CN116566219B - 变频电源的频率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变频电源的频率控制方法，给变频电源配备微处理模块和标签读取模块并在外部负载的电源插头上固定RFID标签，RFID标签中写入有外部负载的编号、抗冲击防护等级、额定频率和功率，微处理模块预设有对应于各种外部负载的启动信号指令和驱动信号指令，启动信号指令含有外部负载启动时的电源频率和功率信息，驱动信号指令含有外部负载以额定频率、功率运行时的电源频率和功率信息。该方法可以使变频电源向外部负载供电时为两段式变频、变功率供电方式，避免外部负载启动时受到较大功率电源信号的直接冲击，可以对供电起到有效缓冲作用，能够较好的保护外部负载，对外部负载起到有效防护，使得变频电源供电的安全性更高。

Description

变频电源的频率控制方法

技术领域

本发明涉及变频电源技术领域，具体涉及一种变频电源的频率控制方法。

背景技术

变频电源是将市电中的交流电经过AC→DC→AC变换，输出为纯净的正弦波，输出频率和电压一定范围内可调。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波(无失真)。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境。

现有的变频电源的供电方式是在外部负载接入时就向其输出较高频率和功率的电源信号，使得外部负载在上电启动时缺少过度和缓冲，容易对外部负载的元器件造成较大冲击，不能对外部负载起到防护作用，有待改进。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种变频电源的频率控制方法，其可以在开始向外部负载供电时减小对外部负载的冲击，能够对外部负载起到防护作用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：。

一种变频电源的频率控制方法，给变频电源配备微处理模块和标签读取模块并在外部负载的电源插头上固定RFID标签，RFID标签中写入有外部负载的编号、抗冲击防护等级、额定频率和功率，微处理模块预设有对应于各种外部负载的启动信号指令和驱动信号指令，启动信号指令含有外部负载启动时的电源频率和功率信息，驱动信号指令含有外部负载以额定频率、功率运行时的电源频率和功率信息；在外部负载接入到变频电源的过程中，标签读取模块读取到外部负载的RFID标签中的信息并将读取到的信息发送至微处理模块，微处理模块从接收到的信息中获取外部负载的抗冲击防护等级和额定频率、功率，微处理模块根据获取到的抗冲击防护等级自动调取对应的启动信号指令，且微处理模块根据获取到的额定功率自动调取对应的驱动信号指令；当变频电源检测到该外部负载接入后，微处理模块将调取的启动信号指令发送至变频电源的驱动信号生成电路；一段时间t后，微处理模块将调取的驱动信号指令发送至驱动信号生成电路。

作为优选方案：时间t是通过以下方式确定的：根据启动信号指令中的电源频率F0和功率P0和驱动信号指令中的电源频率F1和功率P1，分别计算得出升频时间t0和升功率时间t1；t0=（F1-F0）/J，t1=（P1-P0）/K，式中J为预设的频率上升率，K为预设的功率上升率；计算出t0和t1的值后比较两者的大小，若t0≥t1，则t=t0；若t1≥t0，则t=t1。

作为优选方案：在外部负载接入到变频电源的过程中，微处理模块获取外部负载的生产日期编号、生产日期，并从之前保存的信息中扫描找出该外部负载接入的次数，微处理模块根据该外部负载的使用年数和接入次数得出器老化程度D，并根据老化程度调取对应的调整系数n, 在计算时间t时，根据该外部负载的老化程度D调取对应的调整系数n，则t0=（F1-F0）/(J×n)，t1=（P1-P0）/(K×n)。

作为优选方案：老化程度D=a×Y+b×S，式中a和b均为权重系数，Y表示使用年数、S表示使用次数。

作为优选方案：通过对不同老化程度的外部负载作电源冲击测试，确定其抗冲击性能参数，将测得的抗冲击性能参数与出厂时的抗冲击性能参数进行比较，计算后者与前者的比值，该比值的即为调整系数n。

作为优选方案：所述变频电源还包括输入接口、整流电路、逆变电路、输出接口和功率驱动电路。

作为优选方案：所述输入接口输出端与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与逆变电路的输入端连接，所述逆变电路为四个IGBT管构成的单相逆变桥电路，所述逆变电路的输出端与输出接口连接，输出接口用于接入外部负载，所述功率驱动电路的输出端与逆变电路的控制端连接，所述驱动信号生成电路的输出端与功率驱动电路的输入端连接，所述驱动信号生成电路用于向功率驱动电路输出功率驱动信号。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：该变频电源的频率控制方法，可以使变频电源向外部负载供电时为两段式变频、变功率供电方式，避免外部负载启动时受到较大功率电源信号的直接冲击，可以对供电起到有效缓冲作用，能够较好的保护外部负载，对外部负载起到有效防护，使得变频电源供电的安全性更高。

附图说明

图1为本实施例中的变频电源的电路框图。

具体实施方式

参照图1，一种变频电源的频率控制方法，该方法的实施基于以下变频电源电路。

本实施例中的变频电源电路包括输入接口、整流电路、逆变电路、输出接口、驱动信号生成电路和功率驱动电路。

其中，输入接口用于接入220V交流市电，输入接口的输出端与整流电路的输入端连接；整流电路用于将220V交流电转换为直流电，整流电路的输出端与逆变电路的输入端连接；逆变电路为四个IGBT管构成的单相逆变桥电路，逆变电路用于将整流电路输出的直流电转换为交流电，逆变电路的输出端与输出接口连接，输出接口用于接入外部负载；功率驱动电路的输出端与逆变电路的控制端连接，功率驱动电路用于控制IGBT管的导通和关断，从而实现对逆变电路输出电源的频率和功率控制；驱动信号生成电路的输出端与功率驱动电路的输入端连接，驱动信号生成电路用于向功率驱动电路输出功率驱动信号，从而使功率驱动电路控制IGBT管，使IGBT管根据驱动信号导通和关断，逆变电路能以所需的频率和功率输出电源。

本实施例中的变频电源还包括微处理模块和标签读取模块。

微处理模块的输出端与驱动信号生成电路连接，微处理模块用于向驱动信号生成电路输出启动信号指令和驱动信号指令，微处理模块预设有多组启动信号指令和驱动信号指令。

微处理模块将一条启动信号指令发送至驱动信号生成电路时，驱动信号生成电路根据该启动信号指令生成对应的启动驱动信号，启动驱动信号发送至功率驱动电路，功率驱动电路根据该启动驱动信号向逆变电路输出对应频率和功率的电源信号，从而使逆变电路能以较低的频率和功率驱动外部负载开始启动；微处理模块将一条驱动信号指令发送至驱动信号生成电路时，驱动信号生成电路根据该驱动信号指令生成对应的功率驱动信号，功率驱动信号发送至功率驱动电路，功率驱动电路根据该功率驱动信号向逆变器输出对应频率和功率的电源信号，从而使逆变电路能以较高的频率和功率驱动外部负载稳定工作。

考虑到外部负载通电时的抗冲击防护要求（即抗冲击防护等级）和工作时的额定频率、功率会有不同，为了更好地保护一些精密的外部负载同时保证外部负载能够正常工作，需要依据外部负载的类型来设计逆变电路驱动各种外部负载时的初始电源频率和功率，以及设计逆变电路驱动外部负载后稳定运行后的电源频率和功率。

本实施例中，预先根据外部负载的各种抗冲击防护等级（自行定义防护等级，例如I级、Ⅱ级、Ⅲ级）给各种抗冲击防护等级预设启动信号指令，启动信号指令包含电源信号的频率和功率，并根据各种外部负载的额定频率、功率预设驱动信号指令，驱动信号指令同样包含电源信号的频率和功率。

该变频电源还包括标签读取模块和采样电路，采样电路用于检测外部负载的电源插头是否插入到变频电源的输出接口内，采样电路的输出端与微处理模块的采样信号输入端连接，标签读取模块的收发端与微处理模块的收发端连接。

在外部负载的电源插头上固定有RFID标签，标签读取模块用于读取RFID标签内的信息，RFID标签内写入有外部负载的编号、类型、抗冲击防护等级、额定频率功率和生产日期等信息。

该变频电源的频率控制方法为：

在使用该变频电源前，需要将外部负载与变频电源的输出接口连接，当外部负载的电源插头靠近输出接口时，电源插头上的RFID标签进入到标签读取模块的感应范围内，此时标签读取模块可以读取到RFID标签内的信息，标签读取模块将读取到的信息传输至微处理模块，微处理模块从接收到的信息中获取外部负载的编号、类型、抗冲击防护等级、额定频率功率和生产日期，微处理模块将接收到的信号保存在内置存储器中。

微处理模块根据当前接入的外部负载的抗冲击防护等级自动调取对应的启动信号指令，且微处理模块根据当前接入的外部负载的额定频率、功率自动调取对应的驱动信号指令；当该外部负载的电源插头插入到变频电源的输出接口后，采样电路检测插头插入并向微处理模块反馈一“插入”信号，此时微处理模块将调取的启动信号指令发送至驱动信号生成电路，驱动信号生成电路根据该启动信号指令生成并输出启动驱动信号，启动驱动信号输出至功率驱动电路，由功率驱动电路驱动逆变电路向外部负载输出初始电源信号，初始电源信号的频率和功率与启动信号指令中的电源频率和功率相等。

一段时间t后，微处理模块将调取的驱动信号指令发送至驱动信号生成电路，驱动信号生成电路根据该驱动信号指令生成并输出功率驱动信号，功率驱动信号输出至功率驱动电路，由功率驱动电路驱动逆变电路向外部负载输出稳定电源信号，稳定电源信号的频率和功率与驱动信号指令中的电源频率和功率相等，此时外部负载可以在额定频率、功率下运行。

通过上述方案，可以使变频电源向外部负载供电时为两段式变频、变功率供电方式，避免外部负载启动时受到较大功率电源信号的直接冲击，可以对供电起到有效缓冲作用，能够较好的保护外部负载，使得变频电源供电的安全性更高。

本实施例中，时间t是通过以下方式确定的：根据启动信号指令中的电源频率F0和功率P0（即初始电源频率和功率）和驱动信号指令中的电源频率F1和功率P1（即稳定电源频率和功率），分别计算得出升频时间t0和升功率时间t1；t0=（F1-F0）/J，t1=（P1-P0）/K，式中J为预设的频率上升率，K为预设的功率上升率；计算出t0和t1的值后比较两者的大小，若t0≥t1，则t=t0；若t1≥t0，则t=t1。

考虑到外部负载在长时间使用后，由于其元器件老化，其能够承受的频率上升率和功率上升率均会降低，在用变频电源给外部负载供电时，还应该考虑外部负载的老化程度，并根据老化程度对频率上升率和功率上升率进行适用性调整，以降低变频电源升频率、升功率过程中对老化的外部负载的冲击。

本实施例中，在将外部负载接入到变频电源的过程中，微处理模块获取外部负载的生产日期编号、生产日期，并从之前保存的信息中扫描找出该外部负载接入的次数，微处理模块根据该外部负载的使用年数（当前年份减去生产年份）和接入次数得出器老化程度。

例如，老化程度D=a×Y+b×S，式中a和b均为权重系数，Y表示使用年数、S表示使用次数。微处理模块预设有老化程度D与调整系数n的对应表格（可以根据经验来预设）。

当采样电路检测到该外部负载与输出接口连接后，微处理模块调取与该外部负载对应的启动信号指令和驱动信号指令；在计算时间t时，根据该外部负载的老化程度D调取对应的调整系数n，则t0=（F1-F0）/(J×n)，t1=（P1-P0）/(K×n)。

通过上述方案可以在外部负载老化时减小其供电时的电源频率上升率和功率上升率，更好地保护老化的外部负载。

在其他实施例中，确定调整系数的具体方式如下：

事先对外部负载进行测试和标定，即通过对不同老化程度的外部负载作电源冲击测试，确定其抗冲击性能参数，将测得的抗冲击性能参数与出厂时的抗冲击性能参数进行比较，计算后者与前者的比值，该比值的即为调整系数n。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变频电源的频率控制方法，其特征是：给变频电源配备微处理模块和标签读取模块并在外部负载的电源插头上固定RFID标签，RFID标签中写入有外部负载的编号、抗冲击防护等级、额定频率和功率，微处理模块预设有对应于各种外部负载的启动信号指令和驱动信号指令，启动信号指令含有外部负载启动时的电源频率和功率信息，驱动信号指令含有外部负载以额定频率、功率运行时的电源频率和功率信息；在外部负载接入到变频电源的过程中，标签读取模块读取到外部负载的RFID标签中的信息并将读取到的信息发送至微处理模块，微处理模块从接收到的信息中获取外部负载的抗冲击防护等级和额定频率、功率，微处理模块根据获取到的抗冲击防护等级自动调取对应的启动信号指令，且微处理模块根据获取到的额定功率自动调取对应的驱动信号指令；当变频电源检测到该外部负载接入后，微处理模块将调取的启动信号指令发送至变频电源的驱动信号生成电路；一段时间t后，微处理模块将调取的驱动信号指令发送至驱动信号生成电路；时间t是通过以下方式确定的：根据启动信号指令中的电源频率F0和功率P0和驱动信号指令中的电源频率F1和功率P1，分别计算得出升频时间t0和升功率时间t1；t0=（F1-F0）/J，t1=（P1-P0）/K，式中J为预设的频率上升率，K为预设的功率上升率；计算出t0和t1的值后比较两者的大小，若t0≥t1，则t=t0；若t1≥t0，则t=t1。

2.根据权利要求1所述的变频电源的频率控制方法，其特征是：在外部负载接入到变频电源的过程中，微处理模块获取外部负载的生产日期编号、生产日期，并从之前保存的信息中扫描找出该外部负载接入的次数，微处理模块根据该外部负载的使用年数和接入次数得出器老化程度D，并根据老化程度调取对应的调整系数n, 在计算时间t时，根据该外部负载的老化程度D调取对应的调整系数n，则t0=（F1-F0）/(J×n)，t1=（P1-P0）/(K×n)。

3.根据权利要求2所述的变频电源的频率控制方法，其特征是：老化程度D=a×Y+b×S，式中a和b均为权重系数，Y表示使用年数、S表示使用次数。

4.根据权利要求2所述的变频电源的频率控制方法，其特征是：通过对不同老化程度的外部负载作电源冲击测试，确定其抗冲击性能参数，将测得的抗冲击性能参数与出厂时的抗冲击性能参数进行比较，计算后者与前者的比值，该比值即为调整系数n。

5.根据权利要求1所述的变频电源的频率控制方法，其特征是：所述变频电源还包括输入接口、整流电路、逆变电路、输出接口和功率驱动电路。

6.根据权利要求5所述的变频电源的频率控制方法，其特征是：所述输入接口输出端与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与逆变电路的输入端连接，所述逆变电路为四个IGBT管构成的单相逆变桥电路，所述逆变电路的输出端与输出接口连接，输出接口用于接入外部负载，所述功率驱动电路的输出端与逆变电路的控制端连接，所述驱动信号生成电路的输出端与功率驱动电路的输入端连接，所述驱动信号生成电路用于向功率驱动电路输出功率驱动信号。