重新连接三相交流电动机的方法及实现该方法的电路技术

本发明专利技术涉及用于在三相交流电动机（感应电动机或同步电动机）与电源电压断开之后在存在由转子剩余磁场所感应的剩余磁场电压的情况下重新连接三相交流电动机的方法以及用于实现该方法的电路。根据本发明专利技术，记录剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲线，由剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲线预测电压之间的相位差并确定相位差不超过预定最大值Δφ↓［ｍａｘ］的时间点ｔ↓［ｓ］，并且在到达时间点ｔ↓［ｓ］之前对应于预先确定的开关时间延迟τ↓［ｓ］的时间间隔处触发用于重新连接的开关指令，使得电动机近似在时间点ｔ↓［ｓ］时被连接到电源电压。用于实现该方法的电路包括测量值采集器（１）、直流斩波器（３）和微控制器（２）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在将驱动作功机械(例如齿轮汽轮压缩机 GetHebe-Turboverdichter )的三相交流电动机(感应电动机或同步电 动机)与电源电压断开之后以及在存在由转子剩余磁场 (Laeuferrestfeld )感应的剩余磁场电压(Restfeldspannung )的情况 下重新连接该三相交流电动机的方法以及一种用于实现该方法的电 路。
技术介绍
不同应用中的多种驱动装置要求在供电网故障以及三相交流电 动机与电源电压断开之后尽可能快地并且导致很小转速损失地重新 连接驱动的三相交流电动机，其中必须防止三相交流电动机、电动枳^ 所驱动的机械以及机械和电动机之间轴系(Wellenstrang )中所有其 他构件(联轴器、传动齿轮箱等)的损坏。其中应该注意，电动机在 与电源电压断开之后继续运转，其中由存在的转子剩余磁场感应出转 速频率(Drehzahlfrequenz)的剩余磁场电压。电动机由于被驱动机 械的反作用力矩以及通过摩擦而减速停止。对于三相交流电动机，在 发生电源故障之后，与剩余磁场电压反相的电源电压的恢复对于出现 的脉沖电流和沖击力矩(Stossmomente )是非常大的负荷。特别是在 作功机械的转动惯量很高时，该电动机侧引入的冲击力矩导致整个驱 动线路(Antriebsstrang )中非常大的扭转振动负栽 (Drehschwingungsbelastung)，从而驱动线路的所有部件、诸如电 动机、联轴器和作功机械必须被相应鲁棒地并因此对于正常运行超差 设计 (ueberdimensioniert ) 地构造。在论文"Archiv fuer Elektrotechnik 71, 1988，第399至411页，，中公开了 一种用于确定在系统切换时出现的转矩负荷(Drehmomentbeanspruchung )的计算方 法。从实践中已知，为了避免驱动线路的部件的超差设计 (Ueberdimensionierung )或为了防止使用附加的摩擦联轴器，通过 打开开关而断开电源网络的故障，然后受控地与备用网络或在消除故 障之后通过闭合开关而重新与电源网络连接。如在论文"ELEKTRIE， 柏林46， 1992，第456至460页"中所示，在实践中已知一种用于在 存在由转子剩余磁场所感应的剩余电压时短时和长时转换以重新对 三相交流电动机施加电压的方法。为了在短时转换的情况下防止在通 常几毫秒内在驱动线路中出现过度的转矩负荷，在工作期间始终监碎见 电源网络和备用网络的幅度、频率和相移之间的差异。只在总差异遵 守受限制的(eng)的范围的限制时，才可以在电源网络出现故障时 在几毫秒内转换到备用网络。如果不满足短时转换的条件，则进行长 时转换，其中等待直到三相交流电动机被制动以至于在施加电压时可 以与电源电压和剩余磁场电压的相位差无关地排除过度的转矩负荷。 虽然长时转换方法保证了适度的冲击力矩，但是其缺点在于转速降低 如此剧烈，使得由此实际上中断了工作过程。最后，对于长时转换还 存在这样的危险，即在驱动线路的扭转或弯曲关键的转速时进行重新 连接，并且由于开关过程产生危及轴系中构件的很大的交变转矩，或 甚至启动自动安全断路。
技术实现思路
在这样的背景下，本专利技术的任务在于提供一种用于在三相交流电 动机与电源电压断开之后在存在由转子剩余磁场所感应的剩余磁场 电压的情况下重新连接三相交流电动机的方法，该方法使得可以在转 矩负荷最小的情况下在任意高的剩余磁场电压下进行重新连接。专利技术目标和任务解决方案是一种用于在三相交流电动机与电源 电压断开之后在存在由转子剩余磁场所感应的剩余磁场电压的情况 下重新连接该三相交流电动机的方法，其中记录剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲线，其中从剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲 线中预测电压之间的相位差，并确定该相位差不超过预定的最大值 max的时间点,,，并且其中在到达时间点~之前对应于预先确定的开关时间延迟r,的时间距离处触发(ausloesen)重新连接的开关指令，从 而电动机大约在时间点。处连接到电源电压。通过根据本专利技术的方法， 可以在与电源网络断开之后几乎无冲击地接通电动机，其中通常转速 下降可以被保持得非常小。对于已知的短时转换，备用网络必须始终保持为准备就绪，并且 只能在备用网络和电源网络的幅度、频率和相位尽可能一致时才进行 转换，但是，根据本专利技术的方法，可以通过备用网络或在消除故障后 通过电源网络本身重新提供电源电压。本专利技术尤其基于这样的认识， 即由于断开电源电压之后电动机的减速停止，角速度从电源电压的电 源频率开始降低，使得剩余磁场电压和电源电压在电动机减速停止时 在恢复时间点处几乎同相。其中，通过确定剩余磁场电压的时间变化 曲线可以事先确定相位差不超过预定最大值A^max的时间点。，其中在 考虑到达时间点^之前的开关时间延迟l的情况下触发开关指令，使 得大约在预测的时间点G时进行电压施加。在根据本专利技术的方法的一个有利实施方式中，确定剩余磁场电压 的过零时间点，其中根据这些过零之间的时间间隔确定剩余磁场电压 的角速度和角速度变化。确定过零在测量技术角度上可以例如以模拟 比较器而特别简单和可靠地实现，并且确保在根据本专利技术的方法的范 围中所要求的精度。其中，角速度可以根据<formula>formula see original document page 7</formula>被确定为两个测量值之间的相位差和时间差的商。对于角速度变化，相应地，<formula>formula see original document page 7</formula>成立。说为了预测干线电压(Netzspannung )的相位角^，可以模拟地确定多个过零，其中通常以很高的精度已知电源频率，使得可以从过 零开始根据确定相位角。在考虑当前确定的角速度w,c^和所确定的角速度的时间变化的情况下，根据<formula>formula see original document page 8</formula>得到剩余磁场电压的相位角&的时间2 c//变化曲线。其中t是倒数第二个测量与接通断路器(Leistungsschalter )之间的时间。wR是倒数第二个测量时间点处剩余磁场电压的圓频率，是倒数第二个测量时间点处剩余磁场电压的圆频率变化。除了 剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲线之外，优选还可以至少确定 剩余磁场电压的幅度^，其中在剩余磁场带奶牙的幅度降低到预定最 大电压《M之下时与剩余磁场电压和电源电压之间的相位关系无关地触发施加电压的开关指令。尤其是在快速制动三相交流电动机时存在 这样的可能性，即在预测的不超过预定相位差~max之前已经达到电动机的某转速，在该转速下，转矩负荷与剩余磁场电压和电源电压之间 的相位关系无关地位于可接收范围内，使得可以排除轴系的损坏。尤 其在转矩负荷比在三相交流电动机从停止状态启动时更小时，重新连接通常是不危险的。因为根据本专利技术确定剩余磁场电压的当前角速度^，所以对于预定频率范围，例如对于轴系的系统关键转速附近的频率范围，可以规定，为了避免损坏，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在三相交流电动机与电源电压断开之后在存在由转子剩余磁场所感应的剩余磁场电压的情况下重新连接所述三相交流电动机的方法，其中记录所述剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲线；由所述剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲线预测所述电压之间的相位差并确定所述相位差不超过预定最大值Δψ↓［ｍａｘ］的时间点ｔ↓［ｓ］；以及在到达所述时间点ｔ↓［ｓ］之前对应于预先确定的开关时间延迟τ↓［ｓ］的时间间隔处触发用于重新连接的开关指令，使得电动机近似在所述时间点ｔ↓［ｓ］时被连接到所述电源电压。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：U克恩，S柏勒，HO赛恩施，
申请(专利权)人：阿特拉斯科普柯能源有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]