一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種啟動系統(tǒng)，尤其涉及一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著高效節(jié)能等級要求的提高，風(fēng)機用高效變頻電機必然成為趨勢。為了降低成本，去除變頻器的電機位置傳感器，由于無傳感算法在逆風(fēng)啟動時無法準(zhǔn)確獲得逆風(fēng)能量信息，在啟動條件較惡劣時，容易導(dǎo)致啟動失敗，甚至燒毀變頻器。同時，無傳感矢量采用180°控制，與120°方波方式相比，180°矢量控制控制時三相都要導(dǎo)通，無法根據(jù)反電勢采樣轉(zhuǎn)子位置和速度信息，特別是在逆風(fēng)啟動場合，由于無法檢測到轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)子速度，故給無傳感矢量控制帶來一定的困難。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)方案進行完善與改進，提供一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，以達到無位置傳感器且在逆風(fēng)環(huán)境下正常啟動的目的。為此，本實用新型采取以下技術(shù)方案。
[0004]—體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，包括設(shè)于電機上的變頻器，其特征在于:所述的變頻器設(shè)有主控模塊、逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊，所述的逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊與主控模塊相連;電源模塊用于給主控模塊提供電源；電流采樣模塊用于檢測電機的電流，并將電流信息輸出到主控模塊;所述的逆風(fēng)采樣模塊用于獲得電機的旋轉(zhuǎn)方向和速度;逆變器模塊根據(jù)主控模塊輸出的PWM，將直流母線電壓逆變輸出三相交流電供電機運行。主控模塊根據(jù)電機的旋轉(zhuǎn)方向和速度大小進行可控剎車，保證在逆風(fēng)條件且無傳感器的模式下使電機正常啟動。本實用新型系統(tǒng)節(jié)省了位置傳感器，控制時采用無傳感矢量控制策略，這樣可以保證輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，波動較小。為了在逆風(fēng)環(huán)境下正常啟動，設(shè)逆風(fēng)采樣模塊;控制模塊根據(jù)逆風(fēng)采樣模塊，在逆風(fēng)條件下可以準(zhǔn)確檢測到轉(zhuǎn)子方向和速度大小，并可采用三相短路可控剎車方式，將電機轉(zhuǎn)速控制到某一較小速度范圍內(nèi)；然后采用永磁同步電機無傳感矢量控制方案，控制電機正常啟動;與帶位置傳感器方式相比，本技術(shù)方案具有成本較低，安全可靠的優(yōu)點。電機與變頻器為一體式結(jié)構(gòu)，為行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了有效的保證;同時一體式變頻電機系統(tǒng)降低了通用變頻器復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置，便于操作和維護，同時成本低廉，為行業(yè)的普遍推廣提供了有效的基礎(chǔ)。
[0005]作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下附加技術(shù)特征。
[0006]所述的變頻器設(shè)于電機的后端，電機的軸端連接風(fēng)機。具有整體體積較小的特點，對于維護和安裝都提供了一定的便利。
[0007]所述的逆風(fēng)采樣模塊包括采樣電路，采樣電路采樣信號進入主控模塊，經(jīng)過計算獲取轉(zhuǎn)子方向和速度大小。該方案可以替代價格較貴的位置傳感器。不僅電路簡單，成本較低，且系統(tǒng)可靠性高。
[0008]還包括報警模塊，報警模塊用于提示用戶目前不能正常啟動，在啟動失敗時進行故障自恢復(fù)，重新進行規(guī)定次數(shù)的啟動，直到啟動正常，若規(guī)定次數(shù)內(nèi)不能啟動，則報啟動失敗故障;在發(fā)生故障時，封鎖系統(tǒng)PWM輸出，并米用通訊方式和LED閃爍方式通知用戶系統(tǒng)存在故障。提高系統(tǒng)工作的安全性、可靠性。
[0009]所述的風(fēng)機為軸流風(fēng)機或離心類風(fēng)機。
[0010]所述的電機為PMSM永磁同步電機，磁瓦采用稀土永磁材料。系統(tǒng)提出的采用永磁稀土材料的超超高效電機工作在風(fēng)機額定負載時，整機效率可達到90%以上，在效率指標(biāo)上達到了現(xiàn)有異步電機無法實現(xiàn)的性能指標(biāo)水平，且具有較寬的高效率輸出功率區(qū)間和較高的高效率轉(zhuǎn)速區(qū)間運行優(yōu)勢，既滿足風(fēng)機實際工況運行，又具有卓越的高效節(jié)能性能。
[0011]電流采樣模塊檢測電機的電流，并將其輸出到主控模塊的內(nèi)部AD單元，使主控模塊根據(jù)獲得的電流信息通過采用滑模方式計算無傳感矢量控制PWM輸出。
[0012]還包括與主控模塊相連的報警模塊，所述的報警模塊設(shè)有報警燈。當(dāng)電機無法正常啟動，進行報警;在啟動失敗時進行故障自恢復(fù):重新進行規(guī)定次數(shù)內(nèi)的啟動，直到啟動正常，若在遠見定次數(shù)內(nèi)，無法正常啟動，則報啟動失敗故障;在發(fā)生故障時，封鎖PWM輸出，并采用通訊方式和LED閃爍方式通知用戶系統(tǒng)存在故障。
[0013]有益效果:
[0014]本技術(shù)方案節(jié)省了位置傳感器，控制時采用無傳感矢量控制策略，保證輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性，波動較小。
[0015]設(shè)逆風(fēng)采樣模塊以在逆風(fēng)條件下可以準(zhǔn)確檢測到轉(zhuǎn)子方向和速度大小，與帶位置傳感器方式相比，具有成本較低，安全可靠的優(yōu)點。
[0016]電機與變頻器為一體式結(jié)構(gòu)，為行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了有效的保證；同時一體式變頻電機系統(tǒng)降低了通用變頻器復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置，便于操作和維護，同時成本低廉，為行業(yè)的普遍推廣提供了有效的基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)原理圖。
[0018]圖2是本實用新型另一種結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合說明書附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細說明。
[0020]實施例一:
[0021]如圖1所示，本實用新型包括設(shè)于電機上的變頻器，所述的變頻器設(shè)有主控模塊、逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊，所述的逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊與主控模塊相連;系統(tǒng)采用交直交的拓撲結(jié)構(gòu)，主控模塊包含智能控制單元DSP，DSP根據(jù)速度指令輸出PWM控制電機的運轉(zhuǎn)。逆變器模塊根據(jù)DSP輸出的PWM，將直流母線電壓逆變輸出三相交流電供PMSM電機運行。電源模塊用于給主控模塊提供電源。電流采樣模塊用于檢測PMSM電機的電流，并將其輸出到主控模塊DSP內(nèi)部AD單元，用于采用滑模方式計算無傳感矢量控制PWM輸出。逆風(fēng)采樣模塊用于在逆風(fēng)啟動時，準(zhǔn)確獲得當(dāng)前的轉(zhuǎn)向和速度信息。
[0022]其中逆風(fēng)采樣模塊可采用高精度采樣電阻，采取差分采樣的方法來代替價格較貴的位置傳感器;不僅電路簡單，成本較低，且系統(tǒng)可靠性高。
[0023]風(fēng)機可為軸流風(fēng)機或離心類風(fēng)機。
[0024]為減少變頻電機體積，變頻器設(shè)于電機的后端，電機的軸端連接風(fēng)機;具有整體體積較小的特點，對于維護和安裝都提供了一定的便利。
[0025]為提高電機的性能，所述的電機為PMSM永磁同步電機，磁瓦采用稀土永磁材料。系統(tǒng)提出的采用永磁稀土材料的超超高效電機工作在風(fēng)機額定負載時，整機效率可達到90%以上，在效率指標(biāo)上達到了現(xiàn)有異步電機無法實現(xiàn)的性能指標(biāo)水平，且具有較寬的高效率輸出功率區(qū)間和較高的高效率轉(zhuǎn)速區(qū)間運行優(yōu)勢，既滿足風(fēng)機實際工況運行，又具有卓越的高效節(jié)能性能。
[0026]逆風(fēng)啟動系統(tǒng)的工作步驟為:
[0027]1)在逆風(fēng)啟動前，根據(jù)逆風(fēng)采樣模塊獲得當(dāng)前的轉(zhuǎn)向和速度；
[0028]2)判斷電機是否處于停止?fàn)顟B(tài):若電機停止，則進入步驟5);否則進入步驟3);
[0029 ] 3 )主控模塊根據(jù)電機轉(zhuǎn)速，采用三相短路的方式對電機進行制動，控制輸出PWM占空比，達到控制電機電流在較小的范圍內(nèi)；
[0030]4)判斷電機轉(zhuǎn)速是否小于設(shè)定值；當(dāng)電機轉(zhuǎn)速大于設(shè)定值時，返回步驟3)，否則進入步驟5);
[0031]5)根據(jù)速度指令，采用無傳感矢量，輸出HVM控制電機運轉(zhuǎn)，控制電機啟動至正常運轉(zhuǎn)。
[0032]在電機啟動前，當(dāng)電機不處于停止?fàn)顟B(tài)時，主控模塊根據(jù)逆風(fēng)采樣模塊提供的速度，采用三相短路的方式輸出PWM，對電機進行剎車;在輸出PWM時，根據(jù)電機轉(zhuǎn)速，先輸出較小的PWM，控制電機電流在較小的范圍內(nèi)；隨著電機轉(zhuǎn)速的下降，逐漸增大三相短路HVM輸出，并保證電機電流在系統(tǒng)能夠承受的范圍內(nèi)，逐漸增大剎車力矩，保證剎車在較短時間內(nèi)電機能夠停止下來；當(dāng)電機轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值時，按照三段式控制方案控制電機啟動至正常運轉(zhuǎn)。三段式控制方案為定位、加速、再切同步閉環(huán)工作。
[0033]實施例二:
[0034]如圖2所示，與實施例一不同之處在于，系統(tǒng)還包括報警模塊，報警模塊與主控模塊相連;報警模塊用于提示用戶目前不能正常啟動，在啟動失敗時進行故障自恢復(fù)，重新進行規(guī)定次數(shù)的啟動，直到啟動正常，若規(guī)定次數(shù)內(nèi)不能啟動，則報啟動失敗故障;在發(fā)生故障時，封鎖系統(tǒng)PWM輸出，并采用通訊方式和LED閃爍方式通知用戶系統(tǒng)存在故障。報警模塊有助于提高系統(tǒng)工作的安全性、可靠性。
[0035]以上圖1、2所示的一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)是本實用新型的具體實施例，已經(jīng)體現(xiàn)出本實用新型實質(zhì)性特點和進步，可根據(jù)實際的使用需要，在本實用新型的啟示下，對其進行形狀、結(jié)構(gòu)等方面的等同修改，均在本方案的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1.一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，包括設(shè)于電機上的變頻器，其特征在于:所述的變頻器設(shè)有主控模塊、逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊，所述的逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊與主控模塊相連；電源模塊用于給主控模塊提供電源；電流采樣模塊用于檢測電機的電流，并將電流信息輸出到主控模塊;所述的逆風(fēng)采樣模塊用于獲得電機的旋轉(zhuǎn)方向和速度;逆變器模塊根據(jù)主控模塊輸出的PWM，將直流母線電壓逆變輸出三相交流電供電機運行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，其特征在于:所述的變頻器設(shè)于電機的后端，電機的軸端連接風(fēng)機。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，其特征在于:所述的逆風(fēng)采樣模塊包括采樣電路，采樣電路采樣信號進入主控模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，其特征在于:還包括與主控模塊相連的報警模塊，所述的報警模塊設(shè)有報警燈。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，其特征在于:所述的風(fēng)機為軸流風(fēng)機或離心類風(fēng)機。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，其特征在于:所述的電機為PMSM永磁同步電機，磁瓦采用稀土永磁材料。
【專利摘要】一體式變頻電機用逆風(fēng)啟動系統(tǒng)，涉及一種啟動系統(tǒng)。目前無電機位置傳感器的變頻器，在啟動條件較惡劣時，容易導(dǎo)致啟動失敗，甚至燒毀變頻器。本實用新型包括設(shè)于電機上的變頻器,所述的變頻器設(shè)有主控模塊、逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊，所述的逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊與主控模塊相連；電流采樣模塊用于檢測電機的電流，并將電流信息輸出到主控模塊；所述的逆風(fēng)采樣模塊用于獲得電機的旋轉(zhuǎn)方向和速度；逆變器模塊根據(jù)主控模塊輸出的PWM，將直流母線電壓逆變輸出三相交流電供電機運行。本技術(shù)方案具有成本較低，安全可靠的優(yōu)點。
【IPC分類】H02P6/24, H02P6/10
【公開號】CN205123634
【申請?zhí)枴緾N201521011363
【發(fā)明人】姜澤, 廉晨龍, 嚴(yán)偉燦, 魏君燕
【申請人】臥龍電氣集團股份有限公司, 臥龍電氣集團杭州研究院有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月8日