專利名稱：一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過輸出特定信號對三相電流采樣信號進(jìn)行分析計(jì)算來獲取當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速并跟蹤的實(shí)現(xiàn)裝置，尤其涉及一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置及方法。
背景技術(shù)：
電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器或者變頻器，在帶電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)可能處于自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器或者變頻器若直接從OHz開始啟動(dòng)，由于輸出頻率與電機(jī)當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速相差較大，則輸出電流會上升，如果啟動(dòng)前電機(jī)空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速越快，則輸出電流就越大，同時(shí)如果電機(jī)帶有大慣量負(fù)載，則輸出電流就會更大，以致于可能觸發(fā)電流保護(hù)準(zhǔn)位而跳異警，導(dǎo)致啟動(dòng)失敗。目前市面上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器或者變頻器針對此問題一般采用以下兩種解決方式，一種是在啟動(dòng)前先對電機(jī)做直流剎車動(dòng)作，待正在空轉(zhuǎn)的電機(jī)停止后再啟動(dòng)；另一種是直接啟動(dòng)，待電流出現(xiàn)很大沖擊時(shí)再做相應(yīng)的動(dòng)作以避免跳機(jī)。第一種方法很明顯會使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，啟動(dòng)過程繁瑣，延長啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)多一個(gè)直流剎車動(dòng)作也會造成電能的浪費(fèi)。第二種方式雖然直接，但整個(gè)啟動(dòng)過程中沖擊電流很大，噪聲也很大，容易降低電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器或者變頻器和電機(jī)的壽命，且同樣會造成電能的浪費(fèi)。因此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器或者變頻器在啟動(dòng)前，如果能通過某種方式獲取到電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器或者變頻器能夠直接從獲取的電機(jī)轉(zhuǎn)速開始啟動(dòng)，則輸出電流就不會出現(xiàn)急劇上升的現(xiàn)象，啟動(dòng)過程則會順利平滑的多，也不會出現(xiàn)前述兩種裝置像電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，啟動(dòng)繁瑣，啟動(dòng)時(shí)間延長，降低裝置或者電機(jī)壽命，電能浪費(fèi)等問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種通過輸出特定信號，對三相電流采樣信號進(jìn)行分析計(jì)算來獲取當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)現(xiàn)裝置，以及它在變頻器上的應(yīng)用的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明是由以下措施來完成的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，該裝置包括有電機(jī)，其特征在于所述該裝置還包括輸出測試信號裝置、電流采樣裝置和誤差修正裝置。本發(fā)明進(jìn)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(guān)模組為特定的開關(guān)狀態(tài)，以此來獲得與電機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)的電流信號。本發(fā)明再進(jìn)一步的措施是，所述電流采樣裝置通過CT(Current Transformer)將當(dāng)前電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并做A/D轉(zhuǎn)換，為速度推算裝置提供電流信號，速度推算裝置，根據(jù)電流采樣裝置提供的電流信號推算當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明更進(jìn)一步的措施是，所述誤差修正裝置在裝置根據(jù)速度推算裝置所推算的電機(jī)速度控制電機(jī)啟動(dòng)的過程中，監(jiān)控當(dāng)前電流和母線電壓的變化，快速修正當(dāng)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(fā)異警保護(hù)。本發(fā)明更進(jìn)一步的措施是，所述該裝置還包括速度推算裝置、電機(jī)啟動(dòng)裝置和電力電子開關(guān)模組。本發(fā)明更進(jìn)一步的措施是，所述該裝置輸出測試信號裝置首先輸出預(yù)先設(shè)定好特定的開關(guān)信號給電力電子開關(guān)模組，此時(shí)電機(jī)裝置會有電流Iu，Iv，、產(chǎn)生，電流和電壓采樣裝置采的此時(shí)的三相電流，將其轉(zhuǎn)化為7；，K, <提供給速度推算裝置，速度推算裝置得
到當(dāng)前的電流信號采樣值后，首先計(jì)算采到的電流信號的頻率，然后判斷采到的三相電流的相位順序以確定電機(jī)當(dāng)前空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向，從而將得到頻率和轉(zhuǎn)向信息f*提供給電機(jī)啟動(dòng)裝置，電機(jī)啟動(dòng)裝置根據(jù)速度推算裝置所提供的嚴(yán)，輸出開關(guān)調(diào)制信號給電力電子開關(guān)模組， 從而控制電機(jī)啟動(dòng)的起始頻率和啟動(dòng)方向。同時(shí)，本發(fā)明更進(jìn)一步的措施是，所述電機(jī)啟動(dòng)的過程中，電流和電壓采樣裝置會對當(dāng)前的輸出電流和本裝置的母線電壓進(jìn)行采樣，誤差修正裝置會根據(jù)采樣結(jié)果，去計(jì)算所需要修正的頻率Δι，并將此輸出給電機(jī)啟動(dòng)裝置，電機(jī)啟動(dòng)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(guān)模組。本發(fā)明更進(jìn)一步的措施是，所述電機(jī)為感應(yīng)電機(jī)。一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的方法，其步驟如下(a)本裝置輸出特定的電力電子開關(guān)模組開關(guān)信號；(b)電流采樣裝置對電流進(jìn)行采樣；(c)速度推算裝置進(jìn)行電流采樣信號處理，計(jì)算電機(jī)當(dāng)前空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；(d)誤差修正裝置通過監(jiān)控電機(jī)啟動(dòng)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(jī)的順利啟動(dòng)。本發(fā)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(jù)電流采樣裝置的采樣結(jié)果，推算當(dāng)前電機(jī)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，將其結(jié)果提供給電機(jī)啟動(dòng)裝置，作為本裝置輸出的起始頻率，誤差修正裝置監(jiān)控電機(jī)啟動(dòng)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(jī)的順利啟動(dòng)； (2)能使電機(jī)在處于自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)不會因輸出電流過大而導(dǎo)致電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置或者變頻器跳異警保護(hù)，使啟動(dòng)更加平穩(wěn)；算法簡單，易于調(diào)試與實(shí)現(xiàn)；不需要增加額外的硬件而導(dǎo)致成本增加。


圖1所示為本發(fā)明的框架圖。圖中(10)輸出測試信號裝置；00)電流采樣裝置；(30)速度推算裝置；00)電機(jī)啟動(dòng)裝置；(50)誤差修正裝置；(60)電力電子開關(guān)模組；(70)電機(jī)。
具體實(shí)施例方式關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式，以下將參照附圖加以具體說明。由圖1所示，本發(fā)明的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)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(yù)先設(shè)定好特定的開關(guān)信號給電力電子開關(guān)模組60，此時(shí)電機(jī)70裝置會有電流Iu，Iv, Iw產(chǎn)生，電流和電壓采樣裝置20采的此時(shí)的三相電流，將其轉(zhuǎn)化為<，K, <提供給速度推算裝置30，速度推算裝置30得到當(dāng)前的電流
信號采樣值后，首先計(jì)算采到的電流信號的頻率，然后判斷采到的三相電流的相位順序以確定電機(jī)當(dāng)前空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向，從而將得到頻率和轉(zhuǎn)向信息f提供給電機(jī)啟動(dòng)裝置40，電機(jī)啟動(dòng)裝置40根據(jù)速度推算裝置30所提供的f，輸出開關(guān)調(diào)制信號給電力電子開關(guān)模組60， 從而控制電機(jī)啟動(dòng)的起始頻率和啟動(dòng)方向，同時(shí)，電機(jī)70啟動(dòng)的過程中，電流和電壓采樣裝置20會對當(dāng)前的輸出電流和本裝置的母線電壓進(jìn)行采樣，誤差修正裝置50會根據(jù)采樣結(jié)果，去計(jì)算所需要修正的頻率△ f，并將此輸出給電機(jī)啟動(dòng)裝置40，電機(jī)啟動(dòng)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(guān)模組60，從而確保本裝置的輸出頻率與電機(jī)70空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速之差不會太大而導(dǎo)致電機(jī)70驅(qū)動(dòng)裝置或變頻器跳機(jī)。本發(fā)明一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的方法，其步驟如下(a)本裝置輸出特定的電力電子開關(guān)模組60開關(guān)信號；(b)電流采樣裝置20對電流進(jìn)行采樣；(c)速度推算裝置30進(jìn)行電流采樣信號處理，計(jì)算電機(jī)當(dāng)前空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；(d)誤差修正裝置50通過監(jiān)控電機(jī)70啟動(dòng)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(jī)70的順利啟動(dòng)。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，該裝置包括有電機(jī)，其特征在于所述該裝置還包括輸出測試信號裝置、電流采樣裝置和誤差修正裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述該輸出測試信號裝置控制電力電子開關(guān)模組為特定的開關(guān)狀態(tài)，以此來獲得與電機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)的電流信號。
3.如權(quán)利要求1所述的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述電流采樣裝置通過CT(Current Transformer)將當(dāng)前電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并做A/D轉(zhuǎn)換， 為速度推算裝置提供電流信號，速度推算裝置，根據(jù)電流采樣裝置提供的電流信號推算當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
4.如權(quán)利要求1所述的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述誤差修正裝置在裝置根據(jù)速度推算裝置所推算的電機(jī)速度控制電機(jī)啟動(dòng)的過程中，監(jiān)控當(dāng)前電流和母線電壓的變化，快速修正當(dāng)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(fā)異警保護(hù)。
5.如權(quán)利要求1-4所述的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述該裝置還包括速度推算裝置、電機(jī)啟動(dòng)裝置和電力電子開關(guān)模組。
6.如權(quán)利要求5所述的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述該裝置輸出測試信號裝置首先輸出預(yù)先設(shè)定好特定的開關(guān)信號給電力電子開關(guān)模組，此時(shí)電機(jī)裝置會有電流Iu，Iv, Iw產(chǎn)生，電流和電壓采樣裝置采的此時(shí)的三相電流，將其轉(zhuǎn)化為K, K, <提供給速度推算裝置，速度推算裝置得到當(dāng)前的電流信號采樣值后，首先計(jì)算采到的電流信號的頻率，然后判斷采到的三相電流的相位順序以確定電機(jī)當(dāng)前空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向，從而將得到頻率和轉(zhuǎn)向信息嚴(yán)提供給電機(jī)啟動(dòng)裝置，電機(jī)啟動(dòng)裝置根據(jù)速度推算裝置所提供的^輸出開關(guān)調(diào)制信號給電力電子開關(guān)模組，從而控制電機(jī)啟動(dòng)的起始頻率和啟動(dòng)方向。同時(shí)，
7.如權(quán)利要求6所述的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述電機(jī)啟動(dòng)的過程中，電流和電壓采樣裝置會對當(dāng)前的輸出電流和本裝置的母線電壓進(jìn)行采樣， 誤差修正裝置會根據(jù)采樣結(jié)果，去計(jì)算所需要修正的頻率Δι，并將此輸出給電機(jī)啟動(dòng)裝置，電機(jī)啟動(dòng)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(guān)模組。
8.如權(quán)利要求1所述的一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述電機(jī)為感應(yīng)電機(jī)。
9.一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的方法，其步驟如下(a)本裝置輸出特定的電力電子開關(guān)模組開關(guān)信號；(b)電流采樣裝置對電流進(jìn)行采樣；(c)速度推算裝置進(jìn)行電流采樣信號處理，計(jì)算電機(jī)當(dāng)前空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；(d)誤差修正裝置通過監(jiān)控電機(jī)啟動(dòng)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(jī)的順利啟動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種檢測并跟蹤電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的裝置，該裝置包括有電機(jī)，其特征在于所述該裝置還包括輸出測試信號裝置、電流采樣裝置和誤差修正裝置。本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)提供一種通過輸出特定信號，對三相電流采樣信號進(jìn)行分析計(jì)算來獲取當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)現(xiàn)裝置，以及它在變頻器上的應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者劉濤, 王百淞, 陳昆鴻 申請人:蘇州士林電機(jī)有限公司