[發明專利]高壓變頻器變頻切換至工頻的控制系統以及控制方法

在審

• 申請號: 201410723356.8
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104579101A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 蔡準
• 申請（專利權）人: 蘇州匯川技術有限公司
• 主分類號: H02P27/00
• 分類號: H02P27/00;H02P27/04
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

技術領域

本發明涉及電機控制領域，尤其涉及一種高壓變頻器變頻切換至工頻的控制系統以及控制方法。

背景技術

高壓變頻器廣泛應用于鋼鐵、石油化工、礦業、冶金及城市建設等應用領域，在降低能耗、改善工藝等方面起著重要的作用，特別是對高壓風機、水泵類負載來說，節能效果顯著。對于多臺高壓電機并聯工作且無需全部同時調速的應用場合，可利用單臺高壓變頻器，控制多臺電機的順序軟啟動，并對其中一臺高壓電機進行調速以達到控制風量、流量達到節能的目的。

高壓大功率電機轉動慣性大，轉子時間常數大，因此，在高壓大功率電機停機后，電機的殘留電壓很長時間才衰減完，一般達到幾十秒，甚至幾分鐘的時間。長時間停機不利于連續生產。通常，高壓變頻器實現多臺高壓電機軟起切換至工頻電網運行的做法有以下幾種：

1)手動切換方式：

如圖1所示，高壓變頻器1’的輸入端經由開關QS1’連接至高壓母線，輸出端經由開關QS2’連接至電機，電機經由開關QS3’連接至高壓母線，工作時，先閉合開關QS1’、QS2’，斷開開關QS3’，利用高壓變頻器1’將帶動電機運行至工頻，然后手動斷開開關QS2’，閉合開關QS3’。

手動切換方式投資少，在檢修高壓變頻器1’時有明顯的斷電時間，能夠確保人身安全，但操作復雜，切換時間長，且需要生產暫停后進行人工操作，不符合生產連續運行的穩定性要求。且，由于投切瞬間有沖擊電流，在電機與高壓母線之間還必須串聯有電抗器L。

2)自動切換方式：

參考圖2，自動切換方式在圖1所示的基礎上增加接觸器KM1’、KM2’KM3’。在啟動時，接觸器KM1’、KM2’閉合，接觸器KM3’斷開，高壓變頻器1’先上電，帶動電機運行至工頻，然后控制接觸器KM2’斷開，高壓變頻器1’停機，等待一段時間待電機側電壓衰減到0，再控制接觸器KM3’閉合，投切工頻運行。這種方式經由控制接觸器KM2’、KM3’的通、斷來替代圖1中的手動控制開關QS2’、QS3’的操作，實現變頻方式到工頻方式的自動切換。

該方式在接觸器KM3’閉合之前，需要等待一段時間避開電機暫態過程，等待閉合時間的設置對于一些現場來說，不能設置過長。另外，因為電機轉速未知，閉合工頻接觸器KM3瞬間，有沖擊電流，投切到工頻運行瞬間甚至導致上級開關跳閘，同樣需要加裝電抗器L。

此外，以上兩種方式均都會出現投切工頻的瞬間出現沖擊電流的缺陷，因此需要加裝電抗器L，增加了系統的成本和體積，因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述投切工頻的瞬間出現沖擊電流、加裝電抗器增加了系統的成本和體積的缺陷，提供一種高壓變頻器變頻切換至工頻的控制系統以及控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種高壓變頻器變頻切換至工頻的控制方法，用于將電機的輸入從變頻方式切換至工頻方式，所述電機經由第三接觸器連接至高壓母線，所述電機經由第二接觸器與高壓變頻器相連，所述高壓變頻器經由第一接觸器與高壓母線相連，所述方法包括以下步驟：

(a)、采集高壓母線一側的工頻信號的相序、相位、頻率以及高壓變頻器輸出的變頻信號的相序、相位、頻率；

(b)、在變頻信號與工頻信號的相序一致時，判斷變頻信號與工頻信號的頻率是否同步以及相位是否同步，并在變頻信號與工頻信號的頻率和/或相位不同步時，根據變頻信號與工頻信號的相位、頻率，使所述高壓變頻器調節變頻信號的頻率，并在采集到的所述變頻信號與工頻信號的頻率同步且相位同步時執行步驟(c)；

(c)、根據所述電機在掉電的暫態過程中的頻率衰減幅值、以及第二接觸器斷開和第三接觸器閉合的動作時間確定補償相位，使所述高壓變頻器以所述補償相位對輸出的變頻信號進行相位補償，并在相位補償完成后執行步驟(d)；

(d)、控制高壓變頻器執行切換動作，在所述動作時間內先后控制第二接觸器斷開、第三接觸器閉合。

本發明所述的高壓變頻器變頻切換至工頻的控制方法，其中，所述步驟(c)中的補償相位根據以下公式確定：

Δθ＝2π*Δf*T

其中，Δθ表示補償相位，Δf表示電機在掉電的暫態過程中的頻率衰減幅值，T表示所述動作時間。

本發明所述的高壓變頻器變頻切換至工頻的控制方法，其中，所述步驟(c)中的使所述高壓變頻器以所述補償相位對輸出的變頻信號進行相位補償包括：將實時采集的變頻信號的相位減去所述補償相位后與工頻信號的相位進行比較，