[發(fā)明專利]一種電機(jī)變頻頻率跟蹤及切換方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410527411.6
• 申請(qǐng)日: 2015-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN104506110A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇壽喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海泰克系統(tǒng)工程有限公司
• 主分類號(hào): H02P27/00
• 分類號(hào): H02P27/00
• 代理公司: 上海天翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 劉常寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機(jī)變頻技術(shù)，具體涉及電機(jī)變頻頻率跟蹤及切換技術(shù)。

背景技術(shù)

在水泵泵組控制廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，特別是建筑，工業(yè)，市政，灌溉等領(lǐng)域。以典型的恒壓供水為例，存在多種控制模式，其中單變頻拖多工頻的方案最具經(jīng)濟(jì)性。但由于變頻、工頻切換存在相位差問題，限制了切換的實(shí)時(shí)性和電機(jī)功率段。由此在實(shí)際應(yīng)用中，由于泵組變頻輸出和市網(wǎng)工頻間存在相位差問題，使得電機(jī)在變頻、工頻之間無法快速切換，同時(shí)切換時(shí)還存在安全隱患。

由此可見，如何實(shí)現(xiàn)在變頻與工頻之間的實(shí)時(shí)安全的切換，是本領(lǐng)域亟需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有電機(jī)在變頻和工頻間切換所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電機(jī)變頻頻率跟蹤及切換方法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻工頻間快速安全切換。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種電機(jī)變頻頻率跟蹤及切換方法，該方法通過跟蹤工頻電壓波形的零相位，并以此來調(diào)整變頻電壓輸出的頻率，使得兩個(gè)電壓波形完全同步。

在優(yōu)選方案中，該方案過程如下：

(1)提取工頻電壓的零相位脈沖和變頻電壓的零相位脈沖；

(2)檢測工頻零相位脈沖和變頻零相位脈沖之間的同步點(diǎn)，并形成同步零位觸發(fā)脈沖；

(3)由該同步零位觸發(fā)脈沖觸發(fā)產(chǎn)生一定時(shí)的工頻周期方波；

(4)在該工頻周期內(nèi)，對(duì)同步零位觸發(fā)脈沖以及變頻電壓的零相位脈沖進(jìn)行檢測；

(5)如果在該工頻周期內(nèi)，發(fā)生第二次同步零位觸發(fā)脈沖，則進(jìn)行變頻電壓和工頻電壓的切換；

(6)根據(jù)變頻電壓的零相位脈沖的檢測結(jié)果在該工頻周期內(nèi)，對(duì)變頻電壓的頻率進(jìn)行微調(diào)，并轉(zhuǎn)入步驟步驟(1)。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中提取變頻電壓的零相位脈沖時(shí)，首先拾取變頻輸出電壓波形，再進(jìn)行正弦濾波，最后對(duì)變頻的正弦信號(hào)進(jìn)行過零整形，獲取變頻電壓的零相位脈沖。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中提取工頻電壓的零相位脈沖時(shí)，首先拾取工頻電壓波形，接著對(duì)工頻電壓信號(hào)進(jìn)行過零整形，獲取工頻電壓的零相位脈沖。

再進(jìn)一步的，所述步驟(1)中對(duì)拾取的變頻輸出電壓波形和工頻電壓波形進(jìn)行衰減。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中的同步點(diǎn)為工頻零相位脈沖和變頻零相位脈沖在對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率周期的最小公倍數(shù)時(shí)刻同時(shí)發(fā)生的過零點(diǎn)相位。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中在同步點(diǎn)時(shí)刻，將同時(shí)出現(xiàn)的工頻零相位脈沖和變頻零相位脈沖相與，獲得同步零位觸發(fā)脈沖。

進(jìn)一步的，所述步驟(6)步驟中：

如果在該周期內(nèi)檢測到變頻電壓過零的脈沖信號(hào)，則在該周期內(nèi)對(duì)變頻電源頻率進(jìn)行下降微調(diào)；

如果在該周期內(nèi)沒有檢測到變頻電壓過零的脈沖信號(hào)，則在該周期內(nèi)對(duì)變頻電源頻率上升微調(diào)。

根據(jù)上述方案，能夠有效解決泵組變頻輸出和市網(wǎng)工頻間的相位差問題，實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻工頻間實(shí)時(shí)、快速以及安全的切換。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明中工頻信號(hào)和變頻信號(hào)電壓的波形圖；

圖2為本發(fā)明進(jìn)行電機(jī)變頻頻率跟蹤及切換的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

基于變頻輸出的頻率信號(hào)的相位隨機(jī)性，即使是同頻率在切換時(shí)也存在對(duì)電網(wǎng)的沖擊。本方案通過跟蹤工頻電壓波形的零相位，調(diào)整變頻輸出的頻率，使得工頻電壓的波形與變頻電壓的波形完全同步(即同相同頻)，此時(shí)在進(jìn)行電源切換。

具體的，由于兩個(gè)輸出頻率和相位完全不同的工頻電壓和變頻電壓將存在兩個(gè)不同周期的最小公倍數(shù)的零相位相交時(shí)刻。據(jù)此，本方案通過跟蹤該零相位相交時(shí)刻，并在此時(shí)進(jìn)行微調(diào)變頻的頻率，且在每個(gè)公倍數(shù)的零相位相交的時(shí)刻都進(jìn)行微調(diào)變頻的頻率，從而使得該最小公倍數(shù)產(chǎn)生的周期越來越小，直至該周期等于工頻周期，此時(shí)變頻電壓的波形與工頻電壓的波形完全同步，即可進(jìn)行工頻電壓和變頻電壓間的切換，從而有效避免對(duì)電網(wǎng)的沖擊，實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻工頻間實(shí)時(shí)、快速以及安全的切換。

基于上述原理，本方案的具體實(shí)施過程如下(參見圖1和圖2)：

第1步，拾取要進(jìn)行切換的工頻電壓波形和變頻輸出電壓波形。

對(duì)于變頻輸出電壓，從變頻器的輸入主電源和輸出到電機(jī)的電源中提取相應(yīng)的同相信號(hào)，對(duì)變頻器的輸出電源信號(hào)要經(jīng)過正弦濾波，濾去變頻器的高次諧波。