算值，即：电机转速达到某个阈值的理论时间，而对于不同的电机和不同的负载重量，电机加速到这个阈值的时间会随之不同，尤其一些老旧电机由于功率裕量变小，电机加速到切除阈值的时间也会发生明显变化，以致该时间值存在较大误差，因此单纯采用这种时间控制方法，会使电阻的切除点距离最优值较远，从而造成切除瞬间的电流冲击，影响电机和工业机械(如：起重机等)的使用寿命及存在安全风险。2)转速控制方式，即：根据电机的实际转速精确控制切除转子电阻的时间点，虽然采用这种方法可减小冲击电流，提高电气元件的寿命，对于大部分应用场合均可达到很好效果，但在一些特定的使用场景，例如：当电机定子电压低、负载特别重时，电机的转速很可能一直达不到切除阈值，这将会导致转速反馈失效的问题，存在安全隐患；当电机转速和转矩同向时，速度越高，转子频率越低，此时转子频率信号非常容易被干扰，很容易误认为频率变低致使转速反馈出现偏差；对于起重机类起升机构，在轻载上升时，转速会接近同步转速，此时转子频率接近0，以致无法检测出该频率，也会致使转速反馈出现偏差；在电机定子三相电压换向时，瞬间的磁场方向突变，会造成转子频率短时间内紊乱，并在换向后转子频率会发生较大变化，如：原来小于50Hz，换向后会变成大于50Hz，以致转速反馈失效或出现偏差。另外，转速反馈失效或发生偏差，会导致换向接触器、转子接触器频繁承受大电流冲击，造成故障率很高，存在事故隐患。
因此，本领域急需研发一种能克服上述缺陷和适用于各种应用场景，且能实现各种特殊情形所导致的异常保护，以致能提高电机和工业机械的使用安全性、可靠性和寿命的转子串电阻的控制技术。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷和适用于各种应用场景，且能实现各种特殊情形所导致的异常保护，以致能提高电机和工业机械的使用安全性、可靠性和寿命的实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的方法，包括主控单元、主令信号处理单元、转子频率处理单元、电机换向单元、转子故障监测单元、相对转速换算单元、转子动作延时单元、转子接触器、换向接触器和制动接触器，所述方法包括如下步骤：
S1)主控单元对主令信号处理单元输送的主令信号进行是否同向主令的判断，如果判断为是，则转入步骤S2)；如果判断为否，则触发电机换向单元工作；
S2)主控单元继续判断是否有转子频率信号，如果判断为有，则触发转子故障监测单元将故障计数清零，并触发相对转速换算单元将转子频率换算为相对转速，然后转入步骤S3)；如果判断为无，则触发转子故障监测单元递增故障计数，然后转入步骤S5)；
S3)主控单元对相对转速换算单元输送的相对转速信号进行相对转速是否异常的判断，如果判断为是，则触发转子动作延时单元工作；如果判断为否，则转入步骤S4)；
S4)主控单元作相对转速是否大于预设阈值的判断，如果判断为是，则触发转子接触器动作；如果判断为否，则触发转子动作延时单元工作；
S5)主控单元对转子故障监测单元输送的故障计数做是否超限的判断，如果判断为是，则触发转子动作延时单元工作；如果判断为否，则返回步骤S1)。
一种实施方案，电机换向单元的工作过程包括如下步骤：
S11)主控单元对主令信号做是否正向主令的判断，如果判断为是，则触发换向接触器断开反向，然后进行换向处理；如果判断为否，则转入步骤S12)；
S12)主控单元对主令信号做是否反向主令的判断，如果判断为是，则触发换向接触器断开正向，然后进行换向处理；如果判断为否，则转入步骤S13)；
S13)主控单元判断换向接触器的正反向是否都断开，如果判断为是，则电机正常运行；如果判断为否，则延时预定时间后触发制动接触器强制制动电机。
进一步实施方案，换向处理的过程包括如下步骤：
a)主控单元对输送给换向接触器的断开信号与换向接触器所反馈的断开信号是否一致进行判断，如果判断为是，则延时预定时间后触发换向接触器接通所需要换向的方向，然后转入步骤b)；如果判断为否，则延时预定时间后触发故障保护和触发制动接触器强制制动电机；
b)主控单元对输送给换向接触器的接通信号与换向接触器所反馈的接通信号是否一致进行判断，如果判断为是，则完成换向处理；如果判断为否，则延时预定时间后触发故障保护和触发制动接触器强制制动电机。
一种实施方案，相对转速换算单元将转子频率换算为相对转速的方法如下：
若判断主令方向为正向，则v＝f/f0；
若判断主令方向为反向，则v＝-f/f0；
其中：v表示相对转速，是实际转速相对于电机同步转速的比值；f表示转子频率；f0表示电网频率。
一种实施方案，转子动作延时单元的工作过程包括如下步骤：
1)执行转子动作延时；
2)判断延时时间是否完成，如果判断为是，则触发转子接触器动作；如果判断为否，则返回步骤1)。
一种实施方案，所述的主令信号处理单元是对主令信号依次进行降压处理和光电隔离处理。
一种实施方案，所述的转子频率处理单元是对转子频率信号依次进行降压处理、方波整形处理和光电隔离处理。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
本发明利用相对转速和转子动作延时有机结合的智能控制方法，不仅可克服现有技术所存在的适用范围受限及存在安全隐患、可靠性不高等缺陷，能适用于各种应用场景，而且能实现各种特殊情形所导致的异常保护，以致能提高电机和工业机械的使用安全性、可靠性和寿命，具有显著实用价值和进步性。
附图说明
图1是实施例提供的实现绕线异步电机转子串电阻智能控制所涉及系统的结构框图；
图2是实施例提供的一种实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的方法的执行流程图；
图3是实施例提供的电机换向单元的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。
实施例
由图1所示可见，本实施例提供的一种实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的系统，包括主控单元、主令信号处理单元、转子频率处理单元、电机换向单元、转子故障监测单元、相对转速换算单元、转子动作延时单元、转子接触器、换向接触器和制动接触器，所述主令信号处理单元的信号输出端与主控单元的信号输入端单向连接，所述转子频率处理单元的信号输出端与主控单元的信号输入端和相对转速换算单元的信号输入端分别单向连接；所述电机换向单元、转子故障监测单元、相对转速换算单元、转子动作延时单元均分别与主控单元双向信号连接；且主控单元的信号输出端还与转子接触器、换向接触器和制动接触器的信号输入端分别单向连接，制动接触器的信号输出端与电机单向信号连接。
由图2所示可见，本实施例提供的一种实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的方法包括如下步骤：
S1)主控单元对主令信号处理单元输送的主令信号进行是否同向主令的判断，如果判断为是，则转入步骤S2)；如果判断为否，则触发电机换向单元工作；
S2)主控单元继续判断是否有转子频率信号，如果判断为有，则触发转子故障监测单元将故障计数清零，并触发相对转速换算单元将转子频率换算为相对转速，然后转入步骤S3)；如果判断为无，则触发转子故障监测单元递增故障计数，然后转入步骤S5)；
S3)主控单元对相对转速换算单元输送的相对转速信号进行相对转速是否异常的判断，如果判断为是，则触发转子动作延时单元工作；如果判断为否，则转入步骤S4)；
S4)主控单元作相对转速是否大于预设阈值的判断，如果判断为是，则触发转子接触器动作；如果判断为否，则触发转子动作延时单元工作；
S5)主控单元对转子故障监测单元输送的故障计数做是否超限的判断，如果判断为是，则触发转子动作延时单元工作；如果判断为否，则返回步骤S1)。
相对转速换算单元将转子频率换算为相对转速的方法如下：
若判断主令方向为正向，则v＝f/f0；
若判断主令方向为反向，则v＝-f/f0；
其中：v表示相对转速，是实际转速相对于电机同步转速的比值；f表示转子频率；f0表示电网频率。
其中，转子动作延时单元的工作过程包括如下步骤：
1)执行转子动作延时；
2)判断延时时间是否完成，如果判断为是，则触发转子接触器动作；如果判断为否，则返回步骤1)。
另外，所述的主令信号处理单元是对主令信号依次进行降压处理和光电隔离处理；所述的转子频率处理单元是对转子频率信号依次进行降压处理、方波整形处理和光电隔离处理。
由图3所示可见，电机换向单元的工作过程包括如下步骤：
S11)主控单元对主令信号做是否正向主令的判断，如果判断为是，则触发换向接触器断开反向，然后进行换向处理；如果判断为否，则转入步骤S12)；
S12)主控单元对主令信号做是否反向主令的判断，如果判断为是，则触发换向接触器断开正向，然后进行换向处理；如果判断为否，则转入步骤S13)；
S13)主控单元判断换向接触器的正反向是否都断开，如果判断为是，则电机正常运行；如果判断为否，则延时预定时间后触发制动接触器强制制动电机。
以正向主令为例，所述换向处理的过程包括如下步骤：
a)主控单元对输送给换向接触器的反向断开信号与换向接触器反馈的反向断开信号是否一致进行判断，如果判断为是，则延时预定时间后触发换向接触器接通正向，然后转入步骤b)；如果判断为否，则延时预定时间后触发故障保护和触发制动接触器强制制动电机；
b)主控单元对输送给换向接触器的正向接通信号与换向接触器所反馈的正向接通信号是否一致进行判断，如果判断为是，则完成换向处理；如果判断为否，则延时预定时间后触发故障保护和触发制动接触器强制制动电机。
与上过程类同，对反向主令的换向处理过程包括如下步骤：
A)主控单元对输送给换向接触器的正向断开信号与换向接触器反馈的正向断开信号是否一致进行判断，如果判断为是，则延时预定时间后触发换向接触器接通反向，然后转入步骤B)；如果判断为否，则延时预定时间后触发故障保护和触发制动接触器强制制动电机；
B)主控单元对输送给换向接触器的反向接通信号与换向接触器所反馈的反向接通信号是否一致进行判断，如果判断为是，则完成换向处理；如果判断为否，则延时预定时间后触发故障保护和触发制动接触器强制制动电机。
综上所述可见：本发明利用相对转速和转子动作延时有机结合的智能控制方法，不仅可克服现有技术所存在的适用范围受限及存在安全隐患、可靠性不高等缺陷，能适用于各种应用场景，而且能实现各种特殊情形所导致的异常保护，以致能提高电机和工业机械的使用安全性、可靠性和寿命，具有显著实用价值和进步性。
最后有必要在此指出的是：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。
Claims (7)
1.一种实现绕线异步电机转子串电阻智能控制的方法，其特征在于：包括主控单元、主令信号处理单元、转子频率处理单元、电机换向单元、转子故障监测单元、相对转速换算单元、转子动作延时单元、转子接触器、换向接触器和制动接触器；所述方法包括如下步骤：
S1)主控单元对主令信号处理单元输送的主令信号进行是否同向主令的判断，如果判断为是，则转入步骤S2)；如果判断为否，则触发电机换向单元工作；
S2)主控单元继续判断是否有转子频率信号，如果判断为有，则触发转子故障监测单元将故障计数清零，并触发相对转速换算单元将转子频率换算为相对转速，然后转入步骤S3)；如果判断为无，则触发转子故障监测单元递增故障计数，然后转入步骤S5)；
S3)主控单元对相对转速换算单元输送的相对转速信号进行相对转速是否异常的判断，如果判断为是，则触发转子动作延时单元工作；如果判断为否，则转入步骤S4)；
S4)主控单元作相对转速是否大于预设阈值的判断，如果判断为是，则触发转子接触器动作；如果判断为否，则触发转子动作延时单元工作；
S5)主控单元对转子故障监测单元输送的故障计数做是否超限的判断，如果判断为是，则触发转子动作延时单元工作；如果判断为否，则返回步骤S1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电机换向单元的工作过程包括如下步骤：
S11)主控单元对主令信号做是否正向主令的判断，如果判断为是，则触发换向接触器断开反向，然后进行换向处理；如果判断为否，则转入步骤S12)；
S12)主控单元对主令信号做是否反向主令的判断，如果判断为是，则触发换向接触器断开正向，然后进行换向处理；如果判断为否，则转入步骤S13)；
S13)主控单元判断换向接触器的正反向是否都断开，如果判断为是，则电机正常运行；如果判断为否，则延时预定时间后触发制动接触器强制制动电机。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，换向处理的过程包括如下步骤：
a)主控单元对输送给换向接触器的断开信号与换向接触器所反馈的断开信号是否一致进行判断，如果判断为是，则延时预定时间后触发换向接触器接通所需要换向的方向，然后转入步骤b)；如果判断为否，则延时预定时间后触发故障保护和触发制动接触器强制制动电机；
b)主控单元对输送给换向接触器的接通信号与换向接触器所反馈的接通信号是否一致进行判断，如果判断为是，则完成换向处理；如果判断为否，则延时预定时间后触发故障保护和触发制动接触器强制制动电机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对转速换算单元将转子频率换算为相对转速的方法如下：
若判断主令方向为正向，则v＝f/f0；
若判断主令方向为反向，则v＝-f/f0；
其中：v表示相对转速，是实际转速相对于电机同步转速的比值；f表示转子频率；f0表示电网频率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转子动作延时单元的工作过程包括如下步骤：
1)执行转子动作延时；
2)判断延时时间是否完成，如果判断为是，则触发转子接触器动作；如果判断为否，则返回步骤1)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的主令信号处理单元是对主令信号依次进行降压处理和光电隔离处理。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的转子频率处理单元是对转子频率信号依次进行降压处理、方波整形处理和光电隔离处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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