以星形连接方式运行的多相电动机的控制方法技术

一种用于启动以星形连接运行的多相电动机的方法。其中，将电动机至少一相中的一个绕组部分导电地桥接，并将被桥接的绕组部分电分离，以用这种方式向电有效的其余绕组提供更高的电压，由此提高电流并进而提高转矩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种以星形连接运行的多相电动机的控制方法，用以启动电动机。
技术介绍
目前，现代化的电动机可以通过电子控制装置实施控制，而在很大程度上与电网 频率无关。然而，在采用高度集成的电子电路的情况下，变频电子装置本身受到了成本的制 约，这种成本通常与电动机的数量级相同。因此，专业人员试图提出一种控制器，特别用于 例如至7500W的中小功率电动机，这种控制器制造成本低廉，并可使电动机以高功效，也就 是以高效率运行。由于它的高效率，因此特别适用于配备了由作为功率开关的三端双向可 控硅元件(Triacs)构成的控制电子装置(Ansteuerelektronik)的永磁电动机。这样的可 控硅元件作为开关与各个电动机绕组相对应，尽管其优点在于造价低廉；但缺点是其在 传统的控制器当中被认为是自保持开关，即在接通后只有当流经开关的电流为0(零)或者 电流方向发生改变时，才再次截止。在现有技术中采用直接变频器(循环换流器)来控制三相无刷电动机，变频器对 供电网络的交流电进行变频，从而得到更高或更低频率的波形。此外，可以通过相位截止控 制使转速降低到同步转速以下。已知的还有所谓的软起动器，其中，通过可控硅启动三相无刷电动机。这些软起 动器与三相电动机结合使用，可以通过相位截止控制降低的电网电压加载于电动机的绕组 上。因此，利用可控硅控制交流电动机，使交流电动机不仅可以被同步地驱动，而且还 可以被超同步或次同步地驱动属于现有技术。然而，为了以较高的转矩实现启动，或是在短时间内以提高的电动机转矩来实现 启动，这样的相位截止控制是不够的。专利文献EP 1443635A1提出一种用于控制单相交流 电动机的点火角的方法，该方法确保了在电动机启动时增加的转矩以及在高速运转的电动 机中的平稳运行，并利用三端双向可控硅元件工作，可控硅用于相应地给主绕组和辅助绕 组供电。这种方法在工作中使用成本较低的电子控制器和价格低廉的可控硅元件，并且还 可以在较宽的范围内控制电动机的转速，并具有较高的效率。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的目的在于提出一种以星形连接运行的多相电动机、以启动 电动机的控制方法，利用该方法可以获得较高的启动力矩，这种方法所需费用不高，并可有 效地实施。本专利技术的目的通过在权利要求1中所给出的特征得以实现。在从属权利要求以及 下面的描述中给出了本专利技术的优选的设计方案。根据本专利技术的用于控制以星形连接运行的多相电动机的方法，为了启动电动机， 至少将电动机一相中的一个绕组部分导电桥接，并将经桥接的绕组部分与电动机的其余部3分电分离。根据本专利技术的方法特别适用于交流无刷永磁电动机，即通常不仅用于电子换向 多相直流电动机，而且优选用于异步电动机。根据本专利技术的方法的基本思想在于，通过对电动机的至少一相的一个绕组部分或 一个绕组进行导电桥接，为电动机的其它相或其余相供给更高的电压，并因此也供给更高 的电流和更多的电功率，电动机将这些电功率转换为增加了的转矩。在此，在以星形连接运 行的两相电动机中，可以只对电动机的一相中的一个绕组部分进行导电桥接，并与电动机 的其余部分电分离，而在以星形连接运行的三相和多相电动机中，还可以对一相的整个绕 组进行桥接并使其断开。断开绕组部分是必须的，以确保在所桥接的绕组部分或绕组中不 会由于自感而产生制动作用。根据本专利技术的方法用于启动电动机，因为该方法能够以增加了的力矩启动电动 机，并因此更快地达到其运行转速。需要说明的是，在三相电动机绕组的导电桥接中，对其 的控制与两相电动机是一样的，而且通过断开位于导电桥接的绕组的上游或下游的电子开 关、尤其是可控硅，可以非主动地接通该导电桥接的绕组。如果将电动机作为两相电动机来 控制，则优选使用例如由专利文献EP 1443635A1中所已知的那样的控制器。在此，还可以将利用根据本专利技术的方法获得的增加了的转矩用于需要增加的转矩 的、在负载状态下或在其他运行条件下的启动。特别是在与电子换向多相直流电动机相关 的使用中，根据本专利技术的方法不仅可用于启动，而且优选用于在位于同步转速80-100%的 转速范围内的高速运行。这种电动机在用于驱动离心泵时特别需要提高的力矩，以便例如 在启动时从等于同步转速80%的转速达到同步转速。为了确保在这个速度范围内具有足够 的转矩，电动机绕组的尺寸通常是相当大的，但是这常常导致，在以同步转速运行时电动机 的尺寸过大，并且通过相位截止控制使电动机扼流，原则上这并不可取。相反，在使用根据 本专利技术的方法时，通常可以这样确定电动机的尺寸，使得电动机一方面能够较快地达到其 同步转速，另一方面在以同步转速运行时，不需要或仅需要最低限度的扼流。根据本专利技术方法的一种优选扩展方案，在电动机启动后将桥接和分离解除，在无 刷直流电动机中，也就是通常在达到同步转速时，或者必要时也可以是在达到次同步或超 同步转速时，当该电动机以控制技术这样设置时。根据本专利技术同样还提出，只对绕组的一部分进行导电桥接并将该部分与其余绕组 部分电分离，有如在两相电动机中为了执行根据本专利技术的方法，这是必须要做到的，因为不 允许断开整个绕组。根据本专利技术，可以将单相、多相但不是所有相的绕组部分进行导电桥接。对于超过 两相的以星形连接运行的电动机，优选对整个绕组进行导电桥接。需要说明的是，要分别将 一个或多个被桥接的绕组部分电分离。根据本专利技术特别优选的是，仅对一相中的绕组部分 进行桥接和电分离。优选利用三端双向可控硅元件形式的电子开关来实施根据本专利技术的方法，因为这 种电子开关费用低廉，而且适用于中小功率的电动机。根据本专利技术的方法的一种扩展方案，优选可以利用电子开关，特别是三端双向可 控硅元件，接通和断开每个绕组和至少一个电子导电桥接，其中，在断开桥接后，控制对应 于绕组的电子开关以进行电动机的转速控制或能量优化。为了实施根据本专利技术的方法，如 上所述，需要至少一个用于激活该导电桥接的电子开关。由于桥接的绕组部分或绕组被断开，还与与该绕组串联连接一个另外的电子开关。因此，就实施根据本专利技术的方法而言，这 些开关是必不可少的。如果要对所有相的绕组部分进行导电桥接，那么也必须在所有绕组之前连接电子 开关，这些电子开关优选在运行中，也就是在电动机投入运行之后被使用，以便就能量优化 来控制电动机，或者有针对性地控制电动机的转速，如已公知的。这样的转速控制例如在异 步电动机中是可能的，而能量优化则特别是在同步电动机中是可能的。此外，对于交流电网 供电的无刷直流电动机来说，在每个绕组前本身已连接有电子开关，以便能够启动电动机。 在异步电动机中，也优选在每个绕组前连接这样的开关，以进行相位截止控制或能量优化。特别优选在用于驱动离心泵或用于类似的驱动无刷三相直流电动机中使用根据 本专利技术的方法。与此相关的增加了的起动力矩不仅有利于提前达到同步转速或额定转速， 而且还有如下优点即当泵没有完全停止时，使固定静止的叶轮、如可能由于污染所发生 的，可以更好地、再次自由地运转，因为有增加了的转矩可供利用。附图说明下面借助附图中所示实施例对本专利技术做进一步的说明。图1示出了第一种实施方式中以星形连接运行的三相电动机的简化电路图，图2示出了第二种实施方式中根据图1的电动机的简化电路图，图3示出了第三种实施方式中根据图1的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制以星形连接运行的多相电动机以启动该电动机的方法，其中，至少将所述电动机的一相的一个绕组部分导电桥接，并将被桥接的绕组部分电分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬卡罗奥勒斯楚普，
申请(专利权)人：格伦德福斯管理联合股份公司，
类型：发明
国别省市：DK[]