CN205566081U - 一种工变频同步切换的控制系统及变频冷水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是提供一种工变频同步切换的控制系统及变频冷水机组，所述工变频同步切换的控制系统包括同步控制器、变频器、第一开关部件和第二开关部件；同步控制器控制的其中一个闭合，另一个断开，从而控制用电设备的用电在工频和变频之间切换。变频冷水机组包括工变频同步切换的控制系统、机械式能量调节装置、机组控制器和温度传感器。机组控制器根据传感器所提供的机组水温信号控制机械式能量调节装置运动至特定调节位置，并控制变频器改变输出侧供电的特征信号，引起同步控制器进行工变频切换工作，保证变频器不会处在满载电流的情况下工作，使得变频器及与变频器连接的接触器可以减额选型，降低了机组控制系统成本。

Description

一种工变频同步切换的控制系统及变频冷水机组

技术领域

本实用新型涉及一种变频冷水机组工变频同步切换的控制系统，尤其涉及一种利用同步控制器实现冷水机组工变频同步切换的控制系统。

背景技术

随着电子技术的高速发展和人类对能源利用率的高度关注，变频器在制冷和空调系统中得到越来越广泛的应用。常规的异步电机变频应用中，变频器为冷水机组的制冷压缩机提供可变频率的三相电源，变频器也是按满载电流选型。按照满载电流选型的变频器无法很好地降低变频控制系统的成本。

另外，常规的异步电机变频应用中变频器处于连续工作状态，降低了变频系统的使用寿命。同时，变频器的连续运行会持续造成谐波干扰，对用电设备和电网本身都造成很大的危害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种工变频同步切换的控制系统，用以控制用电设备的用电在工频和变频之间切换。

本实用新型的另一目的在于提供一种变频冷水机组，用以在机械式能量调节装置运动至特定调节位置之后控制用电设备的用电在工频和变频之间切换。

为实现所述目的的工变频同步切换的控制系统，用于为用电设备在工频电源供电和变频供电之间切换供电来源，其特征在于，所述工变频同步切换的控制系统包括用电设备、同步控制器、变频器、第一开关部件和第二开关部件；所述变频器包括输入侧和输出侧，所述输入侧用于与所述工频电源连接，所述输出侧与所述第一开关部件的一端连接，所述第一开关部件的另一端设置为用来与用电设备连接；所述第二开关部件的一端用于与所述工频电源连接，另一端设置为用来与用电设备连接；所述同步控制器包括第一接收端、第二接收端、第一控制端和第二控制端；所述第一接收端用于与所述工频电源连接，所述第二接收端与所述变频器的输出侧连接；所述第一控制端与所述第一开关部件连接，所述第二控制端与所述第二开关部件连接；所述第一接收端和第二接收端分别采集所述工频电源供电的特征信号及所述变频器的输出侧供电的特征信号并输送给所述同步控制器，所述特征信号在所述同步控制器中转化成为所述第一控制端和第二控制端的输出信号，并由所述同步控制器分别输出给所述第一开关部件和第二开关部件，控制所述第一开关部件和第二开关部件的其中一个闭合，另一个断开。

所述的工变频同步切换的控制系统，其进一步的特点是，所述第一开关部件和第二开关部件包括接触器，所述接触器之间用常闭触点进行互锁。

所述的工变频同步切换的控制系统，其进一步的特点是，所述工频电源为三相交流电源，所述第一接收端和第二接收端与相同的两相进线连接。

所述的工变频同步切换的控制系统，其进一步的特点是，所述用电设备包括异步电机。

为实现所述目的的变频冷水机组，其特征在于，所述变频冷水机组包括工变频同步切换的控制系统，用于为用电设备在工频电源供电和变频供电之间切换供电来源，其特征在于，所述工变频同步切换的控制系统包括用电设备、同步控制器、变频器、第一开关部件和第二开关部件；所述变频器包括输入侧和输出侧，所述输入侧用于与所述工频电源连接，所述输出侧与所述第一开关部件的一端连接，所述第一开关部件的另一端设置为用来与用电设备连接；所述第二开关部件的一端用于与所述工频电源连接，另一端设置为用来与用电设备连接；所述同步控制器包括第一接收端、第二接收端、第一控制端和第二控制端；所述第一接收端用于与所述工频电源连接，所述第二接收端与所述变频器的输出侧连接；所述第一控制端与所述第一开关部件连接，所述第二控制端与所述第二开关部件连接；所述第一接收端和第二接收端分别采集所述工频电源供电的特征信号及所述变频器的输出侧供电的特征信号并输送给所述同步控制器，所述特征信号在所述同步控制器中转化成为所述第一控制端和第二控制端的输出信号，并由所述同步控制器分别输出给所述第一开关部件和第二开关部件，控制所述第一开关部件和第二开关部件的其中一个闭合，另一个断开。

所述的变频冷水机组，其进一步的特点是，所述变频冷水机组包括用于调节冷水机组负载的机械式能量调节装置、机组控制器和温度传感器，所述机组控制器分别与所述温度传感器、所述机械式能量调节装置和所述变频器连接；所述温度传感器采集所述变频冷水机组的水温信号，并输送给所述机组控制器，所述水温信号在所述机组控制器中转化成控制信号，并由所述机组控制器输送给所述机械式能量调节装置和所述变频器，控制所述机械式能量调节装置运动至特定调节位置，并控制所述变频器改变输出侧供电的特征信号。

所述的变频冷水机组，其进一步的特点是，所述第一开关部件和第二开关部件包括接触器，所述接触器之间用常闭触点进行互锁。

所述的变频冷水机组，其进一步的特点是，所述工频电源为三相交流电源，所述第一接收端和第二接收端与相同的两相进线连接。

所述的变频冷水机组，其进一步的特点是，所述机械式能量调节装置包括滑阀或者导叶。

所述的变频冷水机组，其进一步的特点是，所述机组控制器包括PLC控制器。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的工变频同步切换的控制系统在实现用电设备用电的变频调节的同时，通过同步控制器实现了用电设备用电在工频和变频之间切换，避免了变频器的持续运行，降低了谐波干扰，延长了变频器的使用寿命。

另外，本实用新型提供的变频冷水机组能够在机械式能量调节装置运动至特定调节位置之后，控制所述变频器改变输出侧供电的特征信号，引起同步控制器进行工变频切换工作，保证变频器不会处在满载电流的工况下工作，使得变频器及与变频器连接的接触器可以减额选型，降低了机组控制系统成本。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本实用新型中工变频同步切换的控制系统的电路图。

图2为本实用新型中变频冷水机组的功能模块示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，图1至图2均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

如图1所示，工变频同步切换的控制系统包括同步控制器3、变频器4、第一开关部件5和第二开关部件6；变频器4包括输入侧7和输出侧8，输入侧7用于与工频电源1连接，输出侧8与第一开关部件5的一端连接，第一开关部件5的另一端设置为用来与用电设备2连接；第二开关部件6的一端用于与工频电源1连接，另一端设置为用来与用电设备2连接；同步控制器3包括第一接收端9、第二接收端10、第一控制端11和第二控制端12；第一接收端9用于与工频电源1连接，第二接收端10与变频器4的输出侧8连接；第一控制端11与第一开关部件5连接，第二控制端12与第二开关部件6连接；第一接收端9和第二接收端10分别采集工频电源1供电的特征信号及变频器4的输出侧8供电的特征信号并输送给同步控制器3，特征信号在同步控制器3中转化成为第一控制端11和第二控制端12的输出信号，并由同步控制器3分别输出给第一开关部件5和第二开关部件6，控制第一开关部件5和第二开关部件6的动作，控制第一开关部件5和第二开关部件6的其中一个闭合，另一个断开。

进一步地，如图1所示，第一开关部件5和第二开关部件6包括接触器，接触器之间用常闭触点进行互锁。

进一步地，如图1所示，工频电源1为三相交流电源，第一接收端9和第二接收端10与相同的两相进线连接。

进一步地，如图1所示，用电设备2包括使用电机进行工作的设备，比如压缩机、风机、泵等等，还包括变频照明设备、变频加热设备等通过改变供电频率来控制不同输出功率的设备。

继续参考图1，变频冷水机组包括工变频同步切换的控制系统，工变频同步切换的控制系统包括同步控制器3、变频器4、第一开关部件5和第二开关部件6；变频器4包括输入侧7和输出侧8，输入侧7用于与工频电源1连接，输出侧8与第一开关部件5的一端连接，第一开关部件5的另一端设置为用来与用电设备2连接；第二开关部件6的一端用于与工频电源1连接，另一端设置为用来与用电设备2连接；同步控制器3包括第一接收端9、第二接收端10、第一控制端11和第二控制端12；第一接收端9用于与工频电源1连接，第二接收端10与变频器4的输出侧8连接；第一控制端11与第一开关部件5连接，第二控制端12与第二开关部件6连接，第一开关部件5和第二开关部件6之间用常闭触点进行互锁；第一接收端9和第二接收端10分别采集工频电源1供电的特征信号及变频器4的输出侧8供电的特征信号并输送给同步控制器3，特征信号在同步控制器3中转化成为第一控制端11和第二控制端12的输出信号，并由同步控制器3分别输出给第一开关部件5和第二开关部件6，控制第一开关部件5和第二开关部件6的其中一个闭合，另一个断开。

进一步地，如图2所示，变频冷水机组包括用于调节冷水机组负载的机械式能量调节装置14、机组控制器13和温度传感器15，机组控制器13分别与温度传感器15、机械式能量调节装置14和变频器4连接；温度传感器15采集变频冷水机组的水温信号，并输送给机组控制器13，水温信号在机组控制器13中转化成控制信号，并由机组控制器13输送给机械式能量调节装置14和变频器4，控制机械式能量调节装置14运动至特定调节位置，并控制变频器4改变输出侧8供电的特征信号。

进一步地，如图1所示，第一开关部件5和第二开关部件6包括接触器，接触器之间用常闭触点进行互锁。

进一步地，如图1所示，工频电源1为三相交流电源，第一接收端9和第二接收端10与相同的两相进线连接。

进一步地，机械式能量调节装置14包括滑阀或者导叶。

进一步地，机组控制器13包括PLC控制器。

继续参考图1，本实用新型中工变频同步切换的控制系统的工作过程如下：

用电设备2需要通过变频器4启动时，第一开关部件5吸合，第二开关部件6断开，变频器4开始工作。变频器4的输出侧8的供电的特征信号，如频率、相位、幅值等开始变化。以频率为例，变频器4的输出侧8供电的频率开始逐渐上升。同步控制器3实时监控变频器4的输出侧8供电的频率的变化，当变频器输出侧8供电的频率上升至与工频电源1的频率一致时，同步控制器3控制第一开关部件5断开，第二开关部件6吸合，用电设备2的用电完成从变频至工频的切换，同时变频器停机。

用电设备2处于工频工作状态时，第一开关部件5断开，第二开关部件6吸合。当用电设备2需要通过变频器4停机时，变频器4启动至工频运行(不需要第一开关部件5吸合即可实现)。步控制器3实时监控到变频器4的输出侧8供电的频率升至与工频电源1的频率一致时，同步控制器3控制第一开关部件5吸合，第二开关部件6断开，用电设备2的用电完成从工频至变频的切换，同时变频器4的频率减小，带动用电设备2停机。

参考图1和图2，本实用新型中变频冷水机组的工变频切换过程如下：

温度传感器15检测冷水机组的水温，并将水温信号传递给机组控制器13，机组控制器13根据水温信号控制机械式能量调节装置14运动至特定调节位置，特定调节位置可以由加载过程或者减载过程达到。优选地，机械式能量调节装置14运动至特定调节位置之后，机组控制器13控制变频器4的输出侧8供电的频率上升至工频。由于处在特定调节位置，冷水机组处于部分负荷运行状态，运行电流小于满载电流。此后，若机组根据水温调节需要继续加载，则同步控制器将用电设备的用电从变频切换至工频，随后机械式能量调节装置继续加载，同时变频器停机；若机组根据水温调节需要继续减载，则同步控制器将用电设备的用电从工频切换至变频，电机在变频器的拖动下继续降低频率，随后机械式能量调节装置继续减载，直至停机。本实用新型保证变频器只会处于运行电流低于满载电流的情况下工作。

与现有技术相比，本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的工变频同步切换的控制系统在实现用电设备用电的变频调节的同时，通过同步控制器实现了用电设备用电在工频和变频之间切换，避免了变频器的持续运行，降低了谐波干扰，延长了变频器的使用寿命。

另外，本实用新型提供的变频冷水机组能够在机机械式能量调节装置运动至特定调节位置之后，控制所述变频器改变输出侧供电的特征信号，引起同步控制器进行工变频切换工作，保证变频器不会处在满载电流的情况下工作，使得变频器及与变频器连接的接触器可以减额选型，降低了机组控制系统成本。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工变频同步切换的控制系统，用于为用电设备(2)在工频电源(1)供电和变频供电之间切换供电来源，其特征在于，所述工变频同步切换的控制系统包括同步控制器(3)、变频器(4)、第一开关部件(5)和第二开关部件(6)；所述变频器(4)包括输入侧(7)和输出侧(8)，所述输入侧(7)用于与所述工频电源(1)连接，所述输出侧(8)与所述第一开关部件(5)的一端连接，所述第一开关部件(5)的另一端设置为用来与用电设备(2)连接；所述第二开关部件(6)的一端用于与所述工频电源(1)连接，另一端设置为用来与用电设备(2)连接；所述同步控制器(3)包括第一接收端(9)、第二接收端(10)、第一控制端(11)和第二控制端(12)；所述第一接收端(9)用于与所述工频电源(1)连接，所述第二接收端(10)与所述变频器(4)的输出侧(8)连接；所述第一控制端(11)与所述第一开关部件(5)连接，所述第二控制端(12)与所述第二开关部件(6)连接；所述第一接收端(9)和第二接收端(10)分别采集所述工频电源(1)供电的特征信号及所述变频器(4)的输出侧(8)供电的特征信号并输送给所述同步控制器(3)，所述特征信号在所述同步控制器(3)中转化成为所述第一控制端(11)和第二控制端(12)的输出信号，并由所述同步控制器(3)分别输出给所述第一开关部件(5)和第二开关部件(6)，控制所述第一开关部件(5)和第二开关部件(6)的其中一个闭合，另一个断开。

2.如权利要求1所述的工变频同步切换的控制系统，其特征在于，所述第一开关部件(5)和第二开关部件(6)包括接触器，所述接触器之间用常闭触点进行互锁。

3.如权利要求1所述的工变频同步切换的控制系统，其特征在于，所述工频电源(1)为三相交流电源，所述第一接收端(9)和第二接收端(10)与相同的两相进线连接。

4.如权利要求1所述的工变频同步切换的控制系统，其特征在于，所述用电设备(2)包括异步电机。

5.一种变频冷水机组，其特征在于，所述变频冷水机组包括工变频同步切换的控制系统，所述工变频同步切换的控制系统用于为用电设备(2)在工频电源(1)供电和变频供电之间切换供电来源，其特征在于，所述工变频同步切换的控制系统包括同步控制器(3)、变频器(4)、第一开关部件(5)和第二开关部件(6)；所述变频器(4)包括输入侧(7)和输出侧(8)，所述输入侧(7)用于与所述工频电源(1)连接，所述输出侧(8)与所述第一开关部件(5)的一端连接，所述第一开关部件(5)的另一端设置为用来与用电设备(2)连接；所述第二开关部件(6)的一端用于与所述工频电源(1)连接，另一端设置为用来与用电设备(2)连接；所述同步控制器(3)包括第一接收端(9)、第二接收端(10)、第一控制端(11)和第二控制端(12)；所述第一接收端(9)用于与所述工频电源(1)连接，所述第二接收端(10)与所述变频器(4)的输出侧(8)连接；所述第一控制端(11)与所述第一开关部件(5)连接，所述第二控制端(12)与所述第二开关部件(6)连接；所述第一接收端(9)和第二接收端(10)分别采集所述工频电源(1)供电的特征信号及所述变频器(4)的输出侧(8)供电的特征信号并输送给所述同步控制器(3)，所述特征信号在所述同步控制器(3)中转化成为所述第一控制端(11)和第二控制端(12)的输出信号，并由所述同步控制器(3)分别输出给所述第一开关部件(5)和第二开关部件(6)，控制所述第一开关部件(5)和第二开关部件(6)的其中一个闭合，另一个断开。

6.如权利要求5所述的变频冷水机组，其特征在于，所述变频冷水机组包括用于调节冷水机组负载的机械式能量调节装置(14)、机组控制器(13)和温度传感器(15)，所述机组控制器(13)分别与所述温度传感器(15)、所述机械式能量调节装置(14)和所述变频器(4)连接；所述温度传感器(15)采集所述变频冷水机组的水温信号，并输送给所述机组控制器(13)，所述水温信号在所述机组控制器(13)中转化成控制信号，并由所述机组控制器(13)输送给所述机械式能量调节装置(14)和所述变频器(4)，控制所述机械式能量调节装置(14)运动至特定调节位置，并控制所述变频器(4)改变输出侧(8)供电的特征信号。

7.如权利要求5或6所述的变频冷水机组，其特征在于，所述第一开关部件(5)和第二开关部件(6)包括接触器，所述接触器之间用常闭触点进行互锁。

8.如权利要求5所述的变频冷水机组，其特征在于，所述工频电源(1)为三相交流电源，所述第一接收端(9)和第二接收端(10)与相同的两相进线连接。

9.如权利要求6所述的变频冷水机组，其特征在于，所述机械式能量调节装置(14)包括滑阀或者导叶。

10.如权利要求6所述的变频冷水机组，其特征在于，所述机组控制器(13)包括PLC控制器。