專利名稱：帶相位檢測的旁路變頻控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻控制技術(shù)，具體涉及一種帶相位檢測的旁路變頻控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，采用變頻控制技術(shù)控制諸如自動扶梯的電機工作，能實現(xiàn)電機在無須關(guān)停的情況下，以改變供電電源頻率的方式向電機進行供電，即當(dāng)無人乘坐扶梯時，向電機提供低于工頻頻率的供電電源，使電機低速運行；當(dāng)有人乘坐扶梯時，則向電機提供等于工頻頻率的供電電源，使電機高速運行，從而達到節(jié)省一部分電能的目的。但是，若以變頻器作為唯一供電電源，則會存在如下不足之處變頻器始終處于工作狀態(tài)，當(dāng)電機處于工頻狀態(tài)下運行時仍需由變頻器驅(qū)動，變頻器處于耗能狀態(tài)；當(dāng)前變頻器的造價較高，當(dāng)變頻器長時間處于工作狀態(tài)，會縮短變頻器的使用壽命，提高使用成本。 因此，有必要采用一種控制手段，使電機的供電電源能在變頻電源和工頻電源兩者之間進行切換，以減輕變頻器的工作負擔(dān)。然而，由于變頻器的輸出電壓與工頻電源的輸出電壓存在頻率和相位的差別，因此若采用直接切換的方式進行電源切換的話，則會產(chǎn)生沖擊電流， 使電機產(chǎn)生振動，對電機造成一定的損害，并會將振動傳遞給客戶直接接觸的設(shè)備，如扶梯梯級和扶手帶等設(shè)備，影響客戶使用設(shè)備的舒適度。現(xiàn)階段旁路變頻控制中采用的相位檢測技術(shù)存在有變壓回路，需要對變頻器輸出相位進行檢測，這樣則增加了不必要的硬件電路，采用硬件電路對變頻器輸出相位的檢測達不到變頻器自身軟件檢測相位的精度，且純硬件檢測回路無法實現(xiàn)檢測相位精度可調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其變頻電源和工頻電源能在兩者之間的相位一致時進行切換，達到良好的切換效果 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，包括工頻電源、變頻器、電機和主控制器，所述工頻電源的輸出端通過第一接觸器與電機的輸入端連接；變頻器的輸入端與工頻電源的輸出端連接，其輸出端通過第二接觸器與電機的輸入端連接；主控制器控制變頻器、第一接觸器和第二接觸器的工作，及第一接觸器和第二接觸器之間互鎖；所述變頻器內(nèi)部采用軟件方式將變頻器輸出相位轉(zhuǎn)換為方波信號，并于變頻器上形成方波信號輸出端子；所述控制裝置還設(shè)有一與主控制器相連的相位檢測板，其輸入端分別與工頻電源的輸出端和變頻器上的方波信號輸出端子連接；所述相位檢測板通過檢測和比較工頻電源和變頻器兩者的輸出電壓相位而形成比較信號輸出至主控制器；所述主控制器發(fā)送允許相位檢測信號給相位檢測板，且依據(jù)相位檢測板反饋的比較信號控制第一接觸器、第二接觸器和/或變頻器工作。進一步，所述相位檢測板上設(shè)有信號處理電路、微處理器和輸出信號處理電路，所述信號處理電路的輸入端與工頻電源的輸出端、變頻器上的方波信號輸出端子和主控制器連接，其輸出端與微處理器的輸入端連接；微處理器的輸出端與輸出信號處理電路的輸入端連接；輸出信號處理電路的輸出端與主控制器連接。作為優(yōu)選，所述變頻器內(nèi)部采用軟件方式將變頻器輸出的電壓相位轉(zhuǎn)換為方波信號，其0度電壓相位出現(xiàn)在方波的上升沿，其180度電壓相位出現(xiàn)在方波的下降沿。進一步，所述比較信號包括相位一致信號、斷相信號、錯相信號和相位不平衡信號。作為優(yōu)選，當(dāng)工頻電源與變頻器兩者的輸出電壓相位差P大于等于0而少于5時， 相位檢測板即輸出相位一致的比較信號。作為優(yōu)選，當(dāng)相位檢測板輸出相位一致的比較信號時，主控制器控制第一接觸器和第二接觸器的斷開/閉合。作為優(yōu)選，通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，使變頻器與工頻電源輸出電壓間存在較小的相位差，可使相位檢測板在一定的時間內(nèi)檢測到變頻器與工頻電源輸出的相位一致。作為優(yōu)選，相位檢測板直接檢測工頻電源的輸出電壓，通過該輸出電壓的反正弦得正弦波角度。本發(fā)明通過采用上述技術(shù)方案，能使變頻電源和工頻電源處于相位一致時進行電源切換，降低了電源切換時的沖擊電流，減少了電源切換時設(shè)備的振動，實現(xiàn)了設(shè)備電源的安全和平穩(wěn)切換，提高了設(shè)備的使用舒適度。減少了現(xiàn)有相位檢測技術(shù)中的變壓回路等硬件電路，增強了相位檢測的精度。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖。圖2是本發(fā)明所述相位檢測板的電路原理圖。圖3是本發(fā)明所述變頻器輸出電壓相位轉(zhuǎn)換成方波信號的波形圖。圖4是本發(fā)明所述工頻電源與變頻電源的輸出電壓相位一致時的波形圖。圖5是本發(fā)明的時序控制圖。
圖6是本發(fā)明的變頻器和電網(wǎng)的輸出電壓波形對比圖。圖中10-工頻電源；20-變頻器；Yl-方波信號輸出端子；30-電機；40-主控制器； 50-相位檢測板；51-信號處理電路；52-微處理器CPU ；53-輸出信號處理電路；Kl-第一接觸器；K2-第二接觸器；P-相位差?，F(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，主要包括工頻電源10、變頻器20、電機30、主控制器40和相位檢測板50。工頻電源10的輸出端通過第一接觸器Kl與電機30的輸入端連接；變頻器20的輸入端與工頻電源10的輸出端連接，其輸出端通過第二接觸器K2與電機30的輸入端連接。第一接觸器Kl和第二接觸器K2之間互鎖。主控制器40控制變頻器20、第一接觸器K1、第二接觸器K2和相位檢測板50。變頻器20內(nèi)部采用軟件方式將變頻器輸出的電壓相位轉(zhuǎn)換為方波信號，并于變頻器上形成方波信號輸出端子Y1。相位檢測板50設(shè)有信號處理電路51、微處理器52和輸出信號處理電路53，信號處理電路51的輸入端與工頻電源10的輸出端、變頻器上的方波信號輸出端子 Yl和主控制器40連接，其輸出端與微處理器CPU52的輸入端連接；微處理器CPTO2的輸出端與輸出信號處理電路53的輸入端連接；輸出信號處理電路53的輸出端與主控制器40連接。如圖3所示，變頻器內(nèi)的軟件對變頻器輸出電壓的相位進行比較判斷，當(dāng)檢測到輸出電壓相位為正電壓時，方波信號輸出端子Yl的數(shù)字輸出為0N，其0度電壓相位出現(xiàn)在每個方波的上升沿，其180度電壓相位出現(xiàn)在每個方波的下降沿；否則，輸出端子Yl的數(shù)字輸出為OFF。通過這種方式，將變頻器的輸出電壓相位波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字方式，并通過這種方波信號，可以準(zhǔn)確檢測到變頻器輸出電壓相位波形的2個點0度和180度，進而使相位檢測板更準(zhǔn)確地檢測變頻器的輸出電壓相位。采用本發(fā)明進行變頻和工頻電源之間切換的工作過程如下如圖4和圖5所示，電機的初始驅(qū)動電源為變頻電源，變頻器的電源輸出頻率低于工頻電源頻率但受主控制器控制而逐漸提高電源輸出頻率；此時第一接觸器斷開，而第二接觸器閉合。當(dāng)變頻器的電源輸出頻率提高至等于變頻器預(yù)設(shè)定的頻率時，主控制器向相位檢測板發(fā)出相位檢測允許信號，相位檢測板開始檢測工頻電源和變頻器的輸出電壓相位，其中相位檢測板直接檢測工頻電源的輸出電壓，通過該輸出電壓的反正弦得工頻電源的輸出電壓相位，精度為1 ；相位檢測板處理變頻器Yi端子的數(shù)字信號得變頻器輸出電壓相位。當(dāng)檢測到變頻器的輸出電壓相位為0度時，比較兩者的相位差P，若P < 5，則判斷工頻電源和變頻器的輸出電壓相位一致，并向主控制器發(fā)出相位一致信號。主控制器接收到相位一致信號后，控制第二接觸器斷開并閉合第一接觸器，從而使電機的驅(qū)動電源由變頻電源平穩(wěn)切換到工頻電源。如圖6所示，通過改變設(shè)定變頻器的輸出頻率，可使相位檢測板在一定時間內(nèi)檢測到工頻電源與變頻器輸出的電壓相位一致。根據(jù)公式樹電網(wǎng)頻率 50Hz (20ms)，設(shè)定變頻器頻率為49. 5Hz (20. 2ms)，電網(wǎng)頻率比變頻器快，則兩者相位在一定時間內(nèi)必然會一致，通過計算兩者的相位在2s時間內(nèi)必然會發(fā)生一次重合。此外，通過本發(fā)明，還可以實現(xiàn)斷相、錯相、相位不平衡等情況的判斷。
權(quán)利要求
1.帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其特征在于，包括工頻電源、變頻器、電機和主控制器，所述工頻電源的輸出端通過第一接觸器與電機的輸入端連接；變頻器的輸入端與工頻電源的輸出端連接，其輸出端通過第二接觸器與電機的輸入端連接；主控制器控制變頻器、第一接觸器和第二接觸器的工作，及第一接觸器和第二接觸器之間互鎖；所述變頻器內(nèi)部采用軟件方式將變頻器輸出相位轉(zhuǎn)換為方波信號，并于變頻器上形成方波信號輸出端子；所述控制裝置還設(shè)有一與主控制器相連的相位檢測板，其輸入端分別與工頻電源的輸出端和變頻器上的方波信號輸出端子連接；所述相位檢測板通過檢測和比較工頻電源和變頻器兩者的輸出電壓相位而形成比較信號輸出至主控制器；所述主控制器發(fā)送允許相位檢測信號給相位檢測板，且依據(jù)相位檢測板反饋的比較信號控制第一接觸器、第二接觸器和/或變頻器工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其特征在于，所述相位檢測板上設(shè)有信號處理電路、微處理器和輸出信號處理電路，所述信號處理電路的輸入端與工頻電源的輸出端、變頻器上的方波信號輸出端子和主控制器連接，其輸出端與微處理器的輸入端連接；微處理器的輸出端與輸出信號處理電路的輸入端連接；輸出信號處理電路的輸出端與主控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其特征在于，所述變頻器內(nèi)部采用軟件方式將變頻器輸出的電壓相位轉(zhuǎn)換為方波信號，其0度電壓相位出現(xiàn)在方波的上升沿，其180度電壓相位出現(xiàn)在方波的下降沿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其特征在于，所述比較信號包括相位一致信號、斷相信號、錯相信號和相位不平衡信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其特征在于，當(dāng)工頻電源與變頻器兩者的輸出電壓相位差P大于等于0而少于5時，相位檢測板即輸出相位一致的比較信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其特征在于，當(dāng)相位檢測板輸出相位一致的比較信號時，主控制器控制第一接觸器和第二接觸器的斷開/閉合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其特征在于，通過調(diào)整變頻器的輸出頻率，相位檢測板在一時間范圍內(nèi)檢測到工頻電源與變頻器輸出相位一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶相位檢測的旁路變頻控制裝置，其特征在于，相位檢測板直接檢測工頻電源的輸出電壓，通過該輸出電壓的反正弦得正弦波角度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶相位檢測的旁路變頻控制裝置。其包括工頻電源、變頻器、電機、主控制器和相位檢測板，所述工頻電源的輸出端通過第一接觸器與電機的輸入端連接；變頻器的輸入端與工頻電源的輸出端連接，其輸出端通過第二接觸器與電機的輸入端連接；所述變頻器內(nèi)部采用軟件方式將變頻器輸出相位轉(zhuǎn)換為方波信號，并于變頻器上形成方波信號輸出端子；相位檢測板的輸入端分別與工頻電源的輸出端和變頻器上的方波信號輸出端子連接；所述相位檢測板通過檢測和比較工頻電源和變頻器兩者的輸出電壓相位而形成比較信號輸出至主控制器；所述主控制器發(fā)送允許相位檢測信號給相位檢測板，且依據(jù)相位檢測板反饋的比較信號控制第一接觸器、第二接觸器和/或變頻器工作。本發(fā)明的變頻電源和工頻電源能在兩者之間的相位一致時進行切換，達到良好的切換效果。
文檔編號G01R25/00GK102377385SQ201010264358
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者張大明, 馬英 申請人:日立電梯(中國)有限公司