CN103066895A - 矿用防爆软起动同步无缝切换技术 - Google Patents
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Abstract
一种矿用防爆软起动同步无缝切换技术，软启动的设备在接入电网的一侧用接触器控制，变频器的输出经变频接触器接到软启动设备，同步单元检测电网与变频器输出的相位和频率，并输出模拟信号给变频器，变频器调整相位和频率，当变频器输出相位和频率与电网相位和频率相同时，同步单元输出同步脉冲给变频器，变频器接收到同步脉冲后，停止输出并断开变频接触器，电网接触器闭合，完成软启动到电网的切换。同步技术与现有变频器配合使用，可以在较弱电网中启动大功率电机，同时产生大转矩，没有工频直起的大电流。本发明变频器输出与电网同步时，断开变频接入电网，变频器资源不受限制。该同步技术实现了无缝切换，对机械设备无任何机械冲击。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿用软启动设备的软启动技术，具体地说，是一种软启动同步无缝切换技术。
背景技术
软启动技术在煤矿设备中应用很多，诸如皮带机为了平滑启动，以降低皮带的磨损。泵站为了调节压力，由调速切换为工频。目前的软启动设备与工频切换因没有相序的判断，都是先切掉软启动设备，再给负载投入工频电源，负载设备存在间歇断电的情况。对于大功率设备，若切换不及时，仍然存在冲击的危险。根据目前情况，研究了一种软启动同步无缝切换技术。
发明内容
本发明的目的在于与矿用变频器合用，对于要求软启动的负载，只占用变频器极有限的资源，全速启动后切入电网的无缝切换技术。
本发明的技术方案为：一种矿用防爆软起动同步无缝切换技术，软启动的设备在接入电网的一侧用接触器控制，变频器的输出经变频接触器接到软启动设备，同步单元检测电网与变频器输出的相位和频率，并输出模拟信号给变频器，变频器调整相位和频率，当变频器输出相位和频率与电网相位和频率相同时，同步单元输出同步脉冲给变频器，变频器接收到同步脉冲后，停止输出并断开变频接触器，电网接触器闭合，完成软启动到电网的切换。
优选的是：所述的同步单元包括信号预处理单元、采样单元、波形分析单元、模拟输出和脉冲输出；信号预处理单元对测量的电压信号衰减滤波，采样单元为模数转换电路，波形分析单元将采样后的信号处理计算，判断同步与否，根据相位和频率差的程度，输出对应的模拟量，当判决同步后，输出同步控制信号。
优选的是：所述的电网和同步单元之间，变频器输出和同步单元之间设置有三相电压测量变压器T1、T2。
本发明的有益效果为：同步技术与现有变频器配合使用，可以在较弱电网中启动大功率电机，同时产生大转矩，没有工频直起的大电流。本发明变频器输出与电网同步时，断开变频接入电网，变频器资源不受限制。该同步技术实现了无缝切换，对机械设备无任何机械冲击。大大降低了机械设备的损耗，延长了使用寿命。尤其在煤矿井下的泵站，可用一台变频器和一个同步单元，逐个控制多台泵投入运行，既省设备，又实现软启动的根本目的。
图1为本发明的原理框图
图2为本发明同步单元的原理框图
图3为本发明具体实施例的原理图
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
一种矿用防爆软起动同步无缝切换技术，软启动的设备在接入电网的一侧用接触器控制，变频器的输出经变频接触器接到软启动设备，同步单元检测电网与变频器输出的相位和频率，并输出模拟信号给变频器，变频器调整相位和频率，当变频器输出相位和频率与电网相位和频率相同时，同步单元输出同步脉冲给变频器，变频器接收到同步脉冲后，停止输出并断开变频接触器，电网接触器闭合，完成软启动到电网的切换。所述的同步单元包括信号预处理单元、采样单元、波形分析单元、模拟输出和脉冲输出；信号预处理单元对测量的电压信号衰减滤波，采样单元为模数转换电路，波形分析单元将采样后的信号处理计算，判断同步与否，根据相位和频率差的程度，输出对应的模拟量，当判决同步后，输出同步控制信号。所述的电网和同步单元之间，变频器输出和同步单元之间设置有三相电压测量变压器T1、T2。。
同步单元组成原理如图2所示，由信号预处理单元，采样单元，波形分析单元，模拟输出，控制输出部分组成。其中信号预处理单元对测量的电压信号衰减滤波，采样单元就是模数转换电路，波形分析部分是核心，采用高速数字芯片，把采样后的信号处理计算，判决同步与否，根据相位和频率差的程度，输出对应的模拟量。当判决同步后，输出同步信号。总的来说，同步单元监控两个电压信号，一个是电源进线，一个是变频输出。监控信号是相位和频率。同步单元的输出BUFOUT是0~10V的模拟信号，当小于5V时，说明电网频率高于变频器频率，当大于5V时，说明电网频率低于变频器频率。变频器在BUFOUT信号的基础上可以使用修正功能不断调整输出频率到工频50Hz。当BUFOUT达到5V时，说明同步条件达到，即变频器输出和电网电源相位匹配，频率一致。另外，同步时还输出一个单脉冲信号SYNC。
图3中，系统的主回路和控制回路，电机软启动时由变频器启动，即上控制电时，接触器K1闭合，K2和K6断开，开始加速。图中两个三相电压测量变压器T1，T2分别用于把电网与变频输出的高压转换成低压，两个低压信号送入同步单元。通过同步单元的BUFOUT输出到变频的输入AI1上，自动修正不断调整变频输出，当变频器输出的频率与相位与电网相同时，同步单元输出SYNC单脉冲信号，使继电器K3动作，则K3继电器动作并自保持，接着接触器K2吸合并自保持，在K3动作的时候接触器K1失电，断开变频器的到电机的输出，顺利完成了由变频器到工频电网的切换。其它继电器K5与接触器K6适用于带输入电抗器的场合。该系统完成电机的软启动无缝切换。
以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，在本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。
Claims (3)
1.一种矿用防爆软起动同步无缝切换技术，其特征在于：软启动的设备在接入电网的一侧用接触器控制，变频器的输出经变频接触器接到软启动设备，同步单元检测电网与变频器输出的相位和频率，并输出模拟信号控制变频器，变频器调整相位和频率，当变频器输出相位和频率与电网相位和频率相同时，同步单元输出同步脉冲给变频器，变频器接收到同步脉冲后，停止输出并断开变频接触器，电网接触器闭合，完成软启动到电网的切换。
2.如权利要求1所述的矿用防爆软起动同步无缝切换技术，其特征在于：所述的同步单元包括信号预处理单元、采样单元、波形分析单元、模拟输出和脉冲输出；信号预处理单元对测量的电压信号衰减滤波，采样单元为模数转换电路，波形分析单元将采样后的信号处理计算，判断同步与否，根据相位和频率差的程度，输出对应的模拟量，当判决同步后，输出同步控制信号。
3.如权利要求1所述的矿用防爆软起动同步无缝切换技术，其特征在于：所述的电网和同步单元之间，变频器输出和同步单元之间设置有三相电压测量变压器T1、T2。
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