用于基于检测到的轴位置使同步马达与电网同步的方法和系统技术方案

提供了一种系统(100)，该系统用于起动同步马达(10)并使其与电网(20)的电力同步。该系统(100)包括用于起动同步马达(10)的变频驱动器(30)和用于每个同步马达(10)的电转向器(61,63)。该电转向器(61,63)具有电耦合到变频驱动器(30)的控制输出端的控制输入端，以便基于在变频驱动器(30)的控制输入端处接收的并且表示同步马达(10)的轴的位置的信号而选择性地将同步马达(10)的定子绕组(12)与变频驱动器(30)的功率输出端(33)或者与电网(20)耦合。因此，在期望的轴位置处发生切换。在期望的轴位置处发生切换。在期望的轴位置处发生切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于检测到的轴位置使同步马达与电网同步的方法和系统
[0001]说明书


[0002]本文所公开的主题涉及用于使同步马达与电网的电力同步的方法以及用于起动同步马达并使同步马达与电网的电力同步的系统。

技术介绍

[0003]同步马达具有多个磁极，例如与定子相关联的N极和与转子相关联的N极。当马达旋转时，转子磁极相对于定子磁极同步旋转。
[0004]为了起动同步马达，即将其转子的速度从0改变到额定马达速度，已知使用所谓的VFD(＝变频驱动器)。VFD是在驱动电压振幅和驱动电压频率接近马达的额定电压振幅值和额定电压频率值之前驱动马达的绕组(具体地说，通常是定子绕组和励磁绕组两者)的电气/电子单元；准确地说，VFD使马达进入一种情况：驱动电压振幅等于马达的额定电压振幅值并且驱动电压频率非常接近马达的额定电压频率值。一旦达到这种情况，只要电网的电压频率值和电压振幅值对应于马达的额定电压振幅值和额定电压频率值，马达就可以直接由电网供电(而不再由VFD供电)；然而，为了避免故障和/或损坏，从VFD到电网的功率切换需要满足至少另一个条件。
[0005]因此，仅当来自变频驱动器的电力与来自电网的电力之间的相位差为零(或几乎为零)时才应执行此类功率切换。
[0006]一旦达到任何电压对准(即振幅、频率和相位)条件，现有的VFD就执行上述功率切换。如已知的，如果同步马达具有N个磁极，则在转子的360
°
旋转内存在N/2个不同的可能的磁极对准条件，并且因此存在N/2个电压对准条件。这意味着一旦马达的起动完成并且发生功率切换，就不可能知道哪个是旋转马达的转子位置。

技术实现思路

[0007]同步马达的轴通常机械地耦合到机器(例如，往复式压缩机)的轴。在这种情况下，在从马达起动阶段开始的任何时间，缺乏对转子位置的了解对应于缺乏对机器位置的了解；机器操作位置可以是例如活塞在往复式压缩机的气缸内的精确位置。
[0008]因此，理想的是起动同步马达，使得刚好在起动阶段之后，即当其开始由电网的电力驱动时，其转子位置是已知的，优选地是精确已知的。
[0009]根据第一方面，本文公开的主题涉及一种用于使同步马达与电网的电力同步的方法。当马达的转子处于预定角位置时，执行从变频驱动器到电网的切换。特别地，该方法包括以下步骤：A)通过经由变频驱动器向同步马达供应电力来起动同步马达，B)反复执行向同步马达供应的电压振幅和电压频率与电力的电压振幅和电压频率的比较，C)如果比较为肯定且当相位差为零时，在上述时间执行该切换。
[0010]根据第二方面，本文所公开的主题涉及一种用于起动同步马达并使同步马达与电网的电力同步的系统。该系统包括改进的变频驱动器，其用于通过适当地驱动马达的定子绕组和马达的励磁绕组来起动马达中的每个马达。该系统还包括用于每个马达的电转向器，该电转向器由改进的变频驱动器驱动，以便基于在改进的变频驱动器的控制输入端处接收到的信号来选择性地将马达的定子绕组与变频驱动器的功率输出端耦合或者与电网耦合。该系统还包括具有控制输入端和控制输出端的切换使能单元；该控制输入端被布置成电耦合到同步马达的轴角位置检测器，而该控制输出端电耦合到变频驱动器的控制输入端；该切换使能单元被配置为使能从变频驱动器到电网的功率切换。
[0011]根据第三方面，本文公开的主题涉及一种流体压缩设备，该流体压缩设备包括同步马达和机械地耦合到马达中的每个马达的压缩机。该设备还包括用于起动和同步马达中的每个马达的改进的系统。该改进的系统被布置成起动马达，使得当所有马达由相同的电网供电时，被驱动的压缩机处于彼此之间的预定相对操作位置。
附图说明
[0012]当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将容易地获得对本专利技术所公开的实施方案及其许多伴随的优点的更全面的理解，这同样变得更好理解，其中：
[0013]图1示出了用于起动和同步电连接到电网和多个同步马达的同步马达的改进系统的实施方案的框图；
[0014]图2示出了电连接至图1的系统的一些部件的改进的变频驱动器的框图，该变频驱动器用于切换同步马达的功率；
[0015]图3示出了图2的改进的变频驱动器的详细框图；
[0016]图4示出了与同步马达的功率切换有关的图1系统中的电信号的时间图；
[0017]图5示出了用于使同步马达与电网的电力同步的方法的实施方案的流程图；并且
[0018]图6示出了流体压缩设备的实施方案的总体框图。
具体实施方式
[0019]变频驱动器能够起动同步马达。它为马达的定子绕组和励磁绕组提供电力。增加电力的电压振幅和电压频率，直到它们接近马达的额定电压振幅值和额定电压频率值。一旦满足该条件，变频驱动器就准备好执行功率切换，即，将马达连接到电网，使得当相位差为零时，马达从电网接收电力而不再从驱动器接收电力。根据本专利技术的改进，这种功率切换不是在任何时间(例如，在达到额定电压振幅值和额定电压频率值之后立即)执行，而是在马达的轴处于由例如适当的传感器或检测器指示的预定位置时执行。以这种方式，连接到马达的轴并且由马达操作的任何机器根据需要与电网同步。
[0020]现在将参考本公开的实施方案，其一个或多个示例在附图中示出。通过解释本公开而非限制本公开来提供每个示例。事实上，对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可对本公开进行各种修改和变型。
[0021]图1示出了起动和同步系统100的实施方案。系统100电耦合到电网20和多个同步马达10；图2和图3中示出了该实施方案的局部详细视图。根据该实
‑
施方案，提供了四个相同的马达10；然而，系统100可用于起动和同步彼此相同或相似(例如具有相同的磁极对数)
的任何数量的同步马达。电网20是AC电源，并且用于在起动期间和在正常操作期间为马达10供电；电网在正常操作期间直接为马达供电，并且在起动期间间接地(即通过电驱动器)为马达供电。
[0022]在图1中，马达10的一些部件被突出显示并且与附图标记相关联，因为它们对于理解以下公开内容是有用的，而其他部件被省略。特别地，马达10包括定子绕组12(示意性地示出为黑色圆圈)、励磁绕组14和励磁电气单元45，该励磁电气单元电连接到励磁绕组14并且被布置成生成适于同步马达的励磁绕组的电压和电流。要注意的是，励磁电气单元通常被认为是同步马达的一部分；然而，它也可以是单独的部件。
[0023]实质上，系统100包括改进的变频驱动器30和一个或多个电转向器(元件61和63的组合)；如图1所示，每个同步马达都应当具有电转向器，其以相同的方式操作并执行相同的功能。电转向器是被设计成使电力在两个电路径之间转向的电部件；根据图1的实施方案，电转向器包括彼此关联的两个电气开关，即第一电气开关61和第二电气开关63。
[0024]电转向器被布置成选择性地将同步马达的定子绕组与变频驱动器的功率输出端或与电网电耦合。特别地，第一电气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使同步马达与电网的电力同步的方法，所述方法包括以下步骤：A)通过经由变频驱动器向所述同步马达供电来起动所述同步马达，使得供应到所述同步马达的电压振幅向所述同步马达的额定电压振幅上升，并且使得供应到所述同步马达的电压频率向所述同步马达的额定电压频率上升，B)反复执行供应到所述同步马达的所述电压振幅与所述电力的所述电压振幅的比较以及供应到所述同步马达的所述电压频率与所述电力的所述电压频率的比较，C)如果所述比较是肯定的，则通过停止经由所述变频驱动器向所述同步马达供电并且通过开始从所述电网向所述同步马达供电来执行功率切换；其中如果满足第一条件和第二条件两者，则执行所述功率切换，当来自所述变频驱动器的电力与来自所述电网的电力之间的相位差为零时满足所述第一条件，并且当所述同步马达的转子处于预定角位置时满足所述第二条件。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定角位置是从一组预定角位置中选择的。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一组预定角位置包括针对所述同步马达的每个磁极对的角位置。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述预定角位置是基于来自操作者和/或电子控制单元的输入从一组预定角位置中选择的。5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：D)在所述同步马达的旋转期间检测所述同步马达的角位置；其中基于所检测到的角位置执行所述功率切换。6.根据权利要求5所述的方法，其中还基于从所检测到的角位置开始的时间推移来执行所述功率切换。7.根据权利要求1所述的方法，其中在所述同步马达的步骤C结束之后，对至少另一个同步马达进行至少步骤A、步骤B和步骤C。8.一种被布置成起动同步马达(10)并使所述同步马达与电网(20)的电力同步的系统(100)，所述系统包括变频驱动器(30)，所述变频驱动器具有：
‑
功率输入端(31)，所述功率输入端被布置成电耦合到所述电网(20)，
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励磁输出端(32)，所述励磁输出端被布置成电耦合到同步马达(10)的励磁绕组(14)，
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功率输出端(33)，所述功率输出端被布置成电耦合到同步马达(10)的定子绕组(12)，
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控制输入端(35)，所述控制输入端被布置成输入切换使能信号，和
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控制输出端(36)，所述控制输出端被布置成输出切换信号，其中所述变频驱动器(30)被布置成起动同步马达(10)；所述系统还包括用于每个同步马达(10)的电转向器(61,63)，所述电转向器(61,63)被布置成选择性地将同步马达(10)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：