，在水平轴 上示出了时间。对于下部曲线图，采样周期为2. 4mS。再次，在2. 58秒处示出了垂直标记。 对于该测试，在电流脉冲被改变以在定子绕组中生成5Hz基频的情况下，使用DFC方法频率 被固定在5Hz处。如可以看到的，当电机速度达到约每分钟155转（"RRM"）时，电机转矩 开始转变成较高幅值的负值。
[0128] 图11描绘了来自具有5Hz的初始频率、2Hz步长且没有负载的IOHP电机的准变频 电机控制器的一种实施方式的测试结果的波形。上部曲线图的顶部分在垂直轴上示出了以 赫兹为单位的频率，并且上部曲线图的底部分在垂直轴上示出了以RPM为单位的速度，在 水平轴上示出了时间。下部曲线图在垂直轴上示出了以牛顿米为单位的电机转矩，并且在 水平轴上示出了时间。下部曲线图上的以及转矩曲线图左下的箭头示出了其中最后一个转 变是从约25Hz到50Hz的频率转变时间。注意，当电机转矩没有转变到负数时，转变到下一 个频率减小了负转矩转变的量。在其中频率转变到电机转矩以比从5Hz到25Hz更高的速 率转变为负数的固定的50Hz之后，这是明显的。
[0129] 图12描绘了来自具有5Hz的初始频率、4Hz步长且没有负载的IOHP电机的准变频 电机控制器的一种实施方式的测试结果的波形。上部曲线图的顶部分在垂直轴上示出了以 赫兹为单位的频率，并且上部曲线图的底部分在垂直轴上示出了以RPM为单位的速度，在 水平轴上示出了时间。下部曲线图在垂直轴上示出了以牛顿米为单位的电机转矩，在水平 轴上示出了时间。下部曲线图上的以及转矩曲线图左下的箭头再次示出了最后的转变再次 从约25Hz到50Hz的频率转变时间。在此，当使用DFC方法从5Hz到25Hz控制频率并且当 电机转矩达到负转矩阈值时转变到下一个离散频率时，电机转矩转变为小于当频率固定在 50Hz时的负数。减少负电机转矩转变到负值可以减小电机电流、机械压力、噪声等。
[0130] 图13描绘了来自具有5Hz的初始频率、2Hz步长且在50%负载处的IOHP电机的 准变频电机控制器的一种实施方式的测试结果的波形。上部曲线图的顶部分再次在垂直轴 上示出了以赫兹为单位的频率，并且上部曲线图的底部分再次在垂直轴上示出了以RPM为 单位的电机速度，在水平轴上示出了时间。下部曲线图在垂直轴上示出了以牛顿米为单位 的电机转矩，并且在水平轴上示出了时间。垂直标记位于1. 38秒处，其为大约当频率从约 25H在转变到50H时。下部曲线图上的以及转矩曲线图左下的箭头再次示出了其中最后的 转变再次从约25Hz到50Hz的频率转变时间。再次，电机转矩转变成比当频率固定在50Hz 处时小很多同时由准变频电机控制器控制的负数。
[0131] 在所有方面要考虑的所述示例和实施方式仅是示例性的，并非限制性的。该书写 的说明书使用示例和实施方式公开本发明，包括最佳模式，并且也使本领域普通技术人员 能够实践本发明，包括制作和使用任何设备或系统，并且执行任何合并的方法。示例和实施 方式可以以其他具体的形式来实践。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可 以包括对本领域普通技术人员来说发生的其他示例。如果它们具有不与权利要求的字面 语言不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求的字面语言非实体的差异的等同结构元 件，这样的其他示例意在在权利要求的范围内。
【主权项】
1. 一种装置，包括： DFC模块，用于将第一频率应用于电机作为用于电机启动的离散频率控制（"DFC"）方 法的一部分，所述第一频率包括所述DFC方法的多个离散频率中的离散频率，并且其中，每 个离散频率包括比向所述电机提供电力的交流（"AC"）电压源的基频低的频率； 转矩模块，用于确定由所述电机生成的电机转矩何时达到负转矩阈值；以及 下一个频率模块，用于响应于所述转矩模块确定所述电机转矩已经达到所述负转矩阈 值，将第二频率应用于所述电机，所述第二频率包括所述DFC方法中的下一个频率， 其中，所述DFC模块、所述转矩模块和所述下一个频率模块中的至少一部分包括一个 或更多个硬件以及可执行代码，所述可执行代码存储在一个或更多个计算机可读存储介质 上。2. 根据权利要求1所述的装置，还包括开关模块，所述开关模块选择性地将每个输入 电力导体按顺序连接至所述电机，其中，所述DFC模炔基于所述多个离散频率中的离散频 率将所述电力导体连接至所述电机。3. 根据权利要求2所述的装置，其中，所述开关模块包括一个或更多个晶闸管，并且其 中，每个晶闸管通过使用所述DFC方法经过对用于接通每个晶闸管的相位角进行调节来控 制。4. 根据权利要求2所述的装置，还包括步骤启动模块，所述步骤启动模块执行一个或 更多个启动步骤，每个启动步骤在所述下一个频率模块将所述离散频率推进到所述DFC方 法的最后的离散频率之后被启动，每个步骤包括下列中的一个或更多个： 在固定的时间段，将所述开关模块的开关的接通时间设置成固定值；以及 将所述开关模块的开关的接通时间进行斜变。5. 根据权利要求4所述的装置，还包括接触器模块，所述接触器模块在所述步骤启动 模块的最后的步骤和所述DFC模块的最后的离散频率中的一个或更多个之后将全输入电 压施加到所述电机，所述接触器模块通过将与每个晶闸管并联的接触器闭合来施加所述全 输入电压。6. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述DFC模块通过下面的方式来应用离散频率： 改变用于接通晶闸管的相位角，以对于所述离散频率的正半周生成变化的幅值的正电流脉 冲，然后，改变用于接通晶闸管的相位角，以对于所述离散频率的负半周生成变化的幅值的 负电流脉冲，其中，每个电流脉冲以与所述AC电压源的基频一致的速率被生成。7. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述转矩模块通过根据输入电压和电流信息计 算电机转矩来确定电机转矩，所述输入电压和电流信息来自连接至所述电机以向所述电机 提供电力的导体。8. 根据权利要求7所述的装置，其中，所述转矩模块使用下面的等式来确定电机转矩：其中： 了^是计算出的电机转矩； P是电机磁极的数量； Rs是定子绕组的电阻； Va、Ve是静止参考系中的定子电压；以及Ia、Ie是所述静止参考系中的定子电流， 其中，使用变换将用于所述电机的每个相的电压和电流变换至所述静止参考 系。9. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述转矩模块通过测量电机转矩来确定电机转 矩。10. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述转矩模炔基于与转子电流的相位有关的输 入电力的相位来确定电机转矩。11. 根据权利要求1所述的装置，其中，每当所述转矩模块确定所述电机转矩达到所述 负转矩阈值时，所述下一个频率模块应用所述DFC方法的下一个频率，直到达到所述DFC方 法的最终频率。12. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述DFC方法中的最后的离散频率包括处于所 述AC电压源的所述基频的25%与50%之间的频率。13. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述电机包括三相AC鼠笼式电机和三相AC同 步电机之一。14. 一种方法，包括： 将第一频率应用于电机作为用于电机启动的离散频率控制（"DFC"）的一部分，所述第 一频率包括所述DFC方法的多个离散频率中的离散频率，并且其中，每个离散频率包括比 向所述电机提供电力的交流（"AC"）电压源的基频低的频率； 确定由所述电机生成的电机转矩何时达到负转矩阈值；以及 响应于确定所述电机转矩已经达到所述负转矩阈值，将第二频率应用于所述电机，所 述第二频率包括所述DFC方法中的下一个频率。15. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述确定电机转矩包括根据输入电压和电流 信息计算电机转矩，所述输入电压和电流信息来自连接至所述电机以向所述电机提供电力 的导体。16. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述确定电机转矩包括使用下面的等式：其中： 了^是计算出的电机转矩； P是电机磁极的数量； Rs是定子绕组的电阻； Va、Ve是静止参考系中的定子电压；以及Ia、Ie是所述静止参考系中的定子电流， 其中，使用变换将用于所述电机的每个相的电压和电流变换至所述静止参考 系。17. 根据权利要求14所述的方法，还包括每当所述电机转矩达到所述负转矩阈值时， 应用所述DFC方法的下一个频率，直到达到所述DFC方法的最终频率。18. 根据权利要求14所述的方法，还包括选择性地将每个输入电力导体按顺序连接至 所述电机，其中，所述DFC方法包括基于所述多个离散频率中的离散频率将所述电力导体 连接至所述电机。19. 根据权利要求18所述的方法，其中，选择性地将每个输入电力导体按顺序连接至 所述电机包括对一个或更多个晶闸管进行切换，并且其中，通过使用所述DFC方法经过对 用于接通每个晶闸管的相位角进行调节来控制每个晶闸管。20. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 执行一个或更多个启动步骤，每个启动步骤在将所述离散频率推进到所述DFC方法的 最后的离散频率之后被启动，每个步骤包括下列中的一个或更多个： 在固定的时间段，将开关的接通时间设置成固定值，所述开关使所述AC电压源连接至 所述电机；以及 将使所述AC电压源连接至所述电机的开关的接通时间进行斜变；以及 在最后的启动步骤之后将全输入电压应用于所述电机，其中，应用所述全输入电压包 括将与每个晶闸管并联的接触器闭合。21. 根据权利要求14所述的方法，其中，应用离散频率包括：改变用于接通晶闸管的相 位角，以对于所述离散频率的正半周生成变化的幅值的正电流脉冲，然后，改变用于接通晶 闸管的相位角，以对于所述离散频率的负半周生成变化的幅值的负电流脉冲，其中，以与所 述AC电压源的基频一致的速率来生成每个电流脉冲。22. -种系统，包括： 电机启动器，包括连接在输入电源的每个相与相应的电机连接器之间的一个或更多个 晶闸管； DFC模块，用于将第一频率应用于所述电机作为用于电机启动的离散频率控制 ("DFC"）的一部分，所述第一频率包括所述DFC方法的多个离散频率中的离散频率，并且 其中，每个离散频率包括比向所述电机提供电力的交流（"AC"）电压源的基频低的频率； 开关模块，用于基于所述DFC模块的所选择的离散频率来选择性地接通每个晶闸管以 将所述输入电源的每个相按顺序连接至所述相应的电机连接器； 转矩模块，用于确定由所述电机生成的电机转矩何时达到负转矩阈值；以及 下一个频率模块，用于响应于所述转矩模块确定所述电机转矩已经达到所述负转矩阈 值，将第二频率应用于所述电机，所述第二频率包括所述DFC方法中的下一个频率。
【专利摘要】一种用于准变频电机控制器的装置，包括DFC模块，其将第一频率应用于电机作为用于电机启动的离散频率控制(“DFC”)方法的一部分。第一频率包括DFC方法的多个离散频率中的离散频率，并且每个离散频率包括比向电机提供电力的交流(“AC”)电压源的基频低的频率。该装置包括转矩模块和下一个频率模块，转矩模块确定由电机生成的电机转矩何时达到负转矩阈值，下一个频率模块响应于转矩模块确定电机转矩已经达到负转矩阈值来将第二频率应用于电机。第二频率是DFC方法中的下一个频率。
【IPC分类】H02P27/04
【公开号】CN105099329
【申请号】CN201410211092
【发明人】韦鲲, 陆海慧, 安德鲁·亚普, 大卫·麦瑟史密斯, 兰德尔·兰格, 李秉淳
【申请人】洛克威尔自动控制技术股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月19日
【公告号】US20150333663