一种大功率电机切换控制系统及切换方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及变频电机的控制技术，具体设及大功率电机的控制切换技术。
【背景技术】
[0002] 在多台大功率电机运行的系统中，为减少电机启动电流对电网的冲击，采用一台 变频器拖动多台电机的启动方式，电机通过变频启动，当升至50监时再切换至工频运行。 电机从变频运行切换到工频运行过程中，因为电机变频运行时的电压相位和工频电源的电 压相位是随机的，当变频器断开电机后的瞬间，电流变化率最大，感性负载产生很高的感应 电势，此时如合上工频电源，两个电源将产生矢量和的压差，此压差产生的电流如超过电源 回路的承受的能力时就会跳闽，严重时造成电路器件损毁。
[0003] 为了防止切换时的该种损毁故障，往往采用在电机断开变频器后，延迟几秒钟甚 至几十秒的时间，等感应电势跌落后再合上工频电源。该种延时合闽的方法，虽然可W解决 跳闽等问题，但是对被控制对象的参数产生很大的波动。电机在脱开变频器后成自由旋转， 高速旋转的电机呈发电状态，由电机的负载决定了延迟的时间，很难把握最佳的合闽时间。 对控制平稳性要求较高的对象，将无法满足工艺要求。
【发明内容】
[0004] 针对现有大功率电机在变频与工频之间切换时所存在的问题，本发明的目的在于 提供一种多台大功率电机切换控制系统，同时还提供一种大功率电机切换方法，W实现大 电机从变频平稳过渡到工频。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0006] 目的1 ;一种大功率电机切换控制系统，该切换控制系统包括控制器、变频器、化C W及切换动作执行器件，所述控制器采集工频电源、变频电源输出和电机脱离变频器后的 感应电势的频率、相位和相序，对各电源的电压波形检测过零点；所述控制器分别跟踪检 测工频电源与变频电源输出的过零同步交集和工频电源与电机感应电势的过零同步交集； 当控制器监测到各同步点的瞬间按时序要求，分别给变频器发出改变输出频率的命令和给 PLC发出切换动作命令；所述变频器在接受到控制器的命令后改变输出频率，W控制调整 在断开电机时确保电压相位相序和工频电源一致；所述PLC在接受到控制命令后控制切换 动作执行器件进行切换动作，实现按时序切断变频器与电机的连接，确保变频器在突然切 断负载时不发生故障报警及控制电机在高速运转时工频电源平稳合闽。
[0007] 在该控制系统的优选方案中，所述控制器通过变压器禪合取样，采集工频电源、变 频电源输出和电机脱开变频器后感应电势的频率和相序。
[0008] 进一步的，所述控制器对变频电源的输出进行滤波处理，将其还原为正弦信号。
[0009] 进一步的，所述控制器将采集到的=组信号通过限幅整形提取过零瞬间脉冲信 号。
[0010] 再进一步的，所述控制器通过同相位检测检测工频电源、变频电源输出过零瞬间 脉冲信号的同步时刻和工频电源、电机感应电势过零脉冲的同步时刻。
[0011] 目的2 ;-种大功率电机切换方法，所述方法通过采集工频电源和变频电源输出 的频率波形，进行实时跟踪及检测各电源的电压波形过零信号，并监测两组电源过零同相 交集，且在各相交同步点实现相位同步切换。
[0012] 在切换方法的优选方案中，所述切换方法还采集电机脱离变频器后的感应电势的 频率、相位和相序，并在电机切换后，对工频信号和电机感应电势的过零同步信号进行跟踪 及检测，实时监测工频信号和电机感应电势的过零同相交集，据此进行相位同步和动作延 时补偿。
[0013] 进一步的，动作延时补偿的时间值通过如下公式确定：
[0014] T补=T-T动；
[0015] 其中，为动作延时补偿值，为接触器动作时间，T为两次过零同步时间。
[0016] 再进一步的，在检测到第一次同步后，在进行动作延时补偿后，进行电机工频合 闽，使得合闽接通瞬间为第二次同步时刻。
[0017] 本发明提供的方案简单可行，通过本方案能够让电机在脱离变频器后，其上的电 压相序相位和工频电源的相序相位一致，合闽时就能平稳的过渡到工频电源上，有效解决 现有技术所存在的问题。
【附图说明】
[0018] W下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本发明。
[0019] 图1为本发明基于实施的工频切换控制系统的示意图；
[0020] 图2为本发明中控制器的工作原理图；
[0021] 图3为本发明中工频过零脉冲与电机感生电势过零脉冲的过零同步示意图；
【具体实施方式】
[002引为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。
[0023] 基于变频电源和工频电源输出信号的特点，本方案对变频电源的频率进行跟踪， 并据此实现变频到工频的平稳过渡。
[0024] 为此，本方案提供的方法通过采集工频电源和变频电源输出的频率波形，进行实 时跟踪及检测各电源的电压波形过零信号，并监测两组电源过零同相交集，且在各相交同 步点实现相位同步切断。
[0025] 据此，再用工频信号和电机感应电势跟踪，实时监测工频信号和电机感应电势的 过零同相交集，由此实现相位同步和动作延时补偿合闽。
[0026] 针对上述原理，W下通过一具体实例来进一步说明：
[0027] 参见图1，所示为本实例基于实现的工频切换控制系统的示意图。由图可知，整个 切换控制系统100主要由控制器101、变频器102、可编程控制器（PLC) 103、切换动作执行器 件104等相互配合构成。通过该切换控制系统100能够实现一台变频器控制多台大功率电 机200的启动切换。
[002引系统中的控制器101采集工频电源、变频电源输出和电机脱离变频器后的感应电 势的频率、相位和相序，对各电源的电压波形检测过零点。
[0029] 控制器101还分别跟踪检测工频电源与变频电源输出的过零同步交集和工频电 源与电机感应电势的过零同步交集。当控制器监测到各同步点的瞬间按时序要求，分别给 变频器102发出改变输出频率的命令和给化C(l〇3)发出切换动作命令，由化C(l〇3)控制 切换动作执行器件104,该里的切换动作执行器件104具体可为电机电源切换回路。
[0030] 变频器102实现在接受到控制器101的命令后改变输出频率，W控制调整在断开 电机时确保电压相位相序和工频电源一致。
[003。化C(l03)在接受到控制的命令后通过控制电机电源切换回路（即切换动作执行 器件）104实现按时序切断变频器102与电机200的连接，确保变频器在突然切断负载时不 发生故障报警及控制电机在高速运转时工频电源平稳合闽。
[0032]在切换过程中，切换控制系统中的控制器根据实测相位和相序，严格控制切换时 的电压相位、变频器切断负载的时序，基于大功率接触器开合时的消弧时间和动作执行的 延时时间，对现场的实时负载进行跟踪检测，在获得电机在满载