永磁激励同步电机的运行制造技术

本发明专利技术涉及一种用于运行永磁激励同步电机(1)的方法，该永磁激励同步电机具有带有定子绕组的定子(2)、转子(3)和用于调节定子绕组的相电流(i

Operation of permanent magnet excited synchronous motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】永磁激励同步电机的运行
本专利技术涉及一种用于运行永磁激励同步电机的方法，该永磁激励同步电机具有带有定子绕组的定子、转子和用于调节定子绕组的相电流的晶闸管调节器。
技术介绍
三相电机根据IEC标准60034依据其效率被划分为不同的能效等级。恰好在直至大约20kW的低功率范围内，很难满足高效电机(IE4)的效率的预设值。因此，越来越致力于在转子中使用永磁体，尤其是使用永磁激励同步电机。尽管该电机类型能够实现高的能效水平，然而在刚性的电网上启动和运行该类型的电机并不容易实现。为了使永磁激励同步电机能够在刚性的电网上启动和运行，可以在电机的转子中设置阻尼笼。阻尼笼虽然能够实现刚性的电网上的安全的启动，然而由于非常高的启动电流，使供电的电网遭受很强的负载。DE102011085859A1公开了一种用于借助包括三个半导体调节器的三相的三相电流调节器来运行同步电机的方法，该三相电流调节器连接到三相电网。在此，在至少两个半导体调节器接通时，在考虑到同步电机的极轮电压与三相电网的电网电压之间的相差、同步电机的转子的转速、同步电机的定子电流和三相电网的相位的情况下，在可确定的时间段内预先计算出同步电机的转矩走向。根据预先计算，确定接通至少两个半导体调节器的开关时刻。然而，该方法需要同步电机的当前的极轮角和当前的转速，从而同步电机必须装备有对应的旋转编码器系统，以用于检测极轮角和转速。具有申请号PCT/EP2016/074880的专利申请公开了一种用于对准三相电机的方法，其中，在第一步骤中确定最佳点火角，在第二步骤中在使用所确定的最佳点火角的情况下进行第一对准，并且在第三步骤中，通过转子在另外的电流方向上被施加以之前所确定的点火角，来执行对转子的对准的可信度测试。为了根据该方法对准转子，通常需要几秒钟。在对准转子之后，可以启动电机。通过对准转子，将转子旋转到所定义的初始位置，以便为启动电机确定第一点火角。为了启动，例如可以使用一种方法，该方法从具有申请号PCT/EP2016/077201的专利申请中已知。在此，借助点火晶闸管使转子以最大的转矩从已知的初始位置旋转，测量通过转子的旋转而感应出的电压，并且确定同步电机的最佳点火角。该方法能够实现在没有旋转编码器系统的情况下启动电机，然而规定了在启动之前对转子进行对准。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于运行永磁激励同步电机的方法，该方法尤其在用于启动同步电机所需的时间方面有所改善并且在没有用于检测极轮角的旋转编码器系统的情况下也是适用的。根据本专利技术，该技术问题通过权利要求1的特征来解决。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求的主题。在根据本专利技术的用于运行永磁激励同步电机的方法中，连续地检测同步电机的至少两个端电压，该永磁激励同步电机具有带有定子绕组的定子、转子和用于调节定子绕组的相电流的晶闸管调节器。为了启动同步电机，以至少一个电流脉冲给定子绕组通电。在每个电流脉冲之后，检查由端电压形成的电压特征值(例如所检测到的端电压的幅值的最大值或由端电压形成的电压空间矢量的幅值)是否超过预给定的电压阈值，在该电压阈值下可在使用端电压的情况下确定极轮角。一旦电压特征值超过电压阈值，则通过在使用分别检测到的当前的端电压的情况下反复确定相应当前的极轮角，在使用相应当前的极轮角的情况下计算出针对同步电机的相应当前的最佳点火角，并且与相应当前的最佳点火角相对应地控制晶闸管调节器，来运行同步电机。在此，将同步电机的定子绕组理解为三相的定子绕组，即理解为定子的相绕组的整体。因此，本专利技术规定，检测永磁励磁同步电机的端电压，并且在使用检测到的端电压的情况下确定同步电机的转子的极轮角。在同步电机的运行中，反复确定极轮角，并且在使用相应当前的极轮角的情况下计算出相应的最佳点火角，利用该最佳点火角控制晶闸管调节器以调节同步电机的定子绕组的相电流。由此，可以有利地省去昂贵的旋转编码器系统，该旋转编码器系统用于检测极轮角并且随后计算最佳点火角。此外，本专利技术规定，为了启动同步电机，以电流脉冲给定子绕组通电，直到由端电压形成的电压特征值超过足以确定极轮角的预给定的电压阈值为止。在此充分利用如下：根据经验，通常仅在几个电流脉冲之后，至少一个端电压已经足够大，以便确定极轮角。由此，可以省去对转子的费时的对准，使得与在两阶段的方法中相比可以明显更快地启动同步电机，在该两阶段的方法中，首先通过设置所定义的极轮角来对准转子。通常，在根据本专利技术的方法中，已经可以在10ms至100ms之后根据端电压确定极轮角，而对转子的完全对准通常需要几秒钟，从而节省了几秒钟来启动同步电机。本专利技术的设计方案规定，检测至少两个相电流，并且在使用检测到的相电流的情况下确定相应当前的极轮角，和/或在使用检测到的相电流的情况下计算出相应当前的点火角。本专利技术的该设计方案能够实现在确定极轮角和/或最佳点火角时除了端电压之外还考虑到相电流。由此，可以改善对极轮角的确定和/或也可以依据相电流来计算并且因此进一步优化点火角。本专利技术的另外的设计方案规定，电压阈值是最小的电压特征值，在该最小的电压特征值中可在使用端电压的情况下确定极轮角。由此最大化上面已经提到的在启动同步电机时的时间节约(Zeitgewinn)。本专利技术的另外的设计方案规定，预给定转矩窗和相电流窗，并且相应当前的最佳点火角是在其情况下作用在转子上的转矩位于转矩窗内部，并且定子绕组的每个相电流位于相电流窗内部的点火角。本专利技术的该设计方案有利地防止了过高的转矩或过高的相电流使同步电机或与该同步电机连接的电网以及连接到电网的耗电器被过强地负载。本专利技术的另外的设计方案规定，如果电压特征值未超过电压阈值，则电流脉冲的电流空间矢量相对于之前的电流脉冲的电流空间矢量发生改变。特别地，只要电压特征值未超过电压阈值，则每个电流脉冲的电流空间矢量可以相对于在其之前的电流脉冲的电流空间矢量发生改变。在改变相继的电流脉冲的电流空间矢量时，例如沿同步电机的旋转场的旋转方向旋转电流空间矢量。此外，在改变相继的电流脉冲的电流空间矢量时，电流空间矢量例如旋转60度或60度的倍数。通过本专利技术的该设计方案可以防止产生多个电流脉冲，所述电流脉冲由于其电流空间矢量的空间矢量方向和转子的当前位置不会导致转子的旋转或仅导致转子的轻微的旋转。由此进一步加速同步电机的启动。本专利技术的另外的设计方案规定，预给定电流脉冲的最大脉冲数，并且如果电流脉冲的数量达到最大脉冲数而电压特征值未超过电压阈值，则终止以电流脉冲给定子绕组通电。本专利技术的另外的设计方案规定，预给定最大改变数，并且如果相继的电流脉冲的电流空间矢量的改变的数量达到最大改变数而电压特征值未超过电压阈值，则终止以电流脉冲给定子绕组通电。本专利技术的该设计方案考虑了故障情况，在该故障情况下例如由于缺陷或故障而不能启动同步电机。在这种情况下，如果电流脉冲的数量达到预给定的最大脉冲数和/或相继的电流脉冲的电流空间矢量的改变的数量达到预给定的最大改变数，则终止该方法。根据本专利技术的永磁激励同步电机包括带有定子绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行永磁激励同步电机(1)的方法，所述永磁激励同步电机具有带有定子绕组的定子(2)、转子(3)和用于调节定子绕组的相电流(i

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于运行永磁激励同步电机(1)的方法，所述永磁激励同步电机具有带有定子绕组的定子(2)、转子(3)和用于调节定子绕组的相电流(iU，iV，iW)的晶闸管调节器(4)，其中，
-连续地检测同步电机(1)的至少两个端电压，
-为了启动所述同步电机(1)，以至少一个电流脉冲给所述定子绕组通电，
-在每个电流脉冲之后，检查由端电压形成的电压特征值是否超过预给定的电压阈值，在所述电压阈值下能够在使用所述端电压的情况下确定转子(3)的极轮角以及
-一旦所述电压特征值超过所述电压阈值，则通过在使用分别检测到的当前的端电压的情况下反复确定相应当前的极轮角在使用相应当前的极轮角的情况下计算出针对所述同步电机(1)的相应当前的最佳点火角，并且与相应当前的最佳点火相对应地控制所述晶闸管调节器(4)，来运行所述同步电机(1)。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，检测至少两个相电流(iU，iV，iW)，并且在使用检测到的相电流(iU，iV，iW)的情况下确定相应当前的极轮角


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，检测至少两个相电流(iU，iV，iW)，并且在使用检测到的相电流(iU，iV，iW)的情况下计算出相应当前的点火角。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，所述电压阈值是最小的电压特征值，在所述最小的电压特征值中能够在使用所述端电压的情况下确定所述极轮角


5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，预给定转矩窗和相电流窗，并且相应当前的最佳点火角是在其情况下作用在所述转子(3)上的转矩位于所述转矩窗内部，并且定子绕组的每个相电流(iU，iV，iW)位于所述相电流窗内部的点火角。


6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，如果所述电压特征值未...

【专利技术属性】
技术研发人员：H南宁，H扎托西尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE