用于运行三相电动机的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在多相电网(5)上借助软启动器(1)运行三相电动机(4)的方法，利用软启动器(1)能够分别通过触发晶闸管(2)来切换电网(5)的一个或多个电网相(a，b，c)。在此，除了电网相关的触发标准之外还考虑转子磁通相关的触发标准。关的触发标准。关的触发标准。

【技术实现步骤摘要】
用于运行三相电动机的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于运行三相电动机的方法。同样地，本专利技术涉及一种软启动器。同样地，本专利技术涉及一种计算机程序产品，利用该计算机程序产品可以执行该方法。

技术介绍

[0002]在申请日为2020年5月25日的欧洲专利申请EP20176295.2中(该申请属于EPC第54(3)条)，以及在以下称为“Nannen等人”的会议论文“Nannen,Hauke；Zatocil,Heiko；Griepentrog,Gerd:Novel predictive start
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up algorithm for soft starter driven induction motors(用于软启动器驱动的感应电机的新型预测启动算法),IECON 2020,46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society(IES)(第46届IEEE工业电子学会年会)，2020年10月18
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21日，新加坡”中，描述了针对软启动器上的异步电机的模型预测控制方法，利用该模型预测控制方法可以降低电机损耗和晶闸管损耗。根据所测量和/或计算出的状态参量、例如电网电压、电网频率、转子速度和转子磁通，借助实时模拟针对所有可能的晶闸管触发组合进行对电流走向和转矩走向的预测。根据决策标准对这些走向进行评估，以识别可用的触发可能性。这种方法的缺点在于，对电动机特性的实时预测要求高计算能力；这导致针对处理器或微控制器的显著的额外成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术是在先前所描述的现有技术的背景下完成的，其中，本专利技术要解决的技术问题是，定义一种方法，该方法一方面提供与模型预测方法类似的运行特性，但另一方面不需要这么高的计算能力。
[0004]该技术问题通过根据本专利技术的方法来解决。在此，其是一种用于在多相电网上运行三相电动机的方法。运行借助软启动器来进行，利用该软启动器可以分别通过触发晶闸管来切换电网的一个或多个电网相。除了至少一个与电网相关的触发标准之外，该运行方法还附加地考虑至少一个与转子磁通相关的触发标准。
[0005]在此，两相地或者三相地进行触发，其中，在空间矢量表示中，两相触发导致电流矢量，该电流矢量是在其取向上固定的且是以其幅度脉动的，而三相触发导致旋转的电流矢量。
[0006]本专利技术基于以下思路：关于与电网相关的触发标准(例如电压矢量的位置)和与转子磁通相关的触发标准(例如转子磁通矢量的位置)，来做出执行晶闸管触发的决定。在这方面，根据本专利技术的控制方法根本不同于传统控制方法，在传统控制方法中，三相电机中产生的转子磁通对是否应当执行晶闸管触发的决定没有任何影响。
[0007]所提出的方法不需要任何详细的电动机参数或预测，而是仅需要一些角度运算和比较，并且因此在工业产品中的实施比已知的模型预测控制方法简单许多倍。初步估计表明，根据本专利技术的方法仅需要模型预测控制方法的大约10％的计算能力。此外，利用新方法，甚至可以实现受调节的运行。
[0008]根据本专利技术，对于使用一个或多个晶闸管的触发可能性的触发决定，必须既满足电网相关的触发标准又满足转子磁通相关的触发标准。在触发可能性是否既满足电网相关的触发标准又满足转子磁通相关的触发标准方面对每个触发可能性进行检查。只有在触发可能性既满足电网相关的触发标准又满足转子磁通相关的触发标准的情况下，触发可能性才能被触发实际使用。
[0009]根据本专利技术，如果在空间矢量表示中两个或更多个电网相的触发可能性的电流矢量位于触发角区域内，则满足电网相关的触发标准，该触发角区域由与电网电压和/或电网电流相关的触发角区域下边界和触发角区域上边界来定义。触发角区域下边界确定了其中电流流动达到最大长度和最大电流幅度的触发。触发角区域下边界可以以类似于经典控制方法中触发角α的方式例如通过特性曲线来预先给定，或者在考虑电流幅度的情况下被调节。考虑当前转子磁通幅度以限制最大可能转矩也是可能的。由于借助触发角区域下边界可以控制电流和转矩，触发角区域下边界的作用类似于传统的控制方法中触发角α的作用。触发角区域下边界可以采用来自以下定义区域的值：[
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90
°
，触发角区域上边界]，其关于电网电压的矢量来测量。触发角区域上边界间接定义了可由触发启动的最短电流流动。触发角区域上边界可以被选择为使得即使在其中难以进行过零确定的电网中，也确保触发始终表现如下：电流在所期望的方向上流动，并且不会出现具有过高的电流幅度的不期望的触发。
[0010]根据本专利技术，如果在空间矢量表示中两个或更多个电网相的触发可能性的电流矢量位于磁通和转矩角区域内，则满足转子磁通相关的触发标准，该磁通和转矩角区域的区域边界值关于转子磁通来定义。通过选择磁通和转矩角区域的区域边界值中的一个，可以将其中触发引起平均上正扭矩和负扭矩的区域彼此分离。根据对该区域边界值的选择，例如允许稍微负的转矩，以有利于形成强转子磁通的电流。利用磁通和转矩角区域的其他区域边界值，可以定义转子中产生多少正转矩和多少转子磁链：可能出现正转矩的建立导致转子磁通的降低，反之亦然。因此，必须准确检查对该另外的区域边界值的选择。该参数可以在启动期间用于“磁通引导”或“磁通调节”。借助该边界值，则可以影响平均绝对转子磁通如果应当加速电动机，则磁通和转矩角区域的区域边界值的差值可以采用来自以下定义区域的值：[90
°
,180
°
]，其关于转子磁通的矢量来测量。
[0011]根据本专利技术的优选的设计方案，根据转子磁通电网电压和定子电流的空间矢量表示来检查触发标准的存在。借助空间矢量表示，可以清楚地显示电压和电流的电网参量、转子磁通参量、触发角区域以及磁通和转矩角区域之间的关系。在空间矢量表示中，本专利技术与传统控制方法之间的主要区别在于，在选择触发时间点时考虑了转子磁通空间矢量。对电网空间矢量、例如电压空间矢量、以及转子磁通空间矢量、以及触发角区域、以及磁通和转矩角区域的计算可以循环进行。每次触发可能性位于触发角区域以及磁通和转矩角区域中时，都可以进行晶闸管控制。这导致既考虑电网电压又考虑转子磁通的触发脉冲。以该方式，可以获得正转矩、受限的定子电流和足以用于后续触发的转子磁通。
[0012]根据本专利技术的优选的设计方案，磁通和转矩角区域被移动了一个旋转角，以便补偿触发决定与触发之间的时间延迟。由此，可以避免如下影响：由于旋转的转子，对正转矩和转子磁通发展的分析建立在与其在触发期间实际发生的不同的基础上。在空间矢量表示
中执行的、关于一个旋转角的旋转旨在尽可能最佳地补偿由于旋转的转子引起的偏差。
[0013]根据本专利技术的优选的设计方案，三相电动机是异步电动机、同步电动机或自启动永磁电机(PM
‑
Line
‑
Start
‑
Motor，PM＝Permanent
‑
Magnet)。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在多相电网(5)上借助软启动器(1)运行三相电动机(4)的方法，利用所述软启动器(1)能够分别通过触发晶闸管(2)来切换电网(5)的一个或多个电网相(a，b，c)，其中，除了电网相关的触发标准之外还考虑转子磁通相关的触发标准，其中，对于使用一个或多个晶闸管(2)的触发可能性的触发决定，必须既满足电网相关的触发标准又满足转子磁通相关的触发标准，其中，进行两相或三相地触发，其中，在空间矢量表示中，两相触发导致电流矢量，所述电流矢量是在其取向上固定的并且是以其幅度脉动的，而三相触发导致旋转的电流矢量，其中，如果在空间矢量表示中两个或更多个电网相(a，b，c)的触发可能性的电流矢量位于触发角区域(11)内，则满足电网相关的触发标准，所述触发角区域(11)由与电网电压和/或电网电流相关的触发角区域下边界(α
min
)和触发角区域上边界(α
max
)来定义，以及其中，如果在空间矢量表示中两个或更多个电网相(a，b，c)的触发可能性的电流矢量位于磁通和转矩角区域(12)内，则满足转子磁通相关的触发标准，所述磁通和转矩角区域(12)的区域边界值(γ
start
；...

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