[发明专利]启动感应机器

说明书

一种用于在没有残余磁通的情况下启动感应机器(12)的方法包括：通过控制施加至感应机器(12)的供应电压(V_s)来扫描具有不同定子频率(ω_s,28)的感应机器(12)的状态；确定作为转子频率(ω_r)与定子频率(ω_s,28)之间的差异的滑移值是否在滑移区间(24)内；以及，当确定滑移值(β)在滑移区间(24)中时，朝零调节滑移值(β)且将机器磁化至所需水平。

技术领域

本发明涉及电驱动和感应机器的领域。具体而言，本发明涉及用于在没有残余磁通的情况下启动感应机器的方法及控制器。此外，本发明涉及一种电驱动系统。

背景技术

电驱动系统通常包括用于向感应机器(诸如，电动马达和/或发电机)供应电能的转换器。通过将AC电流施加至感应机器，在感应机器的定子和转子中生成磁场，这引起转子相对于定子旋转。

在电驱动器的启动期间，可能存在不知道转子的实际转速的问题。当电动马达在短时间内失去电源并且仍可旋转时，或当发电机已经由涡轮驱动但还未产生电能时，情况可能是这样。然而，通常需要知道转子速度以用于控制感应机器。

对于此问题，存在两种基本解决方案。可直接利用机械传感器测量马达速度，或可经由电驱动系统中的电流和/或电压的测量来间接地确定马达速度。

例如，US 2015/0200616 A1提出了一种方法，利用该方法，可基于电流和电压测量结果来估计启动期间的马达速度。

作为另外的示例，在US 5,654,624中，提出了利用异步机器状态的估计器来识别转子速度。该方法将电压施加至感应机器。然后，基于测量的电流，估计器计算定子磁通、转子磁通和转矩。估计的转矩提供至转矩控制器，转矩控制器以零参考操作。控制器通过使定子和转子磁通同相来将转矩调节至零，因此使供应电压的频率与转子速度同步。US 5,654,624中所述的方法在高初始滑移(即，定子频率与转子频率之间的高差异)下可能不能很好工作，因为在此情况下，转子磁通和机器转矩接近零，且与测量和估计误差相当。

此外，从US 2012/0001580 A1获知了一种用于检测AC感应机器的转子故障状态的系统及方法。

发明内容

本发明的目的是在没有机械速度传感器的情况下(特别地，在感应机器的转子可能旋转时)提供一种简单且更准确的方法以用于启动感应机器，。

该目的通过独立权利要求的主题实现。其他示例性实施例从从属权利要求和以下描述中清楚。

本发明的一个方面涉及一种用于启动感应机器(特别是在没有残余磁通的情况下)的方法。感应机器可包括定子和转子。感应机器可为适于执行该方法的电驱动系统的一部分，电驱动系统包括感应机器、电转换器和控制器。控制器可控制转换器，转换器可适于将例如来自电网或来自DC链路的输入电压转换成可变频率的AC供应电压来施加至感应机器。通过控制供应电压的频率和大小，控制器可控制从定子施加至转子的转矩(或反之亦然)。

必须注意，感应机器中的输入电压、供应电压、对应电流和电压、电流和磁通可为多分量的量，其通常可具有三个分量。

根据本发明的实施例，该方法包括：通过控制施加至感应机器的供应电压来扫描具有不同定子频率的感应机器的状态；确定作为转子频率与定子频率之间的差异的滑移值是否在滑移区间内；以及当确定滑移值在滑移区间中时，朝零调节滑移值。

当感应机器以未知转子速度旋转或静止不动时，该方法可在感应机器的启动期间使用。该方法查找定子频率范围，其可看作是待扫描的状态，其中滑移值位于滑移区间内，滑移区间边界可由临界机动滑移值与临界发电滑移值限定。当确定定子频率使得滑移值进入滑移区间时，调节滑移值至大约零，使得在最后，定子频率和转子频率基本上相同。然后，感应机器可磁化至期望的水平，且/或可开始感应机器的正常操作。