中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統及其調速方法

2023-05-18 08:04:26 1

專利名稱：中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統及其調速方法
技術領域：
本發明涉及交流電動機調速控制技術領域，尤其涉及一種中壓電動機無擾動切換智能變 頻調速系統及其調速方法。
背景技術：
中高壓電動機廣泛使用於風機和水泵的拖動，若能利用調速來實現風量和水壓調節，則 可以節約大量的電能，所以市場對性能優良、成本適中的中高壓調速系統的需求非常旺盛。 以DSP、單片機等為代表的數字控制晶片的普及應用和中、高檔PLC控制系統的的深入開發 應用以及模糊邏輯智能控制策略的日益完善，為中壓交流異步電動機調速的數位化智能化控
制打下了基礎。
在交流電動機調速控制系統中，現有大功率^200KW)中壓(3 10KV)交流異步電動機調 速系統主要分為定子側變頻調速和轉子側串級調速兩大類，定子側變頻調速在電動機定子側 接中高壓變頻調速系統，通過改變定子電壓和頻率來調節轉速。目前變頻器技術己日趨成熟， 類型多樣，簡單可分為通用型變頻器，風機水泵專用節能變頻器和矢量控制高性能變頻器， 有關變頻器的原理和技術這裡不作闡述。
現有的中壓電動機變頻調速系統主要是對交流三相鼠籠異步電動機進行調速，其變頻調 速特性優良，並可實現軟起動，但一旦變頻器發生故障，只能接入旁路系統，把變頻系統斷 開，電動機作全速運行。然而，在有些生產工藝中，不容許電動機轉速的突然變化，在變頻 調速系統故障時，電動機必須保持原轉速繼續運行。因此，當現有中壓電動機變頻調速系統 出現故障時不能實現無擾動的調速切換，其系統性能差、可靠性較低。

發明內容
本發明提供一種中壓電動機無擾動切換智能變頻調速方法及其調速系統，以解決現有中 壓電動機在變頻調速系統出現故障時不能實現無擾動的調速切換，系統性能差和可靠性較低
的問題。
6為達到上述目的，本發明實施例一方面提供一種中壓電動機無擾動切換智能變頻調速包 括以下步驟
5101、 初始化可編程邏輯控制器(PLC);
5102、 用戶通過人機互動界面觸控螢幕輸入操作信息，所述操作信息包括工藝類型、工藝
參數和電動機的給定轉速；
5103、 所述可編程邏輯控制器(PLC)判斷調速系統是否處於正常工作狀態，如果處於 正常工作狀態則執行步驟S104,否則執行步驟S109;
5104、 所述可編程邏輯控制器(PLC)對所述操作信息進行綜合處理，生成第一控制信 號和第二控制信號，並向高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第一控制信號，向水阻調速 系統(WRVS)輸出所述第二控制信號；
5105、 所述水阻調速系統(WRVS)根據所述第二控制信號閉合接觸器2KM的觸點，使 中壓電動機(M)的轉子迴路短路，斷開接觸器1KM的觸點，斷開可調水阻器(WR)，並且 所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述第一控制信號控制所述中壓電動機(M)軟起動 至所述給定轉速；
5106、 所述可編程邏輯控制器(PLC)控制所述可調水阻器(WR)的阻值跟隨所述中壓
電動機(M)的轉速變化；
5107、 監控計算機通過所述可編程邏輯控制器(PLC)對所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 進行運行狀態遠程監測，獲取第一監測信息，並將所述第一監測信息發送給所述可編程邏輯
控制器(PLC);
5108、 所述可編程邏輯控制器(PLC)根據所述第一監測信息判斷所述高壓變頻調速系 統(VVVFS)的變頻器(VVVF)是否存在過流、過壓和/或缺相故障，如果存在過流、過壓 和/或缺相故障，則執行步驟S109，否則執行步驟S107;
5109、 所述可編程邏輯控制器(PLC)根據所述第一監測信息生成第三控制信號和第四 控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第三控制信號，向所述水阻調速 系統(WRVS)輸出所述第四控制信號；
5110、 所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述第三控制信號接入所述高壓變頻調速 系統(VVVFS)的旁路系統，並且所述水阻調速系統(WRVS)根據所述第四控制信號閉合 所述接觸器1KM的觸點，斷開所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M)的轉子回 路接入所述可調水阻器(WR)，並根據所述可調水阻器(WR)當前的阻值給定所述中壓電動機(M)的轉速，使所述中壓電動機(M)無擾動地轉入水阻調速狀態。
本發明的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速在所述步驟S110之後，還包括如下步驟 Slll、所述可編程邏輯控制器(PLC)控制所述變頻器(VVVF)的頻率跟隨所述中壓電
動機(M)的轉速變化；
S112，所述監控計算機通過所述可編程邏輯控制器(PLC)對所述高壓變頻調速系統 (VVVFS)進行故障狀態遠程監測，獲取第二監測信息，並將所述第二監測信息發送給所述 可編程邏輯控制器(PLC);
S113，所述可編程邏輯控制器(PLC)根據所述第二監測信息判斷所述變頻器的故障是 否恢復，如果故障已恢復，則執行步驟S114,否則執行步驟S112;
SI 14，所述可編程邏輯控制器(PLC)根據所述第二監測信息生成第五控制信號和第六 控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第五控制信號，向所述水阻調速 系統(WRVS)輸出所述第六控制信號；
S115，所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述第五控制信號斷開所述高壓變頻調速 系統(VVVFS)的旁路系統，接入所述變頻器(VVVF);所述水阻調速系統(WRVS)根據 所述第六控制信號閉合所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M)的轉子迴路短路， 斷開所述接觸器1KM的觸點，使所述中壓電動機(M)無擾動地反向切換回變頻調速狀態。
另一方面，本發明還提供一種中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統，包括中壓電動 機(M)、高壓變頻調速系統(VVVFS)、水阻調速系統(WRVS)、人機互動界面觸控螢幕、監 控計算機和可編程邏輯控制器(PLC),所述中壓電動機(M)分別與所述高壓變頻調速系統 (VVVFS)和所述水阻調速系統(WRVS)連接，所述可編程邏輯控制器(PLC)分別與所 述高壓變頻調速系統(VVVFS)、所述水阻調速系統(WRVS)、所述人機互動界面觸控螢幕和 所述監控計算機連接，其中，所述可編程邏輯控制器(PLC)具體包括
信息接收模塊，用於接收用戶通過人機互動界面觸控螢幕輸入的操作信息，所述操作信息 包括工藝類型、工藝參數和電動機的給定轉速；
第一判斷模塊，用於在所述信息接收模塊接收到所述操作信息時，判斷所述調速系統是 否處於正常工作狀態；
第一控制模塊，用於當所述第一判斷模塊判定所述調速系統處於正常工作狀態時，對所 述操作信息進行綜合處理，生成第一控制信號和第二控制信號，並向高壓變頻調速系統 (VVVFS)輸出所述第一控制信號，向水阻調速系統(WRVS)輸出所述第二控制信號，由
8所述水阻調速系統(WRVS)根據所述第二控制信號閉合接觸器2KM的觸點，使中壓電動機 (M)的轉子迴路短路，斷開接觸器1KM的觸點，斷開可調水阻器(WR)，由所述高壓變頻 調速系統(VVVFS)根據所述第一控制信號控制所述中壓電動機(M)軟起動至所述給定轉 速；
第一跟隨模塊，用於當所述中壓電動機(M)處於變頻調速控制狀態時，控制所述可調 水阻器(WR)的阻值跟隨所述中壓電動機(M)的轉速變化；
第一監測模塊，用於根據所述監控計算機的指示對所述高壓變頻調速系統(VVVFS)進 行運行狀態遠程監測，接收所述監控計算機發送的第一監測信息；
第二判斷模塊，用於根據所述第一監測模塊接收的第一監測信息判斷所述高壓變頻調速 系統(VVVFS)的變頻器(VVVF)是否存在過流、過壓和/或缺相故障；
第二控制模塊，用於當所述第二判斷模塊判定所述高壓變頻調速系統(VVVFS)的變頻 器(VVVF)存在過流、過壓和/或缺相故障時，根據所述第一監測信息生成第三控制信號和 第四控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第三控制信號，向所述水阻 調速系統(WRVS)輸出所述第四控制信號，由所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述 第三控制信號接入所述高壓變頻調速系統(VVVFS)的旁路系統，並由所述水阻調速系統 (WRVS)根據所述第四控制信號閉合所述接觸器1KM的觸點，斷開所述接觸器2KM的觸 點，使所述中壓電動機(M)的轉子迴路接入所述可調水阻器(WR)，並根據所述第一跟隨 模塊跟隨的所述可調水阻器(WR)當前的阻值給定所述中壓電動機(M)的轉速，使所述中 壓電動機(M)無擾動地轉入水阻調速狀態。
本發明的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統，所述可編程邏輯控制器(PLC)還
包括
第二跟隨模塊，用於當所述中壓電動機(M)處於變阻調速控制狀態時，控制所述變頻 器(VVVF)的頻率跟隨所述中壓電動機(M)的轉速變化；
第二監測模塊，用於根據所述監控計算機的指示對所述高壓變頻調速系統(VVVFS)進 行故障狀態遠程監測，接收所述監控計算機根據所述監測結果接收的第二監測信息；
第三判斷模塊，用於根據所述第二監測模塊接收的第二監測信息判斷所述變頻器 (VVVF)的故障是否恢復；
第三控制模塊，用於當所述第三判斷模塊判定所述變頻器的故障已恢復時，根據所述第 二監測信息生成第五控制信號和第六控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第五控制信號，向所述水阻調速系統(WRVS)輸出所述第六控制信號，由所述高壓變 頻調速系統(VVVFS)根據所述第五控制信號斷開所述高壓變頻調速系統(VVVFS)的旁路 系統，接入所述變頻器(VVVF)，並由所述水阻調速系統(WRVS)根據所述第六控制信號 閉合所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M)的轉子迴路短路，斷開所述接觸器 1KM的觸點，並根據所述第二跟隨模塊跟隨的所述變頻器(VVVF)當前的頻率值給定所述 中壓電動機(M)的轉速，使所述中壓電動機(M)無擾動地反向切換回變頻調速狀態。
本發明的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統，所述可編程邏輯控制器(PLC)替 換為DSP+PLC或單片機+PLC。
因此，本發明的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統的可編程邏輯控制器在實施對 高壓變頻調速系統工作狀態的控制的同時，根據電動機的轉速實時地調節水阻調速系統的可 調水阻器的阻值，在高壓變頻調速系統故障時實現由變頻調速系統切換到水阻調速系統，並 能根據當前所述可調水阻器的阻值給定電動機切換到水阻調速系統時的轉速，並且在轉入水 阻調速系統時，可編程邏輯控制器又能根據電動機的轉速實時地調節高壓變頻調速系統的變 頻器的頻率，當變頻調速系統的故障消除後又能反向切換到變頻調速系統運行，並能根據當 前所述高壓變頻調速系統的變頻器的頻率值給定電動機反向切換到變頻調速系統時的轉速， 從而實現電動機的無擾動調速切換，維持了電動機的正常運行，而且該系統性能優越，可靠 性高，控制誤差小，使用簡單方便，具有良好的人機互動界面，靈活的通訊手段，可實現遠 程監控和管理，智能化數位化程度高且成本低廉、節能環保。


圖1為本發明實施例的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統的結構示意圖2為本發明實施例的可編程邏輯控制器的裝置結構示意圖3為本發明實施例的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速方法流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細描述-
參照圖l，本發明實施例的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統，包括中壓電動機 (M) 1、高壓變頻調速系統(VVVFS) 2、水阻調速系統(WRVS) 4、人機互動界面觸控螢幕 6、監控計算機5和可編程邏輯控制器(PLC) 3，所述中壓電動機(M) l分別與所述高壓變
10水阻調速系統(WRVS) 4連接，所述可編程邏輯控制器(PLC) 3分別與所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2、所述水阻調速系統(WRVS) 4、所述人機交 互界面觸控螢幕6和所述監控計算機5連接。
其中，所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2用於對所述中壓電動機(M) l進行變頻調 速控制。所述可編程邏輯控制器(PLC) 3用於在所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2故障時 控制所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2無擾動切換到所述水阻調速系統，並且當故障消除 後又無擾動地反向控制所述水阻調速系統(WRVS)4切換到所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2運行。所述水阻調速系統(WRVS) 4用於對所述中壓電動機(M) l進行變阻調速控制。 所述監控計算機5用於通過所述可編程邏輯控制器(PLC) 3對所述高壓變頻調速系統
(VVVFS) 2的運行狀態，及其過流、過壓、過熱和缺相等故障進行遠程監測和顯示，同時 通過所述可編程邏輯控制器(PLC) 3將監測信息輸出至人機互動界面觸控螢幕6進行本地顯示 和報警。所述人機互動界面觸控螢幕6用於為用戶提供工藝參數設定、控制器類型選擇等操作 的控制平臺，並且各種參量可在觸控螢幕上顯示，而且信息的交互是通過編程邏輯控制器(PLC) 3進行的。
參考圖2，在本發明實施例中，中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統的可編程邏輯 控制器(PLC) 3，具體包括-
信息接收模塊301，用於接收用戶通過人機互動界面觸控螢幕6輸入的操作信息，所述操 作信息包括工藝類型、工藝參數和電動機的給定轉速等。
第一判斷模塊302，用於在所述信息接收模塊301接收到所述操作信息時，判斷所述調 速系統是否處於正常工作狀態。
第一控制模塊303，用於當所述第一判斷模塊302判定所述調速系統處於正常工作狀態 時，對所述操作信息進行綜合處理，生成第一控制信號和第二控制信號，並向高壓變頻調速 系統(VVVFS) 2輸出所述第一控制信號，向水阻調速系統(WRVS) 4輸出所述第二控制信 號，由所述水阻調速系統(WRVS) 4根據所述第二控制信號閉合接觸器2KM的觸點，使中 壓電動機(M) l的轉子迴路短路，斷開接觸器1KM的觸點，斷開可調水阻器(WR)，由所 述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2根據所述第一控制信號控制所述中壓電動機(M) l軟起 動至所述給定轉速。
第一跟隨模塊304，用於當所述中壓電動機(M) 1處於變頻調速控制狀態時，控制所述 可調水阻器(WR) 4的阻值跟隨所述中壓電動機(M) 1的轉速變化。第一監測模塊305，用於根據所述監控計算機5的指示對所述高壓變頻調速系統 (VVVFS) 2進行運行狀態遠程監測，接收所述監控計算機5發送的第一監測信息。
第二判斷模塊306，用於根據所述第一監測模塊305接收的第一監測信息判斷所述高壓 變頻調速系統(VVVFS) 2的變頻器(VVVF)是否存在過流、過壓和/或缺相故障。
第二控制模塊307，用於當所述第二判斷模塊306判定所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2的變頻器(VVVF)存在過流、過壓和/或缺相故障時，根據所述第一監測信息生成第三控 制信號和第四控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2輸出所述第三控制信號， 向所述水阻調速系統(WRVS) 4輸出所述第四控制信號，由所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2根據所述第三控制信號接入所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2的旁路系統，並由所述水 阻調速系統(WRVS) 4根據所述第四控制信號閉合所述接觸器1KM的觸點，斷開所述接觸 器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M) 1的轉子迴路接入所述可調水阻器(WR)，並根據 所述第一跟隨模塊304跟隨的所述可調水阻器(WR)當前的阻值給定所述中壓電動機(M) 1的轉速，使所述中壓電動機(M) 1無擾動地轉入水阻調速狀態。
在本發明的另一個實施例中，中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統的可編程邏輯控 制器(PLC)還可以包括-
第二跟隨模塊308，用於當所述中壓電動機(M) 1處於變阻調速控制狀態時，控制所述 變頻器(VVVF)的頻率跟隨所述中壓電動機(M) 1的轉速變化。
第二監測模塊309，用於根據所述監控計算機5的指示對所述高壓變頻調速系統 (VVVFS) 2進行故障狀態遠程監測，接收所述監控計算機5根據所述監測結果接收的第二 監測信息。
第三判斷模塊310，用於根據所述第二監測模塊309接收的第二監測信息判斷所述變頻 器(VVVF)的故障是否恢復。
第三控制模塊311，用於當所述第三判斷模塊310判定所述變頻器的故障已恢復時，根 據所述第二監測信息生成第五控制信號和第六控制信號，並向所述高壓變頻調速系統 (VVVFS) 2輸出所述第五控制信號，向所述水阻調速系統(WRVS) 4輸出所述第六控制信 號，由所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2根據所述第五控制信號斷開所述高壓變頻調速系 統(VVVFS) 2的旁路系統，接入所述變頻器(VVVF)，並由所述水阻調速系統(WRVS) 4 根據所述第六控制信號閉合所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M) l的轉子迴路 短路，斷開所述接觸器1KM的觸點，並根據所述第二跟隨模塊308跟隨的所述變頻器(VVVF)
12當前的頻率值給定所述中壓電動機(M) 1的轉速，所述中壓電動機(M) 1無擾動地反向切 換回變頻調速狀態。
需要說明的是，本領域技術人員可以理解上述實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例 描述分布於實施例的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的一個或多個裝置中。 上述實施例的模塊可以合併為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
此外，本發明實施例的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統的可編程邏輯控制器
(PLC) 3可以採用德國西門子公司的中高檔的SIMATIC S7-300或SIMATIC S7-400系列的 PLC。因此，利用SIMATIC S7系列的優異性能配合巧妙編程可實施對系統靈活控制、故障的 有效保護和報警。其中，可編程邏輯控制器(PLC)也可以替換為DSP+PLC或單片機+PLC， 中壓電動機(M) 1可以為繞線式異步電動機，水阻調速系統(WRVS) 4中設有可調水阻器
(WR)、接觸器1KM和2KM，並且水阻調速系統(WRVS) 4也可替換為鑄鐵變阻系統，可 編程邏輯控制器(PLC) 3設置有CAN總線、RS232/RS485通信接口和IP通信接口，通過 RS232/RS485通信接口和/或CAN現場總線和/或IP接口可以與監控計算機5實現通訊。 本發明的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統在開機上電後，可編程邏輯控制器
(PLC) 3啟動初始化子程序對自身進行初始化，使整個控制系統處於準備工作狀態。用戶可 以通過人機互動界面觸控螢幕6輸入操作信息，如輸入工藝類型、工藝參數和電動機的給定轉 速等。然後可編程邏輯控制器(PLC) 3的信息接收模塊301接收所述操作信息後，觸發第--判斷模塊302判斷調速系統是否處於正常工作狀態。當所述第一判斷模塊302判定所述調速 系統處於正常工作狀態時，第一控制模塊303對所述操作信息進行綜合處理，生成第一控制 信號和第二控制信號，並向高壓變頻調速系統(VVVFS) 2輸出所述第一控制信號，向水阻 調速系統(WRVS) 4輸出所述第二控制信號，由所述水阻調速系統(WRVS) 4根據所述第 二控制信號閉合接觸器2KM的觸點，使中壓電動機(M) 1的轉子迴路短路，斷開接觸器1KM 的觸點，斷開可調水阻器(WR)，由所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2根據所述第一控制 信號控制所述中壓電動機(M) l軟起動至所述給定轉速。(否則，所述第一判斷模塊302繼 續進行下一次的判斷。
此後，在中壓電動機(M) 1工作於高壓變頻調速系統控制狀態下，第一跟隨模塊304 對水阻調速系統(WRVS) 4的水阻器的阻值進行控制，使之實時跟蹤當前中壓電動機(M) l的轉速變化。在此期間，監控計算機5通過第一監測模塊305對所述高壓變頻調速系統 (VVVFS) 2進行運行狀態遠程監測，生成第一監測信息，並將所述第一監測信息發送到所述第一監測模塊305。然後，第二判斷模塊306根據所述第一監測模塊305接收的第一監測信息判斷所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2的變頻器(VVVF)是否存在過流、過壓和/或缺相故障。
當所述第二判斷模塊306判定所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2的變頻器(VVVF)存在過流、過壓和/或缺相故障時，所述第二控制模塊307根據所述第一監測信息生成第三控制信號和第四控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2輸出所述第三控制信號，向所述水阻調速系統(WRVS) 4輸出所述第四控制信號，由所述高壓變頻調速系統(VVVFS)2根據所述第三控制信號接入所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2的旁路系統，並由所述水阻調速系統(WRVS) 4根據所述第四控制信號閉合所述接觸器1KM的觸點，斷開所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M) 1的轉子迴路接入所述可調水阻器(WR)，並根據所述第一跟隨模塊304跟隨的所述可調水阻器(WR)當前的阻值給定所述中壓電動機(M)l的轉速，使所述中壓電動機(M) 1無擾動地轉入水阻調速狀態。(否則，所述第二判斷模塊306繼續進行下一次判斷。)
此後，在中壓電動機(M) 1工作於水阻調速系統控制狀態下，第二跟隨模塊308控制所述變頻器(VVVF)的頻率跟隨所述中壓電動機(M) 1的轉速變化。此時，所述監測計算機5開始通過第二監測模塊309對所述高壓變頻調速系統(VVVFS) l進行故障狀態遠程監測，生成第二監測信息，並將所述第二監測信息發送到所述第二監測模塊305。然後，第三判斷模塊310根據所述第二監測模塊309生成的第二監測信息判斷所述變頻器(VVVF)的故障是否恢復。
當所述第三判斷模塊310判定所述變頻器的故障已恢復時，第三控制模塊311根據所述第二監測信息生成第五控制信號和第六控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2輸出所述第五控制信號，向所述水阻調速系統(WRVS) 4輸出所述第六控制信號，由所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2根據所述第五控制信號斷開所述高壓變頻調速系統(VVVFS)2的旁路系統，接入所述變頻器(VVVF)，並由所述水阻調速系統(WRVS) 4根據所述第六控制信號閉合所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M) l的轉子迴路短路，斷開所述接觸器1KM的觸點，並根據所述第二跟隨模塊308跟隨的所述變頻器(VVVF)當前的頻率值給定所述中壓電動機(M) 1的轉速，所述中壓電動機(M) l無擾動地反向切換回變頻調速狀態。(否則，所述第三判斷模塊310繼續進行下一次判斷。)
本發明的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統適合於中壓普通繞線式異步電動機和
14中壓繞籠型內反饋無刷電動機。
參考圖3，上述中壓電動機無擾動切換系統的無擾動切換調速方法包括以下步驟
5101、 初始化可編程邏輯控制器(PLC) 3。
5102、 用戶通過人機互動界面觸控螢幕6輸入操作信息，所述操作信息包括工藝類型、工藝參數和電動機的給定轉速。
5103、 所述可編程邏輯控制器(PLC) 3判斷調速系統是否處於正常工作狀態，如果處於正常工作狀態則執行步驟S104,否則執行步驟S109。
5104、 所述可編程邏輯控制器(PLC) 3對所述操作信息進行綜合處理，生成第一控制信號和第二控制信號，並向高壓變頻調速系統(VVVFS) 3輸出所述第一控制信號，向水阻調速系統(WRVS) 4輸出所述第二控制信號。
5105、 所述水阻調速系統(WRVS) 4根據所述第二控制信號閉合接觸器2KM的觸點，使中壓電動機(M) l的轉子迴路短路，斷開接觸器1KM的觸點，斷開可調水阻器(WR)，並且所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2根據所述第一控制信號控制所述中壓電動機(M) 1軟起動至所述給定轉速。
5106、 所述可編程邏輯控制器(PLC) 3控制所述可調水阻器(WR)的阻值跟隨所述中壓電動機(M) 1的轉速變化。
5107、 監控計算機5通過所述可編程邏輯控制器(PLC)對所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2進行運行狀態遠程監測，獲取第一監測信息，並將所述第一監測信息發送給所
述可編程邏輯控制器(PLC) 3。
5108、 所述可編程邏輯控制器(PLC) 3根據所述第一監測信息判斷所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2的變頻器(VVVF)是否存在過流、過壓和/或缺相故障，如果存在過流、過壓和/或缺相故障，則執行步驟S109，否則執行步驟S107。
5109、 所述可編程邏輯控制器(PLC) 3根據所述第一監測信息生成第三控制信號和第四控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2輸出所述第三控制信號，向所述水阻調速系統(WRVS) 4輸出所述第四控制信號。
5110、 所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2根據所述第三控制信號接入所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2的旁路系統，並且所述水阻調速系統(WRVS) 4根據所述第四控制信號閉合所述接觸器1KM的觸點，斷開所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M) l的轉子迴路接入所述可調水阻器(WR)，並根據所述可調水阻器(WR)當前的阻值給定所述
15中壓電動機(M) 1的轉速，使所述中壓電動機(M) 1無擾動地轉入水阻調速狀態。
Slll、所述可編程邏輯控制器(PLC) 3控制所述變頻器(VVVF)的頻率跟隨所述中壓電動機(M) 1的轉速變化。
S112，所述監控計算機5通過所述可編程邏輯控制器(PLC) 3對所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2進行故障狀態遠程監測，獲取第二監測信息，並將所述第二監測信息發送給所述可編程邏輯控制器(PLC) 3。
S113，所述可編程邏輯控制器(PLC) 3根據所述第二監測信息判斷所述變頻器的故障是否恢復，如果故障已恢復，則執行步驟S114，否則執行步驟S112。
S114，所述可編程邏輯控制器(PLC) 3根據所述第二監測信息生成第五控制信號和第六控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2輸出所述第五控制信號，向所述水阻調速系統(WRVS) 4輸出所述第六控制信號。
S115，所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2根據所述第五控制信號斷開所述高壓變頻調速系統(VVVFS) 2的旁路系統，接入所述變頻器(VVVF);所述水阻調速系統(WRVS) 4根據所述第六控制信號閉合所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M) l的轉子迴路短路，斷開所述接觸器1KM的觸點，使所述中壓電動機(M) 1無擾動地反向切換回變頻調速狀態。
本發明的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統的可編程邏輯控制器在實施對髙壓變頻調速系統工作狀態的控制的同時，根據電動機的轉速實時地調節水阻調速系統的可調水阻器的阻值，在高壓變頻調速系統故障時實現由變頻調速系統切換到水阻調速系統，並能根據當前所述可調水阻器的阻值給定電動機切換到水阻調速系統時的轉速，並且在轉入水阻調速系統時，可編程邏輯控制器又能根據電動機的轉速實時地調節高壓變頻調速系統的變頻器的頻率，當變頻調速系統的故障消除後又能反向切換到變頻調速系統運行，並能根據當前所述高壓變頻調速系統的變頻器的頻率值給定電動機反向切換到變頻調速系統時的轉速，從而實現電動機的無擾動調速切換，維持了電動機的正常運行，而且該系統性能優越，可靠性高，控制誤差小，使用簡單方便，具有良好的人機互動界面，靈活的通訊手段，可實現遠程監控和管理，智能化數位化程度高且成本低廉、節能環保。
以上的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
權利要求
1、一種中壓電動機無擾動切換智能變頻調速方法，其特徵在於，包括以下步驟S101、初始化可編程邏輯控制器(PLC)；S102、用戶通過人機互動界面觸控螢幕輸入操作信息，所述操作信息包括工藝類型、工藝參數和電動機的給定轉速；S103、所述可編程邏輯控制器(PLC)判斷調速系統是否處於正常工作狀態，如果處於正常工作狀態則執行步驟S104，否則執行步驟S109；S104、所述可編程邏輯控制器(PLC)對所述操作信息進行綜合處理，生成第一控制信號和第二控制信號，並向高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第一控制信號，向水阻調速系統(WRVS)輸出所述第二控制信號；S105、所述水阻調速系統(WRVS)根據所述第二控制信號閉合接觸器2KM的觸點，使中壓電動機(M)的轉子迴路短路，斷開接觸器1KM的觸點，斷開可調水阻器(WR)，並且所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述第一控制信號控制所述中壓電動機(M)軟起動至所述給定轉速；S106、所述可編程邏輯控制器(PLC)控制所述可調水阻器(WR)的阻值跟隨所述中壓電動機(M)的轉速變化；S107、監控計算機通過所述可編程邏輯控制器(PLC)對所述高壓變頻調速系統(VVVFS)進行運行狀態遠程監測，獲取第一監測信息，並將所述第一監測信息發送給所述可編程邏輯控制器(PLC)；S108、所述可編程邏輯控制器(PLC)根據所述第一監測信息判斷所述高壓變頻調速系統(VVVFS)的變頻器(VVVF)是否存在過流、過壓和/或缺相故障，如果存在過流、過壓和/或缺相故障，則執行步驟S109，否則執行步驟S107；S109、所述可編程邏輯控制器(PLC)根據所述第一監測信息生成第三控制信號和第四控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第三控制信號，向所述水阻調速系統(WRVS)輸出所述第四控制信號；S110、所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述第三控制信號接入所述高壓變頻調速系統(VVVFS)的旁路系統，並且所述水阻調速系統(WRVS)根據所述第四控制信號閉合所述接觸器1KM的觸點，斷開所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M)的轉子迴路接入所述可調水阻器(WR)，並根據所述可調水阻器(WR)當前的阻值給定所述中壓電動機(M)的轉速，使所述中壓電動機(M)無擾動地轉入水阻調速狀態。
2、 根據權利要求1所述中壓電動機無擾動切換智能變頻調速方法，其特徵在於，在所述 步驟S110之後，還包括如下步驟5111、 所述可編程邏輯控制器(PLC)控制所述變頻器(VVVF)的頻率跟隨所述中壓電動機(M)的轉速變化；5112, 所述監控計算機通過所述可編程邏輯控制器(PLC)對所述高壓變頻調速系統 (VVVFS)進行故障狀態遠程監測，獲取第二監測信息，並將所述第二監測信息發送給所述可編程邏輯控制器(PLC);S113，所述可編程邏輯控制器(PLC)根據所述第二監測信息判斷所述變頻器的故障是 否恢復，如果故障已恢復，則執行步驟S114，否則執行步驟S112;S114，所述可編程邏輯控制器(PLC)根據所述第二監測信息生成第五控制信號和第六 控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第五控制信號，向所述水阻調速 系統(WRVS)輸出所述第六控制信號；S115，所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述第五控制信號斷開所述高壓變頻調速 系統(VVVFS)的旁路系統，接入所述變頻器(VVVF);所述水阻調速系統(WRVS)根據 所述第六控制信號閉合所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M)的轉子迴路短路， 斷開所述接觸器1KM的觸點，使所述中壓電動機(M)無擾動地反向切換回變頻調速狀態。
3、 一種中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統，包括中壓電動機(M)、高壓變頻調 速系統(VVVFS)、水阻調速系統(WRVS)、人機互動界面觸控螢幕、監控計算機和可編程邏 輯控制器(PLC),所述中壓電動機(M)分別與所述高壓變頻調速系統(VVVFS)和所述水 阻調速系統(WRVS)連接，所述可編程邏輯控制器(PLC)分別與所述高壓變頻調速系統(VVVFS)、所述水阻調速系統(WRVS)、所述人機互動界面觸控螢幕和所述監控計算機連接， 其特徵在於，所述可編程邏輯控制器(PLC)具體包括信息接收模塊，用於接收用戶通過人機互動界面觸控螢幕輸入的操作信息，所述操作信息 包括工藝類型、工藝參數和電動機的給定轉速；第一判斷模塊，用於在所述信息接收模塊接收到所述操作信息時，判斷所述調速系統是 否處於正常工作狀態；第一控制模塊，用於當所述第一判斷模塊判定所述調速系統處於正常工作狀態時，對所述操作信息進行綜合處理，生成第一控制信號和第二控制信號，並向高壓變頻調速系統 (VVVFS)輸出所述第一控制信號，向水阻調速系統(WRVS)輸出所述第二控制信號，由所述水阻調速系統(WRVS)根據所述第二控制信號閉合接觸器2KM的觸點，使中壓電動機 (M)的轉子迴路短路，斷開接觸器1KM的觸點，斷開可調水阻器(WR)，由所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述第一控制信號控制所述中壓電動機(M)軟起動至所述給定轉速；第一跟隨模塊，用於當所述中壓電動機(M)處於變頻調速控制狀態時，控制所述可調 水阻器(WR)的阻值跟隨所述中壓電動機(M)的轉速變化；第一監測模塊，用於根據所述監控計算機的指示對所述高壓變頻調速系統(VVVFS)進 行運行狀態遠程監測，接收所述監控計算機發送的第一監測信息；第二判斷模塊，用於根據所述第一監測模塊接收的第一監測信息判斷所述高壓變頻調速 系統(VVVFS)的變頻器(VVVF)是否存在過流、過壓和/或缺相故障；第二控制模塊，用於當所述第二判斷模塊判定所述高壓變頻調速系統(VVVFS)的變頻 器(VVVF)存在過流、過壓和/或缺相故障時，根據所述第一監測信息生成第三控制信號和 第四控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出所述第三控制信號，向所述水阻 調速系統(WRVS)輸出所述第四控制信號，由所述高壓變頻調速系統(VVVFS)根據所述 第三控制信號接入所述高壓變頻調速系統(VVVFS)的旁路系統，並由所述水阻調速系統 (WRVS)根據所述第四控制信號閉合所述接觸器1KM的觸點，斷開所述接觸器2KM的觸 點，使所述中壓電動機(M)的轉子迴路接入所述可調水阻器(WR)，並根據所述第一跟隨 模塊跟隨的所述可調水阻器(WR)當前的阻值給定所述中壓電動機(M)的轉速，使所述中 壓電動機(M)無擾動地轉入水阻調速狀態。
4、根據權利要求3所述的中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統，其特徵在於，所述可編程邏輯控制器(PLC)還包括第二跟隨模塊，用於當所述中壓電動機(M)處於變阻調速控制狀態時，控制所述變頻 器(VVVF)的頻率跟隨所述中壓電動機(M)的轉速變化；第二監測模塊，用於根據所述監控計算機的指示對所述高壓變頻調速系統(VVVFS)進 行故障狀態遠程監測，接收所述監控計算機根據所述監測結果接收的第二監測信息；第三判斷模塊，用於根據所述第二監測模塊接收的第二監測信息判斷所述變頻器 (VVVF)的故障是否恢復；第三控制模塊，用於當所述第三判斷模塊判定所述變頻器的故障已恢復時，根據所述第 二監測信息生成第五控制信號和第六控制信號，並向所述高壓變頻調速系統(VVVFS)輸出 所述第五控制信號，向所述水阻調速系統(WRVS)輸出所述第六控制信號，由所述高壓變 頻調速系統(VVVFS)根據所述第五控制信號斷開所述高壓變頻調速系統(VVVFS)的旁路 系統，接入所述變頻器(VVVF)，並由所述水阻調速系統(WRVS)根據所述第六控制信號 閉合所述接觸器2KM的觸點，使所述中壓電動機(M)的轉子迴路短路，斷開所述接觸器 1KM的觸點，並根據所述第二跟隨模塊跟隨的所述變頻器(VVVF)當前的頻率值給定所述 中壓電動機(M)的轉速，使所述中壓電動機(M)無擾動地反向切換回變頻調速狀態。
5、根據權利要求3或4所述中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統，其特徵在於，所 述可編程邏輯控制器(PLC)可替換為DSP+PLC或單片機+PLC。
全文摘要
本發明公開了一種中壓電動機無擾動切換智能變頻調速系統及其調速方法，該系統包括高壓變頻調速系統、可編程邏輯控制器和水阻調速系統等，其中，可編程邏輯控制器在高壓變頻調速系統故障時能控制高壓變頻調速系統無擾動切換到水阻調速系統，並且當故障消除後又能無擾動地反向控制水阻調速系統(WRVS)切換到高壓變頻調速系統(VVVFS)運行，從而實現了電動機的無擾動調速切換，維持了電動機的正常運行。而且，該系統性能優越，可靠性高，控制誤差小，使用簡單方便，具有良好的人機互動界面，靈活的通訊手段，可實現遠程監控和管理，智能化數位化程度高且成本低廉、節能環保。
文檔編號H02P27/04GK101488727SQ200810171749
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年10月24日
發明者華 楊, 粱慧冰, 馬小亮 申請人:廣東華拿東方能源有限公司