启动变频独立速度马达及进行速度控制的负斜率电压频率制造技术

本公开涉及启动变频独立速度马达及进行速度控制的负斜率电压频率。具体地，一种方法可以包括以下步骤：将激励信号从电动机的定子传输到电动机的转子，其中，所述激励信号是在一组转子绕组处接收的，并且其中，所述激励信号在所述转子处生成旋转磁通，该旋转磁通在一组定子绕组处生成第一交流(AC)电压。所述方法还可以包括以下步骤：控制所述激励信号以使所述第一AC电压与AC母线处的第二AC电压相等并同步。在同步之后，所述方法还可以包括以下步骤：将所述一组定子绕组电连接至所述AC母线。所述方法可以包括以下步骤：减小所述激励信号的幅度以使电流能够从所述AC母线流向所述一组定子绕组，从而生成导致所述转子旋转的转矩。

Starting frequency conversion independent speed motor and negative slope voltage frequency for speed control

【技术实现步骤摘要】
启动变频独立速度马达及进行速度控制的负斜率电压频率
本公开总体上涉及启动变频独立速度(VFIS:variablefrequencyindependentspeed)电动机的领域，具体地，涉及用于启动VFIS和用于速度控制的负斜率电压-频率(negative-slopevoltage-frequency)的系统和方法。
技术介绍
VFIS电动机是一种如下电动机，其可以按与用于为电动机供电的交流(AC)电力信号的幅度、频率以及相位无关的旋转频率运行。而且，典型的AC电动机可以使用执行驱动AC电力信号的全功率级功率转换的整流器和逆变器，来实现与所述驱动AC电力信号的幅度、频率以及相位无关的旋转频率。另一方面，VFIS电动机可以在不执行这种全功率比功率转换的情况下进行操作。通过将VFIS电动机直接连接至AC母线，来启动VFIS电动机可能会损坏VFIS电动机的定子绕组。例如，因为不动的VFIS电动机不会在定子绕组内产生明显的电阻抗，所以突然的电涌可能会造成绕组内的短路，从而导致大量的热量，并且可能发生击穿。向VFIS电动机施加突然的启动电流可能会导致其电气组件过早磨损。另外，典型的速度控制技术(例如变频驱动技术和磁场定向控制技术)可能不适用于VFIS电动机，这是因为VFIS电动机可能在定子和转子上都有有源绕组。因此，在工业中需要新的启动技术和用于速度控制的新技术以适应VFIS电动机。可能存在其它缺点。
技术实现思路
本文公开了一种用于启动VFIS电动机和用于速度控制的系统和方法。该系统和方法可以在同步阶段和速度调节阶段操作。在同步阶段期间，可以将激励信号传递至电动机的转子并施加至一组转子绕组。激励信号可以在转子处生成旋转磁通，该旋转磁通在一组定子绕组处生成第一交流(AC)电压。可以使第一AC电压与AC母线上的第二AC电压相等并同步，此后可以将AC母线联接至所述一组定子绕组。因为第一交流电压和第二交流电压相等，所以没有电流可以流过所述一组定子绕组，从而不会导致转子的旋转。在速度调节阶段期间，可以逐渐减小所述激励信号的幅度，从而导致在所述一组定子绕组内逐渐增大的电流。可以根据负斜率电压-频率关系来减小激励信号的幅度。随着所述电压的降低，定子绕组内的电流可以增加，从而生成第二旋转磁通，该第二旋转磁通可以与第一旋转磁通相互作用，以开始转子的旋转。在示例中，提供了一种系统，所述系统包括电动机，所述电动机具有定子、转子、一组定子绕组以及一组转子绕组。该系统还包括：高频变压器，所述高频变压器被配置成将激励信号从所述定子传输至所述转子，其中，所述激励信号是在所述一组转子绕组处接收的，并且其中，所述激励信号在所述转子处生成旋转磁通，所述旋转磁通在所述一组定子绕组处生成第一交流(AC)电压。所述系统还包括开关，所述开关电连接在所述一组定子绕组与AC母线之间。所述系统包括：控制器电路，所述控制器电路被配置成控制所述激励信号，以使所述一组定子绕组处的所述第一AC电压的第一幅度与所述AC母线处的第二AC电压的第二幅度相等，并且使所述第一AC电压与所述第二AC电压同步，所述控制器电路还被配置成，在使所述第一AC电压与所述第二AC电压同步之后闭合所述开关，并且减小所述激励信号的幅度，以使电流能够从所述AC母线流向所述一组定子绕组，从而生成导致所述转子旋转的转矩。在一些示例中，所述系统包括：激励源电路，所述激励源电路被配置成，从所述控制器电路接收幅度激励源控制信号、频率激励源控制信号以及相位激励源控制信号，并且基于所述幅度激励源控制信号、所述频率激励源控制信号以及所述相位激励源控制信号来生成所述激励信号。在一些示例中，所述系统包括：第一电压信号传感器，所述第一电压信号传感器电联接在所述开关与所述一组定子绕组之间，并且被配置成向所述控制器电路提供所述一组定子绕组处的第一AC电压的测量结果；以及第二电压信号传感器，所述第二电压信号传感器电联接在所述AC母线与所述开关之间，并且被配置成提供所述第二AC电压的测量结果。在一些示例中，所述电动机是变频独立速度(VFIS)电动机。在一些示例中，所述一组定子绕组是一组三相定子绕组，并且其中，所述一组转子绕组是一组三相转子绕组。在一些示例中，所述AC母线是三相AC母线。在示例中，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：从电动机的定子向所述电动机的转子传输激励信号，其中，所述激励信号是在一组转子绕组处接收的，并且其中，所述激励信号在所述转子处生成旋转磁通，所述旋转磁通在一组定子绕组处生成第一交流(AC)电压。所述方法还包括以下步骤：控制所述激励信号，以使所述一组定子绕组处的第一AC电压的第一幅度与AC母线处的第二AC电压的第二幅度相等，并且使所述第一AC电压与所述第二AC电压同步。所述方法还包括以下步骤：在使所述一组定子绕组处的第一AC电压与所述AC母线处的第二AC电压同步之后，将所述一组定子绕组电连接至所述AC母线。所述方法包括以下步骤：减小所述激励信号的幅度，以使电流能够从所述AC母线流向所述一组定子绕组，从而生成导致所述转子旋转的转矩。在一些示例中，所述方法包括以下步骤：接收幅度激励源控制信号、频率激励源控制信号以及相位激励源控制信号，并且基于所述幅度激励源控制信号、所述频率激励源控制信号以及所述相位激励源控制信号来生成所述激励信号。在一些示例中，所述方法包括以下步骤：测量所述一组定子绕组处的第一AC电压，测量所述AC母线处的第二AC电压，计算所述第一AC电压与所述第二AC电压之间的幅度差、频率差以及相位差，并且当所述幅度差降低到第一阈值之下、所述频率差降低到第二阈值之下并且所述相位差降低到第三阈值之下时，确定所述第一AC电压与所述第二AC电压同步。在一些示例中，所述方法包括以下步骤：接收速度基准值，基于所述速度基准值计算基准频率值，基于使电压值与转子频率值相映射的数据，根据所述基准频率值来确定激励基准电压，以及将所述激励信号的幅度设定成所述激励基准电压，以使所述转子按所述速度基准值旋转。在一些示例中，确定所述激励基准电压的步骤包括：存储使所述电压值与所述转子频率值相映射的数据，并且基于所述基准频率值，从所述数据中检索所述激励基准电压。在一些示例中，确定所述激励基准电压的步骤包括：在一时段内逐步减小所述激励基准电压。在一些示例中，所述方法包括以下步骤：基于所述基准频率并且基于所述AC母线处的第二AC电压的测量到的频率，来确定基准激励频率，并且将所述激励信号的频率设定成所述基准激励频率。在一些示例中，确定所述基准激励频率的步骤包括：在一时段内逐步改变所述基准激励频率。在一些示例中，所述方法包括以下步骤：确定基准激励相位，并且将所述激励信号的相位设定成所述基准激励相位。在一些示例中，确定所述基准激励相位的步骤包括：将所述AC母线处的第二AC电压的测量到的相位存储在存储器中，并且基于表示该测量到的相位的数据来生成所述基准激励相位。在示例中，提供了一种系统，所述系统包括同步控制模块，所述同步控制模块被配置成，测量一组定子绕组处的第一AC电压，测量AC母线处的第二A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统(100)，所述系统包括：/n电动机(102)，所述电动机具有定子(104)、转子(106)、一组定子绕组(108)以及一组转子绕组(110)；/n高频变压器(112)，所述高频变压器被配置成将激励信号(114)从所述定子(104)传输至所述转子(106)，其中，所述激励信号(114)是在所述一组转子绕组(110)处接收的，并且其中，所述激励信号(114)在所述转子(106)处生成旋转磁通(116)，所述旋转磁通(116)在所述一组定子绕组(108)处生成第一交流电压即第一AC电压(118)；/n开关(120)，所述开关电连接在所述一组定子绕组(108)与AC母线(122)之间；以及/n控制器电路(124)，所述控制器电路被配置成控制所述激励信号(114)，以使所述一组定子绕组(108)处的第一AC电压(118)的第一幅度与所述AC母线(122)处的第二AC电压(126)的第二幅度相等，并且使所述第一AC电压(118)与所述第二AC电压(126)同步，所述控制器电路(124)还被配置成，在使所述第一AC电压(118)与所述第二AC电压(126)同步之后闭合所述开关(120)，并且减小所述激励信号(114)的幅度，以使电流能够从所述AC母线(122)流向所述一组定子绕组(108)，从而生成导致所述转子(106)旋转的转矩。/n...

【技术特征摘要】
20181210 US 16/215,2291.一种系统(100)，所述系统包括：
电动机(102)，所述电动机具有定子(104)、转子(106)、一组定子绕组(108)以及一组转子绕组(110)；
高频变压器(112)，所述高频变压器被配置成将激励信号(114)从所述定子(104)传输至所述转子(106)，其中，所述激励信号(114)是在所述一组转子绕组(110)处接收的，并且其中，所述激励信号(114)在所述转子(106)处生成旋转磁通(116)，所述旋转磁通(116)在所述一组定子绕组(108)处生成第一交流电压即第一AC电压(118)；
开关(120)，所述开关电连接在所述一组定子绕组(108)与AC母线(122)之间；以及
控制器电路(124)，所述控制器电路被配置成控制所述激励信号(114)，以使所述一组定子绕组(108)处的第一AC电压(118)的第一幅度与所述AC母线(122)处的第二AC电压(126)的第二幅度相等，并且使所述第一AC电压(118)与所述第二AC电压(126)同步，所述控制器电路(124)还被配置成，在使所述第一AC电压(118)与所述第二AC电压(126)同步之后闭合所述开关(120)，并且减小所述激励信号(114)的幅度，以使电流能够从所述AC母线(122)流向所述一组定子绕组(108)，从而生成导致所述转子(106)旋转的转矩。


2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
激励源电路(128)，所述激励源电路被配置成，从所述控制器电路(124)接收幅度激励源控制信号(130)、频率激励源控制信号(131)以及相位激励源控制信号(132)，并且基于所述幅度激励源控制信号(130)、所述频率激励源控制信号(131)以及所述相位激励源控制信号(132)来生成所述激励信号(114)。


3.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
第一电压信号传感器(134)，所述第一电压信号传感器电联接在所述开关(120)与所述一组定子绕组(108)之间，并且被配置成向所述控制器电路(124)提供所述一组定子绕组(108)处的第一AC电压(118)的测量结果(138)；以及
第二电压信号传感器(136)，所述第二电压信号传感器电联接在所述AC母线(122)与所述开关(120)之间，并且被配置成提供所述第二AC电压(126)的测量结果(140)。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电动机(102)是变频独立速度即VFIS电动机。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一组定子绕组(108)是一组三相定子绕组，并且其中，所述一组转子绕组(110)是一组三相转子绕组。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述AC母线(122)是三相AC母线。


7.一种方法(600)，所述方法包括以下步骤：
从电动机(102)的定子(104)向所述电动机(102)的转子(106)传输(602)激励信号(114)，其中，所述激励信号(114)是在一组转子绕组(110)处接收的，并且其中，所述激励信号(114)在所述转子(106)处生成旋转磁通(116)，所述旋转磁通(116)在一组定子绕组(108)处生成第一交流电压即第一AC电压(118)；
控制(604)所述激励信号(114)，以使所述一组定子绕组(108)处的第一AC电压(118)的第一幅度与AC母线(122)处的第二AC电压(126)的第二幅度相等，并且使所述第一AC电压(118)与所述第二AC电压(126)同步；
在使所述一组定子绕组(108)处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高利军，刘生义，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US