变频器中缺相检测的软件实现方法

1、邮局订阅号:82-946360元/年技术创新您的论文得到相关企业家品评故障诊断电话:010-*,62192616(T/F 现场总线技术应用 200例变频器中缺相检测的软件实现方法A m ethod of phase lack detected in inverter through software technology(西安工业学院赵莉姚颖Zhao,Li Yao,Ying摘要:变频调速技术是近年来发展起来的一种新兴技术,随着电力电子器件,计算机技术的发展,交流变频调速已取得了巨大的进步。同时,交流变频调速器作为一个新兴的产业正处在蓬勃发展之中,各种通用性变频器与高性能变频器的产品层出不穷。变

2、频器的功能越来越丰富,保护越来越可靠。本文提出了变频器中的缺相保护的一种软件的实现方法,此方法已在所开发的系列产品中得到了应用,实验证明具有良好的可靠性与可信度。关键词:变频器;缺相保护;缺相检测中图分类号:TM464文献标识码:A 文章编号:1008-0570(200509-1-0159-02Abstract:The Frequency Conversion Adjusting Speed Technology has become a new technology nowadays.With the development of power electronics apparatus an

3、d 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 steadily

4、 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 protected;p

5、hase lack detected由于变频器工作环境的情况复杂,有时会出现供电电源缺相的情况,这种情况如果不进行保护,可能对变频器造成损害,本设计中提出了变频器中的缺相保护的一种软件实现方法,此方法在实际的产品中得到了应用,实验证明具有良好的可靠性与可信度。1缺相对于变频器的危害变频器产品中有单相(200V 级与三相(400V 级的区分,缺相检测当然只存在于三相(400级的产品中。变频器的主电路图如图1所示:图中R 、S 、T 为三相交流输入,当其中的一相因为熔断器或空气开关的故障而断开时,便认为发生了缺相。首先通过变频器上电的全过程,了解缺相可能对变频器造成的伤害。当开关闭合后,三相电经整

6、流后,通过电阻R 向电容C 充电,此时接触器J 是断开的,当C 上的电压达到250V 左右时,变频器中的开关电源起振,CPU 开始工作,此后它将实时检测电容上的电压V D C ,当V D C 上的电压达到460V 左右时,吸合接触器J ,将电阻R 短路掉,此后允许变频器正常工作。变频器断电时,检测V D C 的电压小于400V 后,释放接触器J 。在主电路中加入接触器以及电阻R 的原因,是为防止在上电的瞬时,由于电容C 的电压过低,造成充电电流过大而损坏电容等器件。当变频器在不发生缺相的正常情况下工作时,V D C上的电压如图2所示,一个工频周期中将有六个波头,此时直流电压V D C 将不会低

7、于470V ,实际上对于一个7.5千瓦的变频器,其C 的大小一般为900uf (两个1800uf 相串联,当满载运行时,可计算出周期性的电压降落大致为40V ,纹波系数不会超过7.5%。而当缺相发生时,一个工频周期中只有两个电压波头,且整流电压最低值为零。此时在上述条件下,可以估算出电压降落大致为150V ,纹波系数要达到30%左右。由此可以看出,在变频器缺相后仍在运行时,电容C 将被反复大范围的充电,这种情况是不允许的,它必然将使电容器损坏,从而造成整台变频器的损坏。并且,若负载较轻,虽然不会造成电容的损坏,但直流电压的纹波系数相比于正常时将会增大很多,而且,目前变频器一般具有恒电压控制功能

8、,这将造成开关占空比的振荡和负载电流的振荡。2缺相检测的硬件实现方法从上述的叙述中可以得出,缺相故障是应该被防止的,一种硬件上的实现方法如图3所示。在此电路赵莉:副教授项目来源:宁波乐邦电气有限公司合作项目变频器缺相检测实现方法研究R S TR J C图1变频器主电路图530V333m s t20m s 图2159-技术创新您的论文得到两院院士关注中文核心期刊微计算机信息(测控自动化2005年第21卷第9-1期中C上的电压的高低将反应R、S、T的三相输入有无缺相,当发生缺相时,C上的电压降低,光耦器件将不导通,A点的信号为高电平,对应缺相的发生。3缺相检测的软件实现方法上述方法虽然实现了缺相故

9、障的检测,但需要在原来电路的基础上增加很多元器件,成本增加,因此考虑在不增加硬件的基础上实现对缺相的检测。在变频器中,直流电压VD C 是要实时检测的,而缺相发生后,VD C必然会对其有所反映,通过对VD C进行分析处理,必然能实现缺相的软件检测,具体分析如下。电压VD C在正常情况下,除直流成分外,其主要交流成分的周期为3.3ms,而在缺相的情况下,其主要交流成分的周期将变为10ms,因此通过检测VD C,检测出其交流成分的周期,就可以判断其是否缺相。对电压VDC进行间隔1ms一次的连续采样,如图4所示。取现在时刻之前n次的采样值,n的取值需要进行详细的讨论。在图中,从t0到t1的时间段3.

10、3ms中,将至少采到三次值,至多四次值。若取n=5,则连续五次的值将不会是单调的。而当缺相发生时,则从t0开始的连续的五个采样值将是单调减的,如图5所示,因此,若采到的五个采样值为单调时,则可以判断有缺相发生。然而在实际系统中,会发生这样的情况:由于三相电源的不平衡,当n取5时,连续采到的值也会出现单调减的情况,如图6所示,从而引起缺相保护的动作。因此,应该把n适当增大,至少采样点反映t0至t1之间的全部情况,当把n取为7时,效果较为理想。还有一种情况是当变频器轻载或空载时,VD C同样由于三相不平衡出现如图7所示的情况,在这种情况下VD C将不能反映出是由于缺相还是由于三相不平衡的原因。这时

11、应从缺相保护的根本目的出发,即使缺相也不进行保护,因为这种情况对变频器是无害的。因此在检测VD C连续7个采样值单调的情况下,且满足最大值与最小值的差值大于某一设定值时,发出缺相信号。这个设定值的选取应考虑到的因数有以下方面,首先上面这种情况是在负载比较轻的情况下才会发生的,因此这个差值不会很大,另一方面三相不平衡在供电系统中规定其幅值不应该大于5%,因此这个值可以设为30V左右。基于上述的缺相的软件检测方法,应用于实际的变频器中,得到了很好的效果,且有十分准确的灵敏度与可靠性。参考文献1佟纯厚,近代交流调速冶金工业出版社,1995,52何礼高,交流变频调速系统中的几种特殊功能设计,变频器世界

12、, 2000,13陈坚,交流电机数学模型及调速系统,国防工业出版社,19894沈安文、万淑芸,VVVF变频器低速控制研究变频器世界,2000,75陈伯时谢鸿鸣交流传动系统的控制策略,中国宜昌:中国交流电机调速传动学术会议论文集(第六届,1999,106黄俊半导体变流技术机械工业出版社,1986,1(710032陕西西安西安工业学院计算机科学与工程学院赵莉(710032陕西西安西安工业学院培训中心姚颖(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(接第104页analysis".IEEE Journal on Selected Areas in Commun-ications,vol.17,no.4,pp.539-550,Apr.1999作者简介:姚远程:西南科技大学信息工程学院副教授,主持过多项国防科研项目,曾获航天工业总公司科技进步一、二等奖各一次。林相波:西南科技大学信息工程学院硕士研