【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】AC电动机固态开关控制
技术介绍
[0001]本专利技术总体涉及AC电动机，并且更具体地涉及接通AC电动机的开关的控制。
[0002]AC电动机通常提供有一个或多个开关，这些开关将电动机连接到AC电网的AC电源。当连接到AC电网时，AC电动机可以被称为直接联机(DOL)。用于将电动机连接到电网的开关通常被称为接触器，因为它们必须能够处理电动机的全部电压和电流负载。
[0003]通常，传统的接触器是电磁开关，这些电磁开关使用电磁执行器和机械开关来接通和关断AC电动机的电源。电磁开关的一个优点是其对通过开关的电力负载的高耐久性。尽管电磁开关通常具有相对较慢的反应时间，但是这对于电动机接触器来说并不总是问题，因为接通和关断电动机的定时并不总是关键的。
[0004]有时固态开关被用于替换电动机接触器中的电磁开关。固态开关具有本领域可以理解的各种优点。然而，固态开关对于通过其中的高负载并不总是具有同样的耐久性。因此，如果通过固态开关的电流和/或电压超过开关的设计限制，那么开关可能会过早地发生故障。备选地，如果在使用期间高电流和/或电压可能至少偶尔通过开关，则可能需要将开关尺寸加大以避免开关故障。然而，这具有增加接触器的成本和尺寸的缺点。
技术实现思路
[0005]描述了一种启动AC电动机的改进的方法。在该方法中，开关控制器接收控制信号以接通电动机。然后开关控制器监测AC电源的波形并延迟闭合功率开关，直到波形达到预定状态。因此，开关控制器减小了可能损坏固态开关的流过功率开关的初始涌入电流。
附图说明>[0006]本专利技术可以通过结合附图阅读以下描述来更全面地理解，其中：
[0007]图1是AC电动机和AC电网的示意性视图；
[0008]图2A是流向电动机的AC电流的图；
[0009]图2B是示出了流向电动机的改进的AC电流的图；
[0010]图3A是示出了AC电网的三相电压的图；
[0011]图3B是示出了供应到电动机的三相电流的图；
[0012]图3C是示出了基于图3A和图3B的电压和电流的电动机的转子磁通矢量的图；
[0013]图4A是示出了AC电网的三相电压的图；
[0014]图4B是示出了提供到电动机的改进的三相电流的图；
[0015]图4C是示出了基于图4A和图4B的电压和电流的改进的电动机的转子磁通矢量的图；以及
[0016]图5是控制电动机的方法的流程图。
具体实施方式
[0017]现在参考附图，特别是图1，示出了连接到AC电网12的电动机10的示意图。尽管电
动机10可以提供有单相功率，但是图1中的电动机10被示出为连接到具有三相功率14的电网12。如图所示，电网12与电机10之间的每条电力线路14设置有开关16，该开关16中断和连接电网12与电机10之间的电源。尽管图1示出了单个开关16被用于每条电力线路14，但是应当理解，每个开关16可以表示多个开关(例如开关组)，以执行AC电网12与电动机10之间的所需的切换。
[0018]在优选的实施例中，开关16是区别于电磁开关的固态开关16。开关16可以被称为电动机接触器16，因为开关16必须能够处理从电网12或其他AC电源提供到电动机10的全部电力负载。如所理解的，固态开关16通常具有源极S和漏极D。施加到每个开关16的栅极G的控制信号24连接和断开流过源极S和漏极D的功率。开关控制器18被提供用于为开关16的栅极G提供控制信号24。此外，通/断控制器20被提供用于接通和关断电动机10。即，当需要接通电动机10时，通/断控制器20向开关控制器18发送第一控制信号22。然后开关控制器18通过向开关16的栅极G发送第二控制信号24来响应于通/断控制器20，以连接相应的源极S和漏极D，从而允许电力流向电动机10。当需要关断电动机10时，通/断控制器20向开关控制器18发送对应的第一控制信号22，开关控制器18以类似的方式与第二控制信号24相对应以断开源极S和漏极D。在传统的电动机10中，如果开关16旨在直接响应于通/断控制器20而不需要附加的开关控制，那么可以排除开关控制器18。尽管通/断控制器20可以采取各种形式，但是在最简单的版本中通/断控制器20可以是由操作人员执行的手动开关。然而，如果需要，通/断控制器20还可以是计算机控制器或其他电气控制器。
[0019]转到图2A，示出了当开关16闭合以接通电动机10时通过开关16的电流。如图所示，通过开关16的电流可以被表征为三个阶段26A、28、30。第一阶段26A涉及进入电动机10的初始电流涌入。电流涌入26A提供了电动机10的初始磁化。如图所示，电流中的涌入尖峰26A可能持续与第一AC周期一样短的时间并在此后不久减小，甚至可能在第二AC周期中。如图2A所示，初始电流涌入26A的幅度可以高达电动机10的标称电流(In)30的18倍。在这种特定的情况下，涌入电流26A代表了效率等级至少为百分之85的电动机10。由于较少的电阻抗和其他因素，涌入电流26A中的初始尖峰在高效电动机10中特别突出。通过比较，在效率较低的AC电动机中，初始涌入电流26A可能只有电动机10的标称电流(In)30的12倍。
[0020]在初始电流涌入26A完成后，流过开关16的电流28保持升高但是处于较低的幅度。该阶段28涉及将电动机10从静止加速到额定速度。因此，需要更大的电流28来克服电动机10的惯性并将转子加速到所需的速度。如图2A所示，启动电流28的幅度通常在标称电流(In)30的7.2倍至8倍的范围内。此外，启动电流28通常比涌入电流26持续的时间长，并且可以持续四个或更多AC周期。一旦电动机10达到额定或所需的速度，那么电流转换到标称电流30(即标称电流(In)的1倍)。
[0021]在图2B中，示出了启动AC电动机10的改进的方法的电流。如图所示，初始涌入电流26B基本上可以从图2A的涌入电流26A被最小化。优选地，改进的涌入电流26B被最小化到不超过标称电流(In)30的10倍(更优选为8倍)。因此，涌入电流26B基本上不大于需要将电动机10加速到额定速度的启动电流28。尽管涌入电流26的长度可能非常短(例如，单个AC周期)，但是这种改进可以显著提高固态开关16的鲁棒性，即使是流过该固态开关16的电流中的短尖峰也会对其产生负面影响。
[0022]图3A至图3C示出了如图2A中更一般地示出的传统电动机启动方法中的电压32、电
流34A和转子磁通36A。图3A示出了来自AC电网12的三相电力的电压波形32。图3B示出了在电动机10已经接通并且开关16已经闭合后立即流过开关16的三相电流34A。如圈出的峰值26C所示，相电流中的一个相电流达到峰值26C，该峰值26C的幅度基本上高于剩余的电流峰值。如上所述，这表示较高的涌入电流26C可以持续短至一个AC周期。如进一步所示，在三相电动机10中，较高的涌入电流26C可能只影响其中一相，其他两相没有经历特别高的涌入电流。因此，高涌入电流26C可能只影响三相电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制AC电动机的方法，包括：断开耦合在AC电源与所述AC电动机之间的固态开关，当所述固态开关闭合时，所述AC电源向所述AC电动机提供AC电力以转动所述AC电动机，并且当所述固态开关断开时，所述AC电源与所述AC电动机断开连接以停止所述AC电动机的转动；接收第一控制信号以接通所述AC电动机；监测由所述AC电源提供的所述AC电力的波形；在接收到所述第一控制信号之后延迟闭合所述固态开关，直到所述AC电力的所述波形达到预定状态；以及在所述AC电力的所述波形达到所述预定状态之后发送第二控制信号以闭合所述固态开关。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述波形的所述监测包括监测所述波形的过零。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预定状态是所述波形的所述过零之后的时间延迟。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述时间延迟在所述波形的半个周期的25％至75％之间。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述波形是电压波形。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述波形是电压波形。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述固态开关是电动机接触器。8.根据权利要求7所述的方法，其中通过所述电动机接触器的电流在所述波形的第一周期中被限制到所述AC电动机的标称运行电流的10倍。9.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述固态开关的电流在所述波形的第一周期中被限制到所述AC电动机的标称运行电流的8倍。10.根据权利要求1所述的方法，其中AC电源是AC电网。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述AC电动机具有至少85％的效率等级。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述AC电力包括三相电力，并且针...
【专利技术属性】
技术研发人员：皮特罗，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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