[发明专利]用于运行同步电机的装置和所属的方法

说明书

本发明涉及一种用于运行同步电机的装置和一种运行具有三相交流控制器的同步电机的方法，这些三相交流控制器连接在三相交流电网上并且包括至少两个半导体控制器，例如反向并联连接或者说反并联（antiparallel）的晶闸管，它们在特定的时间点接通或者说点火。

因为原理的原因，不具有起动笼形绕组（Anlaufkaefg）的三相交流电同步电机与馈电的三相交流电网的频率相关联。因此，这种电机不可能直接连着电网进行起动，即加速起动（Hochfahren）。而是在三相交流电网和同步电机之间需要一个装置，它才能让加速起动成为可能。为此通常使用一个变频器。该变频器由整流器、中间回路（电容器）和逆变器构成。它被用于产生频率可调节的三相交流电。

本发明的任务是提供一种方法和一种装置，利用这个方法或者这个装置能够在功率电子元件的耗费很低的情况下在三相交流电网上运行同步电机。其中，特别是也能够让同步电机起动。

该任务是通过根据权利要求1所述的装置得以解决的。另一种解决方案是根据权利要求12所述的方法。从属权利要求中给出了本发明的改进方案。

在根据本发明的用于运行同步电机的方法中使用三相交流控制器。该三相交流控制器包括至少两个半导体控制器，根据发明目的包括三个半导体控制器，每相一个半导体控制器。这些半导体开关元件例如可以是交流电控制器。该交流电控制器例如能够实现为成对的反向并联的晶闸管或者实现为三端双向可控硅元件Triac。但是也可以使用IGBT或者其它类型的半导体开关。三相交流控制器连接在三相交流电网上。其中，同步电机的定子绕组优选地接入到没有零线的星形连接中。该交流电控制器在特定的时间点被激活或者说点火，也就是说导电连接或者准备导电接通。

在根据本发明的方法中，要确定出转子的角位。有利的是，机械的角位提供的是转子相对于可确定的、空间固定的位置的位置。有利的是，角位从0°延伸至360°。作为代替，也能够确定出电位角；例如通过评估电机的电变量或者说电参数。此外还确定出在定子绕组的至少一个相中的电源电压相位。由角位和电源电压相位能够确定出点火时间点，在这个时间点将半导体控制器接入或者点火。

有利的是，为了进一步处理要确定出电位角或者从机械角位中计算出电位角。反之也能够这样转换其它的变量，使得能够利用机械角位直接处理。

根据本发明的用于运行同步电机的装置包括三相交流控制器，该三相交流控制器能够连接在三相交流电网上并且包括用于三相交流电网的相的至少两个半导体控制器。此外，提供位置传感器用于确定出同步电机的转子的角位。此外，该装置包括确定三相交流电网的至少一个相的电源电压相位的装置。最后，存在借助转子的角位确定其中两个成对的半导体控制器或者说一对两个半导体控制器的装置（Mitteln）和借助电源电压相位确定这对半导体控制器的开关时间点的装置（Mitteln）。

其中，在实施该方法时或者说运行该装置时，能够在某个特定的时间点为未来确定点火时间点。但是也能够连续不断地实施该方法，或者说该装置连续不断地工作。换句话说，在短的时间间隔内重复单个的步骤。于是也能够总是只为眼下确定点火时间点，也就是说，只决定现在点火还是不点火。

根据本发明的方法的优点在于利用转子位置确定点火时间点。这样一来就能够在同步电机的转速低时也只产生正转矩，或者几乎只产生正转矩（positives Drehmoment）。其中，正转矩表示的是为了加速起动仅指向两个可能的方向中的其中一个方向的转矩。换句话说，只产生加速转矩，同时避免制动转矩。

在公知的方法中，为了加速起动同步电机，要对频率低于电网频率的电压变化曲线进行合成（synthetisiert）。其中，确定用于一段特定的时间段的产生的频率。在这段时间段结束时，切换至更高的频率。在这个过程中确定频率。

与此相反，根据本发明要首先考虑转子位置。在第二步骤中才注意电源电压相位。因此，在根据本发明的方式中得出电压变化曲线，它也具有频率低于电网频率的电压变化曲线的特征。然而，所产生的电压变化曲线看起来不同于在公知方法中。一方面由于转子继续旋转在电压变化曲线中出现间断（Brueche）。另一方面，产生的有效电压的频率直接随着转子速度升高，而不是分阶段提升。本发明中有利的是，根本不必控制或者完全不必注意所产生的有效电压的频率；而是它会自动地并且有力地适应转子的当前速度。