[发明专利]起动具有无刷直流励磁机的同步电动机的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年4月20提交的美国临时专利申请No.60/913,128的优先权权益。 

背景技术

许多同步电机，例如被设计要利用晶闸管软起动器起动的电动机，具有或采用无刷直流(DC)励磁机。采用励磁机有助于克服与将转子从从静止位置加速至全速有关的惯性。 

在不同的情况下，希望的是运行具有无刷DC励磁机的同步电动机，所述无刷DC励磁机具有中压、可变频率驱动(VFD)电动机控制器，诸如在对Hammond的美国专利No.5,625,545中所描述的。中压VFD电动机控制器提供起动具有无刷DC励磁机的同步电动机所需的初始电流，同时避免公用电源电压中的电压降。然而，为了在无需速度传感器的情况下运行，具有无刷DC励磁机的同步电动机在施加有效负载之前应该是同步的。否则，电机可能滑差一个极(slip a pole)并引起磁通快速减少，有时会导致速度控制失败。因此，采用无速度传感器的VFD来起动具有无刷DC励磁机的同步电动机可能是困难的。 

克服这种困难的一个选择是用交流(AC)励磁机来代替DC励磁机，使得可以在静止状态下施加励磁。然而，在许多情况下该动作过程在机械上可能是困难的，因为这在通常难以接近的位置需要替换一部分。 

在此公开的内容力图解决上面列出的一个或多个问题。 

发明内容

本文描述一种无需速度传感器的起动方法，其中具有无刷DC励磁机的同步电机可以作为感应电动机被起动，并可以以特定的瞬时速度被切换到同步电动机运行。 

在无需速度传感器的运行下，不像具有AC励磁机的同步电动机那样，具有无刷DC励磁机的同步电动机需要不同的起动策略用以将电动机拉入 同步。在本文所述的方法中，VFD可以通过以异步方式旋转电动机转子来开始其运行。一旦转子旋转，驱动可将电动机拉入同步并过渡到正常的同步电动机控制。 

在一实施例中，通过施加磁化电流以建立经由定子的磁通可以使电动机作为感应电动机起动，其中励磁电流设在最大允许励磁机定子电流(即，以过渡速度在主磁场中引起额定空载电流的电流)。电动机定子电流将保持在允许电动机产生足够的起步转矩以克服任何静摩擦的值。以特定的过渡速度或在一段时间之后，通过去除初始磁化电流，驱动将开始从感应电动机控制到同步电动机控制的过渡，励磁电流(field current)随后通过DC励磁机施加给电动机。一旦完成这个过渡，驱动可以升至期望的速度需求。 

附图说明

图1是控制异步电动机的VFD的框图。 

图2是电动机控制方法的框图。 

图3是控制具有无刷DC励磁机的同步电动机的VFD运行的时序图。 

图4是描述可以如何确定磁化电流(I_ds)参考和励磁电流(I_field)参考值的框图。 

图5显示了根据时间的初始磁化电流和同步电动机前馈(FF)电流的例子。 

图6是示出示例性可变频率驱动的组件的框图。 

具体实施方式

在描述本方法之前，应该理解的是本发明不限于所述的特定系统、方法或协议，因为它们是可以变化的。还应该理解的是在此采用的术语的目的仅是为了描述特定实施例，而不是为了限制本公开的范围。 

除非上下文明确地另外规定，在此和在所附的权利要求中所采用的单数形式的“一”和“该”包括复数参考。除非另有定义，在此采用的所有技术和科学术语均具有与本领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。这里使用的术语“包含”的意思是“包括，但不限于”。