[發明專利]雙并網開關三相鎖相變頻一體機及鎖相方法

有效

• 申請號: 201810084657.9
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108336756B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 王孔照;張鴻年;周利安;王海軍;劉曉軍
• 申請（專利權）人: 寧夏西北駿馬電機制造股份有限公司;西安交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G01R25/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

雙并網開關三相鎖相變頻一體機及鎖相方法，該一體機由主回路和控制回路組成，主回路由變頻器，四個真空接觸器，兩個電壓霍爾傳感器和電機構成，控制回路由四個中間繼電器、PLC和控制開關構成；系統工作時，由變頻器來完成啟動過程以及其輸出電壓對電網電壓的鎖相，PLC通過控制中間繼電器的動作來完成對真空接觸的開關控制，從而實現啟動時變頻器給電機供電，穩態時，待鎖相和真空接觸器切換完成后電網給電機供電的功能；本發明采用三相鎖相技術對電網電壓進行鎖相，采用PI控制器將電網相位和變頻器輸出電壓相位進行鎖定；保證了電源切換過程發生時，二者電壓相位的一致。

技術領域

本發明涉及一種電機拖動設備，具體涉及一種雙并網開關三相鎖相變頻一體機及鎖相方法。

背景技術

隨著我國煤炭企業對生產設備的安全性的要求日益提高，越來越多的礦用電機企業考慮將變頻器和電機為一體進行設計，一體機也越來越受到市場的歡迎。

傳統的一體機只是機械的將變頻器、PLC、繼電器和電機等設備組裝在一起，在一定程度上簡化了設備的使用難度，提高了拖動系統的安全性。然而在實際生產過程中，一些電機長期工作于額定電壓和額定轉速下，并不需要變頻器做太多控制，若此時將電機的電源由變頻器改為正弦性更好的電網，那么電機效率和拖動系統的可靠性又將進一步提高。然而額定工況下變頻器輸出的電壓頻率和幅值雖然和電網較為接近，但是無法保證它們的相位相同，若直接進行切換，可能產生較大的沖擊電流，對電機和電網造成巨大沖擊。

除此以外，傳統一體機為了實現電源切換的功能，在安裝時首先要測試使電機正轉時電網的相序，而且電機只能在正轉時才能完成供電電源的切換，這一特點使其在使用容錯率和自由度上大大受限。

發明內容

為了避免現有一體機在使用時可能發生的故障，并對其性能缺陷進行彌補，本發明的目的在于提供一種雙并網開關三相鎖相變頻一體機及鎖相方法，將三相鎖相技術和一體機中變頻器的運算能力相結合，實現變頻器輸出對電網電壓的鎖相，保證供電電源切換前后電機的輸入電壓相位和頻率變化不大，大大減少了切換過程的沖擊電流，增加了系統的可靠性；除此以外，電網到電機的接線采用雙開關接法——電網正序和負序并聯，然后供給到電機，對于不同的工況選擇不同的接入線路，使得電機無論在正轉還是反轉時均能進行供電電源的切換，并且在系統安裝時無需對電網相位進行判斷。

為了實現上述功能，本專利采用如下技術方案。

一種雙并網開關三相鎖相變頻一體機，由主回路和控制回路組成，主回路由變頻器A、第一真空接觸器KM1、第二真空接觸器KM2、第三真空接觸器KM3、第四真空接觸器KM4，第一電壓霍爾傳感器T1、第二電壓霍爾傳感器T2和電機M1構成；控制回路由第一中間繼電器K01、第二中間繼電器K02、第三中間繼電器K03、第四中間繼電器K04，PLC和控制開關構成；

變頻器A是整個系統運算核心，和PLC通過通訊總線RS232進行通訊。啟動時，變頻器A輸出一個電壓和頻率呈斜坡變化的啟動電壓，保證電機M1順利完成啟動；電機M1運行于穩態后，變頻器A通過第一電壓霍爾傳感器T1和第二電壓霍爾傳感器T2測得電網電壓，對電網電壓相角進行計算，通過控制環節調整變頻器輸出電壓的頻率，使之相位跟蹤電網相位，完成鎖相后，再將開關切換指令通過通訊總線發送給PLC，由PLC完成后續的電源切換的控制；

真空接觸器是受控對象，系統共有四個真空接觸器；第一真空接觸器KM1的輸入端連接電網，輸出端連接變頻器A的輸入端；第二真空接觸器KM2的輸入端連接變頻器A的輸出端UVW，輸出端連接電機的輸入端U1V1W1；第三真空接觸器KM3的輸入端連接至電網的RST端，輸出端連接電機M1的輸入端U1V1W1；第四真空接觸器KM4的輸入端連接電網的RTS端，輸出端連接至電機的輸入端U1V1W1；PLC通過控制四個真空接觸器的通斷，完成整個系統不同運行狀態之間的切換；