对电感性负载提供最佳功率的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种直流／交流及交流／直流／交流静止变频器驱动的交流电动机并提供最佳功率的方法，及实施该方法的一种装置。这种对与应用对象耦合的电感性负载提供最佳功率的方法，其负载是由被一电子模块控制的静止变频器驱动的，该装置借助于利用对被加权和／或组合在一起的一个或多个监控参数（ＭＰ）通过调节供给变频器控制器的调节参数来对负载提供电压。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对一种由直流/交流及交流/直流/交流静止变频器驱动的交流电动机提供最佳功率的方法，以及实施该方法的一种装置。借助于频率及幅度均可变的交流电压波对一电动机供电的原理是已知的。它是用这样的方式对直流电压源斩波的问题;即在电动机的端子上获得一种具有所需综合形状的波形，以便使电动机的供电电压与其负载转矩相匹配。这种为本
技术人员所公知的技术被描述在伊万·皮尔斯（Yvon  PEERS）所著的题为“变速”（Speed  Variation“）的著作中。这种装置通常是由用脉宽调制（PWM）类型的方法控制的一种变频器组成的，该变频器被设置在供电电源及驱动-应用对象的电动机之间。为了在控制器-电动机机组中获得满意的效率，所公知的是将这种控制过程基于由一模块处理的一个或多个监控参数，该模块分析这些参数并得出，用于在优化及/或收敛判据的基础上调节装置的元件的参数。表示这种方法的各个步骤的方框图给在图1中。基于该装置的物理现象11，例如电流、电压或温度，对监控参数12进行测量，然后对其整形（框13），将其与基准值或优化和/或收敛判据（框14）进行比较（框15），接着对其结果作出判断（框16），然后作出对装置的调节参数18中的一个可能改变的决定17，并由相应的控制部分将其发送到随动装置（框19）。-->这个随动控制通常是由作为流过晶体管的电流的函数的频率变化来完成的，并且是基于Um＝H（f，p1，p2，……Pn）形式的定律，是中Um是电动机端子上的综合电压，f为该电压的频率，及P1，P2，……Pn为监控参数。这种形式的定律作为公知装置的准则，经常会导致电动机的过供电，因而导致元件的尺寸过大，由此提高了制造成本。某些准标准定律可使过供电的危险实质性地下降，但总之未能令人满意地消除这些缺点。这种类型的随动控制的另一主要缺点是：这些参数必须用与监控参数量同样多的传感器及连接导线进行测量。此外，所作出的最佳化必须考虑元件的容差，例如电容器、大功率晶体管或电动机物理特性的容差，及电动机大批量生产分散度的容差和被电动机驱动的负载的容差。为了考虑这些制约量的总和及不冒扰乱控制-电动机-应用对象机组工作的危险，这样地作出随动控制，即电动机施加的实际转矩大于工作范围中负载的最大转矩。这种类型的随动控制被证实是不合适的，因为它在所有包括在工作范围中的可能情况下均不能获得最佳效率。同时，这种类型的随动控制常常在起动时导致从电网吸取非常大数值的电流。这就产生过余的能量损耗及有不符合关于在供电网中产生不可容许干扰的特定标准的危险。公知的装置不可能在满足欲被驱动的应用对象的要求以生成一可变换的机组的同时，使电装置与驱动电动机之间的平衡最佳化，该机组具有在电子部分-电动机-应用对象链中的部件的生产中可能出现的分散性。本专利技术借助于基于控制部分-电动机-应用对象装-->置上监控参数的不同部位，无需用上述类型的定律事先地监控电压及频率，能自动地、连续地搜索待提供给电动机的最佳电压-频率对的供电方法，克服了这些缺点。本专利技术涉及对与一应用装置相耦合的电感型负载提供最佳功率的方法，该负载是由被一电子模块控制的静止变频器驱动的，该供电方法提供了电子负载控制装置，该装置通过由一个或多个监控参数（MP）设定施加在变频器的控制器上的参数，在任何时刻向负载提供一个电压，该监控参数被加权和/或组合在一起，而该设定是通过记录在一个对应于被负载吸收的最小功率的极限处附近的变化方向进行的。本专利技术还涉及实施该供电方法的装置。因此，无论什么样的机组工作状态（稳态范围，两个工作点之间的过渡状态，起动，围绕一个工作点的波动），机组恒定地处于相应于最大效率的状态中。其直接的后果是：由于加速被完善地控制了，电动机吸收的功率在由给定的应用中所需的功率是最小的，在起动时从电源吸取的电流也是最小的。这可以增加电动机的寿命及保持它的性能，以及增加变频器大功率元件的寿命，因为优化了选择后者的准则。在控制电子部分，电动机及应用负载之间的平衡被最佳化了，并且，首先根据本专利技术的方法允许系统的内部参数作为时间及部件耗损的函数来修改，而机组不会降级形成低效率或不符合标准。在阅读了以下参照附图的描述后将会对本专利技术更好地理解，且其另外的优点将会更明显。附图为：图1：已经描述过的，代表监控电源方法的一般原理;-->图2：表示根据本专利技术的用于电感型负载的自适应电源的最佳化;图3a：表示作为监控参数函数的被一负载吸收的功率的图解例;图3b：表示根据本专利技术处理被参数块可能组合的选择类型的方式表;图4a：表示根据本专利技术对于负载端子上频率或电压的小变化从一个稳态状态变化到另一稳态状态的流程图;图4b：表示根据本专利技术对于负载端子上频率或电压的大变化从一个稳态状态变化到另一个稳态状态的流程图;图5：表示根据本专利技术的在负载工作区域中持续瞬态经过的路径;图6：表示根据本专利技术利用降低被供给频率的电动机的起动;图7：表示根据本专利技术利用增加被供给频率的电动机的起动;图8：表示根据本专利技术利用增加被供给频率及相应的最佳效率的电动机的起动;图9：表示在工作范围中具有缓冲状态的持续瞬态经过的路径;图10：表示在本专利技术的一个优选构型中监控及调节参数的路径;图11：表示根据本专利技术的作为电容器初始充电状态函数的起动电流的包络线;及图12：表示可实施根据本专利技术方法的一个较佳静止变频器装置。-->在以下的说明中，本专利技术所描述的是应用于电动机，但是十分明显的，根据本专利技术的方法类似地可提供给任何电感性负载，例如静止变压器一可调节的或不可调节的，或是供电给一个或多个电动机的变压器。在图2中表示出根据本专利技术的自动最佳化的总理论图。监控参数20在电源21和/或在变频器22和/或在电动机23处被测量出来，参数框B1、B2及B3分别与它们相对应。这些框然后被一模块24预处理，该模块选择它们，将它们加权及利用“或”及“与”将它们组合，接着将获得的值与基准值或最佳化和/或收敛判据（框25）相比较。其结果被转换成调节参数26，这些调节参数被提供给变频器22的控制器。根据本专利技术的自适应搜寻方法的原理提供了控制器-电动机机组更精密控制的可能性，它允许在多个应用之间转换控制器-电动机机组，因为它避免利用传感器在应用对象27上进行量的测量。变频器-电动机-应用对象的供电源装置的稳态区域相应于该装置的一个工作点，并相应于供给电动机的电压值Um及相应于供给电动机的频率值f。如在图3a中所示的，具有恒定电动机频率波及电动机恒定负载的某些电动机监控参数（MP）具有一个凹的形状或呈现作为供给电动机的电压Um函数的极限值。作为例子，被吸收功率的最小值相应于电动机的最大效率，被吸收电流的最小值接近于电动机的最大效率，其区别是由于该电动机的视在功率因数（Cos（fi））引起的。本专利技术在于将电源、变频器及电动机各自的电流及功率考虑作为框B1、B2及B3中的监控参数，以及-->从这些电流及功率中按照图3b表的规则选择及组合它们，进行加权或不加权以便随动控制供给电动机的电压Um。根据图3a，这些监控参数位于纵座标轴上，电压U1为待到达的最佳电压，电压U0或U’0为Um的起始电压值，从Um到U1的随动控制是在根据该曲线的一个监控参数或多个监控参数变化方向的基础上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对与一应用对象耦合的电感性负载提供最佳功率的方法，该负载由被一电子模块控制的静止变频器驱动，该供电方法提供了电子负载控制装置，该装置通过由一个或多个监控参数（ＭＰ）设定施加在变频器的控制器上的参数，在任何时刻向负载提供一个电压，该监控参数被加权和／或组合在一起，而该设定是通过记录在一个对应于被负载吸收的最小功率的极限处附近的变化方向进行的。

【技术特征摘要】
1、一种对与一应用对象耦合的电感性负载提供最佳功率的方法，该负载由被一电子模块控制的静止变频器驱动，该供电方法提供了电子负载控制装置，该装置通过由一个或多个监控参数(MP)设定施加在变频器的控制器上的参数，在任何时刻向负载提供一个电压，该监控参数被加权和/或组合在一起，而该设定是通过记录在一个对应于被负载吸收的最小功率的极限处附近的变化方向进行的。2、根据权利要求1的方法，其特征是用来达到第一稳态区域的起动状态是利用在一个或多个步骤中增加频率（df）来实现的。3、根据权利要求1所述的方法，其特征是根据使用者的要求从一个工作点（U1mLF，f1）改变到另一工作点（U2mLF，f2）是这样作出的：在频率变化值（df）为负时，利用改变频率的值（df），然后改变电压的值（dUmLF）来实现;在频率变化值（df）为正时，利用修正电压的值（dUmLF），然后修正频率的值（df）来实现。4、根据权利要求1所述的方法，其特征是根据使用者的要求从一个工作点（U1mLF，f2）改变到另一工作点（U2mLF，f2）是在频率的变化（df）与电压的变化（dUmLF）之间没有优先次序地实现的。5、根据权利要求1所述的方法，其特征是从一个工作点（U1mLF，f1）变化到另一工作点（U2mLF，f2）是利用应用对象本身的修正来实现的。6、对与一应用对象耦合的电感性负载提供最佳功率的方法，该负载是由被一电子模块控制的静止变频器驱动的，其中达到第一稳定区域的起动是利用在一个或多个步骤中降低频率（df）来实现的，然后一旦达到稳态区域的控制和/或从一个工作点（U1mLF，f1）变化到另一工作点（U2mLF，f2）的控制，利用权利要求1、3或4中任一方法来实现。7、根据权利要求2或5所述的方法，其特征是起动状态结束的决定是当流过负载的电流（ImLF）下降时作出的。8、根据权利要求2或6所述的方法，其特征是电感性负载的静止变频器类型，无论它是可调节的或是非可调节的，或是甚至是供电给一个或多个电动机的变压器时，它们首先投入工作包括在稳态区域步骤前的一个缓冲状态，在该状态期间电压对应于一个工作点（D），该点上的功率是在稳态区域中可能达到的供给负载的最大功率。9、根据权利要求2或6所述的方法，其特征是当负载是一个电动机时，起动包括在加速过程与稳态区域步骤之间的一个缓冲状态，在该状态中电压相应于工作点（...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗郎西斯比多，西尔万伯努瓦，雅克普利索恩，热拉尔莫利佐，阿拉德罗蒂，阿道夫于贝尔，
申请(专利权)人：埃尔麦蒂克联合体，
类型：发明
国别省市：FR[法国]