用于控制同步馬達(dá)的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】一種同步電動(dòng)馬達(dá)包括具有DC場(chǎng)繞組(13)的轉(zhuǎn)子。激勵(lì)器(16)構(gòu)造成在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)產(chǎn)生沿第一方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組(13)的DC電流來(lái)對(duì)DC場(chǎng)繞組(13)通電?？刂葡到y(tǒng)(11)構(gòu)造成控制穿過(guò)DC場(chǎng)繞組(13)的電流流，控制系統(tǒng)(11)包括場(chǎng)放電電阻器(R)和旁通電路(15)。旁通電路(15)構(gòu)造成在電流流沿第一方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組(13)期間實(shí)現(xiàn)第一旁通，以在電方面繞過(guò)場(chǎng)放電電阻器(R)，以及在電流流沿第二方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組(13)期間實(shí)現(xiàn)第二旁通，以在電方面繞過(guò)場(chǎng)放電電阻器(R)?？刂葡到y(tǒng)(11)能夠?qū)⒁龑?dǎo)激勵(lì)器(16)產(chǎn)生的所有DC電流來(lái)流過(guò)DC場(chǎng)繞組(13)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于控制同步馬達(dá)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及同步馬達(dá)在起動(dòng)時(shí)期期間的控制。
[0002]本發(fā)明特別適于，但不僅僅適于例如具有5-50MW功率的高功率同步馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)的同步馬達(dá)具有帶有至少一個(gè)交流(AC)定子繞組的定子和帶有至少一個(gè)直流(DC)場(chǎng)繞組的轉(zhuǎn)子。這種馬達(dá)通常由感應(yīng)馬達(dá)動(dòng)作起動(dòng)，其中，轉(zhuǎn)子的阻尼繞組或?qū)嵭拇艠O對(duì)應(yīng)于感應(yīng)馬達(dá)的鼠籠，并且DC場(chǎng)繞組未被激勵(lì)。轉(zhuǎn)子利用因此產(chǎn)生的扭矩加速，直到其到達(dá)接近同步速度的旋轉(zhuǎn)速度。DC場(chǎng)繞組在恰當(dāng)時(shí)刻利用DC來(lái)激勵(lì)，并且然后馬達(dá)達(dá)到同步。在加速期間，DC場(chǎng)繞組中引起較高電壓，因?yàn)樗员葋?lái)自AC定子繞組的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)更低的速度旋轉(zhuǎn)。為了限制這個(gè)電壓和保護(hù)DC場(chǎng)繞組的絕緣，能引入晶閘管，以使DC場(chǎng)繞組短路。在加速期間，這將使高電流流過(guò)DC場(chǎng)繞組。這個(gè)電流對(duì)起動(dòng)扭矩有不利影響，并且通常用場(chǎng)放電電阻器來(lái)限制電流。
[0004]上述種類(lèi)的同步馬達(dá)在現(xiàn)有技術(shù)中是完全已知的，例如參見(jiàn)EP I 071 192 BI ；US3，354，368 ；US 3，959，702 ；US 4，038，589 ；以及 US 4，422，028。
[0005]AT334469公開(kāi)了一種場(chǎng)放電電阻器，當(dāng)跨過(guò)場(chǎng)放電電阻器的電壓超過(guò)預(yù)先確定的閾值時(shí)，場(chǎng)放電電阻器被繞過(guò)。在馬達(dá)的同步運(yùn)行期間，在DC場(chǎng)繞組被DC通電時(shí)，根據(jù)AT334469的場(chǎng)放電電阻器始終導(dǎo)致?lián)p耗。
[0006]在傳統(tǒng)的實(shí)踐中，起動(dòng)電阻器單獨(dú)地安裝在機(jī)器的轉(zhuǎn)子本身上，或者在一些情況下，安裝在馬達(dá)的外部。在任一種情況下，對(duì)其使用的起動(dòng)電阻器都較大、較重和較昂貴。對(duì)于20MW馬達(dá)，典型的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)電阻器的功率可為1MW，并且即使工作時(shí)間短，例如10-20秒，仍然散發(fā)大量的熱能。需要某個(gè)重量的電阻材料來(lái)避免起動(dòng)電阻器的過(guò)熱，因?yàn)槔鋮s時(shí)間太短，以至于不能將熱傳遞離開(kāi)起動(dòng)電阻器。
[0007]進(jìn)一步，必要的安裝設(shè)施和空間要求使機(jī)械設(shè)計(jì)復(fù)雜化，尤其是在起動(dòng)電阻器安裝在轉(zhuǎn)子上時(shí)。這在無(wú)刷同步馬達(dá)的情況下特別不利，其中，激勵(lì)系統(tǒng)和起動(dòng)控制器完全承載在轉(zhuǎn)子上，并且還要將起動(dòng)電阻器安裝在轉(zhuǎn)子上的必要性涉及很大的困難，并且導(dǎo)致轉(zhuǎn)子尺寸大且成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的同步電動(dòng)馬達(dá)。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種用于起動(dòng)同步電動(dòng)馬達(dá)的改進(jìn)的方法。
[0010]這些目標(biāo)通過(guò)根據(jù)所附權(quán)利要求1所述的裝置和根據(jù)所附權(quán)利要求7所述的方式實(shí)現(xiàn)。
[0011]本發(fā)明基于下者的實(shí)現(xiàn):通過(guò)僅在較高速度范圍下，例如在馬達(dá)的同步速度的大約85-95%下連接場(chǎng)放電電阻器，而非在整個(gè)加速時(shí)期下連接場(chǎng)放電電阻器，場(chǎng)放電電阻器的工作時(shí)間能減少到大約1/3-1/10。場(chǎng)放電電阻器的尺寸和重量將以類(lèi)似的比例減少。此外已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，利用適當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，能避免場(chǎng)放電電阻器在機(jī)器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間導(dǎo)致的損耗。
[0012]根據(jù)第一方面本發(fā)明，提供了一種同步電動(dòng)馬達(dá)，其包括:具有DC場(chǎng)繞組的轉(zhuǎn)子；激勵(lì)器，其構(gòu)造成在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)產(chǎn)生沿第一方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組的DC電流來(lái)對(duì)DC場(chǎng)繞組通電；以及控制系統(tǒng)，其構(gòu)造成控制穿過(guò)DC場(chǎng)繞組的電流流?？刂葡到y(tǒng)包括場(chǎng)放電電阻器和旁通電路。旁通電路構(gòu)造成在電流流沿第一方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組期間實(shí)現(xiàn)第一旁通，以在電方面繞過(guò)場(chǎng)放電電阻器。旁通電路進(jìn)一步構(gòu)造成在電流流沿第二方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組期間實(shí)現(xiàn)第二旁通，以在電方面繞過(guò)場(chǎng)放電電阻器期間。第二方向與第一方向相反?？刂葡到y(tǒng)能夠引導(dǎo)激勵(lì)器產(chǎn)生的所有DC電流來(lái)流過(guò)DC場(chǎng)繞組。激勵(lì)器產(chǎn)生的但是未流過(guò)DC場(chǎng)繞組的任何DC電流代表?yè)p耗，并且引導(dǎo)激勵(lì)器產(chǎn)生的所有DC電流來(lái)流過(guò)DC場(chǎng)繞組因此對(duì)于避免損耗是必需的。利用適當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，能避免場(chǎng)放電電阻器在機(jī)器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間產(chǎn)生的任何損耗。在本發(fā)明的上下文中，“所有DC電流”要解釋為“基本所有DC電流”，更精確地，這表示激勵(lì)器產(chǎn)生的DC電流的至少95%，諸如激勵(lì)器產(chǎn)生的DC電流的至少97%、至少98%或至少99%。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，旁通電路能夠彼此獨(dú)立地而實(shí)現(xiàn)第一旁通和第二旁通。通過(guò)這個(gè)措施，實(shí)現(xiàn)柔性旁通操作。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，旁通電路構(gòu)造成響應(yīng)于DC場(chǎng)繞組中引起的電壓的頻率或幅度而實(shí)現(xiàn)第一旁通和第二旁通。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)DC場(chǎng)繞組中引起的電壓的頻率和幅度是用于決定分別使場(chǎng)放電電阻器工作和不工作的適當(dāng)時(shí)刻的好的標(biāo)準(zhǔn)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，旁通電路構(gòu)造成響應(yīng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度而實(shí)現(xiàn)第一旁通和第二旁通。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是用于決定分別使場(chǎng)放電電阻器工作和不工作的適當(dāng)時(shí)刻的好的標(biāo)準(zhǔn)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，旁通電路構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)速度在轉(zhuǎn)子的同步速度的0%和至少50%之間，諸如在同步速度的0%和至少70%之間，在0%和至少80%之間，在0%和至少85%之間，在0%和至少90%之間或在0%和至少95%之間時(shí)，在整個(gè)旋轉(zhuǎn)速度范圍中持續(xù)地實(shí)現(xiàn)第一旁通和第二旁通中的至少一個(gè)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)放電電阻器在低范圍的旋轉(zhuǎn)速度下重要性較低。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，旁通電路構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)速度為同步速度的至少90%，諸如同步速度的至少95%，并且激勵(lì)器未啟動(dòng)時(shí)，阻斷沿第二方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組的電流流。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度接近同步速度時(shí)，穿過(guò)DC場(chǎng)繞組的震蕩電流流產(chǎn)生的脈動(dòng)扭矩的頻率變低。通過(guò)阻斷沿第二方向的電流流，移除了對(duì)應(yīng)的制動(dòng)作用。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于起動(dòng)同步電動(dòng)馬達(dá)的方法，同步電動(dòng)馬達(dá)包括:具有DC場(chǎng)繞組的轉(zhuǎn)子；激勵(lì)器，其構(gòu)造成在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)產(chǎn)生沿第一方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組的DC電流來(lái)對(duì)DC場(chǎng)繞組通電；以及場(chǎng)放電電阻器，其電連接到DC場(chǎng)繞組。方法包括以下步驟:在電流流沿第一方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組期間，在激勵(lì)器未啟動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)放電電阻器的第一旁通；啟動(dòng)激勵(lì)器；以及引導(dǎo)激勵(lì)器產(chǎn)生的所有DC電流來(lái)流過(guò)DC場(chǎng)繞組。激勵(lì)器產(chǎn)生的但是未流過(guò)DC場(chǎng)繞組的任何DC電流代表?yè)p耗，并且引導(dǎo)激勵(lì)器產(chǎn)生的所有DC電流來(lái)流過(guò)DC場(chǎng)繞組因此對(duì)于避免損耗是必需的。利用適當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，能避免場(chǎng)放電電阻器在機(jī)器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間產(chǎn)生的任何損耗。[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，方法進(jìn)一步包括以下步驟:在電流流沿第二方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組期間,在激勵(lì)器未啟動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)放電電阻器的第二旁通。第二方向與第一方向相反。雖然場(chǎng)放電電阻器的工作時(shí)間通過(guò)單向旁通減小到一半，但是通過(guò)雙向旁通，會(huì)使工作時(shí)間為零，從而允許進(jìn)一步減小場(chǎng)放電電阻器的尺寸和重量。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，彼此獨(dú)立地而實(shí)現(xiàn)第一旁通和第二旁通。通過(guò)這個(gè)措施，實(shí)現(xiàn)柔性旁通操作。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，響應(yīng)于DC場(chǎng)繞組中引起的電壓的頻率或幅度而實(shí)現(xiàn)第一旁通和第二旁通。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)DC場(chǎng)繞組中引起的電壓的頻率和幅度是用于決定分別使場(chǎng)放電電阻器工作和不工作的適當(dāng)時(shí)刻的好的標(biāo)準(zhǔn)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，響應(yīng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度而實(shí)現(xiàn)第一旁通和第二旁通。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是用于決定分別使場(chǎng)放電電阻器工作和不工作的適當(dāng)時(shí)刻的好的標(biāo)準(zhǔn)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，方法進(jìn)一步包括在旋轉(zhuǎn)速度在轉(zhuǎn)子的同步速度的0%和最多95%之間，諸如在同步速度的0%和最多90%之間，在0%和最多85%之間，在0%和最多80%之間，在0%和最多70%之間或在0%和最多50%之間時(shí)，至少暫時(shí)實(shí)現(xiàn)第一旁通和第二旁通中的至少一個(gè)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)放電電阻器在低范圍的旋轉(zhuǎn)速度下重要性較低。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，方法進(jìn)一步包括以下步驟:當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為同步速度的至少90%，諸如同步速度的至少95%，并且激勵(lì)器未啟動(dòng)時(shí)，阻斷沿第二方向穿過(guò)DC場(chǎng)繞組的電流流。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度接近同步速度時(shí)，穿過(guò)DC場(chǎng)繞組的震蕩電流流產(chǎn)生的脈動(dòng)扭矩的頻率變低。通過(guò)阻斷沿第二方向的電流流，移除對(duì)應(yīng)的制動(dòng)作用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]將參照附圖來(lái)更詳細(xì)地闡述本發(fā)明，其中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的同步馬達(dá)在起動(dòng)時(shí)期的不同部分期間的控制，
圖2示出在同步馬達(dá)的起動(dòng)時(shí)期期間的DC場(chǎng)繞組中的震蕩，
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的晶閘管的通-斷型式，以及 圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]參照?qǐng)D1，同步電動(dòng)馬達(dá)包括具有AC定子繞組12的定子和具有DC場(chǎng)繞組13的轉(zhuǎn)子。為了闡述本發(fā)明，馬達(dá)的運(yùn)行分成兩個(gè)階段:起動(dòng)時(shí)期和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。起動(dòng)時(shí)期在馬達(dá)靜止時(shí)開(kāi)始，并且在激勵(lì)器16啟動(dòng)來(lái)對(duì)DC場(chǎng)繞組13通電時(shí)結(jié)束。在起動(dòng)時(shí)期期間,激勵(lì)器16未啟動(dòng)。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間，馬達(dá)以同步速度或至少接近同步的速度旋轉(zhuǎn)，并且啟動(dòng)的激勵(lì)器16產(chǎn)生穿過(guò)DC場(chǎng)繞組13的DC電流。激勵(lì)器16包括整流器，將三相AC電流調(diào)節(jié)成DC電流。AC定子繞組12在起動(dòng)時(shí)期期間和在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間被AC通電，并且在定子內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。用于控制穿過(guò)DC場(chǎng)繞組13的電流流的控制系統(tǒng)11包括起動(dòng)電阻器R、晶閘管Tl、T2和T3，以及飛輪二極管橋D1-D6。
[0027]參照?qǐng)D2a，在同步起動(dòng)時(shí)期期間，引起的跨過(guò)DC場(chǎng)繞組13的電壓E。為AC電壓，其具有等于滑差頻率的震蕩頻率，并且具有隨著轉(zhuǎn)子速度的增大而減小的幅度。圖2b顯示在起動(dòng)時(shí)期期間引起的通過(guò)DC場(chǎng)繞組13的電流if。引起的電壓和引起的電流包括相應(yīng)的正半周期和負(fù)半周期。
[0028]起動(dòng)時(shí)期進(jìn)一步分成三個(gè)連續(xù)部分:第一部分、第二部分和第三部分。在第一部分開(kāi)始時(shí)，轉(zhuǎn)子靜止，并且在第一部分期間，轉(zhuǎn)子僅被感應(yīng)馬達(dá)動(dòng)作加速。圖1a示出在第一部分期間，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的情形。在引起的電壓的正半周期期間，獲得的第一電流路徑CPl穿過(guò)晶閘管T3、飛輪二極管橋D1-D6和DC場(chǎng)繞組13。晶閘管T3受依賴(lài)于頻率的電路控制。在引起的電壓的負(fù)半周期期間，基于預(yù)設(shè)電壓觸發(fā)晶閘管Tl，該預(yù)設(shè)電壓通常比引起的最大電壓小得多。獲得的第二電流路徑CP2穿過(guò)晶閘管Tl和T2以及DC場(chǎng)繞組
13。晶閘管T2也受依賴(lài)于頻率的電路控制。因而，根據(jù)圖1a的實(shí)施例，在起動(dòng)時(shí)期的第一部分期間，在引起的電壓的負(fù)半周期期間和在正半周期期間，起動(dòng)電阻器R被繞過(guò)。
[0029]當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)某個(gè)速度時(shí)，引起的電壓的頻率落到預(yù)設(shè)值以下，并且起動(dòng)時(shí)期的第二部分開(kāi)始。根據(jù)圖1b的實(shí)施例，晶閘管T2和T3不再被觸發(fā)，并且因而使場(chǎng)放電電阻器R工作。引入場(chǎng)放電電阻器R的一個(gè)目的是在起動(dòng)時(shí)期結(jié)束時(shí)提升起動(dòng)扭矩，以處理重負(fù)荷狀況。在引起的電壓的正半周期期間，獲得的第三電流路徑CP3穿過(guò)場(chǎng)放電電阻器R、飛輪二極管橋D1-D6和DC場(chǎng)繞組13。在引起的電壓的負(fù)半周期期間，獲得的第四電流路徑CP4穿過(guò)晶閘管Tl、場(chǎng)放電電阻器R和DC場(chǎng)繞組13。
[0030]當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)某個(gè)速度時(shí)，引起的電壓的幅度降到第二預(yù)設(shè)值以下，并且起動(dòng)時(shí)期的第三部分開(kāi)始。根據(jù)圖1c的實(shí)施例，晶閘管Tl被阻斷，并且晶閘管T3將保持被阻斷。因此，控制系統(tǒng)11僅為在引起的電壓的正半周期期間流動(dòng)的電流提供第五電流路徑CP5。第五電流路徑CP5穿過(guò)場(chǎng)放電電阻器R、飛輪二極管D1-D6和DC場(chǎng)繞組13。在引起的電壓的負(fù)半周期期間，電流被阻斷。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例，可在前文指示以外的其它時(shí)刻觸發(fā)晶閘管Tl、T2和T3而使其導(dǎo)通。圖3a-3d示出晶閘管T1-T3的示例性通-斷型式。起動(dòng)時(shí)期的第一部分在O處開(kāi)始，并且在h處結(jié)束，起動(dòng)時(shí)期的第二部分在h處開(kāi)始，并且在t2處結(jié)束，起動(dòng)時(shí)期的第三部分在t2處開(kāi)始，并且在t3處結(jié)束，并且穩(wěn)態(tài)運(yùn)行在t3處開(kāi)始。時(shí)刻trt3也在圖2a的示波圖中示出。
[0032]因而，在起動(dòng)時(shí)期的第三部分期間，可觸發(fā)晶閘管T3而使其導(dǎo)通，因而在這個(gè)部分期間繞過(guò)場(chǎng)放電電阻器R。電流然后流過(guò)晶閘管T3、飛輪二極管D1-D6和DC場(chǎng)繞組13。在引起的電壓的負(fù)半周期期間，電流被阻斷。
[0033]也可如圖3d中示出的那樣觸發(fā)晶閘管T2和T3。這里，晶閘管T2和T3在起動(dòng)時(shí)期的第一和第三部分期間被阻斷，并且在起動(dòng)時(shí)期的第二部分期間和在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間被觸發(fā)而導(dǎo)通。實(shí)際上，晶閘管T2在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間不必被觸發(fā)而導(dǎo)通，因?yàn)榫чl管Tl被阻斷，并且高效地阻止電流在引起的電壓的負(fù)半周期期間流動(dòng)。因此，在起動(dòng)時(shí)期的第一和第三部分期間，電流被迫流過(guò)場(chǎng)放電電阻器R。注意，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，起動(dòng)時(shí)期的各種部分可在之前的實(shí)施例中以外的其它時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始和結(jié)束。
[0034]起動(dòng)時(shí)期在來(lái)自激勵(lì)器16的DC激勵(lì)通過(guò)二極管橋D1-D6切換到DC場(chǎng)繞組13以為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行提供恒定的同步扭矩時(shí)結(jié)束。晶閘管T3被DC電壓觸發(fā)而導(dǎo)通，并且場(chǎng)放電電阻器R被繞過(guò)。這可在起動(dòng)時(shí)期的第三部分結(jié)束之后的某個(gè)時(shí)間延遲下執(zhí)行。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例，晶閘管T3在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間被阻斷，并且改為，與晶閘管T3并聯(lián)連接的另一個(gè)晶閘管(未示出)被觸發(fā)而導(dǎo)通，因而繞過(guò)場(chǎng)放電電阻器R。這個(gè)備選方案需要另一個(gè)晶閘管，但是將不會(huì)影響系統(tǒng)的整體性能。
[0036]晶閘管Τ2和Τ3(并且可選地，與晶閘管Τ3并聯(lián)連接的晶閘管)能以多個(gè)方式(不僅通過(guò)頻率)觸發(fā)，只要能如圖3b-3d中指示和上面描述的那樣控制導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0037]起動(dòng)時(shí)期的第二部分可在同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的速度為馬達(dá)的同步速度的至少大約50%，優(yōu)選至少大約70%，更優(yōu)選至少大約80%，更優(yōu)選至少大約85%，并且最優(yōu)選大約90%時(shí)開(kāi)始。
[0038]起動(dòng)時(shí)期的第二部分可在同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的速度為馬達(dá)的同步速度的至少大約90%，優(yōu)選至少大約95%時(shí)結(jié)束。
[0039]起動(dòng)時(shí)期的第三部分可在同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的速度為馬達(dá)的同步速度的至少大約90%，優(yōu)選至少大約95%時(shí)結(jié)束，但是在起動(dòng)時(shí)期的第二部分結(jié)束之后結(jié)束。起動(dòng)時(shí)期的第三部分可在起動(dòng)時(shí)期的第二部分結(jié)束(并且第三部分已經(jīng)開(kāi)始)之后的給定延遲時(shí)間結(jié)束。
[0040]圖4a和4b顯示備選制系統(tǒng)11，用于控制穿過(guò)DC場(chǎng)繞組13的電流流。圖4a的系統(tǒng)將本發(fā)明的原理引入控制系統(tǒng)中，如US 3，959，702中公開(kāi)的那樣，該專(zhuān)利的內(nèi)容通過(guò)引用而結(jié)合在本文。這里，晶閘管Tl、T2和T3被觸發(fā)，如圖3a-c中示出的那樣。在起動(dòng)時(shí)期的第一部分期間，獲得的第六電流路徑CP6在引起的電壓的正半周期期間穿過(guò)二極管橋D1-D6、晶閘管T3和DC場(chǎng)繞組13。在引起的電壓的負(fù)半周期期間，獲得的第七電流路徑CP7穿過(guò)晶閘管Tl和T2以及DC場(chǎng)繞組13。
[0041]在起動(dòng)時(shí)期的第二部分期間，晶閘管T2和T3被阻斷。在引起的電壓的正半周期期間，獲得的第八電流路徑CP8 (參見(jiàn)圖4b)穿過(guò)場(chǎng)放電電阻器R、二極管D和DC場(chǎng)繞組13。在引起的電壓的負(fù)半周期期間，獲得的第九電流路徑CP9(參見(jiàn)圖4b)穿過(guò)晶閘管Tl、場(chǎng)放電電阻器R和DC場(chǎng)繞組13。
[0042]在起動(dòng)時(shí)期的第三部分期間，晶閘管Tl被阻斷，并且晶閘管T3可被觸發(fā)而導(dǎo)通或被阻斷。在前一種情況下，在引起的電壓的正半周期期間提供電流路徑來(lái)允許電流流過(guò)二極管橋D1-D6、晶閘管T3和DC場(chǎng)繞組13。在后一種情況下，在引起的電壓的正半周期期間，提供電流路徑來(lái)允許電流流過(guò)場(chǎng)放電電阻器R、二極管D和DC場(chǎng)繞組13。在引起的電壓的負(fù)半周期期間，二極管D和晶閘管Tl和T3阻斷電流。
[0043]在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間，來(lái)自激勵(lì)器16的DC激勵(lì)通過(guò)二極管橋D1-D6被切換到DC場(chǎng)繞組13。晶閘管T3被DC電壓觸發(fā)而導(dǎo)通，并且場(chǎng)放電電阻器R被繞過(guò)。如前面的那樣，這可在起動(dòng)時(shí)期的第三部分結(jié)束之后的某個(gè)延遲時(shí)間執(zhí)行。
[0044]圖4b的系統(tǒng)將本發(fā)明的原理引入控制系統(tǒng)中，如在US 3，354，368中公開(kāi)的那樣，該專(zhuān)利的內(nèi)容通過(guò)引用而結(jié)合在本文中。這個(gè)實(shí)施例不同于圖4a的實(shí)施例，僅因?yàn)榫чl管T3和二極管橋的上部二極管D1-D3代替到了三個(gè)晶閘管T3(作為圖4a的晶閘管T3被觸發(fā))。這個(gè)實(shí)施例將類(lèi)似于圖4a的實(shí)施例那樣運(yùn)行。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的另外的備選實(shí)施例，圖la-c的晶閘管T2和T3代替雙向切換裝置，諸如例如TRIAC，雙向切換裝置的運(yùn)行將對(duì)應(yīng)于晶閘管T2和T3的組合的運(yùn)行。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的用于起動(dòng)同步電動(dòng)馬達(dá)的方法能與又一個(gè)實(shí)施例一起實(shí)現(xiàn)，其中圖la-c的晶閘管T2將被省略，并且僅在一個(gè)電流方向上進(jìn)行場(chǎng)放電電阻器R的繞過(guò)。在這種情況下，在起動(dòng)時(shí)期的選定部分期間，場(chǎng)放電電阻器R將在電方面被單向繞過(guò)。在起動(dòng)時(shí)期的第一和第二部分期間(當(dāng)借助于晶閘管Tl來(lái)使得能夠在兩個(gè)方向上有電流時(shí))，單向旁通將意味著在引起的電壓的負(fù)半周期期間，電流將流過(guò)場(chǎng)放電電阻器R。在引起的電壓的正半周期期間，電流將流過(guò)晶閘管T3，如果旁通被啟動(dòng)的話，并且流過(guò)場(chǎng)放電電阻器R，如果旁通被停用。在起動(dòng)時(shí)期的第三部分期間(當(dāng)借助于晶閘管Tl來(lái)在一個(gè)方向上停止電流時(shí))，電流將僅在引起的電壓的正半周期期間流動(dòng)。
[0047]本發(fā)明不限于上面顯示的實(shí)施例，而是本領(lǐng)域技術(shù)人員可在權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)以多種方式修改實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種同步電動(dòng)馬達(dá)，其包括: -具有DC場(chǎng)繞組(13)的轉(zhuǎn)子， -激勵(lì)器(16)，其構(gòu)造成在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)產(chǎn)生沿第一方向穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)的DC電流來(lái)對(duì)所述DC場(chǎng)繞組(13)通電， -控制系統(tǒng)(11)，其構(gòu)造成控制穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)的電流流，所述控制系統(tǒng)(11)包括場(chǎng)放電電阻器(R)和旁通電路(15)，旁通電路(15)構(gòu)造成在電流流沿所述第一方向穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)期間實(shí)現(xiàn)第一旁通，以在電方面繞過(guò)所述場(chǎng)放電電阻器(R)，以及在電流流沿第二方向穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)期間實(shí)現(xiàn)第二旁通，以在電方面繞過(guò)所述場(chǎng)放電電阻器(R)，所述第二方向與所述第一方向相反， 其特征在于，所述控制系統(tǒng)(11)能夠引導(dǎo)所述激勵(lì)器(16)產(chǎn)生的所有DC電流來(lái)流過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)馬達(dá)，其特征在于，所述旁通電路(15)彼此獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)所述第一旁通和所述第二旁通。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的同步電動(dòng)馬達(dá)，其特征在于，所述旁通電路(15)構(gòu)造成響應(yīng)于在所述DC場(chǎng)繞組(13)中引起的電壓的頻率和幅度而實(shí)現(xiàn)所述第一旁通和所述第二旁通。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的同步電動(dòng)馬達(dá)，其特征在于，所述旁通電路(15)構(gòu)造成響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度而實(shí)現(xiàn)所述第一旁通和所述第二旁通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步電動(dòng)馬達(dá)，其特征在于，所述旁通電路(15)構(gòu)造成在所述旋轉(zhuǎn)速度在所述轉(zhuǎn)子的同步速度的0%和至少50%之間，諸如在所述同步速度的0%和至少70%之間，在0%和至少80%之間，在0%和至少85%之間，在0%和至少90%之間或在0%和至少95%之間時(shí)，在整個(gè)旋轉(zhuǎn)速度范圍上持續(xù)地實(shí)現(xiàn)所述第一旁通和所述第二旁通中的至少一個(gè)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的同步電動(dòng)馬達(dá)，其特征在于，所述旁通電路(15)構(gòu)造成在所述旋轉(zhuǎn)速度為所述同步速度的至少90%，諸如所述同步速度的至少95%，并且所述激勵(lì)器(16)未啟動(dòng)時(shí)，阻斷沿所述第二方向穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)的電流流。
7.一種用于起動(dòng)同步電動(dòng)馬達(dá)的方法，所述同步電動(dòng)馬達(dá)包括具有DC場(chǎng)繞組(13)的轉(zhuǎn)子、構(gòu)造成在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)產(chǎn)生沿第一方向穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)的DC電流來(lái)對(duì)所述DC場(chǎng)繞組(13)通電的激勵(lì)器(16)，以及電連接到所述DC場(chǎng)繞組(13)上的場(chǎng)放電電阻器(R)，所述方法包括以下步驟: -在電流流沿所述第一方向穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)期間，在所述激勵(lì)器(16)未啟動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述場(chǎng)放電電阻器(R)的第一旁通； -啟動(dòng)所述激勵(lì)器(16);以及 -引導(dǎo)所述激勵(lì)器(16)產(chǎn)生的所有DC電流來(lái)流過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟: -在電流流沿第二方向穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)期間，在所述激勵(lì)器(16)未啟動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述場(chǎng)放電電阻器(R)的第二旁通，所述第二方向與所述第一方向相反。
9.根據(jù)權(quán)利要求7至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，彼此獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)所述第一旁通和所述第二旁通。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于所述DC場(chǎng)繞組(13)中引起的電壓的頻率或幅度而實(shí)現(xiàn)所述第一旁通和所述第二旁通。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度而實(shí)現(xiàn)所述第一旁通和所述第二旁通。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟: -在所述旋轉(zhuǎn)速度在所述轉(zhuǎn)子的同步速度的0%和最多95%之間，諸如在所述同步速度的0%和最多90%之間，在0%和最多85%之間，在0%和最多80%之間，在0%和最多70%之間或在0%和最多50%之間，至少暫時(shí)實(shí)現(xiàn)所述第一旁通和所述第二旁通中的至少一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟: -在所述旋轉(zhuǎn)速度為所述同步速度的至少90%，諸如所述同步速度的至少95%，并且所述激勵(lì)器(16)未啟動(dòng) 時(shí)，阻斷沿所述第二方向穿過(guò)所述DC場(chǎng)繞組(13)的電流流。
【文檔編號(hào)】H02P1/50GK104040872SQ201280052398
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月24日
【發(fā)明者】柳玉敬, 張宏揚(yáng), D.薩維諾維 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司