[發明專利]永磁單相同步電動機啟動方法及實現該方法的電子設備

有效

• 申請號: 201210258481.7
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102904510A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 埃利奧·馬里奧尼
• 申請（專利權）人: 阿思科爾控股責任有限公司
• 主分類號: H02P6/20
• 分類號: H02P6/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

技術領域

本發明在其總體方面涉及用于啟動單相永磁同步電動機的方法，以及能夠與電動機關聯以實現所述啟動方法的電子設備。

特別而言，該方法涉及在以極需降低成本和體積為特征的應用中使用的單向同步電動機的啟動。例如，該方法涉及在諸如洗衣機和洗碗機等的家用電器中使用的電動機的啟動。

背景技術

如已知的那樣，同步電動機在得益于高能量效率和出色的運行速度穩定性的同時，也具有與其啟動困難相關的實質性缺點。

實際上，在啟動步驟中，必須使轉子從零速度達到其頻率與機器電源耦合的情形。實際操作中，為了實現所述頻率耦合，采用了機械和/或電子技術規定，這必然牽涉相當大的生產和安裝成本。

一方面在進行機械適應時并當被廣泛應用時，導致效率和噪音的問題，另一方面電子系統通常具有更高的成本而依賴性卻更大。

特別地，包括逆變器和斷路器的電子電路(其會使得容易改變電網電壓的波幅及頻率，在啟動步驟中改變它們)是極難于負擔的，并且對由于成本低的原由而被優先用在電氣設備中的低功率單相同步電動機的控制也不適合。

因此，采用基于低成本電路的啟動方法，采用諸如開關來轉換交流電，其中該交流電以旨在啟動轉子初始轉動的同一符號下的啟動脈沖斜坡來為電動機相供電。

然而在這種類型的解決方案中，須知道轉子的初始位置以確定啟動脈沖應具有哪個符號。實際上，單相同步永磁電動機的轉子可占據兩個不同的靜止位置，在典型的2極機器情況中該兩個靜止位置被分開半圈；在第一位置中，轉子以負電流脈沖激勵，在相反的位置中以正電流脈沖激勵。

轉子的起始位置可以依靠位置傳感器確定，例如依靠讀取由轉子磁鐵局部限定的磁場的霍爾效應(Hall?effect)傳感器來確定。然而這種解決方案需要使用額外的組件并且相對昂貴。

在專利EP0945973中描述了不需要位置傳感器的更經濟的解決方案。該專利提出，在上述啟動脈沖斜坡之前加上簡短的具有相反符號的對準脈沖序列，以旨在使轉子進入預定啟動位置。事實上，在轉子位于與預定啟動位置不同的靜止位置的情況下，脈沖將使其轉動；在相反情況中，脈沖將不具有任何作用。因此，隨后的啟動斜坡基于該預定位置來確定啟動。

為了使EP0945973所描述的方法正確工作，必須以高精度確定脈沖的數目和幅度，以使得脈沖產生期望的轉子旋轉(在典型的2極機器情況中為180°)。在實際應用中，具有各種不確定性干預因素，例如無法預料的負載變化或者電網電壓的波動，這形成與計劃參數的也相當大的偏差。由此，出現對準脈沖無法完成其目的的偏離情況：這是由于脈沖強度不夠高而無法將轉子推到預定位置，或者相反，由于其強度太高而使轉子越過預定位置而返回至初始位置。這兩種環境都意味著電動機啟動失敗。

因此，形成本發明基礎的技術問題是發明一種啟動方法和實現該方法的相應的電子設備，其使得以低生產和安裝成本實現永磁單相同步電動機的啟動，同時消除EP0945973提出的方法中所觀察到的啟動失敗的問題。

發明內容

以上提到的技術問題通過用于啟動單相同步電動機的方法來解決，該單相同步電動機包括永磁轉子和定子，該定子設有通過開關連接至電網的繞組。

該方法包括以下步驟：

第一啟動嘗試，其中，使用僅在電網電壓的第一極性的半周期期間產生的一個或多個第一啟動脈沖來對繞組饋送電流；

第一控制步驟，其中，檢測是否在所述第一啟動嘗試過程中已經獲得啟動條件；

如果該第一控制步驟沒有檢測到在該第一啟動嘗試期限內已經獲得啟動條件，則在第二啟動嘗試中，使用僅在電網電壓的與第一極性相反的第二極性的半周期期間產生的一個或多個第二啟動脈沖來對繞組饋送電流；

以上描述的控制邏輯還能夠采用低成本組件以無傳感器模式執行，實現單相同步電動機簡單而高效的啟動。

事實上，兩個相繼的啟動嘗試確保了轉子在所述可能靜止位置中的任一個中被啟動，而不需要具有位置傳感器來檢測轉子發現其自身所處的位置。

此外，不存在轉子對準的關鍵步驟，這避免了由于對準脈沖的不正確校準而引起的失敗啟動。

在第一控制步驟的過程中檢測其獲得情況的啟動條件，可有利地由反電動勢信號超過控制閥值來表示。

反電動勢信號可無需傳感器幫助而輕易地得到，例如，作為在饋送至繞組的電流為零的時期內開關兩端電壓與電網電壓之間的差得到。零電流條件可通過確保開關兩端的電壓與零相差足夠大或者通過分流電阻來評估。