專利名稱：用于減少三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流中的直流分量的影響的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種用于減少三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流中 的直流分量的影響的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
用于三相異步電動(dòng)機(jī)的包括半導(dǎo)體器件的啟動(dòng)器設(shè)備已經(jīng)使用 了 一段時(shí)間，這些啟動(dòng)器設(shè)備用于通過調(diào)節(jié)在所經(jīng)過電流的零交叉 處關(guān)斷的這一類半導(dǎo)體器件(兩個(gè)在各相中相互反向并聯(lián)連接半導(dǎo) 體器件)的觸發(fā)角來控制在一相、兩相或者三相中向電動(dòng)機(jī)施加的 電壓。通過控制相應(yīng)相中的所述電壓，在啟動(dòng)和停止操作過程中實(shí) 現(xiàn)了向電動(dòng)機(jī)提供的轉(zhuǎn)矩和電流的減少。半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角用于 控制向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的能量的量。
常常稱為軟啟動(dòng)器的這些類型的啟動(dòng)器設(shè)備通常具有三對(duì)這種 半導(dǎo)體器件，如晶閘管。然而，這些半導(dǎo)體器件已經(jīng)變成這種啟動(dòng) 器設(shè)備的成本決定因素，因而也使用這種啟動(dòng)器設(shè)備，所述這種啟 動(dòng)器設(shè)備具有用于兩相的僅一對(duì)這種半導(dǎo)體器件。這意味著剩余的 第三相是采用無法切換的導(dǎo)體形式。本發(fā)明涉及這一類啟動(dòng)器設(shè)備。
通過在三相中的兩相中調(diào)節(jié)半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角，可以從零到
跨過電動(dòng)機(jī)的最大電壓的100%控制跨過電動(dòng)機(jī)的電壓。這是通過
改變半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角以便比如減少觸發(fā)角從而增加所述電壓來 完成的。然而，當(dāng)僅在兩相中進(jìn)行控制時(shí)，會(huì)出現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)電流中 形式例如為直流分量的有害影響。在啟動(dòng)操作過程中，希望平穩(wěn)和 逐漸增加的轉(zhuǎn)矩，但是在啟動(dòng)期間出現(xiàn)的這種直流分量有時(shí)引起制 動(dòng)或者振動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這可能既干擾又損壞控制器系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)和由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。
本發(fā)明涉及一種用于減少三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流中這種直 流分量的影響的方法和設(shè)備，其中根據(jù)前述內(nèi)容控制三相中的兩相 的電壓。盡管就電動(dòng)機(jī)電壓而言本發(fā)明不限于用于任何特定的該種
電動(dòng)機(jī)的這種方法和設(shè)備，但是可以將200-600V作為典型電動(dòng)才幾電 壓，或者由這種電動(dòng)機(jī)遞送的功率常常在l-30kW的范圍中。本發(fā) 明也不限于用于任何特定類型的負(fù)載的這種電動(dòng)機(jī)，但是電動(dòng)機(jī)可 以用來驅(qū)動(dòng)諸如泵、車床等等所有類型的設(shè)備。 現(xiàn)有技術(shù)
美國專利6930459公開了一種用于減少三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載 電流中的直流分量的影響的方法和設(shè)備，其中如上文所述通過調(diào)節(jié) 半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角來控制三相中的兩相的電壓。然而，其中描述
的方法就測(cè)量和計(jì)算而言相當(dāng)復(fù)雜。在計(jì)算為了減少所述直流分量 的影響而應(yīng)當(dāng)如何改變半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角過程中，必須檢測(cè)和考 慮不同半導(dǎo)體器件的接通以及關(guān)斷時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種上文限定類型的方法和設(shè)備，該方法 和設(shè)備使得有可能在復(fù)雜度比上文提及的文獻(xiàn)中描述的方式更小的 情況下高效和可靠地獲得三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流中的直流分量 的影響的減少。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過提供這樣一種方法以及根據(jù)所附獨(dú) 立設(shè)備權(quán)利要求的一種設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該方法進(jìn)一步包括針對(duì)所述兩 個(gè)受控相中的各相進(jìn)行的以下步驟
a)檢測(cè)所述半導(dǎo)體器件中的第 一半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間和另一 第二半導(dǎo)體器件的后續(xù)關(guān)斷時(shí)間，
b )將所述第二半導(dǎo)體器件的電流半周期的時(shí)間周期確定為所述 兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差，該時(shí)間周期稱為第二時(shí)間周期，
c)基于關(guān)于所述第二時(shí)間周期的信息，計(jì)算為了改變所述第二時(shí)間周期的長(zhǎng)度以便補(bǔ)償經(jīng)過所述第 一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體
器件的電流的任何直流分量對(duì)該半導(dǎo)體器件的影響而需要的該半導(dǎo)
體器件的觸發(fā)角的變化值，以及
d)根據(jù)所述計(jì)算的結(jié)果來確定所述第一半導(dǎo)體器件和/或第二半
導(dǎo)體器件的觸發(fā)角，以便減少所述電流中的可能直流分量的影響。
因此，本發(fā)明是基于如下思想僅確定半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間， 以便確定為補(bǔ)償經(jīng)過某個(gè)半導(dǎo)體器件的電流的任何直流分量的影響 必須將一相中的所述第一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體器件的觸發(fā) 角變化多少。這意味著利用所謂電流半周期的時(shí)間周期來檢測(cè)電流 的任何直流分量及其幅值，其中這里將"半導(dǎo)體器件的電流半周期" 定義為從與該半導(dǎo)體反向并聯(lián)連接的半導(dǎo)體器件的關(guān)斷開始并且在 該半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)結(jié)束的時(shí)間周期，從而它不僅包括該半導(dǎo)體
器件的導(dǎo)通時(shí)間周期而且包括電壓跨過該半導(dǎo)體器件增長(zhǎng)的時(shí)間周 期，其中所述觸發(fā)角越小則該時(shí)間周期越短。這種電流半周期的確 定很易于準(zhǔn)確和可靠地進(jìn)行，并且本發(fā)明只需要關(guān)于這種時(shí)間周期 的信息，以便確定第一半導(dǎo)體器件和/或第二所述半導(dǎo)體器件的觸發(fā) 角，從而減少電流中的可能直流分量的影響。因而，雖然確定了針 對(duì)所述第二半導(dǎo)體器件的所述時(shí)間周期的長(zhǎng)度，但是也可以針對(duì)另 一第一半導(dǎo)體器件、兩個(gè)半導(dǎo)體器件或者僅第二半導(dǎo)體器件來改變 觸發(fā)角以便補(bǔ)償所述直流分量的影響，因?yàn)檫@三種選擇中的任何選 擇均可以獲得針對(duì)消除所述直流分量的影響的所述時(shí)間周期的長(zhǎng) 度，這意味著其長(zhǎng)度為所述相中的電壓的半個(gè)時(shí)間周期，對(duì)于頻率
為50Hz的電壓而言意味著10ms。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述計(jì)算步驟中比較所述第一半 導(dǎo)體器件和/或第二時(shí)間周期與所述相中的電壓的半個(gè)時(shí)間周期并 且計(jì)算為了消除所述第二時(shí)間周期與電壓的所述半個(gè)時(shí)間周期之間 的任何差值而需要的所述第一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體器件的 觸發(fā)角變化?？梢匀菀椎赜?jì)算為了消除這些時(shí)間周期之間的任何差 值而需要的所述第一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角變
9化，這使得有可能適當(dāng)?shù)卮_定這些半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角以便減少電 流中的可能直流分量的影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該方法還包括以下步驟在檢測(cè)到
所述第二半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間之后檢測(cè)所述第一半導(dǎo)體器件的關(guān) 斷時(shí)間，以及將所述第一半導(dǎo)體器件的電流半周期的時(shí)間周期確定 為最近提及的兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差，該時(shí)間周期稱為第一時(shí)間周期， 并且在所述計(jì)算步驟中比較所述第 一 時(shí)間周期和第二時(shí)間周期并且 計(jì)算為了消除所述第 一與時(shí)間周期第二時(shí)間周期之差而需要的所述 第一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角變化。這是獲得電流
中的直流分量的影響的有效減少的另一簡(jiǎn)易和可靠的選擇，因?yàn)楫?dāng) 這兩個(gè)時(shí)間周期相等時(shí)消除這一影響，并且它們均可以通過針對(duì)相 應(yīng)半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角的改變來控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該方法還包括以下步驟在檢測(cè)到 所述第二半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間之后檢測(cè)所述第一半導(dǎo)體器件的關(guān) 斷時(shí)間，以及將所述第 一半導(dǎo)體器件的電流半周期的時(shí)間周期確定 為最近提及的兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差，該時(shí)間周期稱為第 一 時(shí)間周期， 并且在所述計(jì)算步驟中使用所述第一時(shí)間周期與第二時(shí)間周期之和 作為所述相中的電壓的所述半個(gè)時(shí)間周期的值。這意味著沒有必要 了解電壓的頻率用以比較所述第 一 或者第二時(shí)間周期與所述相中的 電壓的半個(gè)時(shí)間周期從而計(jì)算為減少所述電流中的任何直流分量的 影響而可能需要的觸發(fā)角變化。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例，使用可定義的校正因子來確定觸發(fā) 角。這種校正因子的使用可以簡(jiǎn)化所需觸發(fā)角變化的確定，并且可 以很好地選擇該校正因子以使得該確定可以獲得觸發(fā)角變化，這意 味著在第 一 步驟中僅部分補(bǔ)償所述影響，然后繼而是更多補(bǔ)償步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述確定步驟中如下確定觸發(fā)角 ot(n):
a(n):oto-k"T(wTo) 其中n是所述電流半周期的編號(hào)，T是所述電流半周期的所述確定的
10時(shí)間周期，T。是所述相中的電壓的半個(gè)時(shí)間周期，Ot。是在電流中沒 有任何直流分量時(shí)為獲得所述相中的所需電壓而需要的觸發(fā)角，而
ki是所述校正因子。校正因子k,然后可以有利地為0.25-0.75rad/s, 優(yōu)選為約0.5 rad/s。與針對(duì)所述電流半周期而確定的時(shí)間周期和所述 相中的電壓的時(shí)間周期有關(guān)的信息可以以這一方式用于確定半導(dǎo)體 器件在后繼電流半周期中的觸發(fā)角。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例，在所述確定步驟中如下確定觸發(fā)角 a(n):
a(n):ao-k2(T(n-D-T(n—2)) 其中n是所述電流半周期的編號(hào)，T是所述電流半周期的所述確定的
時(shí)間周期，ao是在電流中沒有任何直流分量時(shí)為了獲得所述相中的
所需電壓而需要的觸發(fā)角，而k2是所述校正因子。所述校正因子k2
然后有利地為0.125-0.375 rad/s,優(yōu)選為約0.25 rad/s。在不了解所述 相中的電壓的所述時(shí)間周期(即電壓的頻率)的情況下，對(duì)兩個(gè)后 續(xù)電流半周期中所述時(shí)間周期的確定在這里足以用于確定所討論的 半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在所述確定步驟d)中確定所述觸發(fā) 角將變化僅在步驟d)中計(jì)算的觸發(fā)角的所述需要的變化值的一部 分，以便通過重復(fù)該方法的步驟a)-d)來逐步減少電流的任何直流 分量的影響。可能適合的是，以這一方式逐漸地改變觸發(fā)角以便平 穩(wěn)地減少所述影響并且避免過多改變觸發(fā)角。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在所述確定步驟d)中，基于各自在 步驟a)和b)之后的至少兩次在步驟c)中的所述計(jì)算來確定觸發(fā) 角。這一措施也避免由于對(duì)所述相中的電流的隨機(jī)驟然影響所造成 的觸發(fā)角的不必要變化。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，至少在所述異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)期間 基本上持續(xù)地執(zhí)行該方法，直至跨過電動(dòng)機(jī)的電壓已經(jīng)達(dá)到跨過電 動(dòng)機(jī)的最大電壓的預(yù)定比例，比如所述最大電壓的80-100%;而根 據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例，至少在所述異步電動(dòng)機(jī)的停止過程期間基本上持續(xù)地執(zhí)行該方法，直至跨過電動(dòng)機(jī)的電壓至少已經(jīng)減少至低
于跨過電動(dòng)機(jī)的最大電壓的預(yù)定值，比如最大電壓的50-30%。
在從屬權(quán)利要求中限定根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備實(shí)施例，并且其特征 和優(yōu)點(diǎn)從對(duì)應(yīng)方法利要求的以上描述中得以顯現(xiàn)。
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 這種計(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)。


下文是參照附圖對(duì)作為例子引用的本發(fā)明實(shí)施例的具體描述。
在附圖中
圖1示出了用于三相異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路圖，其中控 制三相中的兩相的電壓；
圖2是針對(duì)根據(jù)圖1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一相的負(fù)載電流中沒有直流 分量的情況而言、跨過該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的該相的半導(dǎo)體器件的電壓和這 一相中供給電動(dòng)機(jī)的電流相對(duì)于時(shí)間的曲線圖、以及當(dāng)該相的任何 半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時(shí)為高、否則為低的取值相對(duì)于時(shí)間的曲線圖；以 及
圖3是針對(duì)根據(jù)圖1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一相的負(fù)載電流中有正直流 分量的情況而言、跨過該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的該相的半導(dǎo)體器件的電壓和這 一相中供給電動(dòng)機(jī)的電流相對(duì)于時(shí)間的曲線圖、以及當(dāng)該相的任何 半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時(shí)為高、否則為低的取值相對(duì)于時(shí)間的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于三相異步電動(dòng)機(jī)的所謂啟動(dòng)器設(shè)備的一般性構(gòu) 造，其中可以布置根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，并且可以應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明用 于減少負(fù)載電流中的直流分量的影響的方法。示出了三相線路Ll 、 L2和L3如何連接到對(duì)稱三相電壓電源(未示出)以便饋電給電子三相異步電動(dòng)機(jī)M。三相電源可以是電源電壓或者借助轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生 的三相，因而電源電壓在后一情況下也可以是直流電壓。
在所經(jīng)過電流的零交叉處關(guān)斷的這一類成對(duì)半導(dǎo)體器件VI、 V2 和V3、 V4(這里是晶閘管)串行連接到各線路L1、 L2。用于第三 相的線路L3直接地連接到電動(dòng)機(jī)M的第三相端子。
電動(dòng)機(jī)與布置A關(guān)聯(lián)，該布置A適于通過向所述半導(dǎo)體器件發(fā) 送觸發(fā)信號(hào)來控制半導(dǎo)體器件，而這些半導(dǎo)體器件通過所經(jīng)過電流 的零交叉被關(guān)斷，從而晶閘管在導(dǎo)通與非導(dǎo)通狀態(tài)之間切換。這一 切換控制向電動(dòng)機(jī)M提供的電壓和電流?？邕^這些晶閘管產(chǎn)生的電 壓是用于相Ll的Ul和用于相L2的U2，而對(duì)應(yīng)的相電流由il和 i2表示。
電壓測(cè)量設(shè)備Dl和D2與各晶閘管對(duì)并聯(lián)連接。測(cè)量設(shè)備Dl 和D2如下所述在它們的輸出分別提供分別代表測(cè)量的電壓Ul和 U2的數(shù)字信號(hào)XI和X2。當(dāng)跨過晶閘管V1、 V2的所討論的電壓， 如Ul,基本上為零時(shí)，即當(dāng)至少一個(gè)晶閘管導(dǎo)通時(shí)或者在相電壓的 零交叉過程中，信號(hào)X1為邏輯"1"。在所有其它情況下，即當(dāng)有跨 過晶閘管的電壓時(shí)，信號(hào)XI為邏輯"0"。這一信號(hào)XI被轉(zhuǎn)發(fā)到所 述布置A。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D和圖3描述電動(dòng)機(jī)的操作。
布置A使用信號(hào)XI和X2作為用于觸發(fā)晶閘管(也就是使它們 導(dǎo)通)的參考。以在圖2和圖3中從相應(yīng)信號(hào)XI、 X2的負(fù)邊沿而 計(jì)算的觸發(fā)角ot來觸發(fā)晶閘管。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)角ot來調(diào)節(jié)跨過電動(dòng)機(jī) 端子的電壓，在觸發(fā)角為0。時(shí)(即所有晶閘管一直導(dǎo)通)，電動(dòng)機(jī) 電壓為最大電壓的100% ,在觸發(fā)角度為90。時(shí)，電動(dòng)機(jī)電壓為所述 最大電壓的50%,而在觸發(fā)角度180。時(shí)(即晶閘管總是不導(dǎo)通)， 電動(dòng)機(jī)電壓為所述最大電壓的0%。通過逐漸地增加或者減少觸發(fā) 角度a來對(duì)應(yīng)地調(diào)節(jié)^爭(zhēng)過電動(dòng)才幾端子的電壓。
圖2示出了電流il中不存在直流分量的情況，這意味著兩個(gè)晶 閘管VI和V2的電流時(shí)間表面(current time surface )將是相同的，
13而用于這一相的參考信號(hào)XI (以及用于另一相的X2)的周期時(shí)間
To將等于電壓的半個(gè)時(shí)間周期。就50Hz的頻率而言，T。等于10毫秒。
在圖3中示出了出現(xiàn)直流分量時(shí)電壓和電流曲線的形狀所發(fā)生 的情況。這是針對(duì)相L1而示出的。示出了正直流分量如何添加到電 流il,這意味著晶閘管VI的電流時(shí)間表面將比與之反向并聯(lián)連接 的晶閘管V2的電流時(shí)間表面更大。這也意味著作為從晶閘管V2的 關(guān)斷到晶閘管VI的關(guān)斷時(shí)間的時(shí)間周期而定義的電流半周期T1將 長(zhǎng)于晶閘管V2的電流半周期的時(shí)間周期T2。這也意味著T1>T0而 T2<T0,其中TO是所述相中的電壓的半個(gè)時(shí)間周期。oto是在電流中 沒有直流分量時(shí)為了獲得所述相中的所需電壓而需要的觸發(fā)角。觸 發(fā)角a在這 一 情況下對(duì)于正觸發(fā)和負(fù)觸發(fā)而言是相等的，即 oc0=al=a2，其中aO是為了獲得跨過電動(dòng)機(jī)M的繞組的所需電壓而 需要的觸發(fā)角。
本發(fā)明以減少電動(dòng)機(jī)M的負(fù)載電流中這種直流分量的影響為目 標(biāo)。這是通過檢測(cè)第一半導(dǎo)體器件V2的關(guān)斷時(shí)間和另一第二半導(dǎo) 體器件VI的后續(xù)關(guān)斷時(shí)間來完成的，所述檢測(cè)由遞送信號(hào)XI的設(shè) 備D1來執(zhí)行。然后在所述布置中將半導(dǎo)體器件VI的電流半周期的 時(shí)間周期確定為所述兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差。此后，基于關(guān)于這一時(shí)間 Tl的信息，來計(jì)算為了改變時(shí)間周期Tl的長(zhǎng)度以便補(bǔ)償經(jīng)過半導(dǎo) 體器件VI的電流的直流分量的影響而需要的所述第一半導(dǎo)體器件 V2和/或第二半導(dǎo)體器件VI的觸發(fā)角的變化值。然后根據(jù)所述計(jì)算 的結(jié)果來確定所述第一半導(dǎo)體器件V2和/或第二半導(dǎo)體器件VI的 觸發(fā)角，以便減少電流中的直流分量的影響。這意味著在圖3中所 示情況下應(yīng)當(dāng)增加晶閘管VI的觸發(fā)角on(或者根據(jù)圖3中使用的編 號(hào)更確切地為ot3或者a5或者...)，和/或應(yīng)當(dāng)減少晶閘管V2的觸發(fā)
角a2 (或者Ot4或者OC6或者…)。
利用所述計(jì)算可以比較時(shí)間周期Tl與時(shí)間TO,或者也可以確 定用于另一晶閘管的電流半周期的時(shí)間T2并且比較T1與T2,或者
14比較T1或者T2與Tl和T2的求和，因而將沒有必要了解TO。
然后通過連續(xù)地校正為了獲得跨過電動(dòng)機(jī)繞組的所需電壓而需 要的觸發(fā)角oto來獲得觸發(fā)角on、 a2、 CC3等，從而將補(bǔ)償直流分量。 這然后可以通過^f吏用上文"i兌明的以下方法來完成
a(n):ao畫k"T(n-D-To)
或者
a(n)=oc0-k2(T(n-!
ki和k2是定義控制放大率的校正因子，而ao是為了獲得所需電壓而 通常需要的觸發(fā)角。k！的典型值=0.5 rad/s而k2的典型值=0.25 rad/s。 然而要指出的是，觸發(fā)角a也可以僅表達(dá)為時(shí)間周期，即從關(guān)斷時(shí)間 到下 一接通時(shí)間的時(shí)間周期，而校正因子然后將是無量綱的。
由此可以用很簡(jiǎn)易和可靠的方式高效地實(shí)現(xiàn)同步三相電動(dòng)機(jī)的 負(fù)載電流中的直流分量影響的減少。優(yōu)選地在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止 過程中執(zhí)行這種方法以便減少由于制動(dòng)或者振動(dòng)轉(zhuǎn)矩所造成的對(duì)電 動(dòng)機(jī)和與之連接的負(fù)載的干擾和破壞風(fēng)險(xiǎn)。
本發(fā)明當(dāng)然無論如何并不限于上文描述的實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員而言將顯而易見的是，存在對(duì)本發(fā)明的許多可能修改而 不脫離如所附權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明基本思想。
雖然上文已經(jīng)僅針對(duì)一相描述了控制，但是對(duì)于其它受控相執(zhí) 行著與之并行的對(duì)應(yīng)控制過程。
權(quán)利要求
1. 一種用于減少三相異步電動(dòng)機(jī)(M)的負(fù)載電流中的直流分量的影響的方法，其中通過調(diào)節(jié)在所經(jīng)過電流的零交叉處關(guān)斷的這一類半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角(α)來控制三相中的兩相的電壓(U1，U2)，其中在各相中兩個(gè)半導(dǎo)體器件相互反向并聯(lián)連接，其特征在于，所述方法包括針對(duì)各所述受控相進(jìn)行的以下步驟a)檢測(cè)所述半導(dǎo)體器件中的第一半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間和另一第二半導(dǎo)體器件的后續(xù)關(guān)斷時(shí)間，b)將所述第二半導(dǎo)體器件(V1)的電流半周期的時(shí)間周期(T1)確定為所述兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差，該時(shí)間周期(T1)稱為第二時(shí)間周期，c)基于關(guān)于所述第二時(shí)間周期的信息來計(jì)算為了改變所述第二時(shí)間周期的長(zhǎng)度以便補(bǔ)償經(jīng)過所述第一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體器件的所述電流的任何直流分量對(duì)該半導(dǎo)體器件的影響而需要的該半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角的變化值，以及d)根據(jù)所述計(jì)算的結(jié)果來確定所述第一(V2)和/或第二(V1)半導(dǎo)體器件的所述觸發(fā)角，以便減少所述電流中的可能直流分量的影響。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述計(jì)算步驟中比較所述第一半導(dǎo)體器件和/或第二時(shí)間周期(Tl)與所述相中所述電壓的半個(gè)時(shí)間周期(TO),并且計(jì)算為了消除所述第二時(shí)間周期與所述電壓的所述半個(gè)時(shí)間周期之間的任何差值而需要的所述第 一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體器件的所述觸發(fā)角變化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 -在檢測(cè)到所述第二半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間之后檢測(cè)所述第一半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間，以及-將所述第一半導(dǎo)體器件的電流半周期的時(shí)間周期(T2)確定 為最近提及的兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差，該時(shí)間周期(T2)稱為第一時(shí)間周期，以及，在所述計(jì)算步驟中比較所述第 一 時(shí)間周期和第二時(shí)間周期(Tl, T2)并且計(jì)算為了消除所述第一時(shí)間周期與第二時(shí)間周期之差而需要的所述第一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體器件的所述觸發(fā) 角的變化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 -在檢測(cè)到所述第二半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間之后檢測(cè)所述第一半導(dǎo)體器件(V2)的關(guān)斷時(shí)間，以及-將所述第一半導(dǎo)體器件的電流半周期的時(shí)間周期(T2)確定 為最近提及的兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差，該時(shí)間周期(T2)稱為第一時(shí)間 周期，以及，在所述計(jì)算步驟中使用所述第 一 時(shí)間周期與第二時(shí)間周 期(T1; T2)之和(T! + T2)作為所述相中所述電壓的所述半個(gè)時(shí)間周期的值。
5. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述確 定步驟d)中使用可定義的校正因子(k!, k2)來確定所述觸發(fā)角。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或者4和從屬于權(quán)利要求3的權(quán)利要求5 所述的方法，其特征在于，在所述確定步驟中如下確定所述觸發(fā)角 a(n):a(n):ao畫k!(T(nd廣To), 其中n是所述電流半周期的編號(hào)，T是所述電流半周期的所述確定的 時(shí)間周期，To是所述相中所述電壓的半個(gè)時(shí)間周期，ao是在所述電 流中沒有任何直流分量時(shí)為了獲得所述相中的所需電壓而需要的所 述觸發(fā)角，而ld是所述校正因子。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述校正因子為 0.25-0.75 md/s，優(yōu)選為約0.5 rad/s。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3以及從屬于權(quán)利要求2和4的權(quán)利要求5所 述的方法，其特征在于，在所述確定步驟d)中如下確定所述觸發(fā)角 a(n):a(n)=a0-k2(T(n-irT(n—2))， 其中n是所述電流半周期的編號(hào)，T是所述電流半周期的所述確定的 時(shí)間周期，aQ是為了在所述電流中沒有任何直流分量時(shí)為了獲得所 述相中的所需電壓而需要的所述觸發(fā)角，而k2是所述校正因子。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述校正因子k2 為0.125-0.375 rad/s,優(yōu)選為約0.25 md/s。
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述 確定步驟d)中確定使所述觸發(fā)角變化在步驟d)中計(jì)算的所述觸發(fā) 角的所述需要的變化值的僅一部分，以便通過重復(fù)所述方法的所述 步驟a) -d)來逐步減少所述電流的任何直流分量的影響。
11. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述 確定步驟d)中基于各自在所述步驟a)和b)之后的至少兩次在步 驟c)中的所述計(jì)算來確定所述觸發(fā)角。
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，至少在 所述異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)期間基本上持續(xù)地執(zhí)行所述方法，直至跨過 所述電動(dòng)機(jī)的所述電壓已經(jīng)達(dá)到跨過所述電動(dòng)機(jī)的最大電壓的預(yù)定 比例，比如所述最大電壓的80-100% 。
13. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在至少 停止所述異步電動(dòng)機(jī)的過程期間基本上持續(xù)地進(jìn)行所述方法，直至 跨過所述電動(dòng)機(jī)的所述電壓至少已經(jīng)減少至低于跨過所述電動(dòng)機(jī)的 最大電壓的預(yù)定值，比如所述最大電壓的50-30%。
14. 一種用于減少三相異步電動(dòng)機(jī)(M)的負(fù)載電流中的直流分 量的影響的設(shè)備，其中所述電動(dòng)機(jī)與布置(A)關(guān)聯(lián)，所述布置(A) 用于通過調(diào)節(jié)在所經(jīng)過電流的零交叉處關(guān)斷的這一類半導(dǎo)體器件(Vl-V4)的觸發(fā)角來控制三相中的兩相(Lp L2)的電壓，其中在 各相中兩個(gè)半導(dǎo)體器件相互反向并聯(lián)連接，其特征在于，所述設(shè)備 針對(duì)各所述受控相包括.用于檢測(cè)所述半導(dǎo)體器件中的第 一半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間和另 一第二半導(dǎo)體器件的后續(xù)關(guān)斷時(shí)間的裝置(Dl， D2)，*用于將所述第二半導(dǎo)體器件的電流半周期的時(shí)間周期(Tl)確定為所述兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差的裝置(A),該時(shí)間周期(Tl )稱為第 二時(shí)間周期，，用于基于關(guān)于所述第二時(shí)間周期的信息來計(jì)算為了改變所述第 二時(shí)間周期的長(zhǎng)度以便補(bǔ)償經(jīng)過所述第 一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo) 體器件的所述電流的任何直流分量對(duì)該半導(dǎo)體器件的影響而需要的 這一半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角(a)的變化值的裝置(A)，以及*用于根據(jù)所述計(jì)算的結(jié)果來確定所述第一半導(dǎo)體器件和/或第 二半導(dǎo)體器件的所述觸發(fā)角以便通過所述布置所進(jìn)行的對(duì)應(yīng)控制來 減少所述電流中的可能直流分量的影響的裝置(A)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算裝置 適于比較所述第二時(shí)間周期(Tl)與所述相(Ll)中所述電壓的半 個(gè)時(shí)間周期(T。)并且計(jì)算為了消除所述第二時(shí)間周期與所述電壓 的所述半個(gè)時(shí)間周期之間的任何差值而需要的所述第 一 半導(dǎo)體器件 和/或第二半導(dǎo)體器件的所述觸發(fā)角的變化。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述檢測(cè)裝置 適于在檢測(cè)到所述第二半導(dǎo)體器件(VI)的關(guān)斷時(shí)間之后檢測(cè)所述 第一半導(dǎo)體器件(V2)的關(guān)斷時(shí)間，所述時(shí)間周期確定裝置適于將 所述第一半導(dǎo)體器件的電流半周期的時(shí)間周期(T2)確定為最近提 及的關(guān)斷時(shí)間之差，該時(shí)間周期(T2)稱為第一時(shí)間周期，并且所 述計(jì)算裝置適于比較所述第一時(shí)間周期和第二時(shí)間周期(Tl， 丁2) 并且計(jì)算為了消除所述第一時(shí)間周期與第二時(shí)間周期之差而需要的 所述第一半導(dǎo)體器件和/或第二半導(dǎo)體器件的所述觸發(fā)角變化。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述檢測(cè)裝置 適于在檢測(cè)到所述第二半導(dǎo)體器件(VI)的關(guān)斷時(shí)間之后檢測(cè)所述 第一半導(dǎo)體器件(V2)的關(guān)斷時(shí)間，所述時(shí)間周期確定裝置適于將 所述第一半導(dǎo)體器件的電流半周期的時(shí)間周期(T2)確定為最近提 及的兩個(gè)關(guān)斷時(shí)間之差，該時(shí)間周期(T2)稱為第一時(shí)間周期，并 且所述計(jì)算裝置適于使用所述第 一 時(shí)間周期與第二時(shí)間周期之和
18. 根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征 在于，所述觸發(fā)角確定裝置適于確定使所述觸發(fā)角變化由所述計(jì)算 裝置計(jì)算的所述需要的所述觸發(fā)角的變化值的僅一部分，以便逐步 減少所述電流的任何直流分量的影響。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14-18中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征 在于，所述檢測(cè)裝置、時(shí)間周期確定裝置和所述計(jì)算裝置適于獲得 對(duì)需要的所述觸發(fā)角變化值的多次計(jì)算，并且所述觸發(fā)角確定裝置 適于基于至少兩次所述計(jì)算來確定所述觸發(fā)角。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14-19中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征 在于，該設(shè)備適于至少在三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)期間基本上持續(xù)地 減少所述三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流中的直流分量的影響，直至跨 過所述電動(dòng)機(jī)的所述電壓已經(jīng)達(dá)到跨過所述電動(dòng)機(jī)的最大電壓的預(yù) 定部分，比如所述最大電壓的80-100% 。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14-20中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征 在于，所述設(shè)備適于在至少停止三相異步電動(dòng)機(jī)的過程期間基本上 持續(xù)地減少所述三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流中的直流分量的影響， 直至跨過所述電動(dòng)機(jī)的所述電壓已經(jīng)減少至低于跨過所述電動(dòng)機(jī)的 最大電壓的預(yù)定值，比如所述最大電壓的50-30%。
22. —種可直接地加載到計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序， 包括用于在所述程序運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上時(shí)控制根據(jù)權(quán)利要求1-13中的 任 一 權(quán)利要求所述的步驟的計(jì)算機(jī)代碼部分。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序，至少部分地通過作為 因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)來提供。
24. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，具有記錄于其上的計(jì)算機(jī)程序，其 中所述計(jì)算機(jī)程序被設(shè)計(jì)成進(jìn)行對(duì)根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任一權(quán)利 要求所述的步驟的計(jì)算機(jī)控制。
全文摘要
一種用于減少三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流中的直流分量的影響的方法，其中通過調(diào)節(jié)在所經(jīng)過電流的零交叉處關(guān)斷的這一類半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角來控制三相中的兩相的電壓，該方法包括針對(duì)各所述受控相進(jìn)行的以下步驟檢測(cè)半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間；計(jì)算為了改變兩個(gè)后續(xù)關(guān)斷時(shí)間之間的時(shí)間周期的長(zhǎng)度以便補(bǔ)償直流分量的影響而需要的半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角的變化值；以及根據(jù)這一計(jì)算的結(jié)果來確定所述半導(dǎo)體器件的觸發(fā)角。
文檔編號(hào)H02M5/257GK101512887SQ200780033570
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者D·克林, G·約翰森 申請(qǐng)人:Abb公司