[发明专利]硬件检测的电流过零点测速的串级调速装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种串级调速装置，特别涉及一种硬件检测的电流过零点测速的串级调速装置。

背景技术

我国是一个电力资源非常短缺的国家，节能作为一项重要的技术政策，对国民经济的发展具有深远的影响。风机和水泵在国民经济各部门中应用的数量众多，分布面极广，耗电量巨大。据统计，全国风机和水泵的耗电量占到整个工业用电量的40％以上，而风机、水泵一般在运行中都要进行负荷调节，相应的流量也要跟踪调节。传统的调节方法是调节入口或出口的阀门开度，使得风机、水泵用电量的30%-40％消耗在调节阀门及管网压降上，这是一种效益差、能耗大、设备损坏快、维修量大、运行费用高的落后办法，不仅造成了电能的巨大浪费，而且与经济运行标准也有相当大的差距。如果对风机、水泵进行调速，则可以取得很好的节能效果，提高经济效益。目前比较有发展前景的高压大功率调速技术应该是串级调速技术和高压变频技术，其中串级调速技术是从电机转子侧来实现调速，而高压变频调速技术是直接从定子侧来调速，两者各有千秋。但是对于那些调速性能要求不高，调速范围不宽的高压大功率风机、水泵，串级调速是一种比较经济可行的调速方案。然而传统的串级调速系统存在功率因数低、谐波含量大等缺点，并且目前工业现场使用的斩波串级调速系统的斩波器大多采用开环控制，其动态性能不好。而在采取闭环控制的方案中，有的速度反馈信号采用磁感应接近开关获取，一旦环境或电机发生震动，就容易出现丢脉冲的现象，从而无法实现双闭环控制。也有采用间接方法得到速度信号的案例，但是其计算量非常大，需要花费大量的DSP控制器的运算时间，无法满足快速检测的要求，所有这些都影响了串级调速装置在风机、泵类等负载调速场合的推广应用。

目前关于串级调速装置中涉及电机速度检测的已公开的专利技术大致有以下几类：

（1）开环控制型：这种类型的串级调速装置的主电路虽然也带有斩波环节，但是其不足是采用开环控制，容易发生过流保护，且斩波环节不是采用移相控制，直流电流脉动大。如专利02260070所公开的内反馈式高频斩波交流调速装置。

（2）闭环控制型：这种类型的串级调速装置的主电路斩波器采用闭环控制，但是由于其速度获取是通过磁感应接近开关，容易受到环境及电机振动的影响，经常发生丢脉冲现象，从而无法实现双闭环控制，降低了系统的可靠性。如专利200710122573 所公开的IGBT逆变器中压电动机斩波式双DSP数字调速系统。

（3）速度间接获取型：这种类型装置中电机速度的取得不是通过接近开关，而是通过计算斩波电抗器两端的电压间接得到，其不足之处是要根据斩波器在不同状态时来计算，运算量非常大，不利于双闭环控制的快速性。如专利200820060424.7所公开的无速度传感器的中压电动机转差率控制数字智能调速装置。

发明内容

本发明是针对串级调速装置速度检测存在的不足的问题，提出了一种硬件检测的电流过零点测速的串级调速装置，测量快速并不受外部因素的影响，系统更加稳定。

本发明的技术方案为：一种硬件检测的电流过零点测速的串级调速装置，包括主电路、控制电路和电流过零点速度检测电路，主电路包括绕线电机、整流电路、斩波电路、储能电容、晶闸管逆变电路、反馈变压器；控制电路包括DSP处理器和PLC控制器；电流过零点检测电路包括转子电流采样电路、过零点产生电路；绕线电机定子侧直接连接电网，转子侧输出端连接到三相整流电路的进线端，来自转子绕组的电流经过三相整流桥后依次经过斩波电路、逆变器、反馈变压器后接入电网，斩波电路和逆变器连接处并联储能电容；霍尔器件套于绕组电机转子输出侧的每相的导线上，采集每相电流信号依次经过转子电流采样电路、过零点产生电路后输出形成两个相差180度的脉冲信号，此脉冲信号送DSP处理器处理计算得到电机转速，同时DSP处理器输出控制信号到斩波电路，DSP处理器与PLC控制器通讯数据，PLC输出执行信号。

所述过零点产生电路和DSP处理器之间可接倍频电路，所述过零点产生电路输出的脉冲信号经过倍频电路进行倍频得到倍频后的脉冲信号后，再输入到DSP处理器。

所述转子电流采样电路包括信号转换电路和滤波器，霍尔器件套于绕组电机转子输出侧的每相的导线上，采集每相电流信号输入到信号转换电路，将电流信号转换成电压信号，再经过滤波器修正和滤波所述电压信号，得到滤波后的电流信号。