CN109565251A - 启动感应机器 - Google Patents

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Abstract

一种用于在没有残余磁通的情况下启动感应机器(12)的方法包括：通过控制施加至感应机器(12)的供应电压(Vs)来扫描具有不同定子频率(ωs,28)的感应机器(12)的状态；确定作为转子频率(ωr)与定子频率(ωs,28)之间的差异的滑移值是否在滑移区间(24)内；以及，当确定滑移值(β)在滑移区间(24)中时，朝零调节滑移值(β)且将机器磁化至所需水平。

Description

启动感应机器
技术领域
本发明涉及电驱动和感应机器的领域。具体而言，本发明涉及用于在没有残余磁通的情况下启动感应机器的方法及控制器。此外，本发明涉及一种电驱动系统。
背景技术
电驱动系统通常包括用于向感应机器(诸如，电动马达和/或发电机)供应电能的转换器。通过将AC电流施加至感应机器，在感应机器的定子和转子中生成磁场，这引起转子相对于定子旋转。
在电驱动器的启动期间，可能存在不知道转子的实际转速的问题。当电动马达在短时间内失去电源并且仍可旋转时，或当发电机已经由涡轮驱动但还未产生电能时，情况可能是这样。然而，通常需要知道转子速度以用于控制感应机器。
对于此问题，存在两种基本解决方案。可直接利用机械传感器测量马达速度，或可经由电驱动系统中的电流和/或电压的测量来间接地确定马达速度。
例如，US 2015/0200616 A1提出了一种方法，利用该方法，可基于电流和电压测量结果来估计启动期间的马达速度。
作为另外的示例，在US 5,654,624中，提出了利用异步机器状态的估计器来识别转子速度。该方法将电压施加至感应机器。然后，基于测量的电流，估计器计算定子磁通、转子磁通和转矩。估计的转矩提供至转矩控制器，转矩控制器以零参考操作。控制器通过使定子和转子磁通同相来将转矩调节至零，因此使供应电压的频率与转子速度同步。US 5,654,624中所述的方法在高初始滑移(即，定子频率与转子频率之间的高差异)下可能不能很好工作，因为在此情况下，转子磁通和机器转矩接近零，且与测量和估计误差相当。
此外，从US 2012/0001580 A1获知了一种用于检测AC感应机器的转子故障状态的系统及方法。
发明内容
本发明的目的是在没有机械速度传感器的情况下(特别地，在感应机器的转子可能旋转时)提供一种简单且更准确的方法以用于启动感应机器，。
该目的通过独立权利要求的主题实现。其他示例性实施例从从属权利要求和以下描述中清楚。
本发明的一个方面涉及一种用于启动感应机器(特别是在没有残余磁通的情况下)的方法。感应机器可包括定子和转子。感应机器可为适于执行该方法的电驱动系统的一部分，电驱动系统包括感应机器、电转换器和控制器。控制器可控制转换器，转换器可适于将例如来自电网或来自DC链路的输入电压转换成可变频率的AC供应电压来施加至感应机器。通过控制供应电压的频率和大小，控制器可控制从定子施加至转子的转矩(或反之亦然)。
必须注意，感应机器中的输入电压、供应电压、对应电流和电压、电流和磁通可为多分量的量，其通常可具有三个分量。
根据本发明的实施例，该方法包括：通过控制施加至感应机器的供应电压来扫描具有不同定子频率的感应机器的状态；确定作为转子频率与定子频率之间的差异的滑移值是否在滑移区间内；以及当确定滑移值在滑移区间中时，朝零调节滑移值。
当感应机器以未知转子速度旋转或静止不动时，该方法可在感应机器的启动期间使用。该方法查找定子频率范围，其可看作是待扫描的状态，其中滑移值位于滑移区间内，滑移区间边界可由临界机动滑移值与临界发电滑移值限定。当确定定子频率使得滑移值进入滑移区间时，调节滑移值至大约零，使得在最后，定子频率和转子频率基本上相同。然后，感应机器可磁化至期望的水平，且/或可开始感应机器的正常操作。
定子频率可表示施加至定子的供应电压的频率，和/或可由该电压生成的定子磁通的频率。转子频率可表示转子机械转速乘以定子极对的数量。必须注意，仅定子频率可由控制器直接地控制，因为通常仅定子供有供应电压。转子的速度(即，转子旋转的速度乘以定子极对的数量)可等于转子频率。
在扫描期间，可利用开环控制来控制定子频率。例如，控制器可在最大或最小定子频率下启动，且可减小或增大定子频率，直到确定进入滑移区间。供应电压基于定子频率在没有闭环控制的情况下生成。例如，未提供转矩参考或转矩相关的量的参考，和/或未校正转矩或转矩相关的量的误差。
滑移值是否在滑移区间内的确定可间接地完成，即，不必确定滑移值的值。如下文更详细所述，滑移和/或其导数可与其他电气量相关，其可在电驱动器中测得和/或可从这些量估计和/或确定。
一旦识别到滑移值在临界滑移之间的区间内，则该方法可停止扫描且可允许控制器将滑移值调节至基本上为零。
当进入滑移区间时，控制器切换至闭环控制。然后朝零调节滑移值。这里且在下文中，用语"调节"可表示对应量的闭环控制。滑移值可不直接朝零调节，但与临界滑移之间的区间内的滑移值正相关的转矩相关的量可朝零调节。正相关可意指转矩相关的量以正可能非恒定系数与滑移值耦合，使得在滑移增大(或减小)时，转矩升高(或下降)。朝零调节可意指由于调节而减小的滑移值的绝对值。调节至零可意指滑移值(或对应的转矩相关的量)最终基本上是零，这可意指滑移值的绝对值(或对应的转矩相关的量)降到阈值以下。
当滑移值(或对应的转矩相关的量)降到阈值以下时，可开始电驱动器的正常操作，因为转子频率和定子频率现在同步。
根据本发明的实施例，滑移区间限定在两个临界滑移值之间，在该处，感应机器的电磁转矩最小或最大。滑移区间的边界可由这些临界值限定。当电磁转矩最小(即，最大负值)时，这可为临界值，其中感应机器在发电机模式中。当电磁转矩最大时，这可为临界值，其中感应机器在马达模式中。
在两个临界滑移值之间，减小的转矩或转矩相关的量指示滑移值也减小。这可用于将滑移值调节至零。
可使用不同标准来确定滑移值进入临界滑移值内的区间时的事件或时刻。特别地，这可在不确定滑移值的情况下间接地确定。滑移值是否在滑移区间内的不同方式可与彼此组合。
根据本发明，该方法还包括：在扫描期间，从感应机器的测量和/或估计中确定转矩相关的量，其中转矩相关的量与感应机器的电磁转矩正相关；以及基于转矩相关的量确定滑移值是否在滑移区间内。例如，转矩相关的量是电磁转矩和/或定子电流、转子电流、定子磁通、转子磁通、主磁通等的转矩产生分量。
多分量的量的转矩产生分量可通过将量转变到旋转正交DQ坐标系中且使坐标系的D轴与定子磁通矢量对齐来确定。
大体上，该方法可基于从感应机器的测量或估计的状态导出的一个或多个附属量的变化的分析来识别进入滑移区间。
转矩相关和/或转矩产生的量可为可从电驱动器的测量和/或估计确定且与转矩正相关的量。正相关可意指转矩和转矩相关的量由正可能非恒定系数耦合，使得在转矩相关的量增大(或减小)时转矩升高(或降低)，且反之亦然。转矩相关的量可与转矩成正比，其可为线性相关性。
由于转矩相关的量与电磁转矩正相关，故其还与临界滑移之间的区间内的滑移值正相关。因此，可确定扫描的转矩相关的量相对于定子频率的斜率(即，差值)、最大值和/或最小值。可从斜率、最大值和/或最小值确定进入滑移区间。
根据本发明的实施例，该方法还包括：确定转矩相关的量相对于定子频率的导数；以及在导数高于阈值时确定滑移值是否在滑移区间内。例如，当导数高于阈值时，可识别进入滑移区间的事件。导数可为离散导数。例如，当在扫描期间其从之前的定子频率切换至下一个定子频率时，导数可为之前的频率和下一个频率下的转矩相关的量的差异。
由于在滑移区间外，转矩相关的量可具有负导数，且在滑移区间内转矩相关的量可具有正导数，故在导数变为正和/或高于阈值时，可检测到进入滑移区间。
根据本发明的实施例，该方法还包括：确定转矩相关的量的最大绝对值；以及当转矩相关的量的绝对值变为小于最大绝对值时，确定滑移值是否在滑移区间内。当滑移区间由达到转矩相关的量的最小值和最大值所处的临界值界定时，可通过检测转矩相关的量经过外部值(即，最大绝对值)来检测进入滑移区间。例如，在扫描期间，可计算转矩相关的量的实际最大绝对值，当转矩相关的量的绝对值变为小于该绝对最大值时，已达到极限，且因此已经进入滑移区间。在扫描期间，可计算绝对最大值与实际转矩相关的量之间的差异和/或比率。当差异变为小于负阈值时和/或当比率降到低于阈值(其可略小于1，诸如，0.9)时，可检测到进入滑移区间。
例如，如果扫描从比转子频率高的定子频率开始，则可确定转矩相关的量的最大值。在此情况下，当转矩相关的量变为小于确定的最大值(例如，达到可在0到1之间的系数k)时，可识别进入滑移区间。
另一方面，如果扫描从比转子频率低的定子频率开始，则可确定转矩相关的量的最小值。当转矩相关的量的负值变为大于最小值的确定负值(例如，达到可在0到1之间的系数k)时，可识别进入滑移区间。
根据本发明的实施例，该方法还包括：当实际定子电流的大小变为小于对应于用于扫描感应机器的定子磁通大小的短路定子电流的大小时，确定滑移值是否在滑移区间内。
在滑移区间内，定子电流的大小可小于阈值，且在滑移区间外，定子电流的大小可大于该阈值。当定子电流的大小降到低于阈值时，可识别进入滑移区间。该阈值可取决于对应于扫描期间施加的定子磁通大小的短路定子电流的大小，或可为该短路定子电流的大小。当定子电流大小变为小于短路定子电流大小(例如，达到可在0到1之间的系数k)时，可识别进入滑移区间。
根据本发明的实施例，该方法还包括：当实际定子电流的分量变为小于对应于扫描定子磁通大小的短路定子电流的大小时，确定滑移值是否在滑移区间内。实际定子电流的分量可为DQ坐标系中的定子电流的磁化分量，其与如上文所述的定子磁通对齐。当定子电流的分量降到低于阈值时，可识别进入滑移区间。该阈值可取决于对应于扫描期间施加的定子磁通的短路定子电流的大小，或可为该短路定子电流的大小。当定子电流分量变为小于短路定子电流的大小(例如，达到可在0到1之间的系数k)时，可识别进入滑移区间。
根据本发明的实施例，扫描以最大或最小频率开始，这在扫描期间减小或增大。大体上，扫描可从较高的定子频率向下执行至较低的频率，或反之亦然。扫描可以以定子频率的等距步长执行。最大频率或最小频率可由驱动系统的物理约束确定。
根据本发明，通过将转矩相关的量调节至零来将滑移值调节至零。例如，转矩相关的量可为转矩自身或DQ坐标系中的定子电流的转矩产生电流分量。例如，可使用直接转矩控制器或转矩产生量或任何其他滑移相关量的控制器。例如，转矩参考或转矩相关的量的参考值可设置成零来用于调节。
必须注意，在扫描期间，可不执行滑移值的调节，即，没有转矩调节。例如，由控制器使用的转矩相关量的误差值可设置成零。
根据本发明的实施例，在扫描定子磁通大小低于感应机器的正常操作期间使用的标称定子磁通大小的情况下执行扫描。在扫描期间，定子磁通大小可减小，以用于减小感应机器中的能量。
根据本发明的实施例，在将滑移值调节至零期间，定子磁通大小可被控制至对应于感应机器的操作点的期望值。当滑移值调节至零时，定子磁通大小可增大至定子磁通大小的期望值。当定子磁通大小达到该值时，控制器可切换至正常操作。
本发明的另一个方面涉及一种用于感应机器的控制器，其适于执行如上文和下文中所述的方法。例如，该方法可在FPGA或微处理器中实施。必须注意，调节转矩相关的量的控制器的部分可为相同部分，其用于在正常操作期间控制感应机器。可能仅需要实施扫描，且使用控制器的已经存在的部分以用于在启动期间控制感应机器。因此，为了实施该方法，控制器的仅小部分必须改变。
本发明的另一个方面涉及一种电驱动系统，其包括感应机器、电转换器和此控制器。该方法可在没有任何其他机械和/或电气构件的情况下在电驱动系统中实施。由于不需要速度传感器，故仅控制器可能必须改变。
必须理解，如上文和下文中所述的方法的特征可为上文和下文中所述的控制器和/或驱动系统的特征，且反之亦然。
本发明的这些和其他方面将参照下文所述的实施例清楚和得出。
附图说明
本发明的主题将在以下文本中参照附图中所示的示例性实施例来更详细阐释。
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的驱动系统。
图2示出了指示转矩相对于滑移的相关性的示图。
图3A,3B,3C示出了在执行根据本发明的实施例的方法期间生成的感应机器的电磁量的示图。
附图中使用的参考标号及它们的意义在参考标号列表中以概要形式列出。原则上，相同的部分在附图中设有相同的参考标号。
具体实施方式
图1示意性地示出了包括感应机器12、转换器14和控制器16的驱动系统10。
转换器14可与AC或DC源18(诸如，电网或DC链路)连接，且可生成具有供应电压v的供应电流i，其被施加至感应机器12的定子20，这可生成驱动感应机器12的转子22的电磁场。以此方式，感应机器12可在马达模式中操作，其中电能从定子20转变成感应机器12的转子22的机械能。另一方面，感应机器12可在发电机模式中操作，其中转子22由涡轮或其他器件驱动，且来自转子22的机械能传递至感应机器12的定子20和源18。
例如，转换器14可为基于半桥的三级或多级转换器，其可包括由控制器16控制的半导体开关。转换器14也可为直接转换器。
感应机器12的操作由控制器16控制，控制器16接收供应电压电流Vs和供应电流Is的测量值，其通常等于定子电压和定子电流。控制器16从供应电压Vs和供应电流Is确定感应机器12的其他量，且基于这些量控制感应机器12。例如，控制器16可包括直接转矩控制器或电流控制器。
必须注意，供应电压Vs和供应电流Is可为多分量的量，即，矢量。当驱动系统10是三相系统时，测量的供应电压Vs和测量的供应电流Is包括三个分量。
在驱动系统10的启动阶段期间，即，在转换器14开始工作时，可能存在控制器16不知道转子22的转速的问题。例如，当感应机器12是仅在短时间前失去功率供应的马达且转子22仍旋转时，情况可能是这样。在可称为快速启动的此情况下，控制器16可能不能正确地计算用于控制转换器14和感应机器12的特定量。
在下文中，将描述控制器16可如何在不使用机械速度传感器的情况下估计转子速度的方法。当执行该方法时，有可能感应机器12以未知速度旋转或静止不动。此外，该方法可适用于在没有残余磁通的情况下启动感应机器12。
快速启动方法基于感应机器12的特性随滑移的相关性。滑移可限定为转子频率ωr与定子频率ωs之间的差异。
转子频率ωr可为转子22的机械转速乘以定子极对的数量。转子机械转速可为转子22相对于定子20旋转的速度。在该方法开始时，控制器16不知道转子频率ωr和滑移β。
定子频率ωs可为定子22的定子磁通Ψs的频率和/或转子22中流动的定子电流Is的频率。定子电流Is可由控制器16控制，且定子电流Is的测量值可由控制器16连续地接收。因此，可从定子电压Vs和电子电流Is导出的定子电流Is和定子磁通Ψs对于控制器16是已知的。
图2示出了标称定子磁通大小Ψ sm 和标称定子频率ωs的情况下的定子电流(具有DQ坐标系中的分量)和电磁转矩m相对于滑移β的相关性。必须注意，对于宽范围的定子频率和定子磁通大小的组合，曲线形状基本上保持相同。图2示出了以标准化单位(p.u.)的量。在图2的示例中：定子频率是ωs=0.5；定子磁通大小是Ψ sm =1，且滑移β是变量。
在图2中，定子电流Is的电流分量和在随定子频率ωs旋转的DQ坐标系中计算。具体而言，控制器16可以以三个分量测量定子电流Is，且可在DQ坐标系中确定电流分量。此外，控制器16然后也可在DQ坐标系中估计定子磁通。
DQ坐标系可与定子磁通矢量Ψs对齐，使得，
其中Ψ sm 是定子磁通大小，即，定子磁通矢量的长度。转矩m和定子电流Is由以下耦合：
DQ坐标系的定向条件(1)导致比例相关性
因此，定子电流Is的分量变为转矩产生/转矩相关的电流分量i sq 和磁化电流分量i sd 。
电磁转矩m和转矩相关的电流分量i sq 的曲线可分成三个部分。第一个位于两个临界滑移值 cg和 cm之间。 cm对应于感应机器12的马达模式， cg对应于感应机器12的发电机模式。这里，i sq 和m从最大发电值升高到最大机动。对应的两个转矩值也称为牵出转矩。第二部分在-∞和 cg之间，第三个在 cm和+∞之间。
在两个临界滑移值 cg和 cm之间，转矩m和转矩相关电流分量i sq 增大，而在两个临界滑移值 cg和 cm之间的该区间外，转矩m和转矩相关的电流分量i sq 减小。因此，在两个临界滑移值 cg和 cm之间限定的滑移区间24内，滑移和转矩m由正可能非恒定系数耦合，使得在转矩相关的量增大(或减小)时，转矩增大(或降低)。因此，当转矩m或转矩相关的量(诸如，转矩相关的电流分量i sq )朝零调节时，滑移也调节至零。
然而，当滑移的实际值已经在滑移区间24内时，应执行该调节。这可由控制器16基于转矩m和/或转矩相关的量(诸如，转矩相关的电流分量)的曲线形式确定。
具体而言，控制器16可通过改变定子频率ωs来扫描转子频率ωr的范围。在扫描期间，当定子频率ωs出现在滑移区间内时，确定
然后，控制器16可将滑移直接地或间接地调节至零。例如，这可利用子控制器执行，子控制器为转矩或i sq 电流控制器，其可供有零参考。不需要用于控制器16的额外控制环。可使用在驱动系统10的正常操作(即，启动之后和关闭之前)期间已经由控制器16使用的转矩或i sq 电流子控制器。
例如，在滑移区间24内且仅在那里，以下条件成立：
以及
例如，如果转矩控制基于具有磁通定向的电流控制，则可使用条件(5)。在直接转矩控制的情况下，可使用条件(6)。
在扫描期间，可假定ωr的变化相当低，因此假定ωr = 常量是可接受的。然后，可使用以下关系：
当扫描在滑移区间24外开始时(这种情况)，当控制器16在最大或最小可能的定子频率下启动时，可由控制器确定为离散导数的分数(5)和/或(6)从负变为正，因此可通过将对应的分数(5)和/或(6)与可提供抗噪声的正阈值ε>0相比较来检测进入滑移区间24。
例如，在使用电流控制环的磁通定向控制的情况下，在扫描期间，可停用i sq 电流子控制器。当以下条件变为成立时，即，当检测到进入滑移区间24时，子控制器可再次利用零参考来启用。
在直接转矩控制的情况下，在扫描期间，子控制器可在标量模式中工作。定子频率ωs(例如，经由定子磁通角参考)可由发电机强制。子控制器的转矩控制环可由虚拟估计转矩和零转矩参考馈送。
当以下条件变为成立时，转矩控制环反馈可切换至实际机器转矩的估值。
条件(8)和(9)可能未利用=0给出理想的转子频率检测，但可用于在其正常操作且将滑移值调节至零时启用转矩或isq电流控制器。
图3A和3B示出了示图，其中在时间t上绘出了感应机器12的电磁量，在此期间执行了启动方法。将参照这些示图来阐释本方法。
在第一步骤中，在时间t=0到时间t=t1之间，通过控制施加至感应机器12的由转换器14生成的供应电压Vs，控制器16扫描具有不同定子频率ωs的感应机器12的状态。
例如，扫描可以以最大或最小频率26(图3A中标准化至1)开始，频率26在扫描期间减小或增大。此外，扫描频率28可在扫描期间线性地增大或减小。这可通过控制器16有规则地增大或减小扫描频率28来完成。
在第一步骤期间，即，在扫描期间，控制器还确定滑移值(转子速度乘以定子极对的数量ωr与针对扫描设置的实际定子频率ωs之间的差异)是否在滑移区间24内。
如可从图3A看到的那样，在进入滑移区间24时，滑移值相比于最大或最小频率26下的滑移值相当小。
例如，对于感应机器12的正常操作期间使用的定子磁通大小Ψ sm ，扫描可利用低于期望值32的扫描定子磁通大小Ψ sm , 30来执行。例如，对于对应于感应机器的操作点的定子磁通大小，扫描定子磁通大小30可为期望值32的大约10%或更小。
可如何确定滑移值是否进入滑移区间24存在若干可能性。
可从图3B看到转矩产生电流i sq 经过最大值，其为进入滑移区间24的滑移值的指示物。例如，这可由电流i sq 的导数且将其与正阈值相比较来确定。如图3C中所示，这对于电磁转矩m是成立的，且在该示例中，控制器16通过将电磁转矩m相对于实际扫描定子频率ωs, 28的导数与例如为0.1的阈值34相比较来确定进入滑移区间24。
大体上，仅必须研究与电磁转矩m(诸如，转矩产生电流i sq )正相关的量以用于达到极限。
因此，大体上，在扫描期间，控制器16从感应机器12中的测量确定转矩相关的量m,i sq ，其中转矩相关的量m, i sq 与感应机器12的电磁转矩m正相关，且基于转矩相关的量m,i sq 确定滑移值是否在滑移区间24内。
如图3C中所示，控制器16可确定转矩相关的量m, i sq 相对于定子频率ωs的导数，且在导数高于阈值34时可确定该滑移值是否在滑移区间24内。
大体上，以上标准(8)和(9)不是检测滑移值进入滑移区间24(即，条件(5))的唯一选择。例如，使用用于转矩m或电流i sq 或大体上转矩相关的量的峰值检测器，可对应地由以下替代(8)和(9)：
以及
这里，m peak, i sq peak是扫描期间检测的转矩m和电流i sq 的相应绝对最大值36。k是裕度参数或因子，1 > k > 0，其与绝对最大值36相乘，且/或转矩相关的量相对于绝对最大值36降到其下以用于检测滑移值进入滑移区间24。
大体上，控制器16可确定转矩相关的量m, i sq 的最大绝对值36，且在转矩相关的量m, i sq 的绝对值变为再次小于最大绝对值36时，可确定滑移值是否在滑移区间24内。
用于确定滑移值进入滑移区间24的另一个标准可基于定子电流大小：
其中I sm 是定子电流大小，且I scm 是对应于扫描定子磁通大小Ψ sm , 30的定子短路电流的大小。定子短路电流大小I scm 可由控制器16计算或测量。
总之，当实际定子电流的大小变为小于短路定子电流的大小时，控制器16可确定滑移值是否在滑移区间24内。
还有可能通过以下来在(12)中使用磁化电流分量isd替代定子电流大小I sm ：
当实际定子电流的分量i sd 变为小于对应于扫描定子磁通大小Ψ sm , 30的短路定子电流时，控制器16可通过因子1 > k > 0确定滑移值是否在滑移区间24内。
在第二步骤中，在确定滑移值在滑移区间24中的时间t1之后，控制器16朝零调节滑移值。这可通过将转矩m或转矩相关的量调节至零(例如，相同的转矩相关的量i sq ，其用于检测滑移值进入滑移区间24)来执行。
此外，在第二步骤期间，定子磁通大小Ψ sm 可被控制至对应于感应机器12的操作点的期望值。
例如，参看图3A和3C，在时间t1处，当转矩导数达到0.1的阈值34时，可启用具有零参考的i sq 电流控制器，且定子磁通大小Ψ sm 缓升到1.0的标称值。在t2处，感应机器12磁化，且驱动系统10准备好正常操作。
在感应机器12磁化之后，可结束快速启动方法。
尽管附图和前述描述中详细示出和描述了本发明，但此图示和描述将认作是说明性或示例性的，且不是限制性的；本发明不限于公开的实施例。公开实施例的其他变型可由本领域的技术人员理解和实现，且从附图、公开内容和所附权利要求的研究中实施提出的发明。在权利要求中，词语"包括"并未排除其他元件或步骤，且不定冠词"一个"或"一种"并未排除多个。单个处理器或控制器或其他单元可满足权利要求中引用的若干项目的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中叙述的事实并不指示这些措施的组合不可有利使用。权利要求的任何参考标号不应当看作是限制范围。
参考标号列表
10 驱动系统
12 感应机器
14 转换器
16 控制器
18 源
20 定子
22 转子
Vs 供应/定子电压
Is 供应/定子电流
i sd 磁化电流分量
i sq 转矩产生/相关电流分量
m 电磁转矩
滑移/滑移值
cg 发电机模式中的临界滑移值
cm 马达模式中的临界滑移值
24 滑移区间
ωs 定子频率
ωr 转子频率
Ψ sm 定子磁通大小
26 最小/最大频率
28 扫描频率
30 扫描定子磁通大小
32 定子磁通大小的期望值
34 阈值
36 最大绝对值。

Claims (12)

1.一种用于启动感应机器(12)的方法，所述方法包括：
通过控制施加至所述感应机器(12)的供应电压(Vs)来扫描具有不同定子频率(ωs,28)的所述感应机器(12)的状态；
在所述扫描期间，从所述感应机器(12)中的测量确定转矩相关的量(m, i sq )，其中所述转矩相关的量(m, i sq )与所述感应机器(12)的电磁转矩(m)正相关，使得所述转矩(m)分别在所述转矩相关的量增大或减小时升高或降低；
基于所述转矩相关的量(m, i sq )确定作为转子频率(ωr)与定子频率(ωs,28)之间的差异的滑移值(β)是否在滑移区间(24)内；
当确定所述滑移值(β)在所述滑移区间(24)中时，朝零调节所述滑移值(β)，其中通过将转矩相关的量(m, i sq )调节至零来将所述滑移值(β)调节至零。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述滑移区间(24)由两个临界滑移值(β cg, β cm)限定，在所述临界滑移值(β cg, β cm)处，所述感应机器(12)的电磁转矩(m)最小或最大。
3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，
其特征在于，所述转矩相关的量是电磁转矩(m)、定子电流的分量(i sq )、转子电流的分量、定子磁通的分量和/或转子磁通的分量。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述转矩相关的量(m, i sq )相对于所述定子频率(ωs)的导数；
当所述导数高于阈值(34)时，确定所述滑移值(β)是否在所述滑移区间(24)内。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述转矩相关的量(m, i sq )的最大绝对值(36)；
当所述转矩相关的量(m, i sq )变为小于所述最大绝对值(36)时，确定所述滑移值(β)是否在所述滑移区间(24)内。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当实际定子电流的大小变为小于对应于用于所述感应机器的扫描的定子磁通大小(Ψ sm , 30)的短路定子电流的大小时，确定所述滑移值(β)是否在所述滑移区间(24)内。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当实际定子电流的磁化分量(i sd )变为小于对应于用于所述感应机器的扫描的定子磁通大小(Ψ sm , 30)的短路定子电流的大小时，确定所述滑移值(β)是否在所述滑移区间(24)内。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，
其特征在于，所述扫描以最大或最小频率(26)开始，所述频率在扫描期间减小或增大。
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，
其特征在于，在扫描定子磁通大小(Ψ sm , 30)低于所述感应机器(12)的正常操作期间使用的标称定子磁通大小(Ψ sm , 30)的情况下执行所述扫描。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，在将所述滑移值(β)调节至零期间，所述定子磁通大小(Ψ sm , 30)被控制至对应于所述感应机器(12)的操作点的期望值(32)。
11.一种用于感应机器的控制器(16)，
适于执行根据前述权利要求中的一项所述的方法。
12.一种驱动系统(10)，包括：
感应机器(12)，
电转换器(14)，以及
适于执行根据前述权利要求中的一项所述的方法的控制器(16)。
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