专利名称：一种检测并跟踪电机空转转速的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种通过输出特定信号对三相电流采样信号进行分析计算来获取当前电机转速并跟踪的实现装置，尤其涉及一种检测并跟踪电机空转转速的装置及方法。
背景技术：
电机驱动控制器或者变频器，在带电机启动时，电机可能处于自由空转状态，此时电机驱动控制器或者变频器若直接从OHz开始启动，由于输出频率与电机当前实际转速相差较大，则输出电流会上升，如果启动前电机空转的转速越快，则输出电流就越大，同时如果电机带有大惯量负载，则输出电流就会更大，以致于可能触发电流保护准位而跳异警，导致启动失败。目前市面上的电机驱动控制器或者变频器针对此问题一般采用以下两种解决方式，一种是在启动前先对电机做直流刹车动作，待正在空转的电机停止后再启动；另一种是直接启动，待电流出现很大冲击时再做相应的动作以避免跳机。第一种方法很明显会使电机转速降低，启动过程繁琐，延长启动时间，同时多一个直流刹车动作也会造成电能的浪费。第二种方式虽然直接，但整个启动过程中冲击电流很大，噪声也很大，容易降低电机驱动控制器或者变频器和电机的寿命，且同样会造成电能的浪费。因此，电机驱动控制器或者变频器在启动前，如果能通过某种方式获取到电机当前的运转转速，使电机驱动控制器或者变频器能够直接从获取的电机转速开始启动，则输出电流就不会出现急剧上升的现象，启动过程则会顺利平滑的多，也不会出现前述两种装置像电机转速降低，启动繁琐，启动时间延长，降低装置或者电机寿命，电能浪费等问题。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种通过输出特定信号，对三相电流采样信号进行分析计算来获取当前电机转速的实现装置，以及它在变频器上的应用的一种检测并跟踪电机空转转速的装置。为了实现这一目的，本发明是由以下措施来完成的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，该装置包括有电机，其特征在于所述该装置还包括输出测试信号装置、电流采样装置和误差修正装置。本发明进一步的措施是，所述该输出测试信号装置控制电力电子开关模组为特定的开关状态，以此来获得与电机转速相关的电流信号。本发明再进一步的措施是，所述电流采样装置通过CT(Current Transformer)将当前电流信号转换为电压信号，并做A/D转换，为速度推算装置提供电流信号，速度推算装置，根据电流采样装置提供的电流信号推算当前电机的转速。本发明更进一步的措施是，所述误差修正装置在装置根据速度推算装置所推算的电机速度控制电机启动的过程中，监控当前电流和母线电压的变化，快速修正当前的输出频率，以保证输出电流和母线电压不会过大而触发异警保护。本发明更进一步的措施是，所述该装置还包括速度推算装置、电机启动装置和电力电子开关模组。本发明更进一步的措施是，所述该装置输出测试信号装置首先输出预先设定好特定的开关信号给电力电子开关模组，此时电机装置会有电流Iu，Iv，、产生，电流和电压采样装置采的此时的三相电流，将其转化为7；，K, <提供给速度推算装置，速度推算装置得
到当前的电流信号采样值后，首先计算采到的电流信号的频率，然后判断采到的三相电流的相位顺序以确定电机当前空转的转向，从而将得到频率和转向信息f*提供给电机启动装置，电机启动装置根据速度推算装置所提供的严，输出开关调制信号给电力电子开关模组， 从而控制电机启动的起始频率和启动方向。同时，本发明更进一步的措施是，所述电机启动的过程中，电流和电压采样装置会对当前的输出电流和本装置的母线电压进行采样，误差修正装置会根据采样结果，去计算所需要修正的频率Δι，并将此输出给电机启动装置，电机启动装置会将此Af与f*相加，以此作为新的输出频率去控制电力电子开关模组。本发明更进一步的措施是，所述电机为感应电机。一种检测并跟踪电机空转转速的方法，其步骤如下(a)本装置输出特定的电力电子开关模组开关信号；(b)电流采样装置对电流进行采样；(c)速度推算装置进行电流采样信号处理，计算电机当前空转转速；(d)误差修正装置通过监控电机启动过程中的电流和装置的母线电压大小来修正本装置的输出频率，以保证电机的顺利启动。本发明的有益效果如下(1)输出测试信号装置输出特定的IGBT控制信号，速度推算装置根据电流采样装置的采样结果，推算当前电机的空转转速，将其结果提供给电机启动装置，作为本装置输出的起始频率，误差修正装置监控电机启动过程中的电流和装置母线电压大小来修正本装置的输出频率，来保证电机的顺利启动； (2)能使电机在处于自由空转状态启动时不会因输出电流过大而导致电机驱动装置或者变频器跳异警保护，使启动更加平稳；算法简单，易于调试与实现；不需要增加额外的硬件而导致成本增加。
图1所示为本发明的框架图。图中(10)输出测试信号装置；00)电流采样装置；(30)速度推算装置；00)电机启动装置；(50)误差修正装置；(60)电力电子开关模组；(70)电机。
具体实施例方式关于本发明的实施方式，以下将参照附图加以具体说明。由图1所示，本发明的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，该装置的输出测试信号装置10，输出测试信号装置10首先输出预先设定好特定的开关信号给电力电子开关模组60，此时电机70装置会有电流Iu，Iv, Iw产生，电流和电压采样装置20采的此时的三相电流，将其转化为<，K, <提供给速度推算装置30，速度推算装置30得到当前的电流
信号采样值后，首先计算采到的电流信号的频率，然后判断采到的三相电流的相位顺序以确定电机当前空转的转向，从而将得到频率和转向信息f提供给电机启动装置40，电机启动装置40根据速度推算装置30所提供的f，输出开关调制信号给电力电子开关模组60， 从而控制电机启动的起始频率和启动方向，同时，电机70启动的过程中，电流和电压采样装置20会对当前的输出电流和本装置的母线电压进行采样，误差修正装置50会根据采样结果，去计算所需要修正的频率△ f，并将此输出给电机启动装置40，电机启动装置40会将此Δ f与f*相加，以此作为新的输出频率去控制电力电子开关模组60，从而确保本装置的输出频率与电机70空转转速之差不会太大而导致电机70驱动装置或变频器跳机。本发明一种检测并跟踪电机空转转速的方法，其步骤如下(a)本装置输出特定的电力电子开关模组60开关信号；(b)电流采样装置20对电流进行采样；(c)速度推算装置30进行电流采样信号处理，计算电机当前空转转速；(d)误差修正装置50通过监控电机70启动过程中的电流和装置的母线电压大小来修正本装置的输出频率，以保证电机70的顺利启动。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种检测并跟踪电机空转转速的装置，该装置包括有电机，其特征在于所述该装置还包括输出测试信号装置、电流采样装置和误差修正装置。
2.如权利要求1所述的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，其特征在于所述该输出测试信号装置控制电力电子开关模组为特定的开关状态，以此来获得与电机转速相关的电流信号。
3.如权利要求1所述的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，其特征在于所述电流采样装置通过CT(Current Transformer)将当前电流信号转换为电压信号，并做A/D转换， 为速度推算装置提供电流信号，速度推算装置，根据电流采样装置提供的电流信号推算当前电机的转速。
4.如权利要求1所述的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，其特征在于所述误差修正装置在装置根据速度推算装置所推算的电机速度控制电机启动的过程中，监控当前电流和母线电压的变化，快速修正当前的输出频率，以保证输出电流和母线电压不会过大而触发异警保护。
5.如权利要求1-4所述的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，其特征在于所述该装置还包括速度推算装置、电机启动装置和电力电子开关模组。
6.如权利要求5所述的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，其特征在于所述该装置输出测试信号装置首先输出预先设定好特定的开关信号给电力电子开关模组，此时电机装置会有电流Iu，Iv, Iw产生，电流和电压采样装置采的此时的三相电流，将其转化为K, K, <提供给速度推算装置，速度推算装置得到当前的电流信号采样值后，首先计算采到的电流信号的频率，然后判断采到的三相电流的相位顺序以确定电机当前空转的转向，从而将得到频率和转向信息严提供给电机启动装置，电机启动装置根据速度推算装置所提供的^输出开关调制信号给电力电子开关模组，从而控制电机启动的起始频率和启动方向。同时，
7.如权利要求6所述的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，其特征在于所述电机启动的过程中，电流和电压采样装置会对当前的输出电流和本装置的母线电压进行采样， 误差修正装置会根据采样结果，去计算所需要修正的频率Δι，并将此输出给电机启动装置，电机启动装置会将此Δι与f相加，以此作为新的输出频率去控制电力电子开关模组。
8.如权利要求1所述的一种检测并跟踪电机空转转速的装置，其特征在于所述电机为感应电机。
9.一种检测并跟踪电机空转转速的方法，其步骤如下(a)本装置输出特定的电力电子开关模组开关信号；(b)电流采样装置对电流进行采样；(c)速度推算装置进行电流采样信号处理，计算电机当前空转转速；(d)误差修正装置通过监控电机启动过程中的电流和装置的母线电压大小来修正本装置的输出频率，以保证电机的顺利启动。
全文摘要
本发明提供了一种检测并跟踪电机空转转速的装置，该装置包括有电机，其特征在于所述该装置还包括输出测试信号装置、电流采样装置和误差修正装置。本装置具有以下优点提供一种通过输出特定信号，对三相电流采样信号进行分析计算来获取当前电机转速的实现装置，以及它在变频器上的应用。
文档编号G01P3/44GK102158145SQ20111007921
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者刘涛, 王百淞, 陈昆鸿 申请人:苏州士林电机有限公司