一種變頻器控制電路、方法和調速控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種變頻器控制電路、方法和調速控制系統，通過設置與變頻器的第一故障輸出端和第二故障輸出端相連的可編程控制器，以及與該可編程控制器相連的第一繼電器，并在變頻器的復位端口連接第一常開觸點開關，當該變頻器發生故障而停止運行時，其第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關將會斷開，此時，可編程控制器將響應該常閉觸點開關的斷開狀態，通過第一繼電器控制第一常開觸點開關閉合，從而實現了變頻器的復位，則該變頻器將自動重新啟動運行，解決了現有技術中當變頻器瞬時故障時，必須等待操作人員手動按下變頻器的復位按鈕，才能重啟變頻器的問題，保證了變頻器運行的連續性。
【專利說明】—種變頻器控制電路、方法和調速控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及變頻調速控制【技術領域】，更具體的說是涉及一種變頻器控制電路、方法和調速控制系統。
【背景技術】
[0002]變頻器(Variable-frequency Drive, VFD)是一種應用于可調速驅動系統中的常用變頻控制器，其利用變頻驅動技術改變交流電動機工作電壓的頻率和幅度，來平滑控制交流電動機速度及轉矩，從而滿足實際工況需求。近年來，變頻器憑借其體積小、重量輕、保護齊全、可靠性高、能耗低且便于實現自動化控制等一系列優點，已被廣泛地應用到鋼鐵、石油、化工、機械、城市供水及污水處理等各行業。
[0003]但是，在實際應用中，當變頻器發生過壓、欠壓、電磁干擾等瞬時故障時，由于操作人員往往無法在第一時間發現，致使故障不能及時清除，造成設備長時間停止運行，大大影響了設備的生產效率，甚至會損壞設備及危害操作人員的生命安全。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明提供了一種變頻器控制電路、方法和調速控制系統，解決了現有技術中，當變頻器發生瞬時故障時，因操作人員無法第一時間發現，致使該故障不能及時被清除，從而影響設備的生產效率，甚至會損壞設備及危害操作人員的生命安全的技術問題。
[0005]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0006]一種變頻器控制電路，包括:第一常開觸點開關、常閉觸點開關、第一繼電器和可編程控制器，其中，
[0007]所述第一常開觸點開關與該變頻器的復位端口和公共端口相連；
[0008]所述常閉觸點開關連接所述變頻器的第一故障輸出端和第二故障輸出端，在所述變頻器發生故障時斷開；
[0009]所述可編程控制器與所述第一故障輸入端、所述第二故障輸出端和所述第一繼電器相連，以響應所述常閉觸點開關斷開狀態，通過所述第一繼電器控制所述第一常開觸點開關閉合。
[0010]優選的，還包括:第二常開觸點開關、第二繼電器和常開按鈕，其中，
[0011]所述第二常開觸點開關與所述變頻器的正轉控制端口和所述公共端口相連；
[0012]所述常開按鈕和所述第二繼電器均與所述可編程控制器相連，則當所述常開按鈕閉合時，所述可編程控制器通過所述第二繼電器控制所述第二常開觸點開關閉合。
[0013]優選的，還包括:與所述可編程控制器相連的常閉按鈕，當所述常閉按鈕斷開時，所述可編程控制器通過所述第二繼電器控制所述第二常開觸點開關斷開。
[0014]優選的，還包括:
[0015]與所述可編程控制器相連的報警裝置；
[0016]則所述可編程控制器響應所述常閉觸點開關斷開狀態時，控制所述報警裝置進行報警。
[0017]優選的，所述報警裝置具體為LED指示燈。
[0018]優選的，所述可編程控制器具體為S7-200系列的可編程控制器。
[0019]一種變頻器控制方法，包括:
[0020]檢測變頻器第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關的當前工作狀態；
[0021]當所述當前工作狀態為所述常閉觸點開關斷開時，響應所述當前工作狀態，通過第一繼電器控制與變頻器復位端口連接的第一常開觸點開關閉合。
[0022]優選的，當所述當前工作狀態為所述常閉觸點開關斷開時，還包括:
[0023]輸出報警信息。
[0024]一種調速控制系統，包括:變頻器、分別與所述變頻器相連的電機和三相電源，以及變頻器控制電路。
[0025]優選的，還包括:組合開關、第一濾波電路和第二濾波電路，其中，
[0026]所述組合開關與所述三相電源相連；
[0027]所述第一濾波電路與所述組合開關和所述變頻器的電源輸入端相連；
[0028]所述第二濾波電路與所述變頻器的電源輸出端和所述電機相連。
[0029]經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開提供了一種變頻器控制電路，本發明通過設置與變頻器的第一故障輸出端和第二故障輸出端相連的可編程控制器，以及與該可編程控制器相連的第一繼電器，并在變頻器的復位端口連接第一常開觸點開關，當該變頻器發生故障而停止運行時，其第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關將會斷開，此時，可編程控制器將響應該常閉觸點開關的斷開狀態，通過第一繼電器控制第一常開觸點開關閉合，從而實現了變頻器的復位，則該變頻器將自動重新啟動運行，無需等待操作人員手動按下變頻器的復位按鈕，大大縮短了變頻器發生故障到重新啟動之間的時間，提高了設備的生產效率，且避免了因變頻器長時間停止運行，而對設備甚至是操作人員的危害。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發明一種變頻器控制電路的實施例1的結構示意圖；
[0032]圖2為本發明一種變頻器控制電路的實施例2的電路連接圖；
[0033]圖3為本發明一種變頻器控制方法的實施例的流程圖；
[0034]圖4為本發明一種調速控制系統的實施例的結構示意圖；
[0035]圖5為本發明一種變頻器控制程序梯形圖。
【具體實施方式】
[0036]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0037]本發明實施例公開了一種變頻器控制電路，本發明通過設置與變頻器的第一故障輸出端和第二故障輸出端相連的可編程控制器，以及與該可編程控制器相連的第一繼電器，并在變頻器的復位端口連接第一常開觸點開關，當該變頻器發生故障而停止運行時，其第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關將會斷開，此時，可編程控制器將響應該常閉觸點開關的斷開狀態，通過第一繼電器控制第一常開觸點開關閉合，從而實現了變頻器的復位，則該變頻器將自動重新啟動運行，無需等待操作人員手動按下變頻器的復位按鈕，大大縮短了變頻器發生故障到重新啟動之間的時間，提高了變頻器的工作效率，且避免了因變頻器長時間停止運行，而對損壞生產設備甚至危害操作人員的人身安全的情況的發生。
[0038]如圖1所示，為本發明一種變頻器控制電路的實施例1的結構示意圖，該控制電路可以包括:與變頻器VFD的復位端口 RESET和公共端口 COM相連的第一常開觸點開關KA1，與該變頻器VFD的第一故障輸出端Ql和第二故障輸出端Q2相連的常閉觸點開關BP1，以及與該第一故障輸出端Ql和第二故障輸出端Q2相連的可編程控制器110,還有與該第一常開觸點開關KAl對應，且與開編程控制器110相連的第一繼電器120，其中，
[0039]在本發明實際應用中，當繼電器VFD發生故障時，常閉觸點開關BPl將斷開，此時，可編程控制器Iio將會響應常閉觸點開關BPl的斷開狀態，通過第一繼電器120控制第一常開觸點開關KAl閉合，從而使變頻器VFD的復位端口 RESET通電，實現該變頻器VFD的自動重啟，無需等待操作人員手動復位變頻器，大大提高了變頻器的工作效率。尤其是在變頻器控制煉鋼高爐風機、時效爐和淬火爐風機等設備的運行時，避免了因變頻器故障而使這些設備長時間停止運行，而影響產品質量，甚至造成設備的損壞及操作人員的人身傷害的情況的發生。
[0040]另外，在實際應用中，變頻器VFD通常是用于控制電機130的變頻調速運行，則如圖1所示，本發明實施例所述的變頻控制電路還可以包括:與變頻器VFD相連的調速控制電路140。
[0041]具體的，該調速控制電路140可以包括:兩端分別與變頻器VFD的速度調節端口VRF和接地端口 GND相連的可調電阻RP，且變頻器VFD的電壓調節端口 VCI與該可調電阻RP的調節端相連，用于控制電機130正轉的給定電壓，從而控制該電機130的轉速。
[0042]此外，本發明實施例中的變頻器控制電路還可以包括:三相電源150 (包括圖1中的L1、L2、L3和中線N)、與其相連的組合開關QF，與該組合開關QF和變頻器VFD的電源輸入端(即圖1中的端口 R、S和T)相連的第一濾波電路1L，與變頻器VFD的電源輸出端(即圖1中的端口 U、V和W)和電機130相連的第二濾波電路2L，其中，
[0043]組合開關QF包括分別與三相電源150中的L1、L2、L3——對應相連的開關L11、開關L12和開關L13，需要說明的是，開關L11、開關L12和開關L13的導通或關斷的動作一致。
[0044]第一濾波電路IL是由三個分別與開關L11、開關L12和開關L13 —一對應相連的電感構成，同理，第二濾波電路2L也是由分別與變頻器VFD的電源輸出端即端口 U、V和W--對應相連的電感構成,且第一濾波電路1L、第二濾波電路2L和電機130均接地。
[0045]還有，組合開關QF和第一濾波電路IL的連接線，以及三相電源150中中線N均與可編程控制器Iio相連，以便該可編程控制器110實現對變頻器VFD的控制。
[0046]在本發明實施例中，可編程控制器110具體可以選用高性能、小體積的S7-200系列的可編程控制器，其內部結構請參見現有的S7-200系列可編程控制器，在此將不再詳述。
[0047]基于上述分析得知，本發明實施例通過設置與變頻器的第一故障輸出端和第二故障輸出端相連的可編程控制器，以及與該可編程控制器相連的第一繼電器，并在變頻器的復位端口連接第一常開觸點開關，當該變頻器發生故障而停止運行時，其第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關將會斷開，此時，可編程控制器將響應該常閉觸點開關的斷開狀態，通過第一繼電器控制第一常開觸點開關閉合，從而實現了變頻器的復位，則該變頻器將自動重新啟動運行，無需等待操作人員手動按下變頻器的復位按鈕，大大縮短了變頻器發生故障到重新啟動之間的時間，提高了變頻器的工作效率，且避免了因變頻器長時間停止運行，而損壞生產設備甚至危害操作人員的人身安全的情況的發生。
[0048]如圖2所示，為本發明一種變頻器控制電路的實施例2的電路連接圖，該控制電路可以包括:三相電源210、與其相連的組合開關QF，分別與組合開關QF和變頻器VFD的電源輸入端R、S和T相連的第一濾波電路1L，與該變頻器VFD的電源輸出端U、V和W，以及電機220相連的第二濾波電路2L，與三相電源210以及組合開關QF和第一濾波電路IL的連接線相連的可編程控制器230，其中，變頻器VFD的第一故障輸出端Ql和第二故障輸出端Q2之間連接常閉 觸點開關BP1，且該第一故障輸出端Ql和第二故障輸出端Q2分別與可編程控制器230的電源正極和第四輸入端口對應相連，變頻器VFD的復位端口 RESET和公共端口 COM之間連接第一常開觸點開關KA2，正轉控制端口 FWD和公共端口 COM之間連接第二常開觸點開關KA1，另外，變頻器VFD的接地端GND和速度調節端口 VRF之間連接有可調電阻RP,且該可調電阻RP的可調端連接變頻器VFD的電壓調節端口 VCI。
[0049]此外，可編程控制器230的輸出端連接有第一繼電器KA2、第二繼電器KA1、和第三繼電器KA3，輸出端連接有常開按鈕SBl (即啟動按鈕)、常閉按鈕SB2 (即停止按鈕)和常開控制按鈕SB3，需要說明的是，在得知可編程控制器230型號的前提下，至于如何實現上述各繼電器和按鈕與可編程控制器230的連接是本領域技術人員常用的技術手段，本發明對此將不再詳述。
[0050]其中，當可編程控制器230為S7-200系列的可編程控制器時，其輸入輸出端與各繼電器和各按鈕的連接如圖2所示，基于此，在實際應用中，當閉合組合開關QF后，按下常開按鈕SBl后，可編程控制器230與其相連的輸入端口 10.1得電，則該可編程控制器230將會響應該常開按鈕SBl的閉合狀態，使與其輸出端口 Q0.0相連的第二繼電器KAl得電，則與其對應的第二常開觸點開關KAl將閉合，使變頻器VFD的正轉控制端口 FWD得電，從而使變頻器按給定速度運行。
[0051]當按下常閉按鈕SB2時，可編程控制器230中與其相連的輸入端口 10.2斷電，則該可編程控制器230響應該輸入端口 10.2的導通狀態，使第二繼電器KAl斷電，從而使與其對應的第二常開觸點開關KAl斷開，則變頻器VFD的正轉控制端口 FWD斷電，變頻器停止運行。[0052]而當變頻器發生瞬時故障時，其第一故障輸出端Ql和第二故障輸出端Q2之間的常閉觸點開關BPl將斷開，則可編程控制器230的輸入端口 10.4將斷電，此時，與其輸出端口 Q0.0相連的第二繼電器KAl也將會斷開，從而使變頻器停止運行；同時，可編程控制器230也會響應該常閉觸點開關BPl的斷開狀態，經預設時間后，其輸出端口 Q0.1將會得電，從而使與該輸出端口 Q0.1相連的第一繼電器KA2得電,則與該第一繼電器KA2對應的第一常開觸點開關KA2將閉合，使變頻器VFD的復位端口 RESET得電，從而實現了該變頻器VFD的自動重啟，解決了變頻器故障后完全靠人工復位才能重啟的問題，保證了變頻器運行的連續性。
[0053]基于圖2所示的電路圖，可編程控制器230可通過圖5所示的控制程序實現對變頻器的控制，包括正常啟動和停止的控制，以及瞬時故障后的重啟控制。
[0054]其中，T33和T34均為計時器，計時時間分別是3s (單位:秒)和4s，且由于本領域技術人員根據上述控制程序，能夠清楚且準確地得出本發明實施例所述的變頻器控制電路對變頻器的控制過程，此處將不再詳述。
[0055]需要說明的是，在上述控制過程中，變頻器常閉按鈕SB2—直處于導通狀態，因而，上述控制程序中變頻器啟動中繼M0.0 一直處于得電狀態，所以，當實現變頻器的復位后，該變頻器就能夠立刻重新啟動運行，從而保證了變頻器運行的連續性。
[0056]作為本發明另一實施例，變頻器控制電路還可以包括與可編程控制器230相連的報警裝置，當可編程控制器230響應常閉觸點開關BPl的斷開狀態時，控制該報警裝置進行報警，以提醒用戶變頻器發生了瞬時故障。
[0057]其中，該報警裝置具體可以是LED指示燈，則當變頻器發生瞬時故障時，該LED指示燈將會閃爍；該報警裝置還可以是蜂鳴器，當變頻器發生瞬時故障時，其將會發出蜂鳴聲，當然，該報警裝置還可以為其他裝置，只要能夠使可編程控制器根據常閉觸點開關的斷開狀態，控制其輸出報警信息即可，本發明對其不做具體限定。
[0058]綜上所述，當按下常開按鈕(或常閉按鈕)時，本發明通過可編程控制器響應該常開按鈕的閉合狀態(或常閉按鈕的斷開狀態)，使與該可編程控制器相連的第二繼電器得電(或斷電)，從而使與該其對應的第二常開觸點開關閉合(或斷開)，實現變頻器的啟動(或停止)；而當變頻器發生瞬時故障時，可編程控制器會響應該變頻器第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關的斷開狀態，通過連接的第一繼電器控制與變頻器的復位端口相連的第一常開觸點開關閉合，從而實現變頻器的自動重啟，無需等待操作人員手動按下變頻器的復位按鈕，保證了變頻器運行的連續性，提高了變頻器的工作效率，且避免了因變頻器長時間停止運行，而損壞生產設備甚至危害操作人員的人身安全的情況的發生。
[0059]如圖3所示，為本發明一種變頻器控制方法實施例的流程圖，該方法可以包括:
[0060]步驟310:檢測變頻器第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關的當前工作狀態。
[0061]本發明實施例的實際應用中，由于當變頻器發生瞬時故障時，變頻器第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關將會斷開，因而，本發明可通過可編程控制器檢測該常閉觸點開關的當前工作狀態，以便在變頻器發生瞬時故障時，可編程控制器能夠及時進行處理，以保證變頻器運行的連續性。
[0062]步驟320:當該當前工作狀態為常閉觸點開關斷開時，響應該當前工作狀態,通過第一繼電器控制與變頻器復位端口連接的第一常開觸點開關閉合。
[0063]其中，關于步驟S320中的具體實現過程請參見上述一種變頻器控制電路實施例2中對應部分的描述，在此將不再贅述。
[0064]優選的，在步驟S320中，當可編程控制器檢測到常閉觸點開關斷開時，其可以進一步對得到的檢測數據進行判斷，確定變頻器發生的故障屬于瞬時故障時，可編程控制器才會響應該常閉觸點開關的斷開狀態，實現變頻器的重啟，而當確定變頻器發生硬件故障、電機過載等長時間存在的故障時，本發明實施例所提供的變頻器控制方法并不適用。
[0065]另外，當可編程控制器檢測到的當前工作狀態為所述常閉觸點開關斷開時，其可以輸出報警信息，以提醒操作人員此時變頻器發生了瞬時故障。其中，該報警信息可以為蜂鳴聲、LED指示燈的閃爍等等。
[0066]基于上述分析，本發明實施例通過檢測變頻器的第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關的當前工作狀態，以便在該當前工作狀態為常閉觸點開關斷開時，能夠及時響應該當前工作狀態，通過第一繼電器控制與變頻器復位端口連接的第一常開觸點開關閉合，使變頻器的復位端口得電，從而實現變頻器的自動重啟，解決了變頻器瞬時故障后必須由人工復位才能重啟的問題，保證了變頻器運行的連續性。
[0067]如圖4所示，為本發明一種調速控制系統實施例的結構示意圖，該系統可以包括:三相電源410、變頻器420、電機430和變頻器控制電路440，其中，三相電源410與變頻器420和變頻器控制電路440相連，電機430與變頻器420相連。
[0068]需要說明的是，該變頻器控制電路440的組成及其連接關系請參見本發明上述變頻器控制電路實施例1或實施例2的具體描述，此處將不再贅述，且結合上述變頻器控制電路實施例1或實施例2的描述，得到的調速控制系統的優選實施例如圖1或圖2所述，其對應的工作過程同上述變頻器控制電路實施例1或實施例2所詳述的工作過程。
[0069]因而，本發明實施例通過變頻器控制電路控制變頻器的啟動或停止，并在變頻器發生瞬時故障時，通過該變頻器控制電路中的可編程控制器控制變頻器自動重啟，從而解決了現有技術中變頻器瞬時故障后，必須由人工復位才能重啟的問題，保證了變頻器運行的連續性。
[0070]另外，需要說明的是，在本發明上述調速控制系統中，除了上述各器件外，還可以包括:用于連接上述各器件的連接線或連接設備等等，在此將不再一一列舉，只要不是本領域技術人員付出創造性勞動確定的，均屬于本發明保護范圍。
[0071]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的控制方法和控制系統而言，由于其與實施例公開的控制電路相對應或包含實施例公開的控制電路，所以描述的比較簡單，相關之處參見控制電路部分說明即可。
[0072]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種變頻器控制電路，其特征在于，包括:第一常開觸點開關、常閉觸點開關、第一繼電器和可編程控制器，其中， 所述第一常開觸點開關與該變頻器的復位端口和公共端口相連； 所述常閉觸點開關連接所述變頻器的第一故障輸出端和第二故障輸出端，在所述變頻器發生故障時斷開； 所述可編程控制器與所述第一故障輸入端、所述第二故障輸出端和所述第一繼電器相連，以響應所述常閉觸點開關斷開狀態，通過所述第一繼電器控制所述第一常開觸點開關閉合。
2.根據權利要求1所述的控制電路，其特征在于，還包括:第二常開觸點開關、第二繼電器和常開按鈕，其中， 所述第二常開觸點開關與所述變頻器的正轉控制端口和所述公共端口相連； 所述常開按鈕和所述第二繼電器均與所述可編程控制器相連，則當所述常開按鈕閉合時，所述可編程控制器通過所述第二繼電器控制所述第二常開觸點開關閉合。
3.根據權利要求2所述的控制電路，其特征在于，還包括:與所述可編程控制器相連的常閉按鈕，當所述常閉按鈕斷開時，所述可編程控制器通過所述第二繼電器控制所述第二常開觸點開關斷開。
4.根據權利要求3所述的控制電路，其特征在于，還包括: 與所述可編程控制器相連的報警裝置； 則所述可編程控制器響應所述常閉觸點開關斷開狀態時，控制所述報警裝置進行報目O
5.根據權利要求4所述的控制電路，其特征在于，所述報警裝置具體為LED指示燈。
6.根據權利要求3所述的控制電路，其特征在于，所述可編程控制器具體為S7-200系列的可編程控制器。
7.一種變頻器控制方法，其特征在于，包括: 檢測變頻器第一故障輸出端和第二故障輸出端之間的常閉觸點開關的當前工作狀態； 當所述當前工作狀態為所述常閉觸點開關斷開時，響應所述當前工作狀態，通過第一繼電器控制與變頻器復位端口連接的第一常開觸點開關閉合。
8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，當所述當前工作狀態為所述常閉觸點開關斷開時，還包括: 輸出報警信息。
9.一種調速控制系統，其特征在于，包括:變頻器、分別與所述變頻器相連的電機和三相電源，以及如權利要求1-6任一項所述的變頻器控制電路。
10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，還包括:組合開關、第一濾波電路和第二濾波電路，其中， 所述組合開關與所述三相電源相連； 所述第一濾波電路與所述組合開關和所述變頻器的電源輸入端相連； 所述第二濾波電路與所述變頻器的電源輸出端和所述電機相連。
【文檔編號】H02M1/36GK103683891SQ201310703565
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】曹烈銘 申請人:西南鋁業（集團）有限責任公司