[发明专利]使一驱动装置平滑停机的移相控制方法

说明书

本发明涉及一种使一驱动装置、特别是一个泵驱动装置平滑停机的移相控制方法，其依据驱动电机的电压和电流之间的相位角进行控制。

用于使驱动装置平滑停机和平滑启动的移相控制方法是已公知的，其中，根据电机电压和电机电流之间的相位角进行调节。对于平滑停机的调节，提出了特别的要求。在关闭泵驱动装置情况下由于在管道系统内的突然流量改变，会产生压力冲击波，它也称为“水冲击波”，其不仅可能会损坏管道系统，而且会由于声学上的破坏作用引起干扰影响。

所谓的突然流量变化，首先发生在，离心泵的驱动装置，例如通过打开所属的电机接触器而被直接关断的情况。同时，在转数和流量之间或者在转数变化和压力变化之间存在着下面的相互关系。该流量是直接成比例于泵转数的；而压力变化是直接成比例于转数变化的平方的。

在直接关断一个带有三相电机的泵驱动装置的情况下，根据图1的载荷转矩曲线Pum，会在最短的时间内达到驱动装置的静止状态，因为泵表现出一个高的反转矩。在图1中记载了转矩M与转数n的关系。用Mom代表电机转矩，用Pum代表载荷转矩，用Bm代表加速转矩，用Kim代表倾复(极限)转矩，用N代表额定运行点。由于泵高的反转矩Pum，会产生一个快速的转数n的变化，它由于上述的关系而引起一个冲击形的流量变化和压力变化。因此导致一个压力波，即公知的水冲击波。现有的止回阀加重了这一问题。

在图2中描述了在直接关断时电机电流i，电机电压u和转数n随时间的变化曲线。

作为对抗措施，至今已应用了多种方法。通过在泵驱动装置上设置一个摆动载荷可以避免驱动装置在关断时立即停止。摆动载荷贮存的能量可导致泵的一个延缓的停机，因此，压力变化和流量变化也变得缓慢了。这个方法需要高昂的机械花费并对于运行来说，需要附加的功率。

通过应用变频器，可以使泵电机按照一个转数斜率从它的额定转数N慢慢停机。这个方法，特别在较大的泵功率情况下是比较昂贵的。

为了关断和接通泵电机，还可以应用所谓的平滑启动装置，它按照一个三相电流调节器的原理工作。除了可以平滑启动以外，上述装置还提供了平滑停机的可能性。这时，该电机端电压通过相位移动不是冲击形被关断的，而是被反馈调节的，因此，电机同样地缓慢停机。

这种情况下存在着不同的平滑停机质量：最简单的形式在于，使移相角在停机时从零度开始线性地扩大，直至电机停止。如果此处减小的电机转矩低于负载转矩时，则导致一个如图3的快速的转数变化，这在大多数情况下又引起一个水冲击波。另一个方法是，检测电机端电压和在停机时按照一个斜坡调节。但是，为了检测电机端电压必需附加硬件。同时，困难的是，一方面所述电压被移相，而另一方面该电压必须以零电位被提供用于控制。通过这种电机端电压的检测和“滤波”在简单的解决方式情况下会产生一个对调节特性有不利影响的时间延滞。

本用于平滑停机的移相控制方法基于一个公知的如图4的平滑启动装置的运行方式，其已在DE-OS 4005679中公开。此处，一个三相电机Mt通过一个晶闸管电路连接到一个三相电网的三相电A、B和C上，所述晶闸管电路包括反并联的晶闸管1A、1B、1C。这六个晶闸管可以借助一个适宜的触发电路2导通。如果晶闸管在一个触发以后处于导通的状态，则在电流1A、1B、1C过零点处通过的电流消失。如果在应用交变电流情况下分别在电流消失以后，晶闸管会在一个限定的时间以后又导通，人们称此为移相控制。这种延迟一般称为移相角。

这种平滑启动装置的原理结构，除了所述的交变电流调节器电路和触发电路以外，还包括检测电路3A、3B、3C。它们显示一个晶闸管对的状态。同时，仅区分为两个状态“无流”和“载流”，如在图5中通过从上边起第4条曲线IOA作为例子说明的那样，其对应于相位A中的电流IA。

一个检测电路4用于同步化信号(VOAB)，它可基于电网电压VAB提供一个与电网同步的信号。这个信号也仅区分为两个状态“正电压”或“负电压”，并可按照图5由两个相位A和B之间的电压VAB推导出来。

借助所述的信号就能够求得在电机电流和电压之间的相位角PA。

根据这种例如IOA的信号，其表明单个的晶闸管对1A、1B、1C的状态而且特别地可再现电流过零的时间点，该电流过零是通过例如在曲线段IOA中下降沿表示的，再根据这种与电网电压VAB同步变化的并特别再现电网电压过零点的信号VOAB，就可以测知电机电压和电机电流之间的相位角PA。这些相互关系包括按照以FPA标明的、用于相位A中晶闸管对1A的曲线段对触发角的控制都可从图5中看出。