[發明專利]一種永磁同步電機的軟啟動方法及控制裝置

有效

• 申請號: 201710336359.X
• 申請日: 2017-05-13
• 公開（公告）號: CN106998166B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 程建東
• 申請（專利權）人: 上海建東科技有限公司
• 主分類號: H02P21/34
• 分類號: H02P21/34;H02P6/20
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 鄭博文

本發明公開了一種永磁同步電機的軟啟動方法及控制裝置，電機變頻器配置為將電源按設定的軟啟動模型供給到電機，方法包括步驟：通過變頻器產生一定大小的電流矢量到電機的定子，旋轉電流矢量以旋轉電機的轉子，計算得到電機定子繞組在軟啟動的各階段由定子繞組自感而造成的電流矢量的變化量，與變頻器同步輸入補償電流矢量至定子繞組，通過在電機啟動時輸入補償電流矢量，抵消定子繞組電感的阻礙遲滯作用，加快轉子的啟動速度，并且減少電機的失步；通過選擇性的對定子繞組特定區段進行電流矢量補償，使得電流矢量的補償更加精確，有利于提升電機軟啟動的響應速度。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，更具體地說，它涉及一種永磁同步電機的軟啟動方法及控制裝置。

背景技術

由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機，稱為永磁同步電機。永磁同步電機主要由以下部件組成：定子繞組、轉子、機體。定子繞組通過三相交流電產生與電源頻率同步的旋轉磁場。轉子是用永磁材料做成的永磁體，它在定子繞組產生的旋轉磁場的作用下，開始旋轉。

對于永磁同步電機的啟動方法大致分為兩類：變頻啟動（軟啟動）與直接啟動（硬啟動）。其中，硬啟動的啟動電流是電機額定電流的3-7倍，啟動時所造成的過載沖擊，對同步電機的機、電的強度與容量設計要求都十分嚴苛，也會對電機的定子繞組等造成破壞。為了避免上述情況的發生，現有技術中多通過軟啟動的方式來啟動永磁同步電機。軟啟動顧名思義，就是不直接啟動，而是利用電機變頻器慢慢地調節輸入永磁同步電機的輸入電壓以及頻率大小，最終使得永磁同步電機在額定功率下運行，這樣電機在啟動過程中的啟動電流，就由過去不可控的過載沖擊電流變成為可控的、可根據需要調解大小的啟動電流。對于上述控制，就目前而言，還存在一些問題，例如，上述軟啟動過程雖然平穩，但是也犧牲了電機的啟動響應速度，軟啟動耗時較長并且在啟動初期永磁同步電機容易出現失步現象。上述耗時較長的原因不僅在于軟啟動本身的步驟過程，還在于定子繞組具有一定的自感，對于電機定子繞組的電流矢量變化頻率存在遲滯作用。

發明內容

針對實際運用中永磁同步電機軟啟動響應速度較慢這一問題，本發明目的一在于提出一種永磁同步電機的軟啟動方法，目的二在于提供一種實施上述方法的控制裝置，具體方案如下：

一種永磁同步電機的軟啟動方法，電機變頻器配置為將電源按設定的軟啟動模型供給到所述電機，所述方法包括步驟：

通過所述變頻器產生一定大小的電流矢量到電機的定子，以及

旋轉所述電流矢量以旋轉所述電機的轉子，

從軟啟動模型中各階段的電流及電壓關系，計算得到電機定子繞組在軟啟動的各階段由所述定子繞組自感而造成的電流矢量的大小的變化量；

與所述變頻器同步，輸入補償電流矢量至所述定子繞組，

其中，輸入至所述定子繞組中的所述補償電流矢量的大小，與經所述變頻器配置輸入至所述定子繞組中的電流矢量的大小的和值不小于所述電機的額定電流。

當永磁同步電機啟動時，定子繞組中的電流矢量不斷發生旋轉，旋轉的頻率越來越接近電機的額定轉動頻率，同時，上述電流矢量的旋轉帶動電機轉子的轉動。在的定子繞組上電后，定子繞組由于自身結構的原因會存在一定大小的繞組電感，上述繞組電感的存在會遲滯定子繞組中的電流矢量的變化速度，延緩電機轉子的啟動時間，并且容易造成電機的失步；為了驅動電機轉子轉動，除需要克服電機轉子本身的慣性阻力之外，還要克服繞組電感的阻抗，因此需要較大的初始電壓。通過上述技術方案，在電機的轉子開始轉動時，向定子繞組中輸入補償電流矢量，上述補償電流矢量用于克服定子繞組的繞組電感效應，并且配合定子繞組中的電流矢量增強定子當中的磁場，利于驅動轉子轉動。同時，輸入的補償電流矢量與定子繞組中的電流矢量分線設置，相互分離互不干涉，因此，降低了對電機主體的機、電強度要求。

進一步的，當所述電機啟動時，所述補償電流矢量的方向與所述定子繞組中電流矢量的方向相同。