电机控制装置和软启动器制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种监视和控制空闲状态下的交流电机中的定子绕组温度的系统和方法。该系统包括一电路，其具有可连接到交流电源的输入和可连接到多相交流电机输入的输出。该电路进一步包括：多个开关装置，其用于控制多相交流电机的端子电压和电流流动；连接到该电路的控制器。该控制器被配置为，致动所述多个开关装置，以便在对应于到多相交流电机的输入的电机控制装置的输出中产生直流信号，基于该直流信号确定或估计多相交流电机的定子绕组电阻，并由定子绕组电阻估计定子温度。于是，温度可通过到定子绕组的直流注入来控制和调节。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术至少部分地由基于美国能源部所授权合同No.DE-FC36-04GO14000的政府支持做出。政府可拥有本技术的一定权利。 
本技术通常地涉及一种交流电机，更具体的，涉及一种用于交流电机热保护的确定定子绕组电阻的系统和方法。
技术介绍
热保护是监视电机状况的重要方面，因为电机故障常常与定子绕组绝缘的热应力有关。通常这样估计：在可接受的定子绕组温度极限以上，对于温度的每10℃的增长，电机寿命减少50％。交流电机的热保护不仅对于运行的电机很重要，对于去激励(de-energized)的电机也很重要。在很多应用中，交流电机周期性地去激励，以便允许电机在下次启动前冷却。同时，如果电机过热，过负荷继电器可被用于脱扣交流电机，以便保护电机绕组。如果电机被过负荷继电器脱扣，在电机能被再次启动前典型地需要一定量的时间。或者，此恢复时间可能太过保守且工作时间损失，或者，恢复时间可能太短且每次停机之后的未完整冷却发生积累，可能由于过热导致对绕组绝缘的过早损坏。交流电机定子绕组绝缘的过热保护只是热保护的一个方面。当电机停机时，定子绕组温度可下降到环境温度以下，导致定子绕组、电刷以及其他间隔(compartment)上的结露。这种结露在某些应用中对电机寿命可能是有害的。为了防止结露或水分蓄积，可能希望进行电机绕组预热，以便将定子绕组温度保持在环境温度以上。当前，为热保护目的而使用用于确定定子绕组温度的多种方法和机制。除了直接定子绕组温度测量以外，基于热模型的和基于电机参数的温度估计方法是两种用于热保护的技术。基于热模型的方法使用电机热模型来估计定子绕组温度。但是，由于热参数变化和热参数识别的困难性，这些方法的准确度可能会落在可接受的范围之外。另外，由于冷却条件的可能变化，热参数不总是恒定的，可能需要对于各个具体冷却条件下的各个电机进行识别。另外，即使对于给定电机确定热模型或者温度测量，现有的定子绕组加热装置使用定子绕组的两相加热电机，允许定子绕组中的单一电流流通路径。但是，这留下一相没有被加热，或者依赖于感应加热。并且，由于定子电阻相对较小，典型地需要大的电压与电流输入来加热电机。这种大的电压与电流输入可减少定子绕组的寿命。由于交流电机可能在定子绕组温度在可接受范围外的条件下或在定子绕组在过高电压和电流输入下被加热的条件下承受损坏，去激励交流电机中定子绕组温度的准确监视和控制对于电机保护目的是有益的。因此，希望设计一种准确的、非侵入的方法来以高效的方式且不对电机添加进一步的电阻地监视和控制去激励交流电机中的定子绕组温度。
技术实现思路
本技术提供一种系统和方法，用于远程定子绕组电阻估计和用于空闲或停机-->状态下的感应电机热保护的定子绕组加热。电机控制装置中的一系列开关的触发能够在电机控制装置的输出中产生直流信号。对此直流信号进行分析以确定定子绕组电阻。于是，能基于定子绕组的电阻确定定子绕组的温度。开关能够被控制以便将定子绕组加热到希望的温度。因此，根据本技术的一个方面，公开了如下装置：(1)一种电机控制装置，包括一电路，该电路具有可连接到交流电源的输入和可连接到多相交流电机输入端的输出。该电路进一步包括：多个开关装置，其用于控制多相交流电机的端子电压和电流流动；以及连接到 该电路的控制器。该控制器被配置为，致动所述多个开关装置，以便在对应于到多相交流电机的输入的电机控制装置的输出中产生直流信号，基于该直流信号确定多相交流电机的定子绕组电阻，并由定子绕组电阻估计定子温度。(2)根据(1)所述的电机控制装置，其特征在于，所述多个开关装置的每一个包括一对固态开关，其中，每对固态开关对应于多相交流电机的一相，且其中，控制器致动第一对固态开关中的第一固态开关和第二对固态开关中的第二固态开关。(3)根据(2)所述的电机控制装置，其特征在于，每对固态开关包括一对反并联布置的晶闸管。(4)根据(2)所述的电机控制装置，其特征在于，控制器被配置为有选择地致动第一和第二固态开关，且其中，第一和第二固态开关分别对应于交流电机的第一相和第二相。(5)根据(4)所述的电机控制装置，其特征在于，控制器被配置为在相间电压的下降过零点之前的触发角上向第一和第二固态开关传送门极驱动信号，从而致动第一和第二固态开关。(6)根据(5)所述的电机控制装置，其特征在于，控制器进一步被配置为：在相同的触发角上向第一和第二固态开关传送门极驱动信号；以及控制第一和第二固态开关的触发角，以改变直流信号的量值。(7)根据(2)所述的电机控制装置，其特征在于，控制器进一步被配置为，在多相交流电机的一个周期中，有选择地致动所述多个开关装置的每一个中的固态开关的每一个，使得被致动的固态开关对在多相交流电机的相之间交替。(8)根据(7)所述的电机控制装置，其特征在于，在多相交流电机的一个周期中有选择地致动各个固态开关向多相交流电机的每相中注入直流信号，所注入的直流信号近似于周期性的交流信号；且其中，控制器被进一步配置为，修改周期性交流信号的量值，以便调 整定子温度。(9)根据(8)所述的电机控制装置，其特征在于，控制器被进一步配置为，控制开关装置对的触发角，从而改变周期性交流信号的量值。(10)根据(1)所述的交流控制装置，其特征在于，控制器被进一步配置为：将所估计的定子温度与第一定子温度阈值进行比较；以及如果所估计的定子温度在第一定子温度阈值之下，在多相交流电机的一个周期中，有选择地致动所述多个开关装置中的每一个，从而注入直流信号。(11)根据(1)所述的交流控制装置，其特征在于，该控制器被配置为，当多相交流电机处于静止状态时，致动所述多个开关装置，从而由少于多相交流电机的所有相的相产生电流路径。-->(12)根据(1)所述的交流控制装置，其特征在于，控制器被进一步配置为：将所估计的定子温度与第二定子温度阈值进行比较；如果所估计的定子温度高于第二定子温度阈值，将交流电机保持在静止状态。根据本技术的另一个方面，用于监视和控制多相交流电机的方法包括这样的步骤：配置具有多个开关装置的电机控制装置，以便调节到多相交流电机的电压和电流。该方法还包括这样的步骤：将电机控制装置串联布置在交流电源和多相交流电机之间，在温度估计模式中有选择地运行电机控制装置。在温度估计模式中运行电机控制装置还包括，向位于多相电机的两相中的每一相的开关装置传送其中具有触发角的门极驱动信号，由此，触发该开关装置，以便向由多相交流电机的两相形成的电流路径引入直流信号，测量被引入多相交流电机的直流信号，基于测量得到的直流信号确定定子绕组的电阻，并且基于所确定的电阻来计算定子绕组的温度。根据本技术的另一个方面，用于控制从交流电源到具有定子绕组的感应电机的电压和电流传输的软启动器包括多个供应线，每个供应线对 应于感应电机的一相。软启动器还包括至少一个固态开关以及处理器，固态开关位于所述多个供应线中的每一个上，以调节到感应电机的相电流和电机线电压。处理器被编程为同时触发在所述多个供应线中两个的每一个上的所述至少一个固态开关中的一个以注入直流电流，并基于直流电流来确定定子绕组的电阻。根据该软启动器，处理器进一步被编程为：基于所确定的定子绕组电阻，确定定子绕组温度；确定定子绕组温度是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制装置，包括：电路，其具有可连接到交流电源的输入和可连接到多相交流电机的输入端的输出，该电路包括：多个开关装置，其控制多相交流电机的端子电压和电流流动；以及连接到该电路的控制器，其被配置成：致动所述多个开关装置，以便在对应于到多相交流电机的输入的电机控制装置的输出中产生直流信号；基于直流信号，确定多相交流电机的定子绕组电阻；以及由定子绕组电阻，估计定子温度。

【技术特征摘要】
2008.12.22 US 12/341,0441.一种电机控制装置，包括：电路，其具有可连接到交流电源的输入和可连接到多相交流电机的输入端的输出，该电路包括：多个开关装置，其控制多相交流电机的端子电压和电流流动；以及连接到该电路的控制器，其被配置成：致动所述多个开关装置，以便在对应于到多相交流电机的输入的电机控制装置的输出中产生直流信号；基于直流信号，确定多相交流电机的定子绕组电阻；以及由定子绕组电阻，估计定子温度。2.根据权利要求1的电机控制装置，其中，所述多个开关装置的每一个包括一对固态开关，其中，每对固态开关对应于多相交流电机的一相，且其中，控制器致动第一对固态开关中的第一固态开关和第二对固态开关中的第二固态开关。3.根据权利要求2的电机控制装置，其中，每对固态开关包括一对反并联布置的晶闸管。4.根据权利要求2的电机控制装置，其中，控制器被配置为有选择地致动第一和第二固态开关，且其中，第一和第二固态开关分别对应于交流电机的第一相和第二相。5.根据权利要求4的电机控制装置，其中，控制器被配置为在相间电压的下降过零点之前的触发角上向第一和第二固态开关传送门极驱动信号，从而致动第一和第二固态开关。6.根据权利要求5的电机控制装置，其中，控制器进一步被配置为：在相同的触发角上向第一和第二固态开关传送门极驱动信号；以及控制第一和第二固态开关的触发角，以改变直流信号的量值。7.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于，控制器进一步被配置为，在多相交流电机的一个周期中，有选择地致动所述多个开关装置的每一个中的固态开关的每一个，使得被致动的固态开关对在多相交流电机的相之间交替。8.根据权利要求7所述的电机控制装置，其特征在于，在多相交流电机的一个周期中有选择地致动各个固态开关向多相交流电机的每相中注入直流信号，所注入的直流信号近似于周期性的交流信号；且其中，控制器被进一步配置为，修改周期性交流信号的量值，以便调整定子温度。9.根据权利要求8所述的电机控制装置，其特征在于，控制器被进一步配置为，控制开关装置对的触发角，从而改变周期性交流信号的量值。10.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，控制器被进一步配置为：将所估计的定子温度与第一定子温度阈值进行比较；以及如果所估计的定子温度在第一定子温度阈值之下，在多相交流电机的一个周期中，有选择地致动所述多个开关装置中的每一个，从而注入直流信号。11.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·陆，C·J·利布基，T·G·哈贝特勒，P·张，S·K·贝克尔，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：新型
国别省市：美国;US