CN105529966A - 一种变频器异步起动电励磁同步电机的方法 - Google Patents

Abstract

一种变频器异步起动电励磁同步电机的方法，其步骤为：（1）发出起动信号；（2）追踪转速信息并使变频器拖动电机运行；（3）获取电机运行实际转速与运行频率并判断此时的运行频率是否大于投励频率点设定值；（4）异步运行到投励频率点设定值；（5）稳定运行、等待投励；（6）投励磁；（7）判断投励是否成功：如投励成功，则执行步骤（9），如投励不成功，则执行步骤（8）；（8）为变频器接下来的重新投入运行和电机投励做好准备；（9）电机进入同步状态，此时变频器拖动电机同步运行到变频器设定的频率并稳定在设定的频率，等待其它的调速指令。本发明具有原理简单、能够快速实现同步起动、可控性和可靠性好等优点。

Description

一种变频器异步起动电励磁同步电机的方法

技术领域

本发明主要涉及到电机控制方法领域，特指一种变频器异步起动电励磁同步电机的方法。

背景技术

基于变频器的电励磁同步电机通常有两种起动方式：一种是先投励，再通过变频器同步起动；另一种是先通过变频器异步起动，后投励牵入同步。

同步起动：主要分为开环同步起动与闭环同步起动：

开环同步起动是采用VF开环的控制方式起动电机，其关键是起动过程要根据转子励磁电流摸索不同频率点合适的定子电压，相当于在一个三维空间坐标系内寻找一条非线性曲线，此过程特别耗时，在时间紧张的调试时间里很难找到这条合适曲线，而且对不同的同步电机，都要重新摸索寻找相应曲线。在根据转子励磁电流摸索不同频率点合适的定子电压过程中，常会由于变频器驱动同步电机在低频运行时会有些转速波动，导致转子励磁装置输出的转子电流会波动很大，反之会加剧转速的波动并最终导致过流跳闸。这些都导致同步电机的同步起动方式复杂、耗时、困难。

闭环同步起动往往是基于矢量控制的闭环起动。这种闭环控制需要获得转子位置角，需要安装速度编码器或者采用无速度编码器的速度估计来获得转子位置角。而现实情况是，许多工况下设备没有安装速度编码器，也无法增加速度编码器，若采用转速估计，又由于起动过程的低速情况下现在转速估计方法一般无法获得准确可用的转子角度。这些都给闭环同步起动带来了难度。

异步起动：异步起动是一种相对简单的同步电机起动方法，该方法是将同步电机异步起动到10Hz左右再进行投励（具体所投励磁大小及投励时频率可以根据不同应用场合调试确定），投励磁后，同步电机转子磁场和定子磁场间夹角经过小量有阻尼震荡后，电机转子磁极被定子磁极可靠吸引，同步电机进入同步运行状态。该方法有时可以投励成功，有时因为变频器模块过压而投励失败。

具体原因分析如下：当异步起动转速接近同步转速时投励，一旦投励转子磁极就有了确定的极性，如果转子磁极落后于定子等效磁极，此时电磁转矩较大且为驱动性质转矩，所以电机加速转矩大，很容易将电机牵入同步，此时的投励称为顺极投励。如果转子磁极落超前于定子等效磁极，电磁转矩为制动转矩，阻碍电机进入同步，电机转速下降，而制动转矩情况下电机会往变频器回馈电能导致变频器直流电压上升导致故障跳闸，出现投励不成功。因此同步电动机起动投励成功与否直接与投励时刻转子磁极和定子磁极的落后或超前有关。而一般励磁装置没有采用顺极性投励策略（顺极性投励策略是采用相关硬件或软件功能实现励磁装置的每一次投励磁时候都使转子磁极落后于定子等效磁极），投励时刻随机，因此导致有时投励成功与否也存在随机性。一旦投励失败，变频器就会故障跳闸，同时需要电机完全停下来以后再重新起动变频器和电机再投励。在某些大功率场合***转动惯量很大，投励失败后等待电机完全停止需要近半小时，导致调试过程等待时间过多，耗时。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、能够快速实现同步起动、可控性和可靠性好的变频器异步起动电励磁同步电机的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种变频器异步起动电励磁同步电机的方法，其步骤为：

（1）发出起动信号；

（2）追踪转速信息并使变频器拖动电机运行：变频器接到起动命令开始运行，通过追踪电机的转速信息，变频器开始介入电机运行并成功拖动电机运行；

（3）获取电机运行实际转速与运行频率：在变频器成功拖动电机运行后，就可以得到准确的电机实际转速，并判断此时的运行频率是否大于投励频率点设定值；

（4）异步运行到投励频率点设定值：如果此时电机的运行频率小于投励频率点设定值，则变频器拖动电机运行到投励频率点设定值所对应的转速；

（5）稳定运行：稳定在此投励频率点设定值等待投励；

（6）投励磁：给励磁装置起动信号，并给定励磁电流大小的参数，励磁装置开始给电机励磁回路注入励磁电流；

（7）判断投励是否成功：根据变频器相关参数判断电机与否投励成功；如投励成功，则执行步骤（9），如投励不成功，则执行步骤（8）；

（8）如果投励不成功，为变频器接下来的重新投入运行和电机投励做好准备；

（9）如果投励磁成功，则电机进入同步状态，此时变频器拖动电机同步运行到变频器设定的频率并稳定在设定的频率，等待其它的调速指令。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（7）中，判断投励是否成功的方法是从变频器输出电压、电流及模块直流电压的变换情况进行逻辑比较和判断。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（8）中包括封脉冲，所述封脉冲是指变频器封脉冲信号，不给电机定子侧注入三相电压。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（8）中包括切除励磁，所述切除励磁是指对励磁装置给定停止信号，停止给电机励磁回路注入励磁电流。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（8）中包括变频器复位，所述变频器复位是指变频器控制***初始化。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、通过本发明的上述方法可以实现电励磁同步电机一键式成功异步起动到同步状态，不存在投励磁不成功时造成的高压跳闸和等待电机完全停止的等待时间。一方面提高了起动速度，节约大量时间。另一方面，让客户看到100%的起动成功率，提高客户对变频器产品的满意度。

2、本发明的方法使电励磁同步电机励磁装置可以是一般的励磁装置，不需要如顺极性投励策略等相关的投励控制策略的支持。

3、本发明的方法解决了常规方法中.异步起动后投励成功存在随机性，无法保证同步电机起动100%成功的问题，且解决了投励失败后变频器跳闸，并要长时间的等待时间再进行下一次重新起动的问题。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种变频器异步起动电励磁同步电机的方法，是针对一般的电励磁同步电机励磁装置和变频器装置，可以实现变频器异步起动电励磁同步电机，并能实现一键式成功起动到同步状态。本发明的具体步骤为：

（1）发出起动信号：给变频器发出起动命令；在实际操作过程中，可以通过软件给定，也可是通过按钮给定一个起动信号，例如设置并点中“起动”按钮。

（2）追踪转速信息并使变频器拖动电机运行：变频器接到起动命令开始运行，通过追踪电机的转速信息，变频器开始介入电机运行并成功拖动电机运行。追踪转速信息并使变频器拖动电机运行的方法有很多种，其目的是获得电机转速信息，并使得变频器在此转速下介入运行并拖动电机实现转速调节。不管采用哪种方法，只要实现了相应功能就应该在本发明的保护范围内。

（3）获取电机运行实际转速与运行频率：在变频器成功拖动电机运行后，就可以得到准确的电机实际转速，并判断此时的运行频率是否大于投励频率点设定值，本实例中投励频率点设定值为10Hz，可以理解，该数值是根据实际需要选择的，不是唯一，该点可以根据需要在电机允许的频率范围任意选择。

（4）异步运行到投励频率点设定值：如果此时电机的运行频率小于投励频率点设定值，则变频器拖动电机运行到投励频率点设定值所对应的转速。

（5）稳定运行：稳定在此投励频率点设定值等待投励。

（6）投励磁：给励磁装置起动信号，并给定励磁电流大小的参数，励磁装置开始给电机励磁回路注入励磁电流。

（7）判断投励是否成功：根据变频器相关参数判断电机与否投励成功；如投励成功，则执行步骤（9），如投励不成功，则执行步骤（8）。

（8）如果投励不成功，为变频器接下来的重新投入运行和电机投励做好准备。

（9）如果投励磁成功，则电机进入同步状态，此时变频器拖动电机同步运行到变频器设定的频率并稳定在设定的频率，等待其它的调速指令。

在上述步骤（7）中，判断投励是否成功的方法有许多种，可以从变频器输出电压、电流及模块直流电压的变换情况进行逻辑比较和判断。不管采用哪种方法，只要实现了投励是否成功的判断，就应该在本发明的保护范围内。

在上述步骤（8）中，可以采用封脉冲、切除励磁、变频器复位等一系列手段来进行，这些动作可多可少并不唯一，目的是为变频器接下来的重新投入运行和电机投励做好准备。封脉冲是指变频器封脉冲信号，即不给电机定子侧注入三相电压；切除励磁是指对励磁装置给定停止信号，停止给电机励磁回路注入励磁电流；变频器复位是指变频器控制***初始化。在该步骤中，本发明实现了在投励不成功时只封变频器脉冲，不跳变频器前级高压；并通过变频器在电机转子没有停止的情况下对电机转速信息追踪和迅速重新投入并进入下一次投励的过程，实现起动之前无需等待电机完全静止，达到一键式成功起动电机到同步状态的方法。

因此，通过本发明的上述方法可以实现电励磁同步电机一键式成功异步起动到同步状态，不存在投励磁不成功时造成的高压跳闸和等待电机完全停止的等待时间。一方面提高了起动速度，节约大量时间。另一方面，让客户看到100%的起动成功率，提高客户对变频器产品的满意度。同时，本发明的方法使电励磁同步电机励磁装置可以是一般的励磁装置，不需要如顺极性投励策略等相关的投励控制策略的支持。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种变频器异步起动电励磁同步电机的方法，其特征在于，步骤为：

（1）发出起动信号；

（2）追踪转速信息并使变频器拖动电机运行：变频器接到起动命令开始运行，通过追踪电机的转速信息，变频器开始介入电机运行并成功拖动电机运行；

（3）获取电机运行实际转速与运行频率：在变频器成功拖动电机运行后，就可以得到准确的电机实际转速，并判断此时的运行频率是否大于投励频率点设定值；

（4）异步运行到投励频率点设定值：如果此时电机的运行频率小于投励频率点设定值，则变频器拖动电机运行到投励频率点设定值所对应的转速；

（5）稳定运行：稳定在此投励频率点设定值等待投励；

（6）投励磁：给励磁装置起动信号，并给定励磁电流大小的参数，励磁装置开始给电机励磁回路注入励磁电流；

（7）判断投励是否成功：根据变频器相关参数判断电机与否投励成功；如投励成功，则执行步骤（9），如投励不成功，则执行步骤（8）；

（8）如果投励不成功，为变频器接下来的重新投入运行和电机投励做好准备；

（9）如果投励磁成功，则电机进入同步状态，此时变频器拖动电机同步运行到变频器设定的频率并稳定在设定的频率，等待其它的调速指令。

2.根据权利要求1所述的变频器异步起动电励磁同步电机的方法，其特征在于，所述步骤（7）中，判断投励是否成功的方法是从变频器输出电压、电流及模块直流电压的变换情况进行逻辑比较和判断。

3.根据权利要求1或2所述的变频器异步起动电励磁同步电机的方法，其特征在于，所述步骤（8）中包括封脉冲，所述封脉冲是指变频器封脉冲信号，不给电机定子侧注入三相电压。

4.根据权利要求1或2所述的变频器异步起动电励磁同步电机的方法，其特征在于，所述步骤（8）中包括切除励磁，所述切除励磁是指对励磁装置给定停止信号，停止给电机励磁回路注入励磁电流。

5.根据权利要求1或2所述的变频器异步起动电励磁同步电机的方法，其特征在于，所述步骤（8）中包括变频器复位，所述变频器复位是指变频器控制***初始化。