用于操作电动机的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于操作电动机(EM)的设备(1)，该设备(1)包括识别单元(2)，其用于识别多相电压供电网络(4)的所施加的相移正弦电压相位(L)的过零点和相位角；以及切换单元(3)，其用于根据施加到半导体开关的切换模式，通过半导体开关贯通切换所施加的正弦电压相位(L)的半波，所述切换模式与识别到的过零点和相位角同步，从而生成直接施加到电动机(5)的相移准正弦电压相位(L’)。

Methods and equipment used to operate the motor

The invention relates to an apparatus (1) for operating a motor (EM), which includes an identification unit (2) for identifying the zero crossing point and phase angle of a phase shift sinusoidal voltage phase (L) applied to a multiphase voltage power supply network (4), and a switching unit (3), which is used to pass half a switching mode based on a semiconductor switch. A half wave of the sinusoidal voltage phase (L) applied to the switching of a conductor switch, the switching mode is synchronized with the identified zero and phase angles, thus generating a phase shift sinusoidal voltage phase (L ') directly applied to the motor (5).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作电动机的方法和设备本专利技术涉及用于操作电动机的方法和设备，尤其涉及用于启动电动机的电机启动装置。电机启动装置通常在用于致动泵、风扇、传送带、搅拌单元、络筒机、分离工具或其他工具的自动控制技术中使用。更高效的电动机越来越多地被使用。因此，例如IE3电机比IE2电动机具有更高的效率。IE3制造更复杂，它具有更高的效率，但是在直流启动器运行时需要更高的启动电流。此外，IE2电机制造更简单，它可以只在将来使用转速控制时被启动。因此，本专利技术的目的是提供一种在电动机启动时降低启动电流的设备和方法。根据本专利技术的目的通过具有权利要求1中所述的特征的用于操作电动机的方法来实现。因此，本专利技术提供一种用于操作电动机的方法，包括如下步骤：检测多相供电网络的所施加的相移正弦电压相位的相位角和过零点，以及根据施加到半导体开关的切换模式，通过半导体开关连通所施加的正弦电压相位的半波，所述模式与检测到的相位角和过零点同步，从而生成直接施加到电动机的相移准正弦电压相位。由于根据本专利技术的方法，启动电动机时产生的启动电流减小。这样的有益之处在于和缓地启动电动机。在根据本专利技术的方法的一个可能实施例中，所生成的相移准正弦电压相位彼此具有相同的频率，该频率是多相供电网络的网络频率的分数。在根据本专利技术的方法的另外可能实施例中，为了启动电动机，通过改变施加到半导体电流的切换模式来递增地升高准正弦电压相位的频率，直至达到供电网络的网络频率。在根据本专利技术的方法的另外可能实施例中，半导体开关由电流分离的功率半导体形成，这些功率半导体根据从数据存储器读取出的切换模式被致动。在根据本专利技术的方法的另外可能实施例中，根据所施加的切换模式，通过半导体开关进行连通的正弦电压相位的第一半波和/或最后半波被截断从而生成准正弦电压相位。在根据本专利技术的方法的另外可能实施例中，在达到供电网络的网络频率之后，经由与半导体开关并联的机械接触由供电网络直接向电动机供电。在根据本专利技术的方法的另外可能实施例中，准正弦电压相位处于彼此大约120°的相位角。在根据本专利技术的另外可能实施例中，当施加到半导体开关的切换模式发生变化时，保持用于驱动电动机的旋转场的旋转方向。本专利技术还提供了一种具有权利要求9中所述的特征的用于操作电动机的设备。因此，本专利技术提供一种用于操作电动机的设备，包括：检测单元，其用于检测多相供电网络的所施加的相移正弦电压相位的过零点和相位角；以及切换单元，其用于根据施加到半导体开关的切换模式，通过半导体开关连通所施加的正弦电压相位的半波，所述切换模式与检测到的相位角和过零点同步，从而生成直接施加到电动机的相移准正弦电压相位。在根据本专利技术的设备的一个可能实施例中，提供了控制单元，该控制单元根据从数据存储器读取出的切换模式致动切换单元的半导体开关。在根据本专利技术的设备的另外可能实施例中，切换单元是具有机械接触的混合切换单元，这些机械接触与切换单元的半导体开关并联。在根据本专利技术的设备的另外可能实施例中，电动机启动时，当准正弦电压相位的频率达到供电网络的网络频率，机械接触以持续操作的方式将与其并联的切换单元的半导体开关进行桥接。在根据本专利技术的设备的另外可能实施例中，提供了反转级，该反转级用于设置驱动电动机的旋转场的旋转方向。在根据本专利技术的设备的另外可能的实施例中，提供了过载保护级。本专利技术还提供了一种具有权利要求15中所述的特征的用于启动电动机的电机启动装置。因此，本专利技术提供了一种用于启动电动机的电机启动装置，其包括用于操作电动机的设备，该设备包括：检测单元，其用于检测多相供电网络的所施加的相移正弦电压相位的过零点和相位角；以及切换单元，其用于根据施加到半导体开关的切换模式，通过半导体开关连通所施加的正弦电压相位的半波，所述切换模式与检测到的相位角和过零点同步，从而生成直接施加到电动机的相移准正弦电压相位。此后，参考附图更详细地描述用于操作电动机的根据本专利技术的设备和根据本专利技术的方法以及用于启动电动机的根据本专利技术的电机启动装置的可能实施例，其中：图1是示出根据本专利技术的用于操作电动机的设备的实施例的简单框图；图2是示出根据本专利技术的电机启动装置的实施例的框图，该电机启动装置使用用于操作电动机的设备；图3是示出根据本专利技术的电机启动装置中可使用的反转级的实施例的电路图；图4是示出根据本专利技术的用于操作电动机的方法的实施例的简单流程图；图5是示出启动电动机的曲线图，该电动机使用根据本专利技术的设备来进行操作；图6A、图6B、图6C是描述根据本专利技术的用于操作电动机的设备和根据本专利技术的方法的操作模式的信号曲线图；图7是示出三相供电网络的网络电压的信号曲线图；图8A至图8F是示出用于操作电动机的根据本专利技术的设备和根据本专利技术的方法的操作模式的信号曲线图。图1示意性示出根据本专利技术的用于操作电动机5的设备1。设备1包括检测单元和切换单元3。如图1所示，检测单元2检测多相供电网络4的施加的相移正弦电压相位L的过零点和相位角。设备1还包含切换单元3，其用于根据施加到半导体开关的切换模式，通过半导体开关来连通所施加的正弦电压相位L的半波。这些切换模式与检测单元2检测到的过零点和相位角进行同步，直接施加到电动机5的准正弦电压相位L’被生成。在一些可能的实施例中，电动机5可以是三相异步电动机。该三相异步电动机5包括静止的定子和旋转的转子。多相供电网络4优选地是如图1所示的具有三个电压相位L1、L2、L3的三相供电网络。电动机5的定子优选具有被提供三相电流的三相绕组。在电动机5内的定子和转子之间不存在电连接。三相异步电动机5的定子形成磁场，该磁场经由空气间隙在三相异步电动机的转子中感应电流。优选地，定子和转子都由高度可磁化的电工钢制成。这保证了低磁滞和低涡流损耗。多个单独的绕组形成定子的定子绕组。这些单独的绕组优选地以大约120°的角度相互偏移地进行布置。在一些可能的实施例中，异步电动机的转子可以包括带沟槽的圆柱形转子片包装。在一个可能的实施例中，转子的这些沟槽可以填充有铝棒。利用附接在端面上的环，这些棒被连接以形成闭合的笼。在三相异步电动机5中，利用磁场在转子中感应出电压。图2是示出根据本专利技术的电机启动装置的示例实施例的框图，根据图1，根据本专利技术的用于操作电动机的设备1使用该电机启动装置。如从图2可见，在所示的设备1中设置有致动切换单元3的开关的控制单元6。在图2中所示的实施例中，切换单元3是具有机械接触的混合切换单元或者混合级，这些机械接触与切换单元3的半导体开关并联。在一个可能的实施例中，控制单元6由微控制器形成，微控制器由电源单元7供给供电电压。如图2所示，电机启动装置具有用于保护正在操作的电动机5的保护功能。为了安全地操作电动机5，需要在短路的情况下保护免受过载和关断。单元8具有用于保护免受短路电流的保险丝。还设置有过压保护级9。过压保护级9的下游是用于电压测量的单元2。单元2用于检测三相供电网络4的所施加的相移正弦电压相位L1、L2、L3的相位角和过零点。在图2所示的实施例中，检测单元2连接到用于反转操作的反转级10。如图2中所示，在输出端，该反转级10连接到切换单元3。可选地设置有反转级10。此外，在可替换的实施例中，反转级10可以位于切换级3的下游。切换单元3优选地是除了半导体开关之外还具有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作电动机(EM)的方法，包括以下步骤：(a)检测(S1)多相供电网络(4)的所施加的相移正弦电压相位(L)的过零点和相位角；以及(b)通过半导体开关，根据施加到所述半导体开关的切换模式，连通(S2)所施加的正弦电压相位(L)的半波，所述模式与检测到的相位角和过零点同步，从而产生直接施加到电动机(5)的相移准正弦电压相位(L’)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.24 EP 15196051.51.一种用于操作电动机(EM)的方法，包括以下步骤：(a)检测(S1)多相供电网络(4)的所施加的相移正弦电压相位(L)的过零点和相位角；以及(b)通过半导体开关，根据施加到所述半导体开关的切换模式，连通(S2)所施加的正弦电压相位(L)的半波，所述模式与检测到的相位角和过零点同步，从而产生直接施加到电动机(5)的相移准正弦电压相位(L’)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所生成的相移准正弦电压相位(L’)彼此具有相同的频率，该频率是所述多相供电网络的网络频率(f0)的分数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中为了启动所述电动机(5)，通过改变施加到半导体电路的切换模式，递增地升高准正弦电压相位(L’)的频率(f)直至达到电压供电网络的网络频率(f0)。4.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述半导体开关由电流隔离的功率半导体形成，这些功率半导体根据从数据存储器读取出的切换模式被致动。5.根据权利要求4所述的方法，其中通过所述半导体开关根据所施加的切换模式进行连通的正弦电压相位(L)的第一半波和/或最后半波被截断以生成所述准正弦电压相位(L’)。6.根据前述权利要求3至5中的任一项所述的方法，其中在达到供电网络的网络频率(f0)之后，经由与所述半导体开关并联的机械接触，直接由所述供电网络向所述电动机(5)供电。7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中所述准正弦电压相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·施泰纳，菲利普·施泰因贝格尔，胡贝特·伦克尔，
申请(专利权)人：维纳尔电气系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE