用于起动同步电动马达的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及在功率变换器的控制单元(UC)中使用的控制方法，所述功率变换器由三个输出相连接到同步电动马达(M)，所述控制方法用于起动马达并包括：根据参考电流(Iref)确定施加到输出相的电压的第一步骤；根据定子频率(ωs)确定施加到定子的频率的第二步骤；在给定期间应用第一步骤和第二步骤的步骤，以便使得同步电动马达的转子以施加的定子频率旋转。该方法对于在功率变换器(D)和电动马达(M)之间包括变压器(TR)和正弦滤波器(SF)的结构特别有效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。 本专利技术还涉及一种功率转换器，包括配置成实现所述控制方法的控制单元。
技术介绍
为了起动同步电动马达，需要知道其转子的位置。在开环操作中，即不使用机械 (速度或位置）传感器时，存在用于估计电动马达转子位置的方法。一个解决方案在于在输 出相中注入直流，以便使转子旋转，直到它被对准为止。 文献US7, 202, 618提出另一种解决方案，它包括在给定期间内给马达的每相发送 电压脉冲，并确定已在电动马达的各相中流动的电流峰值。然后，通过比较每相获得的电 流，并基于所述电流之间的关系，可以计算出转子的初始位置。 然而，这些解决方案并不总是适合于所使用的整体结构。事实上，如果变速驱动器 经由正弦滤波器、变压器和长电缆连接到永磁同步电动马达上，那么已知的用于确定电动 马达的转子位置的解决方案将不会被可操作地适用。直流的延长注入，和因此直流电压的 应用，易于使变压器饱和，从而防止任何的位置检测。由于变速驱动器和电动马达之间的无 源滤波元件的存在，不能完全简单地应用涉及电压脉冲的第二种方案。 因此，本专利技术的目的是提出一种控制方法，即使它被集成在如上所述的结构中，即 还包括正弦滤波器、变压器和长电缆，也允许起动同步电动马达。
技术实现思路
这个目的通过在功率变换器的控制单元中所使用的控制方法来实现，该功率变换 器与同步电动马达的三个输出相连接，所述控制单元被配置为实现用于控制所述同步电动 马达的主控制律，所述控制方法被配置成一旦起动所述同步电动马达就替换所述主控制 律，包括： -根据参考电流确定施加到输出相的电压的第一步骤，所述参考电流具有至少高 于起动同步电动马达所必需的第一阈值的值； -根据定子频率确定施加到定子的频率的第二步骤，所述定子频率被选择为高于 第二给定阈值；-在至少等于定子频率的倒数的给定持续时间应用第一步骤和第二步骤的步骤， 以便允许同步电动马达的转子以所施加的定子频率旋转； --旦转子以对应于所述定子频率的速度旋转，将同步电动马达切换到主控制律 的步骤。 根据本专利技术的控制方法的一个特定特征，所述参考电流在第一步骤期间保持在一 个恒定值。 根据另一个特定特征，所述控制方法包括应用参考电流的斜坡以便将它提高到所 述恒定值的在先步骤。 根据另一个特定特征，该定子频率在第二步骤期间也保持在一个恒定值。 根据另一个特定特征，该方法包括在切换到主控制律的步骤之前将参考电流减少 到低于第一阈值的步骤。 本专利技术还涉及一种用于控制同步电动马达的系统，其包括具有可被执行以便控制 所述同步电动马达的主控制律和一旦同步电动马达起动后替换所述主控制律的起动时序 的控制单元，所述控制单元包括： -根据参考电流确定施加到输出相的电压的第一模块，所述参考电流具有至少高 于起动同步电动马达所必需的第一阈值的值； -根据定子频率确定施加到定子的频率的第二模块，所述定子频率被选择为高于 第二给定阈值，在至少等于定子频率的倒数的给定持续时间执行第一模块和第二模块，以 便允许同步电动马达的转子以所施加的定子频率旋转； --旦转子以对应于所述定子频率的速度旋转，将同步电动马达切换到主控制律 的模块。 有利的是，所述控制系统具有通过三个输出相连接到所述同步电动马达并由所述 控制单元控制的功率变换器。 有利的是，所述功率变换器经由正弦滤波器和变压器连接到所述同步电动马达。【附图说明】 从参考附图提供的下面的详细描述中，其他特征和优点将变得更加清楚，其中： 图1示出了一种结构的示例，根据本专利技术的控制方法在该结构中可以被更具体地 应用； 图2以示意的方式示出了根据本专利技术的的图； 图3A和图3B示出了表示根据本专利技术的起动时序的电流和频率曲线； 图4A和图4B示出了图3A和图3B所示的时序的实施例的变形。【具体实施方式】 所述控制方法是在控制单元UC中实现的，并且被配置成允许同步类型的电动马 达的起动。有利的是，电动马达M是三相永磁体同步类型的。 有利的是，控制单元UC可布置在变速驱动类型D的功率变换器内。 这种方法特别适于当永磁同步电动马达M经由正弦滤波器SF、变压器TR和长电缆 C，例如长电缆C具有超过两公里的长度，连接到变速驱动器D时，控制永磁同步电动马达M 的起动。这种结构如图1所示。在下面的描述中，根据本专利技术的方法将与这种结构关联描 述。然而，应当理解，根据本专利技术的方法也可以实现为用于不同的结构。 参考图1，变速驱动器D由通过三个输入相R、S和T连接到供电网络N的上游。在 已知的方式中，变速驱动器D具有由整流器构成的输入级，例如该整流器为二极管桥型，被 配置为对网络N提供的交流电压进行整流。变速驱动器D也具有连接到所述整流器并且包 括通过一个或多个总线电容器连接在一起的两个电源线的连续电源总线。该变速驱动器还 具有由逆变器构成的输出级，逆变器接收由连续电源总线提供的直流电压，并被控制成向 同步电动马达M输出可变电压。在图1所示的结构中，变速驱动器D在其输出端通过三个 输出相U、V、W与正弦滤波器SF连接。在已知的方式中，正弦滤波器是一个低通滤波器，它 允许各相之间供给的电动马达电压是正弦的。正弦过滤器SF其部分连接到具有将低电压 变成高电压功能的变压器TR。该变压器TR然后经由长电缆连接到同步电动马达M。当电 缆具有大于两公里的长度时，根据本专利技术的控制方法将是特别有效的。在图1中，一个附加 的导线被用于接地。 在已知的方式中，变速驱动器D的控制单元UC使用主控制律L，以控制逆变器并确 定运行电动马达M所必需的输出电压（图1中的方框BI)。通常，该主控制律L在其输入端 具有参考速度（或频率）coref，基于该参考速度确定参考转矩电流（未示出）。它还在其 输入端接收参考磁通电流Idref。基于该参考转矩电流与参考磁通电流和磁通电流Id和转 矩电流Iq的测量值或估计值，确定参考电压Vdref、Vqref，基于参考电压Vdref、Vqref，确 定施加到每个输出相的单个电压VI、V2、V3 (方框M)。 当同步电动马达M起动时，变速驱动器D的控制单元UC并不知道转子的位置，防 止执行主控制律L。当同步电动马达M起动时，必须实施特定时序以确保转子的位置是已知 的。采用根据本专利技术的控制方法，可以建立马达的旋转起动时序ST(图2)。为了起动同步 电动马达，根据本专利技术的控制方法因而取代主控制律L。 参考图2,根据本专利技术的控制方法在控制单元中执行，用于起动同步电动马达，包 括下面所述的主要步骤。 在第一步骤中，控制方法包括确定并施加参考电流Iref (方框10)。该参考电流 Iref选择为比第一参考值高的值，该第一参考值对应于使同步电动马达旋转的最小电流， 即对应于最小负载电流。图3A示出了施加到输入端的参考电流Iref的进程。在所述图3A 中可以看出，有一个升到值Vl的上升电流斜坡，值Vl选择为高于所述第一阈值（SI)。参考 电流Iref然后保持在值Vl (S2)。优选地，如图3A所示，达到的值Vl被选择为恒定的并且 电流在整个起动时序ST期间保持在这个值。电流和频率值的选择由下面提供的推理说明。 所述的研究并没有考虑到正弦滤波器，但也可以毫无困难地扩展到包括它。 让我们考虑系统的不同部分。一个相的变压器的简化方程本文档来自技高网...

【技术保护点】
在功率变换器的控制单元(UC)中使用的控制方法，所述功率变换器由三个输出相连接到同步电动马达(M)，所述控制单元被配置为执行主控制律(L)，所述主控制率用于控制所述同步电动马达，其特征在于，所述控制方法被配置为一旦起动所述同步电动马达(M)，就替换所述主控制律(L)，它包括：根据参考电流(Iref)确定施加到输出相的电压的第一步骤，所述参考电流具有至少高于起动同步电动马达所必需的第一阈值的值；根据定子频率(ωs)确定施加到定子的频率的第二步骤，所述定子频率(ωs)被选择为高于第二给定阈值；在至少等于所述定子频率的倒数的给定持续时间应用第一步骤和第二步骤，以便允许同步电动马达的转子以所施加的定子频率旋转；一旦转子以对应于所述定子频率的速度旋转，将同步电动马达切换到主控制律的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F·马尔雷特，T·德沃斯，R·费林格，
申请(专利权)人：施耐德东芝换流器欧洲公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR