專利名稱：交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法及系統(tǒng)的制作方法
交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法及系統(tǒng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流電動(dòng)機(jī)的控制，尤其涉及一種交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，還涉及一種交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在很多工業(yè)領(lǐng)域，都需要工變頻切換。典型應(yīng)用如供水、扶梯等領(lǐng)域。變頻器相當(dāng)于軟啟動(dòng)器，交流電動(dòng)機(jī)的供電首先由變頻器提供，需要切換時(shí)，將變頻器加速/減速到工頻頻率，再將交流電動(dòng)機(jī)的供電切換到由工頻電網(wǎng)提供。一種傳統(tǒng)的切換方案不考慮工變頻切換時(shí)相位、頻率、幅值等因素，將交流電動(dòng)機(jī)的供電由變頻電源直接切換到工頻電源。但這會(huì)造成交流電動(dòng)機(jī)的沖擊電流過(guò)大、速度沖擊過(guò)大，這對(duì)電機(jī)壽命以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備都有不利影響。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種交流電動(dòng)機(jī)從變頻器電源平滑切換到工頻電源的方法。一種交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，包括下列步驟步驟A， 檢測(cè)工頻電網(wǎng)的線電壓，并相應(yīng)得到三相相電壓瞬時(shí)值；步驟B，根據(jù)Clarke變換將所述三相相電壓瞬時(shí)值變換為兩相相電壓的電壓值；步驟C，根據(jù)所述兩相相電壓的電壓值計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度；步驟D，根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度和T時(shí)刻前的電網(wǎng)電壓矢量角度計(jì)算工頻電網(wǎng)頻率和電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向；步驟E，判斷變頻器的輸出頻率是否接近工頻頻率；具體是判斷所述輸出頻率與工頻頻率之差的絕對(duì)值是否小于第一設(shè)定閾值，若是則進(jìn)入下一步驟；步驟F，根據(jù)所述工頻電網(wǎng)頻率對(duì)所述變頻器的輸出頻率進(jìn)行校正；具體是設(shè)定偏置頻率，將所述偏置頻率與工頻電網(wǎng)頻率之和作為校正系統(tǒng)的給定，所述給定減去校正系統(tǒng)的反饋后通過(guò)比例積分調(diào)節(jié)器和限幅環(huán)節(jié)得到頻率補(bǔ)償量，所述頻率補(bǔ)償量與變頻器給定投切頻率之和作為所述反饋和校正后的變頻器的輸出頻率；步驟G，待所述校正系統(tǒng)的給定與反饋的偏差小于第一偏差值后，判斷變頻器的輸出電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向與所述電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向是否一致，若是則進(jìn)入下一步驟，否則停機(jī)報(bào)警；步驟H，判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度與變頻器輸出電壓矢量角度之差的絕對(duì)值是否小于第二設(shè)定閾值，若是則將交流電動(dòng)機(jī)的供電從變頻器電源切換到工頻電源。優(yōu)選的，所述步驟D是根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻和T時(shí)刻前的電網(wǎng)電壓矢量角度計(jì)算出T時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)電壓矢量角度的變化量，進(jìn)而算出電網(wǎng)電壓矢量頻率f，對(duì)f進(jìn)行低通濾波得到工頻電網(wǎng)頻率1 ，并根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻和T時(shí)刻前的電網(wǎng)電壓矢量角度推算出所述電網(wǎng)電壓
矢量旋轉(zhuǎn)方向。優(yōu)選的，所述步驟D中對(duì)f進(jìn)行低通濾波的公式為1 = a*Fb ‘ +b*f其中a和b 為權(quán)值系數(shù)。優(yōu)選的，a= 7/8，b = 1/8。
優(yōu)選的，所述T為2毫秒。優(yōu)選的，所述第一設(shè)定閾值為5赫茲。優(yōu)選的，所述偏置頻率為0.5赫茲。優(yōu)選的，所述第一偏差值設(shè)置為0.2赫茲。優(yōu)選的，所述第二設(shè)定閾值為1度。一種交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的系統(tǒng)，包括相電壓獲取模塊， 用于檢測(cè)工頻電網(wǎng)的線電壓，并相應(yīng)得到三相相電壓瞬時(shí)值；Clarke變換模塊，用于根據(jù) Clarke變換將所述三相相電壓瞬時(shí)值變換為兩相相電壓的電壓值；電網(wǎng)電壓矢量角度計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述兩相相電壓的電壓值計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度；電網(wǎng)頻率及矢量旋轉(zhuǎn)方向計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度和T時(shí)刻前的電網(wǎng)電壓矢量角度計(jì)算工頻電網(wǎng)頻率和電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向；變頻器輸出頻率監(jiān)測(cè)模塊，用于判斷變頻器的輸出頻率是否接近工頻頻率，具體是判斷所述輸出頻率與工頻頻率之差的絕對(duì)值是否小于第一設(shè)定閾值；變頻器輸出頻率校正模塊，用于在所述變頻器輸出頻率監(jiān)測(cè)模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)，根據(jù)所述工頻電網(wǎng)頻率對(duì)所述變頻器的輸出頻率進(jìn)行校正；具體是設(shè)定偏置頻率，將所述偏置頻率與變頻器給定投切頻率之和作為校正系統(tǒng)的給定，所述給定減去校正系統(tǒng)的反饋后通過(guò)比例積分調(diào)節(jié)器和限幅環(huán)節(jié)得到頻率補(bǔ)償量，所述頻率補(bǔ)償量與變頻器給定投切頻率之和作為所述反饋和校正后的變頻器的輸出頻率；旋轉(zhuǎn)方向判斷模塊，用于待所述校正系統(tǒng)的給定與反饋的偏差小于第一偏差值后，判斷變頻器的輸出電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向與所述電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向是否一致，若不是則停機(jī)報(bào)警; 變頻器輸出電壓矢量角監(jiān)測(cè)模塊，用于在所述旋轉(zhuǎn)方向判斷模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)，判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度與變頻器輸出電壓矢量角度之差的絕對(duì)值是否小于第二設(shè)定閾值；投切模塊，用于在所述變頻器輸出電壓矢量角監(jiān)測(cè)模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)，將交流電動(dòng)機(jī)的供電從變頻器電源切換到工頻電源。上述交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法及系統(tǒng)，將變頻器的頻率和相位調(diào)整到和工頻近似相等后再進(jìn)行投切，減少了切換過(guò)程沖擊電流和速度變化，有益于對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。

圖1是一實(shí)施例中交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法的流程圖；圖2是Clarke變換前后三相靜止坐標(biāo)系與兩相靜止坐標(biāo)系的關(guān)系圖；圖3是校正系統(tǒng)的框圖；圖4是工變頻切換前后交流電動(dòng)機(jī)電流的波形圖。
具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其主要思想是將變頻器的輸出調(diào)整為盡量與工頻電源相同，然后再將交流電動(dòng)機(jī)的供電由變頻器電源切換至工頻電源。
圖1是一實(shí)施例中交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法的流程圖， 包括下列步驟S110，檢測(cè)工頻電網(wǎng)的線電壓，并相應(yīng)得到三相相電壓瞬時(shí)值。在本實(shí)施例中，是通過(guò)變頻器的線電壓檢測(cè)電路采集工頻電網(wǎng)的線電壓后進(jìn)行降壓，然后經(jīng)調(diào)理電路送入數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的AD采樣口，根據(jù)AD采樣口電壓和硬件電路偏移量得到線電壓AD檢測(cè)值，再通過(guò)線電壓實(shí)際值和線電壓AD檢測(cè)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到線電壓實(shí)際值，即當(dāng)前時(shí)刻的線電壓瞬時(shí)值。得到線電壓瞬時(shí)值后，根據(jù)線電壓轉(zhuǎn)化為三相相電壓的公式，將線電壓瞬時(shí)值轉(zhuǎn)變?yōu)橄嚯妷核矔r(shí)值Ur = (2Urs+Ust) /3Us= (Ust-Urs)/3Ut = -(Urs+2Ust)/3其中Ur、Us、Ut分別是r、s、t三相的電壓，Urs是！·和s間的線電壓，Ust是s和t之間的線電壓。S120，根據(jù)Clarke變換將三相相電壓瞬時(shí)值變換為兩相相電壓的電壓值。將三相靜止坐標(biāo)系相電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閮上囔o止坐標(biāo)系相電壓的Clarke坐標(biāo)變換公式為Usa = Ur
權(quán)利要求
1.一種交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，包括下列步驟 步驟A，檢測(cè)工頻電網(wǎng)的線電壓，并相應(yīng)得到三相相電壓瞬時(shí)值；步驟B，根據(jù)Clarke變換將所述三相相電壓瞬時(shí)值變換為兩相相電壓的電壓值； 步驟C，根據(jù)所述兩相相電壓的電壓值計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度； 步驟D，根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度和T時(shí)刻前的電網(wǎng)電壓矢量角度計(jì)算工頻電網(wǎng)頻率和電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向；步驟E，判斷變頻器的輸出頻率是否接近工頻頻率；具體是判斷所述輸出頻率與工頻頻率之差的絕對(duì)值是否小于第一設(shè)定閾值，若是則進(jìn)入下一步驟；步驟F，根據(jù)所述工頻電網(wǎng)頻率對(duì)所述變頻器的輸出頻率進(jìn)行校正；具體是設(shè)定偏置頻率，將所述偏置頻率與工頻電網(wǎng)頻率之和作為校正系統(tǒng)的給定，所述給定減去校正系統(tǒng)的反饋后通過(guò)比例積分調(diào)節(jié)器和限幅環(huán)節(jié)得到頻率補(bǔ)償量，所述頻率補(bǔ)償量與變頻器給定投切頻率之和作為所述反饋和校正后的變頻器的輸出頻率；步驟G，待所述校正系統(tǒng)的給定與反饋的偏差小于第一偏差值后，判斷變頻器的輸出電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向與所述電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向是否一致，若是則進(jìn)入下一步驟，否則停機(jī)報(bào)警；步驟H，判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度與變頻器輸出電壓矢量角度之差的絕對(duì)值是否小于第二設(shè)定閾值，若是則將交流電動(dòng)機(jī)的供電從變頻器電源切換到工頻電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其特征在于，所述步驟D是根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻和T時(shí)刻前的電網(wǎng)電壓矢量角度計(jì)算出T時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)電壓矢量角度的變化量，進(jìn)而算出電網(wǎng)電壓矢量頻率f，對(duì)f進(jìn)行低通濾波得到工頻電網(wǎng)頻率 Fb，并根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻和T時(shí)刻前的電網(wǎng)電壓矢量角度推算出所述電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其特征在于，所述步驟D中對(duì)f進(jìn)行低通濾波的公式為冊(cè)=a*Fb' +b*f其中a和b為權(quán)值系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其特征在于，a = 7/8，b = 1/8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其特征在于，所述T為2毫秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其特征在于，所述第一設(shè)定閾值為5赫茲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其特征在于，所述偏置頻率為0. 5赫茲。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其特征在于，所述第一偏差值設(shè)置為0. 2赫茲。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，其特征在于，所述第二設(shè)定閾值為1度。
10.一種交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的系統(tǒng)，其特征在于，包括 相電壓獲取模塊，用于檢測(cè)工頻電網(wǎng)的線電壓，并相應(yīng)得到三相相電壓瞬時(shí)值； Clarke變換模塊，用于根據(jù)Clarke變換將所述三相相電壓瞬時(shí)值變換為兩相相電壓的電壓值；電網(wǎng)電壓矢量角度計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述兩相相電壓的電壓值計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度；電網(wǎng)頻率及矢量旋轉(zhuǎn)方向計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度和T 時(shí)刻前的電網(wǎng)電壓矢量角度計(jì)算工頻電網(wǎng)頻率和電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向；變頻器輸出頻率監(jiān)測(cè)模塊，用于判斷變頻器的輸出頻率是否接近工頻頻率，具體是判斷所述輸出頻率與工頻頻率之差的絕對(duì)值是否小于第一設(shè)定閾值； 變頻器輸出頻率校正模塊，用于在所述變頻器輸出頻率監(jiān)測(cè)模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)， 根據(jù)所述工頻電網(wǎng)頻率對(duì)所述變頻器的輸出頻率進(jìn)行校正；具體是設(shè)定偏置頻率，將所述偏置頻率與工頻電網(wǎng)頻率之和作為校正系統(tǒng)的給定，所述給定減去校正系統(tǒng)的反饋后通過(guò)比例積分調(diào)節(jié)器和限幅環(huán)節(jié)得到頻率補(bǔ)償量，所述頻率補(bǔ)償量與變頻器給定投切頻率之和作為所述反饋和校正后的變頻器的輸出頻率；旋轉(zhuǎn)方向判斷模塊，用于待所述校正系統(tǒng)的給定與反饋的偏差小于第一偏差值后，判斷變頻器的輸出電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向與所述電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向是否一致，若不是則停機(jī)報(bào)警；變頻器輸出電壓矢量角監(jiān)測(cè)模塊，用于在所述旋轉(zhuǎn)方向判斷模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)， 判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)電壓矢量角度與變頻器輸出電壓矢量角度之差的絕對(duì)值是否小于第二設(shè)定閾值；投切模塊，用于在所述變頻器輸出電壓矢量角監(jiān)測(cè)模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)，將交流電動(dòng)機(jī)的供電從變頻器電源切換到工頻電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的方法，包括下列步驟得到三相相電壓瞬時(shí)值；將三相相電壓瞬時(shí)值變換為兩相相電壓的電壓值；計(jì)算工頻電網(wǎng)頻率和電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向；根據(jù)工頻電網(wǎng)頻率對(duì)變頻器的輸出頻率進(jìn)行校正；判斷變頻器的輸出電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向與電網(wǎng)電壓矢量旋轉(zhuǎn)方向是否一致，若是則進(jìn)入下一步驟，否則停機(jī)報(bào)警；判斷電網(wǎng)電壓矢量角度與變頻器輸出電壓矢量角度之差的絕對(duì)值是否小于設(shè)定閾值，若是則進(jìn)行投切。本發(fā)明還涉及一種交流電機(jī)從變頻器電源平滑切換至工頻電源的系統(tǒng)。本發(fā)明將變頻器的頻率和相位調(diào)整到和工頻近似相等后再進(jìn)行投切，減少了切換過(guò)程沖擊電流和速度變化，有益于對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。
文檔編號(hào)H02P27/04GK102255602SQ20111021090
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者王國(guó)鋒, 鄭偉 申請(qǐng)人:深圳市海浦蒙特科技有限公司