变频器启动电路及电机驱动器的制作方法

1.本实用新型涉及工控领域，尤其涉及一种变频器启动电路及电机驱动器。


背景技术：

2.在工控领域，使用变频调速系统时，会出现多种场合需要将变频切换至工频，例如通过变频调速系统将电机负载升速到工频后，再通过同步切换将变频切换至工频电源，以响应节能政策。
3.为了保证能够正常从变频调速系统切换成工频电源，需要保证变频输出的三相电压相序与工频电源的三相电压相序一致，否则在切换瞬间，会有很大的电流冲击，将会引起前级保护跳闸，导致系统掉电，负载停机，在现场应用会造成损失。
4.目前，为了保证相序一致，一般是现场专业人员借助万用表等测试设备去人为检查相序，主要检查变频输入端三相与工频支路三相之间相序、工频支路接触器前端与后端三相之间相序、变频支路输入接触器前端与后端三相之间相序；人为检查的工作量较大，效率相对低下。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种变频器启动电路及电机驱动器，旨在解决在工频变频切换时，人工对电压检测点的相序进行检测效率低的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种变频器启动电路，包括包括相互并联连接的工频回路和变频回路；所述工频回路包括工频接触器，所述工频接触器的输入端为所述变频回路的输入端，输出端为所述变频回路的输出端；所述变频回路包括输入接触器、变频器、输出接触器，所述输入接触器的输入端为所述变频回路的输入端，所述输入接触器的输出端与所述变频器连接，所述变频器还与所述输出接触器的输入端连接，所述输出接触器的输出端为所述变频回路的输出端；其特征在于，所述变频器启动电路还包括：
7.第一电压检测点，设置于所述输入接触器的输入端；
8.第二电压检测点，设置于所述工频接触器的输入端；
9.第三电压检测点，设置于所述工频接触器的输出端；
10.电压采样电路，所述电压采样电路的采样端分别与所述第一电压检测点、第二电压检测点和第三电压检测点连接；以采样并输出所述第一电压检测点的第一电压信号、第二电压检测点的第二电压信号和第三电压检测点的第三电压信号；
11.所述变频器，还与所述电压采样电路连接，用于在检测到所述第一电压信号的电压值符合预设闭合电压值后，控制所述输入接触器闭合；在确定所述第二电压信号和第一电压信号的预设电源参数是否一致，若一致则控制工频接触器闭合；并在检测到所述第二电压信号和第三电压信号的预设电源参数一致时，控制所述工频接触器断开，启动变频回路驱动负载；在确定输出接触器的输出端电压信号与所述第三电压信号的预设电源参数一致时，切换至所述工频回路驱动负载。
12.可选地，所述变频器启动电路还包括警报单元，所述警报单元与所述变频器连接；
13.所述变频器，还用于在所述第二电压信号和第一电压信号的预设电源参数不一致时，或所述第二电压信号和第三电压信号的预设电源参数不一致时，或在输出接触器的输出端的电压信号与所述第三电压信号的预设电源参数不一致时控制所述警报单元发出警报；
14.所述变频器，还用于接收外部输入的校正信号，并在发出警报后，对预设电源参数不一致的电压信号进行校正。
15.可选地，所述第二电压检测点设置于所述工频接触器的输入端的r相线、s相线或t相线中的任一个相线，第三电压检测点设置于所述工频接触器的输出端r相线、s相线或t相线中的任一个相线；其中，所述第二电压检测点与第三电压检测点分别设置于不同的相线。
16.可选地，所述第二电压检测点为三个，分别设置于所述工频接触器的输入端的r相线、s相线和t相线，第三电压检测点为三个，分别设置于所述工频接触器的输出端r相线、s相线和t相线。
17.可选地，所述第一电压检测点为三个，分别设置于所述输入接触器的输入端的r相线、s相线和t相线。
18.可选地，所述变频回路还包括输出电抗器；所述输出电抗器的第一端与所述变频器连接，所述输出电抗器的第二端与所述输出接触器连接。
19.可选地，所述变频回路还包括电抗旁路接触器；所述电抗旁路接触器的输入端与所述输出电抗器的第一端连接，输出端与所述输出电抗器的第二端连接。
20.可选地，所述变频器启动电路还包括进线断路器；所述进线断路器的输入端为所述变频器启动电路的输入端，所述进线断路器的输出端分别与所述工频回路的输入端和变频回路的输入端连接。
21.可选地，所述变频器启动电路还包括输出断路器；所述输出断路器的输入端分别与所述工频回路的输出端和变频回路的输出端连接，所述输出断路器的输出端连接电机。
22.此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种电机驱动器，包括变频器启动电路和电机，所述变频器启动电路用于对电机进行驱动，所述变频器启动电路被配置为如上所述的变频器启动电路。
23.本实用新型通过在输入接触器的输入端设置第一电压检测点，在工频接触器的输入端设置第二电压检测点，在工频接触器的输出端设置第三电压检测点，通过电压采样电路完成对三个电压检测点的电压信号的采样，并输出至变频器，变频器在第一电压信号的电压值符合预设闭合电压值时，确定第二电压信号和第一电压信号的预设电源参数是否一致，若一致则控制输入接触器闭合、工频接触器闭合；并在检测到第二电压信号和第三电压信号的预设电源参数一致时，控制工频接触器断开，启动变频回路驱动负载；在输出接触器的输出端电压信号与第三电压信号的预设电源参数一致时，切换工频回路驱动负载。从而实现了对几个电压检测点的自动检测以及工频变频的切换控制，减小了切换瞬间的冲击电流，减小对综保跳闸的风险，并且减小了现场工作人员的工作量，降低人力成本提高效率，增加了检测可靠性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本实用新型变频器启动电路一实施例的模块示意图；
26.图2为本实用新型变频器启动电路一实施例的校正相序示意图；
27.图3为本实用新型变频器启动电路一实施例的三个电压检测点的位置示意图；
28.图4为本实用新型变频器启动电路另一实施例的三个电压检测点的位置示意图；
29.图5为本实用新型变频器启动电路一实施例的电路结构示意图；
30.图6为本实用新型变频器启动电路一实施例的切换流程示意图。
31.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
32.附图标号说明：
33.标号名称标号名称100工频回路km1工频接触器200变频回路km2输入接触器10变频器km3输出接触器20电压采样电路km4电抗旁路接触器p1第一电压采样点l输出电抗器p2第二电压采样点qf1进线断路器p3第三电压采样点qf2输出断路器
具体实施方式
34.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
37.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
38.本实用新型提供一种变频器启动电路，参照图1，在一实施例中，变频器启动电路
包括工频回路100和变频回路200，所述工频回路100和变频回路200并联，分别用于驱动电机；所述工频回路100包括工频接触器km1，所述工频接触器km1的输入端为所述工频回路100的输入端，输出端为所述变频回路100的输出端；所述变频回路200包括输入接触器km2、变频器10、输出接触器km3，所述输入接触器km2的输入端为所述变频回路200的输入端，所述输入接触器km2的输出端与所述变频器10连接，所述变频器10还与所述输出接触器km3的输入端连接，所述输出接触器km3的输出端为所述变频回路200的输出端；其特征在于，变频器启动电路还包括：
39.第一电压检测点p1，设置于所述输入接触器km2的输入端；
40.第二电压检测点p2，设置于所述工频接触器km1的输入端；
41.第三电压检测点p3，设置于所述工频接触器km1的输出端；
42.电压采样电路20，所述电压采样电路20的采样端分别与所述第一电压检测点p1、第二电压检测点p2和第三电压检测点p3连接；以采样并输出所述第一电压检测点p1的第一电压信号、第二电压检测点p2的第二电压信号和第三电压检测点p3的第三电压信号；
43.所述变频器10，还与所述电压采样电路连接，用于在所述第一电压信号的电压值符合预设闭合电压时，控制所述输入接触器km2闭合；在所述第二电压信号和第一电压信号的相匹配时，控制所述工频接触器km1闭合；在所述第二电压信号和第三电压信号的相匹配时，控制所述工频接触器km1断开，同时启动变频回路200驱动电机；在输出接触器km3的输出端电压与所述第三电压信号相匹配时，切换所述工频回路100驱动电机。
44.可以理解的，工频回路100和变频回路200的输入端均与高压交流信号输入端ui连接，用于输入高压交流信号；输出端均连接负载，以驱动负载工作，负载可以是电机。工频接触器km1、输入接触器km2和输出接触器km3都受控于变频器。预设闭合电压值需要结合实际电路进行设置，具体需要参考变频器的具体参数设定。电压采样电路20的结构无需进行限定，本领域技术人员可以参考本领域常用技术进行设置，只需要实现上述对应的功能即可。
45.所述预设电源参数可以结合实际电路进行设定，例如可以为相序和/或幅值。
46.本实施例的工频变频切换过程可以为，当高压交流电上电后，变频器10通过电压采样电路20采样输入电压，即第一电压检测点p1处的电压，当输入电压达到预设闭合电压值时，则检测第一电压检测点p1处和第二电压检测点p2处的电压相序是否一致，若一致，则将输入接触器km2合闸，变频器10上电，工频接触器km1闭合；再通过检测第三电压检测点p3处和第二电压检测点p2处的电压相序是否一致，来判断工频回路前端与后端的三相相序是否一致，若一致，则所有的相序检测通过；可以正常启动变频回路200，并通过变频器检测输出接触器km3的输出端电压的相序和幅值，当该处的相序和幅值与第三电压检测点p3处的一致时，断开输出接触器km3，闭合工频接触器km1，从而切换至由工频回路100驱动电机。
47.本方案由于在输入接触器km2的输入端设置第一电压检测点p1，在工频接触器km1的输入端设置第二电压检测点p2，在工频接触器km1的输出端设置第三电压检测点p3，通过电压采样电路20完成对三个电压检测点的电压信号的采样，并输出至变频器10，变频器10在第一电压信号的电压值符合预设闭合电压值时，检测第二电压信号和第一电压信号的预设电源参数是否一致，若一致则控制输入接触器km2闭合、工频接触器km1闭合；并在检测到第二电压信号和第三电压信号的预设电源参数是否一致时，控制工频接触器km3断开，启动变频回路200驱动电机；在输出接触器km3的输出端电压信号与第三电压信号的预设电源参
数是否一致，切换工频回路100驱动电机。从而减小切换瞬间的冲击电流，减小对电网的冲击，减小对综保跳闸的风险；同时，通过自动化手段进行切换，减小现场工作人员工作量，提高效率，增加了检测的可靠性。
48.进一步地，所述变频器启动电路还包括警报单元(未示出)，所述警报单元与所述变频器10连接；
49.所述变频器10，还用于在所述第二电压信号和第一电压信号的预设电源参数不一致时，或所述第二电压信号和第三电压信号的预设电源参数不一致时，或在输出接触器km3的输出端的电压信号与所述第三电压信号的预设电源参数不一致时，控制所述警报单元发出警报；
50.所述变频器10，还用于接收外部输入的校正信号，并在发出警报后，对预设电源参数不一致的电压信号进行校正。
51.本实施例中，所述预设电源参数为相序，参照图2，正常工频输入电压相序为r-s-t，对应输出电压相序为u-v-w，但当相序错误时，举例为当异常输入电压相序为r-t-s，对应输出也要自动校正为u-w-v，此相序才能保证在上切时不会出现大的电流冲击。所述进行校正的具体措施为，变频器10主动改变输出电压方向，调整电机的旋转方向。
52.在进行所有检测点的电压信号检测之前，用户可以提前在变频器中设定需要人工调整相序还是自动调整相序，若需要人工调整，则变频器10发出警报之后还会提示故障，等待人工干预调整，不能继续操作软启动或者旁路操作；若需要自动调整相序，则变频器10会根据相序的方向，自动调整电机的运行方向，保证相序一致，并能够在同步切换时自动调整相序和幅值，保证切换瞬间的冲击电流足够小。
53.进一步地，参见图3，所述第二电压检测点p2设置于所述工频接触器km1的输入端的r相线、s相线或t相线中的任一个相线，第三电压检测点p3设置于所述工频接触器km1的输出端r相线、s相线或t相线中的任一个相线；其中，所述第二电压检测点p2与第三电压检测点p3分别设置于不同的相线。
54.在保证相序检测正常的情况下，为了尽量少的设置检测端点，可以将第二电压检测点p2和第三电压检测点p3分别设置于不同的相线上，例如，第二电压检测点p2设置于r相线上时，第三电压检测点p3则设置于s相线或t相线中的任一个相线上；若第二电压检测点p2设置于s相线上时，第三电压检测点p3则设置于r相线或t相线中的任一个相线上。这样只要任意一相的电压相位出现问题，则说明此时存在相序错误，可以发出警报提示需要调整相序，或自动调整相序。如此电压检测电路50也可以相对简化，从而降低硬件成本。
55.进一步地，参见图4，所述第二电压检测点p2为三个，分别设置于所述工频接触器km1的输入端的r相线、s相线和t相线，第三电压检测点p3为三个，分别设置于所述工频接触器km1的输出端r相相线、s相线和t相线。
56.为了全面地检测工频接触器km1前后相序，分别在输入端和输出端三个相线处增加电压检测点，能够准确地检测出变频输入与工频回路的三相电压相序是否一致。
57.进一步地，所述第一电压检测点p1为三个，分别设置于所述输入接触器km2的输入端的r相线、s相线和t相线。分别在输入接触器km2的输入端三个相线处增加电压检测点，能够全面地检测出输入接触器km2的输入端的相序，因此能够准确检测出变频输入与工频回路的三相电压相序是否一致。
58.进一步地，参见图5，所述变频回路200还包括输出电抗器l；所述输出电抗器l的第一端与所述变频器10连接，所述输出电抗器l的第二端与所述输出接触器km3连接。输出电抗器l主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制输出谐波电流，提高输出高频阻抗，有效抑制dv/dt，减低高频漏电流，起到保护变频器，减小设备噪声的作用。
59.进一步地，所述变频回路200还包括电抗旁路接触器km4；所述电抗旁路接触器km4的输入端与所述输出电抗器l的第一端连接，输出端与所述输出电抗器l的第二端连接。电抗旁路接触器km4受控于变频器10。
60.进一步地，所述变频器启动电路还包括进线断路器qf1；所述进线断路器1f1的输入端为所述变频器启动电路的输入端，所述进线断路器qf1的输出端分别与所述工频回路100的输入端和变频回路200的输入端连接。通过设置进线断路器qf1，进一步增强电路的安全性。
61.进一步地，所述变频器启动电路还包括输出断路器qf2；所述输出断路器qf2的输入端分别与所述工频回路100的输出端和变频回路200的输出端连接，所述输出断路器qf2的输出端连接电机。在几个检测点的电压检测的相序一致后，才会将输出断路器qf2合闸，从而对变频器和电机进行保护。
62.基于上述硬件结构，参见图6，所述变频器启动电路10进行充电检测及控制的过程可以为：进线断路器qf1合闸，采样第一电压检测点p1处的电压，待变频器10检测到第一电压检测点p1处的电压达到预设闭合电压后，采样第二电压检测点p2处的电压，并检测第二电压检测点p2处的电压和第一电压检测点p1处相序是否一致，若一致，则将输入接触器km2合闸，工频接触器km1闭合，并将输出断路器qf2分闸；再通过检测第三电压检测点p3处和第二电压检测点p2处的电压相序是否一致，来判断工频回路100前端与后端的三相相序是否一致，若一致，则所有的相序检测通过；可以闭合输入接触器km2、断开输出接触器km3、断路器qf2合闸，之后变频回路200驱动电机，当检测输出接触器km3的输出端电压的相序和幅值与第三电压检测点p3处的一致时，断开输出接触器km3，闭合工频接触器km1，从而切换至由工频回路100驱动电机。
63.综上所述，基于上述硬件结构，在变频输入端电压检测和输出端电压检测的基础上，通过在工频回路100的接触器前端和后端各增加一个电压检测点，能够有效检测工频回路100与变频回路200的输入与输出是否三相相序相同，保证了软启动同步切换和旁路操作的准确性，并且能够根据是否需要调整相序的选择，对相序检测结果进行处理，提高了应用效率。
64.本实用新型还提供一种电机驱动器，该电机驱动器包括变频器启动电路和电机，该变频器启动电路用于对电机进行驱动，该变频器启动电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的电机驱动器采用了上述变频器启动电路的技术方案，因此该电机驱动器具有上述变频器启动电路所有的有益效果。
65.以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。