[发明专利]控制同步电动机的系统

说明书

技术领域

本发明涉及在与同步电动机连接的变速驱动器中实现的控制系统。

背景技术

在同步电动机中，当转矩为零时，电机的定子上的电流是零，但电机可以继续旋转，因此具有非零速度。在功能安全性的背景下，众所周知，通过以冗余方式执行两种不同、独立算法来监视电动机的速度。因此，当同步电动机在旋转而定子上的电流是零时，利用基于定子上的电流的算法估计电机的速度可能变得困难。

高频注入技术使得可以估计电机的角度，因此可以估计它的旋转速度。在专利申请US2007/0236167A1中就是这样的情况。这种方案的缺点之一是必须充分解耦时间尺度(相对于旋转频率，该注入必须要快)。电流波动足以忽略电流传感器的非线性效应(例如，量化)也是必要的。

本发明的目的是提出在变速驱动器中实现的控制系统，其使得即使转矩是零，也可以既无需有关电机的参数的任何知识，也无需任何高频流入地估计同步电动机的速度。

发明内容

这个目的是通过包括在通过输出相与同步电动机连接的变速驱动器中的控制系统达到的，所述同步电动机按照由变速驱动器实现的控制规则控制，同步电动机的第一速度由第一速度估计器确定，所述系统包含使得可以确定同步电动机的第二速度的第二速度估计器、和设计成生成用估计电流表示的非恒定信号的信号生成模块，该估计电流被加入参考磁通电流中，以便得出作为输入应用于控制规则的校正参考磁通电流，执行所述控制规则以确定施加于输出相的电压，该第二估计器被设计成恢复着眼于从中导出同步电动机的第二速度、输出相上用电流表示的响应。

优选的是，用电流表示的信号相对于电动机的频率是低频正弦型的。注入信号的频率必须小于电机的频率，例如，是其十分之一。

优选的是，用电流表示的信号是非转矩生成的。

按照一种特定特征，该系统包含设计成比较针对同步电动机确定的第一速度和第二速度的安全块。

按照另一种特定特征，按该控制系统实现的控制规则设计该第一速度估计器。

按照本发明，该信号生成模块由该第二估计器激活，由外部控制器激活或永久激活。

附图说明

其它特性和优点将在参照附图所作的详细描述中变得显而易见，在附图中：

-图1代表本发明的控制系统；

-图2A和2B代表未用本发明的控制系统建立的模拟曲线；以及

-图3A和3B代表利用本发明的控制系统建立的模拟曲线。

具体实施方式

本发明涉及为了控制同步电动机而在变速驱动器中实现的控制系统。

众所周知，变速驱动器包含：

-与配电网络RD连接的三个输入相A、B、C；

-位于输入端上和旨在将配电网络RD提供的AC电压转换成DC电压的整流器模块REC；

-上游与整流器模块REC和下游与逆变器模块INV连接、和包含施加DC电压的两条供电线L1、L2的DC供电总线；

-与两条供电线L1、L2连接和被充电成使总线的DC电压保持在恒定值上的总线电容器Cbus；

-通过三个输出相1、2、3与同步电动机M连接和受实现所确定控制规则C的控制单元生成的控制信号控制的逆变器模块INV。变速驱动器的逆变器模块INV包含几条开关臂，例如，如果电机M是三相的，则数量是三条。每条开关臂包含，例如，IGBT型的两个功率晶体管，每个受从控制单元接收控制信号的控制器件控制。

本发明应用于按照开环控制规则工作的变速驱动器。它在功能安全性的框架内呈现非常特别的长处。

在开环中，控制单元执行的第一估计器使得可以确定同步电动机M的第一估计速度W1s。为了估计同步电动机的速度，这个第一速度估计器E1基于，例如，控制规则LC或输出相1、2、3上的电压的测量值(如果可获得这样的数据的话)。

在功能安全性的背景下，第二估计器E2是必不可少的，以便确定同步电动机的第二估计速度W2s。该控制系统包含使得可以比较第二估计速度W2s和第一估计速度W1s的安全块BS。如果在两个估计速度之间出现歧异，则要求该安全块BS，例如，中止同步电动机M。

在功能安全性的领域内，为了避免任何共同故障点，两个估计器E1、E2在它们的工作原理方面以及在它们实现方面都是不同的。

两个估计器E1、E2以冗余方式监视速度具有像例如速度的安全极限(SLS“安全限制速度”)或安全停止(SS1“安全停止1”)那样、在已知标准(例如，IEC61800-5-2)中规定的各种目的。