變頻器中缺相檢測的軟件實現方法

1、中國自控網:郵局訂閱號:82-946360元/年技術創(chuàng)新您的論文得到相關企業(yè)家品評故障診斷電話:010-*,62192616(T/F 現場總線技術應用 200例變頻器中缺相檢測的軟件實現方法A m ethod of phase lack detected in inverter through software technology(西安工業(yè)學院趙莉姚穎Zhao,Li Yao,Ying摘要:變頻調速技術是近年來發(fā)展起來的一種新興技術,隨著電力電子器件,計算機技術的發(fā)展,交流變頻調速已取得了巨大的進步。同時,交流變頻調速器作為一個新興的產業(yè)正處在蓬勃發(fā)展之中,各種通用性變頻器與高性能變頻器的產品

2、層出不窮。變頻器的功能越來越豐富,保護越來越可靠。本文提出了變頻器中的缺相保護的一種軟件的實現方法,此方法已在所開發(fā)的系列產品中得到了應用,實驗證明具有良好的可靠性與可信度。關鍵詞:變頻器;缺相保護;缺相檢測中圖分類號:TM464文獻標識碼:A 文章編號:1008-0570(200509-1-0159-02Abstract:The Frequency Conversion Adjusting Speed Technology has become a new technology nowadays.With the development of power electronics appara

3、tus and computer technology,alter-nating Frequency Conversion Adjusting Speed Technology has made a great progress.Meanwhile,as a new and developing in-dustry,more kinds of general and high-capability inverter have been produced and sold in the market,their functions become rich and they also run st

4、eadily and reliably.The paper mainly focuses on a method of phase lack protected in inverter through software technology,this method has already been applied in many developed product series,that's to say,its reliability and credibility have greatly been proved.Keywords:inverter;phase lack prote

5、cted;phase lack detected由于變頻器工作環(huán)境的情況復雜,有時會出現供電電源缺相的情況,這種情況如果不進行保護,可能對變頻器造成損害,本設計中提出了變頻器中的缺相保護的一種軟件實現方法,此方法在實際的產品中得到了應用,實驗證明具有良好的可靠性與可信度。1缺相對于變頻器的危害變頻器產品中有單相(200V 級與三相(400V 級的區(qū)分,缺相檢測當然只存在于三相(400級的產品中。變頻器的主電路圖如圖1所示:圖中R 、S 、T 為三相交流輸入,當其中的一相因為熔斷器或空氣開關的故障而斷開時,便認為發(fā)生了缺相。首先通過變頻器上電的全過程,了解缺相可能對變頻器造成的傷害。當開關閉合后

6、,三相電經整流后,通過電阻R 向電容C 充電,此時接觸器J 是斷開的,當C 上的電壓達到250V 左右時,變頻器中的開關電源起振,CPU 開始工作,此后它將實時檢測電容上的電壓V D C ,當V D C 上的電壓達到460V 左右時,吸合接觸器J ,將電阻R 短路掉,此后允許變頻器正常工作。變頻器斷電時,檢測V D C 的電壓小于400V 后,釋放接觸器J 。在主電路中加入接觸器以及電阻R 的原因,是為防止在上電的瞬時,由于電容C 的電壓過低,造成充電電流過大而損壞電容等器件。當變頻器在不發(fā)生缺相的正常情況下工作時,V D C上的電壓如圖2所示,一個工頻周期中將有六個波頭,此時直流電壓V D

7、C 將不會低于470V ,實際上對于一個7.5千瓦的變頻器,其C 的大小一般為900uf (兩個1800uf 相串聯,當滿載運行時,可計算出周期性的電壓降落大致為40V ,紋波系數不會超過7.5%。而當缺相發(fā)生時,一個工頻周期中只有兩個電壓波頭,且整流電壓最低值為零。此時在上述條件下,可以估算出電壓降落大致為150V ,紋波系數要達到30%左右。由此可以看出,在變頻器缺相后仍在運行時,電容C 將被反復大范圍的充電,這種情況是不允許的,它必然將使電容器損壞,從而造成整臺變頻器的損壞。并且,若負載較輕,雖然不會造成電容的損壞,但直流電壓的紋波系數相比于正常時將會增大很多,而且,目前變頻器一般具有恒

8、電壓控制功能,這將造成開關占空比的振蕩和負載電流的振蕩。2缺相檢測的硬件實現方法從上述的敘述中可以得出,缺相故障是應該被防止的,一種硬件上的實現方法如圖3所示。在此電路趙莉:副教授項目來源:寧波樂邦電氣有限公司合作項目變頻器缺相檢測實現方法研究R S TR J C圖1變頻器主電路圖530V333m s t20m s 圖2159-技術創(chuàng)新您的論文得到兩院院士關注中文核心期刊微計算機信息(測控自動化2005年第21卷第9-1期中國自控網: 360元/年郵局訂閱號:82-946電話:010-*,62192616(T/F變頻器與軟啟動器應用200例中C上的電壓的高低將反應R、S、T的三相輸入有無缺相,

9、當發(fā)生缺相時,C上的電壓降低,光耦器件將不導通,A點的信號為高電平,對應缺相的發(fā)生。3缺相檢測的軟件實現方法上述方法雖然實現了缺相故障的檢測,但需要在原來電路的基礎上增加很多元器件,成本增加,因此考慮在不增加硬件的基礎上實現對缺相的檢測。在變頻器中,直流電壓VD C 是要實時檢測的,而缺相發(fā)生后,VD C必然會對其有所反映,通過對VD C進行分析處理,必然能實現缺相的軟件檢測,具體分析如下。電壓VD C在正常情況下,除直流成分外,其主要交流成分的周期為3.3ms,而在缺相的情況下,其主要交流成分的周期將變?yōu)?0ms,因此通過檢測VD C,檢測出其交流成分的周期,就可以判斷其是否缺相。對電壓VD

10、C進行間隔1ms一次的連續(xù)采樣,如圖4所示。取現在時刻之前n次的采樣值,n的取值需要進行詳細的討論。在圖中,從t0到t1的時間段3.3ms中,將至少采到三次值,至多四次值。若取n=5,則連續(xù)五次的值將不會是單調的。而當缺相發(fā)生時,則從t0開始的連續(xù)的五個采樣值將是單調減的,如圖5所示,因此,若采到的五個采樣值為單調時,則可以判斷有缺相發(fā)生。然而在實際系統中,會發(fā)生這樣的情況:由于三相電源的不平衡,當n取5時,連續(xù)采到的值也會出現單調減的情況,如圖6所示,從而引起缺相保護的動作。因此,應該把n適當增大,至少采樣點反映t0至t1之間的全部情況,當把n取為7時,效果較為理想。還有一種情況是當變頻器輕

11、載或空載時,VD C同樣由于三相不平衡出現如圖7所示的情況,在這種情況下VD C將不能反映出是由于缺相還是由于三相不平衡的原因。這時應從缺相保護的根本目的出發(fā),即使缺相也不進行保護,因為這種情況對變頻器是無害的。因此在檢測VD C連續(xù)7個采樣值單調的情況下,且滿足最大值與最小值的差值大于某一設定值時,發(fā)出缺相信號。這個設定值的選取應考慮到的因數有以下方面,首先上面這種情況是在負載比較輕的情況下才會發(fā)生的,因此這個差值不會很大,另一方面三相不平衡在供電系統中規(guī)定其幅值不應該大于5%,因此這個值可以設為30V左右?；谏鲜龅娜毕嗟能浖z測方法,應用于實際的變頻器中,得到了很好的效果,且有十分準確的

12、靈敏度與可靠性。參考文獻1佟純厚,近代交流調速冶金工業(yè)出版社,1995,52何禮高,交流變頻調速系統中的幾種特殊功能設計,變頻器世界, 2000,13陳堅,交流電機數學模型及調速系統,國防工業(yè)出版社,19894沈安文、萬淑蕓,VVVF變頻器低速控制研究變頻器世界,2000,75陳伯時謝鴻鳴交流傳動系統的控制策略,中國宜昌:中國交流電機調速傳動學術會議論文集(第六屆,1999,106黃俊半導體變流技術機械工業(yè)出版社,1986,1作者簡介:趙莉,女,1972,漢族,西安工業(yè)學院計算機科學與工程學院,副教授,研究方向:計算機控制,計算機應用;Email:zhaoli1998(710032陜西西安西安

13、工業(yè)學院計算機科學與工程學院趙莉(710032陜西西安西安工業(yè)學院培訓中心姚穎(Dept of Compr Sci&Engr,Xi'an Inst of Tech,Xi' an710032,ChinaZhao,Li(Cultivate Center,Xi'an Inst of Tech,Xi'an 710032,ChinaYao,Ying(投稿日期:2005.1.3(修稿日期:2005.1.13(接第104頁analysis".IEEE Journal on Selected Areas in Commun-ications,vol.17,no.4,pp.539-550,Apr.19994曹志剛,錢亞生.現代通信原理.北京:清華大學出版社,2003年5月5楊小牛,樓才義.軟件無線電原理與應用.北京:電子工業(yè)出版社,2002年6月6許曉東.寬帶CDMA數字中頻接收機.通信學報,2001年8月,22卷第8期7鈕心圻,楊義先.軟件無線電技術與應用.北京郵電大學出版社,2002年9月作者簡介:姚遠程:西南科技大學信息工程學院副教授,主持過多項國防科研項目,曾獲航天工業(yè)總公司科技進步一、二等獎各一次。林相波:西南科技大學信息工程學院碩士研究生,主要從事無線通信系