本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子變頻器調(diào)速領(lǐng)域，尤其是一種繞線異步電機(jī)轉(zhuǎn)子變頻冗余調(diào)速裝置。

背景技術(shù)：
對(duì)于高壓(3KV，6KV，10KV)大容量(大于200KW)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，當(dāng)今流行的調(diào)速方式分為兩大類：定子側(cè)調(diào)速和轉(zhuǎn)子側(cè)調(diào)速。定子側(cè)調(diào)速主要有交交變頻調(diào)速和交直交變頻調(diào)速，在此方式下，轉(zhuǎn)子三相繞組需短接。目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子側(cè)調(diào)速產(chǎn)品有液態(tài)電阻調(diào)速器和轉(zhuǎn)子變頻器兩種。液態(tài)電阻調(diào)速器用在風(fēng)機(jī)、水泵等二次方率負(fù)載有一定的節(jié)能效果，但還是有相當(dāng)一部分電能被消耗在了液態(tài)電阻里，隨著運(yùn)行時(shí)間的持續(xù)，液態(tài)的水溫度越來越高。而轉(zhuǎn)子變頻器中，當(dāng)發(fā)生故障，電機(jī)進(jìn)入全速運(yùn)行時(shí)，會(huì)使得原已處于最佳工藝狀態(tài)的生產(chǎn)線受到極大影響，操作員必須及時(shí)反應(yīng)，采取適當(dāng)措施應(yīng)對(duì)，這樣對(duì)操作帶來很大的麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種轉(zhuǎn)子變頻冗余調(diào)速裝置，它是基于液態(tài)電阻調(diào)速器和轉(zhuǎn)子變頻器的原理，對(duì)上述進(jìn)行了改進(jìn)，并將它們結(jié)合起來，以達(dá)到可靠冗余調(diào)速的目的。為了避免液態(tài)電阻調(diào)速器中水溫過高導(dǎo)致故障，采取加裝換熱器的措施進(jìn)行降溫。為了讓轉(zhuǎn)子變頻器發(fā)生故障時(shí)，電機(jī)還能處在調(diào)速狀態(tài)，并且是在原來速度附近，其辦法是先確定生產(chǎn)工藝要求的速度，然后調(diào)適液態(tài)電阻的阻值，使得全部液態(tài)電阻接入轉(zhuǎn)子時(shí)，電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行速度恰好處在所要求的速度附近。本發(fā)明轉(zhuǎn)子變頻冗余調(diào)速裝置并不是將液態(tài)電阻調(diào)速器和轉(zhuǎn)子變頻器簡(jiǎn)單拼裝在一起，而是對(duì)液態(tài)電阻調(diào)速器做些調(diào)整，讓兩套調(diào)速設(shè)備協(xié)調(diào)配合工作，將液態(tài)電阻調(diào)速器中的PLC、模擬量I/O、轉(zhuǎn)速表摘掉，用普通的繼電器--接觸器控制，讓液態(tài)電阻調(diào)速器的速度控制權(quán)交由轉(zhuǎn)子變頻器。在變頻器發(fā)生故障，轉(zhuǎn)子繞組接入液態(tài)電阻后，電機(jī)速度會(huì)有一個(gè)波動(dòng)階段，為減小波動(dòng)量和縮短恢復(fù)時(shí)間，可以在極板的行程中加裝幾個(gè)位置開關(guān)，并經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定每個(gè)位置開關(guān)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)的穩(wěn)態(tài)速度。當(dāng)電機(jī)處在變頻調(diào)速某一固定速度運(yùn)行時(shí)，使極板自動(dòng)移動(dòng)到距離該速度最靠近的所對(duì)應(yīng)位置開關(guān)，此時(shí)液態(tài)電阻調(diào)速器處于待命狀態(tài)。當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，電機(jī)能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移到液態(tài)電阻調(diào)速器上繼續(xù)調(diào)速運(yùn)行，動(dòng)態(tài)波動(dòng)量更小。本發(fā)明轉(zhuǎn)子變頻冗余調(diào)速裝置適用范圍廣闊，可用于普通繞線異步電動(dòng)機(jī)、內(nèi)反饋繞線異步電動(dòng)機(jī)、繞籠式無刷雙饋電動(dòng)機(jī)和繞籠型反饋電動(dòng)機(jī)，也可用于新型無刷雙饋電機(jī)。其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備少、控制精度高、具有良好的人機(jī)界面、靈活通訊通訊手段、使用簡(jiǎn)單方便、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，數(shù)字化程度高且節(jié)能環(huán)保。附圖說明下面結(jié)合附圖跟實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1是液態(tài)電阻調(diào)速器原理圖。圖2是轉(zhuǎn)子變頻器原理圖。圖3是轉(zhuǎn)子變頻冗余調(diào)速裝置原理圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，液態(tài)電阻由純凈的水加入適當(dāng)?shù)碾娊夥壅{(diào)適而成，加入的電解粉越多，電阻越小。電機(jī)(1)啟動(dòng)時(shí)，電極板位于上限位開關(guān)同高的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子繞組外接的液態(tài)電阻阻值最大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小，電機(jī)(1)啟動(dòng)平穩(wěn)。這類產(chǎn)品是在傳統(tǒng)液態(tài)電阻啟動(dòng)器(2)的基礎(chǔ)上改進(jìn)，已經(jīng)具備調(diào)速功能。速度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件包括核心部件PLC、轉(zhuǎn)速表、電極板行走電機(jī)、控制電器等，其中PLC主要用于邏輯控制，速度值采集，調(diào)節(jié)運(yùn)算等，是速度控制系統(tǒng)的核心。軟件部分是在PLC上運(yùn)行的T型圖，主要包括邏輯和算術(shù)運(yùn)算，是控制系統(tǒng)的靈魂。液態(tài)電阻調(diào)速器(2)用在風(fēng)機(jī)、水泵等二次方率負(fù)載有一定的節(jié)能效果，但還是有相當(dāng)一部分電能被消耗在了液態(tài)電阻里，隨著運(yùn)行時(shí)間的持續(xù)，液態(tài)的水溫度越來越高。為了避免水溫過高導(dǎo)致故障，必須采取措施降溫，常常加裝換熱器。如圖2所示，轉(zhuǎn)子變頻器中(3)電機(jī)(1)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子三相繞組接入頻敏電阻器或者液態(tài)電阻，電機(jī)(1)完成啟動(dòng)進(jìn)入全速后，可切入轉(zhuǎn)子變頻器(3)進(jìn)行調(diào)速，轉(zhuǎn)差功率反饋到電網(wǎng)或者電機(jī)定子，從而達(dá)到高效節(jié)能。在液態(tài)電阻啟動(dòng)器(4)的配合下，當(dāng)轉(zhuǎn)子變頻器(3)發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)子變頻器(3)自動(dòng)旁路，液態(tài)電阻啟動(dòng)器(4)重新工作，轉(zhuǎn)子三相繞組重新接入液態(tài)電阻，經(jīng)過一定的調(diào)節(jié)時(shí)間(20秒-30秒)，電機(jī)(1)進(jìn)入全速工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)子變頻器(3)發(fā)生故障不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)停車。但當(dāng)電機(jī)(1)進(jìn)入全速狀態(tài)，會(huì)使得原已處于最佳工藝狀態(tài)的生產(chǎn)線受到極大影響，操作員必須及時(shí)反應(yīng)，采取適當(dāng)措施應(yīng)對(duì)。為了讓轉(zhuǎn)子變頻器(3)發(fā)生故障時(shí)，電機(jī)(1)還能處在調(diào)速狀態(tài)，并且是在原來速度附近，我們得想辦法。很簡(jiǎn)易的辦法是，首先確定生產(chǎn)工藝要求的速度，然后調(diào)適液態(tài)電阻的阻值，使得全部液態(tài)電阻接入轉(zhuǎn)子時(shí)，電機(jī)(1)的穩(wěn)定運(yùn)行速度恰好處在所要求的速度附近。為了達(dá)到高可靠冗余調(diào)速的目的，把液態(tài)電阻調(diào)速器(2)和轉(zhuǎn)子變頻器(3)結(jié)合在一起。如圖3所示，將圖2的液態(tài)電阻啟動(dòng)器(4)換為液態(tài)電阻調(diào)速器(2)，為了讓兩套調(diào)速設(shè)備能協(xié)調(diào)配合工作，必須對(duì)液態(tài)電阻調(diào)速器(2)做些調(diào)整：將其PLC、模擬量I/O、轉(zhuǎn)速表摘掉，用普通的繼電器-接觸器控制即可，既簡(jiǎn)單又省錢，讓液態(tài)電阻調(diào)速器(2)的速度控制權(quán)交由轉(zhuǎn)子變頻器(3)。液態(tài)電阻調(diào)速器(2)只要提供幾個(gè)命令接口給轉(zhuǎn)子變頻器(3)：極板上行/極板下行，本地控制/遠(yuǎn)程控制。同時(shí)在轉(zhuǎn)子變頻器(3)的PLC軟件控制系統(tǒng)中添加一個(gè)程序模塊——命名為Yezu_TS，用于對(duì)液態(tài)電阻調(diào)速器(2)極板的上下行控制——液態(tài)電阻實(shí)現(xiàn)調(diào)速的根本也就在于此。當(dāng)轉(zhuǎn)子變頻器(3)發(fā)生故障時(shí)，程序模塊Yezu_TS隨即運(yùn)行，液態(tài)電阻調(diào)速器(2)開始工作，極板的上下運(yùn)行方向取決于當(dāng)前運(yùn)行速度與設(shè)定速度之差。為了讓運(yùn)行速度能跟蹤設(shè)定速度，并且靜態(tài)誤差盡量小，用經(jīng)典PID控制似乎是個(gè)不二選擇。但在這里并沒有采用，原因是當(dāng)兩者偏差很小時(shí)，在設(shè)定速度附近，極板在不停的擺動(dòng)，極板的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要不停的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止、反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)被折騰得遲早要罷工。我們需要做的其實(shí)很簡(jiǎn)單，但效果可靠、誤差又小：當(dāng)兩者偏差很大時(shí)(大于30RPM，注：RPM--轉(zhuǎn)/分鐘)，極板往同一方向一直走；當(dāng)偏差已經(jīng)小于或等于30RPM時(shí)，極板先停頓，讓主電機(jī)速度穩(wěn)定下來；當(dāng)速度穩(wěn)定后，極板的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用點(diǎn)動(dòng)的方式控制，接通1秒斷開2秒，如此反復(fù)；當(dāng)偏差小于5RPM時(shí)，讓極板停止運(yùn)行，速度跟蹤宣告結(jié)束。因?yàn)槊颗_(tái)電機(jī)(1)和液態(tài)電阻調(diào)速器(2)的運(yùn)行特性參數(shù)都不一樣，為了盡量可靠精確，上面的數(shù)值要在調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)確定。當(dāng)然，在變頻器發(fā)生故障，轉(zhuǎn)子繞組接入液態(tài)電阻后，電機(jī)(1)速度會(huì)有一個(gè)波動(dòng)階段，但一般經(jīng)過15秒內(nèi)即可恢復(fù)。如果對(duì)這樣的擾動(dòng)恢復(fù)過程還不滿意，可在極板的行程中加裝幾個(gè)位置開關(guān)，并經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定每個(gè)位置開關(guān)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)(1)的穩(wěn)態(tài)速度。當(dāng)電機(jī)(1)處在變頻調(diào)速某一固定速度運(yùn)行時(shí)，使極板自動(dòng)移動(dòng)到距離該速度最靠近的所對(duì)應(yīng)位置開關(guān)，此時(shí)液態(tài)電阻調(diào)速器(2)處于待命狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子變頻器(3)發(fā)生故障時(shí)，電機(jī)(1)能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移到液態(tài)電阻調(diào)速器(2)上繼續(xù)調(diào)速運(yùn)行，動(dòng)態(tài)波動(dòng)量更小。通過上述的技術(shù)處理后，操作員可以安枕無憂，變頻器維修人員也可以悠著點(diǎn)了。當(dāng)然，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)來說，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)保障更是可預(yù)見的。