[发明专利]永磁激励同步电机的运行

说明书

本发明涉及一种用于运行永磁激励同步电机(1)的方法，该永磁激励同步电机具有带有定子绕组的定子(2)、转子(3)和用于调节定子绕组的相电流(isubgt;U/subgt;，isubgt;V/subgt;，isubgt;W/subgt;)的晶闸管调节器(4)。在该方法中，连续地检测同步电机(1)的至少两个端电压。为了启动同步电机(1)，以至少一个电流脉冲给定子绕组通电。在每个电流脉冲之后，检查由端电压形成的电压特征值是否超过预给定的电压阈值。一旦电压特征值超过电压阈值，则通过在使用分别检测到的当前的端电压的情况下反复确定相应当前的极轮角，在使用相应当前的极轮角的情况下计算出针对同步电机(1)的相应当前的最佳点火角，并且与相应当前的最佳点火角相对应地控制晶闸管调节器(4)，来运行同步电机(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于运行永磁激励同步电机的方法，该永磁激励同步电机具有带有定子绕组的定子、转子和用于调节定子绕组的相电流的晶闸管调节器。

背景技术

三相电机根据IEC标准60034依据其效率被划分为不同的能效等级。恰好在直至大约20kW的低功率范围内，很难满足高效电机(IE 4)的效率的预设值。因此，越来越致力于在转子中使用永磁体，尤其是使用永磁激励同步电机。尽管该电机类型能够实现高的能效水平，然而在刚性的电网上启动和运行该类型的电机并不容易实现。

为了使永磁激励同步电机能够在刚性的电网上启动和运行，可以在电机的转子中设置阻尼笼。阻尼笼虽然能够实现刚性的电网上的安全的启动，然而由于非常高的启动电流，使供电的电网遭受很强的负载。

DE 10 2011 085 859 A1(Siemens AG:Benecke)在2013年5月8日公开了一种用于借助包括三个半导体调节器的三相的三相电流调节器来运行同步电机的方法，该三相电流调节器连接到三相电网。在此，在至少两个半导体调节器接通时，在考虑到同步电机的极轮电压与三相电网的电网电压之间的相差、同步电机的转子的转速、同步电机的定子电流和三相电网的相位的情况下，在可确定的时间段内预先计算出同步电机的转矩走向。根据预先计算，确定接通至少两个半导体调节器的开关时刻。然而，该方法需要同步电机的当前的极轮角和当前的转速，从而同步电机必须装备有对应的旋转编码器系统，以用于检测极轮角和转速。

WO2018/072810A1(Siemens AG:Nannen；Zatocil)在2018年4月26日公开了一种用于对准三相电机的方法，其中，在第一步骤中确定最佳点火角，在第二步骤中在使用所确定的最佳点火角的情况下进行第一对准，并且在第三步骤中，通过转子在另外的电流方向上被施加以之前所确定的点火角，来执行对转子的对准的可信度测试。为了根据该方法对准转子，通常需要几秒钟。在对准转子之后，可以启动电机。通过对准转子，将转子旋转到所定义的初始位置，以便为启动电机确定第一点火角。为了启动，例如可以使用一种方法，该方法从2018年5月17日的专利申请WO2018/086688A1(Siemens AG:Nannen；Zatocil)中已知。在此，借助点火晶闸管使转子以最大的转矩从已知的初始位置旋转，测量通过转子的旋转而感应出的电压，并且确定同步电机的最佳点火角。该方法能够实现在没有旋转编码器系统的情况下启动电机，然而规定了在启动之前对转子进行对准。

NANNEN HAUKE等人的文章“基于反EMF测量的软启动器驱动的线路启动PMSM的无传感器启动(Sensorless start-up of soft starter driven line-start PMSM basedon back EMF measurement)”，2017年，IEEE第26届国际工业电子学术会议(ISIE)，IEEE，(20170619)，doi:10.1109/ISIE.2017.8001272，354–361页，XP033136538，描述了一种用于在软启动设备上无编码器的情况下启动IE4直联式永磁激励同步电机(PMSM)的方法。在借助脉动的电流空间矢量确定初始的转子位置之后，利用已知的启动角借助软启动设备从静止状态启动电机。可以基于电机的感应出的EMK(电动势)电压来计算出随后的点火角。