[发明专利]控制交流感应电机的启动、停止和速度的方法

说明书

本发明涉及电机控制，特别是涉及一种利用软启动器控制交流(AC)感应电机启动、停止及其速度的方法。

存在两种控制AC感应电机启动、停止及其速度的基本方法。第一种方法，将可调频率控制器连接到AC感应电机。可调频率控制器包括利用固态开关将DC功率转换成阶梯波形AC功率的逆变器。波形发生器在微处理器的控制下为逆变器产生开关信号。尽管可调频率控制器可以有效地控制电机速度和AC感应电机消耗的功率，但是这种类型的控制器十分昂贵。此外，因为许多AC感应电机的应用场合并不需要复杂的频率和电压控制，所以已经开发出可调频率控制器的替代品。

可调频率控制器的替代方法是软启动器。软启动器利用相位控制原理工作，由此，供给AC感应电机的三相主电源线由每条电源线中的反并联(anti-paralled)晶闸管控制。在相位控制中，每条电源线中的晶闸管开关控制电流流向电机的半波周期比例，称为导通期。每个半波周期的非导通期(称为阻断角或陷波宽度)在每个电机端子的电压波形中表现为一个凹陷。在非导通期内，没有电流流向电机端子。为了终止非导通期，连接到电机端子的电源线中的晶闸管开关重新导通。通过晶闸管开关的导通一直持续到电流在下一半波周期中的某一时刻再次变为零，晶闸管开关再次开启。根据相位控制原理，通过改变非导通期的持续时间，就可以控制供给AC感应电机的电压和电流。

至此，在特定的应用中，利用软启动器启动AC感应电机将导致AC感应电机的过度加速和减速。对于由皮带驱动的负载，扭矩随速度的快速增加将使皮带在电机皮带轮上滑动，严重地磨损皮带。因此高度期望提供一种利用软启动器平滑地驱动和停止AC感应电机的方法，避免上述方法的不稳定性。

此外，软启动器经常包括与电源线中的相应晶闸管开关并联的旁路接触器。一旦AC感应电机达到预定转动速度，旁路接触器就闭合，使AC感应电机直接通过旁路接触器连接到AC电源。已经发现，由于多种原因，一个或多个旁路接触器可能在AC感应电机工作期间失效。为了在旁路接触器失效期间维持供给AC感应电机的电压和电流，每条电源线上的晶闸管开关都周期性地每隔几秒钟就触发一次。然而，由于旁路接触器的开路和晶闸管开关的触发之间存在着潜在的延时，在开路的旁路接触器的触点之间将出现电弧。如众知的，电弧的幅度随着断开旁路接触器和触发晶闸管开关之间的时间持续期的增加而增加。结果，软启动器中使用的旁路接触器承受的载荷通常是AC感应电机的满负荷安培(FLA)的四至六倍。利用这么大的旁路接触器不仅会增加软启动器的尺寸，而且还会增加其制作成本。因此，高度期望提供一种根据相应旁路接触器的开路而触发晶闸管开关的改进方法，以便允许在软启动器中使用其载荷基本上与待启动的AC感应电机的FLA相同的旁路接触器。

因此，本发明的首要目的和特点是提供一种控制AC感应电机的启动、停止及其速度的改进方法。

本发明的进一步目的和特点是提供一种能够平滑渐进地对AC感应电机进行加速和减速的控制AC感应电机的方法。

本发明的进一步目的和特点是提供一种造价低廉的控制AC感应电机的方法。

根据本发明，提供了一种控制三相AC感应电机的方法。感应电机的每一相都通过晶闸管开关和旁路接触器连接到AC电源，以便为AC感应电机供给电压和电流。该方法包括顺序地触发晶闸管开关对以便使AC感应电机全速转动的步骤。每个晶闸管开关根据由AC输入电源提供的零电流而断开。监测AC感应电机的转动速度，并根据AC感应电机以预定转动速度转动和/或启动电流降到低于AC感应电机的FLA而闭合旁路接触器。在闭合旁路接触器之后，晶闸管开关保持开路，直到在晶闸管开关中的任何一个上检测到电压降。一旦检测到晶闸管开关上的电压降，就立即触发晶闸管开关。

触发晶闸管开关对的步骤包括向AC感应电机提供恒电流的步骤或通过顺序地触发晶闸管开关对增加供给AC感应电机的电流的步骤。

可以设想，监测AC感应电机的每一相上的温度，并根据AC感应电机的一相上的温度超过预定温度而停止AC感应电机。还可以监测AC感应电机的热过载条件，其中AC感应电机将根据该条件停止。还可以设想监测供给AC感应电机的电压，并根据AC感应电机任何一相上的电压低于预定值而停止电机。

感应电机可以根据用户的停止命令而停止。停止感应电机的步骤包括断开旁路接触器，并在用户选择的时间内减小供给感应电机的电流的步骤。此后，晶闸管开关断开，这样，感应电机将在负载的作用下停止。