专利名称：控制器的软启动器的旁路的自动检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机控制器，具体地说，本发明涉及一种电动机软启动器，其自动地检测所述启动器是否被旁路，并在运行操作结束时附加一个时间延迟，以便阻止燃弧。
固态启动器/控制器被广泛地用于控制提供给交流感应电动机的功率。其中有一种类型的启动器/控制器是一种减少电压的固态启动器(RVSS)。这种启动器/控制器(以后简称控制器)使用SCR或双向可控硅控制施加于电动机上的交流线电压。这种控制器一般包括和SCR相连的铝制的散热器，用于散发热量。当控制器运行一个长的时间时，散热器和SCR便变热。一般地说，散热器把热量散发在控制器周围的空气中。包围控制器的壳体具有通风孔，用于使外部的较冷的空气和控制器周围的较热的空气进行交换。如果不进行空气交换，则热量被积聚在壳体的内部，因而损害或破坏SCR。
在一些设备中，由于周围环境的原因，壳体没有通风孔。例如，在牛奶场中，设备必须利用高压软管冲洗。这将迫使清洁液进入通风孔，因而破坏SCR。在这种类型的应用中，壳体必须是完全密封的。积聚的热量必须被控制，因为所述热量不能散布到外面。用于控制所述热量的一种已知的方法是在控制器运行期间将控制器旁路。
为了旁路控制器，使用和每对SCR并联的机电接点。在控制器使电动机负载完成启动并进入全速运行之后，所述接点闭合。当所述接点闭合时，电流停止流过SCR，并开始通过接点。这是因为，接点和SCR相比，具有较低的电阻。因而接点在较低的阻抗下流过电流，和由SCR耗散的热量相比，热量实际上被消除了。因此，不需要通风孔。
在电动机运行操作结束时，通过切断电动机负载的电路使电动机停止。此时接点正在流过电流。在有电流流过接点的情况下使接点断开时，接点便产生电弧。所述电弧超过并联的SCR的遮断容量，因而可以破坏SCR。为了阻止破坏SCR，只要接点断开，SCR必须提前处于导通状态。这便阻止电弧的发生，因为电动机负载仍有电流流过。在接点被完全断开之后，因而它们不再通过电流，便可以使SCR截止。因为SCR在0电流时截止，所以在控制器的电动机负载中没有能量，因而不会发生电弧使得破坏可控硅。
为了在上述状态下控制双向可控硅的截止，通常使用延时继电器。因为这个延迟并不是所有的应用都需要，所以设备用户和设备制造者必须记住在需要时启动这个延迟。
本发明旨在以新的简单的方式解决一个或几个上述的问题。
按照本发明，提供一种自动地检测固态启动器控制开关的旁路的控制。
广泛地说，本发明披露一种用于利用交流线电压操作的电动机的电动机控制器。所述控制器包括可以连接在交流电源线和电动机的端子之间的固态开关装置，用于控制施加于电动机的交流线电压。旁路装置和固态开关装置并联，用于选择地旁路固态开关装置。检测装置检测所述旁路装置是否旁路所述固态开关装置。
本发明的特征在于，所述电动机控制器还包括和检测装置以及固态开关装置相连的控制装置，用于改变在每个线电压周期期间所述固态开关装置的导通时间和截止时间的相对时间间隔，从而把电动机电压控制为一个参考值，如果旁路装置旁路所述固态开关装置，所述控制装置则在使所述固态开关装置截止之前对运行操作增加一个时间延迟。
本发明的另一个特征在于，所述开关装置包括可控硅整流器(SCR)。
本发明的另一个特征在于，所述开关装置包括双向可控硅。
本发明的另一个特征在于，检测装置通过检测在每半个周期中在固态开关装置的导通之间的时间期间开关装置的两端是否具有电压脉冲检测所述旁路装置是否正在旁路所述固态开关装置。本发明的另一个特征在于，检测装置检测一个所述固态开关装置两端的电压和电动机电流。
本发明的另一个特征在于，检测装置测量在固态开关装置的导通之间的时间期间检测的电压。
按照本发明的另一个方面，披露了一种用于由交流线电压操作的电动机的电动机控制器。所述控制器包括可以相连在交流电源线和电动机端子之间的SCR，用于控制施加于电动机上的交流线电压。接点和SCR并联，用于选择地旁路所述SCR。检测电路检测是否所述接点正在旁路所述SCR。
按照本发明的另一个方面，披露了一种用于自动地检测利用交流线电压操作的电动机的电动机控制器的旁路的方法。所述方法包括提供可以连接在交流电源线和电动机端子之间的SCR，用于控制施加于电动机上的电压；在电动机的运行方式期间，利用和SCR并联的接点选择地旁路SCR；以及自动地检测所述接点是否正在旁路SCR。
由下面的附图和说明，可以更加清除地看出本发明的特征和优点，其中
图1是包括按照本发明的电动机控制器的电动机系统的方块图；图2是用于说明在欠旁路和未旁路状态下图1的电动机系统的操作的一系列曲线；以及图3是在图1的控制中执行的程序流程图。
参看图1，按照本发明的电动机控制器10控制电动机12的操作，电动机12由交流电源14提供的交流线电压供电。电源14一般在端子L1，L2，和L3提供200V-690V的交流电压。电动机控制器10包括呈两个反并联可控硅整流器(SCR)形式或者呈一个双向可控硅形式的固态开关16，17和18。双向可控硅16-18被连接在各个线路端子L1，L2，L3和各个电动机端子T1，T2，T3之间。双向可控硅16-18控制施加到电动机12上的三相交流电压14。
此处所述的本发明涉及保护SCR或双向可控硅16-18避免由电弧引起损害，其中通过自动地检测双向可控硅16-18是否被旁路，如果是，则在截止之前附加一个延迟。所示的控制器10用于控制三相系统。不过，显然，本发明可以用于任何相数的电动机控制器。
实际上，双向可控硅16-18是双向SCR。双向可控硅是一个控制极控制的半导体器件，当在其控制极上施加的电压超过一个门限时，其允许电流流过。一旦所述门限被超过，则电流一直流过双向可控硅，直到电流返回0为止，此时则停止导通，直到控制极门限再次被超过。双向可控硅16-18被控制部分20控制。控制部分20改变在每个电压控制周期内的导通时间和截止时间的相对时间间隔，从而把电动机的电压控制在一个参考值。控制部分20产生用于控制双向可控硅16-18的开关信号。在所示的本发明的实施例中，控制器10包括固态启动器/控制器，其提供降压启动(RVSS)。控制部分20起初在降低电压下操作电动机12，接着增加电压，直到其达到稳定操作状态。对于控制双向可控硅16-18的操作的基本的开关方式在本申请的受让人所有的美国专利4459529中说明了，但是并不限于所述的方式，该专利的说明书在此列为参考。
控制器10包括用于一个相的电压检测电路22。电压检测电路22可以采用任何已知的形式，并被连接在第一双向可控硅16的两端用于检测L1和T1之间的电压。如果需要，可以使用一个附加的电压检测电路，用于检测第二和第三双向可控硅17和18两端的电压。电流检测电路24被连接在第一双向可控硅16和端子T1之间，用于确定电动机第一相的电流。每个检测电路22和24产生一个分别和电压、电流成比例的模拟信号，并被输入到控制部分20。
控制部分20包括模拟电路或微控制器或者以常规方式编程的微处理器，用于利用检测的电压和电流信号控制双向可控硅16-18。此处所示的是一个编程的微处理器。如上所述，在正常操作下的用于双向可控硅16-18的控制方法如在专利4459529中所述，该专利在此列为参考。
为了选择地旁路双向可控硅16-18，控制部分20在操作上和接触器线圈26相连。线圈26控制接点C。每个接点C和一个双向可控硅并联。在电动机12完成启动并进入全速运行状态之后，使接点C闭合。当接点C闭合时，电流停止流过双向可控硅16-18，而开始流过接点C。这是因为接点C比双向可控硅具有较低的阻抗。虽然所示的线圈26被控制部分20驱动，但其可以利用其它的驱动源驱动。
按照本发明，可以自动地检测用于旁路控制器10的接点C的状态。这使得不需要设备用户或设备制造者记着在需要时启动上述的延迟。
当双向可控硅16-18在未被旁路的情况下运行时，在构成双向可控硅16-18的一对SCR的每个的导通之间的一个短的时间期间，具有一个短的电压脉冲。这种情况如图2的曲线30所示。具体地说，参见图1，来自电压检测电路22的电压Vm被检测，以便检测在来自电流检测电路24的电流Im的过零时34发生的脉冲32。当双向可控硅16-18被旁路时，则没有短的电压脉冲，因为此时接点C沿两个方向流过电流。这由图2的曲线36表示。
通过检测是否存在电压脉冲32，控制器10可以自动地确定双向可控硅16-18是否被旁路。如果双向可控硅被旁路，则控制部分20自动地在每次运行操作结束时附加一个所需的延迟，从而阻止电弧破坏双向可控硅16-18。
参看图3，其中示出了在运行方式期间控制部分20的操作流程图。如上所述，控制部分20也被编程用于执行降压启动。降压启动功能和基本的双向可控硅的开关控制在此不进行详细说明，因为这些是一般的技术。运行方式从块40开始，其中确定是否双向可控硅16-18被旁路，如上所述。如果是，则在块42设置旁路标记。如果不是，则在块44使旁路标记复位。决定块46根据块42或44确定电动机12是否因为任何原因要被停止。如果不是，则通过返回块40使运行方式继续进行。如果电动机12要被停止，则控制进行到停止方式。
停止方式在决定块48开始，其确定是否设置有旁路标记，如果是，则在块50增加一个延迟。在延迟结束时，在块52使双向可控硅16-18截止。然后程序结束。如果在决定块48没有检测到旁路标记，则在块52不增加延迟而使双向可控硅截止。
因而，按照本发明，提供了一种控制，其自动地检测固态启动器控制开关的旁路，并在使开关截止之前选择地附加一个延迟，从而避免使所述开关元件受到破坏。
权利要求
1.一种用于利用交流线电压操作的电动机的电动机控制器，所述控制器包括可以连接在交流电源线和电动机的端子之间的固态开关装置，用于控制施加于电动机的交流线电压；和固态开关装置并联的旁路装置，用于有选择地旁路固态开关装置；以及检测装置，用于自动检测所述旁路装置是否正在旁路所述固态开关装置。
2.如权利要求1所述的电动机控制器，还包括和检测装置以及固态开关装置相连的控制装置，用于改变在线电压的每个周期期间所述固态开关装置的导通时间和截止时间的相对时间间隔，从而把电动机电压控制为一个参考值，如果旁路装置正在旁路所述固态开关装置，所述控制装置则在使所述固态开关装置截止从而使电动机停止之前对运行操作增加一个时间延迟。
3.如权利要求1所述的电动机控制器，其中所述开关装置包括可控硅整流器。
4.如权利要求1所述的电动机控制器，其中所述开关装置包括双向可控硅。
5.如权利要求1所述的电动机控制器，其中检测装置通过检测在固态开关装置的导通之间的时间期间所述开关装置的两端是否具有电压脉冲来检测所述旁路装置是否正在旁路所述固态开关装置。
6.如权利要求5所述的电动机控制器，其中检测装置检测一个所述固态开关装置两端的电压和电动机电流。
7.如权利要求1所述的电动机控制器，其中检测装置测量在固态开关装置的导通之间的时间期间检测的电压。
8.一种用于由交流线电压操作的电动机的电动机控制器，所述控制器包括可以相连在交流电源线和电动机端子之间的SCR，用于控制施加于电动机上的交流线电压；和SCR并联的接点，用于选择地旁路所述SCR；检测电路，用于检测是否所述接点正在旁路所述SCR。
9.如权利要求8所述的电动机控制器，还包括和检测电路以及SCR相连的控制部分，用于改变在线电压的每个周期期间所述SCR的导通时间和截止时间的相对时间间隔，从而把电动机电压控制为一个参考值，如果接点正在旁路所述SCR，所述控制部分则在使所述SCR截止从而使电动机停止之前对运行操作增加一个时间延迟。
10.如权利要求9所述的电动机控制器，其中SCR包括双向可控硅。
11.如权利要求8所述的电动机控制器，其中所述检测电路通过检测在SCR的导通之间的时间期间所述SCR的两端是否具有电压脉冲来检测所述接点是否正在旁路所述SCR。
12.如权利要求11所述的电动机控制器，其中检测电路检测一个SCR两端的电压和电动机电流。
13.如权利要求8所述的电动机控制器，其中检测电路测量在SCR的导通之间的时间期间检测的电压。
14.一种用于自动地检测利用交流线电压操作的电动机的电动机控制器的旁路的方法，包括提供可以连接在交流电源线和电动机端子之间的SCR，用于控制施加于电动机上的电压；在电动机的运行方式期间，利用和SCR并联的接点选择地旁路SCR；以及自动地检测所述接点是否正在旁路SCR。
15.如权利要求14所述的方法，还包括提供一个控制部分，用于改变在线电压的每个周期期间所述SCR的导通时间和截止时间的相对时间间隔，从而把电动机电压控制为一个参考值，如果接点正在旁路所述SCR，所述控制部分则在使所述SCR截止从而使电动机停止之前对运行操作增加一个时间延迟。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述检测步骤通过检测在SCR的导通之间的时间期间所述SCR的两端是否具有电压脉冲来检测所述接点是否正在旁路所述SCR。
全文摘要
电动机控制器控制利用交流线电压操作的电动机,它包括可以连接在交流电源线和电动机端子之间的SCR,用于控制施加于电动机的交流线电压。接点和SCR并联,用于选择地旁路SCR。检测装置检测接点是否正在旁路SCR。控制部分和检测电路以及SCR相连,改变在线电压的每个周期期间SCR的导通时间和截止时间的相对时间间隔,从而把电动机电压控制为一个参考值。
文档编号H02P3/18GK1330447SQ01121880
公开日2002年1月9日 申请日期2001年6月28日 优先权日2000年6月28日
发明者L·S·约翰逊 申请人:西门子能量及自动化公司