[发明专利]使电驱动系统的能量效率最大化的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及电驱动系统，特别是涉及使电驱动系统的能量效率最大化。

背景技术

现在的变频器的制造商可以使用各种技术用于控制电驱动应用中电动机转矩的相对于电动机旋转速度的行为。

可以例如基于负载的行为将应用分成两组：线性转矩/速度比应用和平方转矩/速度比应用。在线性（转矩/速度比）应用中，施加到负载的转矩与旋转速度成比例。在平方（转矩/速度比）应用中，转矩与旋转速度的平方成比例。

一些线性应用，例如通常在工业应用中发现的恒转矩负载，可能要求高的动态性能。为了能够维持电动机在各种电动机速度的满转矩输出，驱动器给电动机提供额定磁通。

然而，在一些平方应用中，例如泵或风扇应用，动态性能要求可以不如线性应用那样苛刻。在这样的应用中，可以限制驱动器应用的磁通，从而允许更经济的性能。另一方面，该方法可能导致驱动器的动态性能下降，因为可用的磁通能力比额定磁通更有限。

在一些变频器中，可以选择上面的方法中的一种（即动态性能更好或经济性能更好）作为默认性能的方法，另外的方法可以由用户选择。然而，用户不总是为所讨论的应用选择更合适的方法。

发明内容

本发明的目的是提供克服上面的缺点的方法和实施该方法的设备。通过在独立权利要求中陈述特征的方法和布置来达到本发明的目的。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。

本公开的方法允许自动选择运行模式，即使用额定磁通的动态性能模式或限制磁通从而实现节能的经济性能模式。

本公开的方法首先收集一组在不同旋转速度时的转矩的数据点。然后，该方法计算数据点与负载的哪一个行为（即线性行为或平方行为）有更好的相关性。根据这个计算的结果，选择两个转矩/速度行为中的一个行为来表示系统的转矩特性，根据选择的行为控制电动机。由于行为被自动确定，所以选择更合适的运行模式不必依赖用户输入。

附图说明

下面，参照附图，通过优选实施方式，将更详细地描述本发明，其中，

图1示出了转矩的相对于旋转速度的线性和平方行为；

图2示出了本公开方法的示例性实施方式的流程图；以及

图3示出了使包括电动机和负载的电驱动系统的能量效率最大化的设备。

具体实施方式

本文公开了使包括电动机和负载的电驱动系统的能量效率最大化的方法。本公开的方法允许自动检测电动机转矩的相对于电动机旋转速度的不同行为，即不同转矩/速度比的检测。

在本公开的方法中，系统的转矩特性可以选自两种类型的行为：转矩的相对于旋转速度的线性行为或平方行为。

图1示出了转矩的相对于旋转速度的线性和平方系统行为。线性行为（点线）表示转矩T与旋转速度f成比例的情形。

T=af+b，              （1）

其中，a是表示转矩和旋转速度之间关系的系数，b表示与旋转速度无关的恒定转矩。

平方行为（虚线）表示转矩与旋转速度f的平方成比例的情形。

T=af²+b，             （2）

同样，a表示转矩和旋转速度之间的关系，b表示与旋转速度无关的恒定转矩。

为了能够使能量效率最大化，本公开的方法自动确定所讨论系统的转矩特性，即方程（1）和（2）哪一个更好地描述了系统。然后可以根据确定的转矩特性控制电动机。

确定转矩特性可以例如包括首先确定电动机的转矩和电动机的旋转速度。转矩和旋转速度可以被直接测量，或者也可以例如由控制电动机的变频器来估计电动机的转矩和电动机的旋转速度。如果关于多少功率供应到电动机的信息是可用的，那么可以从该功率计算出转矩。从变频器的输出频率可以确定旋转速度。

本公开的方法然后可以收集多个数据点，每一个数据点表示在电动机旋转速度时的电动机转矩。

基于数据点可以计算第一参数的值。第一参数表示数据点偏离平方行为的程度。基于数据点也可以计算第二参数的值。而第二参数表示数据点偏离线性行为的程度。然后，第一参数可以与第二参数进行比较，基于所述比较可以确定转矩特性。

确定了转矩特性后，基于确定的转矩特性，可以控制电动机。基于转矩特性，可以选择运行模式，即不限制磁通的动态性能模式或限制磁通的经济性能模式，从而提高能量效率。

如果基于转矩参考值来控制电驱动系统，并且如果电驱动可以最初被设为经济性能模式，那么通过监控转矩参考值的变化率或转矩参考值和实际转矩之间的差值，也可以完成转矩特性的确定。