CN201976056U

CN201976056U - 一种稀土永磁同步电机的同相位切换电路

Info

Publication number: CN201976056U
Application number: CN201020600253XU
Authority: CN
Inventors: 朱长洪
Original assignee: WUXI JINGWEI TEXTILE SCIENCE AND TECHNOLOGY TEST Co Ltd
Current assignee: WUXI JINGWEI TEXTILE SCIENCE AND TECHNOLOGY TEST Co Ltd
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2020-11-10

Abstract

本实用新型公开了一种稀土永磁同步电机的同相位切换电路，包括电网、电机M、第一至三交流接触器KM1-KM3、变频器U1与相位检测板A1。本实用新型所述稀土永磁同步电机的同相位切换电路，可以克服现有技术中安全及稳定性差与投资成本高等缺陷，以实现安全及稳定性好、投资成本低与投资回报周期短的优点。

Description

一种稀土永磁同步电机的同相位切换电路

技术领域

本实用新型涉及稀土永磁同步电机，具体地，涉及一种稀土永磁同步电机的同相位切换电路。

背景技术

目前，稀土永磁同步电机的应用和推广已近十年，由于稀土永磁同步电动机具有体积小、损耗低与效率高等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，稀土永磁同步电动机必然广泛地应用于国民经济的各个领域。

随着变频技术的日趋完善，实现机电一体化，其优点已越来越明显。但是，又因为稀土永磁同步电动机起动力矩和过载能力均比三相异步电动机高出一个功率等级，最大起动力矩与额定力矩之比可达3.6倍，而一般异步电动机仅有1.6倍，直接启动对设备的冲击力较大，所以稀土永磁电机无法直接应用在一些不需要调速的设备上，尤其是大功率电机。

为了解决这个难题，以往一般采用变频器软启动，频率到达50HZ后变频器退出，电机采用工频50HZ运行。但是，这样控制存在以下缺点：变频和工频切换的瞬间，由于永磁同步电机从变频器退出时的相位和电网相位不一致，造成极大相间电流，无论对电机绕组、转子磁钢还是电网都形成大电流冲击，甚至跳闸。

具体地，如图1所示，电机M启动时，第一交流接触器KM1与第二交流接触器KM2吸合、变频器U1运行，电机开始低速启动直至50HZ，到达50HZ后，第一交流接触器KM1与第二交流接触器KM2释放，第三交流接触器KM3吸合，电机M转为工频50HZ运行，变频器U1停止。在图1中，电机M为稀土永磁同步电机。

另外，在上述控制模式中，每台设备为了能使用稀土永磁同步电机，都必须增加一台变频器，变频器只是作为启动时短时间工作，切换到工频运行后，变频器又处于闲置状态，造成投资成本的增加和资源浪费。

综上所述，在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷：

(1)安全及稳定性差：变频和工频切换的瞬间，由于永磁同步电机从变频器退出时的相位和电网相位不一致，造成极大相间电流，无论对电机绕组、转子磁钢还是电网都形成大电流冲击，甚至跳闸；

(2)投资成本高：每台设备为了能使用稀土永磁同步电机，都必须增加一台变频器，变频器只是作为启动时短时间工作，切换到工频运行后，变频器又处于闲置状态，造成投资成本的增加和资源浪费。

发明内容

本实用新型的第一目的在于，针对上述问题，提出一种稀土永磁同步电机的同相位切换电路，以实现安全及稳定性好的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种稀土永磁同步电机的同相位切换电路，包括电网、电机M、第一至三交流接触器KM1-KM3、变频器U1与相位检测板A1，其中：所述第一交流接触器KM1、变频器U1与第二交流接触器KM2，依次串联在电网与电机M之间；所述第三交流接触器KM3并联在第一交流接触器KM1与电网的公共端、以及第二交流接触器与电机M的公共端之间；所述相位检测板A1的输入端与输出端，并联在第二交流接触器KM2的两端；电源端，与24V直流电源连接；控制端，与允许切换信号端连接。

进一步地，所述相位检测板A1包括第一采样单元、电源、第二采样单元、比较单元与继电器输出单元，其中：所述第一采样单元的输入端与变频器U1的输出端连接，输出端与比较单元的第一输入端连接；第二采样单元的输入端与电网输入端连接，输出端与比较单元的第二输入端连接；所述比较单元的电源端与电源连接，输出端与继电器输出单元的输入端连接；继电器输出单元的输出端为相位检测板A1的控制端。

进一步地，所述电网、变频器U1与电机M，均接保护地PE。

本实用新型各实施例的稀土永磁同步电机的同相位切换电路，由于包括电网、电机M、第一至三交流接触器KM1-KM3、变频器U1与相位检测板A1，其中：第一交流接触器KM1、变频器 U1与第二交流接触器KM2，依次串联在电网与电机M之间；第三交流接触器KM3并联在第一交流接触器KM1与电网的公共端、以及第二交流接触器与电机M的公共端之间；相位检测板A1的输入端与输出端，并联在第二交流接触器KM2的两端；电源端，与24V直流电源连接；控制端，与允许切换信号端连接；可以利用变频器PWM调制正弦波的特点，监测变频器输出和工频输入三相间的电压值，据测量这两者之间的电压在80V-400V之间变化，通过采样单元与比较单元判断当两者同相之间的电压小于100V时进行切换，这时候的切换电流很小，以解决变频和工频切换时相位不同产生的冲击电流；从而可以克服现有技术中安全及稳定性差的缺陷，以实现安全及稳定性好的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为现有技术中稀土永磁同步电机的同相位切换电路的电气原理示意图；

图2为根据本实用新型稀土永磁同步电机的同相位切换电路的电气原理示意图；

图3为根据本实用新型稀土永磁同步电机的同相位切换电路中相位检测板的工作原理示意图。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：

1-第一采样单元；2-电源；3-第二采样单元；4-比较单元；5-继电器输出单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据本实用新型实施例，如图2和图3所示，提供了一种稀土永磁同步电机的同相位切换电路。

如图2所示，本实施例包括电网、电机M、第一至三交流接触器KM1-KM3、变频器U1与相位检测板A1，其中：第一交流接触器KM1、变频器U1与第二交流接触器KM2，依次串联在电网与电机M之间；第三交流接触器KM3并联在第一交流接触器KM1与电网的公共端、以及第二交流接触器与电机M的公共端之间；相位检测板A1的输入端与输出端，并联在第二交流接触器KM2的两端；电源端，与24V直流电源连接；控制端，与允许切换信号端连接。这里，所述电网、变频器U1与电机M，均接保护地 PE。在图2中，相位检测板A1的两个输入端为允许切换信号输入端，电机M为稀土永磁同步电机。

进一步地，在上述实施例中，如图3所示，相位检测板A1包括第一采样单元1、电源2、第二采样单元3、比较单元4与继电器输出单5元，其中：第一采样单元1的输入端与变频器U1的输出端连接，输出端与比较单元4的第一输入端连接；第二采样单元3的输入端与电网输入端连接，输出端与比较单元4的第二输入端连接；比较单元4的电源端与电源连接，输出端与继电器输出单元5的输入端连接；继电器输出单元5的输出端为相位检测板A1的控制端。在图3中，U、V、W为变频器输出端，L1、L2、L3为电网输入端。

上述实施例的稀土永磁同步电机的同相位切换电路，在电机M启动时，第一交流接触器KM1与第二交流接触器KM2吸合，变频器U1运行，电机M开始低速启动直至50HZ；到达50HZ后，相位检测板A1开始监测对应的各相间的电压值，当三相相间电压值均小于100V时，输出继电器(即继电器输出单元5)吸合，第一交流接触器KM1与第二交流接触器KM2释放，第三交流接触器KM3吸合，电机M转为工频50HZ运行，变频器U1停止。

可见，上述实施例的稀土永磁同步电机的同相位切换电路，由于包括电网、电机M、第一至三交流接触器KM1-KM3、变频器U1与相位检测板A1，其中：第一交流接触器KM1、变频器U1与第二交流接触器KM2，依次串联在电网与电机M之间；第三交流接触器KM3并联在第一交流接触器KM1与电网的公共端、以及第二交流接触器与电机M的公共端之间；相位检测板A1的输入端与输出端，并联在第二交流接触器KM2的两端；电源端，与24V直流电源连接；控制端，与允许切换信号端连接；可以利用变频器PWM调制正弦波的特点，监测变频器输出和工频输入三相间的电压值，据测量这两者之间的电压在80V-400V之间变化，通过采样单元与比较单元判断当两者同相之间的电压小于100V时进行切换，这时候的切换电流很小，以解决变频和工频切换时相位不同产生的冲击电流；从而可以克服现有技术中安全及稳定性差的缺陷，以实现安全及稳定性好的优点。

综上所述，本实用新型各实施例的稀土永磁同步电机的同相位切换电路，由于包括电网、电机M、第一至三交流接触器KM1-KM3、变频器U1与相位检测板A1；通过增加相位检测板，可以实现变频、工频小电流切换，避免对设备和电网产生冲击。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种稀土永磁同步电机的同相位切换电路，其特征在于，包括电网、电机M、第一至三交流接触器KM1-KM3、变频器U1与相位检测板A1，其中：

所述第一交流接触器KM1、变频器U1与第二交流接触器KM2，依次串联在电网与电机M之间；

所述第三交流接触器KM3并联在第一交流接触器KM1与电网的公共端、以及第二交流接触器与电机M的公共端之间；

所述相位检测板A1的输入端与输出端，并联在第二交流接触器KM2的两端；电源端，与24V直流电源连接；控制端，与允许切换信号端连接。

2.根据权利要求1所述的稀土永磁同步电机的同相位切换电路，其特征在于，所述相位检测板A1包括第一采样单元、电源、第二采样单元、比较单元与继电器输出单元，其中：

所述第一采样单元的输入端与变频器U1的输出端连接，输出端与比较单元的第一输入端连接；第二采样单元的输入端与电网输入端连接，输出端与比较单元的第二输入端连接；

所述比较单元的电源端与电源连接，输出端与继电器输出单元的输入端连接；继电器输出单元的输出端为相位检测板A1的控制端。

3.根据权利要求1或2所述的稀土永磁同步电机的同相位切换电路，其特征在于，所述电网、变频器U1与电机M，均接保护地 PE。