CN110235352B - 多速多功率电机控制方法及控制*** - Google Patents

Abstract

一种多速多功率电机控制方法及控制***，控制方法包括：将第一接触器吸合，驱动第一绕组并检测第一绕组转速达到预定转速时，变频器停止输出，再断开第一接触器；当第一接触器完全断开后，将第二接触器吸合，使变频器通过第二接触器与第二绕组导通；当第二接触器完全吸合后，变频器驱动第二绕组并跟踪第二绕组的相电流与相电压获取第二绕组的电机转速与相位；变频器平滑控制第二绕组；第二绕组转速达到工频频率时，对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定，当相位锁定后变频器停止输出，再断开第二接触器；第二接触器完全断开后，将第三接触器吸合，将第二绕组平滑切换到工频运行。切换过程中不会产生很大的冲击电流。

Description

多速多功率电机控制方法及控制***

【技术领域】

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种多速多功率电机控制方法及控制***。

【背景技术】

在很多设备中，如油田设备中的磕头机，该设备启动时摩擦阻力很大，需要提供足够的启动力矩才能使设备运转起来。当***启动完成后，设备可以依靠惯量进行运转，设备滑动摩擦力较小，此时只需要提供很小的力矩即可以维持设备运转。对于普通电机，输出转矩与输出功率是相对应的，因此选择大转矩电机意味着电机的功率也要放大，但是设备启动完成后，只需要较小功率电机即可以维持运转，选择大功率电机意味着能耗的增加。

为了解决上述问题，电机厂家设计了一种多绕组的电机，可以实现多速多功率运行。在启动时，选择低速高转矩绕组，增大启动力矩。启动后切换为高速低转矩绕组，达到工频后，切换到工频运行。

对于这种新型电机，以往采用接触器直接进行各个绕组的变换。但是由于接触器切换时，电流冲击大，因此不得不选用容量远远大于正常使用容量的接触器。但是即使这样，接触器的损坏率仍然很高。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种接触器损坏率更低的多速多功率电机控制方法及控制***。

一种多速多功率电机控制方法，所述多速多功率电机至少包括第一绕组、第二绕组、第一接触器、第二接触器和第三接触器，所述控制方法包括：

将所述第一接触器吸合，使变频器通过第一接触器与第一绕组导通；

所述变频器驱动第一绕组并检测第一绕组转速，当第一绕组转速达到预定转速时，所述变频器停止输出，再断开所述第一接触器；

当检测到所述第一接触器完全断开后，将所述第二接触器吸合，使变频器通过第二接触器与第二绕组导通；

当检测到所述第二接触器完全吸合后，所述变频器驱动第二绕组并跟踪第二绕组的相电流与相电压，根据所述第二绕组的相电流与相电压获取第二绕组的电机转速与相位；

根据所述第二绕组的电机转速与相位变频器平滑控制第二绕组；

检测所述第二绕组工作频率，当第二绕组工作频率达到工频频率时，对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定，当相位锁定后变频器停止输出，再断开第二接触器；

当检测到所述第二接触器完全断开后，将所述第三接触器吸合，将所述第二绕组平滑切换到工频运行。

一种多速多功率电机控制***，所述多速多功率电机至少包括第一绕组和第二绕组，所述控制***包括：

第一接触器，一端连接变频器输出端另一端连接第一绕组；

第二接触器，一端连接变频器输出端另一端连接第二绕组；

第三接触器，一端连接三相电压输入端另一端连接第二绕组；

变频器，用于将第一接触器吸合，使变频器通过第一接触器与第一绕组导通；驱动第一绕组并检测第一绕组转速，当第一绕组转速达到预定转速时，停止变频器输出，再断开第一接触器；当检测到第一接触器完全断开后，将第二接触器吸合，使变频器通过第二接触器与第二绕组导通；当检测到第二接触器完全吸合后，驱动第二绕组并跟踪第二绕组的相电流与相电压，根据所述第二绕组的相电流与相电压获取第二绕组对应的电机转速与相位；根据所述第二绕组的电机转速与相位，使变频器平滑控制第二绕组；检测第二绕组工作频率，当第二绕组工作频率达到工频频率时，对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定，当相位锁定后变频器停止输出，再断开第二接触器；当检测到第二接触器完全断开后，将第三接触器吸合，将第二绕组平滑切换到工频运行。

上述多速多功率电机控制方法及控制***中变频器发出接触器吸合或断开信号后，开始实时检测接触器反馈信号。如果反馈信号指示此时接触器还未吸合或断开，则暂时停止下一步控制动作。当检测到接触器反馈信号指示已经可靠吸合或断开后，再进行下一步驱动电机或切换接触器，如此不会产生很大的冲击电流，不易损坏变频器或使变频器跳闸保护。通过转速跟踪模块将变频器平滑切换到第二绕组，通过对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定将第二绕组从变频器平滑切换到工频运行，在切换工程中电流冲击小。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施例中的多速多功率电机控制方法的流程图；

图2为一实施例中的原始正弦波信号整形为方波信号的示意图；

图3为一实施例中的直接启动旋转中的电机的电流波形；

图4为一实施例中的利用转速跟踪功能启动旋转中的电机时电流电压波形；

图5为一实施例中的不加相位检测时变频切工频波形；

图6为一实施例中的加相位检测变频切工频波形；

图7为另一实施例中的多速多功率电机控制方法的流程图；

图8为一实施例中多速多功率电机控制***的结构框图；

图9为一实施例中的转速跟踪模块的部分电路图；

图10为一实施例中多速多功率电机控制***的另一结构框图。

【具体实施方式】

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

参见图1，多速多功率电机控制方法的流程图，该多速多功率电机至少包括第一绕组、第二绕组、第一接触器、第二接触器和第三接触器，该控制方法包括以下步骤S110～S170。

步骤S110：将第一接触器吸合，使变频器通过第一接触器与第一绕组导通。

变频器首先控制第一继电器动作，控制第一接触器吸合导通，将变频器输出端与第一绕组相联。

步骤S120：变频器驱动第一绕组并检测第一绕组转速，当第一绕组转速达到预定转速时，变频器停止输出，再断开第一接触器。

变频器通过转速检测模块检测第一绕组转速，当达到预定转速时，开始进行第一绕组第二绕组切换，切换过程首先将变频器停止输出，再断开第一接触器。可以先将多速多功率电机的铭牌参数输入变频器的电机参数模块，可以通过变频器自带操作面板输入；通过内置于变频器的参数自整定功能分别获得电机各转速功率所对应的定子电阻、转子电阻、漏感、互感、空载电流等参数。简称为第一组参数、第二组参数。其中第一组参数对应第一绕组，第二组参数对应第二绕组。根据第一组参数获取第一绕组的额定转速。预定转速可以等于第一绕组的额定转速，也可以根据需要小于第一绕组的额定转速。步骤S130：当检测到第一接触器完全断开后，将第二接触器吸合，使变频器通过第二接触器与第二绕组导通。

变频器控制第二继电器动作，控制第二接触器吸合导通，将变频器输出端与第二绕组相联。

步骤S140：当检测到第二接触器完全吸合后，变频器驱动第二绕组并跟踪第二绕组的相电流与相电压，根据第二绕组的相电流与相电压获取第二绕组的电机转速与相位。

其中，变频器驱动第二绕组时启动转速跟踪模块，转速跟踪模块跟踪第二绕组的相电流与相电压。具体的，转速跟踪模块将第二绕组的三相电压中的第一相电压和第二相电压计算获得第一判断电压，转速跟踪模块将第二绕组的三相电压中的第二相电压和第三相电压计算获得第二判断电压。

将第一判断电压和第二判断电压整形为方波，第一判断电压整形的方波在电压上升沿时，如果此时第二判断电压整形后的方波电压为低电平，则电机旋转方向为第一方向，否则电机旋转方向为与第一方向相反的第二方向。可以第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向，当然也可以第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。

第二绕组中三相电压中的第一相电压和第二相电压形成第一组相电压、第二相电压和第三相电压形成第二组相电压，将第一组相电压或第二组相电压进行两组差动比例运算得到两个不相等的第一基础电压和第二基础电压，其中第一基础电压小于第二基础电压；对第一基础电压采样并获取采样值的最大值，如果采样值的最大值小于预设阈值，则第二基础电压为第一判断电压或第二判断电压，否则第一基础电压为第一判断电压或第二判断电压。其中该预设阈值为一电压值，主要为了区分大电压和小电压，可以按1/3～1/4驱动器额定电压获取，当然为了区分大电压和小电压也可以设置为其他值。

进一步地，获取采样值的最大值可以采用下面的方法获取：第一基础电压从负变正开始判断每次第一基础电压的大小，将每次比较中较大的第一基础电压设为采样值的最大值，直至述第一基础电压变负。

进一步地，第一判断电压可以经低通滤波和/或零偏处理后为一个放大系数较小的AD电压。第二判断电压可以经低通滤波和/或零偏处理后一个放大系数较大的AD电压。

参见图2，将第二绕组的线电压整形为方波，计算方波频率获取此时电机的旋转频率。获取此时电机的旋转频率也就获取了此时电机的转速。线电压可以为第一判断电压或第二判断电压。

步骤S150：根据第二绕组的电机转速与相位变频器平滑控制第二绕组。

获取第二绕组的电机转速与相位，然后让变频器平滑控制到第二绕组可以有效减少电流冲击，参见图3，其中L3曲线为直接启动旋转中的电机的电流波形，可以看出在切换过程中有明显的波动，参见图4，利用转速跟踪功能启动旋转中的电机时电流电压波形，其中L1为线电压波形，L2为电机的电流波形，对比图3可以明显看到转换过程中电流波动减少了非常多。

步骤S160：检测第二绕组工作频率，当第二绕组工作频率达到工频频率时，对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定，当相位锁定后变频器停止输出，再断开第二接触器。

可以根据第二组参数计算第二绕组的转速和工作频率。进一步地，当相位锁定后变频器停止输出时，可以使第二绕组工作频率稍大于工频频率，以使变频器停止输出后第二绕组的工作频率降低一点后与工频频率匹配。

其中对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定包括：获取变频器输入电压Ur、Us和Ut；通过坐标变化将三相输入电压Ur、Us和Ut投影到两相静止坐标系获取Ud、Uq；获取根据Uq、Ud计算合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ1；获取变频器输出电压Ur′、Us′和Ut′；通过坐标变化将三相输出电压Ur′、Us′和Ut′投影到两相静止坐标系获取Ud′、Uq′；获取根据Uq′、Ud′计算合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ2；根据夹角θ1与夹角θ2的差值进行相位锁定，相位锁定包括将输入电压夹角θ1和输出电压夹角θ2代入锁相环模块，通过锁相环模块控制变频器的输出PWM波，使得输出电压夹角θ2逼近输入电压夹角θ1。如果夹角θ1与夹角θ2相等或接近相等则认为相位锁定。

步骤S170：当检测到第二接触器完全断开后，将第三接触器吸合，将第二绕组平滑切换到工频运行。

变频器由于采用PWM波输出模式，输出电压存在高次谐波和高频噪声。变频器驱动电机，在负荷存在发电状态时，需要变频器外配制动单元和制动电阻。而对于电网直接接电机则不存在这种情况。但是将变频器驱动的电机切换至电网，为避免切换时的电流冲击，需要控制切换时变频器输出电压的频率和相位。

参见图5，不加相位检测时变频切工频波形，其中L7为电机电流波形，L8为电网电压波形，L9为电机线电压波形，可以看出在切换工频时，电机电流有很大的波动。参见图6，加相位检测时变频切工频波形，其中L4为电机电流波形，L5为电网电压波形，L6为电机线电压波形，可以看出在切换工频时，电机电流波动明显小了很多。

由于接触器存在导通和关断时间，并且不同负荷的接触器导通/关断时间不同，所以如果不考虑接触器导通和关断时间，在接触器导通关断时会造成很大电流冲击，有可能损坏变频器或电机，也可能造成跳闸保护。如果在接触器导通过程中变频器有电压和频率输出，相当于变频器运行时直接接入电机，如果此时变频器已经发出较大的输出电压和频率，会产生很大的冲击电流，有可能损坏变频器或使变频器跳闸保护。如果在接触器关断过程切换接触器，如在KM2断开，KM3吸合的过程中，如果KM2还没有可靠断开时，KM3已经吸合，相当于直接将输入电网电压接入变频器输出侧，可能会造成变频器的损坏。本实施例中，在变频器发出接触器吸合/断开信号后，开始实时检测接触器反馈信号，以便准确的知道接触器的当前状态。如果反馈信号指示此时接触器还未吸合/断开，则暂时停止下一步控制动作。当检测到接触器反馈信号指示已经可靠吸合/断开后，再进行下一步驱动电机或切换接触器。

在其中一个实施例中，断开第一接触器后，开启计时模块，如果计时模块的预设时间到而第一接触器没有完全断开则发出故障报警；断开第二接触器后，开启计时模块，如果计时模块的预设时间到而第二接触器没有完全断开则发出故障报警。

参见图7，另一多速多功率电机控制方法的流程图。

获取多速多功率电机的铭牌参数。

通过内置于变频器的参数自整定功能分别获得电机各转速功率所对应的定子电阻、转子电阻、漏感、互感、空载电流等参数。简称为第一组参数、第二组参数。

变频器控制第一继电器动作，控制第一接触器吸合导通，将变频器输出端与第一绕组相联。

判断第一接触器是否完全吸合，如果完全吸合开启第一绕组；如未完全吸合则开启计时功能，计时到，第一接触器如果没有完全吸合则提示故障报警，计时时间未到控制第一接触器吸合。

检测第一绕组转速，当第一绕组转速达到预定转速时，变频器控制第一继电器动作，控制第一接触器断开；未达到则继续检测。

判断第一接触器是否完全断开，如果完全断开控制第二接触器吸合；如未完全断开则开启计时功能，计时到，第一接触器如果没有完全断开则提示故障报警，计时时间未到控制第一接触器吸合。

判断第二接触器是否完全吸合，如果完全吸合开启第二绕组；如未完全吸合则开启计时功能，计时到，第一接触器如果没有完全吸合则提示故障报警，计时时间未到控制第一接触器吸合。

检测第二绕组工作频率，当达到工频频率时控制第二接触器断开，没有达到则继续检测。

判断第二接触器是否完全断开，如果完全断开控制第三接触器吸合，将第二绕组平滑切换到工频运行；如未完全断开则开启计时功能，计时到，第一接触器如果没有完全断开则提示故障报警，计时时间未到控制第二接触器吸合。

上述实施例中的方法可以控制双速双功率电机，具体步骤如上所述，同理还可以控制三速三功率电机、四速四功率电机等多速多功率电机。

参见图8，多速多功率电机控制***中多速多功率电机至少包括第一绕组210和第二绕组220，该控制***包括：

第一接触器KM1，一端连接变频器100输出端另一端连接第一绕组210；

第二接触器KM2，一端连接变频器100输出端另一端连接第二绕组220；

第三接触器KM3，一端连接三相电压输入端另一端连接第二绕组220；

变频器100，用于预定转速将第一接触器KM1吸合，使变频器通过第一接触器KM1与第一绕组210导通；驱动第一绕组210并检测第一绕组210转速，当第一绕组210转速达到预定转速时，停止变频器100输出，再断开第一接触器KM1；当检测到第一接触器KM1完全断开后，将第二接触器KM2吸合，使变频器100通过第二接触器KM2与第二绕组220导通；当检测到第二接触器KM2完全吸合后，驱动第二绕组220并跟踪第二绕组220的相电流与相电压，根据第二绕组220的相电流与相电压获取第二绕组220对应的电机转速与相位；根据第二绕组220的电机转速与相位，使变频器100平滑控制第二绕组220；检测第二绕组220的工作频率，当第二绕组220达到工频频率时，对变频器100输入电压和输出电压进行相位锁定，当相位锁定后变频器100停止输出，再断开第二接触器KM2；当检测到第二接触器KM2完全断开后，将第三接触器KM3吸合，将第二绕组220平滑切换到工频运行。变频器还用于获取变频器三相输入电压Ur、Us和Ut；通过坐标变化将三相输入电压Ur、Us和Ut投影到两相静止坐标系获取两相电压Ud、Uq；获取根据两相电压Uq、Ud计算合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ1；获取变频器三相输出电压Ur′、Us′和Ut′；通过坐标变化将三相输出电压Ur′、Us′和Ut′投影到两相静止坐标系获取两相电压Ud′、Uq′；获取根据两相电压Uq′、Ud′计算合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ2；根据夹角θ1与夹角θ2的差值进行相位锁定，如果夹角θ1与夹角θ2的差值小于预设差值则认为相位锁定。

其中，可以先将多速多功率电机的铭牌参数输入变频器的电机参数模块，可以通过变频器自带操作面板输入；通过内置于变频器的参数自整定功能分别获得电机各转速功率所对应的定子电阻、转子电阻、漏感、互感、空载电流等参数。简称为第一组参数、第二组参数。其中第一组参数对应第一绕组，第二组参数对应第二绕组。根据第一组参数获取第一绕组的额定转速。预定转速可以等于第一绕组的额定转速，也可以根据需要小于第一绕组的额定转速。还可以根据第二组参数来计算第二绕组的转速和工作频率。当相位锁定后变频器停止输出时，可以使第二绕组工作频率稍大于工频频率，以使变频器停止输出后第二绕组的工作频率降低一点后与工频频率匹配。

变频器包括锁相模块，锁相模块用于获取输入电压夹角θ1和输出电压夹角θ2，并控制变频器的输出PWM波使得输出电压夹角θ2逼近输入电压夹角θ1。

在其中一个实施例中，变频器还包括转速跟踪模块，转速跟踪模块用于跟踪第二绕组的相电流与相电压，变频器驱动第二绕组时同时启动转速跟踪模块。

具体的，转速跟踪模块包括第一转速跟踪单元和第二转速跟踪单元，第一转速跟踪单元的第一输入端和第二输入端分别与三相电压第一相电压和三相电压第二相电压连接，第一转速跟踪单元的输出端连接数字信号处理器，第二转速跟踪单元的第三输入端和第四输入端分别与三相电压中的第二相电压和第三相电压连接，第二转速跟踪单元的输出端连接数字信号处理器。

参见图9，第一转速跟踪单元包括第一运放IC1和第二运放IC2；

第一运放IC1的反相输入端通过电阻R1连接三相电压第一相电压，第一运放IC1的同相输入端通过电阻R2连接三相电压第二相电压，第一运放IC1的同相输入端还通过电阻R5接地，第一运放IC1的输出端通过电阻R4与第一运放IC1反相输入端连接，第一运放IC1的输出端连接电阻R11一端，电阻R11另一端通过电阻R12与供电端连接，电阻R11另一端还连接数字信号处理器；

第二运放IC2的反相输入端连接第一运放IC1的反相输入端，第二运放IC2的同相输入端连接第一运放IC1的同相输入端，第二运放IC2的同相输入端还通过电阻R7接地，第二运放IC2的输出端通过电阻R6与第二运放IC2反相输入端连接，第二运放IC2的输出端连接电阻R13一端，电阻R13另一端通过电阻R14与供电端连接，电阻R13另一端还连接数字信号处理器；

电阻R6的阻值大于电阻R4的阻值。其中供电端可以为3.3V也可以为5V等其他电压。

电阻R6的阻值可以为电阻R4的阻值的十倍。当然电阻R6的阻值也可以根据需要设置为电阻R4的阻值的五倍、八倍、二十倍等。

电阻R11另一端连接两个钳位二极管D4后与数字信号处理器连接；两个钳位二极管D4其中一个二极管正极接地负极连接电阻R11另一端，另一个二极管负极接供电端正极连接电阻R11另一端。电阻R13另一端连接两个钳位二极管D5后与数字信号处理器连接；两个钳位二极管D5其中一个二极管正极接地负极连接电阻R13另一端，另一个二极管负极接供电端正极连接电阻R13另一端。第一运放IC1的输出端通过R11和R12以及供电端将输出电压处理为适合DSP处理的正电压。后面经过两个钳位二极管D4后直接送入数字信号处理器DSP的AD口UVad1，同样第一运放IC2的输出端通过R13和R14以及供电端将输出电压处理为适合数字信号处理器DSP处理的正电压。后面经过两个钳位二极管D5后直接送入数字信号处理器DSP的AD口UVad2。

变频器100还包括用于控制第一接触器KM1吸合断开的第一继电器、控制第二接触器KM2吸合断开的第二继电器和控制第三接触器KM3吸合断开的第三继电器。变频器100还包括获取接触器反馈信号的输入端，输入端的个数根据接触器的数量设置。

该***中电机采用多速多功率电机，可以输入多组电机的参数如三组、四组等，为不同转速不同功率电机切换提供可能性；可以提供大转矩启动；可以自动判断负载情况，在轻负载时转入节能模式；具有转速跟踪功能，可以自动识别电机转速；具有工变频切换模块，可以检测电机相电压与相电流的相位与频率，同时检测电网相角和相位，将设备平滑切换到电网运行。

上述实施方式中的三相电压的第一相电压为U相电压，第二相电压为V相电压，第三相电压为W相电压。当然也可以根据需要进行设置。

参见图10，另一多速多功率电机控制***。与上一个实施例的主要区别在于电机为三速三功率电机，第三接触器KM3一端接电网另一端接第三绕组230。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种多速多功率电机控制方法，所述多速多功率电机至少包括第一绕组、第二绕组、第一接触器、第二接触器和第三接触器，其特征在于，所述控制方法包括：

预定转速将所述第一接触器吸合，使变频器通过第一接触器与第一绕组导通；

所述变频器驱动第一绕组并检测第一绕组转速，当第一绕组转速达到预定转速时，所述变频器停止输出，再断开所述第一接触器；

当检测到所述第一接触器完全断开后，将所述第二接触器吸合，使变频器通过第二接触器与第二绕组导通；

当检测到所述第二接触器完全吸合后，所述变频器驱动第二绕组并跟踪第二绕组的相电流与相电压，根据所述第二绕组的相电流与相电压获取第二绕组的电机转速与相位；

根据所述第二绕组的电机转速与相位变频器平滑控制第二绕组；

检测所述第二绕组工作频率，当第二绕组工作频率达到工频频率时，对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定，当相位锁定后变频器停止输出，再断开第二接触器；

当检测到所述第二接触器完全断开后，将所述第三接触器吸合，将所述第二绕组平滑切换到工频运行。

2.根据权利要求1所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，所述对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定包括：

获取变频器三相输入电压Ur、Us和Ut；

通过坐标变化将三相输入电压Ur、Us和Ut投影到两相静止坐标系获取两相电压Ud、Uq；

获取根据两相电压Uq、Ud计算合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ1；

获取变频器三相输出电压Ur′、Us′和Ut′；

通过坐标变化将三相输出电压Ur′、Us′和Ut′投影到两相静止坐标系获取两相电压Ud′、Uq′；

获取根据两相电压Uq′、Ud′计算合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ2；

根据所述夹角θ1与夹角θ2的差值进行相位锁定，如果夹角θ1与夹角θ2的差值小于预设差值则认为相位锁定。

3.根据权利要求2所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，所述根据所述夹角θ1与夹角θ2的差值进行相位锁定包括：

将输入电压夹角θ1和输出电压夹角θ2代入锁相环模块，通过锁相环模块控制变频器的输出PWM波，使得输出电压夹角θ2逼近输入电压夹角θ1。

4.根据权利要求1所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，所述变频器驱动第二绕组时启动转速跟踪模块，所述转速跟踪模块跟踪第二绕组的相电流与相电压。

5.根据权利要求4所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，所述转速跟踪模块将第二绕组的三相电压中的第一相电压和第二相电压计算获得第一判断电压，所述转速跟踪模块将第二绕组的三相电压中的第二相电压和第三相电压计算获得第二判断电压；将第一判断电压和第二判断电压整形为方波，第一判断电压整形的方波在电压上升沿时，如果此时第二判断电压整形后的方波电压为低电平，则电机旋转方向为第一方向，否则电机旋转方向为与第一方向相反的第二方向。

6.根据权利要求5所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，第二绕组中三相电压中的第一相电压和第二相电压形成第一组相电压、第二相电压和第三相电压形成第二组相电压，将第一组相电压或第二组相电压进行两组差动比例运算得到两个不相等的第一基础电压和第二基础电压，其中所述第一基础电压小于第二基础电压；

对所述第一基础电压采样并获取采样值的最大值，如果采样值的最大值小于预设阈值，则第二基础电压为第一判断电压或第二判断电压，否则第一基础电压为第一判断电压或第二判断电压。

7.根据权利要求6所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，所述获取采样值的最大值包括：

所述第一基础电压从负变正开始判断每次第一基础电压的大小，将每次比较中较大的第一基础电压设为采样值的最大值，直至述第一基础电压变负。

8.根据权利要求5所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，将所述第一判断电压和第二判断电压进行低通滤波和/或零偏处理。

9.根据权利要求4所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，将第二绕组的线电压整形为方波，计算所述方波频率获取此时电机的旋转频率。

10.根据权利要求1所述的多速多功率电机控制方法，其特征在于，所述断开第一接触器后，开启计时模块，如果所述计时模块的预设时间到而第一接触器没有完全断开则发出故障报警；

所述断开第二接触器后，开启计时模块，如果所述计时模块的预设时间到而第二接触器没有完全断开则发出故障报警。

11.一种多速多功率电机控制***，所述多速多功率电机至少包括第一绕组和第二绕组，其特征在于，所述控制***包括：

第一接触器，一端连接变频器输出端另一端连接第一绕组；

第二接触器，一端连接变频器输出端另一端连接第二绕组；

第三接触器，一端连接三相电压输入端另一端连接第二绕组；

变频器，用于预定转速将第一接触器吸合，使变频器通过第一接触器与第一绕组导通；驱动第一绕组并检测第一绕组转速，当第一绕组转速达到预定转速时，停止变频器输出，再断开第一接触器；当检测到第一接触器完全断开后，将第二接触器吸合，使变频器通过第二接触器与第二绕组导通；当检测到第二接触器完全吸合后，驱动第二绕组并跟踪第二绕组的相电流与相电压，根据所述第二绕组的相电流与相电压获取第二绕组对应的电机转速与相位；根据所述第二绕组的电机转速与相位，使变频器平滑控制第二绕组；检测第二绕组工作频率，当第二绕组达到工频频率时，对变频器输入电压和输出电压进行相位锁定，当相位锁定后变频器停止输出，再断开第二接触器；当检测到第二接触器完全断开后，将第三接触器吸合，将第二绕组平滑切换到工频运行。

12.根据权利要求11所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，所述变频器还用于获取变频器三相输入电压Ur、Us和Ut；通过坐标变化将三相输入电压Ur、Us和Ut投影到两相静止坐标系获取两相电压Ud、Uq；获取根据两相电压Uq、Ud计算合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ1；获取变频器三相输出电压Ur′、Us′和Ut′；通过坐标变化将三相输出电压Ur′、Us′和Ut′投影到两相静止坐标系获取两相电压Ud′、Uq′；获取根据两相电压Uq′、Ud′计算合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ2；根据夹角θ1与夹角θ2的差值进行相位锁定，如果夹角θ1与夹角θ2的差值小于预设差值则认为相位锁定。

13.根据权利要求12所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，所述变频器包括锁相模块，所述锁相模块用于获取输入电压夹角θ1和输出电压夹角θ2，并控制变频器的输出PWM波使得输出电压夹角θ2逼近输入电压夹角θ1。

14.根据权利要求11所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，所述变频器还包括转速跟踪模块，所述转速跟踪模块用于跟踪第二绕组的相电流与相电压，所述变频器驱动第二绕组时同时启动转速跟踪模块。

15.根据权利要求14所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，所述转速跟踪模块包括第一转速跟踪单元和第二转速跟踪单元，所述第一转速跟踪单元的第一输入端和第二输入端分别与三相电压中的第一相电压和第二相电压连接，所述第一转速跟踪单元的输出端连接数字信号处理器，所述第二转速跟踪单元的第三输入端和第四输入端分别与三相电压中的第二相电压和第三相电压连接，所述第二转速跟踪单元的输出端连接数字信号处理器。

16.根据权利要求15所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，第一转速跟踪单元包括第一运放和第二运放；

所述第一运放的反相输入端通过电阻R1连接三相电压第一相电压，所述第一运放的同相输入端通过电阻R2连接三相电压第二相电压，所述第一运放的同相输入端还通过电阻R5接地，所述第一运放的输出端通过电阻R4与第一运放反相输入端连接，所述第一运放的输出端连接电阻R11一端，电阻R11另一端通过电阻R12与供电端连接，电阻R11另一端还连接数字信号处理器；

所述第二运放的反相输入端连接第一运放的反相输入端，所述第二运放的同相输入端连接第一运放的同相输入端，所述第二运放的同相输入端还通过电阻R7接地，所述第二运放的输出端通过电阻R6与第二运放反相输入端连接，所述第二运放的输出端连接电阻R13一端，电阻R13另一端通过电阻R14与供电端连接，电阻R13另一端还连接数字信号处理器；

所述电阻R6的阻值大于电阻R4的阻值。

17.根据权利要求16所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，所述电阻R6的阻值为电阻R4的阻值的十倍。

18.根据权利要求16所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，所述电阻R11另一端连接两个钳位二极管后与数字信号处理器连接；所述两个钳位二极管其中一个二极管正极接地负极连接电阻R11另一端，另一个二极管负极接供电端正极连接电阻R11另一端；所述电阻R13另一端连接两个钳位二极管后与数字信号处理器连接；所述两个钳位二极管其中一个二极管正极接地负极连接电阻R13另一端，另一个二极管负极接供电端正极连接电阻R13另一端。

19.根据权利要求11所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，变频器还包括：

第一计时器，用于断开第一接触器后开启；

第二计时器，用于断开第二接触器后开启；

变频器还用于第一计时器预设时间到而第一接触器没有完全断开时发出故障报警；还用于第二计时器预设时间到而第二接触器没有完全断开时发出故障报警。

20.根据权利要求11所述的多速多功率电机控制***，其特征在于，所述变频器还包括用于控制第一接触器吸合断开的第一继电器、控制第二接触器吸合断开的第二继电器和控制第三接触器吸合断开的第三继电器。

Images