同步电机的控制制造技术

一种具有相绕组的同步电动机，所述的相绕组是分离的或带抽头的， 以及其中施加的交流电的导通角在一个或更多的抽头处变化以允许电动 机在受控的方向上起动并通过受控的转矩来达到同步的速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术 一般涉及交流电驱动的同步电动机。更具体地，本专利技术涉及控制交流电(AC)驱动的同步电动机。
技术介绍
同步电动机可被定义为具有精确地成比例于AC电源频率的运转速度 的电动机，或被定义为由与电动机反电动势(EMF)同步的电流的波形驱 动的电动机。所述的后一定义包括至少一些AC供电的无刷DC电动机， 这些电动机出于效率的原因而由电子控制或其他控制锁定到AC电源。AC驱动的同步电动机是对要求恒定速度驱动的机器供以动力的有效 且公知的方法，这是因为电动机被锁定到依赖于驱动频率的旋转速率。因 为除非电动机速度接近于同步速度，换句话说，除非同步速度很低，否则 没有单向起动转矩，所以起动这样的电动机是困难的。一般地，这表明使用变频电源以允许以低速度起动电动机，电动机结 合另 一类型的电动机以提供起动转矩(例如使用至少部分相同的绕组的感 应电动机)，或使用某种机械设备以提供初始运动并随后允许只单个方向 上的运动。后者的实例包括各种离合器以及冲击起动器(impulse starter), 尽管许多情况下共有的特征是难于为在任一旋转方向上将同样好地锁定 的同步电动机确定起动方向。美国专利5859513及4716325中展示了一些解决方案，专利5859513 使用分离的起动绕组，而专利4716325使用机械反向保护。美国专利 3529221展示了具有被转换(switched)以起动电动机的绕组的罩极电动机， 提供对起动方向和转矩的有限控制。这些电动机的性能只在不严格的应用4的很窄的范围令人满意，且其构造复杂。提供锁定到电源频率的电动机的其他方法包括使用无刷DC电动机，所述的无刷DC电动机一4殳是多相逆变器驱动的才几器(multi-phase inverter driven machine),其具有检测机器转子的旋转的霍尔效应传感器和使电动 机提速并将旋转锁定到电网供电的控制器。这样的电动机的驱动及控制是 昂贵的。因此，需要用于这种问题的一种解决方案，即提供一种同步电动机， 该同步电动机起动时没有不适当的机械上或电气上的复杂性，且达到并保 持与AC电源同步的旋转速度。本专利技术提供了用于此问题以及其他问题的解决方案，所述的解决方案 提供了优于现有技术的优点或将至少为公众提供有用的选择。所有参考资料，包括在本说明书中引用的任何专利或专利申请在此通 过引用而被并入。没有承认任何参考资料等同于现有技术。对参考资料的 讨论说明这些参考资料的作者声明的内容，以及申请人保留对引用的文献 的准确性以及相关性提出质疑的权利。应清楚地理解，尽管在此参考了许 多现有技术出版物，但在新西兰或在任何其他国家中，此参考资料并不等 同于岸"人这些文献中的<壬何文献构成本领域中一4殳常识的部分。公认的是，术语"包括(comprise)"，在变化的权限下，可归结为排 他的或包含的含义。对于本说明书的目的，除非另有说明，否则术语"包括" 具有包含的含义一即，该词应理解为指不只包含其直接提到的所列出的组 件，也包含其他未指定的组件或元件。在涉及方法或过程中的一个或更多 的步骤而使用术语"包括(comprised)"或"包括(comprising)"时，该基本 原理也将被使用。在此使用的术语"电动机相位"指施加到电动机的AC电压与由电动机 产生的反电动势(EME)之间的相角。对于电动机的任一结构，此值通常 接近地等于转子位置和所施加的AC电压之间的相位关系
技术实现思路
在一个示例中，本专利技术在于一种起动并控制交流电驱动的电动机的方 法，所述电动机包含具有磁极的转子以及定子，所述定子对每一磁极都具 有至少一个激励线圈，所述方法包括通过至少一个激励线圏，以与交流电电源同步的转换方式，向所述电动机瞬变地提供交流电，以在旋转方向上起动所述电动机；-险测何时所述旋转方向错误，除去所述交流电电源并允许所述电动机停止；否则，通过下述步骤控制电源电流到所述线圈的连接检测所述激励线圈中的至少 一个激励线圈在被激励时，何时可将加速 的转矩提供给所述转子；在所述线圈将提供旋转加速度的周期的至少一部分期间，将电源电流 连接到所述线圏；加速所述转子接近同步的旋转速度。优选地，本专利技术包括一旦所述转子被加速，使所述转子保持在同步的 旋转速度。优选地，本专利技术包括通过保持被施加到线圈或线圈的组合上的电源电 流，来最初调整所述转子，直到所述转子与生成的^f兹场一致为止。优选地，本专利技术包括通过向线圈或线圏组合瞬变地提供电源电流，而 在任意方向上起动所述电动机。优选地，本专利技术包括在所述线圏的反电动势和所施加的电压同相时的 周期的至少 一部分期间，将所述交流电电源连接到线圈或线圈组合。优选地，检测线圈何时可将加速的转矩提供给所述转子的步骤包括检 测至少一个线圏或线圈的组合上的反EMF、检测被施加到所述转子上的交 流电电压，4全测所施加的所述电压何时与所述反EMF具有相同的极性。优选地，加速所述转子接近同步速度的步骤包括当反EMF和所施加 的AC电压极性相同时，将AC电压连接到线圈或线圏的组合。优选地，开关装置是三端双向可控硅开关元件，并且所述三端双向可控硅开关元件的栅极电压被监测以确定所述三端双向可控硅开关元件何 时是非导通的，以及当所述三端双向可控硅开关元件是非导通时，确定表 示从所述三端双向可控硅开关元件上的电压得到的反电动势的值。优选地，在处于同步速度时，所述转子的加速度被保持在将维持同步 的最小值。一种交流电驱动的同步电动机控制电路，其包括开关装置，其向具有转子和定子的电动机中的至少一个线圈或线圏的 组合提供交流电，所述转子具有多个磁极，并且所述定子对每一磁极都具有至少一个激励线圏；检测装置，其检测线圈或线圈组合上的反EMF何时与所施加的电压 具有相同的极性；以及触发装置，其在由所述检测装置检测到的周期的至少一部分期间，触 发所述开关装置。优选地，所述开关装置分别地转换至少两个相邻的线圈。优选地，所述相邻的线圏由具有抽头接触点的磁极线圈构成。优选地，所述电路的开关装置具有控制电极，以及当开关装置的所述 控制电极处的测量结果指示所述开关非导通时，所述电路比较在所述开关 装置上测量到的反EMF。在阅读下面详细的描述并查看相关附图时，描述本专利技术的特征的这些 以及其他的特征连同优点将变得明显。附图简迷附图说明图1是电动机布局的总体透视图。图2是用于与图1的电动机一起使用的电路的框图。图3是适合于图2的电路驱动的流程图。图4显示了用于方向确定的绕组反EMF的比较。图5显示了由绕组产生的转矩。图6显示了低速下对电动机电流的控制。图7显示了较高速度下对电动机电流的控制。图8显示了同步时的电^f各电流和电压。图9显示了电源转矩对比负载转矩的曲线图。具体实施例方式现参考图1，同步电动机一般包括具有极靴(pole piece) 101和磁体 102的转子，转子的半轴(axle shaft)及驱动连接没有被示出。定子102由护铁105以及线绕式线圈管103、 104组成，所述的护铁 105是例如层压钢(laminated steel)的环面的磁性元件，而在所述线绕式 线圈管103、 104处，线圈管在电动机的各极上形成绕组，线圏管形成线 圈管103的第一绕组和线圏管104的第二绕组，且这些绕组整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种起动并控制交流电驱动的电动机的方法，所述电动机包含具有磁极的转子以及定子，所述定子对每一磁极都具有至少一个激励线圈，所述方法包括：　通过至少一个激励线圈，以与交流电电源同步的转换方式，向所述电动机瞬变地提供交流电，以在旋转方向上起 动所述电动机；　检测何时所述旋转方向错误，除去所述交流电电源并允许所述电动机停止；　否则，通过下述步骤控制电源电流到所述线圈的连接：　检测所述激励线圈中的至少一个激励线圈在被激励时，何时可将加速的转矩提供给所述转子；　 　在所述线圈将提供旋转加速度的周期的至少一部分期间，将电源电流连接到所述线圈；　加速所述转子接近同步的旋转速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰米·乔恩·奥朗伊·威尔金森，
申请(专利权)人：威灵顿传动技术有限公司，
类型：发明
国别省市：NZ