一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置及方法
2023-06-02 22:09:46 1
專利名稱：一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種通過輸出特定信號對三相電流採樣信號進行分析計算來獲取當前電機轉速並跟蹤的實現裝置，尤其涉及一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置及方法。
背景技術：
電機驅動控制器或者變頻器，在帶電機啟動時，電機可能處於自由空轉狀態，此時電機驅動控制器或者變頻器若直接從OHz開始啟動，由於輸出頻率與電機當前實際轉速相差較大，則輸出電流會上升，如果啟動前電機空轉的轉速越快，則輸出電流就越大，同時如果電機帶有大慣量負載，則輸出電流就會更大，以致於可能觸發電流保護準位而跳異警，導致啟動失敗。目前市面上的電機驅動控制器或者變頻器針對此問題一般採用以下兩種解決方式，一種是在啟動前先對電機做直流剎車動作，待正在空轉的電機停止後再啟動；另一種是直接啟動，待電流出現很大衝擊時再做相應的動作以避免跳機。第一種方法很明顯會使電機轉速降低，啟動過程繁瑣，延長啟動時間，同時多一個直流剎車動作也會造成電能的浪費。第二種方式雖然直接，但整個啟動過程中衝擊電流很大，噪聲也很大，容易降低電機驅動控制器或者變頻器和電機的壽命，且同樣會造成電能的浪費。因此，電機驅動控制器或者變頻器在啟動前，如果能通過某種方式獲取到電機當前的運轉轉速，使電機驅動控制器或者變頻器能夠直接從獲取的電機轉速開始啟動，則輸出電流就不會出現急劇上升的現象，啟動過程則會順利平滑的多，也不會出現前述兩種裝置像電機轉速降低，啟動繁瑣，啟動時間延長，降低裝置或者電機壽命，電能浪費等問題。
發明內容
鑑於上述原因，本發明的目的在於克服上述缺點，提供一種通過輸出特定信號，對三相電流採樣信號進行分析計算來獲取當前電機轉速的實現裝置，以及它在變頻器上的應用的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置。為了實現這一目的，本發明是由以下措施來完成的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，該裝置包括有電機，其特徵在於所述該裝置還包括輸出測試信號裝置、電流採樣裝置和誤差修正裝置。本發明進一步的措施是，所述該輸出測試信號裝置控制電力電子開關模組為特定的開關狀態，以此來獲得與電機轉速相關的電流信號。本發明再進一步的措施是，所述電流採樣裝置通過CT(Current Transformer)將當前電流信號轉換為電壓信號，並做A/D轉換，為速度推算裝置提供電流信號，速度推算裝置，根據電流採樣裝置提供的電流信號推算當前電機的轉速。本發明更進一步的措施是，所述誤差修正裝置在裝置根據速度推算裝置所推算的電機速度控制電機啟動的過程中，監控當前電流和母線電壓的變化，快速修正當前的輸出頻率，以保證輸出電流和母線電壓不會過大而觸發異警保護。本發明更進一步的措施是，所述該裝置還包括速度推算裝置、電機啟動裝置和電力電子開關模組。本發明更進一步的措施是，所述該裝置輸出測試信號裝置首先輸出預先設定好特定的開關信號給電力電子開關模組，此時電機裝置會有電流Iu，Iv，、產生，電流和電壓採樣裝置採的此時的三相電流，將其轉化為7；，K, <提供給速度推算裝置，速度推算裝置得
到當前的電流信號採樣值後，首先計算採到的電流信號的頻率，然後判斷採到的三相電流的相位順序以確定電機當前空轉的轉向，從而將得到頻率和轉向信息f*提供給電機啟動裝置，電機啟動裝置根據速度推算裝置所提供的嚴，輸出開關調製信號給電力電子開關模組， 從而控制電機啟動的起始頻率和啟動方向。同時，本發明更進一步的措施是，所述電機啟動的過程中，電流和電壓採樣裝置會對當前的輸出電流和本裝置的母線電壓進行採樣，誤差修正裝置會根據採樣結果，去計算所需要修正的頻率Δι，並將此輸出給電機啟動裝置，電機啟動裝置會將此Af與f*相加，以此作為新的輸出頻率去控制電力電子開關模組。本發明更進一步的措施是，所述電機為感應電機。一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的方法，其步驟如下(a)本裝置輸出特定的電力電子開關模組開關信號；(b)電流採樣裝置對電流進行採樣；(c)速度推算裝置進行電流採樣信號處理，計算電機當前空轉轉速；(d)誤差修正裝置通過監控電機啟動過程中的電流和裝置的母線電壓大小來修正本裝置的輸出頻率，以保證電機的順利啟動。本發明的有益效果如下(1)輸出測試信號裝置輸出特定的IGBT控制信號，速度推算裝置根據電流採樣裝置的採樣結果，推算當前電機的空轉轉速，將其結果提供給電機啟動裝置，作為本裝置輸出的起始頻率，誤差修正裝置監控電機啟動過程中的電流和裝置母線電壓大小來修正本裝置的輸出頻率，來保證電機的順利啟動； (2)能使電機在處於自由空轉狀態啟動時不會因輸出電流過大而導致電機驅動裝置或者變頻器跳異警保護，使啟動更加平穩；算法簡單，易於調試與實現；不需要增加額外的硬體而導致成本增加。
圖1所示為本發明的框架圖。圖中(10)輸出測試信號裝置；00)電流採樣裝置；(30)速度推算裝置；00)電機啟動裝置；(50)誤差修正裝置；(60)電力電子開關模組；(70)電機。
具體實施例方式關於本發明的實施方式，以下將參照附圖加以具體說明。由圖1所示，本發明的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，該裝置的輸出測試信號裝置10，輸出測試信號裝置10首先輸出預先設定好特定的開關信號給電力電子開關模組60，此時電機70裝置會有電流Iu，Iv, Iw產生，電流和電壓採樣裝置20採的此時的三相電流，將其轉化為<，K, <提供給速度推算裝置30，速度推算裝置30得到當前的電流
信號採樣值後，首先計算採到的電流信號的頻率，然後判斷採到的三相電流的相位順序以確定電機當前空轉的轉向，從而將得到頻率和轉向信息f提供給電機啟動裝置40，電機啟動裝置40根據速度推算裝置30所提供的f，輸出開關調製信號給電力電子開關模組60， 從而控制電機啟動的起始頻率和啟動方向，同時，電機70啟動的過程中，電流和電壓採樣裝置20會對當前的輸出電流和本裝置的母線電壓進行採樣，誤差修正裝置50會根據採樣結果，去計算所需要修正的頻率△ f，並將此輸出給電機啟動裝置40，電機啟動裝置40會將此Δ f與f*相加，以此作為新的輸出頻率去控制電力電子開關模組60，從而確保本裝置的輸出頻率與電機70空轉轉速之差不會太大而導致電機70驅動裝置或變頻器跳機。本發明一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的方法，其步驟如下(a)本裝置輸出特定的電力電子開關模組60開關信號；(b)電流採樣裝置20對電流進行採樣；(c)速度推算裝置30進行電流採樣信號處理，計算電機當前空轉轉速；(d)誤差修正裝置50通過監控電機70啟動過程中的電流和裝置的母線電壓大小來修正本裝置的輸出頻率，以保證電機70的順利啟動。以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但本發明並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，該裝置包括有電機，其特徵在於所述該裝置還包括輸出測試信號裝置、電流採樣裝置和誤差修正裝置。
2.如權利要求1所述的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，其特徵在於所述該輸出測試信號裝置控制電力電子開關模組為特定的開關狀態，以此來獲得與電機轉速相關的電流信號。
3.如權利要求1所述的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，其特徵在於所述電流採樣裝置通過CT(Current Transformer)將當前電流信號轉換為電壓信號，並做A/D轉換， 為速度推算裝置提供電流信號，速度推算裝置，根據電流採樣裝置提供的電流信號推算當前電機的轉速。
4.如權利要求1所述的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，其特徵在於所述誤差修正裝置在裝置根據速度推算裝置所推算的電機速度控制電機啟動的過程中，監控當前電流和母線電壓的變化，快速修正當前的輸出頻率，以保證輸出電流和母線電壓不會過大而觸發異警保護。
5.如權利要求1-4所述的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，其特徵在於所述該裝置還包括速度推算裝置、電機啟動裝置和電力電子開關模組。
6.如權利要求5所述的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，其特徵在於所述該裝置輸出測試信號裝置首先輸出預先設定好特定的開關信號給電力電子開關模組，此時電機裝置會有電流Iu，Iv, Iw產生，電流和電壓採樣裝置採的此時的三相電流，將其轉化為K, K, <提供給速度推算裝置，速度推算裝置得到當前的電流信號採樣值後，首先計算採到的電流信號的頻率，然後判斷採到的三相電流的相位順序以確定電機當前空轉的轉向，從而將得到頻率和轉向信息嚴提供給電機啟動裝置，電機啟動裝置根據速度推算裝置所提供的^輸出開關調製信號給電力電子開關模組，從而控制電機啟動的起始頻率和啟動方向。同時，
7.如權利要求6所述的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，其特徵在於所述電機啟動的過程中，電流和電壓採樣裝置會對當前的輸出電流和本裝置的母線電壓進行採樣， 誤差修正裝置會根據採樣結果，去計算所需要修正的頻率Δι，並將此輸出給電機啟動裝置，電機啟動裝置會將此Δι與f相加，以此作為新的輸出頻率去控制電力電子開關模組。
8.如權利要求1所述的一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，其特徵在於所述電機為感應電機。
9.一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的方法，其步驟如下(a)本裝置輸出特定的電力電子開關模組開關信號；(b)電流採樣裝置對電流進行採樣；(c)速度推算裝置進行電流採樣信號處理，計算電機當前空轉轉速；(d)誤差修正裝置通過監控電機啟動過程中的電流和裝置的母線電壓大小來修正本裝置的輸出頻率，以保證電機的順利啟動。
全文摘要
本發明提供了一種檢測並跟蹤電機空轉轉速的裝置，該裝置包括有電機，其特徵在於所述該裝置還包括輸出測試信號裝置、電流採樣裝置和誤差修正裝置。本裝置具有以下優點提供一種通過輸出特定信號，對三相電流採樣信號進行分析計算來獲取當前電機轉速的實現裝置，以及它在變頻器上的應用。
文檔編號G01P3/44GK102158145SQ20111007921
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者劉濤, 王百淞, 陳昆鴻 申請人:蘇州士林電機有限公司