专利名称：电动机变频/工频自动转换监控器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种异步电动机的变频驱动和工频电源驱动之间的切换装置，特别是电动机变频/工频自动转换监控器。
背景技术：
目前，用变频器将电动机起动后，再将电动机转切到电网上(或再将电动机从电网上转切到变频器上)的切换方式多采用同步切换方式，同步切换就是在不停电的情况下，利用锁相环技术，使变频器输出电压的频率、幅值和相位均保持与电网电压一致，然后可进行变频器与电网之间的相互平稳切换。采用这种同步切换方式带来两个问题一是由于同步切换是采用闭环控制，所以控制单元必须与变频器有一固定的接口，而市场上的变频器多达50多种，结构均不一样，故现有的控制单元只能与某个具体的变频器配套使用，通用性差。二是同步切换方式要求变频器的输出电压的幅值与工频电网电压一致，变频器的输出电压是根据电动机的额定电压只能定为380V，而我国很多地方的电网电压常年高于380V，在变频器还未与电动机拖开就将电网投入，无疑会出现电网对变频器的反发电现象，严重损害了变频器的使用寿命。如果电网电压过低，又会造成变频器在电网投入瞬间输出过流，引起过流保护而停机。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种电动机变频/工频自动转换监控器，不仅可与结构不同的多种变频器配套使用，通用性好，而且可以在电网电压不稳定的地区正常使用。
本实用新型的目的是这样实现的一种电动机变频/工频自动转换监控器，包括电流检测电路、电压检测电路、中央处理器以及输出控制电路，电流检测电路的输入端通过电流互感器与电动机的工频输入端相连接，电流检测电路的输出端与中央处理器的过流控制单元相连接，电压检测电路包括两个输入端，一个输入端与工频电路相连，另一个输入端与变频器输出电路相连接，电压检测电路包括两个输出端，分别为工频检测输出端和变频检测输出端，两输出端对应连接着中央处理器的频率、相位比较控制单元，中央处理器的输出控制单元连接着用以进行变频—工频切换的输出控制电路。
由于本实用新型与被控制的变频器本身结构没有任何信号连接线，因此其可与任何型号的变频器配套使用，通用性好。本实用新型在使用时，在变频器的输入端和输出端电路上分别串联控制继电器的常开触点，在电动机的工频输入线路上也串联有一个控制继电器的常开触点，电压检测电路的工频输入端和变频输入端分别将采集到的工频电网的频率、相位信号以及变频器输出端的频率、相位信号输入中央处理器的频率相位比较控制单元进行频率和相位的比较，若工频电网的频率、相位分别与变频器的频率、相位相等，则中央处理器的输出控制单元输出控制信号通过输出控制电路控制相应的控制继电器动作，即先断开变频器输入和输出回路，瞬间再将电网投入，因为在切换时已将变频器排除在外，所以电网电压的高低对变频器毫无影响，因此本实用新型尤其适合在我国电网电压不稳定的地区使用。
图1为本实用新型的电路框图；图2为图1中的电流检测电原理图；图3为图1中的电压检测电原理图；图4为图1中的输出控制电原理图；图5为本实用新型的安装接线图；图6为本实用新型的控制电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步详细的描述，一种电动机变频/工频自动转换监控器，如图1所示，其包括电流检测电路、电压检测电路、中央处理器以及输出控制电路，如图2所示，电流检测电路的三相电流输入端分别设置有接在电动机工频输入端导线上的电流互感器线圈CTA、CTB和CTC，如图5所示，CTA、CTB、CTC即为本实用新型与电动机工频输入端相连的电流互感器线圈接线端。互感器线圈的输出端分别通过分流电阻R和稳压二极管Z与运算放大器整形电路IC1的输入端相连接，运算放大器整形电路IC1的输出端先后通过电阻R分压以及电容E滤波与二次运算放大器整形电路IC2的输入端相连接，经过IC2输出的电流又通过一个由电阻R和电容E构成的分压滤波电路输入中央处理器。电流检测电路用来检测电动机工频输入端的电流强弱，电流检测电路的输出端与中央处理器的过流控制单元相连接，中央处理器(CPU)的型号可以是68HC908，中央处理器过流控制单元的PTA0、PTA1以及PTA2管脚分别与电流检测电路的三相输出端相连接，过流控制单元用来判断电动机工频输入端输入的电流是否存在过流，如果过流，就输出断电信号。
如图1所示，电压检测电路包括两个输入端，一个输入端与工频电网相连，如图5所示，UA、UB、UC即为本实用新型与工频电网相连的输入端，另一个输入端与变频器输出电路相连接，如图5所示，U1、V1即为本实用新型与变频器输出电路相连接的输入端。电压检测电路包括两个输出端，分别为工频检测输出端和变频检测输出端，两输出端对应连接着中央处理器的频率、相位比较控制单元，如图1所示，工频检测输出端分别连接着中央处理器的PTB0、PTB1和PTB2管脚，变频检测输出端连接着中央处理器的PTB4管脚。如图3所示，电压检测电路的与工频电网相连的输入端以及与变频器输出电路相连的输入端分别连接有隔离变压器T，所述隔离变压器T的输出端均通过RC滤波电路分别连接着起隔离作用的光耦合器O的输入端，所述光耦合器O的相应输出端ANIN、BNIN、CNIN、UVIN分别与中央处理器的PTB0、PTB1、PTB2和PTB4管脚相连接。
如图1所示，中央处理器的输出控制单元管脚PTA3、PTA4、PTA6、PTA7连接着用以进行变频-工频切换的输出控制电路。如图4所示，所述的与中央处理器的输出控制单元相连的用以进行变频-工频切换的输出控制电路包括控制继电器J1、J2、J3、J4，控制继电器J1、J2、J3、J4分别通过三极管开关电路连接着中央处理器的PTA7、PTA4、PTA6、PTA3管脚，如图4所示，分别并联有保护二极管D的四个控制继电器线圈J连接着三极管N的集电极，三极管N的发射极接地，其基极通过分压电阻R与中央处理器的相应管脚相连。如图6所示，通过输出控制电路的控制继电器J2、J3的触点通断来控制相应的控制继电器KM1、KM2和KM3，如图5所示，控制继电器KM1、KM2和KM3的三个常开触点中的KM1和KM2分别串联在变频器电路的输入端和输出端，第三个常开触点KM3串联在电动机的工频输入线路上。
本实用新型在工作时，先由生产厂家限据经验，在中央处理器里设置一个频段数据，然后根据变频、工频输入的信号，来比较变频器的输出频率与工频电网的频率是否相等，频率相等后，再比较二者的相位是否同相，若同相则由中央处理器控制输出控制电路发信号控制继电器KM1、KM2断开，同时KM3接通，完成变频器拖动电动机到工频电网拖动电动机的转换。若相位不同相，则继续检测，在设定频段内，一定能够等到同相信号。如在中央处理器内设置49.7～50Hz这样一个频段，变频器拖动电动机运转，变频器的频率慢慢升高，总有一个频率会落入所设置的频段数据内，由中央处理器将其捕获，当变频、工频二者的相位同相后，中央处理器就发信号控制继电器KM1、KM2和KM3动作。
本实用新型的运行步骤如下1、如图5所示，合上空气开关Q1、Q2，供电电源接通；2、如图6所示，按下S6按钮，继电器KA6通电，其常开触点KA6吸合，使KM1吸合，变频器加电，对变频器进行设置；3、变频器设置完成后，按下S5按钮，使KA6、KM1断开，变频器输入电源断开；4、将SA1拨向变频启动(变启)，然后按下S2按钮，使继电器KA2通电，其常开触点KA2吸合，分别使继电器KM2、KA1通电，如图5所示，KM2吸合，变频器输出接电动机，继电器KA1的常开触点KA1闭合，使KM1通电吸合，变频器输入供电接通，此时，如图6所示，KA1延时闭合触点接通，变频器起动电动机运行。同时，本实用新型检测变频输出与工频电网的相位是否相同，并检测变频器的输出频率是否达到指定范围内，当达到同相、同频要求时，如图6，图4所示，中央处理器的输出控制单元就给继电器J2断电信号，切断KA2，使图5中的KM2、KM1断开，这样就断开变频器的输入端和输出端，同时，中央处理器的输出控制单元给继电器J3一个吸合信号，让KA3吸合，继电器KM3得电，其常开触点KM3吸合，将电动机由变频器拖动切换到工频电网拖动。
当电流过载时，中央处理器就发信号控制继电器J1断开，切断继电器KA3的电源，继电器KM3断电，将电动机从工频电网切出。
按照上述操作步骤还可以依次启动多台电动机。
权利要求1.一种电动机变频/工频自动转换监控器，包括电流检测电路、电压检测电路、中央处理器以及输出控制电路，其特征是电流检测电路的输入端通过电流互感器与电动机的工频输入端相连接，电流检测电路的输出端与中央处理器的过流控制单元相连接，电压检测电路包括两个输入端，一个输入端与工频电路相连，另一个输入端与变频器输出电路相连接，电压检测电路包括两个输出端，分别为工频检测输出端和变频检测输出端，两输出端对应连接着中央处理器的频率、相位比较控制单元，中央处理器的输出控制单元连接着用以进行变频—工频切换的输出控制电路。
2.根据权利要求1所述的电动机变频/工频自动转换监控器，其特征是电流检测电路的三相电流输入端分别设置有接在电动机工频输入端导线上的电流互感器线圈CTA、CTB和CTC，互感器线圈的输出端分别通过分流电阻R和稳压二极管Z与运算放大器整形电路IC1的输入端相连接，运算放大器整形电路IC1的输出端先后通过电阻R分压以及电容E滤波与二次运算放大器整形电路IC2的输入端相连接，经过IC2输出的电流又通过一个由电阻R和电容E构成的分压滤波电路连接着中央处理器过流控制单元的PTA0、PTA1以及PTA2管脚。
3.根据权利要求1所述的电动机变频/工频自动转换监控器，其特征是电压检测电路的与工频电网相连的输入端以及与变频器输出电路相连的输入端分别连接有隔离变压器T，所述隔离变压器T的输出端均通过RC滤波电路分别连接着起隔离作用的光耦合器O的输入端，所述光耦合器O的相应输出端ANIN、BNIN、CNIN、UVIN分别与中央处理器频率、相位比较控制单元的PTB0、PTB1、PTB2和PTB4管脚相连接。
4.根据权利要求1所述的电动机变频/工频自动转换监控器，其特征是所述的与中央处理器的输出控制单元相连的用以进行变频—工频切换的输出控制电路包括控制继电器J1、J2、J3、J4，控制继电器J1、J2、J3、J4分别通过三极管开关电路连接着中央处理器输出控制单元的PTA7、PTA4、PTA6、PTA3管脚。
专利摘要一种电动机变频/工频自动转换监控器，包括电流检测电路、电压检测电路、中央处理器和输出控制电路，电流检测电路的输入端通过电流互感器与电动机的工频输入端相连接，电流检测电路的输出端与中央处理器的过流控制单元相连接，电压检测电路的一个输入端与工频电路相连，另一个输入端与变频器输出电路相连接，电压检测电路的工频检测输出端和变频检测输出端分别对应连接着中央处理器的频率、相位比较控制单元，中央处理器的输出控制单元连接着用以进行变频—工频切换的输出控制电路。本实用新型由于没有任何信号线与变频器相连，通用性更好，在切换时已将变频器排除在外，所以电网电压的高低对变频器毫无影响，适合在我国电网电压不稳定的地区使用。
文档编号H02P1/04GK2604024SQ03240930
公开日2004年2月18日 申请日期2003年3月15日 优先权日2003年3月15日
发明者苗立林 申请人:新疆电子设备厂