用于电机的软启动系统技术方案

用于由电网(1)供给的电机(M)的启动系统，该启动系统包括电子控制电路(7)和用于控制电机(M)的一个相的电子开关(10)，该电子开关(10)由控制电路(7)控制。该启动系统包括：意在传送表示流过该电机(M)的该相的电流的导数的模拟信号(4)的传感器(3)；检测板(5)，该检测板(5)包括用于将所述模拟信号(4)变换为表示所述模拟信号的符号改变的二进制信号(6)的部件并且包括用于将所述二进制信号发送至控制电路(7)以便优化对电子开关(10)的控制的部件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用软启动系统启动电机。其适用于由高压AC电网、以及由低压电网供电的电机。在本文献中，术语“高压”覆盖中压和高压(即，典型地在1000V与50kV之间的电压)的领域。
技术介绍
当启动电机时，电机从向其供电的电网引出(draw)电流。该电网的电压下降可能发生，从而导致某些敏感负载的故障，并且潜在地导致负载在电网中脱落(shed)。为了避免此问题，已知的做法是将电机经由软启动系统连接至电网，这使得可以通过控制插入在电机与供电源之间的电子电力开关，逐渐升高在启动相上施加至电机的RMS电压的值。通常包括晶闸管的这些电子开关是脆弱的、并且对在切换操作期间它们经受的瞬态电压和电流敏感。特别地，当在适当时刻不执行闭合(close)晶闸管的命令时，可能最终导致此晶闸管损坏或者过早地磨损。为此原因，特别应当在跨开关的端子的电压最小的时刻控制它们。为了逐渐启动电机，文献FR2980058已经描述了一种用于控制电子电力开关的方法，该开关由与RC类型的阻尼电路(还称为阻尼器)背对背并联连接的两个晶闸管组成。在此文献中，基于对跨开关的端子的电压的评估，该方法使得可以确定用于使开关闭合的使电压最小的时间范围，以便保持晶闸管的可靠性和使用寿命。特别地，选择对应于跨所控制的开关的端子的电压的AC分量的负半周期的时间范围。然而，测量跨电子开关的端子的瞬态电压需要对信号的非常复杂的处理，特别是高频采样，以便检测电压最小值。此外，这使得软启动系统的外壳的设计复杂，并因此增加其成本。为此原因，为了确定用于使电子开关的晶闸管闭合的充足时间范围，优选的是，测量流过开关的端子的电流的导数(derivative)。具体地，在电子开关已经断开(open)之后，跨开关的端子的瞬态电流的导数，即，流过阻尼器的阻尼瞬态电流的导数，是跨开关的端子的瞬态电压的负图像(negativeimage)。因此，电流的导数可以用于同步待控制的开关的切换。因此，检测当开关的晶闸管不导通时跨开关的端子的瞬态电流的导数的过零点，即，符号的改变，这给出此瞬态电流的振荡频率。为了测量流过开关的端子的电流的导数，使用诸如Rogowski环的传感器，其具有以微秒量级的可忽略延迟传送信号的优点，并且不受实践中遇到的瞬态频率(即，具有1至5kHz的量级)的频谱中的电流的频率影响。然而，一个或多个传感器所位于的环境是包括大量的电(电隔离)和/或磁(电机的电力线缆)场的环境。这些场引起大量谐波和高频(当晶闸管正在切换时)，其导致由一个或多个传感器产生的模拟电测量信号的电磁干扰(EMC)、并且预定用于启动器的电子控制电路。这尤其适用于如下这样的电机：其由高压电网供给，并且其标称电压高于1000V、或甚至高于5.5kV，这是由于所控制的开关在这些情况下经受的瞬态电压和电流的高值所导致的。但是，这也适用于由低压网供电的电机。因此，本专利技术的目的之一是提出一种解决方案，其使得可以克服上述问题、同时遵守控制晶闸管所必须的性能约束。
技术实现思路
此目的通过用于由电网供给的电机的启动系统来实现，该启动系统包括电子控制电路和用于控制电机的一个相的电子开关，该电子开关由控制电路控制。根据本专利技术，该启动系统包括：传感器，意在传送表示流过该电机的该相的电流的导数的模拟信号；以及检测板，其包括用于将所述模拟信号变换为表示所述模拟信号的符号改变的二进制信号的部件。该检测板还包括用于将所述二进制信号发送至控制电路以便优化对电子开关的控制的部件。根据一个特征，发送部件首先将二进制信号转换为经由光纤发送至控制电路的光信号。优选地，该传感器是环绕一个相的Rogowski环，并且将该检测板放置得直接邻近该传感器。根据另一特征，该电机是三相电机，并且启动系统包括三个电子开关，它们由控制电路控制以便控制电机的每个相。根据一个实施例，启动系统包括环绕电机的每个电源相并且传送三个模拟信号的三个传感器，并且包括三个检测板，每个检测板连接至传感器并且各自将二进制信号发送至该控制电路。根据另一实施例，该启动系统包括环绕电机的每个相并且传送三个模拟信号的三个传感器、以及单个共享检测板，该共享检测板连接至三个传感器并且将单个共享二进制信号发送至该控制电路，该共享二进制信号表示三个模拟信号的符号改变，这些符号改变不同时发生。根据另一实施例，该启动系统包括环绕该电机的相的集合的单个共享传感器、以及单个检测板，该板连接至共享传感器并且将单个二进制信号发送至该控制电路。利用Rogowski型传感器的此检测技术的实施使得可以通过已知跨晶闸管的端子的电压最小值的交叉点(crossing)精确地触发晶闸管，因此大幅减小在其上施加的电气约束。当对相电流的导数的过零点的检测本身快速且精确时，更加有效。有利地，所提出的解决方案不需要执行模拟/数字转换，其之后是对经数字化的模拟量进行光发送，这将引入对于在测量精度和迟滞(lag)方面所需的性能来说将不可接受的延迟。有效地简单得多的是经由光纤发送二进制信号，而非经数字化的模拟信号。附图说明在下面结合附图给出的详细描述中，其它特征和优点将出现，其中：图1示出根据本专利技术的启动系统的第一实施例；图2和图3分别示出两个其它实施例；图4详细示出意在控制电机的一个相的电子开关。具体实施方式参见图4，电子开关10连接至AC电网1的一个相，并且包括背对背并联连接的两个晶闸管Ta、Tb、以及包括与电容器C串联的电阻器R的RC阻尼电路(阻尼器)。阻尼电路与晶闸管Ta、Tb串联连接。在电网1的AC电压的每个半周期上，晶闸管Ta、Tb分别的触发可以分别由闭合命令9a、9b控制。当晶闸管Ta、Tb均不导通时，瞬态电流可能经由RC阻尼电路流过开关10。图1描述了用于由三相AC电网1供给的三相电机M的软启动系统。该启动系统包括连接至在电网的电力源与电机M之间的电网的每个相的电子开关10。启动系统控制三个电子开关10，以便逐渐改变跨电机M的端子的电压。启动系统包括控制电路7，其特别地负责通过根据控制指令将闭合命令9a、9b发送至晶闸管Ta、Tb来控制电子开关10。控制电路7包括用于控制启动系统的元件(微处理器、DSP、FPGA等)，并且可以同样地由一个或多个独立模块(图中未示出)组成。例如，控制电路7可以包括隔离接口模块，以便保证潜在地必须与控制模块交互的硬件和人的安全。为了限制特别是在高压应用中的EMC干扰的影响，启动系统还包括电子板8，其连接在控制电路7与电子开关10之间，并且被放置为与电子开关10在地理上直接邻近，以便发送命令9a、9b，所述命令然后可以通过光纤发送。为了最优地确定电子开关10的晶闸管Ta、Tb闭合的瞬间(instant)，启动系统包括测量流过此开关的端子的电流的导数的传感器。如上所述，对流过电子开关10的电流的导数的此测量可以有利地用于同步此开关的晶闸管的控制。优选地，传感器3是在开关10与电机M之间环绕电机M的一个相的Rogowski环，并且该Rogowski环传送表示流过电机的该相的电流的导数的模拟信号4。在图1的实施例中，启动系统包括三个Rogowski环，每个环环绕三相电机M的一个相。根据本专利技术，启动系统还包括电子检测板5，其接收源自传感器3的模拟信号4，并且意在产生表示模拟信号4的符号改变本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于由高压电网(1)供给的电机(M)的启动系统，该启动系统包括电子控制电路(7)和用于控制电机(M)的一个相的电子开关(10)，该电子开关(10)由控制电路(7)控制，该启动系统包括意在传送表示流过该电机(M)的该相的电流的导数的模拟信号(4)的传感器(3)，其特征在于，该启动系统包括检测板(5)，该检测板(5)包括用于将所述模拟信号(4)变换为表示所述模拟信号的符号改变的二进制信号(6)的部件，并且包括用于将所述二进制信号发送至控制电路(7)的部件，其中，发送部件首先将二进制信号转换为经由光纤发送至控制电路(7)的光信号(6)。

【技术特征摘要】
2015.09.04 FR 15582041.用于由高压电网(1)供给的电机(M)的启动系统，该启动系统包括电子控制电路(7)和用于控制电机(M)的一个相的电子开关(10)，该电子开关(10)由控制电路(7)控制，该启动系统包括意在传送表示流过该电机(M)的该相的电流的导数的模拟信号(4)的传感器(3)，其特征在于，该启动系统包括检测板(5)，该检测板(5)包括用于将所述模拟信号(4)变换为表示所述模拟信号的符号改变的二进制信号(6)的部件，并且包括用于将所述二进制信号发送至控制电路(7)的部件，其中，发送部件首先将二进制信号转换为经由光纤发送至控制电路(7)的光信号(6)。2.如权利要求1所述的启动系统，其特征在于，该检测板(5)还包括用于对模拟信号(4)进行滤波的部件。3.如权利要求1所述的启动系统，其特征在于，该控制电路将所接收的光信号转换回电信号。4.如权利要求1所述的启动系统，其特征在于，该电开关(10)包括背对背连接并且与阻尼电路并联连接的两个晶闸管(Ta、Tb)，该阻尼电路包括与电容器(C)串联的电阻器(R)。5.如权利要求1所述的启动系统，其特征在于，该传感器是环绕电机(M...

【专利技术属性】
技术研发人员：A登特拉，D彭科夫，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR