JP2008515368A - モータの始動及び切替方法 - Google Patents

モータの始動及び切替方法 Download PDF

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Abstract

【課題】モータによって発生するトルクの振動脈動及び始動後すぐに発生する突入電流を低減する。
【解決手段】始動方法は、まず複数の巻線の少なくとも一つ以上で全てではない巻線を、電源位相の制御ポイントで、それぞれ位相がシフトされた電源電圧に接続するステップｉを含む。次に、前記ステップｉにおいてなされた接続から制御された遅延の後に、前記機械の残りの巻線を、それぞれ位相がシフトされた電源電圧に接続する。本発明は、多相（最も一般的に３相）モータに特に適用される。しかし、本発明を発電機及び変圧器等の他の電気機械に使用することも可能である。本方法は、初期始動時又はモータに使用される場合にはＹ−デルタ切り替え時に行なうことができる。大きな逆起電力を発生している負荷を再接続する場合に、逆起電力が電源電圧の位相とほぼ同相であるときに２段階処理が開始される。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータの始動及び切り替えのための制御システム、モータ、並びにモータの始動及び切り替えのための方法に関する。
休止状態から誘電モータの始動に電磁接触器が使用される場合、モータは、加速中にモータのサイズ及び構造に応じてモータの全負荷電流（ＦＬＣ：Ｆｕｌｌ ｌｏａｄ ｃｕｒｒｅｎｔ）の６〜１０倍の始動電流が電源から流れ込む。モータが最高速度に達するにつれて、電流は全負荷値まで下がる、又は、モータの負荷が全負荷未満の場合は全負荷値未満に下がる。
しかし、電源をモータに突然接続することによって、いくつかの望ましくない現象が発生する。最も顕著なのは、２回目又はそれ以降の電源投入時の最初の一瞬に（大型モータの場合には数秒延びる）、モータによって発生する激しい振動脈動がトルクに存在する。これは、強い振動として聞こえ又は感じ、反力を受けるにも関わらず、モータが接続される駆動系全体、特に、軸継手、変速機、軸受け、及び固定子巻線に高い機械的ストレスを与える。トルク脈動のピークは、正負の両方に現れ、通常稼動中に何度も最大トルクが発生する。このトルクの変動は、特に、頻繁に始動されるモータにおいて故障を発生させる大きな要因である。
明らかではないが、同様に深刻な問題として、トルク脈動の過渡期の間に、供給される電流のピークが最大で、定常状態に固定された回転子の予測される始動電流の２倍に達することがある。この異常に高い電流はサージ電流として知られ、モータの保護に問題を生じる恐れがある。一般に、モータ始動機は、接触器に過負荷保護を組み合わせることによって、モータが過度の電流を引き込む場合にはモータの接続を解除する。過負荷のメカニズムは、モータの接続を早く解除することなく高い始動電流を許容するが、稼動中に負荷がかかり、全負荷電流のわずか１１０％を超える流れ込みがある場合にはモータを停止させなければならない。高効率モータの場合、サージ電流は、全負荷電流の１８倍に達することがある。このことは、始動を許容するが、適切な稼動の保護を提供するような過負荷継電器及び過負荷遮断機の設定を複雑にする。
本発明の目的は、３相電気モータの始動中に発生する問題を解消する、又は少なくとも改善することである。
そこで、本発明者は以下のことを見出した。すなわち、始動器の接触器が作動する方法を変更することによって、トルク脈動及びサージ電流の両方を、低減する又は除去することができる。従来、３相システムでは、３位相の各接点が同時に閉じられる。この同時に接点を閉じることは、予測される固定回転子電流に加えて、過渡サージ電流を発生させ、過渡サージ電流に関する過渡脈動をトルクに発生させる。一方、電源とモータ端子との間に配置された接触器の極等の接続素子によって接続された３線システムの場合、二つの位相間の線間電圧がピーク値であるときに、まず二つの接点が閉じられ、次に第３の接点が１／４サイクルの後に閉じられ、トルク脈動及びサージ電流の両方が低減されるか、又はなくなる。
この目的を達成するために、第１の形態より、本発明は、ｉ．複数の巻線の少なくとも一つ以上で全てではない巻線を、電源位相の制御ポイントで、それぞれ位相がシフトされた電源電圧に接続するステップ、及び、ｉｉ．前記ステップｉにおいてなされた接続から制御された遅延の後に、前記機械の残りの巻線を、それぞれ位相がシフトされた電源電圧に接続するステップを含む、多相電気機器の始動方法を提供する。
ここで、接触器の切り替えシーケンスに対する変更が有効であることについて説明する。これをポイントオンウェイブ（ＰＯＷ：Ｐｏｉｎｔ Ｏｎ Ｗａｖｅ）切り替えと呼ぶ。これを実現するための制御方法、及び、このスター（Ｙ）接続モータ又はデルタ接続モータの両方の直入始動（ＤＯＬ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｏｎ Ｌｉｎｅ Ｓｔａｒｔｉｎｇ）への適用について説明する。ＰＯＷ切り替えは、ＷＹＥ−デルタ始動において、スター（Ｙ）接続からデルタ接続への移行を伴う好ましくなくかつ深刻な移行を最小化することにも適用できる。また、変圧器に電圧が印加されるとき、又は、予備発電機及び風力発電機を変圧器又は主電源に接続する時に発生する大きなサージ電流を低減することもできる。
一般的に、ステップｉにおいて、機械に誘導される逆起電力が電源電圧とほぼ同相になる時に発生するように選択される制御ポイントで、接続が行なわれる。この方法は、それによって逆起電力が電源電圧と同相であるときを判断するための監視を含む。制御された遅延は、電源から負荷への接続の構成によって、９０度又は１２０度の位相遅延に相当する。
一般的な実施形態では、少なくとも一つの巻線は、電気的に制御される単一の接触器の極によって接続される。少なくとも一つの接触器の極が断続的な直流電源によって接続され、正確に繰り返される接点閉じのタイミングを実現するとよい。ここでは、直流を用いて接触器の極を制御することによって、交流によって制御される接触器の極の場合よりも正確なタイミングで閉じることができる。
本発明の実施形態を具現する方法は、一般的に、３相モータを含む電気機械に適用される。この場合、方法は、スター構成のモータの巻線からデルタ構成のモータの巻線に切り換える時に実行することができる。例えば、スター構成のモータ巻線からデルタ構成のモータ巻線への切り替えは、モータの最高回転速度の７５％以上で行なうことができる。別の方法では、スター構成のモータ巻線からデルタ構成のモータ巻線への切り替えは、スター構成での始動電流が所定のしきい値よりも下がった時、又は所定の始動のための時間の後に行なうことができる。
また、本発明の実施形態を具現する方法は、風力発電機、変圧器、又は予備発電機のうちの任意の一つ又は複数を含む電気機械に適用することができる。この場合、予備発電機は変圧器又は電気機械に接続することができる。
第２の形態より、本発明は、交流電源電圧の損失が伴う多相電気機械での過渡電流又は過渡トルクを回避する方法であって、ｉ．前記電源から前記機械の巻線の接続を解除するステップ、ｉｉ．前記機械の端子における逆起電力を監視するステップ、ｉｉｉ．前記逆起電力と前記交流電源電圧の位相のモデルとの位相差を求めるステップ、ｉｖ．復帰した電源電圧と前記逆起電力とが略同相であるときに、少なくとも一つの巻線を前記交流電源電圧の供給元と前記電気機械との間に接続するステップ、及び、ｖ．制御された遅延の後に、残りの接触器の極を閉じるステップを含む方法を提供する。この方法は、一般的に、電気機械が３相モータを含む場合に適用することができる。
第３の形態より、本発明は、複数の接触器の極及び制御装置を備える多相交流電気機械であって、接触器の極は、互いに位相がシフトされた交流電圧を供給する交流電源電圧にそれぞれ接続されるように構成され、前記制御装置は、接触器の極の各交流電源電圧への接続を制御するように構成され、前記制御装置は、最初の時点で複数の接触器の極の少なくとも一つ以上で全てではない接触器の極を各交流電源電圧に接続し、前記制御された時間を遅延させた後に、残りの一つ又は複数の極を各交流電源電圧に接続するように構成される多相交流電気機械を提供する。
制御装置は、逆起電力と交流電源電圧との相対位相又は周波数を監視するように構成される監視手段を備えることができる。一般的に、制御装置は、９０度又は１２０度の位相の遅延に相当するように制御された時間の遅延後に、残りの一つ又は複数の前記接触器の極を各交流電源電圧に接続することができる。別の方法として、又は付加的に、前記機械は、少なくとも一つの巻線の交流電源電圧への接続及び接続解除を切り替えるように電気的に制御される切替手段を備えてもよい。前記切替手段は、断続的な電流電源によって作動するとよい。
本発明の一般的な実施形態では、電気機械は３相モータである。この実施形態では、制御装置は、スター構成のモータの巻線からデルタ構成のモータの巻線へ、前記モータを切り替える制御をするように構成される。前記デルタ構成のモータの巻線では、前記接触器の極は、前記デルタ構成のモータ巻線の内側に配置されてもよく、又は、前記接触器の極は別の方法として前記デルタ構成のモータ巻線の外部に配置されてもよい。
本発明を具現する制御装置は、デルタ構成での再接続中に、デルタ構成のモータの巻線のうち、残りの接触器の極の少なくとも一つに接続された一つの巻線の逆起電力を監視するように構成されてもよく、制御装置は、逆起電力が前記巻線の両端に接続される交流電源電圧と同相であるときに、前記各交流電源電圧を前記巻線に接続するようにさらに構成される。
別の実施形態では、前記モータの巻線は、前記機械の第１の動作期間中にスター構成で前記交流電源電圧に接続され、前記機械の第２の動作期間中にデルタ構成で前記交流電源電圧に再接続されるように構成される。この実施形態では、前記制御装置は、前記モータの回転速度が最高動作速度の少なくとも７５％に達したときに、また、最高速度に達するにつれて、前記スター構成での始動電流が所定のしきい値よりも下がった時、又は所定の始動時間後に、前記スター構成のモータの巻線から前記デルタ構成のモータの巻線に切り替えるように構成される。
本発明の別の実施形態では、前記電気機械は、風力発電機、変圧器、予備発電機、及び３相モータのうちの任意の一つ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。第４の形態により、本発明は、多相交流電気機械に適した制御装置であって、前記装置は、複数の接触手段の開閉を制御するように構成され、前記接触手段は、機械の巻線を選択的に多相交流電源電圧に電気的に接続するように構成され、前記装置は、少なくとも第１の接触手段を、少なくとも第２の接触手段を閉じる前で制御された遅延の後に閉じるように構成される制御装置を提供する。
一般的な実施形態は、少なくとも第１の接触手段に関する少なくとも一つの各電源電圧と、前記電源電圧に接続される前記電気機械巻の線に関するセンサからの逆起電力との相対位相差を示す信号を受信するように構成されるプロセッサを含む。前記プロセッサは、少なくとも一つの電源電圧が、接続される前記機械の巻線の逆起電力と同相である時に、少なくとも前記第１の接触手段を閉じる信号を出力するように構成されてもよい。
制御装置は、電源電圧の損失を示す逆起電力と電源電圧の予測される位相との差が大きいことに対応して、接触手段のうちの一つ又は複数を開くように構成されてもよい。
第５の形態により、本発明は、ソフトウェアであって、プロセッサで実行されると、プロセッサに、ｉ．多相電気機械に供給される交流電源電圧の位相を示す第１の信号を受信し、ｉｉ．多相交流電気機械の構成の逆起電力の位相を示す第２の信号を受信し、及び、ｉｉｉ．前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて、前記逆起電力と前記電源電圧との位相差を求め、また、ａ．前記逆起電力が大きい場合、前記逆起電力が前記電源に同期するまで待機してから、前記電源の所定の位相角の時に２段階接続処理を開始し、前記電気機械を前記電源電圧に選択的に接触させ、又は、ｂ．前記逆起電力が小さい場合、制御された２段階処理で、電源の所定の位相角の時に接触手段を作動させ、電気機械を電源電圧に選択的に接触させる信号を出力することのいずれかを実行させる。
本発明を具現するソフトウェアは、通常、前記逆起電力と前記構成の両端に接続される電源電圧との位相差がほぼゼロである場合、前記接触手段を作動させ、前記電気機械の構成を前記電源電圧に接続するように構成される。別の方法として、又は付加的に、ソフトウェアは、前記逆起電力と既知の周波数に基づく前記電源電圧の予想位相との位相差が大きくなった場合、前記接触手段を作動させて、前記電気機械を前記電源電圧から切り離すように構成される。
第６の形態により、本発明は、多相交流電気機械への交流電源の印加を制限する方法であって、ｉ．前記電気機械に供給される交流電源電圧の位相を示す第１の信号を受信し、ｉｉ．多相交流電気機械の構成の逆起電力の位相を示す第２の信号を受信し、及び、ｉｉｉ．前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて、前記逆起電力と前記電源電圧との位相差を求め、前記求められた位相差に基づいて、ａ．前記逆起電力が大きい場合、前記逆起電力が前記電源に同期するまで待機してから、前記電源の所定の位相角の時に２段階接続処理を開始し、前記電気機械を前記電源電圧に選択的に接触させ、又は、ｂ．前記逆起電力が小さい場合、制御された２段階処理で、電源の所定の位相角の時に接触手段を作動させ、前記電気機械を前記電源電圧に選択的に接触させる信号を出力することのいずれかを実行させることを含む方法である。
この方法は、既知の周波数に基づいて、前記逆起電力と予測された電圧位相との位相差によって、電源ロスが示される場合、前記制御信号に対応して接触手段を作動させ、電源と電気機械との接続を解除することができる。
本発明の第１の形態を具現する方法では、前記電気機械が風力発電機である、制御された時間遅延は、発電機の起電力の位相が電源電圧の位相とほぼ同期するまでの遅延に相当する。
本発明は、モータの逆転に有効な方法であり、第１の方向に回転しているモータへの電源の接続を解除し、２相接続を相互に交換してモータを逆方向に駆動できるようにした後、電源のモータへの再接続が本発明の第１の形態の方法によって行なわれる。
特に、以下の利点のうちのいくつか又は全てが本発明の実施形態によって実現される。
電気モータのサージ電流を大幅に（通常は１／２）低減できる。
その結果として、機械的負荷及び電気巻線における有害なピークトルクを５０％低減できる。
システム全体でのサージ過電流の低減によって、回路遮断機をシステムの安定性を保証するレベルに設定することができ、それによってプラント全体の動作可能時間及び全体の安全性を向上できる。現在の工業界の慣行では、サージ過電流による回路遮断機の妨害の遮断を回避するために、トリップ電流を所望の値より５０％高く設定できる。
Ｙ−デルタ始動機における電力抵抗器及び遷移接触器がなくなる。
電力を大きな変圧器に供給するときに、突入サージ電流を最大で１／１０低減できる。
予備発電機及び風力発電機における電気的及び機械的なサージ負荷を低減できる。
電気制御器のサイズ及びコストを最大で５０％低減できる。
プラント全体での電気的及び機械的な維持費を大幅に低減し、結果として停止時間が低減し、安全性を向上できる。
健全性維持のために施設切替動作のリアルタイム監視を提供する固有の能力がある。
特に、冷却器等の密閉／範囲画定された用途及びモータ制御中心に見られる物理的に分散した負荷における有害な短絡電流を軽減できる。
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の背景として、モータ始動中の３相の同時切り替えによって、どのようにして過渡サージ電流が発生するかを簡単に説明する。誘電モータが休止している場合、内部で発生する逆起電力はゼロである。固定子抵抗Ｒｓが無視される場合、電圧が印加されると、電流の流れは固定子インダクタンスによって決まる。３相全てに同時に電圧が印加される場合、電流の流れは、流れる平衡定常状態３相ＡＣ始動電流及び指数的に減衰し各位相毎に異なるＤＣ過渡電流で構成される。
ＤＣ過渡電流の振幅は、全電流がゼロである時の接続の瞬間に決まり、変化率はモータのインダクタンスによって制限される。これは、接続直後に電流が増大するための時間がかかる前に、電流が依然としてゼロでなければならないことに従う。したがって、接続時間直後、
定常状態電流＋ＤＣ過渡電流＝０
であり、ＤＣ過渡電流の振幅が時間ゼロにおいて（マイナスの）定常状態始動電流値に等しい（マイナス）。このＤＣ電流は、モータが磁化する時定数で減衰し、通常は減衰が停止するまでに０．２〜５秒かかり、モータサイズに伴って大きくなる。
ＤＣ電流の影響は、モータ始動に付随して激しいトルク脈動を発生させる。これは、定常状態のＡＣ電流が発生する均一な回転磁界ではなく、ＤＣ過渡電流が回転せずに減衰するＤＣ磁界成分を追加的に導入するために発生する。ＤＣ磁界成分は、ＡＣ磁界と同じ向きの時はＡＣ磁界に加算されるが、ＡＣ磁界が半サイクル後に反転した時は、ＡＣ磁界から減算される。したがって、モータの磁束は、定常（回転）値を保持せず、（ＡＣ磁束＋ＤＣ磁束）と（ＡＣ磁束−ＤＣ磁束）との間で振動する。これは、電源周波数でのモータトルクに激しい振動を発生させ、ＤＣ磁束が減衰してなくなった時のみ消失する。
図１は、接触器の極を同時に閉じ、負荷のないデルタ接続のモータの全ＤＯＬによる始動後に見られる電流及び電圧である。最も下の線は、激しいトルク脈動を示し、中間の曲線は非常に不安定な３相線電流を示す。一番上の線は、接続の瞬間からの電源電圧を示す。
以上、従来のモータ始動方法の影響について説明した。これより、本発明の実施形態において過渡電流を低減又は除去する方法について説明する。
本発明の実施形態における切り替え方法を「ポイントオンウェイブ」切り替えと呼び、「ＰＯＷ（Ｐｏｉｎｔ Ｏｎ Ｗａｖｅ）」と略す。
本発明の実施形態では、ＰＯＷを２段階に切り替えることによって、ゆっくりと減衰するＤＣ過渡電流及びＤＣ過渡電流に関するトルク脈動の励起を低減又は除去することができる。スター構成のモータの場合、まず、モータの二つの相のみが電源端子に接続され、二つのモータ巻線の電流が増加する。次に、第３相が接続された瞬間に（その巻線の電流がゼロの状態で）、三つ全ての電流が、その瞬間の電源波形の点に対応する定常状態のＡＣの値と全く同じになる。電流が第３相の接続の直前及び直後に定常状態の値である場合、追加のＤＣ過渡電流は必要ない。そして、モータは、定常状態における拘束回転子電流に等しく、バランスのとれた１組のＡＣ電流で始動し、トルク脈動は発生しない。
休止状態からモータを始動させる場合、これら二つの相の電流が増加して、第３相の電源が接続される瞬間に要求される定常状態の値にちょうど達するように、最初の二つの相が接続される電源波形の点が正しく選択されなければならない。これは、最初の二つの相が、二つの相間の線間電圧のピークの瞬間に接続され、第３相が厳密に９０度（電源サイクルの１／４）の後に接続される場合に実現される。
ここで、同時切り替え及びＰＯＷ切り替えの例について説明する。
図２は、ＰＯＷ切替方法を、図１の線を生成したモータと同じモータに使用した影響を示す。図２から分かるように、トルク脈動はほぼなくなり、モータ電源電流は均衡がとれ、ピーク電流は大幅に下がる。なお、一番上の電圧は、２段階接続シーケンスを示す。
これより、ＰＯＷ切り替えの理論的な考察を示す。特に、２段階接続シーケンスの理論について、及び、２段階接続シーケンスをスター構成のモータ及びデルタ構成のモータの両方にどのように適用するかについて説明する。
三つの電源位相を同時に切り替えることによるＤＣ過渡電流は、スター構成で発生する。図３は、スター構成のモータの接続である。接触器の極Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３は、巻線のいずれかの一端に配置することができる。
３相電源電圧ＡＢＣは、式（１）によって与えられる空間ベクトル
Figure 2008515368
 によって記述することができる。
Figure 2008515368
式中、ｕsは、電源位相電圧振幅であり、空間ベクトル
Figure 2008515368
 は、電源の各周波数ωで回転する。αは、電源印加時である時間ｔ＝０での電源位相角である。
モータに生じる磁束
Figure 2008515368
は、ファラデーの法則に従い、式（２）によって与えられ、積分によって式（３）によって与えられる。
Figure 2008515368
Figure 2008515368
Figure 2008515368
 は、初期条件を満たすために必要な積分定数である。
Figure 2008515368
がｔ＝０において、モータに磁束がない状態（すなわち、Ψ＝０）において位相角αでモータに印加されると、磁束は式（４）によって表される。したがって、ＤＣ過渡電流磁束は、式（５）によって与えられるため、磁束の一般解は、式（６）となる。
Figure 2008515368
Figure 2008515368
Figure 2008515368
３相同時にスイッチをオンにする場合、図４に示すように、式（６）中で電圧空間ベクトル
Figure 2008515368
 の係数−ｊは、定常状態磁束
Figure 2008515368
 が
Figure 2008515368
 と共に回転するが、９０度だけ回転が遅れることを意味する。ＤＣ過渡磁束
Figure 2008515368
 は、一方で、スイッチをオンにする瞬間で初期電源電圧
Figure 2008515368
 の方向の９０度先に固定され、徐々に減衰し、消失する。空間ベクトル図である図４は、式（３）、式（５）、及び式（６）での関係を表す。定常状態磁束
Figure 2008515368
 は、一定の振幅を有し、過渡電流磁束
Figure 2008515368
 によって決まる固定中心を中心として回転し、過渡電流磁束は徐々に減衰し、消失する。したがって、
Figure 2008515368
 が回転するにつれて、ＤＣ磁束
Figure 2008515368
 の存在によって、結果として生じる磁束
Figure 2008515368
 の振幅を強く変動させる。この影響は、ＤＣ過渡電流が減衰して消失するまでの強いトルク脈動及び不均衡な電流である。
これより、前述した同時切り替えと、ＤＣ過渡電流を消失させる２段階ＰＯＷ切り替えとを対比する。
電源投入処理が２段階で行なわれる場合に、ＤＣ過渡電流は消失し又は大幅に低減することができる。まず、２段階に行なわれる電源投入処理について説明し、次に、この処理の理論について説明する。
段階１：Ｖbc線間電圧のピークに接触器の極Ｓ２及びＳ３を閉じることによって、時間ｔ＝０において図３のモータにおいて、スター構成のモータの巻線Ｂ及びＣのみに電源電圧が接続される。巻線Ｂ及びＣを通る電流の流れは、図５において示す方向の磁束
Figure 2008515368
 を生じる。巻線Ａに電流は流れていない。
段階２：位相が９０度変化した後、空間ベクトル
Figure 2008515368
によって記述される電源空間ベクトルが、図５において向きβであるときに、第３の接触器の極Ｓ３が閉じられる。図５は、この瞬間の状況を示す。三つの相は全て接続され、電圧空間ベクトル及び段階１において発生した初期磁束は、ＤＣ過渡電流磁束
Figure 2008515368
 を全く付加する必要なく正しい定常状態値に一致する。
Figure 2008515368
 は、Ｓ３が閉じられた瞬間に電圧空間ベクトル
Figure 2008515368
 の向きβでの瞬間の位置よりも９０度遅れた定常状態磁束
Figure 2008515368
 の初期値である。その後、電圧
Figure 2008515368
 及び磁束
Figure 2008515368
 は、トルク脈動又は過渡ピーク電流を発生させず、定常状態で９０度離れて同期して回転する。
スター構成における２段階モータ切り替えについて、詳細に説明する。モータに印加される電圧空間ベクトルのｄｑ成分は、式（７）によって得られる。
Figure 2008515368
 式（７）中、ｕsa、ｕsb、及びｕscは、三つの巻線の両端の電圧である。
これより、図６を参照して、２段階の電源投入における三つの別の接続シーケンスを示す位相電圧波形について考察する。縦線は、接続が行なわれる時を示す。まず、ＡＢは、相Ａ及び相Ｂが接続され、次に、相Ｃが９０度遅延β後であるＡＢ＋Ｃにおいて接続されることを意味する。
位相Ｂ及び位相Ｃが最初に接続された状態における磁束の蓄積について説明する。
ＣＢ線間電圧は、電源位相電圧の振幅に関して式（８）によって与えられる。
Figure 2008515368
線間電圧Ｕcbがピークに達する位置ＣＢで電源投入し、時間ｔ＝０をその時間に設定すると仮定すると、α＝２７０度である。Ｂ及びＣの電源電圧のみが接続され、Ａ相の巻線の接続が解除される間、線間電圧は、Ａ及びＢの巻線に等しく分けられるため、巻線の電圧は、式（９）によって与えられる。
Figure 2008515368
式（７）を使用して、ｄｑ成分は式（１０）によって表され、Ｕsdは、間隔β全体を通してゼロのままである。
Figure 2008515368
 したがって、位相Ａが接続される前の９０度の間隔β中、磁束は式（１１）によって与えられる。
Figure 2008515368
間隔βにわたって積分すると、磁束は式（１２）によって得られる。
Figure 2008515368
が与えられ、したがって、相Ａが式（１３）で接続されると、磁束は式（１４）で表される。
Figure 2008515368
Figure 2008515368
これは、ＤＣ過渡電流磁束の減衰を全く伴わず、かつ、関連するトルク脈動及び過渡ピーク電流を伴わない始動を可能にする瞬間定常状態値
Figure 2008515368
 で、図５に示されるものである。
ここで、２段階ＰＯＷデルタモータ切り替え（接触器の極がデルタの外側にある）の処理について説明する。
２段階切り替えを使用してデルタ構成モータに接続する場合、接触器の極がデルタの外にあると、切り替えは、図７に示す二つの接点、例えば、Ｄ１及びＤ２を閉じることによって二つの相を線間電圧ピークで接続し、相Ａ及び相Ｃを接続することによって、スター構成モータの場合と同様に行なわれる。次に、９０度後に、Ｄ３を閉じることによって、第３相Ｂが接続される。
これより、発生する磁束を計算する。ＣＡ線間電圧は、式１５で表される。
Figure 2008515368
 ＣＡ位相がｔ＝０の瞬間に接続される場合、ＣＡ線間電圧はピーク電圧に等しい。位相Ｂは接続されないため、三つの巻線の両端の電圧は、式（１６）によって与えられる。
Figure 2008515368
したがって、ｄｑ電圧の式（７）を使用すると、電圧は式（１７）で表される。
Figure 2008515368
位相Ｂが接続されるまでの９０度の間隔において積分すると、磁束は、式（１８）で与えられる。
Figure 2008515368
これは、いかなるＤＣ過渡電流の減衰もなく始動できるために必要な瞬間定常状態値
Figure 2008515368
 である。
ここで、２段階ＰＯＷデルタモータ切り替え（接触器の極がデルタの内にある）の処理について、図８及び図９を参照して説明する。
デルタ動作における接触器の極がデルタの内にある場合（Ｙ−デルタ始動の場合に標準的なように）、電源相を巻線から完全に切り離すことはできない。この場合、段階１では、一つの巻線のみを使用して磁束を発生するために、一つの接点のみを閉じる（図８での接点Ｄ１を閉じて巻線Ａのみに電流を流す）ことによって、接続を行なうことができる。
Ｂ及びＣの巻線に電流は流れないため、磁束は、最大の電圧からβ＝９０度の間ではなく、線間電圧ｕcaの位相角６０度からβ＝１２０度の長い間にわたって発生しなければならない。変更されたこのタイミングを図９に示す。
図８の巻線Ａの両端に線間電圧Ｕcaが印加された巻線の電圧は、式（１９）によって与えられる。
Figure 2008515368
式（７）から、ｄｑ空間ベクトル電圧は、式（２０）によって与えられる。
Figure 2008515368
したがって、間隔βにわたって積分すると、磁束は、式（２１）、式（２２）になる。
Figure 2008515368
Figure 2008515368
これは、接触器の極Ｄ２及びＤ３をＣＡ線間電圧のゼロクロス時に閉じて、いかなるＤＣ過渡電流も発生させずにモータの全ての巻線に全電圧を印加できるようにするような正確な大きさ及び向きの磁束である。
本発明を実施するタイミングを考慮しなければならない。電源とモータ端子との間にある接触器の極を通して、３線接続によって接続されるスター構成のモータ及びデルタ構成のモータの場合、まず、各線間電圧がピークの時に二つの相を接続し、１／４サイクル後に第３相を接続する。
接触器の極がデルタ内にあるデルタ構成モータの場合（図８）、一つの極（例えば、Ｄ１）が、その巻線の両端に接続される線間電圧（ＡＣ）がゼロになったときから位相が６０度変化した後に閉じられ、１２０度の後に、線間電圧が次にゼロになるときに、残りの二つの極が閉じられる。次に、本発明のＹ−デルタ始動への適用について考察する。モータの始動に関して重要な問題の一つは、発生する激しいピーク電流の処理である。Ｙ−デルタ始動において電圧を低減する主な目的は、最大で最高速度の７０％〜９０％の加速期間中に、始動電流を１／３に低減することである。全電圧で全負荷電流（ＦＬＣ）の６〜１０倍が流れ込むデルタモータは、スター構成で接続される場合には、２〜３．５ＦＬＣしか流れ込まない。また、モータがスター構成で接続される間に、トルクも１／３に低減する。
最高のトルク性能を提供するために、次に、デルタでの全電圧の動作へ移行させなければならない。しかし、低電圧から最大電圧への変更の不連続性によって、高効率モータの場合には、数サイクルにわたって１８ＦＬＣに達する激しい過渡電流が発生する恐れがある。これは、電流保護継電器の設計に大きな問題を生じさせる。すなわち、この問題は、モータを始動させるために、稼動中に安全な保護を提供することができない程の高い値に設定する必要があることである。また、大きなモータほど、過度の過渡電流は、モータ自身の過負荷遮断器以外の遮断器も遮断させて、他の負荷に対して問題を発生させることがある。
いくつかの要因が、過渡的なピーク電流の値に影響する。
まず、デルタでの再接続後の電流の基本レベルは、モータがゆっくりと加速する場合のみ流れる電流の「定常状態」の値に設定される。
全電圧を突然印加すると必然的に、電流が落ち着いてモータを最高速度まで加速する前に過渡サージが発生する。
スター型の接触器からの接続解除は、モータに回転子電流フローを残す。この回転子電流は、モータに電流ピークを大幅に増大させる逆起動電力を発生させる。
ＰＯＷ切り替えをデルタ型への再接続に利用することが、過渡電流及び過渡トルクに大きな影響を与え、ピーク電流を最大で４０％低減できる。また、トルク脈動のピークも大幅に低減する。
図１０は、接触器を同時に閉じる従来のＹ−デルタ始動を示す。一番上の線は、スター構成で接続される時の低減した巻線電圧である。デルタにおける再接続後に、大きなトルク脈動が発生するが、図１に示す従来のデルタにおけるＤＯＬのデルタ始動の場合よりも小さい。
図１１は、回転子電流及び固定子巻線に誘導される逆起電力の減衰に０．１秒許される場合を除き、図１０と同じＹ−デルタ始動である。依然として大きなトルク脈動が発生するが、デルタ接続時のピーク電流は、図１０よりも小さい。同時にデルタ型に再接続することは、依然としてトルク脈動及び不均衡な電流を発生させるが、逆起電力が減衰されない場合よりも小さい。
図１２及び図１３は、同じ始動であるが、ＰＯＷ切り替えを初期スター接続及びデルタ再接続の両方に使用した場合である。ＰＯＷ切り替えは、スター接続時のトルク脈動を消失させるが、デルタ接続時には依然として脈動がある。図１３では、デルタ型への再接続前の遅延によって、回転子電流によって誘発された逆起動電力が、再接続の瞬間に電源と同期した位相になるため、負の過渡トルクが発生せず、トルク脈動がほぼ消失し、サージ電流のピークも消失していることがわかる。ある程度の脈動及びピーク電流がデルタ再接続時に見られるが、図１のように同時に接続する場合よりもはるかに小さい。図１３は、図１及び図１０に示す従来の始動と比較して、トルク脈動が大幅に低減され、負のトルクがほぼ消失していることを示している。
表１では、同時切り替えの場合とＰＯＷ切り替えの場合でのデルタ再接続時のピーク電流及びピークトルクを比較する。値は、全付加電流及び定格トルクの倍数として、１単位あたりの表記で与えられる。ＰＯＷ切り替えの場合は、過渡ピーク電流を９．２ＦＬＣから５．８ＦＬＣに低減し、３７％低減させている。
Figure 2008515368
 表１：図１０及び図１１におけるデルタ再接続での電流値及びトルク値
ここで、逆起電力の同期に伴うＰＯＷ切り替えに関する問題について考察する。
図１４及び図１５の電圧波形は、スター型の接触器を開いた後、デルタ型においてモータを再接続する前のモータ端子に発生する逆起電力電圧が減衰していく最初の２サイクルを示す。デルタ接触器が閉じられて全電圧が印加される瞬間に流れる電流は、電源電圧と、ＡＣ電圧として加算され反対方向の逆起電力とを、各位相差を考慮して加算された値によって決まる。同相の場合、対向する逆起電力は電源電圧の一部を相殺し、結果として発生する電流は小さい。逆起電力が電源と１８０度位相がずれる場合、非常に大きな電圧差が与えられ、結果として発生するモータの過渡電流は非常に大きく、実際に頻繁に直面する激しい過渡電流を発生させる。図１４では、負荷のイナーシャが非常に高いため、電流及びトルクはデルタにおいて高いままである。モータ端子の逆起電力の減衰は、全デルタ電圧が印加される前に見られる。初期の固定子ピーク電流は、後の定常状態の値をかなり上回る。また、負のトルクのパルスが発生する。図１５のモータ端子で減衰する逆起電力は、図１１及び図１３と同じである。初期の固定子ピーク電流は、後の定常状態の値とほぼ同じであり、負のトルクパルスは消失し、全体的に脈動がかなり低減される。
固定子ピーク電流及びトルク脈動を最小化するために逆起電力を処理する二つの方法がある。より簡単な方法は、スター型接触器を開いてからデルタ型接触器を閉じるまでの間にわずかな遅延をさせ、回転子電流及び逆起電力を減衰させる（同時切り替えの場合に図１１において、また、ＰＯＷ切り替えの場合に図１３において０．１秒の遅延によって行なわれるように）。これは、好ましくない逆起電力位相角によって発生する過渡電流を低減する。表２のモータでは、平均値に近い値が結果として得られる。
しかし、逆起電力位相角を測定すれば、切り替え前に逆起電力と電源電圧とがほぼ同相になるまでデルタ型の接触器を閉じるのを待つことによって、ピーク電流及びピークトルクが能動的に低減される。逆起電力及び電源電圧は、逆起電力の周波数が低いこと（モータが最高速度の８０％である場合に電源周波数の８０％）によって数サイクル以内で互いに同相になる。次に、デルタ型における再接続がＰＯＷ切り替えを使用して行なわれる。次に、逆起電力が作動して、サージ電流を積極的に低減し、表２の中の最小値を生成する。
デルタ型の接触器が再び閉じる前に、電源と逆起電力との同期を待つことの利点を表２によって理解できる。表２は、逆起電力と電源との位相差が１０度間隔で０〜３６０度の値をとる場合の、再接続時のコンピュータシミュレーションによる値を示す。表２は、ピーク電流及びトルク脈動の最低値、最高値及び平均値を示す。表２は、再接続の瞬間に逆起電力と電源とを同期させないと、２倍よりも大きな固定子電流のピークの変動を発生させることを示す。最良の場合は、逆起電力と電源とが同期した場合である。
Figure 2008515368
 表２：デルタ型において再接続するときのＹ−デルタ始動での電流及びトルクへの影響
２５の異なるモータにわたるＹ−デルタ切り替えに関するピーク電流について、逆起電力を同期させるＰＯＷ切り替えは、同時切り替えと比較して過渡ピーク電流を２３％〜４１％低減し、平均で３１％低減することを示した。ＦＬＣの１８．０倍の過渡電流が１３．８〜１０．６ＦＬＣに低減し、これは、回路遮断器の設定に問題を生じさせない。
次にＰＯＷコントローラ回路の設計の形態について説明する。
図１６は、スター構成のモータのＰＯＷ始動の場合に、接触器の極Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３を閉じるタイミング図である。ｔ０、ｔ１、ｔ２等は、ＡＢ電源線間電圧の連続的に繰り返されるゼロクロスである。
スター構成で接続されたモータを図３及び図１２に示すようにＰＯＷ切り替えで始動するには、三つの接触器の極Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３を正しいシーケンスの電源波形上の正確な時点で閉じなければならない。接触器の極が閉じられる前に、電源位相がまずモータ端子に接続される。開始ボタンが押下されると、Ａ相の極Ｓ１が閉じられる。モータ電流は、少なくとも二つの極が閉じられるまで流れないため、この時間はあまり重要ではない。再現性のために、接触器の極は、最初のＡＢ線間電圧交差（図１６中のｔ１）で電圧印加される。ＰＯＷ始動の場合、Ｂ相の極Ｓ２は、ＡＢ線間電圧の任意のゼロ交差の中間のピーク、例えば、ｔ５とｔ６との中間のピークで閉じなければならない。Ｃ相の極Ｓ３は、厳密に９０度後であるｔ６で閉じなければならない。一般的な接触器の極では、コイルに電圧印加してから閉じるまでに数十ミリ秒かかる。したがって、図１６中の幅広矢印は、最初に電圧が印加されてから（矢印の先の）実際に極が閉じられるまでの遅延を示す。
この処理を制御するためには、接点を閉じるまでの遅延を知っている必要があり、線Ｓ２及びＳ３は、遅延を許容するために正しい瞬間に閉じるように電圧が印加されなければならない。全体の処理は、電源の位相に同期しなければならない。これは、図１６においてｔ０、ｔ１、ｔ２、及びｔ３等で示すように０度、１８０度、３６０度、及び５４０度等で発生するＡＢ線間電圧のゼロクロスを観察してタイミングをとることによって可能となる。
これは、ソフトウェアによる位相同期回路（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）が、約１マイクロ秒間隔で加算される内部タイマを使用して、電源電圧交差ｔ０、ｔ１、及びｔ２等に同期したマイクロコントローラによって制御される。次に、各極に電圧を印加するタイミングを、タイマを使用して計算し、接触器の極を正しい瞬間に閉じることができる。図１７の表に、制御が可能なソフトウェアの構造のルーチンを示す。
図１７を参照して、ソフトウェアの構造について説明する。モータ始動のために、ソフトウェアは、ＤＯＬのＰＯＷ始動、又は、Ｙ−デルタ始動のいずれかを実行するために適したルーチンを有効又は無効にすることによって、様々なバージョンの始動に様々な機能を構成できるようにする。
全体のタイミングは、図１６のように時間ｔ０、ｔ２、ｔ４等で電源サイクル毎に発生するＡＢ線間電圧のゼロクロスに停止するＰＬＬ割り込みルーチンによって制御される。
ＰＬＬルーチンには電源損失テストが組み込まれている。それは、電源の損失を２又は３サイクル以内に検出することによって、接触器を開くことができ、モータの逆起電力が電源と位相がずれている時に、電源の復帰に付随して大きなインパルストルク及びサージ電流を回避することができる。これは、同時切り替えでの最悪の場合の再接続と同等である。
開始ボタンが押下される前に、３相電源及び制御電力（２４Ｖ ＤＣ）を接続したものと仮定する。プログラムは、リセットルーチンで始まる。次に、制御は、開始検査ルーチンに渡される。
プログラムは、図１８においてリセットされることによって始まる。これは、マイクロコントローラを初期化し、ＰＬＬ割り込みルーチンを有効にする。主電源が接続されている場合、リセットルーチンは、制御を開始検査ルーチンに渡し、開始検査ルーチンが開始ボタンの状態を読み取る。開始ボタンが押下されると、制御は、ＷＹＥ（スター接続）でのモータ始動に渡される。
ＰＬＬ割り込みは、電源ゼロ交差時間（ＺＣＴ）が発生した時に常に実行され、イベントを電源の位相に同期する割り込みルーチンである。将来のゼロ交差を予測できるように、ゼロ交差間の電源半周期Ｔ１８０が計算される（例えば、ｔ１＝ｔ０＋Ｔ１８０）。電源反周期Ｔ１８０が計算されることによって、各極を電源の位相に対して正しい時間に閉じることが可能になる。
図１９は、ＷＹＥでのモータ開始ルーチンであり、図１６に従ってモータのＰＯＷ始動を制御する。開始ボタンが押下されると、スターにおけるモータ開始ルーチンになる。図１６のタイミング図は、接触器の極を閉じた後のシーケンスである。次の電源ゼロの時間ｔ１において、極Ａが電圧印加される。次に、時間ｔｂ＝ｔ２＋（３．１８０＋９０）度でのＡＢ線間電圧のピークで閉じるようにｔ２でのゼロ交差後に、極Ｂが電圧印加される。接点を閉じるのにＴＣｂかかるため、電圧印加は、時間ｔｂ−ＴＣｂに行なわれなければならない。ｔｅｃ＝ｔｃ−ＴＣｃで極Ｃが電圧印加された、９０度後の時間ｔｃ＝ｔｂ＋９０度で閉じる。
全ての接触器の極が閉じられて、モータがスター構成で完全に接続されると、制御は、図１９中のＷＹＥでのモータ稼動ルーチンに渡される。
ＷＹＥでのモータ稼動ルーチンは、基本ユニット（ＤＯＬ始動のみ）の場合、全てのモータの接点が閉じられると、モータは加速し、引き続き稼動する。開始／停止ボタン検査サブルーチンが、停止ボタンが操作されたことを検出すると、接触器開＆モータ停止ルーチンによって、接触器を開いてモータを停止させる。接触器の極がデルタ内に配置される限り（これはタイミングの詳細に影響する）、スター構成モータ始動とデルタ構成モータ始動との差はない。電源の故障が位相接続テストサブルーチン又はＰＬＬ割り込みルーチンでの電源損失テストのいずれかで検出されると、接触器は開く。
Ｙ−デルタ始動の場合、まず、モータは、ＰＯＷ切り替えによってスター構成で接続され、したがって、全てのスター接点が閉じられたときに、モータは、スター構成で加速する。この場合、デルタ移行検査サブルーチンが、図１９のＷＹＥでのモータ稼動ルーチンに加えられる。このサブルーチンは、モータ電流及び始動してからの経過時間を監視して、デルタ動作にいつ切り替えるかを判断する。基本ユニットの場合と同様に、停止ボタンの操作及び電源損失について同じ検査が行なわれる。
図２０には、位相接続テストサブルーチンが示されており、電圧を測定して電源を接続し及び回転シーケンスを確認する。
接触器開＆モータ停止ルーチンは、接触器を開き、およそ０．２５秒（モータサイズに伴って長くなる）待ち、モータの逆起電力を減衰させてから、リセットに戻ってモータを再び始動できるようにする。
ＰＬＬ割り込みルーチンは、主電源の供給に対する全体のタイミングを確立する重要なルーチンである。ＰＬＬ割り込みルーチンは、ｔ０及びｔ２等で３６０度毎に発生するＡＢ線間電圧が正になるゼロクロスに固定される。これらの割り込みから、電源Ｔ３６０の周期が分かり、１／４サイクル周期、及び、半サイクル周期Ｔ９０及びＴ１８０が導き出される。そのフローチャートを図１８に示し、動作について説明する。
割り込みルーチンに入る度に実行されるＰＬＬ時間計算の擬似コードを以下に示す（リスト１）。
ＰＬＬ時間計算： 「Ｔ」で始まる変数が時間間隔であり、「ｔ」で始まる変数が時刻である。時間は、自走カウンタから読み取られ、例えば、自走カウンタは、１ＭＨｚで増分するものと仮定する。Ｖａｂのゼロクロス時にＰＬＬルーチンに入ると、リスト１のコードが、図１８の「ｔ０、ｔ１、ｔ２、Ｔ１８０を計算する」と記述される四角に対応して実行される。
電源損失テスト： 電源供給が中断する場合、モータの逆起電力がモータ端子に発生する。モータが減速する時に、モータの逆起電力は、前述したコードのゼロクロス時間エラーＺＣｅｒｒｏｒの瞬時の大きな増大によって検出される。例えば、モータが減速するのに２０秒かかる場合、連続したＺＣｅｒｒｏｒ（マイクロ秒単位で）の値は、電源線にのった５％のノイズがあっても、電力損失が１００未満である場合と比較して、電力損失の最初の４サイクルにわたって、およそ６０００、１２０００、１８０００、２４０００になる。接触器を開いて、逆起電力が電源と位相がずれているときに、電源の復帰に付随した大きなインパルストルク及び突入電流を回避する。ＺＣｅｒｒｏｒは、位相差をマイクロ秒単位で測定しており、復帰時に、逆起電力が電源の位相とずれるかを直接的に示す。
位相判断シーケンス： 位相回転シーケンスが、Ｖａｂゼロクロス時に線間電圧Ｖｂｃ及びＶｃａを測定することによって求まる。線間電圧Ｖｂｃ及びＶｃａは、ピーク線間電圧の０．８６倍に等しいが、逆の符号を持つ。回転シーケンスは、以下に説明するように、どちらかが正であるかによって求まる。
その他の二つの線間電圧の値もＶａｂ電圧のゼロクロス時に測定される。Ｖｐｋは、ピーク線間電圧の値である。
Ｖｂｃ＝＋Ｖｐｋ／２、かつ、Ｖｃａ＝−Ｖｐｋ／２であれば、電源回転シーケンスは、標準的なＡＢＣである。
Ｖｂｃ＝−Ｖｐｋ／２、かつ、Ｖｃａ＝＋Ｖｐｋ／２であれば、シーケンスは逆のＡＣＢである。
シーケンスが逆であれば、安全性の理由から、モータの始動を停止することができる。
Ｙ−デルタ始動のための追加ソフトウェア： Ｙ−デルタ始動を実行するには、加速中にスター中からデルタへのＰＯＷ移行を行なわなければならない。いつデルタ構成に移行するかは、タイマによって、又は、電流がおよそ５０％低減した時によって決めることができる。この検査は、ＷＹＥでのモータ稼動ルーチン内のデルタ移行検査サブルーチン（図２１）で行なわれ、次に、制御は、デルタ移行ルーチンに渡される。電源の位相とモータの逆起電力の位相とが同相であるときは、モータはＰＯＷ切り替えによってデルタ型に再接続される。
デルタ移行ルーチンにおいて、最初のステップは、接触器の極を開いてスター構成から接続を解除し、モータをデルタ型で再構成できるようにする。
再接続時の投入サージ電流及びトルク脈動を最小化するために、このサブルーチンは、あるモータ位相巻線の両端で発生し、減少する逆起電力のゼロクロスを観察し、逆起電力の位相と電源の位相とが同期するのを待つ、又は、この逆起電力が最低値まで減衰するまで待つ。その後、ＰＯＷ切り替えを使用し、同期アルゴリズムである逆起電力同期ルーチンを呼び出す。同期サブルーチン及び再接続手順については後述する。なお、これは、接触器の極がデルタ内にあるため、詳細は、スター構成におけるモータ始動と異なる。
逆起電力同期サブルーチンについて説明する。図２２の逆起電力同期サブルーチンは、逆起電力の電圧の符号の変化によって、固定子位相巻線Ａの両端の逆起電力の電圧のゼロクロスを観察する。各ゼロクロス時に、直前の線間の電源Ｖａｂが電圧ゼロとクロスしてからの時間間隔が記録され、電源と逆起電力との間の位相シフトが計算される。
位相シフトの変化の傾向が観察されることによって、電源と逆起電力がいつ同相になるかが予測され、各極の接点をＰＯＷでの閉が位相同期と一致するように、各極の接点に電圧を印加するための正しい時間が計算される。逆起電力の電源への同期ルーチンの擬似コードをリスト２に示す。
逆起電力が、同期する前にほぼ完全に減衰した場合、モータは、同期を待つことなくＰＯＷ切り替えによってデルタ型に再接続される。このため、非同期からの不利益を受けない。
逆起電力が同期される、又は、ほぼ完全に減衰するとすぐに、制御は、デルタ移行ルーチンからモータをデルタに再接続するルーチンに渡され、デルタ再接続ルーチンは、図２４に示すタイミング図及び図２３の接触器の構成にしたがって、ＰＯＷ切り替えによってデルタ型に再接続を行なう。
モータをデルタ型で接続するには、図２３に示すように、モータをデルタで動作させる接点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が最初は全て開かれており、以下のようにＰＯＷ切り替えによって２段階で閉じられる。
段階１ Ｍ１がＶａｂ線間電圧のゼロクロスの６０度の後で閉じられ、電流が巻線Ａに流れ始める。巻線Ｂ及びＣに電流は流れない。
段階２ Ｍ２及びＭ３が厳密に次のＶａｂゼロクロスの１２０度の後に同時に閉じられる。モータは、これで完全に接続され、デルタ構成で動作する。
接点を閉じるタイミングを図２４に示す。
次に、制御は、図２５に示すデルタでのモータ稼動ルーチンに渡され、モータを停止する停止ボタンが常時監視される。ＰＬＬ割り込みルーチンも動作状態に留まり、電源損失ルーチンによって予期しない電源停止を調べ、逆起電力が大きくなっても、電源と位相がずれている数分の１秒で電源が復帰した時に、直ちにモータの接続を解除でき、大きなサージ電流及びトルクパルスを回避することができる。
前述した主な用途に加えて、本発明の原理は、容易に拡張することができる。位相同期の利点については、図１４及び図１５を参照して考察した。位相同期は、以下で説明する他の各種用途においても有効となる。
風力発電機等の粗い速度制御を使用する可変周波数発電機が固定周波数電源に接続されるとき、大きな過渡ピークトルク、過渡電流、及びサージ電流が接続時に発生する。これらは、不要な機械的ストレス及び電気的ストレスの両方を発生させる。両方とも、接続が、
（ｉ）発電機の周波数が線周波数に近いときに、
（ｉｉ）電源電圧の位相が発電機電圧の位相に同期する瞬間に２段階のＰＯＷ切り替えを使用して３相接続することによって、
大幅に改善することができる。
多くの状況で、ユーティリティサプライ（商用電源の供給）の中断後に電力を提供するために、予備発電機が使用される。予備発電機は、稼動状態であっても、又は、停電後に動作を開始してもよい。次に、切替スイッチを使用して、負荷をユーティリティサプライから切り離してから、予備発電機に接続する。場合によっては、電力を可能な限り早く復帰させる必要がある。負荷が大きなモータを含む場合、依然としてモータは回転しており、逆起電力を発生させている可能性がある。この場合、３相接点を同時に閉じることによって予備発電機を負荷に接続すると、高いピークサージ電流が発生する恐れがあり、接点及び発電機の定格を考慮しなければならない。切替スイッチが２段階ＰＯＷ切り替えを使用して動作する場合に、サージ電流を大きく低減することができる。２段階で接点を閉じることによって、予備発電機の３相電圧波形に対してタイミングを合わせることができる。切り替え前に、負荷に大きな逆起電力がある場合、ＰＯＷ切り替えによって発電機を接続する瞬間は、モータ負荷の逆起電力の位相が発電機の電圧の位相と同期している。これは、モータ始動及びＹ−デルタ始動の場合と同様に、同期ＰＯＷ切り替えの全ての利点を実現する。
ユーティリティサプライが復旧した場合、まず、切替スイッチを使用して、負荷を予備発電機から切り離し、ＰＯＷ切り替えを使用してユーティリティサプライに再接続する。ＰＯＷ切り替えは、ユーティリティサプライの電圧波形の位相に対してタイミングが合わせられる。負荷に逆起電力成分が発生している場合、ＰＯＷ切り替えによって発電機を接続する最適な瞬間は、負荷の逆起電力の位相がユーティリティサプライの電圧の位相と同期している。これは、モータ始動及びＹ−デルタ始動の場合と同様に、同期ＰＯＷ切り替えの全ての利点を実現する。
速度制御された発電機を周波数が一定した電源（線）に接続して、さらに発電量を提供しなければならない状況がある。この場合、発電機には通常、励起制御機構、及び、ディーゼル、タービン、又は発電機を駆動する他のエンジンへの燃料制御によって速度制御機構が設けられる。発電機は、接続の瞬間に周波数を電源の周波数に合わせるように制御される。電源及び発電機の電圧波形の位相同期は、スムーズな接続が重要である。２段階のＰＯＷ切り替えが位相同期と併せて使用されると、最小のピークサージ電流及びトルク脈動を実現する。
モータを制御するＰＯＷ技術の別の重要な用途は、逆転制動によるモータの逆転である。このような逆転動作の場合、まず、モータは、電源から切り離されてから、モータへの二つの電源接続を相互交換して再接続される。次に、電源がモータを中断させ、逆方向に駆動する。モータは、再接続時に静止しておらず、電源の方向と逆方向に回転しているため、強力な過渡サージ電流及びトルク脈動を発生させる。これを再接続の瞬間から図２６に示す。図２６に示す状態では、最高速度からモータを逆転させることを目的とする。非常に強力なトルク脈動及びピーク電流が見られる。図２７では、逆転が２段階のＰＯＷ技術が使用されている。再接続の瞬間は、モータの逆起電力の位相が電源電圧の位相と近くなるように選択される。トルク脈動は大幅に低減され、モータ駆動への機械的ストレスを最小化する。図２７は、第１の接点が基準位相に対して６０度の位相角で閉じられ、第３の接点が９０度後に閉じられる。トルク脈動及びピークは、図２６に示す従来の配置と比較しておよそ半減する。
本発明が３相電源に限定されず、風力発電機及び呼び発電機に適用されることが理解できる。逆起電力位相同期を使用するＰＯＷ切り替えは、３相環境に限定されない。
また、本発明はモータに限定されない。本発明は、発電機（例えば、風力発電機、水力発電機、及び化石燃料発電機）及び変圧器に使用される。電源の各極を巻線に接続することは、発電機を考える場合、電源巻線（モータ巻線に代えて）を電力取り出しシステムの極に接続することとして解釈できる（しかし、これは、発電機が送電網に貢献する、又は電源を既存の多相電源に追加する場合、依然として多相電気サイクルを含むことになる）。この場合も、正しい時点／正しい位相関係上のポイントで極を巻線に接続するが、モータを駆動することに代えて発電する。また、変圧器についても同様に適用できる。
リスト１

ZCT = t % Read Zero Crossing Time from 1MHz free running counter
ZCerror = ZCT - t360 % Zero crossing time error calculated from previously predicted crossing time
T360 = T360 + ZCerror / 32 % Follow changes in mains period T360 (with smoothing)
IF T360 < 12000 THEN T360 = 12000 % Set minimum value in μs for the mains
period
t0 = t360 + ZCerror / 32 % Zero Crossing Time returned with fluctuations smoothed
T180 = T360/2 % 180 deg interval
T90 = T180/2 % 90 deg interval
t300 = (ZCT + T360 * 5 / 6) % Earliest time 300 deg after zero crossing to start looking for next zero crossing
t360 = t0 + T360 % Predicted time for next zero crossing time
t90 = t0 + T90 % Time 90 degrees after zero crossing
t1 = t0 + T180 % 180 deg negative going zero crossing time
t2 = t0 + T360 % 360 deg zero crossing time
リスト２

REM Detect back emf zero crossing time ZCT by change in sign of Vbemf
IF Vbemf * Vbemf1 <= 0 THEN 'Detect zero crossing by sign change in the back emf
ZCT = t 'Store the back emf Zero Crossing Time
Sph = (ZCT - t0) * DEG 'Phase of supply at ZCT & convert to degrees
Lag = Sph 'Calc phase lag behind supply
IF Vbemf < 0 THEN Lag = Sph - 180
IF Lag < 0 THEN Lag = Lag + 360 'Ensure 0 to 360 deg range
ZCTdiff = ZCT - ZCT2 'Interval between ZCTs over one cycle
Lagdiff = Lag - Lag2 'Difference between lags over one cycle
IF Lagdiff <= 0 THEN Lagdiff = Lagdiff + 360
REM Calculate rotor speed from Lagdiff
Speed = 360 / (Lagdiff + 360)
REM Calculate number of back emf zero crossings for back emf to become in phase with supply
NZeros = (360 - Lag) / Lagdiff
REM Calculate time when back emf will come into phase with supply
tZero = t + NZeros * ZCTdiff
REM Find time tfire to energize pole A to give closure time tA nearest to tZero
IF Sph > 180 THEN t0 = t0 + T180 't0 is time of last supply zero crossing
tA1 = t0 + T60 + Nmin * T180 'Earliest possible closure time
teA1 = tA1 - TCa 'Earliest energization time
REM When pole A is not energized find closure time tA closest to tZero
IF t < tfire OR t > tA THEN
DO WHILE tA1 < tZero + T60
tfire = teA1: tA = tA1 Energization (firing) & closure times
tA1 = tA1 + T180 'Make trial increment for later closure
teA1 = teA1 + T180 'and energization times
LOOP
END IF
ZCT2 = ZCT1: ZCT1 = ZCT 'Save present & previous values
Lag2 = Lag1: Lag1 = Lag
END IF
Vbemf1 = Vbemf 'Store value
REM Test if pole energization will occur before next sample at t + dt
IF t < tfire AND tfire < t + dt AND tfire <> 0 THEN
ChangeToDelta = 'true' 'Pole energization will occur at teA=tfire, to close at tA
END IF
接触器の極を同時に閉じた負荷無しデルタモータの完全ＤＯＬ始動中の過渡電流及び電圧を示すグラフである。 本発明を具現する方法によって始動した図１のモータの始動中の過渡電流及び電圧を示すグラフである。 スター構成のモータの接続を示す。 モータの３相の同時接続の影響を示す空間ベクトル図である。 本発明の実施形態におけるモータの３相２段階接続の影響を示す空間ベクトル図である。 ２段階電源投入の場合の三極が選択的に接続されるシーケンスを示す位相電圧波形である。 接触器の極を外部に備えるデルタ接続モータを示す。 接触器の極をデルタ内に備えるデルタ接続モータを示す。 接触器の極をデルタ内に備えるデルタモータの始動の第１段階を示す。 接触器を同時に閉じるＹ−デルタ始動中の電流及び電圧を示す。 回転子電流及び固定子巻線に誘導される逆起電力の減衰に０．１秒が許されることを除いた図１０と同じＹ−デルタ始動を示す。 本発明の実施形態の切り替えを初期スター接続及びデルタ再接続の両方に使用した場合の電流及び電圧を示す。 本発明の実施形態の切り替えを初期スター接続及びデルタ再接続の両方に使用の電流及び電圧を示す。 接点を同時に閉じた場合の最高速度の８０％でのデルタでの再接続時の電流及び電圧を示す。 ＰＯＷ接点閉じの場合での完全速度の８０％でのデルタでの再接続時の電流及び電圧を示す。 スター構成モータのＰＯＷ始動の場合の接触器の極Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３を閉じるタイミング図である。 本発明の実施形態において使用されるソフトウェアの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態のソフトウェア制御システムにおけるソフトウェアルーチンの動作を示すフローチャートである。 図１８のスターでのモータ始動ルーチン及びスターでのモータ稼動ルーチンを示すフローチャートである。 ソフトウェアによる位相接続テストルーチンを示すフローチャートある。 スターにおけるモータ始動サブルーチン及びスターにおけるモータ稼動ルーチンを示すフローチャートである。 逆起電力を電源に同期させるサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施形態でのモータをデルタによって接続する場合の接触器構成を示す。 本発明の実施の形態の方法によってモータをデルタによって接続するタイミング図である。 本発明の実施形態のモータのデルタ再接続ルーチン及びデルタ稼動中連続モータルーチンのフローチャートである。 ３相全ての接触器が同時に閉じられるときの位相反転による最高速度からのＤＯＬモータ逆回転中に発生する電流、電圧、及びトルクのグラフである。 位相同期して２段階ＰＯＷ接触器閉じを使用したＤＯＬモータ逆回転中に発生する電流、電圧、及びトルクのグラフである。

Claims (39)

  1. 多相電気機械の始動方法であって、
    複数の巻線の少なくとも一つ以上で全てではない巻線を、電源位相の制御ポイントで、それぞれ位相がシフトされた電源電圧に接続するステップｉと、
    前記ステップｉにおいてなされた接続から制御された遅延の後に、前記機械の残りの巻線を、それぞれ位相がシフトされた電源電圧に接続するステップと、
    を含むことを特徴とする多相電気機械の始動方法。
  2. 前記ステップｉでは、前記機械に誘導される逆起電力が前記電源電圧と略同相になる制御ポイントが選択されて、前記接続がなされることを特徴とする請求項１に記載の始動方法。
  3. 前記逆起電力が前記電源電圧と同相であるときを判断するために、前記逆起電力の位相を監視するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の始動方法。
  4. 前記制御された遅延は、９０度又は１２０度の位相の遅延に相当することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の始動方法。
  5. 少なくとも一つの前記巻線は、電気的に制御された単一の接触器の極によって接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の始動方法。
  6. 少なくとも一つの前記接触器の極は、正確に繰り返される接点が閉じるタイミングを実現するような断続的な直流電源によって接続されることを特徴とする請求項５に記載の始動方法。
  7. 前記電気機械は、３相モータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の始動方法。
  8. 前記始動方法は、スター構成のモータの巻線からデルタ構成のモータの巻線に切り替えるときに実行されることを特徴とする請求項７に記載の始動方法。
  9. 前記スター構成のモータの巻線からデルタ構成のモータの巻線への切り替えは、モータの最高回転速度の７５％以上で行なわれることを特徴とする請求項８に記載の始動方法。
  10. 前記スター構成のモータの巻線からデルタ構成のモータの巻線への切り替えは、前記スター構成での始動電流が所定のしきい値より下がった時、又は所定の始動時間の後に行なわれることを特徴とする請求項８又は９に記載の始動方法。
  11. 前記電気機械は、風力発電機、変圧器、及び予備発電機のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の始動方法。
  12. 前記予備発電機は、変圧器又は電気機械に接続されることを特徴とする請求項１１に記載の始動方法。
  13. 交流電源電圧の損失が伴う多相電気機械での過渡電流又は過渡トルクを回避する方法であって、
    前記電源から前記機械の巻線の接続を解除するステップと、
    前記機械の端子における逆起電力を監視するステップと、
    前記逆起電力と前記交流電源電圧の位相のモデルとの位相差を定めるステップと、
    復帰した電源電圧と前記逆起電力とが略同相であるときに、少なくとも一つの巻線を前記交流電源電圧の供給元と前記電気機械との間に接続するステップと、
    制御された遅延の後に、残りの接触器の極を閉じるステップと、
    を含むことを特徴とする過渡電流又は過渡トルクを回避する方法。
  14. 前記電気機械は、３相モータであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 複数の接触器の極及び制御装置を備える多相交流電気機械であって、
    前記各接触器の極は、互いに位相がシフトされた交流電圧を供給する交流電源電圧にそれぞれ接続されるように構成され、
    前記制御装置は、前記接触器の極の各交流電源電圧への前記接続を制御するように構成され、
    前記制御装置は、最初の時点で前記複数の接触器の極の少なくとも一つ以上で全てではない接触器の極を各交流電源電圧に接続し、制御された時間を遅延させた後に、残りの一つ又は複数の極を各交流電源電圧に接続するように構成されることを特徴とする多相交流電気機械。
  16. 前記制御装置は、逆起電力と前記交流電源電圧との相対位相又は周波数を監視するように構成される監視手段を備える、及び、
    前記制御装置は、前記逆起電力が前記各極への前記電源電圧と略同相であるときに、前記電極を各交流電源電圧に接続する、の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１５に記載の多相交流電気機械。
  17. 前記制御装置は、９０度又は１２０度の位相の遅延に相当するように制御された時間の遅延後に、残りの一つ又は複数の前記接触器の極を前記各交流電源電圧に接続することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の多相交流電気機械。
  18. 前記多相交流電気機械は、前記巻線のうちの少なくとも一つの前記交流電源電圧への接続及び接続解除を切り替えるように電気的に制御される切替手段を備えることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一つに記載の多相交流電気機械。
  19. 前記切替手段は、断続的な直流電圧電源によって作動することを特徴とする請求項１８に記載の多相交流電気機械。
  20. 前記電気機械は、３相モータであることを特徴とする請求項１５から１９のいずれか一つに記載の多相交流電気機械。
  21. 前記制御装置は、前記モータの、スター構成のモータの巻線からデルタ構成のモータの巻線への切り替えを制御するように構成されることを特徴とする請求項２０に記載の多相交流電気機械。
  22. 前記デルタ構成のモータの巻線は、前記接触器の極が前記デルタ構成のモータの巻線の内側に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の多相交流電気機械。
  23. 前記デルタ構成のモータの巻線は、前記接触器の極が前記デルタ構成のモータの巻線の外部に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の多相交流電気機械。
  24. 前記制御装置は、前記デルタ構成の再接続中に、前記デルタ構成のモータの巻線のうち、前記残りの接触器の極のうちの少なくとも一つに接続された一つの巻線の逆起電力を監視するように構成され、
    前記制御装置は、前記逆起電力が前記巻線の両端に接続される前記交流電源電圧と同相であるときに、前記各交流電源電圧を前記巻線に接続するように構成されることを特徴とする請求項２０から２３のいずれか一つに記載の多相交流電気機械。
  25. 前記モータの巻線は、前記機械の第１の動作期間中にスター構成で前記交流電源電圧に接続され、前記機械の第２の動作期間中にデルタ構成で前記交流電源電圧に再接続されるように構成されることを特徴とする請求項２０から２３のいずれか一つに記載の多相交流電気機械。
  26. 前記制御装置は、前記モータの回転速度が最高動作速度の少なくとも７５％に達したときに、前記スター構成のモータの巻線から前記デルタ構成のモータの巻線に切り替えることを特徴とする請求項２５に記載の多相交流電気機械。
  27. 前記制御装置は、前記モータが最高速度に達するにつれて、前記スター構成での始動電流が所定のしきい値よりも下がった時又は所定の始動時間後に、前記スター構成のモータの巻線から前記デルタ構成のモータの巻線に切り替えることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の多相交流電気機械。
  28. 前記電気機械は、発電機、風力発電機、変圧器、予備発電機、及び３相モータの任意の一つ又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１５から２７のいずれか一つに記載の多相交流電気機械、請求項１から１４のいずれか一つに記載の方法、請求項２９から３２のいずれか一つに記載の制御装置、請求項３３から３５のいずれか一つに記載のソフトウェア、又は請求項３６から３９のいずれか一つに記載の方法。
  29. 多相交流電気機械の制御に適した制御装置であって、
    前記制御装置は、複数の接触手段の開閉を制御するように構成され、
    前記接触手段は、機械の巻線を選択的に多相交流電源電圧に電気的に接続するように構成され、
    前記制御装置は、少なくとも第１の接触手段を、少なくとも第２の接触手段を閉じる前で制御された遅延の後に閉じるように構成されることを特徴とする制御装置。
  30. 少なくとも前記第１の接触手段に関係する少なくとも一つの各電源電圧と、前記電源電圧に接続される前記電気機械の巻線に関係するセンサからの逆起電力との相対位相差を示す信号を受信するように構成されるプロセッサを備えることを特徴とする請求項２９に記載の制御装置。
  31. 前記プロセッサは、前記少なくとも一つの電源電圧が、接続される前記機械の巻線の前記逆起電力と同相であるときに、少なくとも前記第１の接触手段を閉じる信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項３０に記載の制御装置。
  32. 前記電源電圧のロスを示す前記巻線の電圧の位相と前記電源電圧の予測される位相との差が大きいことに対応して、前記接触手段のうちの少なくとも一つを開くように構成される請求項２９から３１のいずれか一つに記載の制御装置。
  33. コンピュータプログラムであって、前記プロセッサで実行されると、該プロセッサに、
    多相電気機械に供給される交流電源電圧の位相を示す第１の信号を受信し、
    多相交流電気機械の構成の逆起電力の位相を示す第２の信号を受信し、
    前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて、前記逆起電力と前記電源電圧との位相差を求め、
    前記逆起電力が大きい場合、前記逆起電力が前記電源電圧に同期するまで待機してから、前記電源の所定の位相角の時に２段階接続処理を開始し、前記電気機械を前記電源電圧に選択的に接触させ、又は、前記逆起電力が小さい場合、制御された２段階処理で、前記電源の所定の位相角の時に接触手段を作動させて、前記電気機械を前記電源電圧に選択的に接触させる信号を出力することを実行させることを特徴とするプログラム。
  34. 前記逆起電力と前記構成の両端に接続される前記電源電圧との前記位相差が略ゼロである場合、前記接触手段を作動させ、前記電気機械の構成を前記電源電圧に接続することを特徴とする請求項３３に記載のプログラム。
  35. 前記巻線の両端の電圧と既知の周波数に基づく前記電源電圧の予測位相との位相差が大きくなった場合、前記接触手段を作動させ、前記電気機械を前記電源電圧から切り離すように構成されることを特徴とする請求項３３又は３４に記載のプログラム。
  36. 多相交流電気機械への交流電源の印加を制御する方法であって、
    前記電気機械に供給される交流電源電圧の位相を示す第１の信号を受信し、
    多相交流電気機械の構成の逆起電力の位相を示す第２の信号を受信し、
    前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて前記逆起電力と前記電源電圧とに位相差を求め、
    前記求められた位相差に基づいて、
    前記逆起電力が大きい場合、前記逆起電力が前記電源に同期するまで待機してから、前記電源の所定の位相角の時に２段階接続処理を開始し、前記電気機械を前記電源電圧に選択的に接触させ、又は、前記逆起電力が小さい場合、制御された２段階処理で、前記電源の所定の位相角の時に接触手段を作動させて、前記電気機械を前記電源電圧に選択的に接触させる信号を出力することを含むことを特徴とする方法。
  37. 前記巻線の両端の電圧と既知の周波数に基づく前記電源電圧の予測位相との位相差が大きくなった場合、前記電気機械を前記電源電圧との接続から切り離す制御信号に対応して、前記接触手段を作動させることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
  38. 前記電気機械は風力発電機であって、前記制御時間遅延は、該風力発電機の起電力の位相が前記電源電圧の位相と略同期するまでの遅延に相当することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の始動方法。
  39. モータの逆転に有効な方法であって、第１の方向に回転するモータへの電源の接続を解除し、前記モータを逆方向に駆動するように二つの位相接続を相互に交換した後、該モータへの前記電源の再接続が請求項１から６のいずれか一つに記載の方法によって行なわれることを特徴とする方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103380568A (zh) * 2010-12-29 2013-10-30 阿塞里克股份有限公司 永磁体同步马达控制电路

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7977925B2 (en) * 2008-04-04 2011-07-12 General Electric Company Systems and methods involving starting variable speed generators
US20120038310A1 (en) * 2010-08-10 2012-02-16 General Electric Company Inrush current control for a motor starter system
DE102010044600A1 (de) * 2010-09-07 2012-03-08 Alstom Technology Ltd. Verfahren zum Zuschalten einer induktiven Last sowie Anschlussschaltung zur Durchführung des Verfahrens
CN102403939B (zh) * 2010-09-16 2014-02-05 晶致半导体股份有限公司 无感应组件的直流无刷马达驱动系统及其启动方法
EP2469692B1 (en) * 2010-12-24 2019-06-12 ABB Research Ltd. Method for controlling a converter
US9287745B2 (en) * 2011-01-27 2016-03-15 Shibaura Institute Of Technology Stator teeth, stator, rotating electric machine, and method for controlling rotating electric machine
US20130025304A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 Dorman Dennis R Loading and unloading of compressors in a cooling system
BRPI1103937A2 (pt) * 2011-09-05 2013-08-06 Prates Joel Aires circuito sincronizador comulador reversÍvel automÁtico
DE102012024400A1 (de) * 2012-12-13 2014-06-18 Wabco Gmbh Verdichter zur Erzeugung von Druckluft, Druckluftversorgungsanlage, pneuma-tisches System und Verfahren zum Betrieb eines Verdichters
DE102012223895A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Umrichters mit einer elektrischen Maschine
TWI470921B (zh) * 2013-01-18 2015-01-21 Mobiletron Electronics Co Ltd Variable structure motor and its switching method
US9590536B2 (en) * 2013-03-15 2017-03-07 Rockwell Automation Technolgies, Inc. Two-step connection of electric motors by means of electromagnetic switches
US9396898B2 (en) * 2013-03-15 2016-07-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multipole electromechanical switching device
TWI607925B (zh) * 2013-08-06 2017-12-11 Mobiletron Electronics Co Ltd Hybrid system and its operation method
CN103944464B (zh) * 2014-04-02 2016-08-31 常熟市常源变压器有限公司 抽油机自启动永磁同步电机的补偿式稳压器
CN105099312B (zh) * 2014-05-19 2018-09-25 罗克韦尔自动化技术公司 准矢量电机控制器
CN105099329B (zh) 2014-05-19 2018-04-06 罗克韦尔自动化技术公司 准变频电机控制器
US9677531B2 (en) 2014-09-30 2017-06-13 Caterpillar Inc. Multiphase induction motor with configurable windings
US9722513B2 (en) 2014-11-06 2017-08-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Torque-based stepwise motor starting
US9806642B2 (en) 2014-11-06 2017-10-31 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular multiple single-pole electromagnetic switching system and method
US10141143B2 (en) 2014-11-06 2018-11-27 Rockwell Automation Technologies, Inc. Wear-balanced electromagnetic motor control switching
US10361051B2 (en) * 2014-11-06 2019-07-23 Rockwell Automation Technologies, Inc. Single pole, single current path switching system and method
US9748873B2 (en) 2014-11-06 2017-08-29 Rockwell Automation Technologies, Inc. 5-pole based wye-delta motor starting system and method
US9806641B2 (en) * 2014-11-06 2017-10-31 Rockwell Automation Technologies, Inc. Detection of electric motor short circuits
US10074497B2 (en) 2014-11-06 2018-09-11 Rockwell Automation Technologies, Inc. Operator coil parameter based electromagnetic switching
US9772381B2 (en) 2014-11-06 2017-09-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Synchronized reapplication of power for driving an electric motor
EP3174195B1 (de) * 2015-11-24 2020-07-08 Wöhner GmbH & Co. KG Elektrotechnische Systeme Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines elektromotors
DE102016204837A1 (de) * 2016-03-23 2017-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Anlaufverfahren und Motoranordnung
GB2549146B (en) * 2016-04-08 2021-06-09 Power Drive Efficiency Ltd Method and apparatus for controlling three-phase electric motor
CN106058913B (zh) * 2016-05-27 2019-07-09 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种风力发电机组及控制方法
DE102018106305B4 (de) * 2018-03-19 2020-06-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Wechselstromladung einer intelligenten Batterie
CN109713954B (zh) * 2019-01-21 2023-04-28 蓝海智能技术(杭州)有限公司 一种单向无刷电机的启动方法
FR3095792B1 (fr) * 2019-05-06 2021-04-16 Safran Landing Systems Procédé de pilotage d’un système de freinage électrique et système de freinage électrique pour aéronef

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1796220A (en) * 1929-05-21 1931-03-10 Gen Electric Starting arrangement for dynamo-electric machines
GB429200A (en) * 1933-12-16 1935-05-27 English Electric Co Ltd Improved means of starting synchronous electric motors
US3646415A (en) * 1970-12-16 1972-02-29 Univ Iowa State Res Found Inc System for starting induction motors with self-excitation
JPS5130929B1 (ja) * 1971-03-19 1976-09-03
IN157249B (ja) * 1980-09-26 1986-02-15 Nat Res Dev
US4470001A (en) * 1981-06-09 1984-09-04 Cyberex, Inc. Induction motor control
GB8309226D0 (en) * 1983-04-05 1983-05-11 Fairford Electronics Ltd Start-up control method
US4950970A (en) * 1983-11-04 1990-08-21 Chesebrough-Pond's Inc. Induction motor control system
JPS62207195A (ja) * 1986-03-06 1987-09-11 Meidensha Electric Mfg Co Ltd 誘導電動機の再始動方法
US4845594A (en) * 1986-07-01 1989-07-04 Basler Electric Company Reclosing relay with nonvolatile memory of operations
US5140247A (en) * 1988-02-05 1992-08-18 Lift-Tech International, Inc. Control system for polyphase induction machines
US5811946A (en) * 1992-03-16 1998-09-22 Lockheed Martin Corporation System and method for velocity control of a D.C. Motor
GB2270428B (en) * 1992-09-03 1996-11-20 Yang Tai Her Shunt type motor speed control circuit
US5481171A (en) * 1994-02-07 1996-01-02 James River Corporation Of Virginia Method and apparatus for symmetrical current starting of polyphase induction motors
DE4420216C2 (de) * 1994-06-06 1998-12-17 Siemens Ag Anordnung zum Übertragen von Binärsignalen über eine Signalleitung
US5859513A (en) 1998-03-13 1999-01-12 General Electric Company Starting and synchronizing system for line-start permanent magnet motor
US6956728B2 (en) 2003-02-28 2005-10-18 Eaton Corporation Method and apparatus to control modular asynchronous contactors
US7224557B2 (en) 2003-06-28 2007-05-29 Eaton Corporation Method and system of controlling asynchronous contactors for a multi-phase electric load
US7038423B2 (en) * 2004-05-07 2006-05-02 Bay Controls, Inc. Apparatus and method for ride through for AC induction motors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103380568A (zh) * 2010-12-29 2013-10-30 阿塞里克股份有限公司 永磁体同步马达控制电路

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