一种基于转矩特性的异步起动永磁同步电机快速起动方法与流程

专利2022-06-30  58


本发明涉及异步起动永磁同步电机领域,特别涉及到一种保证异步起动永磁电机最大转矩起动,缩短起动时间的快速起动方法。



背景技术:

异步起动永磁同步电机在起动时可直接接通三相交流电源起动,当其转子被牵入同步转速稳定运行后,又具有永磁同步电机功率因数高,效率高等优点。因其起动方便又节能,在许多应用场合正逐步取代异步交流电机。然而,异步起动永磁同步电机转子上既有用于起动的笼条或导电套,又装设有永磁体,起动过程较普通感应电机更为复杂。其起动过程的合成转矩由异步转矩ta、发电制动转矩tg、磁阻负序分量转矩tb、脉振转矩等构成。其中发挥主要驱动作用的是异步转矩ta,在起动过程后期异步转矩随转差率的减小而减小,加之永磁体发电制动转矩的大小随电机转速的升高先增大后减小,在异步起动过程中,合成转矩出现阶段性减小。各种转矩的相互制约影响,并不能充分有效地利用电机的异步转矩和同步转矩。尤其是在某些稳态负载转矩不大,但负载转动惯量较大的应用场合,如化纤机械用的异步起动永磁同步电机中,则会出现起动时间过长的现象,甚至是出现发电制动转矩过大导致起动失败或后期无法牵入同步等一系列问题。

公告号cn105529966的一种混合鼠笼转子的异步起动永磁同步电机及其起动方法,其所述起动方法采用△/y切换方法,本质上为加压起动方法,即在起动阶段增加输入电压,当电机牵入同步后切换为较低电压供电。虽然其所述方法通过增加输入电压的方式在一定程度上增加了起动转矩,但是电机在起动过程中,依然会受永磁发电制动转矩的制动作用影响使电机在带较大转动惯量负载或重载起动时起动时间较长。

公告号cn104767428b的同步电动机异步起动后的投励控制方法及投励控制装置,公告号cn109474211a的同步电动机起动亚同步检测方法、装置和系统,公告号cn105529966b的一种变频器异步起动电励磁同步电机的方法,以上起动方法针对电励磁同步电机,所述方法通过在起动过程中不加励磁,待合适时机进行投励使电机同步运行。虽然采用上述几种起动方法起动时,不会受同步制动转矩的影响,但是在起动过程中也未能充分地利用同步转矩。且上述几种起动方法是基于电励磁同步电机,相比于永磁同步电机,电励磁同步电机体积较大,部件复杂,应用场合有限。公告号cn108880363a的三级式无刷同步电机异步起动控制方法及系统,所述专利在上述电励磁电机的基础上,采用电力电子器件及控制系统实现了无刷电励磁的功能,使电机具备了更高的可靠性。但其起动方法依然是在电机启动时利用电机转子阻尼绕组产生的异步转矩进行起动,并没有充分利用到同步转矩。

公告号cn103178760b的一种异步起动永磁同步电机软启动方法及软起动器,所述方法采用变频起动,起动时间受变频器的影响较大,此外变频起动过程中的并不能发挥电机的最大转矩。

公告号cn108768218a的一种提高异步起动永磁电机起动能力的装置和方法,所述起动方法通过检测起动时电源电压通入异步起动永磁电机三相绕组形成的磁场与转子永磁磁场间的瞬态夹角,利用异步起动永磁电机起动瞬间的永磁转矩,使电机快速起动。该起动方法仅对起动瞬间的转矩进行了强化,在起动过中,由于电机定转子磁场的不同步,依然会出现各种转矩相互制约影响。公告号cn103580429b的半磁片式永磁同步电动机异步起动方法,与上述缺点相似,起动中各种转矩相互影响,不能充分发挥各种转矩对起动的积极作用。



技术实现要素:

针对现有的异步起动永磁同步电机起动方式中存在的各种转矩相互制约影响,不能有效利用电机所能提供的异步转矩和同步转矩进行起动的不足之处,本发明提出一种根据电机在不同转速阶段运行时的转矩特性,将异步起动与最大同步转矩起动相结合,以输出最大转矩为目的实现电机快速起动方法。

为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

一种基于转矩特性的异步起动永磁同步电机快速起动方法,

该快速起动方法基于的起动系统的拓扑结构包括:控制处理模块、双通道电机驱动模块、切换开关模块、异步起动永磁同步电机及其编码器;控制处理模块中主要包括主控制器;双通道电机驱动模块包括异步合成转矩起动驱动单元和最大同步转矩起动驱动单元两部分;切换开关模块包括开关k1和k2,其中,开关k1与异步合成转矩起动驱动单元相连,开关k2与最大同步转矩起动驱动单元相连;

该快速起动方法按以下步骤进行:

(一)当电机需要起动时,主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出被控电机额定电压和额定频率的电源,然后控制开关k2断开k1闭合向电机供电,异步起动永磁同步电机在额定电压和额定频率下自起动,即在异步合成转矩的作用下升速;

(二)在电机升速阶段,主控制器实时根据编码器提供的转子位置信号计算电机转速n,并将其转化为对应的转差率s(s=1-n/n0,n0为电机同步转速),进而结合异步合成转矩公式tav(s)计算出电机异步合成转矩起动方式下的实时转矩,并比较电机的异步合成转矩tav(s)与最大同步转矩temmax的大小;

所述异步合成转矩公式:tav(s)=tc(s) tg(s),其中:

式中:m为电机相数;p为电机极对数;u为电源相电压;f为电源频率;s为转差率;r1和x1分别为定子绕组电阻和漏抗;r’2和x’2分别为转子电阻和电抗的折算值;e0为电机的空载反电动势,xd和xq分别为电机的交、直轴电抗;c1为修正系数,c1=1 x1/xm,其中xm为同步电抗;

所述电机最大同步转矩可根据如下永磁电机最大同步转矩公式及被控电机具体参数求得:

其中,m为电机相数,p为电机极对数,ψf为永磁转子每极磁链,u为电源相电压,xd和xq分别为电机的交、直轴电抗,ω0为电机额定转速对应的电角速度,θmax为电机最大同步转矩时对应的转矩角;

(三)当主控制器检测到异步合成转矩tav(s)小于最大同步转矩temmax时,主控制器记录此时电机转速并转化为对应的电角速度ω,进而结合上述永磁电机最大同步转矩公式计算出该电角速度ω下电机最大同步转矩temmax对应的转矩角θ’,然后控制最大同步转矩起动驱动单元,使其输出与该时刻编码器提供的转子磁极位置呈转矩角θ’的定子电压相位的电源,然后控制开关k1断开k2闭合向电机供电;主控制器在该阶段通过编码器提供的转子位置信号实时计算电机的电角速度,并求解保持最大同步转矩temmax不变所需的定转子之间的转矩角θ,同时控制最大同步转矩起动驱动单元进行定子电压相位切断跳变,使输出电压相位与转子磁极间始终能够保持满足temmax不变的转矩角θ,从而保证电机升速过程中temmax恒定;由于相位切换跳变使周期较小,频率增大,从而保证电机在最大同步转矩temmax作用下升速;

(四)主控制器在最大同步转矩起动阶段实时检测电机转速并通过前述方法计算电机实时异步合成转矩tav(s),与最大同步转矩temmax进行比较;

(五)主控制器检测到异步合成转矩tav(s)大于最大同步转矩temmax时,记录此时编码器提供的转子磁极位置信号,控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出与此刻转子磁极位置同相位的额定电压和额定频率的电源,然后控制开关k2断开k1闭合向电机供电;电机再次在异步合成转矩作用下起动;

(六)主控制器在电机起动阶段实时对比异步合成转矩tav(s)与电机最大同步转矩temmax的大小,并按照前述原则进行相互切换;至到电机到达同步转速,主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元输出被控电机额定电压和额定频率的电源,并控制开关k2断开k1闭合向电机供电,使电机在额定状态下稳定运行,起动过程结束。

最大同步转矩起动方式是采用驱动电压相位切断跳变实现;所述相位切断跳变是通过主控制器控制最大同步转矩起动驱动单元中的电力电子开关器件的通断实现;最大同步转矩起动驱动电路中由三相电路构成,每相由多路相位不同的电压源构成,各路由电力电子开关器件负责通断,主控制器根据所需相位控制每相中开关器件的导通和关断实现相位的跳变。

在所有异步合成转矩起动阶段内,通过主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出被控电机额定频率但高于额定电压的电源,从而提高电机异步合成转矩tav(s)的大小。

根据电机异步合成转矩tav(s)中电压u与转差率s的关系,确定电机在升速过程中保持异步合成转矩tav(s)恒定时u与s的函数关系;然后在所有异步合成转矩起动阶段内,主控制器根据该u与s的函数关系并结合电机实时转差率s,控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出转差率s对应的驱动电压u的电源向电机供电。

根据电机异步合成转矩tav(s)中频率f与转差率s的关系,确定电机在升速过程中异步合成转矩tav(s)恒定时f与s的函数关系;在所有异步合成转矩起动阶段内,主控制器根据该f与s的函数关系并结合电机实时转差率s,控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出转差率s对应的驱动频率为f的电源向电机供电。

本发明的有益效果:

本发明利用在异步起动永磁同步电机起动过程中,受发电制动转矩、磁阻负序分量转矩的作用以及起动后期异步转矩随转差率的减小而明显减小的影响,合成的总平均转矩会出现阶段性小于最大永磁同步转矩的现象。当异步起动的合成起动转矩大于电机的最大同步转矩时,利用异步起动的合成起动转矩起动。当异步起动的合成起动转矩小于最大同步转矩时,切换为利用电机的最大同步转矩起动。在异步起动过程中根据电机具体的起动转矩特性,进行两种起动方式交替切换,保证异步起动永磁同步电机在起动过程中起动转矩能够兼具异步转矩与同步转矩的最大者,使起动转矩最大化,提高电机起动能力与牵入同步能力,缩短起动时间,而且实现平稳起动。

本发明在电机起动过程中,根据被控电机的具体转矩特性有机融合了两种起动方法,使异步合成转矩与最大同步转矩相互弥补,使起动转矩最大化。

本发明在最大同步转矩起动阶段,采用相位跳变式最大同步转矩起动方法,该方法在保证temmax为常数的基础上,实时检测电机转速并求解保持最大同步转矩temmax不变所需的定转子之间的转矩角θ,通过定子电压相位切断跳变使输出电压相位与转子磁极间始终能够保持满足temmax不变的转矩角θ,从而保证电机升速过程中temmax恒定,通过相位切断跳变达到减小周期,增大频率,电机转速快速上升的起动效果。

附图说明:

图1为本发明的拓扑结构示意图;

图2为切换原理示意图;

图3为实施案例一:不调节电压不调频率,利用两种转矩交替切换实现快速起动的原理示意图;

图4为实施案例二:升压,减少起动方式切换点个数的原理示意图;

图5为实施案例三:调压,保持起动快速稳定的原理示意图;

图6为实施案例四:调频保持起动快速稳定的原理示意图;

图7相位切断跳变原理示意图;

图8预期效果图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例一:

如图1、图2、图3、图7和图8所示,一种基于转矩特性的异步起动永磁同步电机快速起动方法,该快速起动方法基于的起动拓扑结构包括:控制处理模块、双通道电机驱动模块、切换开关模块、异步起动永磁同步电机及其编码器;控制处理模块中主要包括主控制器,双通道电机驱动模块包括异步合成转矩起动驱动单元和最大同步转矩起动驱动单元两部分,切换开关模块包括开关k1和k2,其中,开关k1与异步合成转矩起动驱动单元相连,开关k2与最大同步转矩起动驱动单元相连;

该快速起动方法按以下步骤进行:

(一)当电机需要起动时,主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出被控电机额定电压和额定频率的电源,然后控制开关k2断开k1闭合向电机供电,异步起动永磁同步电机在额定电压和额定频率下自起动,即在异步合成转矩的作用下升速;

(二)在电机升速阶段,主控制器实时根据编码器提供的转子位置信号计算电机转速n,并将其转化为对应的转差率s(s=1-n/n0,n0为电机同步转速),进而结合异步合成转矩公式tav(s)计算出电机异步合成转矩起动方式下的实时转矩,并比较电机的异步合成转矩tav(s)与最大同步转矩temmax的大小;

所述异步合成转矩公式:tav(s)=tc(s) tg(s),其中:

式中:m为电机相数;p为电机极对数;u为电源相电压;f为电源频率;s为转差率;r1和x1分别为定子绕组电阻和漏抗;r’2和x’2分别为转子电阻和电抗的折算值;e0为电机的空载反电动势,xd和xq分别为电机的交、直轴电抗;c1为修正系数,c1=1 x1/xm,其中xm为同步电抗(备注:该部分为函数对应于图1中控制处理模块内的曲线,是被控电机的固有特性);

所述电机最大同步转矩可根据如下永磁电机最大同步转矩公式及被控电机具体参数求得:

其中,m为电机相数,p为电机极对数,ψf为永磁转子每极磁链,u为电源相电压,xd和xq分别为电机的交、直轴电抗,ω0为电机额定转速对应的电角速度,θmax为电机最大同步转矩时对应的转矩角;

(三)当主控制器检测到异步合成转矩tav(s)小于最大同步转矩temmax时,主控制器记录此时电机转速并转化为对应的电角速度ω,进而结合上述永磁电机最大同步转矩公式计算出该电角速度ω下电机最大同步转矩temmax对应的转矩角θ’,然后控制最大同步转矩起动驱动单元,使其输出与该时刻编码器提供的转子磁极位置呈转矩角θ’的定子电压相位的电源,然后控制开关k1断开k2闭合向电机供电;主控制器在该阶段通过编码器提供的转子位置信号实时计算电机的电角速度,并求解保持最大同步转矩temmax不变所需的定转子之间的转矩角θ,同时控制最大同步转矩起动驱动单元进行定子电压相位切断跳变,使输出电压相位与转子磁极间始终能够保持满足temmax不变的转矩角θ,从而保证电机升速过程中temmax恒定。由于相位切换跳变使周期较小,频率增大,从而保证电机在最大同步转矩temmax作用下升速;

(四)主控制器在最大同步转矩起动阶段实时检测电机转速并通过前述方法计算电机实时异步合成转矩tav(s),与最大同步转矩temmax进行比较;

(五)主控制器检测到异步合成转矩tav(s)大于最大同步转矩temmax时,记录此时编码器提供的转子磁极位置信号,控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出与此刻转子磁极位置同相位的额定电压和额定频率的电源,然后控制开关k2断开k1闭合向电机供电;电机再次在异步合成转矩作用下起动;

(六)主控制器在电机起动阶段实时对比异步合成转矩tav(s)与电机最大同步转矩temmax的大小,并按照前述原则进行相互切换;至到电机到达同步转速,主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元输出被控电机额定电压和额定频率的电源,并控制开关k2断开k1闭合向电机供电,使电机在额定状态下稳定运行,起动过程结束。

本发明中最大同步转矩起动方式是采用驱动电压相位切断跳变实现;所述相位切断跳变是通过主控制器控制最大同步转矩起动驱动单元中的电力电子开关器件的通断实现;最大同步转矩起动驱动电路中由三相电路构成,每相由多路相位不同的电压源构成,各路由电力电子开关器件负责通断,主控制器根据所需相位控制每相中开关器件的导通和关断实现相位的跳变。

本发明在最大同步转矩起动阶段,采用相位跳变式最大同步转矩起动方法,该方法在保证temmax为常数的基础上,实时检测电机转速并求解保持最大同步转矩temmax不变所需的定转子之间的转矩角θ,通过定子电压相位切断跳变使输出电压相位与转子磁极间始终能够保持满足temmax不变的转矩角θ,从而保证电机升速过程中temmax恒定,通过相位切断跳变达到减小周期,增大频率,电机转速快速上升的起动效果。

本发明中起动拓扑结构是将异步起动与最大同步转矩起动相结合,根据电机在异步起动过程中的转矩特性,利用永磁同步转矩弥补异步合成转矩的阶段性出力不足,以输出最大转矩起动为目的实现电机的快速起动。在异步起动永磁同步电机的起动过程中,受发电制动转矩,磁阻负序分量转矩的影响,合成起动转矩会出现阶段性小于最大同步转矩的情况。

本发明基于在异步起动永磁同步电机起动过程中,受发电制动转矩、磁阻负序分量转矩的作用以及起动后期异步转矩随转差率的减小而明显减小的影响,合成的总平均转矩会出现阶段性小于最大永磁同步转矩的现象。当异步起动的合成起动转矩大于电机的最大同步转矩时,利用异步起动的合成起动转矩起动。当异步起动的合成起动转矩小于最大同步转矩时,切换为利用电机的最大同步转矩起动。在异步起动过程中根据电机具体的起动转矩特性,进行两种起动方式交替切换,保证异步起动永磁同步电机在起动过程中起动转矩能够兼具异步转矩与同步转矩的最大者,使起动转矩最大化,提高电机起动能力与牵入同步能力,缩短起动时间,而且实现平稳起动。

本发明的快速起动方法结合了异步起动与最大同步转矩起动两种起动方法所能提供的起动转矩的最大值,保证电机起动转矩的最大化,缩短起动时间,有效避免异步起动永磁同步电机因发电制动转矩过大导致起动失败或起动后期无法牵入同步等问题。

本发明在电机起动过程中,根据被控电机的具体转矩特性有机融合了两种起动方法,使异步合成转矩与最大同步转矩相互弥补,使起动转矩最大化。本实施例不调节电压不调频率,利用两种转矩交替切换实现快速起动。

实施例二:

如图4所示,本实施例在实施案例一的基础上,在所有异步合成转矩起动阶段内,通过主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出被控电机额定频率但高于额定电压的电源,从而提高电机异步合成转矩tav(s)的大小(原理是异步转矩与电压成正比),进而提高起动过程中的转矩,减小起动方式切换点个数。当电机起动完成后,异步合成转矩起动驱动单元输出被控电机额定电压及频率的电源,使电机在额定状态下稳定运行。

实施例二通过升压,降低调节切换点数量。

本实施例实现进一步提高电机的起动转矩,缩短起动时间。

实施例三:

如图5所示,本实施例根据电机异步合成转矩tav(s)中电压u与转差率s的关系,确定电机在升速过程中异步合成转矩tav(s)恒定时u与s的函数关系。在实施案例一的基础上,在所有异步合成转矩起动阶段内,通过主控制器根据电机转差率控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出起动过程中实时转差率下对应的驱动电压u的电源向电机供电,进而确保电机在不同转差率下异步合成转矩保持恒定,从而实现平稳快速起动。

本实施例实现提高起动转矩并保证其平稳性,进一步提高起动性能。

实施例四:

如图6所示,本实施例根据电机异步合成转矩tav(s)中频率f与转差率s的关系,确定电机在升速过程中异步合成转矩tav(s)恒定时f与s的函数关系。在实施例一的基础上,在所有异步合成转矩起动阶段内,通过主控制器根据电机转差率控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出起动过程中实时转差率下对应的驱动频率f的电源向电机供电,进而确保电机在不同转差率下异步合成转矩保持恒定,从而实现平稳快速起动。

本实施例实现提高起动转矩并保证其平稳性,进一步提高起动性能。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“前”、“后”、上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作,因而不能理解为对本发明保护内容的限制。


技术特征:

1.一种基于转矩特性的异步起动永磁同步电机快速起动方法,其特征在于:

该快速起动方法基于的起动系统的拓扑结构包括:控制处理模块、双通道电机驱动模块、切换开关模块、异步起动永磁同步电机及其编码器;控制处理模块中主要包括主控制器;双通道电机驱动模块包括异步合成转矩起动驱动单元和最大同步转矩起动驱动单元两部分;切换开关模块包括开关k1和k2,其中,开关k1与异步合成转矩起动驱动单元相连,开关k2与最大同步转矩起动驱动单元相连;

该快速起动方法按以下步骤进行:

(一)当电机需要起动时,主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出被控电机额定电压和额定频率的电源,然后控制开关k2断开k1闭合向电机供电,异步起动永磁同步电机在额定电压和额定频率下自起动,即在异步合成转矩的作用下升速;

(二)在电机升速阶段,主控制器实时根据编码器提供的转子位置信号计算电机转速n,并将其转化为对应的转差率s(s=1-n/n0,n0为电机同步转速),进而结合异步合成转矩公式tav(s)计算出电机异步合成转矩起动方式下的实时转矩,并比较电机的异步合成转矩tav(s)与最大同步转矩temmax的大小;

所述异步合成转矩公式:tav(s)=tc(s) tg(s),其中:

式中:m为电机相数;p为电机极对数;u为电源相电压;f为电源频率;s为转差率;r1和x1分别为定子绕组电阻和漏抗;r’2和x’2分别为转子电阻和电抗的折算值;e0为电机的空载反电动势,xd和xq分别为电机的交、直轴电抗;c1为修正系数,c1=1 x1/xm,其中xm为同步电抗;

所述电机最大同步转矩可根据如下永磁电机最大同步转矩公式及被控电机具体参数求得:

其中,m为电机相数,p为电机极对数,ψf为永磁转子每极磁链,u为电源相电压,xd和xq分别为电机的交、直轴电抗,ω0为电机额定转速对应的电角速度,θmax为电机最大同步转矩时对应的转矩角;

(三)当主控制器检测到异步合成转矩tav(s)小于最大同步转矩temmax时,主控制器记录此时电机转速并转化为对应的电角速度ω,进而结合上述永磁电机最大同步转矩公式计算出该电角速度ω下电机最大同步转矩temmax对应的转矩角θ’,然后控制最大同步转矩起动驱动单元,使其输出与该时刻编码器提供的转子磁极位置呈转矩角θ’的定子电压相位的电源,然后控制开关k1断开k2闭合向电机供电;主控制器在该阶段通过编码器提供的转子位置信号实时计算电机的电角速度,并求解保持最大同步转矩temmax不变所需的定转子之间的转矩角θ,同时控制最大同步转矩起动驱动单元进行定子电压相位切断跳变,使输出电压相位与转子磁极间始终能够保持满足temmax不变的转矩角θ,从而保证电机升速过程中temmax恒定;由于相位切换跳变使周期较小,频率增大,从而保证电机在最大同步转矩temmax作用下升速;

(四)主控制器在最大同步转矩起动阶段实时检测电机转速并通过前述方法计算电机实时异步合成转矩tav(s),与最大同步转矩temmax进行比较;

(五)主控制器检测到异步合成转矩tav(s)大于最大同步转矩temmax时,记录此时编码器提供的转子磁极位置信号,控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出与此刻转子磁极位置同相位的额定电压和额定频率的电源,然后控制开关k2断开k1闭合向电机供电;电机再次在异步合成转矩作用下起动;

(六)主控制器在电机起动阶段实时对比异步合成转矩tav(s)与电机最大同步转矩temmax的大小,并按照前述原则进行相互切换;至到电机到达同步转速,主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元输出被控电机额定电压和额定频率的电源,并控制开关k2断开k1闭合向电机供电,使电机在额定状态下稳定运行,起动过程结束。

2.根据权利要求1所述的异步起动永磁同步电机快速起动方法,其特征在于:最大同步转矩起动方式是采用驱动电压相位切断跳变实现;所述相位切断跳变是通过主控制器控制最大同步转矩起动驱动单元中的电力电子开关器件的通断实现;最大同步转矩起动驱动电路中由三相电路构成,每相由多路相位不同的电压源构成,各路由电力电子开关器件负责通断,主控制器根据所需相位控制每相中开关器件的导通和关断实现相位的跳变。

3.根据权利要求1或2所述的异步起动永磁同步电机快速起动方法,其特征在于:在所有异步合成转矩起动阶段内,通过主控制器控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出被控电机额定频率但高于额定电压的电源,从而提高电机异步合成转矩tav(s)的大小。

4.根据权利要求1或2所述的异步起动永磁同步电机快速起动方法,其特征在于:根据电机异步合成转矩tav(s)中电压u与转差率s的关系,确定电机在升速过程中保持异步合成转矩tav(s)恒定时u与s的函数关系;然后在所有异步合成转矩起动阶段内,主控制器根据该u与s的函数关系并结合电机实时转差率s,控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出转差率s对应的驱动电压u的电源向电机供电。

5.根据权利要求1或2所述的异步起动永磁同步电机快速起动方法,其特征在于:根据电机异步合成转矩tav(s)中频率f与转差率s的关系,确定电机在升速过程中异步合成转矩tav(s)恒定时f与s的函数关系;在所有异步合成转矩起动阶段内,主控制器根据该f与s的函数关系并结合电机实时转差率s,控制异步合成转矩起动驱动单元,使其输出转差率s对应的驱动频率为f的电源向电机供电。

技术总结
本发明公开了一种基于转矩特性的异步起动永磁同步电机快速起动方法,该方法将异步自起动与相位跳变式最大同步转矩起动有机结合。根据电机在起动过程中的转矩特性,利用最大永磁同步转矩弥补异步合成转矩的阶段性出力不足,以输出最大的转矩起动为目的实现电机的快速起动。本发明所述起动方法兼具了异步起动与最大同步转矩起动两种起动方式下电机所能提供的最大起动转矩,保证电机起动转矩的最大化,缩短起动时间,提高电机起动能力,有效避免异步起动永磁同步电机因发电制动转矩过大导致起动失败或起动后期无法牵入同步等问题。

技术研发人员:邱洪波;邹旭田;刘小梅;贾宛英;伊然;乔建伟;陈振超;许亚男;丁艺伟
受保护的技术使用者:郑州轻工业大学
技术研发日:2020.02.28
技术公布日:2020.06.05

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