專利名稱：一種控制方法和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于借助軟啟動(dòng)器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的方法。
本發(fā)明也涉及一種用于控制電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)器設(shè)備。
另外，本發(fā)明涉及一種包括電動(dòng)機(jī)、由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備和用
于控制電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)器設(shè)備的系統(tǒng)、 一 種計(jì)算機(jī)程序和 一 種其上
記錄有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)和商業(yè)過(guò)程以及建筑物中使用的許多電動(dòng)機(jī)由軟啟動(dòng) 器設(shè)備控制。
軟啟動(dòng)器設(shè)備在這一情況下是適于在電動(dòng)機(jī)操作的啟動(dòng)階段 和停止階段中控制電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制器。軟啟動(dòng)器設(shè)備用來(lái)以所 需方式啟動(dòng)和停止電動(dòng)才幾，以比如消除電源中的電涌和/或電動(dòng)才幾中 的過(guò)熱。軟啟動(dòng)器也用來(lái)減少或者消除本來(lái)會(huì)在啟動(dòng)/停止條件下出 現(xiàn)從而對(duì)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵、扇等造成磨損和損壞的機(jī)械震動(dòng)或者 振動(dòng)。軟啟動(dòng)器設(shè)備通常測(cè)量電動(dòng)機(jī)的輸入電流和/或輸入電壓，并 且調(diào)節(jié)由電動(dòng)機(jī)接收的輸入電流和/或電壓，以實(shí)現(xiàn)所需啟動(dòng)或者停 止性能。軟啟動(dòng)器通常包括半導(dǎo)體開關(guān)等和用來(lái)控制這些開關(guān)的邏 輯單元。軟啟動(dòng)器設(shè)備有時(shí)也稱為瞬態(tài)控制啟動(dòng)器。
軟啟動(dòng)器設(shè)備一般需要配置以適合于各應(yīng)用的境況。軟啟動(dòng)器 設(shè)備的參數(shù)配置可以分組為描述當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)以及描述 啟動(dòng)和停止過(guò)程的啟動(dòng)-停止參數(shù)。在配置期間，必須根據(jù)電動(dòng)機(jī)和/ 或它所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備希望什么種類的啟動(dòng)或者停止，在軟啟動(dòng)器設(shè)備 中選擇或設(shè)定特別是影響啟動(dòng)電流的參數(shù)以及諸如速度、啟動(dòng)時(shí)間 或者最大輸入電流等因素。軟啟動(dòng)器可以包括許多特性和功能，因此該配置常常有些困難和耗時(shí)。
軟啟動(dòng)器設(shè)備通常使用一種減小電壓的停止技術(shù)保證在電動(dòng) 機(jī)的停止階段期間向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓連續(xù)減少而不是直接地關(guān)斷 電壓供應(yīng)。這用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)在停止階段中的性能。隨著轉(zhuǎn)矩減小， 負(fù)載的速度將減少到負(fù)載轉(zhuǎn)矩與軸轉(zhuǎn)矩相等的點(diǎn)。
作為用于在管道系統(tǒng)中抽運(yùn)水的泵來(lái)使用的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和 停止期間，機(jī)械應(yīng)力所致的問(wèn)題司空見慣。這些問(wèn)題包括帶滑落、 齒輪箱磨損等。機(jī)械應(yīng)力所致的一個(gè)公知問(wèn)題是管道中出現(xiàn)高壓水 震動(dòng)。該現(xiàn)象也稱為水沖擊。當(dāng)水流驟然地切斷從而通過(guò)水震動(dòng)沿 著水線路發(fā)送壓力或者震動(dòng)波以至于震動(dòng)管道系統(tǒng)并且產(chǎn)生沖擊噪 聲時(shí)，出現(xiàn)水沖擊。涉及到的力可能很大，因此管道系統(tǒng)的應(yīng)力可 能很大從而對(duì)管道系統(tǒng)造成損壞。其結(jié)果是維護(hù)成本更高、也縮短 管道系統(tǒng)的壽命。
為了解決這一問(wèn)題，常規(guī)軟啟動(dòng)器使用電壓控制以限制電動(dòng)機(jī) 輸入電流和轉(zhuǎn)矩。在這一解決方案中，向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓通常是
線性電壓斜坡(ramp)。電壓在停止過(guò)程期間中連續(xù)地減小。然而， 這由于供水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和電動(dòng)機(jī)的非線性特性，這并未阻止泵 系統(tǒng)中的水沖擊。
因此，如今許多軟啟動(dòng)器包括用以限制停止斜坡開始時(shí)電壓的 電壓階躍下降。這一解決方案的缺點(diǎn)在于難以針對(duì)所有情形設(shè)定配 置參數(shù)。使用靜態(tài)設(shè)置以控制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)并不有效，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)比如 改變水位或者水壓或者以別的方式操作泵時(shí)，該配置設(shè)置不再準(zhǔn)確 并且不會(huì)防止水沖擊。
可以在US-B-5859514、 US-B-6667596和US-B-4707650中找 到說(shuō)明上述內(nèi)容的用于控制加速(啟動(dòng))和/或減速(停止或者停機(jī)) 的軟啟動(dòng)器的例子。US-B-5859514涉及一種啟動(dòng)過(guò)程而 US-B-6667596涉及一種停機(jī)過(guò)程
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種軟啟動(dòng)器設(shè)備，其適于以期望的方 式停止或者啟動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)而不會(huì)在系統(tǒng)中造成應(yīng)力或者對(duì)系
統(tǒng)造成損壞。
在本發(fā)明的第一方面中，通過(guò)如權(quán)利要求1限定的一種方法來(lái) 達(dá)到這一目的。
這樣一種借助軟啟動(dòng)器設(shè)備來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的方法包括 -確定運(yùn)動(dòng)中的所述電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，
-計(jì)算所述確定的電磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與用于所述電磁轉(zhuǎn)矩的參考 轉(zhuǎn)矩值之差，
-根據(jù)計(jì)算的、所述確定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與參考轉(zhuǎn)矩值之差來(lái)計(jì)算 轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)，以改變所述電動(dòng)機(jī)的速度，
-根據(jù)轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩在停止 或者啟動(dòng)時(shí)間間隔中顯示相對(duì)于時(shí)間的改變率，該相對(duì)于時(shí)間的改 變率適于遵循至少在時(shí)間間隔的第 一 部分與時(shí)間間隔的第二部分之 間變化的、參考轉(zhuǎn)矩值相對(duì)于時(shí)間的改變率，并且由此改變所述電 動(dòng)機(jī)的速度，
-基于向電動(dòng)機(jī)(l, 20, 50)供應(yīng)的輸入電壓(u)的測(cè)量來(lái)計(jì) 算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率，以及
-從在啟動(dòng)器設(shè)備(2, 24， 54)之前的直列(inline)位置對(duì)向 電動(dòng)機(jī)(1， 20, 50)供應(yīng)的輸入電壓(u)進(jìn)行測(cè)量。
本發(fā)明使得可以形成所需停止斜坡形狀或者備選地啟動(dòng)斜坡 形狀，因?yàn)楸景l(fā)明可以基于轉(zhuǎn)矩控制并且可以適應(yīng)于各個(gè)應(yīng)用的情 況。另外，本發(fā)明使得更易于將從軟啟動(dòng)器設(shè)備輸出的轉(zhuǎn)矩調(diào)整成 當(dāng)前所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，從而使得軟啟動(dòng)器設(shè)備決不會(huì)由于向電動(dòng)機(jī) 供應(yīng)的信號(hào)中不可預(yù)測(cè)的電擾動(dòng)而失去對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。這之所以
也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)槿绻泦?dòng)器設(shè)備將輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)整成所需電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩，即參考轉(zhuǎn)矩，則避免了由于水沖擊、齒輪嵌齒(gear cogging)
和滑落帶所致的機(jī)械應(yīng)力。本發(fā)明也使電動(dòng)機(jī)的停止或者啟動(dòng)過(guò)程 更可靠，因此更易于停止或者啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這之所以具有優(yōu)點(diǎn)是因涌。這使得更易于在無(wú)需電動(dòng)機(jī)時(shí)停止電動(dòng)機(jī)，而不是讓電動(dòng)機(jī)低
需要更少維護(hù)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)將面臨更少可能損壞電動(dòng)機(jī)的震動(dòng)。
另外，根據(jù)上述又一特征，基于測(cè)量的向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓來(lái) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率。由于還測(cè)量向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電流，這使 得可以計(jì)算向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的功率。從這一供應(yīng)功率減去電動(dòng)機(jī)功率 損耗，計(jì)算得到給電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率。根據(jù)功率計(jì)算可以確定向電 動(dòng)機(jī)供應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。使用用于由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的負(fù)載模型(例如 代表泵的二次負(fù)載)，根據(jù)轉(zhuǎn)矩T設(shè)定值斜坡來(lái)獲得參考轉(zhuǎn)矩Tm值。 然后在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止過(guò)程中比較來(lái)自電動(dòng)機(jī)的供應(yīng)轉(zhuǎn)矩與所
需轉(zhuǎn)矩，即參考轉(zhuǎn)矩。這之所以具有優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)槭褂脺y(cè)量的電壓來(lái) 計(jì)算向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的功率實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)當(dāng)前消耗的功率以及當(dāng)前軸
轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確分析。這另外使得軟啟動(dòng)器設(shè)備可以在啟動(dòng)和停止過(guò)程 中維持恒定的加速和減速轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)上述又一特征，從在軟啟動(dòng)器設(shè)備之前的直列位置測(cè)量向 電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓。這具有可以在啟動(dòng)和停止期間中控制直列式連 接和內(nèi)三角連4妻的電動(dòng)才幾的優(yōu),存、。
根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例，該方法包括將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩在停止/ 啟動(dòng)時(shí)間間隔的第 一部分中的改變率控制為比在停止時(shí)間間隔的第 二部分中更小。這之所以是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)樵诶缤Ｖ惯^(guò)程開始時(shí) 電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能(例如當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制泵時(shí)流體的流速)比在過(guò)程的結(jié) 束期間中更大。因此，在包括流體的管道系統(tǒng)中水流在停止過(guò)程開 始時(shí)處于最大值，而如果轉(zhuǎn)矩停止斜坡在開始時(shí)很慢地減小水系統(tǒng) 中的流速然后逐漸地增加減速度，則防止系統(tǒng)中的水沖擊。
在停止斜坡的 一 個(gè)可選實(shí)施例中，在參考斜坡的任何點(diǎn)處的導(dǎo) 數(shù)絕對(duì)值逐漸地增加。這一 實(shí)施例在軟啟動(dòng)器設(shè)備驅(qū)動(dòng)具有以下特
征的泵時(shí)是尤其有利的泵系統(tǒng)中的流速與電動(dòng)機(jī)速度的平方成比例。根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例，該方法包括控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變 率，使得該改變率在停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔(tl-tN)的結(jié)束(tN)處比 在停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的開始(tl)處更大。這之所以有利是因?yàn)殡?動(dòng)機(jī)的速度并且因而流速在斜坡的結(jié)束處增加，更大的流量清潔泵 或者包括泵的管道系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例，該方法包括控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變
率，使得該改變率在停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔(tl-tN)的結(jié)束(tN)處和 在停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的開始(tl)處與在停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的中間 部分處相比更小。這之所以是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橥Ｖ够蛘邌?dòng)過(guò)程在 該過(guò)程的結(jié)束和開始處最為關(guān)鍵。
根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例，該方法包括控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變 率，使得該改變率在停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的一部分期間是線性的。這 之所以是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，這使得可以在停止時(shí)間間隔的這一部分期 間具有電動(dòng)機(jī)的快速減速，從而縮短全部停止時(shí)間間隔，這通常是 電動(dòng)機(jī)的所需功能。對(duì)應(yīng)情形適用于啟動(dòng)過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例，基于電動(dòng)機(jī)的標(biāo)稱電流來(lái)計(jì)算電動(dòng) 機(jī)的功率損耗。這提高了在設(shè)定軟啟動(dòng)器(例如用于驅(qū)動(dòng)高級(jí)泵停 止)向用戶請(qǐng)求僅一個(gè)電動(dòng)機(jī)參數(shù)時(shí)的易用性。這與其中在用戶可 以使用轉(zhuǎn)矩控制來(lái)啟動(dòng)和停止之前可能請(qǐng)求多達(dá)5個(gè)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的 已知設(shè)備形成對(duì)比。
所需唯一電動(dòng)機(jī)參數(shù)是電動(dòng)機(jī)的標(biāo)稱電流。利用這一參數(shù)，根
據(jù)標(biāo)稱電流與定子電阻之間的關(guān)系來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)中的功率損耗。在 停止階段過(guò)程中，用于控制算法的起始點(diǎn)是根據(jù)當(dāng)前電壓的測(cè)量而 計(jì)算的當(dāng)前轉(zhuǎn)矩。由此可以針對(duì)各電動(dòng)機(jī)尺寸來(lái)設(shè)置控制參數(shù)。無(wú) 需極的數(shù)目、標(biāo)稱電動(dòng)機(jī)速度、標(biāo)稱電動(dòng)才幾電壓、標(biāo)稱電動(dòng)4幾功率、 標(biāo)稱電動(dòng)機(jī)coscp或者標(biāo)稱頻率作為來(lái)自用戶的信息以根據(jù)本發(fā)明設(shè) 定具有用于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制的啟動(dòng)和停止斜坡。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例，從至電動(dòng)機(jī)的內(nèi)三角連接內(nèi)部的位 置進(jìn)行輸入電壓測(cè)量。這具有可以在啟動(dòng)和停止期間控制內(nèi)三角連接的電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。無(wú)需關(guān)于當(dāng)前控制的電動(dòng)機(jī)具有哪種連接來(lái)配 置對(duì)軟啟動(dòng)器設(shè)備的設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例，也在電動(dòng)機(jī)與軟啟動(dòng)器設(shè)備之間的 點(diǎn)處進(jìn)行向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的輸入電壓的測(cè)量。這在啟動(dòng)和停止期間控 制直列式連接電動(dòng)機(jī)時(shí)是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，在至少一個(gè)相中測(cè)量輸入電壓(U )。
在本發(fā)明的第二方面中，通過(guò)如權(quán)利要求IO所述的一種軟啟 動(dòng)器設(shè)備來(lái)達(dá)到這一目的。
這樣的軟啟動(dòng)器設(shè)備適于控制連接到該設(shè)備的電動(dòng)機(jī)。軟啟動(dòng)
器設(shè)備包括確定裝置，用于確定電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；計(jì)算裝置， 用于計(jì)算確定的電磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與用于所述電磁轉(zhuǎn)矩的參考轉(zhuǎn)矩值
算誤差信號(hào)以改變所述電動(dòng)機(jī)的速度的裝置。該軟啟動(dòng)器設(shè)備還包 括調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，使
率，該相對(duì)于時(shí)間的改變率適于遵循至少在時(shí)間間隔的第 一 部分與 時(shí)間間隔的第二部分之間變化的、參考轉(zhuǎn)矩值相對(duì)于時(shí)間的改變率， 并且由此改變所述電動(dòng)機(jī)的速度。軟啟動(dòng)器設(shè)備也包括用于測(cè)量向 電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的輸入電壓的裝置，并且用于測(cè)量輸入電壓(u)的裝置 被布置成在軟啟動(dòng)器設(shè)備和電動(dòng)機(jī)之前的點(diǎn)處測(cè)量該電壓，并且用 于確定電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩(T12)的確定裝置被布置成使用所述輸入 電壓。
根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例，軟啟動(dòng)器設(shè)備包括用于測(cè)量向電動(dòng) 機(jī)供應(yīng)的電壓的裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于測(cè)量電壓的 裝置被布置成測(cè)量至少一個(gè)相中的電壓。
軟啟動(dòng)器設(shè)備的實(shí)施例的更多優(yōu)點(diǎn)和有利特征對(duì)應(yīng)于如上所 述對(duì)應(yīng)方法權(quán)利要求的優(yōu)點(diǎn)和有利特征。具體而言，在一個(gè)實(shí)施例 中，輸入電壓測(cè)量裝置被布置成從至電動(dòng)機(jī)的內(nèi)三角連接中布置的 內(nèi)部位置測(cè)量輸入電壓(u)。在本發(fā)明的第三方面中，通過(guò)一種系統(tǒng)來(lái)達(dá)到這一目的，該系 統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)和由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備以及根據(jù)設(shè)備權(quán)利要求任一 項(xiàng) 所述的用于控制電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)器設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī) 和軟啟動(dòng)器設(shè)備具有至供應(yīng)電壓(U)的內(nèi)三角連接。
通過(guò)軟驅(qū)動(dòng)器/電動(dòng)機(jī)控制器中包括的 一 個(gè)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)程 序^足進(jìn)了該方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明也涉及根據(jù)對(duì)應(yīng)所附權(quán)利要求的 一種計(jì)算機(jī)程序以及 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟很好地適合于由具 有這樣的計(jì)算機(jī)程序的處理器控制。
本發(fā)明的其它有利特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下描述中顯現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備可以應(yīng)用于諸如異步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)等廣泛的電動(dòng)才幾。事實(shí)上，它可以應(yīng)用于幾乎任何交流電動(dòng)機(jī) 應(yīng)用。除了泵浦系統(tǒng)之外，它還可以使用在與船上的船首推進(jìn)器結(jié) 合的電動(dòng)機(jī)中、例如天然氣加壓站中或者造雪機(jī)中的壓縮機(jī)中、用 于諸如扇、壓縮機(jī)和傳送帶等普遍工業(yè)應(yīng)用中。


將結(jié)合所附示意圖更具體地描述本發(fā)明。
圖la示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包括軟啟動(dòng)器的系統(tǒng) 的概況，
圖lb示意地示出了作為圖la中所示系統(tǒng)的一種變型的一個(gè)實(shí)
施例，
圖2a示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包括軟啟動(dòng)器的另一 系統(tǒng)的概況，
圖2b示意地示出了作為圖2a中所示實(shí)施例的一種變型的一個(gè)
實(shí)施例，
圖3示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包括軟啟動(dòng)器的另一 系統(tǒng)的扭克況，
圖4A示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)矩曲線圖，圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)矩曲線圖，
圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)矩曲線圖，以
及
圖5示出了圖示用于借助軟啟動(dòng)器設(shè)備來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的本發(fā) 明的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
給電動(dòng)機(jī)的交流電源頻率可以是50Hz或者60Hz，并且向電動(dòng) 機(jī)供應(yīng)的操作電流和操作電壓的范圍廣泛。在包括布置有軟驅(qū)動(dòng)器 設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的角速度一 4殳由電源頻率和電動(dòng)枳j 極的數(shù)目來(lái)確定。需要理解的是，也可以使用其它頻率。
圖la示出了如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)1、用于控制向電 動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電流的軟啟動(dòng)器設(shè)備2以及由電動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)的諸如泵的 裝置(圖中未示出)。電動(dòng)機(jī)在這一情況下是交流(AC)三相電動(dòng) 機(jī)l，比如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。軟啟動(dòng)器設(shè)備2控制向電動(dòng)機(jī)施加的電流和 電壓。圖la中所示軟啟動(dòng)器設(shè)備2與向電動(dòng)機(jī)l供應(yīng)的電壓串聯(lián)連 接。向軟啟動(dòng)器設(shè)備2供應(yīng)的電流因此等于向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電流。
在這一例子情況下的軟啟動(dòng)器設(shè)備2控制所有三個(gè)相中的電 流，從而減小電流和轉(zhuǎn)矩。軟啟動(dòng)器設(shè)備2包括用于各相的開關(guān)3A、 3B、 3C以及控制單元6，該控制單元借助調(diào)節(jié)向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓 來(lái)控制開關(guān)3A、 3B、 3C并且由此控制電流。各開關(guān)可以包括半導(dǎo) 體部件，例如反并聯(lián)耦合的兩個(gè)半導(dǎo)體二極管。在圖中將開關(guān)圖示 為SCR開關(guān)(硅控制整流器開關(guān)；閘流管)，但是其它類型的開關(guān) 也可以是可能的。
控制單元6包括適于測(cè)量各相中至電動(dòng)機(jī)1的輸入電流(i) 的電流傳感器8?？刂茊卧舶ㄓ糜跍y(cè)量電壓的裝置、在這一情況 下為電壓傳感器。第一電壓傳感器12連接于半導(dǎo)體器件之前，該第 一電壓傳感器12適于測(cè)量向軟啟動(dòng)器供應(yīng)的線電壓?？刂茊卧€包 括相4企測(cè)單元14、 16。 4全測(cè)單元14、 16適于測(cè)量輸入電壓(u)與輸入電流(i)之間的相位差。在作為一種變型在圖lb中圖示的這一 實(shí)施例中的另 一 電壓測(cè)量解決方案中，控制單元還包括適于測(cè)量電 動(dòng)機(jī)1的輸入電壓的第二輸入電壓傳感器10。測(cè)量的輸入電壓(u) 在這一情況下是線電壓。在電動(dòng)機(jī)1與軟啟動(dòng)器2之間測(cè)量輸入電 壓(u)。
控制單元包括適于借助調(diào)節(jié)向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓來(lái)控制電流 的反饋調(diào)節(jié)器回路18。反饋調(diào)節(jié)器回路是比例積分反饋回路(PI-調(diào) 節(jié)器)。在設(shè)定期間需要向軟啟動(dòng)器設(shè)備2輸入的唯一電動(dòng)機(jī)特性 是標(biāo)稱輸入電流(in。m)。測(cè)量電壓和電流兩者以便計(jì)算功率。在調(diào) 節(jié)器回路中，根據(jù)輸入電壓(u)和輸入電流(i)來(lái)計(jì)算供應(yīng)的功率
Pm。還根據(jù)標(biāo)稱輸入電流來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率損耗P！2。從供應(yīng)的功率
Pm減去電動(dòng)機(jī)功率損耗，則可計(jì)算至電動(dòng)機(jī)1的實(shí)際功率Preal。然 后通過(guò)使用軟啟動(dòng)器的實(shí)際功率Preal輸出來(lái)確定電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)矩 T12。電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)矩丁12在這一情況下與向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的實(shí)際功率 P^成比例。轉(zhuǎn)矩反饋調(diào)節(jié)器回路18用來(lái)提供對(duì)電動(dòng)機(jī)減速和加速 的更佳控制。在調(diào)節(jié)回路中計(jì)算所述確定的電磁轉(zhuǎn)矩T12與用于所述 電磁轉(zhuǎn)矩的參考值1 之差。然后根據(jù)所述計(jì)算的轉(zhuǎn)矩與參考值之間 的比較來(lái)計(jì)算誤差信號(hào)Err。根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)來(lái)控制所述電動(dòng) 機(jī)的速度，使得在停止時(shí)間間隔期間電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相對(duì)于時(shí)間的改變 率至少在時(shí)間間隔的第 一 部分與時(shí)間間隔的第二部分之間變化。根 據(jù)轉(zhuǎn)矩T設(shè)定值斜坡來(lái)獲得參考轉(zhuǎn)矩Tm值，該斜坡是基于經(jīng)驗(yàn)根據(jù) 例如用于諸如泵的二次負(fù)載的負(fù)載模型而確定的。T設(shè)定值斜坡基于
與啟動(dòng)和停止時(shí)間以及額定電流Ie有關(guān)的輸入設(shè)置和當(dāng)設(shè)備接通時(shí)
在12中測(cè)量的電壓。
當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，軟啟動(dòng)器設(shè)備2具有如下目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，該目標(biāo) 轉(zhuǎn)矩可以至少等于標(biāo)稱輸入電流與測(cè)量的電壓的乘積。這具有可能 超過(guò)電動(dòng)機(jī)1和負(fù)載所獲得轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)的效果。轉(zhuǎn)矩增加速率 基本上為線性，并且優(yōu)選為轉(zhuǎn)矩均勻、穩(wěn)定地增加。使用轉(zhuǎn)矩目標(biāo) 和轉(zhuǎn)矩控制而不是現(xiàn)有技術(shù)軟啟動(dòng)器的電壓目標(biāo)使加速更平穩(wěn)和更均勻。
在圖2a中圖示了系統(tǒng)的另一實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，可以 借助預(yù)定電動(dòng)機(jī)特性使用輸入電流(i)和輸入電壓(u)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)20具有至供應(yīng)電壓的內(nèi)三角連接22。軟啟動(dòng)器設(shè)備 24控制向電動(dòng)機(jī)施加的電壓。軟啟動(dòng)器設(shè)備24包括用于各相的開關(guān) 25A、 25B、 25C(如SCR開關(guān))以及借助調(diào)節(jié)向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓 來(lái)控制開關(guān)25A、 25B、 25C并且由此控制電流的控制單元6。控制 單元26包括測(cè)量各相中至電動(dòng)機(jī)20的輸入電流(i)的電流傳感器 28。在這一實(shí)施例中，軟啟動(dòng)器設(shè)備24連接于內(nèi)三角連接的電動(dòng)機(jī) 20的三角形內(nèi)部，并且在調(diào)節(jié)器的反饋回路中控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?？?制單元26還包括用于測(cè)量電壓的裝置，在這一情況下為電壓傳感器。 測(cè)量電動(dòng)機(jī)20的相輸入電壓的第一輸入電壓傳感器30在啟動(dòng)器設(shè) 備24之前處于該三角形內(nèi)部。在作為一種變型在圖2b中圖示的這 一實(shí)施例中的另一電壓測(cè)量解決方案中，控制單元26還包括適于測(cè) 量電動(dòng)機(jī)20在軟啟動(dòng)器設(shè)備24與電動(dòng)機(jī)之間的輸入電壓的第二輸 入電壓傳感器31。從適于內(nèi)三角連接到電動(dòng)機(jī)的直列位置進(jìn)行輸入 電壓測(cè)量。測(cè)量電動(dòng)才幾20的輸入電流?？刂茊卧?6包括適于調(diào)節(jié) 向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電流的反饋調(diào)節(jié)器回路32。反饋調(diào)節(jié)器回路是與上 述實(shí)施例中所述類型相同的比例積分反饋回路(PI-調(diào)節(jié)器)。根據(jù) 標(biāo)稱輸入電流來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率損耗Pu。然后通過(guò)使用軟啟動(dòng)器的 實(shí)際功率P^輸出來(lái)確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T12。
由于存在數(shù)個(gè)不同類型的內(nèi)三角連接，所以軟啟動(dòng)器也可以包 括用于標(biāo)識(shí)用于有關(guān)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)三角連接類型的裝置。如今多數(shù)軟 啟動(dòng)器已經(jīng)包括用于這一點(diǎn)的 一些裝置，并且也可以在當(dāng)前情況下 使用這樣的已知裝置。
軟啟動(dòng)器設(shè)備24的配置所需的唯一電動(dòng)機(jī)參數(shù)是電動(dòng)機(jī)的標(biāo) 稱電流。利用這一參數(shù)，根據(jù)標(biāo)稱電流與定子電阻之間的關(guān)系來(lái)計(jì)
算電動(dòng)機(jī)20中的功率損耗P！2。
在所述的兩個(gè)實(shí)施例中，可以根據(jù)標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩來(lái)判定控制算法對(duì)于不同尺寸電動(dòng)機(jī)的功率。使用由用戶給定的標(biāo)稱電流和對(duì)軟啟動(dòng) 器上的輸入干線電壓測(cè)量的電壓來(lái)計(jì)算標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩。由此可以針對(duì)各
電動(dòng)機(jī)尺寸來(lái)設(shè)置控制參數(shù)的大小。反饋調(diào)節(jié)器回路14、 32例如被 具體實(shí)施為由邏輯單元處理的軟件或者利用如下電子部件來(lái)實(shí)施， 這些電子部件用于根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需當(dāng)前功率供應(yīng)來(lái)計(jì)算輸出電流。
在另一實(shí)施例中，軟啟動(dòng)器設(shè)備24也可以包括用于測(cè)量轉(zhuǎn)速 并且有時(shí)甚至測(cè)量輸出轉(zhuǎn)矩的傳感器裝置。
在圖3中圖示了系統(tǒng)的另一實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，可以借 助預(yù)定電動(dòng)機(jī)特性使用輸入電流(i)和輸入電壓(u)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩和 轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)50具有至供應(yīng)電壓的內(nèi)三角連接52。軟啟動(dòng)器設(shè)備 54控制向電動(dòng)機(jī)50施加的電壓。軟啟動(dòng)器設(shè)備54包括用于各相的 開關(guān)55A、 55B、 55C(例如SCR開關(guān))以及借助調(diào)節(jié)向電動(dòng)才幾供應(yīng) 的電壓來(lái)控制開關(guān)55A、55B、55C并且由此控制電流的控制單元56。 控制單元56包括測(cè)量各相中至電動(dòng)機(jī)50的輸入電流(i)的電流傳 感器58。在這一實(shí)施例中，軟啟動(dòng)器設(shè)備54也連接于內(nèi)三角連接電 動(dòng)機(jī)50的三角形內(nèi)部，并且在調(diào)節(jié)器的反饋回路中控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。 控制單元56還包括用于測(cè)量電壓的裝置，在這一情況下為電壓傳感 器。輸入第一電壓傳感器60在啟動(dòng)器設(shè)備54與電動(dòng)機(jī)之間的三角 形內(nèi)部測(cè)量電動(dòng)才幾50的相輸入電壓。從適于與電動(dòng)才幾內(nèi)三角連接的 直列位置進(jìn)行輸入電壓測(cè)量。測(cè)量電動(dòng)機(jī)50的輸入電流和電動(dòng)機(jī)50 的輸出電流?？刂茊卧?6也包括適于通過(guò)計(jì)算軟啟動(dòng)器的實(shí)際功率 P^輸出如上述實(shí)施例中所述來(lái)調(diào)節(jié)向電動(dòng)機(jī)50供應(yīng)的電壓的反饋 調(diào)節(jié)器回路62。通過(guò)使用軟啟動(dòng)器的實(shí)際功率P^輸出來(lái)確定電動(dòng) 才幾50的轉(zhuǎn)矩T12。
圖4A-4C示出了圖示當(dāng)本發(fā)明的軟啟動(dòng)器用于停止電動(dòng)機(jī)時(shí) 的情況的簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)矩曲線圖。然而應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，這些曲線圖僅僅是 例子，并且根據(jù)本發(fā)明的軟啟動(dòng)器可以代之以用于啟動(dòng)。
圖4A示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)矩曲線圖，其中參考轉(zhuǎn)矩 Tm的減小在停止時(shí)間間隔(tl-tN)期間是線性的。圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)矩曲線圖，該曲
線示了用于借助上述軟驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的方法。轉(zhuǎn)矩曲線
圖示出了期望轉(zhuǎn)矩，即參考轉(zhuǎn)矩Tm。該方法包括
-確定運(yùn)動(dòng)中的所述電動(dòng)沖幾的電f茲電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T12，
-計(jì)算所述確定的電磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與用于所述電磁轉(zhuǎn)矩的參考
轉(zhuǎn)矩值Tm之差，
-根據(jù)計(jì)算的、所述確定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與參考轉(zhuǎn)矩值之差來(lái)計(jì)算
誤差信號(hào)Err以改變所述電動(dòng)機(jī)的速度，
-根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)，使得電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)在停止時(shí)間間隔期間顯示相對(duì)于時(shí)間的改變率，該相 對(duì)于時(shí)間的改變率適于遵循至少在時(shí)間間隔的第 一 部分與時(shí)間間隔 的第二部分之間變化的、參考轉(zhuǎn)矩值(TM)相對(duì)于時(shí)間的改變率， 并且由此改變所述電動(dòng)4幾的速度。
另外，該方法包括基于向電動(dòng)機(jī)(1， 20， 50)供應(yīng)的輸入電 壓(u)的測(cè)量來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率，并且根據(jù)該方法在軟啟 動(dòng)器之前進(jìn)行向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓的測(cè)量。
該方法還包括通過(guò)將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩在停止時(shí)間間隔的第 一部分 Bl中的改變率控制為比在停止時(shí)間間隔的第二部分B2中更小來(lái)改 變電動(dòng)機(jī)(l, 20)的速度，從而使停止斜坡在停止過(guò)程的開始處具 有軟形狀而在過(guò)程的中間處較陡。在這一實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 的減小率在停止時(shí)間間隔(tl-tN)期間改變。在另一實(shí)施例中，通 過(guò)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率對(duì)電動(dòng)機(jī)速度的減少發(fā)生變化，從而使 得該減少在停止時(shí)間間隔(tl-tN)的最后部分B3中的結(jié)束(tN)處 和在停止時(shí)間間隔的第 一 部分B1中的開始(11 )處與在中間部分(在 這一情況下為停止時(shí)間間隔的第二部分B2)處相比更小。另外在這 一實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率在停止時(shí)間間隔(tl-tN)的部分 B2期間中可以是線性的。
在另 一 實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩在停止時(shí)間間 隔的第 一部分中的變化率控制為比在停止時(shí)間間隔的第二部分中更小，來(lái)減小電動(dòng)機(jī)速度。這一停止時(shí)間間隔例如在停止作為泵來(lái)工 作的電動(dòng)機(jī)時(shí)是適合的。在用于流體的泵系統(tǒng)中的流體流常常與電 動(dòng)機(jī)速度的平方成比例。轉(zhuǎn)矩停止斜坡在開始很慢地減小系統(tǒng)中的 流體流、然后逐漸地增加該減速度。在一個(gè)實(shí)施例中，在斜坡的任 何點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值逐漸地增加。
在該方法的另 一 實(shí)施例中，電動(dòng)才幾具有至供應(yīng)電壓的內(nèi)三角連 接，并且從至電動(dòng)機(jī)的內(nèi)三角連接內(nèi)部的直列位置進(jìn)行輸入電壓測(cè) 量。
在該方法的另一實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)與供應(yīng)電壓直列連接，并且 在軟啟動(dòng)器之前進(jìn)行向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓的測(cè)量。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)與供應(yīng)電壓直列連接，并且 在電動(dòng)機(jī)與軟啟動(dòng)器之間進(jìn)行向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的電壓的測(cè)量。
根據(jù)所述測(cè)量的電壓來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?；谟糜陔妱?dòng)機(jī)的標(biāo) 稱電流來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率損耗。
在圖4C中所示方法的另一實(shí)施例中，停止斜坡在停止過(guò)程的
曲線圖。該方法包括通過(guò)將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩在停止時(shí)間間隔的第 一部分 Cl中減小得比在停止時(shí)間間隔的第二部分C2中更小，來(lái)減少電動(dòng) 機(jī)速度的改變率。在這一實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的減少率在停止時(shí) 間間隔(tl-tN)期間變化。通過(guò)減少電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩使得電動(dòng)機(jī)速度的 減少率發(fā)生變化，從而使得該減少在停止時(shí)間間隔(tl-tN)的最后 部分C3中的結(jié)束(tN)處比在停止時(shí)間間隔的第一部分Cl的開頭 (tl )處和在第二部分C2中更大。
用于停止過(guò)程的典型停止時(shí)間間隔在使用電壓范圍為200-700 伏特的軟啟動(dòng)器時(shí)可以約為10秒。但是對(duì)于一些電動(dòng)機(jī)和特定負(fù)載， 停止過(guò)程可以在3-120秒之間變化。
也注意盡管上文描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例，但是存在對(duì)公開 的解決方案進(jìn)行的若干變形和修改而不脫離如所附權(quán)利要求書中限 定的本發(fā)明范圍。例如，可以在僅一個(gè)或者兩個(gè)相中測(cè)量由軟啟動(dòng)器控制的電流和電壓。防范半導(dǎo)體部件過(guò)熱的進(jìn)一 步保護(hù)以及其它 類型的過(guò)載保護(hù)可能是需要的。概括而言，通常存在為了能夠使用 軟啟動(dòng)器而可以配置或者選擇的大量因素或者參數(shù)。可以以根據(jù)經(jīng) 驗(yàn)或者自動(dòng)選擇電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)。
可以將控制單元56作為即插即用設(shè)備制作到現(xiàn)有軟啟動(dòng)器。 本發(fā)明也涉及直接可加載到計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)
程序，該計(jì)算機(jī)程序包括用于控制該方法的步驟的程序代碼。圖5 示出了用于這樣的計(jì)算機(jī)程序的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，該示了 本發(fā)明用于借助軟啟動(dòng)器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的另一實(shí)施例。該方法由此 使用以下軟件步驟
-確定電磁轉(zhuǎn)矩T12 ( 200 )。
-確定參考電磁轉(zhuǎn)矩Tm ( 202)。
-計(jì)算確定的電磁轉(zhuǎn)矩與用于所述電磁轉(zhuǎn)矩的參考值之差D (204 )。
-根據(jù)所述偏差D來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)Err ( 206 )。 -根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)Err來(lái)改變電壓輸入u ( 208 )。 -根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)Err來(lái)減少或者增加在部分停止/啟動(dòng) 時(shí)間期間電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相對(duì)于時(shí)間的改變率R (210)。 -重復(fù)。去往200 ( 212)。 本發(fā)明也涉及一種其上記錄有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)， 其中所述計(jì)算機(jī)程序被設(shè)計(jì)成使計(jì)算機(jī)控制該方法的步驟。 根據(jù)本發(fā)明的方法可以實(shí)施為軟件、硬件或者其組合。 邏輯單元或者計(jì)算單元包括執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)方面的方法 步驟的微處理器或者處理器(包括中央處理單元(CPU))、或者 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、或者任何半導(dǎo)體器件(包含可編程邏 輯部件和可編程互連)。這是借助至少部分地存儲(chǔ)于處理器可存取
的存儲(chǔ)器中的 一個(gè)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)執(zhí)行的。該計(jì)算機(jī)程序也 可以運(yùn)行于一個(gè)或者多個(gè)通用工業(yè)微處理器或者計(jì)算機(jī)上，而不是 特別經(jīng)過(guò)改裝的計(jì)算機(jī)上。軟件包括使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下方法的計(jì)算機(jī)程序代碼元件或者
軟件代碼部分，該方法使用前面關(guān)于圖4B、 4C和圖5描述的步驟中 至少之一。程序的一部分可以如上所述存儲(chǔ)于處理器中，但是程序 也可以全部或者部分地存儲(chǔ)于 一個(gè)或者多個(gè)適當(dāng)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(比如磁盤、CD-ROM或者DVD盤、硬盤、磁光 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置)上或者中；ROM、 RAM、 PROM、 EPROM或者 EEPROM芯片或者類似存儲(chǔ)器裝置或者易失性存儲(chǔ)器中；作為固件 的ROM或者閃存中；或者數(shù)據(jù)服務(wù)器上。也可以使用可移除存儲(chǔ)器 介質(zhì)如可移除硬驅(qū)動(dòng)、磁泡存儲(chǔ)器設(shè)備、閃存設(shè)備以及商業(yè)上可獲 得的專用可移除介質(zhì)，諸如用于數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等的記憶棒和記 憶卡。
權(quán)利要求
1.一種用于借助軟啟動(dòng)器設(shè)備(2，24，54)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)(1，20，50)的方法，其中所述方法包括-確定運(yùn)動(dòng)中的所述電動(dòng)機(jī)的電磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)，-計(jì)算所述確定的電磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)與用于所述電磁轉(zhuǎn)矩的參考轉(zhuǎn)矩值(Tm)之差，-根據(jù)所述計(jì)算的、所述確定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)與所述參考轉(zhuǎn)矩(Tm)值之差來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)(Err)，以改變所述電動(dòng)機(jī)的速度，-根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)來(lái)控制所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)，使得所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)在停止或者啟動(dòng)時(shí)間間隔中顯示相對(duì)于時(shí)間的改變率，該相對(duì)于時(shí)間的改變率適于遵循至少在所述時(shí)間間隔的第一部分與所述時(shí)間間隔的第二部分之間變化的、所述參考轉(zhuǎn)矩值(Tm)相對(duì)于時(shí)間的改變率，并且由此改變所述電動(dòng)機(jī)的速度，-基于向所述電動(dòng)機(jī)(1，20，50)供應(yīng)的輸入電壓(u)的測(cè)量來(lái)計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率，以及-從所述啟動(dòng)器設(shè)備(2，24，54)之前的直列位置對(duì)向所述電動(dòng)機(jī)(1，20，50)供應(yīng)的所述輸入電壓(u)進(jìn)行測(cè)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法包括將所述電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的第一部分(Bl, CI)中的改變率 控制為比在所述停止時(shí)間間隔的第二部分(B2, C2)中更小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包 括控制所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率，使得該改變率在所述停止/啟動(dòng)時(shí) 間間隔(tl-tN)的結(jié)束(tN)處比在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的開始(tl )處更大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-2中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包 括控制所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率，使得該改變率在所述停止/啟動(dòng)時(shí) 間間隔(U-tN)的結(jié)束(tN)處和在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的開始(tl )處與在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的中間部分(B2)處相比更小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包 括控制所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率，使得該改變率在所述停止/啟動(dòng)時(shí) 間間隔(tl-tN)的一部分(B2， C2)期間是線性的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包 括測(cè)量在所述軟啟動(dòng)器和所述電動(dòng)機(jī)(1， 20， 50)處于內(nèi)三角連接 內(nèi)的位置時(shí)向所述電動(dòng)才幾供應(yīng)的所述lt入電壓(u)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中還在所述電 動(dòng)機(jī)(1, 20, 50 )與所述軟啟動(dòng)器設(shè)備(2, 24, 54 )之間的點(diǎn)處 進(jìn)行對(duì)向所述電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的所述輸入電壓(u)的測(cè)量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在至少一個(gè) 相中測(cè)量所述輸入電壓(u)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中基于向所述 電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的標(biāo)稱電流(in。m)來(lái)計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)(1， 20, 50 )的 功率損耗。
10. —種軟啟動(dòng)器設(shè)備(2, 24, 54),適用于控制連接到所述 設(shè)備的電動(dòng)機(jī)(l, 20, 50 ),所述軟啟動(dòng)器設(shè)備包括-確定裝置，用于確定所述電動(dòng)機(jī)的電磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)，-計(jì)算裝置，用于計(jì)算所述確定的電磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)與用 于所述電磁轉(zhuǎn)矩的參考轉(zhuǎn)矩值(Tm)之差，-用于根據(jù)所述確定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12 )與所述參考轉(zhuǎn)矩值(Tm ) 之差來(lái)計(jì)算誤差信號(hào)(Err)以改變所述電動(dòng)機(jī)的速度的裝置，-調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)來(lái)控制所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 (T12)，使得所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)在停止或者啟動(dòng)時(shí)間間隔中顯 示相對(duì)于時(shí)間的改變率，該相對(duì)于時(shí)間的改變率適于遵循至少在所 述時(shí)間間隔的第 一部分與所述時(shí)間間隔的第二部分之間變化的、所 述參考轉(zhuǎn)矩值(Tm)相對(duì)于時(shí)間的改變率，并且由此改變所述電動(dòng) 機(jī)的速度，其特征在于所述軟啟動(dòng)器設(shè)備還包括用于測(cè)量向所述電 動(dòng)機(jī)(1， 20， 50)供應(yīng)的輸入電壓(u)的裝置，以及所述用于測(cè)量所述輸入電壓(U)的裝置被布置成在所述啟動(dòng)器設(shè)備和所述電動(dòng) 機(jī)之前的點(diǎn)處測(cè)量電壓，以及所述用于確定所述電動(dòng)才幾的所述電》茲轉(zhuǎn)矩(T12)的裝置被布置成使用所述輸入電壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于控制電動(dòng)機(jī)(1， 20， 50)的 軟啟動(dòng)器設(shè)備(2， 24, 54)，其中所述用于借助改變所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩來(lái)減小所述電動(dòng)機(jī)的速度的調(diào)節(jié)裝置包括用于將所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的第一部分(B1, Cl)中的改變率控制為 比在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的第二部分(B2, C2)中更小的裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10中的任一項(xiàng)所述的用于控制電動(dòng)機(jī)(1, 20， 50)的軟啟動(dòng)器設(shè)備(2， 24， 54)，其中所述用于控制所述電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，使得所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的 改變率在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔(tl-tN)的結(jié)束(tN)處比在所述 停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的開始(tl)處更大。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10-12中的任一項(xiàng)所述的用于控制電動(dòng)機(jī)(1， 20, 50 )的軟啟動(dòng)器設(shè)備(2， 24， 54),其中所述用于控制所述電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，使得所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的 改變率在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔(tl-tN)的結(jié)束(tN)處和在所述 停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的開始(tl)處與在所述停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔的中 間部分處相比更小。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10-13中的任一項(xiàng)所述的用于控制電動(dòng)機(jī)(1， 20， 50)的軟啟動(dòng)器設(shè)備(2， 24， 54),其中所述用于控制所述電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的改變率，使得它在所述 停止/啟動(dòng)時(shí)間間隔(tl-tN)的一部分(B2， C2)期間是線性的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10-14中的任一項(xiàng)所述的用于控制電動(dòng)機(jī)(1， 20， 50)的軟啟動(dòng)器設(shè)備(2， 24, 54 )，其中所述輸入電壓測(cè)量裝 置被布置成從至所述電動(dòng)機(jī)的內(nèi)三角連接中布置的內(nèi)部位置測(cè)量所述豐lr入電壓(u)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10-14中的任一項(xiàng)所述的用于控制電動(dòng)機(jī)(1, 20， 50)的軟啟動(dòng)器設(shè)備(2， 24, 54),其中所述用于測(cè)量所述輸入電壓(U)的裝置被布置成在所述電動(dòng)機(jī)與所述軟啟動(dòng)器之間的點(diǎn) 處測(cè)量所述電壓。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10-16中的任一項(xiàng)所述的軟啟動(dòng)器設(shè)備(2， 24, 54),其中所述用于測(cè)量輸入電壓(u)的裝置被布置成測(cè)量至 少一個(gè)相中的電壓。
18. —種系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)(l， 20， 50)和由所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 的設(shè)備以及根據(jù)權(quán)利要求10-17中的任一項(xiàng)所述的用于控制所述電 動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)器設(shè)備(2， 24， 54)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)和所述軟啟 動(dòng)器設(shè)備具有至所述供應(yīng)電壓(u)的內(nèi)三角連接。
20. —種直接可加載到計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序， 所述計(jì)算機(jī)程序包括用于控制計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)根據(jù)方法權(quán)利要求1-9 中的任 一 項(xiàng)所述的步驟的程序代碼。
21. —種其上記錄有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述 計(jì)算機(jī)程序被設(shè)計(jì)成使計(jì)算機(jī)控制根據(jù)方法權(quán)利要求1-9中的任一 項(xiàng)所述的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于借助軟啟動(dòng)器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的方法。本發(fā)明也涉及一種用于控制電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)器設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，基于所計(jì)算的、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與參考轉(zhuǎn)矩值(Tm)之間的差異，根據(jù)轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)，使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(T12)在停止或者啟動(dòng)時(shí)間間隔中顯示相對(duì)于時(shí)間的改變率，該相對(duì)于時(shí)間的改變率適于遵循至少在時(shí)間間隔的第一部分與時(shí)間間隔的第二部分之間變化的、參考轉(zhuǎn)矩值(Tm)相對(duì)于時(shí)間的改變率，并且由此改變所述電動(dòng)機(jī)的速度。另外，本發(fā)明也涉及一種包括電動(dòng)機(jī)、由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備以及用于控制電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)器設(shè)備的系統(tǒng)、一種計(jì)算機(jī)程序和一種其上記錄有的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
文檔編號(hào)H02P3/18GK101627532SQ200780038936
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者H·倫登曼恩, J·克里斯滕森, J-A·諾萊莫, M·?？?申請(qǐng)人:Abb研究有限公司