[發明專利]啟動變頻獨立速度馬達及進行速度控制的負斜率電壓頻率

在審

• 申請號: 201911023333.5
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN111313764A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 高利軍;劉生義
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: H02P1/16
• 分類號: H02P1/16;H02P25/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東;黃綸偉

本公開涉及啟動變頻獨立速度馬達及進行速度控制的負斜率電壓頻率。具體地，一種方法可以包括以下步驟：將激勵信號從電動機的定子傳輸到電動機的轉子，其中，所述激勵信號是在一組轉子繞組處接收的，并且其中，所述激勵信號在所述轉子處生成旋轉磁通，該旋轉磁通在一組定子繞組處生成第一交流(AC)電壓。所述方法還可以包括以下步驟：控制所述激勵信號以使所述第一AC電壓與AC母線處的第二AC電壓相等并同步。在同步之后，所述方法還可以包括以下步驟：將所述一組定子繞組電連接至所述AC母線。所述方法可以包括以下步驟：減小所述激勵信號的幅度以使電流能夠從所述AC母線流向所述一組定子繞組，從而生成導致所述轉子旋轉的轉矩。

技術領域

本公開總體上涉及啟動變頻獨立速度(VFIS:variable frequency independentspeed)電動機的領域，具體地，涉及用于啟動VFIS和用于速度控制的負斜率電壓-頻率(negative-slope voltage-frequency)的系統和方法。

背景技術

VFIS電動機是一種如下電動機，其可以按與用于為電動機供電的交流(AC)電力信號的幅度、頻率以及相位無關的旋轉頻率運行。而且，典型的AC電動機可以使用執行驅動AC電力信號的全功率級功率轉換的整流器和逆變器，來實現與所述驅動AC電力信號的幅度、頻率以及相位無關的旋轉頻率。另一方面，VFIS電動機可以在不執行這種全功率比功率轉換的情況下進行操作。

通過將VFIS電動機直接連接至AC母線，來啟動VFIS電動機可能會損壞VFIS電動機的定子繞組。例如，因為不動的VFIS電動機不會在定子繞組內產生明顯的電阻抗，所以突然的電涌可能會造成繞組內的短路，從而導致大量的熱量，并且可能發生擊穿。向VFIS電動機施加突然的啟動電流可能會導致其電氣組件過早磨損。

另外，典型的速度控制技術(例如變頻驅動技術和磁場定向控制技術)可能不適用于VFIS電動機，這是因為VFIS電動機可能在定子和轉子上都有有源繞組。因此，在工業中需要新的啟動技術和用于速度控制的新技術以適應VFIS電動機。可能存在其它缺點。

發明內容

本文公開了一種用于啟動VFIS電動機和用于速度控制的系統和方法。該系統和方法可以在同步階段和速度調節階段操作。在同步階段期間，可以將激勵信號傳遞至電動機的轉子并施加至一組轉子繞組。激勵信號可以在轉子處生成旋轉磁通，該旋轉磁通在一組定子繞組處生成第一交流(AC)電壓。可以使第一AC電壓與AC母線上的第二AC電壓相等并同步，此后可以將AC母線聯接至所述一組定子繞組。因為第一交流電壓和第二交流電壓相等，所以沒有電流可以流過所述一組定子繞組，從而不會導致轉子的旋轉。

在速度調節階段期間，可以逐漸減小所述激勵信號的幅度，從而導致在所述一組定子繞組內逐漸增大的電流。可以根據負斜率電壓-頻率關系來減小激勵信號的幅度。隨著所述電壓的降低，定子繞組內的電流可以增加，從而生成第二旋轉磁通，該第二旋轉磁通可以與第一旋轉磁通相互作用，以開始轉子的旋轉。

在示例中，提供了一種系統，所述系統包括電動機，所述電動機具有定子、轉子、一組定子繞組以及一組轉子繞組。該系統還包括：高頻變壓器，所述高頻變壓器被配置成將激勵信號從所述定子傳輸至所述轉子，其中，所述激勵信號是在所述一組轉子繞組處接收的，并且其中，所述激勵信號在所述轉子處生成旋轉磁通，所述旋轉磁通在所述一組定子繞組處生成第一交流(AC)電壓。所述系統還包括開關，所述開關電連接在所述一組定子繞組與AC母線之間。所述系統包括：控制器電路，所述控制器電路被配置成控制所述激勵信號，以使所述一組定子繞組處的所述第一AC電壓的第一幅度與所述AC母線處的第二AC電壓的第二幅度相等，并且使所述第一AC電壓與所述第二AC電壓同步，所述控制器電路還被配置成，在使所述第一AC電壓與所述第二AC電壓同步之后閉合所述開關，并且減小所述激勵信號的幅度，以使電流能夠從所述AC母線流向所述一組定子繞組，從而生成導致所述轉子旋轉的轉矩。