专利名称：中压电动机无扰动切换智能变频调速系统及其调速方法
技术领域：
本发明涉及交流电动机调速控制技术领域，尤其涉及一种中压电动机无扰动切换智能变 频调速系统及其调速方法。
背景技术：
中高压电动机广泛使用于风机和水泵的拖动，若能利用调速来实现风量和水压调节，则 可以节约大量的电能，所以市场对性能优良、成本适中的中高压调速系统的需求非常旺盛。 以DSP、单片机等为代表的数字控制芯片的普及应用和中、高档PLC控制系统的的深入开发 应用以及模糊逻辑智能控制策略的日益完善，为中压交流异步电动机调速的数字化智能化控
制打下了基础。
在交流电动机调速控制系统中，現有大功率^200KW)中压(3 10KV)交流异步电动机调 速系统主要分为定子侧变频调速和转子侧串级调速两大类，定子侧变频调速在电动机定子侧 接中高压变频调速系统，通过改变定子电压和频率来调节转速。目前变频器技术己日趋成熟， 类型多样，简单可分为通用型变频器，风机水泵专用节能变频器和矢量控制高性能变频器， 有关变频器的原理和技术这里不作阐述。
现有的中压电动机变频调速系统主要是对交流三相鼠笼异步电动机进行调速，其变频调 速特性优良，并可实现软起动，但一旦变频器发生故障，只能接入旁路系统，把变频系统断 开，电动机作全速运行。然而，在有些生产工艺中，不容许电动机转速的突然变化，在变频 调速系统故障时，电动机必须保持原转速继续运行。因此，当现有中压电动机变频调速系统 出现故障时不能实现无扰动的调速切换，其系统性能差、可靠性较低。
发明内容
本发明提供一种中压电动机无扰动切换智能变频调速方法及其调速系统，以解决现有中 压电动机在变频调速系统出现故障时不能实现无扰动的调速切换，系统性能差和可靠性较低
的问题。
6为达到上述目的，本发明实施例一方面提供一种中压电动机无扰动切换智能变频调速包 括以下步骤
5101、 初始化可编程逻辑控制器(PLC);
5102、 用户通过人机交互界面触摸屏输入操作信息，所述操作信息包括工艺类型、工艺
参数和电动机的给定转速；
5103、 所述可编程逻辑控制器(PLC)判断调速系统是否处于正常工作状态，如果处于 正常工作状态则执行步骤S104,否则执行步骤S109;
5104、 所述可编程逻辑控制器(PLC)对所述操作信息进行综合处理，生成第一控制信 号和第二控制信号，并向高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第一控制信号，向水阻调速 系统(WRVS)输出所述第二控制信号；
5105、 所述水阻调速系统(WRVS)根据所述第二控制信号闭合接触器2KM的触点，使 中压电动机(M)的转子回路短路，断开接触器1KM的触点，断开可调水阻器(WR)，并且 所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述第一控制信号控制所述中压电动机(M)软起动 至所述给定转速；
5106、 所述可编程逻辑控制器(PLC)控制所述可调水阻器(WR)的阻值跟随所述中压
电动机(M)的转速变化；
5107、 监控计算机通过所述可编程逻辑控制器(PLC)对所述高压变频调速系统(VVVFS) 进行运行状态远程监测，获取第一监测信息，并将所述第一监测信息发送给所述可编程逻辑
控制器(PLC);
5108、 所述可编程逻辑控制器(PLC)根据所述第一监测信息判断所述高压变频调速系 统(VVVFS)的变频器(VVVF)是否存在过流、过压和/或缺相故障，如果存在过流、过压 和/或缺相故障，则执行步骤S109，否则执行步骤S107;
5109、 所述可编程逻辑控制器(PLC)根据所述第一监测信息生成第三控制信号和第四 控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第三控制信号，向所述水阻调速 系统(WRVS)输出所述第四控制信号；
5110、 所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述第三控制信号接入所述高压变频调速 系统(VVVFS)的旁路系统，并且所述水阻调速系统(WRVS)根据所述第四控制信号闭合 所述接触器1KM的触点，断开所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M)的转子回 路接入所述可调水阻器(WR)，并根据所述可调水阻器(WR)当前的阻值给定所述中压电动机(M)的转速，使所述中压电动机(M)无扰动地转入水阻调速状态。
本发明的中压电动机无扰动切换智能变频调速在所述步骤S110之后，还包括如下步骤 Slll、所述可编程逻辑控制器(PLC)控制所述变频器(VVVF)的频率跟随所述中压电
动机(M)的转速变化；
S112，所述监控计算机通过所述可编程逻辑控制器(PLC)对所述高压变频调速系统 (VVVFS)进行故障状态远程监测，获取第二监测信息，并将所述第二监测信息发送给所述 可编程逻辑控制器(PLC);
S113，所述可编程逻辑控制器(PLC)根据所述第二监测信息判断所述变频器的故障是 否恢复，如果故障已恢复，则执行步骤S114,否则执行步骤S112;
SI 14，所述可编程逻辑控制器(PLC)根据所述第二监测信息生成第五控制信号和第六 控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第五控制信号，向所述水阻调速 系统(WRVS)输出所述第六控制信号；
S115，所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述第五控制信号断开所述高压变频调速 系统(VVVFS)的旁路系统，接入所述变频器(VVVF);所述水阻调速系统(WRVS)根据 所述第六控制信号闭合所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M)的转子回路短路， 断开所述接触器1KM的触点，使所述中压电动机(M)无扰动地反向切换回变频调速状态。
另一方面，本发明还提供一种中压电动机无扰动切换智能变频调速系统，包括中压电动 机(M)、高压变频调速系统(VVVFS)、水阻调速系统(WRVS)、人机交互界面触摸屏、监 控计算机和可编程逻辑控制器(PLC),所述中压电动机(M)分别与所述高压变频调速系统 (VVVFS)和所述水阻调速系统(WRVS)连接，所述可编程逻辑控制器(PLC)分别与所 述高压变频调速系统(VVVFS)、所述水阻调速系统(WRVS)、所述人机交互界面触摸屏和 所述监控计算机连接，其中，所述可编程逻辑控制器(PLC)具体包括
信息接收模块，用于接收用户通过人机交互界面触摸屏输入的操作信息，所述操作信息 包括工艺类型、工艺参数和电动机的给定转速；
第一判断模块，用于在所述信息接收模块接收到所述操作信息时，判断所述调速系统是 否处于正常工作状态；
第一控制模块，用于当所述第一判断模块判定所述调速系统处于正常工作状态时，对所 述操作信息进行综合处理，生成第一控制信号和第二控制信号，并向高压变频调速系统 (VVVFS)输出所述第一控制信号，向水阻调速系统(WRVS)输出所述第二控制信号，由
8所述水阻调速系统(WRVS)根据所述第二控制信号闭合接触器2KM的触点，使中压电动机 (M)的转子回路短路，断开接触器1KM的触点，断开可调水阻器(WR)，由所述高压变频 调速系统(VVVFS)根据所述第一控制信号控制所述中压电动机(M)软起动至所述给定转 速；
第一跟随模块，用于当所述中压电动机(M)处于变频调速控制状态时，控制所述可调 水阻器(WR)的阻值跟随所述中压电动机(M)的转速变化；
第一监测模块，用于根据所述监控计算机的指示对所述高压变频调速系统(VVVFS)进 行运行状态远程监测，接收所述监控计算机发送的第一监测信息；
第二判断模块，用于根据所述第一监测模块接收的第一监测信息判断所述高压变频调速 系统(VVVFS)的变频器(VVVF)是否存在过流、过压和/或缺相故障；
第二控制模块，用于当所述第二判断模块判定所述高压变频调速系统(VVVFS)的变频 器(VVVF)存在过流、过压和/或缺相故障时，根据所述第一监测信息生成第三控制信号和 第四控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第三控制信号，向所述水阻 调速系统(WRVS)输出所述第四控制信号，由所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述 第三控制信号接入所述高压变频调速系统(VVVFS)的旁路系统，并由所述水阻调速系统 (WRVS)根据所述第四控制信号闭合所述接触器1KM的触点，断开所述接触器2KM的触 点，使所述中压电动机(M)的转子回路接入所述可调水阻器(WR)，并根据所述第一跟随 模块跟随的所述可调水阻器(WR)当前的阻值给定所述中压电动机(M)的转速，使所述中 压电动机(M)无扰动地转入水阻调速状态。
本发明的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统，所述可编程逻辑控制器(PLC)还
包括
第二跟随模块，用于当所述中压电动机(M)处于变阻调速控制状态时，控制所述变频 器(VVVF)的频率跟随所述中压电动机(M)的转速变化；
第二监测模块，用于根据所述监控计算机的指示对所述高压变频调速系统(VVVFS)进 行故障状态远程监测，接收所述监控计算机根据所述监测结果接收的第二监测信息；
第三判断模块，用于根据所述第二监测模块接收的第二监测信息判断所述变频器 (VVVF)的故障是否恢复；
第三控制模块，用于当所述第三判断模块判定所述变频器的故障已恢复时，根据所述第 二监测信息生成第五控制信号和第六控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第五控制信号，向所述水阻调速系统(WRVS)输出所述第六控制信号，由所述高压变 频调速系统(VVVFS)根据所述第五控制信号断开所述高压变频调速系统(VVVFS)的旁路 系统，接入所述变频器(VVVF)，并由所述水阻调速系统(WRVS)根据所述第六控制信号 闭合所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M)的转子回路短路，断开所述接触器 1KM的触点，并根据所述第二跟随模块跟随的所述变频器(VVVF)当前的频率值给定所述 中压电动机(M)的转速，使所述中压电动机(M)无扰动地反向切换回变频调速状态。
本发明的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统，所述可编程逻辑控制器(PLC)替 换为DSP+PLC或单片机+PLC。
因此，本发明的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统的可编程逻辑控制器在实施对 高压变频调速系统工作状态的控制的同时，根据电动机的转速实时地调节水阻调速系统的可 调水阻器的阻值，在高压变频调速系统故障时实现由变频调速系统切换到水阻调速系统，并 能根据当前所述可调水阻器的阻值给定电动机切换到水阻调速系统时的转速，并且在转入水 阻调速系统时，可编程逻辑控制器又能根据电动机的转速实时地调节高压变频调速系统的变 频器的频率，当变频调速系统的故障消除后又能反向切换到变频调速系统运行，并能根据当 前所述高压变频调速系统的变频器的频率值给定电动机反向切换到变频调速系统时的转速， 从而实现电动机的无扰动调速切换，维持了电动机的正常运行，而且该系统性能优越，可靠 性高，控制误差小，使用简单方便，具有良好的人机交互界面，灵活的通讯手段，可实现远 程监控和管理，智能化数字化程度高且成本低廉、节能环保。
图1为本发明实施例的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统的结构示意图2为本发明实施例的可编程逻辑控制器的装置结构示意图3为本发明实施例的中压电动机无扰动切换智能变频调速方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述-
参照图l，本发明实施例的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统，包括中压电动机 (M) 1、高压变频调速系统(VVVFS) 2、水阻调速系统(WRVS) 4、人机交互界面触摸屏 6、监控计算机5和可编程逻辑控制器(PLC) 3，所述中压电动机(M) l分别与所述高压变
10水阻调速系统(WRVS) 4连接，所述可编程逻辑控制器(PLC) 3分别与所述高压变频调速系统(VVVFS) 2、所述水阻调速系统(WRVS) 4、所述人机交 互界面触摸屏6和所述监控计算机5连接。
其中，所述高压变频调速系统(VVVFS) 2用于对所述中压电动机(M) l进行变频调 速控制。所述可编程逻辑控制器(PLC) 3用于在所述高压变频调速系统(VVVFS) 2故障时 控制所述高压变频调速系统(VVVFS) 2无扰动切换到所述水阻调速系统，并且当故障消除 后又无扰动地反向控制所述水阻调速系统(WRVS)4切换到所述高压变频调速系统(VVVFS) 2运行。所述水阻调速系统(WRVS) 4用于对所述中压电动机(M) l进行变阻调速控制。 所述监控计算机5用于通过所述可编程逻辑控制器(PLC) 3对所述高压变频调速系统
(VVVFS) 2的运行状态，及其过流、过压、过热和缺相等故障进行远程监测和显示，同时 通过所述可编程逻辑控制器(PLC) 3将监测信息输出至人机交互界面触摸屏6进行本地显示 和报警。所述人机交互界面触摸屏6用于为用户提供工艺参数设定、控制器类型选择等操作 的控制平台，并且各种参量可在触摸屏上显示，而且信息的交互是通过编程逻辑控制器(PLC) 3进行的。
参考图2，在本发明实施例中，中压电动机无扰动切换智能变频调速系统的可编程逻辑 控制器(PLC) 3，具体包括-
信息接收模块301，用于接收用户通过人机交互界面触摸屏6输入的操作信息，所述操 作信息包括工艺类型、工艺参数和电动机的给定转速等。
第一判断模块302，用于在所述信息接收模块301接收到所述操作信息时，判断所述调 速系统是否处于正常工作状态。
第一控制模块303，用于当所述第一判断模块302判定所述调速系统处于正常工作状态 时，对所述操作信息进行综合处理，生成第一控制信号和第二控制信号，并向高压变频调速 系统(VVVFS) 2输出所述第一控制信号，向水阻调速系统(WRVS) 4输出所述第二控制信 号，由所述水阻调速系统(WRVS) 4根据所述第二控制信号闭合接触器2KM的触点，使中 压电动机(M) l的转子回路短路，断开接触器1KM的触点，断开可调水阻器(WR)，由所 述高压变频调速系统(VVVFS) 2根据所述第一控制信号控制所述中压电动机(M) l软起 动至所述给定转速。
第一跟随模块304，用于当所述中压电动机(M) 1处于变频调速控制状态时，控制所述 可调水阻器(WR) 4的阻值跟随所述中压电动机(M) 1的转速变化。第一监测模块305，用于根据所述监控计算机5的指示对所述高压变频调速系统 (VVVFS) 2进行运行状态远程监测，接收所述监控计算机5发送的第一监测信息。
第二判断模块306，用于根据所述第一监测模块305接收的第一监测信息判断所述高压 变频调速系统(VVVFS) 2的变频器(VVVF)是否存在过流、过压和/或缺相故障。
第二控制模块307，用于当所述第二判断模块306判定所述高压变频调速系统(VVVFS) 2的变频器(VVVF)存在过流、过压和/或缺相故障时，根据所述第一监测信息生成第三控 制信号和第四控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS) 2输出所述第三控制信号， 向所述水阻调速系统(WRVS) 4输出所述第四控制信号，由所述高压变频调速系统(VVVFS) 2根据所述第三控制信号接入所述高压变频调速系统(VVVFS) 2的旁路系统，并由所述水 阻调速系统(WRVS) 4根据所述第四控制信号闭合所述接触器1KM的触点，断开所述接触 器2KM的触点，使所述中压电动机(M) 1的转子回路接入所述可调水阻器(WR)，并根据 所述第一跟随模块304跟随的所述可调水阻器(WR)当前的阻值给定所述中压电动机(M) 1的转速，使所述中压电动机(M) 1无扰动地转入水阻调速状态。
在本发明的另一个实施例中，中压电动机无扰动切换智能变频调速系统的可编程逻辑控 制器(PLC)还可以包括-
第二跟随模块308，用于当所述中压电动机(M) 1处于变阻调速控制状态时，控制所述 变频器(VVVF)的频率跟随所述中压电动机(M) 1的转速变化。
第二监测模块309，用于根据所述监控计算机5的指示对所述高压变频调速系统 (VVVFS) 2进行故障状态远程监测，接收所述监控计算机5根据所述监测结果接收的第二 监测信息。
第三判断模块310，用于根据所述第二监测模块309接收的第二监测信息判断所述变频 器(VVVF)的故障是否恢复。
第三控制模块311，用于当所述第三判断模块310判定所述变频器的故障已恢复时，根 据所述第二监测信息生成第五控制信号和第六控制信号，并向所述高压变频调速系统 (VVVFS) 2输出所述第五控制信号，向所述水阻调速系统(WRVS) 4输出所述第六控制信 号，由所述高压变频调速系统(VVVFS) 2根据所述第五控制信号断开所述高压变频调速系 统(VVVFS) 2的旁路系统，接入所述变频器(VVVF)，并由所述水阻调速系统(WRVS) 4 根据所述第六控制信号闭合所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M) l的转子回路 短路，断开所述接触器1KM的触点，并根据所述第二跟随模块308跟随的所述变频器(VVVF)
12当前的频率值给定所述中压电动机(M) 1的转速，所述中压电动机(M) 1无扰动地反向切 换回变频调速状态。
需要说明的是，本领域技术人员可以理解上述实施例中的装置中的模块可以按照实施例 描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。 上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
此外，本发明实施例的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统的可编程逻辑控制器
(PLC) 3可以采用德国西门子公司的中高档的SIMATIC S7-300或SIMATIC S7-400系列的 PLC。因此，利用SIMATIC S7系列的优异性能配合巧妙编程可实施对系统灵活控制、故障的 有效保护和报警。其中，可编程逻辑控制器(PLC)也可以替换为DSP+PLC或单片机+PLC， 中压电动机(M) 1可以为绕线式异步电动机，水阻调速系统(WRVS) 4中设有可调水阻器
(WR)、接触器1KM和2KM，并且水阻调速系统(WRVS) 4也可替换为铸铁变阻系统，可 编程逻辑控制器(PLC) 3设置有CAN总线、RS232/RS485通信接口和IP通信接口，通过 RS232/RS485通信接口和/或CAN现场总线和/或IP接口可以与监控计算机5实现通讯。 本发明的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统在开机上电后，可编程逻辑控制器
(PLC) 3启动初始化子程序对自身进行初始化，使整个控制系统处于准备工作状态。用户可 以通过人机交互界面触摸屏6输入操作信息，如输入工艺类型、工艺参数和电动机的给定转 速等。然后可编程逻辑控制器(PLC) 3的信息接收模块301接收所述操作信息后，触发第--判断模块302判断调速系统是否处于正常工作状态。当所述第一判断模块302判定所述调速 系统处于正常工作状态时，第一控制模块303对所述操作信息进行综合处理，生成第一控制 信号和第二控制信号，并向高压变频调速系统(VVVFS) 2输出所述第一控制信号，向水阻 调速系统(WRVS) 4输出所述第二控制信号，由所述水阻调速系统(WRVS) 4根据所述第 二控制信号闭合接触器2KM的触点，使中压电动机(M) 1的转子回路短路，断开接触器1KM 的触点，断开可调水阻器(WR)，由所述高压变频调速系统(VVVFS) 2根据所述第一控制 信号控制所述中压电动机(M) l软起动至所述给定转速。(否则，所述第一判断模块302继 续进行下一次的判断。
此后，在中压电动机(M) 1工作于高压变频调速系统控制状态下，第一跟随模块304 对水阻调速系统(WRVS) 4的水阻器的阻值进行控制，使之实时跟踪当前中压电动机(M) l的转速变化。在此期间，监控计算机5通过第一监测模块305对所述高压变频调速系统 (VVVFS) 2进行运行状态远程监测，生成第一监测信息，并将所述第一监测信息发送到所述第一监测模块305。然后，第二判断模块306根据所述第一监测模块305接收的第一监测信息判断所述高压变频调速系统(VVVFS) 2的变频器(VVVF)是否存在过流、过压和/或缺相故障。
当所述第二判断模块306判定所述高压变频调速系统(VVVFS) 2的变频器(VVVF)存在过流、过压和/或缺相故障时，所述第二控制模块307根据所述第一监测信息生成第三控制信号和第四控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS) 2输出所述第三控制信号，向所述水阻调速系统(WRVS) 4输出所述第四控制信号，由所述高压变频调速系统(VVVFS)2根据所述第三控制信号接入所述高压变频调速系统(VVVFS) 2的旁路系统，并由所述水阻调速系统(WRVS) 4根据所述第四控制信号闭合所述接触器1KM的触点，断开所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M) 1的转子回路接入所述可调水阻器(WR)，并根据所述第一跟随模块304跟随的所述可调水阻器(WR)当前的阻值给定所述中压电动机(M)l的转速，使所述中压电动机(M) 1无扰动地转入水阻调速状态。(否则，所述第二判断模块306继续进行下一次判断。)
此后，在中压电动机(M) 1工作于水阻调速系统控制状态下，第二跟随模块308控制所述变频器(VVVF)的频率跟随所述中压电动机(M) 1的转速变化。此时，所述监测计算机5开始通过第二监测模块309对所述高压变频调速系统(VVVFS) l进行故障状态远程监测，生成第二监测信息，并将所述第二监测信息发送到所述第二监测模块305。然后，第三判断模块310根据所述第二监测模块309生成的第二监测信息判断所述变频器(VVVF)的故障是否恢复。
当所述第三判断模块310判定所述变频器的故障已恢复时，第三控制模块311根据所述第二监测信息生成第五控制信号和第六控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS) 2输出所述第五控制信号，向所述水阻调速系统(WRVS) 4输出所述第六控制信号，由所述高压变频调速系统(VVVFS) 2根据所述第五控制信号断开所述高压变频调速系统(VVVFS)2的旁路系统，接入所述变频器(VVVF)，并由所述水阻调速系统(WRVS) 4根据所述第六控制信号闭合所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M) l的转子回路短路，断开所述接触器1KM的触点，并根据所述第二跟随模块308跟随的所述变频器(VVVF)当前的频率值给定所述中压电动机(M) 1的转速，所述中压电动机(M) l无扰动地反向切换回变频调速状态。(否则，所述第三判断模块310继续进行下一次判断。)
本发明的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统适合于中压普通绕线式异步电动机和
14中压绕笼型内反馈无刷电动机。
参考图3，上述中压电动机无扰动切换系统的无扰动切换调速方法包括以下步骤
5101、 初始化可编程逻辑控制器(PLC) 3。
5102、 用户通过人机交互界面触摸屏6输入操作信息，所述操作信息包括工艺类型、工艺参数和电动机的给定转速。
5103、 所述可编程逻辑控制器(PLC) 3判断调速系统是否处于正常工作状态，如果处于正常工作状态则执行步骤S104,否则执行步骤S109。
5104、 所述可编程逻辑控制器(PLC) 3对所述操作信息进行综合处理，生成第一控制信号和第二控制信号，并向高压变频调速系统(VVVFS) 3输出所述第一控制信号，向水阻调速系统(WRVS) 4输出所述第二控制信号。
5105、 所述水阻调速系统(WRVS) 4根据所述第二控制信号闭合接触器2KM的触点，使中压电动机(M) l的转子回路短路，断开接触器1KM的触点，断开可调水阻器(WR)，并且所述高压变频调速系统(VVVFS) 2根据所述第一控制信号控制所述中压电动机(M) 1软起动至所述给定转速。
5106、 所述可编程逻辑控制器(PLC) 3控制所述可调水阻器(WR)的阻值跟随所述中压电动机(M) 1的转速变化。
5107、 监控计算机5通过所述可编程逻辑控制器(PLC)对所述高压变频调速系统(VVVFS) 2进行运行状态远程监测，获取第一监测信息，并将所述第一监测信息发送给所
述可编程逻辑控制器(PLC) 3。
5108、 所述可编程逻辑控制器(PLC) 3根据所述第一监测信息判断所述高压变频调速系统(VVVFS) 2的变频器(VVVF)是否存在过流、过压和/或缺相故障，如果存在过流、过压和/或缺相故障，则执行步骤S109，否则执行步骤S107。
5109、 所述可编程逻辑控制器(PLC) 3根据所述第一监测信息生成第三控制信号和第四控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS) 2输出所述第三控制信号，向所述水阻调速系统(WRVS) 4输出所述第四控制信号。
5110、 所述高压变频调速系统(VVVFS) 2根据所述第三控制信号接入所述高压变频调速系统(VVVFS) 2的旁路系统，并且所述水阻调速系统(WRVS) 4根据所述第四控制信号闭合所述接触器1KM的触点，断开所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M) l的转子回路接入所述可调水阻器(WR)，并根据所述可调水阻器(WR)当前的阻值给定所述
15中压电动机(M) 1的转速，使所述中压电动机(M) 1无扰动地转入水阻调速状态。
Slll、所述可编程逻辑控制器(PLC) 3控制所述变频器(VVVF)的频率跟随所述中压电动机(M) 1的转速变化。
S112，所述监控计算机5通过所述可编程逻辑控制器(PLC) 3对所述高压变频调速系统(VVVFS) 2进行故障状态远程监测，获取第二监测信息，并将所述第二监测信息发送给所述可编程逻辑控制器(PLC) 3。
S113，所述可编程逻辑控制器(PLC) 3根据所述第二监测信息判断所述变频器的故障是否恢复，如果故障已恢复，则执行步骤S114，否则执行步骤S112。
S114，所述可编程逻辑控制器(PLC) 3根据所述第二监测信息生成第五控制信号和第六控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS) 2输出所述第五控制信号，向所述水阻调速系统(WRVS) 4输出所述第六控制信号。
S115，所述高压变频调速系统(VVVFS) 2根据所述第五控制信号断开所述高压变频调速系统(VVVFS) 2的旁路系统，接入所述变频器(VVVF);所述水阻调速系统(WRVS) 4根据所述第六控制信号闭合所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M) l的转子回路短路，断开所述接触器1KM的触点，使所述中压电动机(M) 1无扰动地反向切换回变频调速状态。
本发明的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统的可编程逻辑控制器在实施对髙压变频调速系统工作状态的控制的同时，根据电动机的转速实时地调节水阻调速系统的可调水阻器的阻值，在高压变频调速系统故障时实现由变频调速系统切换到水阻调速系统，并能根据当前所述可调水阻器的阻值给定电动机切换到水阻调速系统时的转速，并且在转入水阻调速系统时，可编程逻辑控制器又能根据电动机的转速实时地调节高压变频调速系统的变频器的频率，当变频调速系统的故障消除后又能反向切换到变频调速系统运行，并能根据当前所述高压变频调速系统的变频器的频率值给定电动机反向切换到变频调速系统时的转速，从而实现电动机的无扰动调速切换，维持了电动机的正常运行，而且该系统性能优越，可靠性高，控制误差小，使用简单方便，具有良好的人机交互界面，灵活的通讯手段，可实现远程监控和管理，智能化数字化程度高且成本低廉、节能环保。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1、一种中压电动机无扰动切换智能变频调速方法，其特征在于，包括以下步骤S101、初始化可编程逻辑控制器(PLC)；S102、用户通过人机交互界面触摸屏输入操作信息，所述操作信息包括工艺类型、工艺参数和电动机的给定转速；S103、所述可编程逻辑控制器(PLC)判断调速系统是否处于正常工作状态，如果处于正常工作状态则执行步骤S104，否则执行步骤S109；S104、所述可编程逻辑控制器(PLC)对所述操作信息进行综合处理，生成第一控制信号和第二控制信号，并向高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第一控制信号，向水阻调速系统(WRVS)输出所述第二控制信号；S105、所述水阻调速系统(WRVS)根据所述第二控制信号闭合接触器2KM的触点，使中压电动机(M)的转子回路短路，断开接触器1KM的触点，断开可调水阻器(WR)，并且所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述第一控制信号控制所述中压电动机(M)软起动至所述给定转速；S106、所述可编程逻辑控制器(PLC)控制所述可调水阻器(WR)的阻值跟随所述中压电动机(M)的转速变化；S107、监控计算机通过所述可编程逻辑控制器(PLC)对所述高压变频调速系统(VVVFS)进行运行状态远程监测，获取第一监测信息，并将所述第一监测信息发送给所述可编程逻辑控制器(PLC)；S108、所述可编程逻辑控制器(PLC)根据所述第一监测信息判断所述高压变频调速系统(VVVFS)的变频器(VVVF)是否存在过流、过压和/或缺相故障，如果存在过流、过压和/或缺相故障，则执行步骤S109，否则执行步骤S107；S109、所述可编程逻辑控制器(PLC)根据所述第一监测信息生成第三控制信号和第四控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第三控制信号，向所述水阻调速系统(WRVS)输出所述第四控制信号；S110、所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述第三控制信号接入所述高压变频调速系统(VVVFS)的旁路系统，并且所述水阻调速系统(WRVS)根据所述第四控制信号闭合所述接触器1KM的触点，断开所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M)的转子回路接入所述可调水阻器(WR)，并根据所述可调水阻器(WR)当前的阻值给定所述中压电动机(M)的转速，使所述中压电动机(M)无扰动地转入水阻调速状态。
2、 根据权利要求1所述中压电动机无扰动切换智能变频调速方法，其特征在于，在所述 步骤S110之后，还包括如下步骤5111、 所述可编程逻辑控制器(PLC)控制所述变频器(VVVF)的频率跟随所述中压电动机(M)的转速变化；5112, 所述监控计算机通过所述可编程逻辑控制器(PLC)对所述高压变频调速系统 (VVVFS)进行故障状态远程监测，获取第二监测信息，并将所述第二监测信息发送给所述可编程逻辑控制器(PLC);S113，所述可编程逻辑控制器(PLC)根据所述第二监测信息判断所述变频器的故障是 否恢复，如果故障已恢复，则执行步骤S114，否则执行步骤S112;S114，所述可编程逻辑控制器(PLC)根据所述第二监测信息生成第五控制信号和第六 控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第五控制信号，向所述水阻调速 系统(WRVS)输出所述第六控制信号；S115，所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述第五控制信号断开所述高压变频调速 系统(VVVFS)的旁路系统，接入所述变频器(VVVF);所述水阻调速系统(WRVS)根据 所述第六控制信号闭合所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M)的转子回路短路， 断开所述接触器1KM的触点，使所述中压电动机(M)无扰动地反向切换回变频调速状态。
3、 一种中压电动机无扰动切换智能变频调速系统，包括中压电动机(M)、高压变频调 速系统(VVVFS)、水阻调速系统(WRVS)、人机交互界面触摸屏、监控计算机和可编程逻 辑控制器(PLC),所述中压电动机(M)分别与所述高压变频调速系统(VVVFS)和所述水 阻调速系统(WRVS)连接，所述可编程逻辑控制器(PLC)分别与所述高压变频调速系统(VVVFS)、所述水阻调速系统(WRVS)、所述人机交互界面触摸屏和所述监控计算机连接， 其特征在于，所述可编程逻辑控制器(PLC)具体包括信息接收模块，用于接收用户通过人机交互界面触摸屏输入的操作信息，所述操作信息 包括工艺类型、工艺参数和电动机的给定转速；第一判断模块，用于在所述信息接收模块接收到所述操作信息时，判断所述调速系统是 否处于正常工作状态；第一控制模块，用于当所述第一判断模块判定所述调速系统处于正常工作状态时，对所述操作信息进行综合处理，生成第一控制信号和第二控制信号，并向高压变频调速系统 (VVVFS)输出所述第一控制信号，向水阻调速系统(WRVS)输出所述第二控制信号，由所述水阻调速系统(WRVS)根据所述第二控制信号闭合接触器2KM的触点，使中压电动机 (M)的转子回路短路，断开接触器1KM的触点，断开可调水阻器(WR)，由所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述第一控制信号控制所述中压电动机(M)软起动至所述给定转速；第一跟随模块，用于当所述中压电动机(M)处于变频调速控制状态时，控制所述可调 水阻器(WR)的阻值跟随所述中压电动机(M)的转速变化；第一监测模块，用于根据所述监控计算机的指示对所述高压变频调速系统(VVVFS)进 行运行状态远程监测，接收所述监控计算机发送的第一监测信息；第二判断模块，用于根据所述第一监测模块接收的第一监测信息判断所述高压变频调速 系统(VVVFS)的变频器(VVVF)是否存在过流、过压和/或缺相故障；第二控制模块，用于当所述第二判断模块判定所述高压变频调速系统(VVVFS)的变频 器(VVVF)存在过流、过压和/或缺相故障时，根据所述第一监测信息生成第三控制信号和 第四控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS)输出所述第三控制信号，向所述水阻 调速系统(WRVS)输出所述第四控制信号，由所述高压变频调速系统(VVVFS)根据所述 第三控制信号接入所述高压变频调速系统(VVVFS)的旁路系统，并由所述水阻调速系统 (WRVS)根据所述第四控制信号闭合所述接触器1KM的触点，断开所述接触器2KM的触 点，使所述中压电动机(M)的转子回路接入所述可调水阻器(WR)，并根据所述第一跟随 模块跟随的所述可调水阻器(WR)当前的阻值给定所述中压电动机(M)的转速，使所述中 压电动机(M)无扰动地转入水阻调速状态。
4、根据权利要求3所述的中压电动机无扰动切换智能变频调速系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(PLC)还包括第二跟随模块，用于当所述中压电动机(M)处于变阻调速控制状态时，控制所述变频 器(VVVF)的频率跟随所述中压电动机(M)的转速变化；第二监测模块，用于根据所述监控计算机的指示对所述高压变频调速系统(VVVFS)进 行故障状态远程监测，接收所述监控计算机根据所述监测结果接收的第二监测信息；第三判断模块，用于根据所述第二监测模块接收的第二监测信息判断所述变频器 (VVVF)的故障是否恢复；第三控制模块，用于当所述第三判断模块判定所述变频器的故障已恢复时，根据所述第 二监测信息生成第五控制信号和第六控制信号，并向所述高压变频调速系统(VVVFS)输出 所述第五控制信号，向所述水阻调速系统(WRVS)输出所述第六控制信号，由所述高压变 频调速系统(VVVFS)根据所述第五控制信号断开所述高压变频调速系统(VVVFS)的旁路 系统，接入所述变频器(VVVF)，并由所述水阻调速系统(WRVS)根据所述第六控制信号 闭合所述接触器2KM的触点，使所述中压电动机(M)的转子回路短路，断开所述接触器 1KM的触点，并根据所述第二跟随模块跟随的所述变频器(VVVF)当前的频率值给定所述 中压电动机(M)的转速，使所述中压电动机(M)无扰动地反向切换回变频调速状态。
5、根据权利要求3或4所述中压电动机无扰动切换智能变频调速系统，其特征在于，所 述可编程逻辑控制器(PLC)可替换为DSP+PLC或单片机+PLC。
全文摘要
本发明公开了一种中压电动机无扰动切换智能变频调速系统及其调速方法，该系统包括高压变频调速系统、可编程逻辑控制器和水阻调速系统等，其中，可编程逻辑控制器在高压变频调速系统故障时能控制高压变频调速系统无扰动切换到水阻调速系统，并且当故障消除后又能无扰动地反向控制水阻调速系统(WRVS)切换到高压变频调速系统(VVVFS)运行，从而实现了电动机的无扰动调速切换，维持了电动机的正常运行。而且，该系统性能优越，可靠性高，控制误差小，使用简单方便，具有良好的人机交互界面，灵活的通讯手段，可实现远程监控和管理，智能化数字化程度高且成本低廉、节能环保。
文档编号H02P27/04GK101488727SQ200810171749
公开日2009年7月22日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者华 杨, 粱慧冰, 马小亮 申请人:广东华拿东方能源有限公司