一种实现绕线电机冗余转速反馈的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明是涉及一种实现绕线电机冗余转速反馈的方法及装置，属于电机转速控制
技术领域。
【背景技术】
[0002] 绕线电机由于自身结构简单、使用方便、运行可靠、效率较高、制造容易及成本低 廉等优点而得到广泛运用。为了获取绕线电机的调速性能，通常采用具有转速反馈功能的 定子调压调速方式。目前，有以下三种转速反馈方式：测速发电机、转子频率反馈和编码器 反馈。因为：（一）采用测速发电机时，会存在剩余电压和相位误差的缺点，而且负载的大 小和性质会影响输出电压的幅值和相位；（二）采用转子频率反馈时，当绕线电机的转矩与 转速同向时，绕线电机的转速与转子频率成反比，即随着绕线电机转速的增加，其转子频率 下降，导致反馈响应变慢，从而不能及时地反馈绕线电机的转速。因此，在绕线电机的转矩 与转速同向的情况下，绕线电机高速运行时，转子频率反馈不能及时检测并反馈绕线电机 转速的异常情况；（三）采用编码器反馈时，当绕线电机低速运行时，编码器的反馈响应慢， 导致不能及时地反馈绕线电机转速的异常情况；并且编码器的反馈信号是弱电信号，容易 受干扰。因此，以上三种转速反馈方式均存在一定的缺陷，不利于获取绕线电机的调速性能 及绕线电机的安全运行。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种实现绕线电机冗余转速 反馈的方法及装置，以实现及时准确地反馈绕线电机在高速或低速运行时的实时转速，为 绕线电机的安全运行提供可靠的保障。
[0004] 为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
[0005] -种实现绕线电机冗余转速反馈的方法，包括如下步骤：
[0006] S1 :主控模块根据单位时间内转轴方波信号的数量和转轴方波信号的周期计算所 述绕线电机的第一实时转速；
[0007] S2 :主控模块根据转子方波信号的周期计算所述绕线电机的第二实时转速；
[0008] S3 :主控模块判断第一实时转速与第二实时转速之间的差值是否在设定范围内； 若判断是，则所述主控模块不发出对所述绕线电机进行保护的异常保护信号；若判断否，则 所述主控模块进一步判断所述差值的持续时间是否超过设定时间；
[0009] S4:若判断所述差值的持续时间是在设定时间内，则所述主控模块不发出对所述 绕线电机进行保护的异常保护信号；否则，所述主控模块发出对所述绕线电机进行保护的 异常保护信号。
[0010] 作为一种优选方案，所述绕线电机的第一实时转速的获取过程包括如下步骤：
[0011] S11 :利用安装在电机转轴上的编码器获取代表电机转速的差分式方波信号；
[0012] S12 :将所述差分式方波信号转换成转轴方波信号；
[0013] S13 :当所述绕线电机高速转动时，所述主控模块获取转轴方波信号在单位时间T 内的个数1，并根据以下公式计算所述绕线电机的第一实时转速Vl:
[0014]
【主权项】
1. 一种实现绕线电机冗余转速反馈的方法，其特征在于，包括如下步骤： 51 :主控模块根据单位时间内转轴方波信号的数量和转轴方波信号的周期计算所述绕 线电机的第一实时转速； 52 :主控模块根据转子方波信号的周期计算所述绕线电机的第二实时转速； 53 :主控模块判断第一实时转速与第二实时转速之间的差值是否在设定范围内；若判 断是，则所述主控模块不发出对所述绕线电机进行保护的异常保护信号；若判断否，则所述 主控模块进一步判断所述差值的持续时间是否超过设定时间； 54 :若判断所述差值的持续时间是在设定时间内，则所述主控模块不发出对所述绕线 电机进行保护的异常保护信号；否则，所述主控模块发出对所述绕线电机进行保护的异常 保护信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绕线电机的第一实时转速的获取过 程包括如下步骤： 511 :利用安装在电机转轴上的编码器获取代表电机转速的差分式方波信号； 512 :将所述差分式方波信号转换成转轴方波信号； 513 :当所述绕线电机高速转动时，所述主控模块获取转轴方波信号在单位时间T内的 个数1，并根据以下公式计算所述绕线电机的第一实时转速V 1:
其中m为编码器分辨率，转速单位是rpm ; 514 :当所述绕线电机低速转动时，所述主控模块获取转轴方波信号的周期h，并根据 以下公式计算所述绕线电机的第一实时转速V 1:
其中m为编码器分辨率，转速单位是rpm。 ，
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绕线电机的第二实时转速的获取过 程包括如下步骤： 521 :获取所述绕线电机的转子电压，并对该转子电压进行降压处理； 522 :将处理后的转子电压整形成转子方波信号，并对该转子方波信号进行隔离保护； 523 :所述主控模块获取所述转子方波信号的周期t2，并根据以下公式计算所述绕线电 机的第二实时转速v 2:
转速单位是rpm ; η为绕线电机的同步转速，η的单位是rpm，p为绕线电机的极对数，f为绕线电机的电 源频率。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的异常保护信号是切断所述绕线电 机的电源和制动器的电信号。
5. -种实现绕线电机冗余转速反馈的装置，其特征在于，包括如下组成部分： 编码器，用于获取绕线电机的转轴角位移，所述编码器安装在所述绕线电机的转轴 上； 差分信号处理电路，用于将所述角位移转换成转轴方波信号，所述差分信号处理电路 的信号输入端与所述编码器的信号输出端相连； 转子频率信号处理电路，用于获取所述绕线电机的转子电压，并将该转子电压整形成 转子方波信号，所述转子频率信号处理电路的信号输入端与所述转子绕组的信号输出端相 连； 主控模块，用于获取转轴方波信号在单位时间T内的个数和转轴方波信号的周期，以 及转子方波信号的周期，并计算比较第一实时转速和第二实时转速；所述主控模块的信号 输入端与所述差分信号处理电路的信号输出端相连；所述主控模块的信号输入端还与所述 转子频率信号处理电路的信号输出端相连； 晶闸管单元，用于执行所述主控模块发出的关断命令，所述晶闸管单元的信号输入端 与所述主控模块的信号输出端相连。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的转子频率信号处理电路包括降压 电路、方波整形电路和光耦隔离电路，所述降压电路的信号输入端与所述转子绕组的信号 输出端相连，所述降压电路的信号输出端与所述方波整形电路的信号输入端相连，所述方 波整形电路的信号输出端与所述光耦隔离电路的信号输入端相连。
7. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的主控模块包括数字信号处理器、可 编程逻辑门阵列、继电器驱动电路和晶闸管触发电路，所述数字信号处理器、可编程逻辑门 阵列的输入端均与所述差分信号处理电路的输出端相连，所述数字信号处理器的信号输入 端还与所述可编程逻辑门阵列的信号输出端相连；所述可编程逻辑门阵列的信号输入端与 所述转子频率信号处理电路的信号输出端相连；所述数字信号处理器的信号输出端与所述 继电器驱动电路的信号输入端相连，所述继电器驱动电路的信号输出端与所述绕线电机的 制动器的输入端相连；所述数字信号处理器的信号输出端还与所述晶闸管触发电路的信号 输入端相连。
8. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的晶闸管单元包括五组晶闸管模块， 五组晶闸管模块的控制信号输入端均与所述主控模块的信号输出端相连，五组晶闸管模块 的控制信号输出端均与所述绕线电机的电源输入端相连。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述晶闸管单元包括第一晶闸管模块、第 二晶闸管模块、第三晶闸管模块、第四晶闸管模块和第五晶闸管模块，所述第一晶闸管模块 串接在所述绕线电机的第一个相线输入端上，所述第二晶闸管模块串接在所述绕线电机的 第二个相线输入端上，所述第三晶闸管模块串接在所述绕线电机的第三个相线输入端上； 所述第四晶闸管模块的一端与所述第一晶闸管模块的输入端相连，所述第四晶闸管模块的 另一端与所述第二晶闸管模块的输出端相连；所述第五晶闸管模块的一端与所述第一晶 闸管模块的输出端相连，所述第五晶闸管模块的另一端与所述第二晶闸管模块的输入端相 连。
10. 根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于：所述的每组晶闸管模块均是由两个 反向并联的晶闸管构成，所述晶闸管的门极为所述晶闸管模块的控制信号输入端。
【专利摘要】本发明公开了一种实现绕线电机冗余转速反馈的方法及装置，所述方法包括：根据单位时间内转轴方波信号的数量和转轴方波信号的周期计算第一实时转速；根据转子方波信号的周期计算第二实时转速；判断第一实时转速与第二实时转速之间的差值是否在设定范围内；若判断否，则进一步判断所述差值的持续时间是否超过设定时间；若判断否，则发出异常保护信号；所述装置包括编码器、差分信号处理电路、转子频率信号处理电路、主控模块和晶闸管单元。本发明能及时准确地反馈绕线电机无论是在高速运行还是低速运行情况下的实时转速，对绕线电机调速机构能起到很好的安全防护作用，为绕线电机的安全运行提供了可靠的保障。
【IPC分类】H02P23-00
【公开号】CN104868819
【申请号】CN201510291009
【发明人】王照岳, 王照海
【申请人】上海共久电气有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月29日