CN205123647U - 一种变频转工频切换控制器及其装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频转工频切换控制器及其装置，目的在于解决电机直接从变频电源切换至工频电源，可能出现很大的电流冲击，会对电机及相应的设备造成很大的机械冲击，存在着较大的隐患，而且还会对供电网络造成很大负面影响的问题。该控制器包括两个降压采样模块、整流模块、幅值调节二极管、直流电压继电器、PLC模块、PLC输出触点、直流电压继电器输出触点。本实用新型构思巧妙，设计合理，结构简单，可靠性好，能够实现由变频电源到工频电源的同期无害切换，且冲击电流能够降低至电机额定电流2倍以下，对电机的伤害小。本实用新型能有效减少变频转工频时的安全隐患，及切换电流对供电网络造成的负面影响，具有较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

Description

一种变频转工频切换控制器及其装置

技术领域

本实用新型涉及电气领域，具体为一种变频转工频切换控制器及其装置。本实用新型能够用作电机变频转工频的切换装置，能够实现电机由变频电源到工频电源的同期无害切换。

背景技术

在恒压供水系统中，变频器得到了广泛的应用。为节约变频器投资成本，通常采用一拖多的设计方案。当变频器所带水泵的频率上升到50Hz后，若供水压力仍达不到设定值，则将该台水泵由变频运行转为工频运行，变频器再启动下一台水泵作变频运行。水泵电机的电源在变频电源和工频电源之间进行切换，这实际上相当于两个不同的电源进行同期操作。若不采用技术措施，直接从变频电源切换至工频电源，切换时可能出现很大的电流冲击，对电机—水泵机组、甚至管道造成很大的机械冲击，存在着很大的隐患，而且还会对供电网络造成很大的负面影响。

因此，迫切需要一种新的装置，能够有效减少或消除上述问题。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对电机直接从变频电源切换至工频电源，可能出现很大的电流冲击，会对电机及相应的设备造成很大的机械冲击，存在着较大的隐患，而且还会对供电网络造成很大负面影响的问题，提供一种变频转工频切换控制器。针对背景技术中的问题，为了减小冲击电流对设备和电网的影响，本实用新型提出了一种变频转工频切换控制器及其装置。本实用新型构思巧妙，设计合理，结构简单，可靠性好，能够实现由变频电源到工频电源的同期无害切换，且冲击电流能够降低至电机额定电流2倍以下，对电机的伤害小。本实用新型能有效减少变频转工频时的安全隐患，及切换电流对供电网络造成的负面影响，具有较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种变频转工频切换控制器，包括两个降压采样模块、整流模块、幅值调节二极管、直流电压继电器、PLC模块、PLC输出触点、直流电压继电器输出触点，所述PLC模块与直流电压继电器输出触点相连，所述降压采样模块分别将采集的工频电源电压信号、变频电源电压信号输出到整流模块，所述整流模块的正值输出端通过幅值调节二极管与直流电压继电器相连，所述整流模块的负值输出端通过PLC输出触点与直流电压继电器相连，所述PLC模块能输出切换信号。

所述整流模块的正值输出端与整流模块的负值输出端之间设置有负载电阻。

所述PLC输出触点为常开触点，直流电压继电器输出触点为常闭接点。

基于前述变频转工频切换控制器的切换装置，包括工频电源、前述变频转工频切换控制器、变频器、电源驱动装置、第一电源线、第二电源线、第三电源线，所述工频电源通过第一电源线与变频器相连，所述第一电源线上设置有第一开关，所述变频器通过第二电源线与电源驱动装置相连，所述第二电源线上设置有第二开关，所述工频电源通过第三电源线与电源驱动装置相连，所述第三电源线上设置有第三开关，所述变频转工频切换控制器中用于采集工频电源电压信号的降压采样模块与第一电源线或第三电源线相连，所述变频转工频切换控制器中用于采集变频电源电压信号的降压采样模块与第二电源线相连，所述第一开关、第二开关、第三开关分别与变频转工频切换控制器相连。

所述工频电源为三相电源。

所述电源驱动装置为电机。

针对前述问题，本实用新型提供一种变频转工频切换控制器及其装置。其中，变频转工频切换控制器包括两个降压采样模块、整流模块、幅值调节二极管、直流电压继电器、PLC模块、PLC输出触点、直流电压继电器输出触点。降压采样模块分别将采集的工频电源电压信号、变频电源电压信号输出到整流模块，从而构成减法电路。将采集的工频电源电压信号记为U_CA，采集的变频电源电压信号记为U_WU，通过减法电路得到差值信号U_δ=U_CA-U_WU，差值信号U_δ经整流模块整流成直流电压信号U_δ。

整流模块的正值输出端通过幅值调节二极管与直流电压继电器相连，整流模块的负值输出端通过PLC输出触点（PLC输出触点即PLC的输出触点）与直流电压继电器相连，PLC模块与直流电压继电器输出触点相连。整流模块的正值输出端与整流模块的负值输出端之间设置有负载电荷。通常情况下，不需要进行变频转工频的切换，因此PLC输出触点处于打开状态；当需要进入变频转工频的切换时，通过PLC模块接通PLC输出触点。整流模块、直流电压继电器、幅值调节二极管、负载电荷组成鉴幅器，鉴幅器对差值信号U_δ经行鉴幅。通过幅值调节二极管设定对照值U_DZ，当差值信号U_δ大于对照值U_DZ时，直流电压继电器吸合，当差值信号U_δ≤U_DZ时，直流电压继电器释放，与直流电压继电器相配合的直流电压继电器输出触点吸合。直流电压继电器输出触点与PLC模块相连，直流电压继电器输出触点吸合后，将信号传输给PLC模块，PLC模块输出切换信号，从而实现变频转工频的切换控制。

进一步，本本实用新型提供基于前述变频转工频切换控制器的切换装置。该装置包括工频电源、前述变频转工频切换控制器、变频器、电源驱动装置、第一电源线、第二电源线、第三电源线。工频电源通过第一电源线与变频器相连，第一电源线上设置有第一开关，变频器通过第二电源线与电源驱动装置相连，第二电源线上设置有第二开关。电源驱动装置采用变频驱动时，工频电源、第一电源线、变频器、第二电源线、电源驱动装置依次相连，从而使电源驱动装置进行变频工作。工频电源通过第三电源线与电源驱动装置相连，第三电源线上设置有第三开关。变频转工频切换控制器中用于采集工频电源电压信号的降压采样模块与第一电源线或第三电源线相连，变频转工频切换控制器中用于采集变频电源电压信号的降压采样模块与第二电源线相连，第一开关、第二开关、第三开关分别与变频转工频切换控制器相连。

当需要进行切换时，通过变频转工频切换控制器进行控制，PLC模块发出信号（即切换命令），使第一开关、第二开关断开，第三开关闭合，从而实现电源驱动装置由变频电源转工频电源的切换。

本实用新型实现了以电机为代表的电源驱动装置由变频电源到工频电源的同期无害切换，且冲击电流小，对电机的伤害小，有效减少了安全隐患，及切换电流对供电网络造成的负面影响。经实际测定，切换电流小于电机的2倍额定电流，具有较好的效果。同时，本实用新型结构简单，成本低廉，工作可靠，稳定性好，具有较好的应用前景。

综上所述，由于采用上述技术方案，本实用新型实现了在差值信号U_δ≤对照值U_DZ时，从变频电源向工频电源的切换，有效降低了切换时的电流冲击，对于保护电机及相关设备的安全，减少对供电网络的负面影响，具有重要的意义。

附图说明

图1为实施例1中变频转工频切换控制器的结构示意图。

图2为实施例1中切换装置的结构示意图。

图中标记：1为降压采样模块，2为整流模块，3为幅值调节二极管，4为直流电压继电器，5为PLC模块，6为PLC输出触点，7为直流电压继电器输出触点，8为负载电阻，9为工频电源，10为变频器，11为电源驱动装置，12为第一电源线，13为第二电源线，14为第三电源线，15为第一开关，16为第二开关，17为第三开关。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图所示，本实施例的切换装置包括工频电源、变频转工频切换控制器、变频器、电源驱动装置、第一电源线、第二电源线、第三电源线。其中，变频转工频切换控制器包括两个降压采样模块、整流模块、幅值调节二极管、直流电压继电器、PLC模块、PLC输出触点、直流电压继电器输出触点、负载电阻，PLC模块与直流电压继电器输出触点相连，降压采样模块分别将采集的工频电源电压信号、变频电源电压信号输出到整流模块，整流模块的正值输出端通过幅值调节二极管与直流电压继电器相连，整流模块的负值输出端通过PLC输出触点与直流电压继电器相连，负载电阻设置在整流模块的正值输出端与整流模块的负值输出端之间，直流电压继电器输出触点与PLC模块相连，PLC模块能输出切换信号。本实施例中，PLC输出触点为常开触点，直流电压继电器输出触点为常闭接点。

工频电源通过第一电源线与变频器相连，第一电源线上设置有第一开关，变频器通过第二电源线与电源驱动装置相连，第二电源线上设置有第二开关，工频电源通过第三电源线与电源驱动装置相连，第三电源线上设置有第三开关，变频转工频切换控制器中用于采集工频电源电压信号的降压采样模块与第一电源线或第三电源线相连，变频转工频切换控制器中用于采集变频电源电压信号的降压采样模块与第二电源线相连，第一开关、第二开关、第三开关分别与变频转工频切换控制器相连。本实施例中，工频电源采用三相电源，电源驱动采用为电机。

在电机采用变频电源进行工作时，工频电源、第一电源线、变频器、第二电源线、电源驱动装置依次相连，第一开关、第二开关闭合，第三开关打开，从而使电机以变频电压作为电源。当需要进行切换时，通过PLC模块接通PLC输出触点。降压采样模块分别将采集的工频电源电压信号U_CA、变频电源电压信号U_WU输出到整流模块，从而构成减法电路，得到差值信号U_δ=U_CA-U_WU，差值信号U_δ经整流模块整流成直流电压信号U_δ。整流模块的正值输出端通过幅值调节二极管与直流电压继电器相连，整流模块的负值输出端通过PLC输出触点与直流电压继电器相连，PLC模块与直流电压继电器输出触点相连，负载电荷为整流电路的负载电阻。整流模块、直流电压继电器、幅值调节二极管、负载电荷组成鉴幅器，鉴幅器对差值信号U_δ经行鉴幅。通过幅值调节二极管设定对照值U_DZ，当差值信号U_δ大于对照值U_DZ时，直流电压继电器吸合，当差值信号U_δ≤U_DZ时，直流电压继电器释放，直流电压继电器输出触点闭合。直流电压继电器输出触点与PLC模块相连，直流电压继电器输出触点闭合后，将信号传输给PLC模块，PLC模块输出切换信号。PLC模块控制第一开关、第二开关断开，第三开关闭合，从而实现电源驱动装置由变频电源转工频电源的切换。PLC模块通过接触器控制第一开关、第二开关、第三开关的闭合，由于接触器有固有机械动作时间，此过程在小于100ms内完成。

将本实用新型的装置用于单个变频器拖动4台电机的恒压供水系统中，经实际测定：切换电流小于电机2倍额定电流。使用结果表明：本实用新型能较好地实现由变频电源到工频电源的同期切换，冲击电流小，且切换器结构简单，工作可靠。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变频转工频切换控制器，其特征在于，包括两个降压采样模块、整流模块、幅值调节二极管、直流电压继电器、PLC模块、PLC输出触点、直流电压继电器输出触点，所述PLC模块与直流电压继电器输出触点相连，所述降压采样模块分别将采集的工频电源电压信号、变频电源电压信号输出到整流模块，所述整流模块的正值输出端通过幅值调节二极管与直流电压继电器相连，所述整流模块的负值输出端通过PLC输出触点与直流电压继电器相连，所述PLC模块能输出切换信号。

2.根据权利要求1所述变频转工频切换控制器，其特征在于，所述整流模块的正值输出端与整流模块的负值输出端之间设置有负载电阻。

3.根据权利要求1或2所述变频转工频切换控制器，其特征在于，所述PLC输出触点为常开触点，直流电压继电器输出触点为常闭接点。

4.基于前述权利要求1~3任一项所述变频转工频切换控制器的切换装置，其特征在于，包括工频电源、权利要求1~3任一项所述变频转工频切换控制器、变频器、电源驱动装置、第一电源线、第二电源线、第三电源线，所述工频电源通过第一电源线与变频器相连，所述第一电源线上设置有第一开关，所述变频器通过第二电源线与电源驱动装置相连，所述第二电源线上设置有第二开关，所述工频电源通过第三电源线与电源驱动装置相连，所述第三电源线上设置有第三开关，所述变频转工频切换控制器中用于采集工频电源电压信号的降压采样模块与第一电源线或第三电源线相连，所述变频转工频切换控制器中用于采集变频电源电压信号的降压采样模块与第二电源线相连，所述第一开关、第二开关、第三开关分别与变频转工频切换控制器相连。

5.根据权利要求4所述切换装置，其特征在于，所述工频电源为三相电源。

6.根据权利要求4或5所述切换装置，其特征在于，所述电源驱动装置为电机。