CN202488345U - 控制变频器的飞车启动装置 - Google Patents

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刘宝文
黄小光
苏位峰
卫三民
苟锐锋
李侠
周京华
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Abstract

本实用新型公开了一种控制变频器的飞车启动装置，包括串联在电机的各相输入侧的电阻；所述各相输入侧的电阻分别与采集各相输入侧的电阻的频率、幅值、相位的频率采集模块相连接；所述频率采集模块连接DSP主控板，所述DSP主控板用于按照采集的频率、幅值、相位确定电机转子频率，输出调整后用于飞车启动的变频器电压和频率的控制信号；所述DSP主控板连接按照所述控制信号控制变频器和电机的PLC。本实用新型相比于传统的技术，接检测电机旋转转速，从而将电机旋转频率作为变频器的启动频率，大大缩短变频器搜索电机转速的时间；在实际操作过程中容易实现，从而大大提高了方案的易用性。

Description

控制变频器的飞车启动装置
技术领域
本实用新型涉及变频器控制领域，特别是指一种控制变频器的飞车启动装置。
背景技术
大型的拖动系统中，特别是在风机，水泵等应用场合，其转子及所带设备的转动惯量都很大，在电机转子处于旋转状态下变频器的启动称为“飞车启动”。还有些不允许变频器驱动的生产设备停机的场合，变频器出现故障或需要维护时，要求把运行的电机切换到工频运行状态，保证生产设备不停机；当变频器维护完毕允许重新投入运行时，由工频再切换到变频运行状态，以满足重要过程控制场合的实际需求，这也需要高压变频器必须具有“飞车启动”特性。
由电机原理可知，当电机定子旋转磁场速度与电机转子速度相差较大、即转差较大时，会产生很大的电流，而电磁的转矩却不大。如果电机在工频状态下直接启动时，电机定子电流会达到额定值的5～7倍，而高压变频器容量一般不可能按电机电流额定值的5～7倍选配。反之如果高压变频器“飞车启动”时输出的频率较低，定子旋转磁场速度低于电机转子速度，此时电机为发电状态，电机转子将向定子侧发送能量给变频器电容充电，这时变频器容易因电容电压泵升压超过阈值而跳闸。为了避免这种过流对变频器造成的损害，即需要控制变频器在飞车状态下启动。
通过以上分析可知，高压变频器“飞车启动”需要控制变频器输出的频率与电机转子的频率相同时启动。目前通常使用的方法是，通过测量变频器直流母线的电流从而判断电机的转子频率，测量变频器母线电流为0时，判断出变频器输出频率与电机转速的频率相同，进行飞车启动，但由于变频器直流母线的电流上有很大的电流纹波，导致很难通过判断直流母线电流是否为零来实现飞车启动。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型在于提供一种控制变频器的飞车启动装置，以解决上述由于存在电流纹波，导致很难通过判断直流母线电流是否为零来实现飞车启动的问题。
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种控制变频器的飞车启动装置，包括串联在电机的各相输入侧的电阻；所述各相输入侧的电阻分别与采集各相输入侧的电阻的频率、幅值、相位的频率采集模块相连接；所述频率采集模块连接DSP主控板，所述DSP主控板用于按照采集的频率、幅值、相位确定电机转子频率，输出调整后用于飞车启动的变频器电压和频率的控制信号；所述DSP主控板连接按照所述控制信号控制变频器和电机的PLC。
优选地，所述频率采集模块包括：用于隔离1kV高压信号的电压传感器；所述电压传感器连接转换隔离后的二次电压信号输出给DSP主控板的第一运算放大器；所述第一运算放大器连接对信号进行处理的第一滤波及DSP保护模块；所述第一滤波及DSP保护模块通过数据传输接口将处理后的信号传输至DSP主控板。
优选地，还包括：在所述变频器的每相输出侧上连接用于采集每相电流信号的霍尔传感器；所述各相输出侧的霍尔传感器分别与检测各相电流信号的过流保护模块相连接；所述过流保护模块连接根据电流信号控制所述PLC输出分闸信号的所述DSP主控板。
优选地，所述过流保护模块包括：获得各相的电流信号的电流传感器；所述电流传感器连接运放所述各相电流信号的第二运算放大器；所述第二运算放大器连接对信号进行处理的第二滤波及DSP保护模块；所述第二滤波及DSP保护模块通过数据传输接口将处理后的信号传输至所述DSP主控板。
优选地，所述第一滤波及DSP保护模块、所述第二滤波及DSP保护模块分别包括：处理信号的滤波电容和防止DSP过压的稳压二极管。
优选地，所述各相输入侧的电阻还分别并联有电容。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型方案的检测点设在电机的输入侧，通过电阻检测电机在转动过程感应出的电压的幅值、频率、相位等参数，相比于传统的技术，本方案直接检测电机旋转转速，从而将电机旋转频率作为变频器的启动频率，大大缩短变频器搜索电机转速的时间；另一方面本方案增加的额外器件减少，从而使得成本降低。本方案在实际操作过程中容易实现，从而大大提高了方案的易用性。
附图说明
图1为实施例中与电机连接的飞车启动装置的结构图。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的技术方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
参见图1，飞车启动装置包括：
串联在电机的各相输入侧的电阻；
各相输入侧的电阻分别与采集电阻的频率、幅值、相位的频率采集模块相连接；
频率采集模块连接DSP主控板，DSP主控板按照采集的频率、幅值、相位确定电机转子频率，DSP主控板按照电机转子的频率、电机感应电动势的相位、5％-20％满度电压输出带动电机，检测到变频器输出未过流且电机平稳运行后，将变频器输出电压慢慢回升到电机转子频率的“满度”电压，然后按照变频器的预设频率带动电机运行。
DSP控制板连接按照控制信号，控制变频器、电机启动的PLC。
优选地，各相输入的电阻采用多个分压等值电阻组成，参见图1，第一等值电阻串R11～R1n串联后作为U相接入电机的输入侧，另一端接地；第二等值电阻串R21～R2n串联后作为V相接入电机的输入侧，另一端接地；第三等值电阻串R31～R3n串联后作为W相接入电机的输入侧，另一端接地；以上等值电阻用来分压。在电阻R1n、R2n、R3n的电路上分别并联滤波电容C1、C2、C3进行滤波。
在第一电阻串靠近接地侧的电阻R1n通过线路接入频率采集模块，在第二电阻串靠近接地侧的电阻R2n通过线路接入频率采集模块；在第三电阻串靠近接地侧的电阻R3n上通过线路接入频率采集模块。当电机M在旋转且存在感应电动势状态下，频率采集模块通过电阻式电压取样方法，采集电阻电流的频率、幅值、三相的相位参数。
优选地，频率采集模块包括：
用于隔离1kV左右高压信号的电压传感器；
电压传感器连接将所得到的二次电压信号转换成DSP控制板能直接接收处理的信号的运算放大器，为便于与其它器件区分，也称为第一运算放大器；
第一运算放大器连接对信号进行处理的滤波及DSP保护模块，为便于与其它器件区分，也称为第一滤波及DSP保护模块；第一滤波及DSP保护模块由处理信号的滤波电容和对DSP控制板电压保护的稳压二极管组成；
第一滤波及DSP保护模块通过第一数据传输接口模块将处理后的信号传输至DSP主控板。
第一数据传输接口模块可以是端子也可以是排线等其他连接方式。
优选地，飞车启动装置还包括：
在变频器的每相输出侧上连接的用于采集每相电流信号的霍尔传感器；
各相输出侧上的霍尔传感器分别与检测各相电流信号的过流保护模块相连接；
过流保护模块连接根据电流信号发出控制保护信号的DSP主控板；
DSP主控板连接按照控制保护信号，向设备输出分闸信号的PLC。
优选地，参见图1，在变频器输出侧U相线上装有第一霍尔传感器、在变频器输出侧V相线上装有第二霍尔传感器、在变频器输出侧W相线上装有第三霍尔传感器，以上三个霍尔传感器用来采集变频器输出侧的电流大小传给过流保护模块。
优选地，过流保护模块包括：
获得各相的电流信号的电流传感器；
电流传感器连接运放所述各相电流信号的运算放大器，为便于与其它器件区分，也称为第二运算放大器；
第二运算放大器连接对信号进行处理的滤波及DSP保护模块，为便于与其它器件区分，也称为第二滤波及DSP保护模块；第二滤波及DSP保护模块由处理信号的滤波电容和对DSP控制板电压保护的稳压二极管组成；
第二滤波及DSP保护模块通过第二数据传输接口模块将电流信号传输至DSP主控板。
第二数据传输接口模块可以是端子也可以是排线等其他连接方式。
过流保护模块用于变频器在飞车启动时、工频切换变频或变频器运行过程中瞬间出现过流的自我保护。
DSP主控板一方面采集频率采集模块的信号并控制变频器的输出与电机感应下的电压、频率、相位参数相同；另一方面接收来自过流保护模块的过流保护信号，通过运算处理的电流信号的幅值与阈值做比较，如果处理后的电流信号幅值高于阈值，则通过输出给PLC模块分闸信号。
PLC模块按照接收的分闸信号，控制变频器开关柜内的开关分闸，从而实现对设备的保护。
对于本实用新型各个实施例中所阐述的装置，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种控制变频器的飞车启动装置，其特征在于，包括：
串联在电机的各相输入侧的电阻；
所述各相输入侧的电阻分别与采集各相输入侧的电阻的频率、幅值、相位的频率采集模块相连接；
所述频率采集模块连接用于按照采集的频率、幅值、相位确定电机转子频率，输出调整后用于飞车启动的变频器电压和频率控制信号的DSP主控板；
所述DSP主控板连接按照所述控制信号控制变频器和电机的PLC。
2.根据权利要求1所述的一种控制变频器的飞车启动装置，其特征在于，所述频率采集模块包括：
用于隔离1kV高压信号的电压传感器；
所述电压传感器连接转换隔离后的二次电压信号输出给DSP主控板的第一运算放大器；
所述第一运算放大器连接对信号进行处理的第一滤波及DSP保护模块；
所述第一滤波及DSP保护模块通过第一数据传输接口连接DSP主控板。
3.根据权利要求1所述的一种控制变频器的飞车启动装置，其特征在于，所述控制变频器的飞车启动装置还包括：
在变频器的每相输出侧上连接的用于采集每相电流信号的霍尔传感器；
各相输出侧的霍尔传感器分别与检测各相电流信号的过流保护模块相连接；
所述过流保护模块连接根据过流保护模块采集的电流信号控制所述PLC输出分闸信号的DSP主控板。
4.根据权利要求3所述的一种控制变频器的飞车启动装置，其特征在于，所述过流保护模块包括：
获得各相霍尔传感器采集的电流信号的电流传感器；
所述电流传感器连接运放各相电流信号的第二运算放大器；
所述第二运算放大器连接对信号进行处理的第二滤波及DSP保护模块；
所述第二滤波及DSP保护模块通过第二数据传输接口连接所述DSP主控板。
5.根据权利要求2或4所述的一种控制变频器的飞车启动装置，其特征在于，所述第一滤波及DSP保护模块和第二滤波及DSP保护模块均包括：处理信号的滤波电容和防止DSP过压的稳压二极管。
6.根据权利要求1所述的一种控制变频器的飞车启动装置，其特征在于，所述各相输入侧的电阻还分别并联有电容。
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