SE513764C2 - Metod för återstartning av en synkronmotor av permanentmagnettyp under restrotation - Google Patents

Description

513 764 Fig 3 visar ett statorrelaterat d/ q diagram, som illustrerar det momentana strömvàrdet och vinkelläget hos rotorn vid kortslutning av motorn.

Drivenheten som visas i Fig 1 är ansluten till en motor M och innehåller ett DC-steg som är drivet av ett batteri eller, beroende pà det aktuella användningsomràdet, av ett växelströmsnät via en likriktare. En DC-BUS matar en växelström till ett drivsteg som innehåller tre faser U, V och W och sex effektbrytare Tl-T6 med bakströmsdioder. Ett spänningsmàtande organ är anslutet till DC-BUSen för avkänning av växelströmmens spänning.

Ett strömmätningsorgan (icke visat) är anslutet till tvâ av drivstegen U och V för att avkänna det momentana värdet hos motorfasströmmarna IU and IV. Statusen hos effektbrytarna Tl~T6 styrs pà ett konventionellt sätt av en PWM-enhet (icke visad).

Driftsegenskaperna hos den illustrerade drivenheten liksom infasningsproceduren hos denna vid àterstartning av motorn beskrivs nedan med referens till bifogade ritningsfigurer.

Vid starten av denna procedur antas det att i ett initialt läge alla sex effektbrytarna Tl-T6 befinner sig i sina brytlägen, och att motorns M rotor roterar med en okänd hastighet.

Infasningsproceduren innefattar en momentan kortslutning av drivenhetens utgångar, varvid strömvariationerna mäts i två av motorfaserna. I Fig 2 visas hur strömmarna IU and IV i de tvà motorfaserna varierar över tiden under tvà momentana kortslutningstillfàllen genomförda inom ett visst tidsintervall. Samma strömvariationer illustreras i Fig 3 i ett d/q planetdiagram. De uppmätta strömvärdena i relation till varaktigheten hos kortslutningssekvenserna och i relation till varandra ger information om den aktuella hastigheten och läget hos rotorn. 515 764 Enligt diagramillustrationerna startar en första kortslutningssekvens i punkten tl , varvid effektbrytarna T2, T4 och T6 slås till och strömmar IU och IV börjar stiga. Vid t, tas värdena av strömmarna IU och IV , och vid t, slås effektbrytarna”T2, T4 och T6 ifrån. Vid punkten tu sjunker strömmarna tillbaka till noll.

Ur de strömvàrden som tagits i tz , och som är relaterade till rotorns vinkellâge i punkten tg kan vinkeln alfa-t, beräknas. Se Fig 3. Radien R hos den cirkel som löper genom strömkurvorna vid t, är proportionell mot motorns hastighet dividerat med kretsinduktansen, vilken är motorns induktans plus eventuella externt anslutna filter, förutsatt att tidsintervallen är så valda att kretsresistansen blir försumbar. Med vetskap om induktansen i motorkretsen och motorspänningens konstant är det sålunda möjligt att beräkna den approximativa motorhastigheten.

Det bör emellertid beaktas att i Fig 3 illustreras fasförskjutningen under kortslutningen på ett något överdrivet sätt för att på ett tydligare sätt visa händelseförloppet.

För att förbättra noggrannheten hos hastighetsberäkningen och för att göra en hastighetsberäkning utan kännedom om motorns induktans kan ytterligare en kortslutningssekvens genomföras vid ett senare tillfälle. Vid t4 slås alltså effektbrytarna T2, T4 och T6 till, och strömmarna IU och IV börjar stiga. Vid tu har strömvärdena stigit till en viss nivå, och vid ts tas strömvärdena. Vid t6 slås effektbrytarna T2, T4 och T6 ifrån, och strömvärdena börjar sjunka tillbaka noll via punkten tu. Från strömmätvärdena tagna vid ts är det möjligt att beräkna vinkeln alfa-ts, vilken är relaterad till vinkelläget hos rotorn vid ts 513 764 Genom att nu dividera vinkelintervallet: alfa-ts - alfa-t, med tidsintervallet: ts - t, fås motorns M elektriska hastighet, vilket också ger den frekvens som skall användas vid infasning av drivenheten.

Dessa moment kan upprepas med successivt större intervaller tills en tillräckligt noggrann bestämning av motorhastigheten uppnåtts.

För att justera amplituden hos strömresponsen kan varaktigheten hos kortslutningssekvenserna helt enkelt förlängas, dvs. värdet hos t, - tl och värdet hos ts - t, utökas. Se Fig 2.

För att äterstarta motorn måste en korrekt fas, frekvens och amplitud hos den generade spänningen inställas för att matcha motorspänningen. Den genererade fasen och frekvensen är kända genom uppmätning, och motorspänningen är antingen beräknad frän: motorfrekvens * motorspänningkonstant, eller utvunnen ur radien R hos strömcirkeln. Se Fig 3.

Den korrekta utspänningen från drivenheten mäts eller beräknas mot DC-BUS spänningen.

När PWM-enheten har ställts in för att ge en matchande spänning, frekvens och fas hos motorn kan effekttransistorerna aktiveras. Motorn är nu återstartad, och PWM-enheten och effektbrytarna kommer att från och med nu arbeta pà ett konventionellt sätt.

Claims (7)

513 764

1. Metod för àterstartning av en tre-fas synkronmotor av permanentmagnettyp vars rotor befinner sig under restrotation, varvid motorn är ansluten till en drivenhet uppvisande ett DC-steg med spänningsmätningsorgan, ett effektuttag med variable spänning och frekvens och uppvisande effektbrytare, samt organ för bestämning av strömmen i minst tvà av effektuttagsfaserna hos drivenheten, k ä n n e t e c k n a d a v följande steg: I) momentan kortslutning av motorn med nämnda effektuttag, II) avkänning under nämnda kortslutningssekvens de strömvärden som genereras av motorn i åtminstone två av motorns faser, III) beräkning under nämnda kortslutningssekvens den fasvinkel som genereras av motorn, IV) fastställande av rotorns hastighet och läge, V) synkronisering åv drivenheten med rotorn, och VI) återstartning av motorn.

2. Metod enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att den av motorn genererade spänningsamplituden beräknas.

3. Metod enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att motorn med nämnda effektuttag hos drivenheten momentant kortslutes vid två eller fler tillfällen med vissa tidsintervall, varvid de strömstyrkevärden sómmüppmäts under varje kortslutningssekvens jämförs med dem som uppmäts vid andra kortslutningstillfällen för att bestämma skillnaden i fasvinkel som uppnåtts under nämnda tidsintervall och därigenom den aktuella rotorhastigheten.

4. Metod enligt kraven 1 eller 2, 513 764 k ä n n e t e c k n a d a v att varaktigheten hos nämnda kortslutningssekvens väljs så att man uppnår en nivà pà motorns genererade strömstyrka som har en amplitud som är tillräckligt hög för att ge en fördelaktig noggrannhet pà strömmätningen.

5. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ för bestämning av strömmen i åtminstone två av drivenhetens effektuttagsfaser är anslutet direkt till motorns faser.

6. Metod enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ för bestämning av strömstyrkan i åtminstone tvà av drivenhetens effektuttagsfaser är anslutet till nämnda effektbrytare.

7. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ för bestämning av strömstyrkan i åtminstone tvä av drivenhetens effektuttagfaser är anslutna till nämnda DC-steg.