專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在電機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及能在與電源交換能量的電機(jī)中產(chǎn)生所期望符號(hào)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的控制算法。
背景技術(shù)：
使用在矩陣的一條對(duì)角線(xiàn)上的多對(duì)反并聯(lián)的晶閘管，優(yōu)選為硅控整流器(SCR)的 3X3矩陣式轉(zhuǎn)換器通常被稱(chēng)作軟啟動(dòng)器，因?yàn)樗鼈儚V泛地用在改進(jìn)三相鼠籠式感應(yīng)電機(jī)的啟動(dòng)、加速以及減速和停止中，否則如果所述三相鼠籠式感應(yīng)電機(jī)被直接連接到電源，在它們的啟動(dòng)和停止階段期間，其將遭受有害的瞬變現(xiàn)象。因?yàn)橛善浔緲?gòu)方程所反應(yīng)的晶閘管的特性，以及這種轉(zhuǎn)換電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它的電量的演變能以非常復(fù)雜的方式適時(shí)演變，也由于SCR以及可能的二極管的使用，極大地限制了控制這種電路的可能性。盡管它們的固有的限制，當(dāng)不需要精密質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)時(shí)基于晶閘管的軟啟動(dòng)器廣泛地用來(lái)加速和減速感應(yīng)電機(jī)。直到今天，它們的耐久性以及低成本促進(jìn)了它們的廣泛使用， 即使通過(guò)基于電壓源、兩級(jí)、三相AC/DC/AC轉(zhuǎn)換器的最簡(jiǎn)單的和最重負(fù)載的電機(jī)驅(qū)動(dòng)件， 其仍然大量地不匹配。此外，低成本，但是重要地運(yùn)行的數(shù)控體系結(jié)構(gòu)目前的可用性現(xiàn)在允許為軟啟動(dòng)器使用更復(fù)雜的控制技術(shù)，因?yàn)樗枰哪M/數(shù)字電路的復(fù)雜性使得它們?cè)谀菚r(shí)在工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)是不可接受的，所以在過(guò)去數(shù)十年來(lái)其在經(jīng)濟(jì)上是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
使用基于晶閘管的軟啟動(dòng)器加速或減速電機(jī)的主要問(wèn)題由電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的符號(hào)的不期望的逆轉(zhuǎn)以及這種轉(zhuǎn)矩的困難的調(diào)節(jié)組成。這個(gè)現(xiàn)實(shí)導(dǎo)致對(duì)電機(jī)并且主要是附連到它的載荷的有害的機(jī)械應(yīng)力。進(jìn)一步地，減速是更低效的因此導(dǎo)致更長(zhǎng)的制動(dòng)時(shí)間。更進(jìn)一步地，在加速和減速期間，由于晶閘管的特性，基于晶閘管的軟啟動(dòng)器的控制受到限制。通過(guò)將部件添加在軟啟動(dòng)器的內(nèi)部和外部，包括使用外部接觸器，在原理上能解決這些問(wèn)題和缺點(diǎn)中的至少一些。然而，這使得包括軟啟動(dòng)器的整個(gè)機(jī)器控制設(shè)備更復(fù)雜、 更大和更昂貴。因此，本發(fā)明的目的是為了啟動(dòng)、加速以及減速并且甚至制動(dòng)電機(jī)，而提供分別用于在電機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的基于晶閘管的設(shè)備和方法，其解決了上面的問(wèn)題。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供這種設(shè)備和方法，S卩，其是簡(jiǎn)單的、健壯的、可靠的和低成本的。除了別的之外，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)附屬的專(zhuān)利的權(quán)利要求中所主張的設(shè)備和方法能達(dá)到這些目的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于在N相電機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的設(shè)備,其中N 是正整數(shù)。所述設(shè)備包括N條線(xiàn)，所述N條線(xiàn)中的每一條線(xiàn)都包括輸入端子、輸出端子、和至少一對(duì)晶閘管或至少一對(duì)的一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管，所述至少一對(duì)晶閘管或至少一對(duì)的一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管連接在，優(yōu)選為并聯(lián)地，輸入端子和輸出端子之間，使得晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的第一個(gè)部件的負(fù)極連接到晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的第二個(gè)部件的正極并且晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的第二個(gè)部件的負(fù)極連接到晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的第一個(gè)部件的正極。這種連接被稱(chēng)作反并聯(lián)連接。所述N條線(xiàn)連接在電源和電機(jī)之間。提供用于重復(fù)地或連續(xù)地確定所述N條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的電壓的至少一個(gè)符號(hào)的設(shè)備，提供用于重復(fù)地或連續(xù)地確定至少一個(gè)與電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)的裝置，和提供用于響應(yīng)于至少所述所確定的電壓的符號(hào)和所述所確定的與電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)而控制所述N條線(xiàn)中的所述至少一條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的操作的控制裝置。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)與所述電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)是所述電機(jī)中的磁通量和/或電流的函數(shù)。能通過(guò)由適于測(cè)量穿過(guò)每個(gè)晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的電流和/或電壓的設(shè)備測(cè)量的線(xiàn)電流以及由適于測(cè)量電壓的設(shè)備測(cè)量的電機(jī)和/或電源的，優(yōu)選為N條線(xiàn)的輸入端子處的線(xiàn)間電壓估計(jì)這種函數(shù)。有利地，所述控制裝置被設(shè)置成每次都在僅僅滿(mǎn)足下面的條件時(shí)重復(fù)地激發(fā)所述 N條線(xiàn)中的所述至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的至少一個(gè)晶閘管所述晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的末級(jí)電壓給所述晶閘管一特定大小的正向壓降，所述晶閘管被導(dǎo)通，使得電流穿過(guò)晶閘管，在考慮了至少所述電機(jī)中的磁通量和/或電流的函數(shù)的符號(hào)的情況下，將產(chǎn)生所期望的電磁轉(zhuǎn)矩。仍?xún)?yōu)選地，提供用于確定電機(jī)中的磁通量和/或電流的函數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，例如總時(shí)間導(dǎo)數(shù)或部分時(shí)間導(dǎo)數(shù)的裝置，其中所述控制裝置被設(shè)置成僅僅如果至少所述電機(jī)中的磁通量和/或電流的函數(shù)的符號(hào)與至少所述電機(jī)中的磁通量和/或電流的函數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)具有特定相互關(guān)系，才重復(fù)地或連續(xù)地激發(fā)所述線(xiàn)中的所述至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的至少一個(gè)晶閘管。現(xiàn)有技術(shù)的基于晶閘管的軟啟動(dòng)器的額外的問(wèn)題是在制動(dòng)電機(jī)的某些時(shí)候，可能發(fā)生這種情況，即，電機(jī)開(kāi)始在相反的方向上旋轉(zhuǎn)。在一些應(yīng)用中，這種速度反轉(zhuǎn)是不可接受的。因此，本發(fā)明的特定目的是提供這種設(shè)備和方法，其能被設(shè)計(jì)成防止電機(jī)的速度反轉(zhuǎn)，同時(shí)不需要在軟啟動(dòng)器中有額外的部件或外部接觸器。此外，用于減速并且，如果需要的話(huà)，甚至停止電機(jī)的相同晶閘管應(yīng)當(dāng)能也用于啟動(dòng)和加速電機(jī)。用于減速電機(jī)直到它被帶到停止(制動(dòng))目的的本發(fā)明的使用是基于這樣的設(shè)計(jì)，即，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子處于靜止時(shí)其產(chǎn)生零電磁轉(zhuǎn)矩，因此顯著地減少不期望的速度反轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的特定方面，提供本發(fā)明的第一方面的設(shè)備，其中N等于3并且三條線(xiàn)的輸入端子連接到三相電源的輸出端子。當(dāng)期望通過(guò)減速電機(jī)直到它停止而制動(dòng)電機(jī)時(shí)，控制裝置連接電機(jī)，使得電流能經(jīng)由至少所述三條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)在所述三相電源的不多于兩相中流動(dòng)，并且響應(yīng)于所測(cè)量的電壓和所確定的與電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)而控制所述三條線(xiàn)中的第一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的操作。通過(guò)具有連接到所述電源的僅僅兩相的電機(jī)，在電機(jī)的定子中形成恒定方向的電磁場(chǎng)。當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止時(shí)由這種磁場(chǎng)形成的轉(zhuǎn)矩是零；因此這種與電源的連接減小了在處于零速度時(shí)轉(zhuǎn)子的不期望的轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性。實(shí)際上，每個(gè)晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中具有并聯(lián)連接的旁通開(kāi)關(guān)，在正常操作期間所述旁通開(kāi)關(guān)是閉合的(為了防止電流在操作期間流過(guò)晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)，因此減少能量損失)。在電機(jī)的制動(dòng)期間，第一條線(xiàn)的開(kāi)關(guān)是打開(kāi)的，第二條線(xiàn)的開(kāi)關(guān)是閉合的，并且第三條線(xiàn)的開(kāi)關(guān)是打開(kāi)的。每次都在僅僅滿(mǎn)足下面的條件時(shí)重復(fù)地激發(fā)第一條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的各晶閘管所述晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的測(cè)量電壓給所述晶閘管一在特定值之上的正向電壓，所述晶閘管被導(dǎo)通，使得電流穿過(guò)晶閘管，在考慮了至少所述電機(jī)中的磁通量和/或電流的函數(shù)的符號(hào)的情況下，將產(chǎn)生制動(dòng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩?？商鎿Q地，第二條線(xiàn)的開(kāi)關(guān)保留為打開(kāi)的并且它的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)被系統(tǒng)地激發(fā)以模仿連續(xù)的連接。當(dāng)?shù)谝粭l線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的各晶閘管被激發(fā)時(shí)，取決于電機(jī)被如何配置以及如何連接到線(xiàn)，電流在電源的兩相中， 在線(xiàn)的其中兩條線(xiàn)中，和在電機(jī)的一相、兩相或三相中流動(dòng)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以用二極管互換各晶閘管對(duì)中的其中一個(gè)晶閘管，或者系統(tǒng)地激發(fā)各晶閘管對(duì)中的其中一個(gè)晶閘管以模仿二極管的操作。在這種例子中，當(dāng)滿(mǎn)足上面所描述的條件時(shí)，僅僅重復(fù)地激發(fā)所述晶閘管對(duì)的另一個(gè)晶閘管或所述二極管-晶閘管對(duì)的晶閘管。依靠本發(fā)明能提供具有連接到電機(jī)的機(jī)械載荷的改進(jìn)的啟動(dòng)、加速、減速和制動(dòng)能力的軟啟動(dòng)器。此外，使在已經(jīng)達(dá)到零速度之后的電機(jī)制動(dòng)中的速度反轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)最小化。 免去了對(duì)超過(guò)嚴(yán)格最小必須部件的額外部件或開(kāi)關(guān)。用最少的電機(jī)知識(shí)，舉例來(lái)說(shuō)，僅限于一些銘牌數(shù)據(jù)，就能實(shí)現(xiàn)所述操作。通過(guò)以下給出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的下面的詳細(xì)描述以及附圖1-6，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征以及它的好處將是顯然的。所述以下給出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的下面的詳細(xì)描述以及附圖1-6僅僅以說(shuō)明的方式給出，并且因此不是對(duì)本發(fā)明的限制。


圖I在示意性的電路圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的、連接在電動(dòng)機(jī)和三相電源之間用以在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的基于晶閘管的軟啟動(dòng)器。在這種電路的應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，這種電路構(gòu)造通常被稱(chēng)作“成一條線(xiàn)軟啟動(dòng)器”或“串聯(lián)軟啟動(dòng)器”。圖2在示意性的電路圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的、以電動(dòng)機(jī)的各定子相與一個(gè)晶閘管對(duì)相串聯(lián)的方式連接到電源和電動(dòng)機(jī)用以在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的軟啟動(dòng)器。在這種電路的應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，這種電路構(gòu)造通常被稱(chēng)作“內(nèi)三角形軟啟動(dòng)器”。圖3a_b在示意性的電路圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方式的、在制動(dòng)期間感應(yīng)電機(jī)連接在Y配置中并且成一條線(xiàn)連接軟啟動(dòng)器的連接。圖4a在示意性的電路圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的、在制動(dòng)期間感應(yīng)電機(jī)連接在三角形配置中和成一條線(xiàn)連接軟啟動(dòng)器的連接。
圖4b在示意性的電路圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的再另一實(shí)施方式的、在制動(dòng)期間感應(yīng)電機(jī)和軟啟動(dòng)器都連接在內(nèi)三角形中的連接。圖5在示意性的電路圖中示出了用于模擬鼠籠式感應(yīng)電機(jī)的等效電路。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、用于產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式軟啟動(dòng)器電路圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、連接在電動(dòng)機(jī)，諸如感應(yīng)電機(jī)和三相電源之間用以在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的軟啟動(dòng)器的示意性的電路圖。三相電源可以例如是電網(wǎng)、孤立的柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的電站或者能遞送和/或吸收電力的任何其它形式的三相電源。電動(dòng)機(jī)能連接在Y配置或三角形配置中。軟啟動(dòng)器包括矩陣轉(zhuǎn)換器，該矩陣轉(zhuǎn)換器包括三條線(xiàn)，每條線(xiàn)都包括輸入端子A、B、C，輸出端子a、b、c和互連在輸入端子和輸出端子之間的一對(duì)反并聯(lián)晶閘管Tam、Tap ;Tbm、Tbp ;ΤΜ、Τερ，優(yōu)選為SCR。矩陣轉(zhuǎn)換器成一條線(xiàn)地連接在三相電源和電機(jī)之間，例如依靠電纜。各晶閘管對(duì)中的其中一個(gè)晶閘管可以被調(diào)換為二極管。提供適于測(cè)量電壓的設(shè)備V來(lái)重復(fù)地或連續(xù)地測(cè)量穿過(guò)晶閘管對(duì)中的各晶閘管的電壓Vthyr_aA、Vthyr_bB、Vthyr_cC和輸入端子A、B、C處的線(xiàn)間電壓V_AB, V_CB。提供適于測(cè)量電流，這里被示為電流計(jì)A的設(shè)備，用于重復(fù)地或連續(xù)地測(cè)量三條線(xiàn)中的每條線(xiàn)中的電流iTransf_a, iTransf_b, iTransf_c。優(yōu)選的,該設(shè)備是電流變換器、 霍爾效應(yīng)傳感器或合適的旁通電阻。進(jìn)一步地，提供用于重復(fù)地或連續(xù)地確定至少一個(gè)與電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)的裝置。這可以通過(guò)下面進(jìn)一步討論的多種方式實(shí)現(xiàn)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式的、連接在電動(dòng)機(jī)和三相電源之間用以在電機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的軟啟動(dòng)器的示意性的電路圖。這個(gè)實(shí)施方式的拓?fù)渑c圖I的實(shí)施方式的拓?fù)涞牟煌谟陔姍C(jī)和軟啟動(dòng)器被連接在通常被稱(chēng)作內(nèi)三角形的配置中。進(jìn)一步地，軟啟動(dòng)器的操作不同，下面將進(jìn)一步討論這種不同。通常，為每個(gè)軟啟動(dòng)器提供控制裝置，用于響應(yīng)于至少所述電壓或電流的符號(hào)和所確定的與電動(dòng)機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)而控制晶閘管對(duì)的操作。優(yōu)選地，與電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)是與電機(jī)的定子相和/或轉(zhuǎn)子相繞組相關(guān)聯(lián)的磁通量的函數(shù)，通過(guò)由上面所披露的設(shè)備測(cè)量的電壓和電流可以計(jì)算該函數(shù)。在一可選方式中，使用定子和/或轉(zhuǎn)子電流或者使用磁通量和定子和/或轉(zhuǎn)子電流的組合確定磁通量，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是可行的。每次在僅僅滿(mǎn)足下述條件時(shí)，控制裝置被設(shè)置成重復(fù)地激發(fā)一條、兩條或全部線(xiàn)中的晶閘管對(duì)的至少一個(gè)晶閘管晶閘管對(duì)之上的所測(cè)量的電壓給予所述晶閘管一在特定值之上的正向偏壓電壓和正向?qū)ňчl管的電流被如此引導(dǎo)，使得，在考慮了至少磁通量的函數(shù)(其具有符號(hào)和大小)的符號(hào)的情況下，將產(chǎn)生所期望的符號(hào)的電磁轉(zhuǎn)矩。進(jìn)一步地，用于確定磁通量的函數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的裝置，其中控制裝置被設(shè)置成僅僅如果至少磁通量的函數(shù)的符號(hào)和至少磁通量的函數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)具有特定的相互關(guān)系，重復(fù)地激發(fā)N條線(xiàn)中的所述至少一條中的晶閘管對(duì)的至少一個(gè)晶閘管。時(shí)間導(dǎo)數(shù)可以是總時(shí)間導(dǎo)數(shù)或者部分時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
盡管軟啟動(dòng)器能用于啟動(dòng)、加速、減速、和停止電機(jī)，在減速和停止電機(jī)時(shí)也能獲得一些特殊益處，其將在下面進(jìn)一步討論。用于感應(yīng)電機(jī)的制動(dòng)構(gòu)造實(shí)際上，各晶閘管對(duì)可以具有并聯(lián)的旁通開(kāi)關(guān)，在正常操作期間該旁通開(kāi)關(guān)是閉合的。各條線(xiàn)因此能與閉合的開(kāi)關(guān)相連接、通過(guò)激發(fā)那條線(xiàn)的晶閘管對(duì)的晶閘管與打開(kāi)的開(kāi)關(guān)相連接，或者斷開(kāi)與打開(kāi)的開(kāi)關(guān)的連接并且沒(méi)有晶閘管激發(fā)。在感應(yīng)電機(jī)的制動(dòng)期間，感應(yīng)電機(jī)被如此連接，使得電流能經(jīng)由軟啟動(dòng)器在三相電源的不多于兩相中流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，下面的連接構(gòu)造用于制動(dòng)感應(yīng)電機(jī)。也參考 Sauer, H G, D Koenig和 K D Goeke, Bremsen von Drehstrommotoren mit Gleichstrom, Antriebstechnik, 31 (6), 1992,其內(nèi)容以引用的方式在此被合并。當(dāng)感應(yīng)電機(jī)被連接在Y配置中并且軟啟動(dòng)器被成一條線(xiàn)連接時(shí)，軟啟動(dòng)器的其中一條線(xiàn)，在所示的情形中是上部的線(xiàn)被斷開(kāi)并且感應(yīng)電機(jī)的相Ph_a和電源的對(duì)應(yīng)的相端子A被保留為斷開(kāi)，如同在圖3a中所示的那樣。相Ph_b和Ph_c保持串聯(lián)連接在三相電源的兩個(gè)相端子B和C之間。可選地，如同在圖3b中能看到的那樣，軟啟動(dòng)器的其中一條線(xiàn)被斷開(kāi)并且兩個(gè)相 (在所示的情形中是相？11_13和？11_(3)彼此并聯(lián)連接并且與最后一個(gè)相(在所示的情形中是相Ph_a)串聯(lián)連接。然而，這個(gè)實(shí)施方式需要用于連接并聯(lián)的兩個(gè)相的額外的接觸器并且因此它是不優(yōu)選的解決方案。當(dāng)感應(yīng)電機(jī)被連接在三角形配置中并且軟啟動(dòng)器連接在一條線(xiàn)中時(shí)，軟啟動(dòng)器的其中一條線(xiàn)，在所示的情形中是上部線(xiàn)被斷開(kāi)并且電源的對(duì)應(yīng)的相端子A被保留斷開(kāi)。感應(yīng)電機(jī)的相如同圖4a中所示的那樣地連接。感應(yīng)電機(jī)再次連接到三相電源的僅僅兩個(gè)相。當(dāng)感應(yīng)電機(jī)和軟啟動(dòng)器被連接在通常被稱(chēng)作內(nèi)三角形的配置中時(shí)，軟啟動(dòng)器的兩條線(xiàn)，在所示的情形中是兩條下面的線(xiàn)被斷開(kāi)并且感應(yīng)電機(jī)的兩個(gè)相(在所示的情形中是相Ph_a和Ph_c)被保留斷開(kāi)，如同在圖4b中所示的那樣。感應(yīng)電機(jī)再次連接到三相電源的僅僅兩個(gè)相?？商鎿Q地，如果外部開(kāi)關(guān)是可用的，那么感應(yīng)電機(jī)的所有三個(gè)相都能彼此串聯(lián)地連接在三相電源的兩個(gè)相之間，并且它們中的一個(gè)應(yīng)當(dāng)具有與其它的相反的端子次序，以產(chǎn)生正確強(qiáng)度的電磁場(chǎng)。軟啟動(dòng)器的至少一條線(xiàn)必須與感應(yīng)電機(jī)的相串聯(lián)連接，以在電機(jī)的制動(dòng)期間產(chǎn)生可控的電磁轉(zhuǎn)矩。用于產(chǎn)牛電磁轉(zhuǎn)矩的算法在所有三個(gè)相都被使用時(shí)，通常能以下面的方式表達(dá)三相電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem = CM[(Phi_c_Phi_b)iPh_a+(Phi_a_Phi_c)iPh_b+(Phi_b_Phi_a)iPh_c]其中Phi_a、Phi_b、Phi_c是與電動(dòng)機(jī)的定子相的繞組相聯(lián)結(jié)的磁通量，iPh_a、 iPh_b、iPh_c是電動(dòng)機(jī)的定子相中的電流，并且CM是也包括電極對(duì)的數(shù)量的常數(shù)。參考 Peter Vas, Parameter Estimation，Condition Monitoring，and Diagnosis of Electric Machines， Monographs in Electrical and Electronic Engineering， Vol.27， pages 80-87，March 18，1993，其內(nèi)容以引用的方式在此被合并。在制動(dòng)并且僅僅使用兩個(gè)電源相的特定情形中，公式減少到更簡(jiǎn)單的一個(gè)。示出了在圖3a、4a和4b中披露的并且使用圖5的模型的連接，圖5在qdO固定參考系中示出了用于鼠籠式異步電機(jī)的等效電路的示意性的電路圖，感應(yīng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem能被分別描與為T(mén)em = CMl · λ qs · iTransf_b對(duì)于感應(yīng)電機(jī)被連接在Y配置中并且軟啟動(dòng)器被成一條線(xiàn)連接(圖3a)，Tem = CM2 · λ ds · iTransf_b對(duì)于感應(yīng)電機(jī)被連接在三角形配置中并且軟啟動(dòng)器被成一條線(xiàn)連接(圖4a)，并且Tem = CM3 · λ ds · iTransf_b對(duì)于感應(yīng)電機(jī)被連接在三角形配置中并且軟啟動(dòng)器連接成內(nèi)三角形。這里，CM1、CM2和CM3是也包括電動(dòng)機(jī)的電極對(duì)的數(shù)量的常數(shù)，電動(dòng)機(jī)的電極對(duì)的數(shù)量是電機(jī)的特征，λ qs和Xds是感應(yīng)電機(jī)的定子磁通量在qdO固定參考系中的函數(shù)，并且 11^11#_13是，如同已經(jīng)披露的那樣，通過(guò)軟啟動(dòng)器的其晶閘管被控制以產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的線(xiàn)的電流。在所有情形中，電磁轉(zhuǎn)矩Tem的表達(dá)式已經(jīng)被減少到三個(gè)乘積的總和。在由所披露的用于感應(yīng)電機(jī)的制動(dòng)裝置代表的特定情形中，所述乘積的總和退化到僅僅一個(gè)通量函數(shù)和一個(gè)電源電流的一個(gè)乘積。在組成所述總和的三個(gè)乘積的每一個(gè)中，僅僅兩個(gè)數(shù)量是隨時(shí)間變化的。通過(guò)軟啟動(dòng)器直接測(cè)量它們中的一個(gè)(在制動(dòng)的描述中，其相電流是 iTransf_b)，然而，其它的是與電機(jī)的定子相繞組相聯(lián)結(jié)的磁通量(和/或電流)的函數(shù)并且能使用電機(jī)端子電壓和/或電流估計(jì)，所述電機(jī)端子電壓和/或電流反過(guò)來(lái)是可通過(guò)由軟啟動(dòng)器測(cè)量的電壓和/或電流獲得的?？商鎿Q地，可以使用用于直接測(cè)量感應(yīng)電機(jī)的電磁場(chǎng)的裝置和用于基于所測(cè)量的電磁場(chǎng)計(jì)算感應(yīng)電機(jī)的定子通量的函數(shù)的裝置。這里給出用于感應(yīng)電機(jī)連接在Y中并且軟啟動(dòng)器成一條線(xiàn)連接的構(gòu)造的所開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)執(zhí)行負(fù)電磁轉(zhuǎn)矩的合成的算法的描述。通過(guò)審視僅披露的它們的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式，其它兩種情形的擴(kuò)展是能直接了解的。正電磁轉(zhuǎn)矩的合成也簡(jiǎn)單明了地涉及。為了改變實(shí)際轉(zhuǎn)矩的符號(hào)，檢查定子通量的函數(shù)的符號(hào)與在隨后的描述中所披露的那些相反就足夠了。進(jìn)一步地，通過(guò)觀察這個(gè)子部分的開(kāi)頭處的公式并且通過(guò)將算法應(yīng)用到組成它的三個(gè)乘積中的每一個(gè)，連接到電源的所有三個(gè)相的通常情形的擴(kuò)展就是簡(jiǎn)單明了的。圖6是算法的執(zhí)行的流程圖，該算法的執(zhí)行通過(guò)在步驟C0ND_01中檢查脈沖是否被激活而開(kāi)始，也就是，是否轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生仍然被期望發(fā)生并且沒(méi)有來(lái)自可能的上層控制器的響應(yīng)于系統(tǒng)中的其它狀況的命令已經(jīng)停止晶閘管的激發(fā)。如果脈沖未被激活，那么轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生在步驟STATE = O中被認(rèn)為終止，計(jì)時(shí)器被重置并且結(jié)束算法的執(zhí)行。如果脈沖被激活了，在步驟C0ND_02中，檢查支配出現(xiàn)于乘積中的電流的晶閘管對(duì)之上的模電壓是否在閾值以下。這是該對(duì)晶閘管中的任一晶閘管是否導(dǎo)通的測(cè)試。可替換地，可以直接測(cè)量電流。如果晶閘管對(duì)上的電壓在閾值以下并且因此該對(duì)晶閘管中的其中一個(gè)晶閘管是導(dǎo)通的，那么在步驟C0ND_03中檢查電流是否是正的。正電流意味著晶閘管Tbp是導(dǎo)通的并且如果是這種情形，那么晶閘管Tbp能在步驟STATE = I中被再次激發(fā)并且結(jié)束算法的執(zhí)行。如果電流不是正的，其意味著晶閘管Tbm是導(dǎo)通的，那么晶閘管Tbm 能在步驟STATE = -I中被再次激發(fā)，計(jì)時(shí)器被重置，并且結(jié)束算法的執(zhí)行?？梢愿鶕?jù)晶閘管的特性省略掉步驟C0ND_03、STATE = I和STATE = _1，但是良好的技術(shù)實(shí)踐通常建議執(zhí)行它們。如果晶閘管對(duì)上的模電壓不在閾值以下，也就是，如果該對(duì)晶閘管中沒(méi)有晶閘管是導(dǎo)通的，那么在步驟C0ND_04中檢查幾個(gè)條件。檢查晶閘管對(duì)上的電壓是否具有正符號(hào)，檢查包含在乘積中的定子通量(和/或電流)的函數(shù)是否具有正符號(hào)，和檢查定子通量的函數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)(總時(shí)間導(dǎo)數(shù)或部分時(shí)間導(dǎo)數(shù))是否具有與定子通量的函數(shù)相同的符號(hào)。如果所有三個(gè)條件都滿(mǎn)足了，晶閘管Tbm 可以被激發(fā)。第一個(gè)條件確保晶閘管Tbm上有正向壓降，第二個(gè)條件確保根據(jù)乘積的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將是負(fù)的，并且最后一個(gè)條件確保在減少晶閘管Tbm的導(dǎo)通時(shí)間期間定子通量的函數(shù)改變符號(hào)的可能性；否則在晶閘管Tbm的導(dǎo)通時(shí)間的后面部分期間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩將改變符號(hào)，這是通常不期望的狀況其能弱化該操作的性能。定子通量的函數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)能被直接確定為電機(jī)電壓和/或電流的線(xiàn)性組合。最后一個(gè)條件是可選的。如果不滿(mǎn)足所述條件，那么在步驟C0ND_05中檢查晶閘管對(duì)上的電壓是否具有負(fù)符號(hào)，檢查定子通量的函數(shù)是否具有負(fù)符號(hào)，并且檢查定子通量的函數(shù)的導(dǎo)數(shù)是否具有與定子通量的函數(shù)相同的符號(hào)。如果所有三個(gè)條件都滿(mǎn)足了那么可以激發(fā)晶閘管Tbp。第一個(gè)條件確保晶閘管Tbp上有正向壓降，第二個(gè)條件確保根據(jù)乘積的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將是負(fù)的，并且最后一個(gè)條件確保在減少晶閘管Tbp的導(dǎo)通時(shí)間期間定子通量的函數(shù)改變符號(hào)的可能性。最后一個(gè)條件也是可選的。如果沒(méi)有滿(mǎn)足所有的這些條件，那么在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)處不能產(chǎn)生負(fù)的轉(zhuǎn)矩。沒(méi)有晶閘管被激發(fā)。計(jì)時(shí)器在步驟STATE = -5中被重置，并且結(jié)束算法的執(zhí)行。然而，如果滿(mǎn)足了步驟C0ND_05中的條件，那么在步驟C0ND_06中檢查計(jì)時(shí)器是否超過(guò)了 Tbp的期望的激發(fā)延遲。所期望的激發(fā)延遲是為了將制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的強(qiáng)度調(diào)節(jié)到所期望的強(qiáng)度而引入的延遲。典型地，在激發(fā)晶閘管之前等待的時(shí)間越長(zhǎng)，電流峰值就越小并且電磁轉(zhuǎn)矩的峰值就越小。因?yàn)樵陔娏鞯牧鲃?dòng)期間能估計(jì)或者甚至測(cè)量轉(zhuǎn)矩，所以可以在反饋循環(huán)中執(zhí)行強(qiáng)度調(diào)節(jié)，也就是，能響應(yīng)于在晶閘管的一個(gè)或幾個(gè)先前的激發(fā)中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的判斷或測(cè)量而動(dòng)態(tài)地控制所期望的激發(fā)延遲。如果計(jì)時(shí)器沒(méi)有超過(guò)Tbp的所期望的激發(fā)延遲，那么在步驟STATE = 2中結(jié)束算法的執(zhí)行。晶閘管不被激發(fā)并且計(jì)時(shí)器不被重置。如果計(jì)時(shí)器超過(guò)了 Tbp的所期望的激發(fā)延遲，那么在步驟STATE = 3中激發(fā)晶閘管tbp，重置計(jì)時(shí)器并且結(jié)束算法的執(zhí)行?，F(xiàn)在返回到步驟C0ND_04并且在滿(mǎn)足步驟C0ND_04中的條件時(shí)跟隨算法的路徑， 在步驟C0ND_07中檢查計(jì)時(shí)器是否超過(guò)Tbm的所期望的激發(fā)延遲。Tbm的所期望的激發(fā)延遲通常不同于Tbp的激發(fā)延遲，但是它們經(jīng)常是相等的。如果計(jì)時(shí)器沒(méi)有超過(guò)Tbp的所期望的激發(fā)延遲，那么在步驟STATE = -2中結(jié)束算法的執(zhí)行。晶閘管不被激發(fā)并且計(jì)時(shí)器不被重置。如果計(jì)時(shí)器超過(guò)了 Tbp的所期望的激發(fā)延遲，那么晶閘管tbp在步驟STATE = -3 中被激發(fā)，計(jì)時(shí)器被重置，并且結(jié)束算法的執(zhí)行。在電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過(guò)程期間自然地重復(fù)地或連續(xù)地執(zhí)行算法。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，如果所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的強(qiáng)度不應(yīng)當(dāng)，或者不需要受到控制，那么可以省略掉計(jì)時(shí)器和與計(jì)時(shí)器以及所期望的激發(fā)延遲相關(guān)的步驟。
進(jìn)一步地，為了將載荷均勻地分布在電網(wǎng)的相之中和感應(yīng)電機(jī)的相之中，那么可以轉(zhuǎn)換電動(dòng)機(jī)，使得在維持它們的特性次序時(shí)它的三個(gè)相周期地且循環(huán)地改變。即使模擬電路能執(zhí)行它，優(yōu)選為通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)字控制器或微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)該控制算法。本發(fā)明也涉及可裝載到微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品并且所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行所述產(chǎn)品時(shí)用于控制上面所披露的方法的軟件代碼部分。盡管電動(dòng)機(jī)已經(jīng)被描述為感應(yīng)電機(jī)，并且尤其適用于鼠籠式或繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子式電機(jī)， 本發(fā)明可應(yīng)用到其它類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩的一般表達(dá)式應(yīng)用到幾種類(lèi)型的電機(jī)，包括電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。參考上面所披露的Peter Vas, Parameter Estimation, Condition Monitoring， and Diagnosis of Electric Machines， Monographs in Electrical and Electronic Engineering, Vol. 27,pages 80-87，March 18，1993。一般化到N相應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的用于產(chǎn)生所期望的符號(hào)和可選的可控的強(qiáng)度的電磁轉(zhuǎn)矩的設(shè)備不僅僅被限定到三相電機(jī)，無(wú)論它們是電機(jī)還是發(fā)電機(jī)，而是它可應(yīng)用到N相電機(jī)，其中N是任何正數(shù)。任何數(shù)字N相的電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩能被表達(dá)為僅僅與定子繞組相關(guān)聯(lián)的個(gè)數(shù)的N個(gè)乘積的總和。這里參考P. Vas, J. E. Brown, Real-time monitoring of the electromagnetic torque of multi-phase A. C. Machines,1985 IEEE Industry Applications Conference (IAS) pp. 169-178,其內(nèi)容以引用的方式被合并到這里。每個(gè)乘積是與一個(gè)相相關(guān)的并且是定子和/或轉(zhuǎn)子通量函數(shù)和電流的乘積。更通常地，但是非排它地，乘積包括特定相的電流以及與其它相相關(guān)聯(lián)的通量的線(xiàn)性組合。上面所披露的在制動(dòng)情形中的算法允許獲得一個(gè)相電流的普通乘積的所期望的符號(hào)和可選地調(diào)節(jié)后的強(qiáng)度， 或者相電流的線(xiàn)性組合-受到一個(gè)晶閘管對(duì)的控制-和電機(jī)中的定子和/或轉(zhuǎn)子通量的一個(gè)函數(shù)。算法被擴(kuò)展以在添加在一起以形成總的電磁轉(zhuǎn)矩的各乘積中獲得所期望的符號(hào)和調(diào)節(jié)后的強(qiáng)度。在每個(gè)時(shí)間情形中(連續(xù)的或離散的)，對(duì)于與一個(gè)特定相電流或相電流的線(xiàn)性組合相關(guān)、可由一個(gè)晶閘管對(duì)控制的、總和中的各個(gè)乘積獨(dú)立地執(zhí)行參考圖6所披露的算法。根據(jù)上面所披露的算法，做出激發(fā)晶閘管或不激發(fā)晶閘管的決定，并且可選地決定何時(shí)激發(fā)晶閘管。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，晶閘管對(duì)可以通過(guò)旁通開(kāi)關(guān)而被旁通并且不被用在產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩中。如果晶閘管對(duì)失效，可能發(fā)生這種情形。此外，一些線(xiàn)可以根本不具有任何晶閘管對(duì)， 而是僅僅直接連接。然而，使用越少的晶閘管對(duì)并且用在產(chǎn)生用于啟動(dòng)、加速、減速和/或停止電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩中，則通常電磁轉(zhuǎn)矩就變得越不可控。N相電動(dòng)機(jī)可以是，舉例來(lái)說(shuō)，由基本的單獨(dú)的并且獨(dú)立的共享共同節(jié)點(diǎn)或電流隔絕的Y連接的子網(wǎng)絡(luò)組成的星型連接的多相電機(jī)，多邊形連接的多相電機(jī)，或者連接在通常被稱(chēng)作內(nèi)三角形的廣義版本的配置中的多相電機(jī)。本發(fā)明適于任何額定電壓的多相電機(jī)。進(jìn)一步地，本發(fā)明能用來(lái)產(chǎn)生對(duì)于在其中使用軟啟動(dòng)器的不同應(yīng)用來(lái)說(shuō)特殊的和所期望的電機(jī)啟動(dòng)、加速、制動(dòng)和停止轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在N相電機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的設(shè)備,其中N是正整數(shù),所述設(shè)備包括-N條線(xiàn)，所述N條線(xiàn)中的每一條都包括輸入端子(A，B, C)、輸出端子(a，b，c)，和至少一對(duì)晶閘管(Tam，Tbm, Tcm)或者至少一對(duì)的一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管，所述一對(duì)晶閘管 (Tam, Tbm, Tcm)或者一對(duì)的一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管連接在輸入端子和輸出端子之間，使得晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的其中一個(gè)部件的負(fù)極連接到輸出端子和晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的另一個(gè)部件的正極并且晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的另一個(gè)部件的負(fù)極連接到輸入端子和晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的所述一個(gè)部件的正極，其中所述N條線(xiàn)連接在電源和電機(jī)之間；和-用于重復(fù)地或連續(xù)地確定至少所述N條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的電壓(Vthyr_bB)的符號(hào)的設(shè)備；-用于重復(fù)地或連續(xù)地確定至少一個(gè)與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)的裝置；和-用于響應(yīng)于至少所述所確定的電壓的符號(hào)和所述所確定的與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)而控制所述N條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的操作的控制>j-U ρ α裝直。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)是與所述電機(jī)的定子和/或轉(zhuǎn)子相繞組相關(guān)聯(lián)的磁通量和/或電流的函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，包括被用于重復(fù)地或連續(xù)地測(cè)量所述N條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的電壓以及所述N條線(xiàn)的輸入端子處、所述N條線(xiàn)的輸出端子處或所述電機(jī)的端子處的線(xiàn)間電壓的適于測(cè)量電壓的設(shè)備；和/或適于測(cè)量線(xiàn)電流的設(shè)備， 其中所述用于確定的裝置用于每次都基于重復(fù)地或連續(xù)地測(cè)量的電壓、線(xiàn)間電壓和/或線(xiàn)電流而估計(jì)與所述電機(jī)的定子和/或轉(zhuǎn)子相繞組相關(guān)聯(lián)的磁通量和/或電流的函數(shù)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置成每次都在僅僅滿(mǎn)足下面的條件時(shí)重復(fù)地激發(fā)所述N條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的至少一個(gè)晶閘管-所述晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的所確定的電壓的符號(hào)給晶閘管一正向偏壓；和-正向?qū)ǖ木чl管的電流被如此引導(dǎo)，使得在考慮了至少所述磁通量和/或電流的函數(shù)的符號(hào)的情況下，將產(chǎn)生所期望符號(hào)的電磁轉(zhuǎn)矩。
5.如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括用于確定磁通量和/或電流的函數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的裝置，其中所述控制裝置被設(shè)置成僅僅如果至少所述磁通量和/或電流的函數(shù)的符號(hào)與至少所述磁通量和/或電流的函數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)具有特定相互關(guān)系，才重復(fù)地激發(fā)所述N條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的各晶閘管。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置成每次在所選擇的時(shí)間延遲期滿(mǎn)之后才重復(fù)地激發(fā)所述N條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的至少一個(gè)晶閘管，因此產(chǎn)生所期望強(qiáng)度的電磁轉(zhuǎn)矩。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,包括-用于重復(fù)地或連續(xù)地測(cè)量至少所述N條線(xiàn)中的所選擇的多條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的電壓的符號(hào)的設(shè)備；和-用于重復(fù)地或連續(xù)地確定與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)的裝置；其中-所述控制裝置用于響應(yīng)于至少所述N條線(xiàn)中的所選擇的多條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的所述所確定的電壓的符號(hào)和所述所確定的與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)而控制N條線(xiàn)中的所述所選擇的多條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的操作。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,包括-用于重復(fù)地或連續(xù)地確定至少所述N條線(xiàn)中的每條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的電壓的符號(hào)的設(shè)備；和-用于重復(fù)地或連續(xù)地確定與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)的裝置；其中-所述控制裝置用于響應(yīng)于所述N條線(xiàn)中的每條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的所述所確定的電壓的符號(hào)和所述所確定的與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)而控制所述N條線(xiàn)中的每條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的操作。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括對(duì)于所述N條線(xiàn)中的每一條線(xiàn)來(lái)說(shuō)，與那條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)能關(guān)閉，因此旁通那條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)，或者打開(kāi)。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中N等于3并且三條線(xiàn)的輸入端子連接到三相電源的輸出端子。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，用于制動(dòng)所述電機(jī)，其中所述設(shè)備包括用于連接/斷開(kāi)所述電機(jī)使得電流能經(jīng)由所述三條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)在所述三相電源的不多于兩相中流動(dòng)的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中-所述電機(jī)被連接在Y配置中；并且-所述用于連接/斷開(kāi)的裝置被設(shè)置成使所述三條線(xiàn)中的第二條線(xiàn)與所述三相電源斷開(kāi)，允許電流僅僅在所述三相電源的三相中的兩相中流動(dòng)。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中-所述電機(jī)被連接在三角形配置中；并且-所述用于連接/斷開(kāi)的裝置被設(shè)置成使所述三條線(xiàn)中的第二條線(xiàn)與所述三相電源斷開(kāi)，因此使所述電機(jī)的兩個(gè)相串聯(lián)連接并且使所述電機(jī)的最后一個(gè)相與所述電機(jī)的串聯(lián)連接在一起的兩個(gè)相并聯(lián)連接，允許電流僅僅在所述三相電源的三相中的兩相中流動(dòng)，但是在所述電機(jī)的所有三個(gè)相中流動(dòng)。
14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中-所述電機(jī)和所述三條線(xiàn)被連接在通常被稱(chēng)作內(nèi)三角形的配置中；并且-所述用于連接/斷開(kāi)的裝置被設(shè)置成使所述三條線(xiàn)中的第二條線(xiàn)和第三條線(xiàn)與所述三相電源斷開(kāi)，允許電流在所述三相電源的三相中的兩相中流動(dòng)但是僅僅在所述電機(jī)的三相中的一相中流動(dòng)。
15.如權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為連接所述電機(jī)，使得它的三相周期性地且循環(huán)地改變維持它們的次序。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述電機(jī)是電動(dòng)機(jī)，優(yōu)選為感應(yīng)電機(jī)， 例如鼠籠式或繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子式電機(jī)。
17.—種通過(guò)N條線(xiàn)在N相電機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的方法，N是正整數(shù)，所述N條線(xiàn)中的每一條線(xiàn)都包括輸入端子(A, B, C)、輸出端子(a, b, c),和至少一對(duì)晶閘管(Tam, Tbm, Tcm)或者至少一對(duì)的一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管，所述至少一對(duì)晶閘管(Tam, Tbm, Tcm)或者至少一對(duì)的一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管連接在輸入端子和輸出端子之間，使得晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的一個(gè)部件的負(fù)極連接到輸出端子和晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的另一個(gè)部件的正極并且晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的另一個(gè)部件的負(fù)極連接到輸入端子和晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的所述一個(gè)部件的正極，其中所述N條線(xiàn)連接在電源和電機(jī)之間，所述方法包括以下步驟-重復(fù)地或連續(xù)地確定所述N條線(xiàn)中的至少一條線(xiàn)中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的電壓(Vthyr_bB)的符號(hào)；-重復(fù)地或連續(xù)地確定至少一個(gè)與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)；和 -響應(yīng)于至少所述所確定的電壓的符號(hào)和所述所確定的與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)而控制所述N條線(xiàn)中的所述至少一條線(xiàn)的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的操作。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述與所述電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)是與所述電機(jī)的定子和/或轉(zhuǎn)子相繞組相關(guān)聯(lián)的磁通量和/或電流的函數(shù)。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，用于制動(dòng)所述電機(jī)，其中-N等于3并且所述三條線(xiàn)的輸入端子連接到三相電源的輸出端子；并且 -所述電機(jī)被如此連接，使得在制動(dòng)期間電流能經(jīng)由所述三條線(xiàn)中的所述至少一條線(xiàn)在所述三相電源的不多于兩相中流動(dòng)。
20.一種可裝載到計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，并且所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行所述產(chǎn)品時(shí)控制如權(quán)利要求17-19中的任一項(xiàng)所述的方法的軟件代碼部分。
全文摘要
一種用于在N相電機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的設(shè)備，其中N是正整數(shù)，包括N條線(xiàn)，N條線(xiàn)中的每一條都包括輸入端子(A，B，C)、輸出端子(a，b，c)，和一對(duì)晶閘管(Tam，Tbm，Tcm)或者一對(duì)的一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管，所述一對(duì)晶閘管(Tam，Tbm，Tcm)或者一對(duì)的一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管連接在輸入端子和輸出端子之間，使得晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的其中一個(gè)部件的負(fù)極連接到晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的另一個(gè)部件的正極并且晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的另一個(gè)部件的負(fù)極連接到晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)中的一個(gè)部件的正極。N條線(xiàn)連接在電源和電機(jī)之間。提供用于重復(fù)地或連續(xù)地確定至少所述N條線(xiàn)中的至少一條中的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)之上的電壓(Vthyr_bB)的符號(hào)的設(shè)備，提供用于重復(fù)地或連續(xù)地確定至少一個(gè)與電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)的裝置，和提供用于響應(yīng)于至少所確定的電壓的符號(hào)和所確定的與電機(jī)中的電磁場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)而控制所述N條線(xiàn)中的所述至少一條的晶閘管對(duì)或二極管-晶閘管對(duì)的操作的控制裝置。
文檔編號(hào)H02P21/00GK102612801SQ200980162386
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
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