CN112583326A - 一种变频器同步切换电路及其同步切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变频器同步切换电路，其技术方案要点是：包括：工频电路、变频电路、用于检测工频电路电流的旁路电流检测电路、用于检测变频电路变压前的电压和相位的网侧检测电路、用于检测变频电路变频后的电流电压和相位的输出检测电路、及变频器控制器；所述工频电路的输入端连接变频电路的输入端；所述工频电路的输出端连接变频电路的输出端；所述变频器控制器通过旁路电流检测电路连接工频电路；所述变频器控制器通过所述网侧检测电路连接所述变频电路；所述变频器还通过输出检测电路连接所述变频电路；所述变频电路的输入端连接电源；所述变频电路的输出端连接电机；本申请具有加快切换过程，减少切换过程中的冲击的优点。

Description

一种变频器同步切换电路及其同步切换方法

技术领域

本发明涉及变频器技术领域，更具体地说，它涉及一种变频器同步切换电路及其同步切换方法。

背景技术

同步切换是变频器与工频电网之间进行无扰切换的技术，它利用锁相技术，使变频器输出电压的频率、相位、幅值和电网电压的频率、相位、幅值保持一致，进行变频器与电网之间的无扰切换，防止因变频器输出电压和电网电压之间存在相位差而产生冲击电流，损坏设备或拉跨电网。为重负载软启动(磨机)、多台水泵顺序自动变频软启动、需要在工频和变频电源之间频繁切换的系统。

电机由变频转工频的切换一般是在变频器输出电压和电网电压的频率、大小都相等的情况下进行的，表面上看，此时两个电源输出电压的大小、频率都相等，似乎可以进行平滑切换，不会对电机产生什么冲击。其实不然，一个没有考虑到的关键性的问题是——相位，即两个电源电压变化的步调是否一致。

在变频转工频切换瞬间，由于变频器输出电压起始相位具有随机性，它所输出的三相电源相位和电网工频电源相位完全有可能不一致。

变频器与工频电网间切换若不当,则会引起很大的电流冲击,可能会引起上位开关跳闸、变频器损坏等问题。目前变频器基本都采用了同步切换技术，当变频器的输出与电网电源的幅度、频率、相序、相角一致时进行切换，可实现无扰切换.

但是在实际应用中，会出现切换瞬间过电流，造成变频器损坏或引起上位开关动作等故障发生，主要原因有两点：一是变频切换工频时，变频和工频有短暂时间处于并联状态，虽然已经同步，但还是会由于一定的电压、相位差使工频和变频间产生环流造成电流冲击；二是工频切换变频时切换瞬间电机有短暂时间处在失电自由滑行状态，其励磁电压的幅度、频率已经发生的变化，在切换瞬间会因为轻微的不同步造成电流冲击。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种变频器同步切换电路及其同步切换方法，具有加快切换过程，减少切换过程中的冲击的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种变频器同步切换电路，包括：工频电路、变频电路、用于检测工频电路电流的旁路电流检测电路、用于检测变频电路变压前的电压和相位的网侧检测电路、用于检测变频电路变频后的电流电压和相位的输出检测电路、及变频器控制器；所述工频电路的输入端连接所述变频电路的输入端；所述工频电路的输出端连接变频电路的输出端；所述变频器控制器通过所述旁路电流检测电路连接所述工频电路；所述变频器控制器通过所述网侧检测电路连接所述变频电路；所述变频器还通过所述输出检测电路连接所述变频电路；所述变频电路的输入端连接电源；所述变频电路的输出端连接电机。

可选的，所述变频电路包括：第一开关、变频器、第一电感和第二开关；所述变频器的输入端通过所述第一开关连接工频电路的输入端；所述变频器的输入端还通过所述网侧检测电路连接所述变频器控制器；所述变频器的输出端依次通过第一电感和第二开关连接所述工频电路的输出端；所述变频器的输出端还通过所述输出检测电路连接所述变频器控制器；所述变频器与所述变频器控制器信号连接；所述第一开关的控制端连接所述变频器控制器；所述第二开关的控制端连接所述变频器控制器。

可选的，所述工频电路包括第三开关；所述第三开关的第一端连接所述变频电路的输入端；所述第三开关的第二端连接所述变频电路的输出端；所述第三开关的第二端还通过旁路电流检测电路连接所述变频器控制器；所述第三开关的控制端连接所述变频器控制器。

可选的，所述旁路电流检测电路包括：电流传感器；所述工频电路通过所述电流传感器连接电机；所述电流传感器的信号输出端连接所述变频器控制器。

本发明还提供了一种基于上述电路的变频切换至工频的同步切换方法，，包括：

启动变频器并闭合第一开关和第二开关；

通过网侧检测电路收集网侧的电压、频率和相位；通过输出检测电路收集变频器输出的电压、频率和相位；

根据网侧的电压、频率和相位对变频器输出的电压、频率和相位进行调整；

判断变频器输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位是否同步；若已同步，则控制第三开关合闸；

通过旁路检测电路检测是否存在旁路电流，并判断是否接收到第三开关的闭合反馈；若检测到旁路电流或接收到闭合反馈；则控制变频器停止并发出第二开关断开指令；第二开关接收断开指令断开。

可选的，所述判断变频器输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位是否同步，包括：

判断变频器输出的电压与网侧的电压之间的电压差是否小于第一预设电压差；判断变频器输出的频率与网侧的频率之间的频率差是否小于第一预设频率差；判断变频器输出的相位与网侧的相位之间的相位差是否小于第一预设相位差；

在变频器输出的电压与网侧的电压之间的电压差小于第一预设电压差、变频器输出的频率与网侧的频率之间的频率差小于第一预设频率差且变频器输出的相位与网侧的相位之间的相位差小于第一预设相位差的情况下，判定变频器输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位已同步。

可选的，所述根据网侧的电压、频率和相位对变频器输出的电压、频率和相位进行调整，包括：

根据网侧的电压和频率逐步提升变频器的输出电压和频率；

根据网侧的相位实时跟踪调整变频器输出的相位。

本发明还提供了一种基于上述电路的工频切换至变频的同步切换方法，包括：

启动变频器并闭合第一开关和第二开关；

通过网侧检测电路实时收集网侧的电压、频率和相位；

变频器根据网侧的电压、频率和相位进行演算，使演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位同步；

判断演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位是否同步，若已同步，则控制第三开关分闸；

根据旁路检测电路检测是否存在旁路电流，同时判断是否接收到第三开关的分闸反馈；若检测到旁路电流消失或接收到分闸反馈；则控制变频器的门极驱动，使变频器输出。

可选的，所述变频器根据网侧的电压、频率和相位进行演算，使演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位同步，包括：

变频器根据网侧的电压进行演算，使演算信号的电压与网侧的电压同步；

变频器根据网侧的频率进行演算，使演算信号的频率与网侧的频率同步；

变频器根据网侧的相位进行演算，使演算信号的相位和网侧的相位同步。

可选的，所述判断演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位是否同步，包括：

判断演算信号的电压与网侧的电压之间的电压差是否小于第二预设电压差；判断演算信号的频率与网侧的频率之间的频率差是否小于第二预设频率差；判断演算信号的相位与网侧的相位之间的相位差是否小于第二预设相位差；

在演算信号的电压与网侧的电压之间的电压差小于第二预设电压差、演算信号的频率与网侧的频率之间的频率差小于第二预设频率差且演算信号的相位与网侧的相位之间的相位差小于第二预设相位差的情况下，判定演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位已同步。

综上所述，本发明具有以下有益效果：通过设置旁路电流检测电路检测工频电路是否有电流流过或电流是否已切断，将电流的变化情况传递给变频器控制器，变频器控制器根据电流的变化情况快速响应；从而加快切换过程，减少切换过程中的冲击。

附图说明

图1为本发明提供的一种变频器同步切换电路的结构框图；

图2为本发明提供的一种变频器同步切换电路的电路原理图；

图3为本发明提供的变频切换至工频的同步切换方法的流程示意图；

图4为本发明提供的工频切换至变频的同步切换方法的流程示意图。

图中：1、工频电路；2、变频电路；3、旁路电流检测电路；4、网侧检测电路；5、输出检测电路；6、变频器控制器；7、电源；8、电机；9、变频器；10、电流传感器；CB1、第一开关；CB2、第二开关；CB3、第三开关；L1、第一电感。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种变频器9同步切换电路,如图1和图2所示，包括：工频电路1、变频电路2、用于检测工频电路1电流的旁路电流检测电路3、用于检测变频电路2变压前的电压和相位的网侧检测电路4、用于检测变频电路2变频后的电流电压和相位的输出检测电路5、及变频器控制器6；所述工频电路1的输入端连接所述变频电路2的输入端；所述工频电路1的输出端连接变频电路2的输出端；所述变频器控制器6通过所述旁路电流检测电路3连接所述工频电路1；所述变频器控制器6通过所述网侧检测电路4连接所述变频电路2；所述变频器9还通过所述输出检测电路5连接所述变频电路2；所述变频电路2的输入端连接电源7；所述变频电路2的输出端连接电机8。

在实际应用中，旁路电流检测电路3为检测工频电路1电流的电路，可将电流传感器10安装在工频电路1上，对工频电路1上是否存在电流进行监控；例如霍尔电流传感器，当工频电路1上存在电流状态改变时，霍尔电流传感器感应到磁通量的变化，并发送给变频器控制器6，即可对工频电路1上的电流状态进行监控；网侧检测电路4和输出检测电路5为目前变频器9同步切换电路中的常规电路，在此不再赘述。

工频电路1和变频电路2的输入端均连接电源7，工频电路1和变频电路2的输出端均连接电机8，故工频电路1和变频电路2为并联；在需要以工频启动电机8时，只需将工频电路1接通，变频电路2断开，而在需要以变频启动电机8时，只需将变频电路2接通，工频电路1断开；而在电机8已启动的情况下，在需要进行工频变频切换时，通过网侧检测电路4得到网侧的电压、频率和相位，而网侧的电压、频率和相位与工频电路1的电压、频率和相位均相同；再通过输出检测电路5获取变频后的电压、频率和相位；通过变频器9调整变频后的电压、频率和相位；待变频后的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位同步后，接通工频电路1并在通过旁路电流检测电路3检测到旁路电流后断开变频电路2；断开工频电路1并在通过旁路电流检测电路3检测到旁路电流消失反馈后，开启变频器9输出；从而加快切换过程，减少切换过程中的冲击。

进一步地，所述变频电路2包括：第一开关CB1、变频器9、第一电感和第二开关CB2；所述变频器9的输入端通过所述第一开关CB1连接工频电路1的输入端；所述变频器9的输入端还通过所述网侧检测电路4连接所述变频器控制器6；所述变频器9的输出端依次通过第一电感和第二开关CB2连接所述工频电路1的输出端；所述变频器9的输出端还通过所述输出检测电路5连接所述变频器控制器6；所述变频器9与所述变频器控制器6信号连接；所述第一开关CB1的控制端连接所述变频器控制器6；所述第二开关CB2的控制端连接所述变频器控制器6。

可选的，所述工频电路1包括第三开关CB3；所述第三开关CB3的第一端连接所述变频电路2的输入端；所述第三开关CB3的第二端连接所述变频电路2的输出端；所述第三开关CB3的第二端还通过旁路电流检测电路3连接所述变频器控制器6；所述第三开关CB3的控制端连接所述变频器控制器6。

可选地，所述旁路电流检测电路3包括：电流传感器10；所述电流传感器10的第一端连接所述第三开关CB3的第二端；所述电流传感器10的第二端连接电机8；所述电流传感器10的输出端连接所述变频器控制器6。

在工频切换至变频的初始状态下，电机8处于工频电路1驱动状态，第三开关CB3处于闭合状态，第一开关CB1和第二开关CB2处于断开状态，接通变频器9电源7并闭合第一开关CB1和第二开关CB2，此时不进行变频器9的门极驱动，变频器9不输出；再根据网侧检测电路4获取网侧的电压、频率和相位，在变频器9内部进行演算得到演算信号并使其与网侧同步并跟随；变频器控制器6发出第三开关CB3分闸指令，第三开关CB3在接收到分闸指令后进行分闸动作；变频器控制器6接收第三开关CB3的分闸反馈，同时旁路电流检测电路3检测旁路电流消失反馈并发送给变频器控制器6，变频器控制器6在接收到分闸反馈或旁路电流消失反馈后立刻动作进行变频器9的门极驱动；使变频器9输出。

在变频切换至工频的初始状态下，电机8处于未启动状态，第一开关CB1、第二开关CB2和第三开关CB3均处于断开状态；接通变频器9电源7并闭合第一开关CB1和第二开关CB2；变频器控制器6接收到第二开关CB2的闭合反馈信号后，通过网侧检测电路4检测网侧的电压、频率和相位，并通过输出检测电路5检测变频器9输出的电压、频率和相位；变频器控制器6控制变频器9根据网侧的电压、频率和相位调整变频器9输出的电压、频率和相位，待变频器9输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位均一致后，变频器控制器6发出第三开关CB3合闸指令，第三开关CB3合闸并向变频器控制器6发送合闸反馈；同时旁路电流检测电路3检测工频电路1上是否存在电流，并将电流反馈传递给变频器控制器6，变频器控制器6在接收到合闸反馈或电路反馈后立刻停止变频器9的输出，并发送第二开关CB2分闸指令，第二开关CB2分闸，从而完成变频和工频的切换。

其中，由于变频器9接收到第三开关CB3的合闸反馈会比第三开关CB3合闸时间有100ms左右时间差，第三开关CB3合闸后相当于网侧的电源7直接与变频器9的输出短路100ms(5个工频周期)左右,虽然此时已经是同步状态，但还是有一些差异，会使变频器9输出侧与网侧间形成环流，有损坏变频器9的风险；而旁路电流检测电路3由于电磁感应响应速度快，旁路电流检测电路3立即将电流信号传输给变频器控制器6，变频器控制器6一接收到电流反馈，就立即停止变频器9输出，迅速完成切换，电流反馈的时间差约为10ms(0.5个工频周期)，大大降低了损坏变频器9的风险；从而加快切换过程，减少切换过程中的冲击。

如图3所示，本发明还提供了一种基于上述电路的变频切换至工频的同步切换方法，包括：

步骤100a、启动变频器9并闭合第一开关CB1和第二开关CB2；

步骤200a、通过网侧检测电路4收集网侧的电压、频率和相位；通过输出检测电路5收集变频器9输出的电压、频率和相位；

步骤300a、根据网侧的电压、频率和相位对变频器9输出的电压、频率和相位进行调整；

步骤400a、判断变频器9输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位是否同步；若已同步，则控制第三开关CB3合闸；

步骤500a、通过旁路检测电路检测是否存在旁路电流，并判断是否接收到第三开关CB3的闭合反馈；若检测到旁路电流或接收到闭合反馈；则控制变频器9停止并发出第二开关CB2断开指令；第二开关CB2接收断开指令断开。

在实际应用中，在需要使电机8由变频切换至工频时，初始状态为电机8处于未启动状态，第一开关CB1、第二开关CB2和第三开关CB3均处于断开状态；然后使变频器9接入电源7并启动变频器9，闭合第一开关CB1，变频器9进行自检，确认设备有无异常、电源7是否接通，自检完成后变频器9处于准备完毕状态，在需要同步时，外部输入同步指令至变频器9内部，变频器控制器6接收到同步指令后控制第二开关CB2闭合，第二开关CB2发出闭合反馈信号，变频器控制器6接收到第二开关CB2的闭合反馈信号后，变频器控制器6通过网侧检测电路4检测网侧的电压、频率和相位，同时通过输出检测电路5检测变频器9输出的电压、频率和相位，并使变频器9输出的电压、频率和相位与网侧同步；再控制第三开关CB3闭合，第三开关CB3发出闭合反馈信号；此时工频电路1连入电机8；变频器控制器6通过旁路电流检测电路3检测工频电路1中是否有电流通过；在接收到旁路电流检测电路3的检测到电流的反馈信号或接收到第三开关CB3的闭合反馈信号后，停止变频器9输出，并断开第二开关CB2。若在预定时间内既没有接收到旁路电路检测电路的电流反馈信号，又没有接收到第三开关CB3的闭合反馈信号，则断开第三开关CB3和第二开关CB2，变频器9停止工作，判断发生故障。此处的预定时间以1s为例，即在发出第三开关CB3闭合指令的1s内既没有接收到旁路电路检测电路的电流反馈信号，又没有接收到第三开关CB3的闭合反馈信号，则判断发生故障，系统停止。

由于电流反馈的时间差远小于第三开关CB3闭合后发出的闭合反馈的时间差，故能够加快切换过程，减少切换过程中的冲击，降低损坏变频器9的危险。

进一步地，所述判断变频器9输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位是否同步，包括：

判断变频器9输出的电压与网侧的电压之间的电压差是否小于第一预设电压差；判断变频器9输出的频率与网侧的频率之间的频率差是否小于第一预设频率差；判断变频器9输出的相位与网侧的相位之间的相位差是否小于第一预设相位差；

在变频器9输出的电压与网侧的电压之间的电压差小于第一预设电压差、变频器9输出的频率与网侧的频率之间的频率差小于第一预设频率差且变频器9输出的相位与网侧的相位之间的相位差小于第一预设相位差的情况下，判定变频器9输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位已同步。

在实际应用中，由于控制精度的原因，变频器9输出的电压、频率和相位不可能与网侧完全一致，变频器9内部设置同步检测其，对变频器9输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位进行比较，这里以第一预设电压差为5％，第一预设频率差为0.3Hz，第一预设相位差为5度为例；即当变频器9输出的电压与网侧的电压相差小于5％，且变频器9输出的频率与网侧的频率差值小于0.3Hz，且变频器9输出的相位与网侧的相位差值小于5度，这三种同时满足时，才认定为达到同步。

进一步地，所述根据网侧的电压、频率和相位对变频器9输出的电压、频率和相位进行调整，包括：

根据网侧的电压和频率逐步提升变频器9的输出电压和频率；

根据网侧的相位实时跟踪调整变频器9输出的相位。

在实际应用中，变频的情况下一般是保证设备以低压、低频工作，故在由变频切换至工频时，需要提高电压和频率；故先逐步提升变频器9的输出电压和频率，将电机8先加速至网侧的频率对应的速度，然后根据网侧相位实时跟踪调整变频器9输出的相位，是变频器9输出的相位与网侧的同步。

如图4所示，本发明还提供了一种基于上述电路的工频切换至变频的同步切换方法，包括：

步骤100b、启动变频器9并闭合第一开关CB1和第二开关CB2；

步骤200b、通过网侧检测电路4实时收集网侧的电压、频率和相位；

步骤300b、变频器9根据网侧的电压、频率和相位进行演算，使演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源7、频率和相位同步；

步骤400b、判断演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源7、频率和相位是否同步，若已同步，则控制第三开关CB3分闸；

步骤500b、根据旁路检测电路检测是否存在旁路电流，同时判断是否接收到第三开关CB3的分闸反馈；若检测到旁路电流消失或接收到分闸反馈；则控制变频器9的门极驱动，使变频器9输出。

在实际应用中，在需要使电机8由工频切换至变频状态时，此时电机8处于工频电源7驱动状态，第三开关CB3闭合，第一开关CB1和第二开关CB2断开；先接通变频器9的电源7并闭合第一开关CB1后，变频器9自检确认设备有无异常、电源7是否接通，自检完成后变频器9处于准备完毕状态；外部输入同步开始指令至变频器控制器6，变频器控制器6发出第二开关CB2闭合指令，第二开关CB2闭合后，变频器控制器6通过网侧检测电路4采集网侧的电压、频率和相位，并进行演算，使演算信号与网侧同步并进行跟随，但是此时不进行变频器9的门极驱动，变频器9此时不输出；在演算信号与网侧同步后，变频器控制器6发出第三开关CB3分闸质量；第三开关CB3分闸并发送分闸反馈信号；同时旁路电流检测电路3检测工频电路1的电流信号，当失去电流后发送电流消失反馈给变频器控制器6；变频器控制器6接收到分闸反馈信号或电路消失反馈后立刻进行变频器9门极驱动；使变频器9开始输出。若在预定时间内既没有接收到旁路电路检测电路的电流消失反馈，又没有接收到第三开关CB3的分闸反馈信号，则断开第三开关CB3和第二开关CB2，变频器9停止工作，判断发生故障。此处的预定时间以1s为例，即在发出第三开关CB3闭合指令的1s内既没有接收到旁路电路检测电路的电流消失反馈，又没有接收到第三开关CB3的分闸反馈信号，则判断发生故障，系统停止。

由于电流反馈的时间差远小于第三开关CB3分闸后发出的分闸反馈的时间差，故能够加快切换过程，减少切换过程中的冲击，降低损坏变频器9的危险。

进一步地，所述变频器9根据网侧的电压、频率和相位进行演算，使演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源7、频率和相位同步，包括：

变频器9根据网侧的电压进行演算，使演算信号的电压与网侧的电压同步；

变频器9根据网侧的频率进行演算，使演算信号的频率与网侧的频率同步；

变频器9根据网侧的相位进行演算，使演算信号的相位和网侧的相位同步。

由于此时并不进行变频器9的门极驱动，故不能通过输出检测电路5检测变频器9的输出电压、频率和相位，故只可通过内部演算进行同步；即变频器9启动并工作，是的变频器9内待输出电压、频率和相位与网侧同步，从而在进行变频器9门极驱动时，可直接输出与网侧相同的电压、频率和相位。

进一步地，所述判断演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源7、频率和相位是否同步，包括：

判断演算信号的电压与网侧的电压之间的电压差是否小于第二预设电压差；判断演算信号的频率与网侧的频率之间的频率差是否小于第二预设频率差；判断演算信号的相位与网侧的相位之间的相位差是否小于第二预设相位差；

在演算信号的电压与网侧的电压之间的电压差小于第二预设电压差、演算信号的频率与网侧的频率之间的频率差小于第二预设频率差且演算信号的相位与网侧的相位之间的相位差小于第二预设相位差的情况下，判定演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源7、频率和相位已同步。

在实际应用中，由于控制精度的原因，变频器9输出的电压、频率和相位不可能与网侧完全一致，变频器9内部设置同步检测其，对变频器9输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位进行比较，这里以第二预设电压差为5％，第二预设频率差为0.3Hz，第二预设相位差为5度为例；即当变频器9演算的电压与网侧的电压相差小于5％，且变频器9演算的频率与网侧的频率差值小于0.3Hz，且变频器9演算的相位与网侧的相位差值小于5度，这三种同时满足时，才认定为达到同步。

本发明的一种变频器同步切换电路及其切换方法，能够加快切换过程，减少切换过程中的冲击，降低损坏变频器的危险。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变频器同步切换电路，其特征在于，包括：工频电路、变频电路、用于检测工频电路电流的旁路电流检测电路、用于检测变频电路变压前的电流电压和相位的网侧检测电路、用于检测变频电路变频后的电流电压和相位的输出检测电路、及变频器控制器；所述工频电路的输入端连接所述变频电路的输入端；所述工频电路的输出端连接变频电路的输出端；所述变频器控制器通过所述旁路电流检测电路连接所述工频电路；所述变频器控制器通过所述网侧检测电路连接所述变频电路；所述变频器还通过所述输出检测电路连接所述变频电路；所述变频电路的输入端连接电源；所述变频电路的输出端连接电机。

2.根据权利要求1所述的一种变频器同步切换电路，其特征在于，所述变频电路包括：第一开关、变频器、第一电感和第二开关；所述变频器的输入端通过所述第一开关连接工频电路的输入端；所述变频器的输入端还通过所述网侧检测电路连接所述变频器控制器；所述变频器的输出端依次通过第一电感和第二开关连接所述工频电路的输出端；所述变频器的输出端还通过所述输出检测电路连接所述变频器控制器；所述变频器与所述变频器控制器信号连接；所述第一开关的控制端连接所述变频器控制器；所述第二开关的控制端连接所述变频器控制器。

3.根据权利要求1所述的一种变频器同步切换电路，其特征在于，所述工频电路包括第三开关；所述第三开关的第一端连接所述变频电路的输入端；所述第三开关的第二端连接所述变频电路的输出端；所述第三开关的第二端还通过旁路电流检测电路连接所述变频器控制器；所述第三开关的控制端连接所述变频器控制器。

4.根据权利要求1所述的一种变频器同步切换电路，其特征在于，所述旁路电流检测电路包括：电流传感器；所述工频电路通过所述电流传感器连接电机；所述电流传感器的信号输出端连接所述变频器控制器。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的电路的变频切换至工频的同步切换方法，其特征在于，包括：

启动变频器并闭合第一开关和第二开关；

通过网侧检测电路收集网侧的电压、频率和相位；通过输出检测电路收集变频器输出的电压、频率和相位；

根据网侧的电压、频率和相位对变频器输出的电压、频率和相位进行调整；

判断变频器输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位是否同步；若已同步，则控制第三开关合闸；

通过旁路检测电路检测是否存在旁路电流，并判断是否接收到第三开关的闭合反馈；若检测到旁路电流或接收到闭合反馈；则控制变频器停止并发出第二开关断开指令；第二开关接收断开指令断开。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断变频器输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位是否同步，包括：

判断变频器输出的电压与网侧的电压之间的电压差是否小于第一预设电压差；判断变频器输出的频率与网侧的频率之间的频率差是否小于第一预设频率差；判断变频器输出的相位与网侧的相位之间的相位差是否小于第一预设相位差；

在变频器输出的电压与网侧的电压之间的电压差小于第一预设电压差、变频器输出的频率与网侧的频率之间的频率差小于第一预设频率差且变频器输出的相位与网侧的相位之间的相位差小于第一预设相位差的情况下，判定变频器输出的电压、频率和相位与网侧的电压、频率和相位已同步。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据网侧的电压、频率和相位对变频器输出的电压、频率和相位进行调整，包括：

根据网侧的电压和频率逐步提升变频器的输出电压和频率；

根据网侧的相位实时跟踪调整变频器输出的相位。

8.一种基于权利要求1-4任一项所述的电路的工频切换至变频的同步切换方法，其特征在于，包括：

启动变频器并闭合第一开关和第二开关；

通过网侧检测电路实时收集网侧的电压、频率和相位；

变频器根据网侧的电压、频率和相位进行演算，使演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位同步；

判断演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位是否同步，若已同步，则控制第三开关分闸；

根据旁路检测电路检测是否存在旁路电流，同时判断是否接收到第三开关的分闸反馈；若检测到旁路电流消失或接收到分闸反馈；则控制变频器的门极驱动，使变频器输出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述变频器根据网侧的电压、频率和相位进行演算，使演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位同步，包括：

变频器根据网侧的电压进行演算，使演算信号的电压与网侧的电压同步；

变频器根据网侧的频率进行演算，使演算信号的频率与网侧的频率同步；

变频器根据网侧的相位进行演算，使演算信号的相位和网侧的相位同步。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述判断演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位是否同步，包括：

判断演算信号的电压与网侧的电压之间的电压差是否小于第二预设电压差；判断演算信号的频率与网侧的频率之间的频率差是否小于第二预设频率差；判断演算信号的相位与网侧的相位之间的相位差是否小于第二预设相位差；

在演算信号的电压与网侧的电压之间的电压差小于第二预设电压差、演算信号的频率与网侧的频率之间的频率差小于第二预设频率差且演算信号的相位与网侧的相位之间的相位差小于第二预设相位差的情况下，判定演算信号的电压、频率和相位与网侧的电源、频率和相位已同步。

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