一種實(shí)現(xiàn)繞線電機(jī)冗余轉(zhuǎn)速反饋的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是涉及一種實(shí)現(xiàn)繞線電機(jī)冗余轉(zhuǎn)速反饋的方法及裝置，屬于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 繞線電機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、運(yùn)行可靠、效率較高、制造容易及成本低 廉等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛運(yùn)用。為了獲取繞線電機(jī)的調(diào)速性能，通常采用具有轉(zhuǎn)速反饋功能的 定子調(diào)壓調(diào)速方式。目前，有以下三種轉(zhuǎn)速反饋方式：測速發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子頻率反饋和編碼器 反饋。因?yàn)椋海ㄒ唬┎捎脺y速發(fā)電機(jī)時，會存在剩余電壓和相位誤差的缺點(diǎn)，而且負(fù)載的大 小和性質(zhì)會影響輸出電壓的幅值和相位；（二）采用轉(zhuǎn)子頻率反饋時，當(dāng)繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與 轉(zhuǎn)速同向時，繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子頻率成反比，即隨著繞線電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，其轉(zhuǎn)子頻率 下降，導(dǎo)致反饋響應(yīng)變慢，從而不能及時地反饋繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，在繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速同向的情況下，繞線電機(jī)高速運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子頻率反饋不能及時檢測并反饋繞線電機(jī) 轉(zhuǎn)速的異常情況；（三）采用編碼器反饋時，當(dāng)繞線電機(jī)低速運(yùn)行時，編碼器的反饋響應(yīng)慢， 導(dǎo)致不能及時地反饋繞線電機(jī)轉(zhuǎn)速的異常情況；并且編碼器的反饋信號是弱電信號，容易 受干擾。因此，以上三種轉(zhuǎn)速反饋方式均存在一定的缺陷，不利于獲取繞線電機(jī)的調(diào)速性能 及繞線電機(jī)的安全運(yùn)行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)繞線電機(jī)冗余轉(zhuǎn)速 反饋的方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)及時準(zhǔn)確地反饋繞線電機(jī)在高速或低速運(yùn)行時的實(shí)時轉(zhuǎn)速，為 繞線電機(jī)的安全運(yùn)行提供可靠的保障。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0005] -種實(shí)現(xiàn)繞線電機(jī)冗余轉(zhuǎn)速反饋的方法，包括如下步驟：
[0006] S1 :主控模塊根據(jù)單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)軸方波信號的數(shù)量和轉(zhuǎn)軸方波信號的周期計(jì)算所 述繞線電機(jī)的第一實(shí)時轉(zhuǎn)速；
[0007] S2 :主控模塊根據(jù)轉(zhuǎn)子方波信號的周期計(jì)算所述繞線電機(jī)的第二實(shí)時轉(zhuǎn)速；
[0008] S3 :主控模塊判斷第一實(shí)時轉(zhuǎn)速與第二實(shí)時轉(zhuǎn)速之間的差值是否在設(shè)定范圍內(nèi)； 若判斷是，則所述主控模塊不發(fā)出對所述繞線電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的異常保護(hù)信號；若判斷否，則 所述主控模塊進(jìn)一步判斷所述差值的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間；
[0009] S4:若判斷所述差值的持續(xù)時間是在設(shè)定時間內(nèi)，則所述主控模塊不發(fā)出對所述 繞線電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的異常保護(hù)信號；否則，所述主控模塊發(fā)出對所述繞線電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的 異常保護(hù)信號。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案，所述繞線電機(jī)的第一實(shí)時轉(zhuǎn)速的獲取過程包括如下步驟：
[0011] S11 :利用安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的編碼器獲取代表電機(jī)轉(zhuǎn)速的差分式方波信號；
[0012] S12 :將所述差分式方波信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸方波信號；
[0013] S13 :當(dāng)所述繞線電機(jī)高速轉(zhuǎn)動時，所述主控模塊獲取轉(zhuǎn)軸方波信號在單位時間T 內(nèi)的個數(shù)1，并根據(jù)以下公式計(jì)算所述繞線電機(jī)的第一實(shí)時轉(zhuǎn)速Vl:
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種實(shí)現(xiàn)繞線電機(jī)冗余轉(zhuǎn)速反饋的方法，其特征在于，包括如下步驟： 51 :主控模塊根據(jù)單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)軸方波信號的數(shù)量和轉(zhuǎn)軸方波信號的周期計(jì)算所述繞 線電機(jī)的第一實(shí)時轉(zhuǎn)速； 52 :主控模塊根據(jù)轉(zhuǎn)子方波信號的周期計(jì)算所述繞線電機(jī)的第二實(shí)時轉(zhuǎn)速； 53 :主控模塊判斷第一實(shí)時轉(zhuǎn)速與第二實(shí)時轉(zhuǎn)速之間的差值是否在設(shè)定范圍內(nèi)；若判 斷是，則所述主控模塊不發(fā)出對所述繞線電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的異常保護(hù)信號；若判斷否，則所述 主控模塊進(jìn)一步判斷所述差值的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間； 54 :若判斷所述差值的持續(xù)時間是在設(shè)定時間內(nèi)，則所述主控模塊不發(fā)出對所述繞線 電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的異常保護(hù)信號；否則，所述主控模塊發(fā)出對所述繞線電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的異常 保護(hù)信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述繞線電機(jī)的第一實(shí)時轉(zhuǎn)速的獲取過 程包括如下步驟： 511 :利用安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的編碼器獲取代表電機(jī)轉(zhuǎn)速的差分式方波信號； 512 :將所述差分式方波信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸方波信號； 513 :當(dāng)所述繞線電機(jī)高速轉(zhuǎn)動時，所述主控模塊獲取轉(zhuǎn)軸方波信號在單位時間T內(nèi)的 個數(shù)1，并根據(jù)以下公式計(jì)算所述繞線電機(jī)的第一實(shí)時轉(zhuǎn)速V 1:
其中m為編碼器分辨率，轉(zhuǎn)速單位是rpm ; 514 :當(dāng)所述繞線電機(jī)低速轉(zhuǎn)動時，所述主控模塊獲取轉(zhuǎn)軸方波信號的周期h，并根據(jù) 以下公式計(jì)算所述繞線電機(jī)的第一實(shí)時轉(zhuǎn)速V 1:
其中m為編碼器分辨率，轉(zhuǎn)速單位是rpm。 ，
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述繞線電機(jī)的第二實(shí)時轉(zhuǎn)速的獲取過 程包括如下步驟： 521 :獲取所述繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓，并對該轉(zhuǎn)子電壓進(jìn)行降壓處理； 522 :將處理后的轉(zhuǎn)子電壓整形成轉(zhuǎn)子方波信號，并對該轉(zhuǎn)子方波信號進(jìn)行隔離保護(hù)； 523 :所述主控模塊獲取所述轉(zhuǎn)子方波信號的周期t2，并根據(jù)以下公式計(jì)算所述繞線電 機(jī)的第二實(shí)時轉(zhuǎn)速v 2:
轉(zhuǎn)速單位是rpm ; η為繞線電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，η的單位是rpm，p為繞線電機(jī)的極對數(shù)，f為繞線電機(jī)的電 源頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的異常保護(hù)信號是切斷所述繞線電 機(jī)的電源和制動器的電信號。
5. -種實(shí)現(xiàn)繞線電機(jī)冗余轉(zhuǎn)速反饋的裝置，其特征在于，包括如下組成部分： 編碼器，用于獲取繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)軸角位移，所述編碼器安裝在所述繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)軸 上； 差分信號處理電路，用于將所述角位移轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸方波信號，所述差分信號處理電路 的信號輸入端與所述編碼器的信號輸出端相連； 轉(zhuǎn)子頻率信號處理電路，用于獲取所述繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓，并將該轉(zhuǎn)子電壓整形成 轉(zhuǎn)子方波信號，所述轉(zhuǎn)子頻率信號處理電路的信號輸入端與所述轉(zhuǎn)子繞組的信號輸出端相 連； 主控模塊，用于獲取轉(zhuǎn)軸方波信號在單位時間T內(nèi)的個數(shù)和轉(zhuǎn)軸方波信號的周期，以 及轉(zhuǎn)子方波信號的周期，并計(jì)算比較第一實(shí)時轉(zhuǎn)速和第二實(shí)時轉(zhuǎn)速；所述主控模塊的信號 輸入端與所述差分信號處理電路的信號輸出端相連；所述主控模塊的信號輸入端還與所述 轉(zhuǎn)子頻率信號處理電路的信號輸出端相連； 晶閘管單元，用于執(zhí)行所述主控模塊發(fā)出的關(guān)斷命令，所述晶閘管單元的信號輸入端 與所述主控模塊的信號輸出端相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于：所述的轉(zhuǎn)子頻率信號處理電路包括降壓 電路、方波整形電路和光耦隔離電路，所述降壓電路的信號輸入端與所述轉(zhuǎn)子繞組的信號 輸出端相連，所述降壓電路的信號輸出端與所述方波整形電路的信號輸入端相連，所述方 波整形電路的信號輸出端與所述光耦隔離電路的信號輸入端相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于：所述的主控模塊包括數(shù)字信號處理器、可 編程邏輯門陣列、繼電器驅(qū)動電路和晶閘管觸發(fā)電路，所述數(shù)字信號處理器、可編程邏輯門 陣列的輸入端均與所述差分信號處理電路的輸出端相連，所述數(shù)字信號處理器的信號輸入 端還與所述可編程邏輯門陣列的信號輸出端相連；所述可編程邏輯門陣列的信號輸入端與 所述轉(zhuǎn)子頻率信號處理電路的信號輸出端相連；所述數(shù)字信號處理器的信號輸出端與所述 繼電器驅(qū)動電路的信號輸入端相連，所述繼電器驅(qū)動電路的信號輸出端與所述繞線電機(jī)的 制動器的輸入端相連；所述數(shù)字信號處理器的信號輸出端還與所述晶閘管觸發(fā)電路的信號 輸入端相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于：所述的晶閘管單元包括五組晶閘管模塊， 五組晶閘管模塊的控制信號輸入端均與所述主控模塊的信號輸出端相連，五組晶閘管模塊 的控制信號輸出端均與所述繞線電機(jī)的電源輸入端相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于：所述晶閘管單元包括第一晶閘管模塊、第 二晶閘管模塊、第三晶閘管模塊、第四晶閘管模塊和第五晶閘管模塊，所述第一晶閘管模塊 串接在所述繞線電機(jī)的第一個相線輸入端上，所述第二晶閘管模塊串接在所述繞線電機(jī)的 第二個相線輸入端上，所述第三晶閘管模塊串接在所述繞線電機(jī)的第三個相線輸入端上； 所述第四晶閘管模塊的一端與所述第一晶閘管模塊的輸入端相連，所述第四晶閘管模塊的 另一端與所述第二晶閘管模塊的輸出端相連；所述第五晶閘管模塊的一端與所述第一晶 閘管模塊的輸出端相連，所述第五晶閘管模塊的另一端與所述第二晶閘管模塊的輸入端相 連。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于：所述的每組晶閘管模塊均是由兩個 反向并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成，所述晶閘管的門極為所述晶閘管模塊的控制信號輸入端。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)繞線電機(jī)冗余轉(zhuǎn)速反饋的方法及裝置，所述方法包括：根據(jù)單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)軸方波信號的數(shù)量和轉(zhuǎn)軸方波信號的周期計(jì)算第一實(shí)時轉(zhuǎn)速；根據(jù)轉(zhuǎn)子方波信號的周期計(jì)算第二實(shí)時轉(zhuǎn)速；判斷第一實(shí)時轉(zhuǎn)速與第二實(shí)時轉(zhuǎn)速之間的差值是否在設(shè)定范圍內(nèi)；若判斷否，則進(jìn)一步判斷所述差值的持續(xù)時間是否超過設(shè)定時間；若判斷否，則發(fā)出異常保護(hù)信號；所述裝置包括編碼器、差分信號處理電路、轉(zhuǎn)子頻率信號處理電路、主控模塊和晶閘管單元。本發(fā)明能及時準(zhǔn)確地反饋繞線電機(jī)無論是在高速運(yùn)行還是低速運(yùn)行情況下的實(shí)時轉(zhuǎn)速，對繞線電機(jī)調(diào)速機(jī)構(gòu)能起到很好的安全防護(hù)作用，為繞線電機(jī)的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。
【IPC分類】H02P23-00
【公開號】CN104868819
【申請?zhí)枴緾N201510291009
【發(fā)明人】王照岳, 王照海
【申請人】上海共久電氣有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月29日