[發明專利]啟動感應機器

有效

• 申請號: 201780041396.6
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN109565251B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: A.卡利金;C.施圖爾茨;C.古切爾;M.勞爾;M.耶拉維克
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02P1/46
• 分類號: H02P1/46
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 危凱權;金飛

一種用于在沒有殘余磁通的情況下啟動感應機器(12)的方法包括：通過控制施加至感應機器(12)的供應電壓(V_s)來掃描具有不同定子頻率(ω_s,28)的感應機器(12)的狀態；確定作為轉子頻率(ω_r)與定子頻率(ω_s,28)之間的差異的滑移值是否在滑移區間(24)內；以及，當確定滑移值(β)在滑移區間(24)中時，朝零調節滑移值(β)且將機器磁化至所需水平。

技術領域

本發明涉及電驅動和感應機器的領域。具體而言，本發明涉及用于在沒有殘余磁通的情況下啟動感應機器的方法及控制器。此外，本發明涉及一種電驅動系統。

背景技術

電驅動系統通常包括用于向感應機器(諸如，電動馬達和/或發電機)供應電能的轉換器。通過將AC電流施加至感應機器，在感應機器的定子和轉子中生成磁場，這引起轉子相對于定子旋轉。

在電驅動器的啟動期間，可能存在不知道轉子的實際轉速的問題。當電動馬達在短時間內失去電源并且仍可旋轉時，或當發電機已經由渦輪驅動但還未產生電能時，情況可能是這樣。然而，通常需要知道轉子速度以用于控制感應機器。

對于此問題，存在兩種基本解決方案。可直接利用機械傳感器測量馬達速度，或可經由電驅動系統中的電流和/或電壓的測量來間接地確定馬達速度。

例如，US 2015/0200616 A1提出了一種方法，利用該方法，可基于電流和電壓測量結果來估計啟動期間的馬達速度。

作為另外的示例，在US 5,654,624中，提出了利用異步機器狀態的估計器來識別轉子速度。該方法將電壓施加至感應機器。然后，基于測量的電流，估計器計算定子磁通、轉子磁通和轉矩。估計的轉矩提供至轉矩控制器，轉矩控制器以零參考操作。控制器通過使定子和轉子磁通同相來將轉矩調節至零，因此使供應電壓的頻率與轉子速度同步。US 5,654,624中所述的方法在高初始滑移(即，定子頻率與轉子頻率之間的高差異)下可能不能很好工作，因為在此情況下，轉子磁通和機器轉矩接近零，且與測量和估計誤差相當。

此外，從US 2012/0001580 A1獲知了一種用于檢測AC感應機器的轉子故障狀態的系統及方法。

發明內容

本發明的目的是在沒有機械速度傳感器的情況下(特別地，在感應機器的轉子可能旋轉時)提供一種簡單且更準確的方法以用于啟動感應機器，。

該目的通過獨立權利要求的主題實現。其他示例性實施例從從屬權利要求和以下描述中清楚。

本發明的一個方面涉及一種用于啟動感應機器(特別是在沒有殘余磁通的情況下)的方法。感應機器可包括定子和轉子。感應機器可為適于執行該方法的電驅動系統的一部分，電驅動系統包括感應機器、電轉換器和控制器。控制器可控制轉換器，轉換器可適于將例如來自電網或來自DC鏈路的輸入電壓轉換成可變頻率的AC供應電壓來施加至感應機器。通過控制供應電壓的頻率和大小，控制器可控制從定子施加至轉子的轉矩(或反之亦然)。

必須注意，感應機器中的輸入電壓、供應電壓、對應電流和電壓、電流和磁通可為多分量的量，其通常可具有三個分量。

根據本發明的實施例，該方法包括：通過控制施加至感應機器的供應電壓來掃描具有不同定子頻率的感應機器的狀態；確定作為轉子頻率與定子頻率之間的差異的滑移值是否在滑移區間內；以及當確定滑移值在滑移區間中時，朝零調節滑移值。

當感應機器以未知轉子速度旋轉或靜止不動時，該方法可在感應機器的啟動期間使用。該方法查找定子頻率范圍，其可看作是待掃描的狀態，其中滑移值位于滑移區間內，滑移區間邊界可由臨界機動滑移值與臨界發電滑移值限定。當確定定子頻率使得滑移值進入滑移區間時，調節滑移值至大約零，使得在最后，定子頻率和轉子頻率基本上相同。然后，感應機器可磁化至期望的水平，且/或可開始感應機器的正常操作。