[发明专利]用于对AC电动机进行制动的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年2月21日提交的美国临时专利申请No.61/030,331和2008年2月21日提交的美国临时专利申请No.61/030,342的优先权。

技术领域

本发明公开一种一般且在各种实施例中涉及用于对AC电动机进行制动的方法和系统的发明。更具体而言，本申请涉及用变频装置对AC电动机进行制动。

背景技术

变频装置通常是用来通过控制传送到电动机的电功率的频率来控制交流(AC)电动机的转速的装置。例如，在Rastogi等人的美国专利No.7,327,111中详细地描述了变频装置和随附的控制电路，该专利的公开内容全部通过引用结合到本文中。

图1示出用于向电动机130提供电功率的示例性变频装置100。变频装置100包括控制电路110和电源电路115。控制电路110接收进入的输入命令105。输入命令105可以是增大或减小电动机130的速度的请求，该请求要求变频装置100调整由电源电路115输出并传送到电动机130的电功率。控制电路110监视来自输出的电功率的电流反馈120和电压反馈125以确定是否应对输出进行任何改变以调整或保持电动机130处的状况。对于同步电动机应用而言，变频装置还可以包括现场电源。控制电路控制电源电路的操作，并且对于同步电动机应用而言，还启用/禁用相关现场电源。电源电路可以包括整流器和逆变器，并向连接到变频装置100的电动机130的绕组提供功率。对于同步电动机应用而言，现场电源向用于电动机场电路的励磁器提供功率。

控制电路110通常包括速度调节器、通量调节器、磁化电流调节器、转矩电流调节器、DQ-3Φ变换器、脉宽调制器、和电动机模型。速度调节器提供转矩电流基准，并且通量调节器提供磁化电流基准。控制电路将磁化电流基准与测量的磁化电流相比较，并且磁化电流调节器确定Q轴电压基准。控制电路还将转矩电流基准与测量的转矩电流相比较，并且转矩电流调节器确定D轴电压基准。可以将附加前馈信号添加到D轴电压基准和Q轴电压基准以提供较高的动态响应。DQ-3Φ变换器将Q轴电压基准和D轴电压基准从二相信息变换成三相值。脉宽调制器将该三相值转换成被发送到电源电路的开关命令。电动机模型通常利用测量的电压和/或电流信号来确定诸如电动机转速、电动机通量、电动机通量角等电动机参数。对于低成本是商业要求的应用而言，电动机模型可以仅利用变频装置输出电流或电动机电流来确定电动机参数。电动机模型还将测量的电流转换成磁化电流分量和转矩电流分量供分别在磁化电流调节器和转矩电流调节器中使用。D轴与定子通量对准。

由控制电路110执行的许多功能是在软件中实现的。该软件被写为使得以两种或更多种不同的速率进行计算以便节省处理器执行时间。通常，脉宽调制器以最快的速率进行操作并通常在硬件中实现。通常以1-10千赫的数据速率执行磁化电流调节器、转矩电流调节器、和DQ-3Φ变换块，以便在负载或输出电路的突变的情况下，在限制变频装置的输出电流时实现控件的快速响应。速度调节器和通量调节器通常以100-1000赫兹的较慢速率进行操作，因为电动机速度和电动机通量均以比磁化电流和转矩电流慢得多的速率改变。还通常以该速率来计算电动机模型。从控制电路到外界的通信通常在1-10赫兹的速率，其中该通信包括(从客户端)到外部装置的通信。

在其中要求电动机的不频繁但快速制动的应用中，可以利用连接到电动机的四分驱动来实现制动。然而，对于某些此类应用而言，与四分驱动相关的相对高的成本使得这种方法不可行。

发明内容

在描述本发明法之前，应理解的是本发明不限于所述的特定系统、方法或协议，因为这些可以改变。还有应理解的是本文所使用的术语仅仅出于描述特定实施例的目的，并不意图限制将仅仅由随附权利要求来限制的本公开的范围。

必须注意的是如本文和随附权利要求所使用的单数形式“一个”、“一”和“该”包括复数参考，除非上下文另外清楚地指明。因此，例如，对“电动机”的提及指的是一个或多个电动机和本领域的技术人员所已知的其等价物等。除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本领域的普通技术人员一般理解的相同的意义。本文所使用的术语“包括”意指“包括但不限于”。