變頻器輸出切換的問題
變頻泵循環(huán)運(yùn)行方式優(yōu)點(diǎn)很多，但實(shí)現(xiàn)起來卻較復(fù)雜，關(guān)鍵問題是變頻器輸出切換的問題。在非同步狀態(tài)下，即變頻器的頻率和相位與工頻電源的頻率和相位不一致時(shí)，將水泵電動機(jī)從變頻器供電切換到工頻電網(wǎng)供電，將可能遇到很大的電流沖擊。如果在水泵電動機(jī)脫離變頻器后，等待一段時(shí)間（1－2s），待電動機(jī)的反電動勢降下來后再接到工頻電源，則流過電動機(jī)的電流約為電動機(jī)額定電流的5倍；如果不等待切換，即在電動機(jī)的反電動勢比較高時(shí)切換，若電動機(jī)的反電動勢與工頻電源電壓的相位差正好為180°，則情況最糟，電流將會達(dá)到電動機(jī)直接起動時(shí)電流的2倍，即一般的異步電動機(jī)將流過額定電流10倍左右的電流，對供電電網(wǎng)和電動機(jī)會產(chǎn)生過大的電流沖擊。
目前，多數(shù)變頻泵循環(huán)運(yùn)行方式的供水系統(tǒng)（包括應(yīng)用變頻器供水控制基板組成的系統(tǒng)）采用延長切換時(shí)間的辦法（一般超過1s），來避開相位不一致造成的電動勢疊加，等電動機(jī)的感應(yīng)電動勢降下來后再切人工頻電源，但此時(shí)電動機(jī)（水泵）的速度已很低，切換后電動機(jī)瞬間電流基本等于直接起動電流（5倍的電動機(jī)額定電流），使變頻泵向工頻電網(wǎng)切換成為了水泵的工頻直接起動；再者，變頻泵循環(huán)運(yùn)行方式中，變頻泵向工頻電網(wǎng)切換次數(shù)，多于變頻泵固定運(yùn)行方式中工頻泵起動次數(shù)。以上原因?qū)е�，變頻泵循環(huán)方式會比變頻泵固定方式更多次地沖擊電網(wǎng)、水泵和管網(wǎng)中的管路、閥等設(shè)各，更加上變頻泵循環(huán)方式控制復(fù)雜，或用戶設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍�，會大大降低設(shè)各的可靠性。
針對這種狀況，可以采用監(jiān)頻監(jiān)相控制器，用來監(jiān)視切換時(shí)變頻器輸出的頻率和相位，當(dāng)其與工頻電源的頻率和相位一致時(shí)，再完成水泵由變頻器電源的切換，使切換后瞬時(shí)電流大致等于電動機(jī)的額定電流，基本上實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)和電網(wǎng)無任何影響的無擾動切換。
（1）監(jiān)頻監(jiān)相控制器工作原理 監(jiān)頻監(jiān)相控制器監(jiān)視變頻器輸出頻率和工頻電源頻率（基本上是50Hz），當(dāng)兩者相差小于0.2Hz時(shí)，控制器開始檢測變頻器輸出電壓與工頻電源的相位差，當(dāng)相位差小于5°（最大相差180°）時(shí)，控制器輸出信號，給變頻供水系統(tǒng)提供可以進(jìn)行切換的信息。其電路原理框圖如圖 1所示。
圖1 監(jiān)頻監(jiān)相控制器電路原理框圖
圖1中，工頻三相電源、變頻器的三相輸出作為控制器的輸人，信號經(jīng)取樣整形電路、隔離放大電路，進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)對兩種電源的頻率、相位進(jìn)行計(jì)算判斷后，在顯示單元顯示相應(yīng)的輸入/輸出頻率，指示燈指示兩種電源是否同頻、同相，當(dāng)變頻器輸出相位、頻率與工頻電源相位、頻率一致時(shí)，控制器給出繼電器輸出信號（或晶體管集電極開路輸出信號）。同時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)工頻電源斷相，或者變頻器輸出相序與工頻相序相反等故障時(shí)，控制器都可給出相應(yīng)提示。
（2）無擾動切換的實(shí)現(xiàn) 以ABB公司的ACS401型變頻器和SIEMENS（西門子）公司的CPU224型可編程序控制器組成的變頻器循環(huán)運(yùn)行方式為例，來介紹無擾動切換的實(shí)現(xiàn)，電路原理圖如圖2所示。
系統(tǒng)由變頻器、監(jiān)頻監(jiān)相控制器、可編程序控制器和接觸器、繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)及運(yùn)行旋鈕等組成。在用水量增大，變頻器輸出頻率升至工頻電源頻率時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入切換等待時(shí)期，當(dāng)變頻器輸出相位與工頻電源相位一致時(shí)，監(jiān)頻監(jiān)
