BR112020004974A2 - método para operar uma máquina síncrona permanentemente excitada, e, máquina síncrona permanentemente excitada - Google Patents
método para operar uma máquina síncrona permanentemente excitada, e, máquina síncrona permanentemente excitada Download PDFInfo
- Publication number
- BR112020004974A2 BR112020004974A2 BR112020004974-3A BR112020004974A BR112020004974A2 BR 112020004974 A2 BR112020004974 A2 BR 112020004974A2 BR 112020004974 A BR112020004974 A BR 112020004974A BR 112020004974 A2 BR112020004974 A2 BR 112020004974A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- current
- synchronous machine
- angle
- rotor
- stator winding
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 18
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/46—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
- H02P1/52—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor by progressive increase of frequency of supply to motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using ac to ac converters without intermediate conversion to dc
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
A invenção refere-se a um método de operação de uma máquina síncrona permanentemente excitada (1) compreendendo um estator (2) com um enrolamento do estator, um rotor (3) e um atuador do tiristor (4) para ajustar correntes de fase (iu, iv, iw) do enrolamento do estator. Durante o processo, pelo menos duas tensões terminais da máquina síncrona (1) são detectadas de forma contínua. Para ligar a máquina síncrona (1), o enrolamento do estator é energizado com pelo menos um pulso de corrente. Após cada impulso de corrente é verificado se um valor característico de tensão formado a partir das tensões terminais excede um valor limite de tensão especificado. Assim que o valor característico da tensão exceda o valor limite de tensão, a máquina síncrona (1) é operada através da determinação repetida do ângulo do polo do rotor de corrente (cp) utilizando as tensões terminais de corrente detectadas, calculando um ângulo de ignição ideal para a máquina síncrona (1) utilizando o ângulo do polo do rotor de corrente (cp) e conduzindo o controlador do tiristor (4) de acordo com o ângulo de ignição ideal da corrente.
Description
1 / 13
[001] A invenção diz respeito a um método de operação de uma máquina síncrona de excitação permanente que compreende um estator com um enrolamento do estator, um rotor e um controlador do tiristor para ajustar as correntes de fase do enrolamento do estator.
[002] De acordo com a norma IEC 60034, as máquinas trifásicas são divididas em diferentes classes de eficiência energética com base na sua eficiência. Particularmente na faixa de potência inferior até cerca de 20 kW, é difícil atender as especificações para a eficiência de motores de alta eficiência (IE 4). Por esta razão, o uso de ímãs permanentes no rotor está sendo cada vez mais empregado, especialmente o uso de máquinas síncronas com excitação permanente. Embora este tipo de máquina permita altos níveis de eficiência energética, não é fácil dar a partida e operar as máquinas deste tipo em uma rede rígida.
[003] A fim de permitir o arranque e o funcionamento de uma máquina síncrona permanentemente excitada em uma rede rígida, pode ser prevista uma gaiola amortecedora no rotor da máquina. Embora uma gaiola amortecedora permita um arranque seguro numa rede rígida, ela provoca uma carga muito elevada na rede de alimentação devido a correntes de arranque muito elevadas.
[004] A publicação DE 10 2011 085 859 A1 (Siemens AG: Benecke) de 8 de maio de 2013 descreve um método para operar uma máquina síncrona por meio de um controlador de potência CA trifásico composto por três dispositivos de ajuste de semicondutores, que é conectado a uma rede trifásica. Uma curva de torque para a máquina síncrona é prevista para um período de tempo definível quando pelo menos dois dos dispositivos de ajuste de semicondutores estão conectados, levando em conta uma
2 / 13 diferença de fase entre a tensão de um polo da máquina síncrona e uma tensão de rede da rede trifásica, uma velocidade do rotor da máquina síncrona, uma corrente do estator da máquina síncrona e uma posição de fase da rede trifásica. Com base no cálculo prévio, é determinado um tempo de comutação em que pelo menos dois dispositivos de ajuste de semicondutores são ligados. No entanto, este método requer o ângulo atual do polo do rotor e a velocidade atual da máquina síncrona, pelo que a máquina síncrona deve estar equipada com um sistema codificador correspondente para detectar o ângulo do polo do rotor e a velocidade.
[005] A publicação de WO2018/072810A1 (Siemens AG: Nannen; Zatocil) 26 de abril de 2018 descreve um método para o alinhamento de uma máquina trifásica, em que num primeiro passo é determinado um ângulo de ignição ideal, num segundo passo é efetuado um primeiro alinhamento utilizando o ângulo de ignição ideal determinado, e num terceiro passo é efetuado um controle de plausibilidade do alinhamento do rotor, aplicando o ângulo de ignição previamente determinado ao rotor numa direção de corrente diferente. Normalmente leva vários segundos para seu alinhamento de acordo com este método. Após o alinhamento do rotor, a máquina pode ser ligada. Ao alinhar o rotor, o rotor é girado para uma posição inicial definida, a fim de determinar um ângulo de ignição inicial para a partida da máquina. Por exemplo, um processo conhecido a partir do pedido de patente WO2018/086688A1 (Siemens AG: Nannen; Zatocil) 17.05.2018 pode ser usado para iniciar o processo. O rotor é girado a partir da posição inicial conhecida com um torque máximo por meio da ignição de tiristores, mede-se uma tensão induzida pela rotação do rotor e determina-se um ângulo ideal de ignição da máquina síncrona. Este método permite o arranque da máquina sem um sistema codificador, mas prevê o alinhamento do rotor antes do arranque.
[006] NANNEN HAUKE ET AL., “Sensorless start of soft starter
3 / 13 driven line-start PMSM based on back EMF measurement”, 2017, IEEE 26TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INDUSTRIAL ELECTRONICS (ISIE), IEEE, (20170619), doi:10.1109/ISIE.2017.8001272, páginas 354 - 361, XP033136538 descreve um método para o arranque de um motor síncrono IE4 de excitação direta em linha permanente (PMSM) sem codificador num arranque suave. Após determinar a posição inicial do rotor utilizando um vetor de corrente pulsante, o motor é ligado a partir de uma parada com um ângulo de arranque conhecido utilizando o arranque suave. Os seguintes ângulos de ignição podem ser calculados com base na tensão de CEM induzida do motor.
[007] ZATOCIL HEIKO ET AL., “Arranque sem sensores de motores IE4 de arranque suave”, 2017, 19ª CONFERÊNCIA EUROPEIA SOBRE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA E APLICAÇÕES (EPE ‘17 ECCE EUROPE), JOINTLY OWNED IEEE-PELS AND EPE ASSOCIATION, (20170911), doi:10.23919/EPE17ECCEEUROPE.2017.8098972, XP033250354 descreve um método para o arranque de um Motor Síncrono IE4 de Excitação Permanente em Linha Direta (PMSM) sem codificador num arranque suave. Primeiro, a posição inicial do rotor é determinada por meio de um indicador de corrente pulsante no espaço. Em seguida, o motor arranca com um ângulo de arranque conhecido por meio do arranque suave. As sequências de disparo subsequentes são calculadas com base no ângulo de fluxo e na velocidade, estimados por um monitor Luenberger reduzido, que não requer outros codificadores além dos de um arranque suave industrial padrão.
[008] A invenção baseia-se na tarefa de especificar um método para operar uma máquina síncrona de excitação permanente, que é melhorado especialmente no que diz respeito ao tempo necessário para ligar a máquina síncrona e não requer um sistema codificador para detectar o ângulo do polo do rotor.
4 / 13
[009] De acordo com a invenção, o problema é resolvido pelas características da reivindicação 1.
[0010] As características vantajosas da invenção são objeto das reivindicações dependentes.
[0011] No método de acordo com a invenção para operar uma máquina síncrona permanentemente excitada, que tem um estator com um enrolamento de estator, um rotor e um monitor do tiristor para ajustar as correntes de fase do enrolamento do estator, pelo menos duas tensões terminais da máquina síncrona são detectadas continuamente. Para ligar a máquina síncrona, o enrolamento do estator é energizado com pelo menos um pulso de corrente. Após cada impulso de corrente é verificado se um valor característico de tensão formado a partir das tensões terminais, por exemplo, um máximo das quantidades das tensões terminais detectadas ou uma quantidade de um vetor de espaço de tensão formado a partir das tensões terminais, excede um valor limite de tensão pré-determinado, no qual o ângulo do polo do rotor pode ser determinado utilizando as tensões terminais. Assim que o valor característico da tensão exceda o valor limite da tensão, a máquina síncrona é operada através da determinação repetida do ângulo do respectivo polo de corrente com as respectivas tensões terminais de corrente detectadas, calculando um ângulo de ignição ideal da respectiva corrente para a máquina síncrona com o respectivo ângulo do polo de corrente da roda e controlando o controlador do tiristor de acordo com o respectivo ângulo de ignição ideal da corrente. O enrolamento do estator de uma máquina síncrona é aqui entendido como um enrolamento trifásico do estator, ou seja, a totalidade dos enrolamentos de fase do estator.
[0012] A invenção prevê assim a detecção de tensões terminais de uma máquina síncrona permanentemente excitada e a determinação do ângulo do rotor da máquina síncrona, utilizando as tensões terminais detectadas. Durante o funcionamento da máquina síncrona, o ângulo do polo do rotor é
5 / 13 determinado repetidamente e, utilizando o ângulo do polo do rotor atual, é calculado um ângulo de ignição ideal em cada caso, que é utilizado para controlar um monitor do tiristor para ajustar as correntes de fase do enrolamento do estator da máquina síncrona. Isto pode eliminar com vantagem a necessidade de um sistema codificador dispendioso para medir o ângulo do polo do rotor e depois calcular o ângulo de ignição ideal.
[0013] Além disso, a invenção prevê que, para o arranque da máquina síncrona, o enrolamento do estator é energizado com impulsos de corrente até que um valor característico de tensão formado a partir das tensões terminais exceda um valor limite de tensão pré-determinado, que é suficiente para determinar o ângulo do polo do rotor. A vantagem advém do fato de a experiência mostrar que pelo menos uma tensão terminal é normalmente suficientemente grande para determinar o ângulo do polo do rotor após apenas alguns impulsos de corrente. O alinhamento demorado do rotor pode assim ser dispensado, para que a máquina síncrona possa ser iniciada muito mais rapidamente do que num processo de dois estágios, no qual o rotor é alinhado pela primeira vez através da definição de um ângulo definido do polo do rotor. Normalmente, com o método de acordo com a invenção, o ângulo do polo do rotor pode ser determinado a partir das tensões terminais após 10 ms a 100 ms, enquanto o alinhamento completo do rotor geralmente requer vários segundos, de modo que vários segundos são economizados para ligar a máquina síncrona.
[0014] As características da invenção prevêm que sejam detectadas pelo menos duas correntes de fase e que o respectivo ângulo do polo do rotor de corrente seja determinado utilizando as correntes de fase detectadas e/ou o respectivo ângulo de ignição da corrente seja calculado utilizando as correntes de fase detectadas. Estas modalidades da invenção permitem levar em conta não só as tensões terminais, mas também as correntes de fase ao determinar o ângulo do polo do rotor e/ou o ângulo de ignição ideal. Isto pode melhorar a
6 / 13 determinação do ângulo do polo do rotor e/ou o ângulo de ignição também pode ser calculado em função das correntes de fase e assim otimizado.
[0015] Uma outra característica da invenção é que o limite de tensão é um valor característico mínimo de tensão no qual o ângulo do polo do rotor pode ser determinado utilizando as tensões terminais. Isto maximiza o ganho de tempo acima mencionado ao ligar a máquina síncrona.
[0016] Uma outra modalidade de execução da invenção prevê que uma janela de binário e uma janela de corrente de fase sejam especificadas e que o ângulo de ignição ideal da corrente seja um ângulo de ignição no qual o binário que atua sobre o rotor se encontra dentro da janela de binário e cada corrente de fase do enrolamento do estator se encontra dentro da janela de corrente de fase. Esta concepção da invenção evita vantajosamente que um torque muito alto ou uma corrente de fase muito alta sobrecarregue a máquina síncrona ou um sistema de alimentação conectado a ela e os consumidores conectados a ela.
[0017] Uma outra característica da invenção prevê que um vetor de espaço de corrente de um impulso de corrente é modificado em relação ao vetor de espaço de corrente do impulso de corrente anterior se o valor característico da tensão não exceder o valor limiar de tensão. Em particular, o vetor de espaço de corrente de cada pulso de corrente pode ser alterado em relação ao vetor de espaço de corrente do pulso de corrente que o precede, desde que o valor característico da tensão não exceda o limite de tensão. Ao mudar o indicador de espaço atual de impulsos de corrente consecutivos, o indicador de espaço atual é girado, por exemplo, num sentido de rotação de um campo rotativo da máquina síncrona. Além disso, ao alterar o indicador de espaço atual de pulsos de corrente sucessivos, o indicador de espaço atual é girado, por exemplo, em 60 graus ou um múltiplo de 60 graus. Por estas modalidades da invenção é possível evitar que se gere uma multiplicidade de impulsos de corrente que, devido às direções vetoriais espaciais dos seus
7 / 13 vetores espaciais atuais e à posição momentânea do rotor, é provocada uma ligeira ou nenhuma rotação do rotor. Isto acelera ainda mais o arranque da máquina síncrona.
[0018] Uma outra modalidade de execução da invenção prevê que seja especificado um número máximo de impulsos de corrente e que o fornecimento de corrente ao enrolamento do estator seja interrompido quando o número de impulsos de corrente atingir o número máximo de impulsos sem que o valor característico da tensão exceda o limite de tensão. Uma outra modalidade de execução da invenção prevê que um número máximo de mudanças seja especificado e a alimentação de corrente para o enrolamento do estator seja interrompida com pulsos de corrente, se o número de mudanças dos vetores do espaço de corrente de pulsos de corrente consecutivos atingir o número máximo de mudanças, sem que o valor característico da tensão exceda o valor limiar de tensão. Estas modalidades da invenção levam em conta um caso de falha em que a máquina síncrona não pode ser ligada, por exemplo, devido a um defeito ou mau funcionamento. Nesse caso, o método é abortado quando o número de pulsos de corrente atinge um número máximo pré-determinado de pulsos e/ou o número de mudanças dos vetores do espaço atual de pulsos de corrente consecutivos atinge um número máximo pré-determinado de mudanças.
[0019] Uma máquina síncrona permanentemente excitada de acordo com a invenção compreende um estator com um enrolamento do estator, um rotor, um controlador do tiristor para ajustar as correntes de fase do enrolamento do estator, um dispositivo de medição de tensão para detectar pelo menos duas tensões terminais da máquina síncrona e uma unidade de controle para controlar o controlador do tiristor de acordo com o método de acordo com a invenção. As vantagens de tal máquina síncrona resultam das vantagens acima mencionadas do processo de acordo com a invenção.
[0020] As propriedades, características e vantagens desta invenção
8 / 13 descritas acima, bem como a forma como estas são alcançadas, serão mais clara e explicitamente compreendidas em conexão com a seguinte descrição de exemplos de implementação, conforme explicado com mais detalhes em conexão com os desenhos. Estes mostram o seguinte: a Figura 1 um diagrama de circuito de uma máquina síncrona permanentemente excitada, a Figura 2 um fluxograma de um processo para operar uma máquina síncrona permanentemente excitada, a Figura 3 o tempo das correntes de fase de um enrolamento de estator de uma máquina síncrona permanentemente excitada, e a Figura 4 uma curva temporal de um ângulo do polo do rotor de uma máquina síncrona permanentemente excitada.
[0021] A Figura 1 mostra um diagrama de circuito de uma máquina síncrona permanentemente excitada 1. A máquina síncrona 1 compreende um estator 2 com um enrolamento trifásico do estator (não mostrado), um rotor 3, um monitor do tiristor 4 para ajuste das correntes de fase iu, iv, iw do enrolamento do estator e uma unidade de controle 5 para controlar o monitor do tiristor 4.
[0022] Para cada fase U, V, W do enrolamento do estator, o controlador do tiristor 4 tem um par de tiristores 6, 7, 8 de dois tiristores antiparalelos conectados A1, A2, B1, B2, C1, C2. Os eletrodos de ignição dos tiristores A1, A2, B1, B2, C1, C2 são ligados à unidade de controle 5, a partir da qual são fornecidos os sinais de ignição necessários para a ignição dos tiristores A1, A2, B1, B2, C1, C2. Ao ligar os tiristores A1, A2, B1, B2, C1, C2 atribuídos a uma fase U, V, W, é gerada uma corrente de fase iu, iv, iw desta fase U, V, W do enrolamento do estator. Os tiristores A1, A2, B1, B2, C1, C2 de uma fase U, V, W desligam-se automaticamente quando a corrente de fase iu, iv, iw desta fase U, V, W se torna zero ou muda o seu sinal. A unidade de controle 5 é configurada para controlar a unidade tiristor 4 de
9 / 13 acordo com o método descrito em mais detalhes na Figura 2. Por exemplo, a unidade de controle 5 é projetada como um microcontrolador programável para executar o processo.
[0023] A Figura 2 mostra um fluxograma de um método para operar uma máquina síncrona permanentemente excitada 1. Durante o processo, pelo menos duas tensões terminais da máquina síncrona 1 são detectadas continuamente. Além disso, são executadas as etapas de processo S1 a S7 descritas abaixo.
[0024] Numa primeira etapa do processo S1, o enrolamento do estator 2 é energizado com um pulso de corrente. Para este fim, os tiristores A1, A2, B1, B2, C1, C2 de duas fases U, V, W são acesos para que as correntes de fase iu, iv, iw destas fases tenham a mesma magnitude mas sinais opostos. Os tiristores A1, A2, B1, B2, C1, C2 da terceira fase U, V, W não são ligados, de modo que a corrente da terceira fase iu, iv, iw é zero.
[0025] Após o primeiro passo do método S1, ou seja, após o pulso de corrente ter diminuído ou após o valor de cada corrente de fase iu, iv, iw ou o valor de um vetor de espaço de corrente formado a partir das correntes de fase iu, iv, iw ter caído abaixo de um valor limiar de corrente pré-determinado, o método continua com um segundo passo do método S2.
[0026] No segundo passo do método S2 é verificado se um valor característico de tensão formado a partir das tensões terminais, por exemplo, um máximo das quantidades das tensões terminais detectadas ou uma quantidade de um indicador de espaço de tensão formado a partir das tensões terminais, excede um valor limite de tensão pré-determinado no qual um ângulo de roda dos polos φ do rotor 3 pode ser determinado utilizando as tensões terminais. Se o teste mostrar que o valor da característica de tensão não excede o limite de tensão, o método continua com uma terceira etapa de método S3, caso contrário o método continua com uma quinta etapa de método S5.
10 / 13
[0027] Na terceira etapa do processo S3, o valor de uma variável de contagem, que conta os pulsos de corrente gerados para energizar o enrolamento do estator, é incrementado em um. Se o valor da variável de contagem atingir posteriormente um número máximo especificado de pulsos, o procedimento é abortado em uma quarta etapa do processo S4. Caso contrário, após a terceira etapa do processo S3, a primeira etapa do processo S1 é executada novamente.
[0028] Nos primeiros quatro passos do processo S1 a S4, o enrolamento do estator é assim energizado com impulsos de corrente até que o valor característico da tensão exceda o valor limite de tensão especificado ou o número de impulsos de corrente atinja o número máximo de impulsos especificado. Caso o valor característico da tensão exceda o valor limite da tensão, o rotor 3 gira suficientemente rápido para determinar o ângulo do polo do rotor φ a partir das tensões terminais detectadas, para que o procedimento possa ser continuado com o quinto passo do método S5. O encerramento do procedimento no caso de o número de impulsos de corrente atingir o número máximo de impulsos especificado está previsto para reagir a um caso de falha em que a máquina síncrona 1 não possa ser iniciada.
[0029] Os passos seguintes S5 a S7 correspondem ao método de operação da máquina síncrona 1 conhecido do pedido de patente com o número de pedido PCT/EP2016/077201 e, portanto, não são aqui descritos em detalhe.
[0030] No quinto passo do processo S5, o ângulo do polo do rotor de corrente φ é determinado utilizando as tensões terminais de corrente registradas. Após a quinta etapa processual S5, o processo continua com a sexta etapa processual S6.
[0031] No sexto passo do processo S6, é calculado um ângulo de ignição atual ideal para a máquina síncrona 1, utilizando o ângulo atual do polo do rotor φ. O ângulo de ignição ideal é um ângulo de ignição no qual um
11 / 13 torque atuando no rotor 3 está dentro de uma janela de torque pré-determinada e cada corrente de fase iu, iv, iw está dentro de uma janela de corrente de fase pré-determinada. Após a sexta etapa processual S6, o procedimento continua com a sétima etapa processual S7.
[0032] No sétimo passo do processo S7, o controlador do tiristor 4 é controlado de acordo com o ângulo de ignição ideal atual. Após a sétima etapa processual S7, o procedimento continua com a quinta etapa processual S5.
[0033] As Figuras 3 e 4 ilustram os passos do processo S1 a S3 e S5 como exemplos. A Figura 3 mostra uma curva das correntes de fase iu, iv, iw em função de um tempo t com dois pulsos de corrente consecutivos com os quais o enrolamento do estator é energizado. No exemplo mostrado, os tiristores A1, A2, B1, B2 das fases U e V são acendidos para gerar os pulsos de corrente. A Figura 4 mostra as curvas correspondentes do ângulo do polo do rotor φ e um ângulo do polo do rotor φc determinado utilizando as tensões terminais atuais registradas em cada caso. No caso mostrado nas Figuras 3 e 4, o rotor 3 não gira antes do primeiro pulso de corrente, de modo que o ângulo do polo do rotor φ permanece constante até o primeiro pulso de corrente. Devido ao primeiro pulso de corrente, o rotor 3 é colocado em rotação e, devido à sua inércia, continua a girar aproximadamente à mesma velocidade angular entre o primeiro pulso de corrente e o segundo pulso de corrente, induzindo as tensões terminais. No entanto, esta velocidade angular ainda não é suficiente para determinar o ângulo do polo do rotor φ usando as tensões terminais de corrente induzidas pela rotação do rotor, ou seja, entre o primeiro pulso de corrente e o segundo pulso de corrente, o valor característico da tensão ainda não excede o valor limite de tensão. O segundo impulso de corrente acelera ainda mais o rotor 3, de modo que a velocidade angular de rotação do rotor 3 após o segundo impulso de corrente é suficiente para determinar o ângulo do polo do rotor φ utilizando as tensões terminais
12 / 13 detectadas induzidas pela rotação do rotor, ou seja, após o segundo impulso de corrente a característica de tensão excede o valor limite de tensão. A Figura 4 também mostra que o ângulo do polo do rotor φc determinado utilizando as tensões terminais registradas corresponde muito bem ao ângulo real do polo do rotor φ. No exemplo mostrado nas Figuras 3 e 4, o ângulo do polo do rotor φ só pode ser determinado após cerca de 40 ms utilizando as tensões terminais registradas.
[0034] O método descrito acima na Figura 2 pode ser estendido de várias maneiras. Por exemplo, se o primeiro passo do método S1 for repetido, um indicador de espaço atual do pulso de corrente pode ser alterado em relação ao indicador de espaço atual do pulso de corrente anterior. Em particular, o indicador de espaço atual pode ser girado em relação ao indicador de espaço atual do pulso de corrente anterior em um sentido de rotação de um campo rotativo da máquina síncrona 1, por exemplo, em 60 graus ou um múltiplo de 60 graus. A rotação do indicador de espaço de corrente pode ser fornecida, por exemplo, se um determinado número de impulsos de corrente consecutivos tiver sido realizado com apontadores de espaço de corrente da mesma direção do indicador de espaço. Também pode ser previsto que o indicador de espaço atual de cada pulso de corrente seja girado em relação ao indicador de espaço atual do pulso de corrente que o precede. Estes projetos podem ser usados para evitar que um grande número de pulsos de corrente seja gerado com vetores espaciais atuais de uma direção vetorial espacial desfavorável ou ineficaz.
[0035] No terceiro passo do método S3 pode ser previsto que o método seja abortado no quarto passo do método S4 se o número de mudanças dos vetores do espaço atual de pulsos de corrente consecutivos atingir um número máximo pré-determinado de mudanças.
[0036] Também pode ser previsto que pelo menos duas correntes de fase iu, iv, iw sejam detectadas e no quinto passo do método S5 o ângulo do
13 / 13 polo do rotor φ é determinado utilizando as correntes de fase iu, iv, iw e/ou no sexto passo do método S6 o ângulo de queima é calculado utilizando as correntes de fase iu, iv, iw detectadas.
[0037] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhes por exemplos preferenciais de execução, a invenção não é limitada pelos exemplos descritos e outras variações podem ser derivadas dos mesmos pela pessoa hábil na arte sem deixar o âmbito da proteção da invenção.
Claims (13)
1. Método para operar uma máquina síncrona permanentemente excitada (1) que apresenta um estator (2) com um enrolamento do estator, um rotor (3) e um controlador do tiristor (4) para ajustar correntes de fase (iu, iv, iw) do enrolamento do estator, em que - são detectadas continuamente pelo menos duas tensões terminais da máquina síncrona (1), - para ligar a máquina síncrona (1) o enrolamento do estator é energizado com pelo menos um pulso de corrente, - após cada impulso de corrente é verificado se um valor característico de tensão formado a partir das tensões terminais, excede um valor limite de tensão pré-determinado, no qual o ângulo do polo do rotor (φ) do rotor (3) pode ser determinado utilizando as tensões terminais, e - logo que o valor característico da tensão exceda o valor limite de tensão, a máquina síncrona (1) é operada determinando repetidamente o ângulo do polo do rotor de corrente (φ) utilizando as tensões terminais de corrente detectadas respectivamente, calculando um ângulo de ignição ideal para a máquina síncrona (1) utilizando o ângulo do polo do rotor de corrente (φ) respectivamente, e conduzindo o controlador do tiristor (4) de acordo com o ângulo de ignição ideal da corrente respectivamente, caracterizado pelo fato de que a máquina síncrona (1) seja iniciada sem alinhamento prévio do rotor (3).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas correntes de fase (iu, iv, iw) são detectadas e o respectivo ângulo do polo do rotor de corrente (φ) é determinado utilizando as correntes de fase detectadas (iu, iv, iw).
3. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas correntes de fase (iu, iv, iw) são detectadas e o respectivo ângulo de ignição da corrente é calculado utilizando as correntes de fase detectadas (iu, iv, iw).
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o limiar de tensão é um valor característico mínimo de tensão no qual o ângulo do polo do rotor (φ) pode ser determinado utilizando as tensões terminais.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma janela de binário e uma janela de corrente de fase são pré-determinadas e o respectivo ângulo de ignição ideal da corrente é um ângulo de ignição em que um binário que atua sobre o rotor (3) se encontra dentro da janela de binário e cada corrente de fase (iu, iv, iw) do enrolamento do estator se encontra dentro da janela de corrente de fase.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um vetor de espaço de corrente de um pulso de corrente é alterado em relação ao vetor de espaço de corrente do pulso de corrente anterior quando a característica de tensão não excede o limite de tensão.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o vetor de espaço de corrente de cada pulso de corrente é alterado em relação ao vetor de espaço de corrente do pulso de corrente que o precede, desde que o valor característico da tensão não exceda o valor limiar de tensão.
8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que, quando o indicador de espaço de corrente muda de impulsos de corrente sucessivos, o indicador de espaço de corrente é girado no sentido de rotação de um campo de rotação da máquina síncrona (1).
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado em que, quando o indicador de espaço atual é trocado, pulsos de corrente sucessivos giram o indicador de espaço atual em 60 graus ou um múltiplo de 60 graus.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um número máximo de mudanças é predeterminado e a alimentação de corrente para o enrolamento do estator com pulsos de corrente é interrompida quando o número de mudanças dos vetores do espaço de corrente de pulsos de corrente sucessivos atinge o número máximo de mudanças sem que o valor característico da tensão exceda o valor limiar de tensão.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um número máximo de impulsos de corrente é predeterminado e a alimentação de corrente de impulsos de corrente para o enrolamento do estator é interrompida quando o número de impulsos de corrente atinge o número máximo de impulsos sem que o valor característico da tensão exceda o valor limiar de tensão.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o valor característico de tensão é um máximo das quantidades das tensões terminais detectadas ou uma quantidade de um indicador de espaço de tensão formado a partir das tensões terminais.
13. Máquina síncrona permanentemente excitada (1), caracterizado pelo fato de que compreende - um estator (2) com um enrolamento do estator, - um rotor (3), - um monitor do tiristor (4) para ajustar as correntes de fase (iu, iv, iw) do enrolamento do estator, - um dispositivo de medição de tensão para detecção de pelo menos duas tensões terminais da máquina síncrona (1), e - uma unidade de controle (5) para monitorar o controlador do tiristor (4) de acordo com o método de acordo com uma das reclamações anteriores.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2017/073005 WO2019052640A1 (de) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Betreiben einer permanenterregten synchronmaschine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112020004974A2 true BR112020004974A2 (pt) | 2020-09-15 |
Family
ID=59858736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR112020004974-3A BR112020004974A2 (pt) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | método para operar uma máquina síncrona permanentemente excitada, e, máquina síncrona permanentemente excitada |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111316561B (pt) |
| BR (1) | BR112020004974A2 (pt) |
| DE (1) | DE112017008030A5 (pt) |
| WO (1) | WO2019052640A1 (pt) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11799411B2 (en) * | 2021-08-31 | 2023-10-24 | Kinetic Technologies International Holdings Lp | Multi-phase permanent magnet rotor motor with independent phase coil windings |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19820929A1 (de) * | 1998-05-09 | 1999-11-11 | Ako Werke Gmbh & Co | Vorrichtung zum Steuern eines Einphasen-Synchronmotors |
| US7791307B2 (en) * | 2005-10-17 | 2010-09-07 | Siemens Industry, Inc. | AC motor controller |
| CA2544557C (en) * | 2005-11-09 | 2016-01-26 | A.O. Smith Corporation | Electrical machine and method of controlling the same |
| DE102008057701A1 (de) * | 2008-11-17 | 2010-05-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb von Synchronmotoren und zugehörige Einrichtung |
| KR101945888B1 (ko) * | 2011-07-25 | 2019-02-11 | 아스콜 홀딩 에스.알.엘. | 영구 자석 단상 동기 전기 모터 구동 방법 및 이를 구현하는 전자 장치 |
| DE102011085859A1 (de) | 2011-11-07 | 2013-05-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Anordnung zum Betrieb von Synchronmotoren |
| EP2634898A1 (de) * | 2012-03-01 | 2013-09-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine |
| CN102684595B (zh) * | 2012-05-31 | 2015-05-13 | 万高(杭州)科技有限公司 | 一种永磁同步电机自抗扰启动方法 |
| DE102015208353A1 (de) * | 2015-05-06 | 2017-02-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Einschalten einer mehrphasigen elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug |
-
2017
- 2017-09-13 DE DE112017008030.4T patent/DE112017008030A5/de active Pending
- 2017-09-13 BR BR112020004974-3A patent/BR112020004974A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2017-09-13 CN CN201780096601.9A patent/CN111316561B/zh active Active
- 2017-09-13 WO PCT/EP2017/073005 patent/WO2019052640A1/de active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019052640A1 (de) | 2019-03-21 |
| CN111316561B (zh) | 2023-09-22 |
| DE112017008030A5 (de) | 2020-07-02 |
| CN111316561A (zh) | 2020-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3636340B2 (ja) | 交流回転機用電力変換装置 | |
| JP3297159B2 (ja) | 直流ブラシレスモータの駆動装置およびその良否識別方法 | |
| CN106416049B (zh) | 用于使用软启动器***的感应电动机速度估计的***和方法 | |
| EP1612925A2 (en) | A brushless DC motor controller | |
| KR101814224B1 (ko) | 동기 전동기의 작동 장치 및 관련 방법 | |
| US10879822B2 (en) | Method for starting up a permanent-magnet synchronous machine, and permanent-magnet synchronous machine | |
| US10686390B2 (en) | Fixed rotation direction start-up method for single-phase sensorless DC brushless motor | |
| JPH09294390A (ja) | センサレス同期モータにおける脱調検出装置 | |
| BR112020004974A2 (pt) | método para operar uma máquina síncrona permanentemente excitada, e, máquina síncrona permanentemente excitada | |
| TW202010236A (zh) | 單相無感測器直流無刷馬達之固定旋轉方向啟動方法 | |
| KR101462736B1 (ko) | Bldc 모터 구동 장치 및 이의 제어 방법 | |
| JP3471269B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
| JP5339164B2 (ja) | 電動機駆動システム | |
| US6903532B2 (en) | Method and apparatus for starting an induction motor | |
| AU2002228511A1 (en) | Safety start | |
| JP2013172634A (ja) | モータ駆動装置 | |
| JP6503845B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| US11095236B2 (en) | Detection of the type of an electric motor for the configuration of a variable speed drive | |
| BR112014010749B1 (pt) | Método para operar uma máquina síncrona por meio de um controladorde potência trifásica e conjunto para operar uma máquina síncrona | |
| KR100977085B1 (ko) | 지능형 정렬을 이용한 센서리스 브러시리스 모터의 고속기동방법 | |
| WO2020129170A1 (ja) | モータ駆動装置、冷凍サイクル装置、空気調和機、給湯機及び冷蔵庫 | |
| JP2017022867A (ja) | モータ駆動方法 | |
| KR20180087803A (ko) | 모터 구동 장치 | |
| JP7382880B2 (ja) | モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法 | |
| CN111279604B (zh) | 永磁激励同步电机的运行 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B350 | Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette] | ||
| B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] | ||
| B12B | Appeal against refusal [chapter 12.2 patent gazette] |