专利名称：用于感应电动机的抛锚保护的电路、驱动系统和方法
技术领域：
本公开涉及一种感应电动机保护电动机，并且尤其涉及一种感应电动机保护电路，其配置成考虑到向感应电动机供给的相电流的最大值、感应电动机的功率因数和给感应电动机供给电流的电流供给器的温度来判定是否加速感应电动机。
背景技术：
通常，感应电动机基于同步速度和转子速度之间的差(转差率)而产生扭矩。转差率随负载的增加而增加，并且感应电动机的最大扭矩由最大转差率产生。同步速度通过由使用交流电(AC)的同步电动机或由感应电动机产生的转动的电磁场的转动速度来限定。 同步速度与电源的频率成比例并且与磁极的数量成反比。然而，如果施加过载到感应电动机上，或者如果快速的加速时间需要大的扭矩，则感应电动机能逸出最大的转差率。如果感应电动机逸出了最大转差率，则感应电动机产生的扭矩会减小到使感应电动机停止且最后发生抛锚。为了防止感应电动机发生抛锚，将速度传感器连接在感应电动机上以可控制地防止感应电动机的速度逸出最大的转差率。然而，大多数情况下，常规的驱动器操作在没有速度传感器的条件下。
发明内容
本公开的一个技术主题是提供一种感应电动机保护电路，其配置成考虑到向感应电动机供给的相电流的最大值、感应电动机的功率因数和给感应电动机供给电流的电流供给器的温度来判定是否加速感应电动机。本公开的另一个技术主题是提供一种安装有感应电动机抛锚保护电路的感应电动机驱动系统，所述感应电动机抛锚保护电路配置成考虑到向感应电动机供给的相电流的最大值、感应电动机的功率因数和给感应电动机供给电流的电流供给器的温度来判定是否加速感应电动机。本公开的又一个技术主题是提供一种用于感应电动机的抛锚保护的方法，所述方法配置成考虑到向感应电动机供给的相电流的最大值、感应电动机的功率因数和给感应电动机供给电流的电流供给器的温度来判定是否加速感应电动机。在本公开的一个总方案中，提供了一种感应电动机抛锚保护电路，所述电路包括 功率因数和峰值检测器，其用于防止在三相电流发生器中发生抛锚，所述三相电流发生器使用相位互相不同的三个电源来产生三个不同的三相电流，所述三个三相电流的向感应电动机供给的相位是不同的，并且所述功率因数和峰值检测器使用向感应电动机供给的三个三相电流中的两个三相电流来计算向感应电动机供给的相电流的峰值和感应电动机的功率因数；和加速判定器，其通过将相电流的峰值和功率因数与基准值进行比较来产生判定是否加速感应电动机的抛锚保护信号，在所述基准值中预定有功率因数。在本公开的另一个总方案中，提供了一种感应电动机驱动系统，所述系统包括三相电流发生器，其通过使用各具有不同相位的三个电源来产生向感应电动机供给的各具有不同相位的三相电流；相电流检测器，其检测向感应电动机供给的三个三相电流中的两个三相相位电流；抛锚保护单元，其使用所述两个三相相位电流计算感应电动机的功率因数并且使用计算出的功率因数在加速感应电动机时产生抛锚保护信号；以及驱动单元，其使用预定的频率和抛锚保护信号来产生驱动三相电流发生器的驱动信号。在本公开的又一个总方案中，提供了一种用于感应电动机的抛锚保护的方法，所述方法用于限制在三相电流发生器中发生抛锚，该三相电流发生器通过使用各具有不同相位的三个电源来产生向感应电动机供给的各具有不同相位的三相电流，所述方法包括产生感应电动机的功率因数、向感应电动机供给的相电流的峰值以及给感应电动机供给电流的电流供给器的温度中的至少一个(比较值产生步骤)；将功率因数、峰值和基准功率因数和基准峰值进行比较(比较步骤)；以及如果比较结果是功率因数和峰值大于基准功率因数和基准峰值则停止感应电动机的加速，并且如果比较结果是功率因数和峰值不大于基准功率因数和基准峰值则指示保持加速(措施采取步骤)。本公开具有的有效效果是，未连接有速度传感器的驱动感应电动机的普通驱动器，在感应电动机加速期间可防止发生抛锚。本公开具有的另一有效效果是，与简单的使用相电流的峰值相比，能够更加有效地防止抛锚，因为不仅考虑向感应电动机供给的相电流的峰值，而且考虑感应电动机的功率因数和给感应电动机供给电流的普通电流供给器的温度。本公开的另外的优势、目的和特征将在说明书的随后的部分中和列出，并且一研究后面的内容，本公开的另外的优势、目的和特征对于本领域中的普通技术人员来说将变得明显，或者可从本公开的实践中学习到。可通过在书面说明书和其权利要求以及附图中特别指出的结构来了解和获得本公开的目的和其他优势。应当理解的是，本公开的前述的总描述和后面的详细描述都是示例性的和说明性的，并且意图是提供所要求保护的本公开的进一步的说明。
包含了附图以提供对本公开的布置和实施例进一步理解，附图并入和构成本申请的一部分。在下面的附图中，相似的附图标记表示相似的元件并且其中图1为示出根据本公开的感应电动机驱动系统的方框图；图2示出示出图1的功率因数和峰值检测器的内部电路图；以及图3为示出用于感应电动机的抛锚保护的方法的信号流程图。
具体实施例方式将结合附图对根据本公开的感应电动机保护电路、用于感应电动机的抛锚保护的感应电动机驱动系统和方法进行详细地描述。图中相同的附图标记表示相同或相应的元件。为了清楚和简要的目的，可省略对现有技术中已知的结构或步骤的详细描述以避免在不必要的细节上使本公开变得不清楚。而且，在详细的说明书或权利要求中使用的术语“含有(include) ”的范围内，这个术语意图是范围广的，类似于术语“包括(comprising) ”的方式，正如当“包括”在权利要求CN 102545769 A
中用作过渡的词语时解释“包括”。本公开的主要思想是考虑到向感应电动机供给的相电流的最大值、感应电动机的功率因数和给感应电动机供给电流的电流供给器的温度来判定感应电动机的加速，从而在感应电动机通过未连接有速度传感器的普通驱动器来驱动感应电动机时不会发生抛锚。图1为示出根据本公开的感应电动机驱动系统的方框图。参考图1，感应电动机驱动系统可含有三相电流发生器(110，120，130，C)、相电流检测器(140)、感应电动机(150)、抛锚保护单元(160)以及驱动单元(170，180，190)。含有二极管整流单元(110)、涌流防止电路(120)、平滑电容器(C)和驱动器(130) 的三相电流发生器(110，120，130)通过使用三个不同的电源(R，S，T)产生三个三相电流， 每个电源具有不同的相位，每个电流具有向感应电动机(150)供给的不同的相位。二极管整流单元(110)用于将各具有不同相位的三个不同电源(R，S，T)整流。涌流防止电路(120)用来控制当最初供给电源时引入的电流的大小。平滑电容器(C)用于用注入的电荷充电。驱动器(130)用来响应于驱动信号(conl)而使用六个开关(未示出) 将在平滑电容器(C)充满的电荷转换成向感应电动机供给的电流。相电流检测器(140)用于检测在向感应电动机(150)供给的三个相电流中的两个相电流(iu，iw)。抛锚保护单元(160)用来使用由相电流检测器(140)检测到的相电流 (iu, iw)来计算感应电动机(150)的功率因数(Φ)，并且当正加速感应电动机(150)时使用计算出的功率因数(Φ)产生抛锚保护信号(COn2)。驱动单元(170，180，190)用于响应于预定的频率和抛锚保护信号(con》而产生驱动三相电流发生器(110，120，130)的驱动器(130)的驱动信号(conl)。现在，将对抛锚保护单元(160)和驱动单元(170，180，190)的内部功能块进行详细描述。抛锚保护单元(160)可含有功率因数和峰值检测器(161)、比较基准设定单元 (162)和加速判定器(163)。功率因数和峰值检测器(161)在向感应电动机供给的三个三相电流中使用两个三相电流来计算向感应电动机(150)供给的相电流的峰值(is)和感应电动机的功率因数 (Φ)。比较基准设定单元(16 设置基准功率因数(Oref)、基准峰值(ISref)以及基准温度(NTCref)并且存储它们。加速判定器将相电流的峰值(is)和三相电流发生器(110， 120,130)的功率因数(Φ)和温度(NTC)与预定的基准值进行比较以产生用于判定是否加速感应电动机的抛锚保护信号(Con2)，其中基准值定义为存储在比较基准设定单元(162) 中的基准功率因数(Oref)、基准峰值(ISref)以及基准温度(NTCref)。而且，三相电流发生器(110，120，130)能将电阻(200)设置在任意位置，其中电阻的电阻值响应于三相电流发生器(110，120，130)的改变的温度而改变，并且利用电阻值的改变来检测三相电流发生器(110，120，130)的温度改变。图2示出图1的功率因数和峰值检测器(161)的内部电路图。参考图2，功率因数和峰值检测器(161)可含有第三电流发生器010)、相电流峰值检测器O20)以及功率因数计算电路030)。第三电流发生器O10)用来使用两个三相电流(iu，iw)产生第三电流(iv)，并且含有加法器oil)和延迟器012)。加法器011)将两个三相电流(iu，iw)相加，并且延迟器012)用于将从加法器011)输出的电流延迟预定一段时间以产生第三电流(iv)。相电流峰值检测器(220)用来使用两个三相电流(iu，iw)和第三电流(iv)来检 测相电流的峰值(is)，并且含有ニ极管整流电路，ニ极管整流电路由六个ニ极管和两个串 联地跨接ニ极管整流电路的电阻器形成，其中相电流的峰值(is)定义为在两个电阻器中 流动的峰值电流。功率因数计算电路Q30)用来使用两个三相电流(iu，iw)和第三电流(iv)来计 算感应电动机(150)的功率因数沖)。感应电动机(150)的功率因数(㈨可通过使用以 下五个等式来计算。[等式1]
权利要求
1.一种感应电动机抛锚保护电路，所述电路包括功率因数和峰值检测器，其用于防止在三相电流发生器中发生抛锚，所述三相电流发生器使用相位互相不同的三个电源来产生三个不同的三相电流，所述三个三相电流的向所述感应电动机供给的相位是不同的，并且所述功率因数和峰值检测器使用向所述感应电动机供给的所述三个三相电流中的两个三相电流来计算向所述感应电动机供给的相电流的峰值和所述感应电动机的功率因数；和加速判定器，其通过将所述相电流的峰值和所述功率因数与基准值进行比较来产生判定是否加速所述感应电动机的抛锚保护信号，所述基准值中预定有功率因数。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述功率因数和峰值检测器含有 第三电流发生器，其使用所述两个三相电流产生第三电流；相电流峰值检测器，其使用所述两个三相电流和所述第三电流来检测所述相电流的峰值；以及功率因数计算电路，其使用所述两个三相电流和所述第三电流来计算所述功率因数。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述第三电流发生器含有 加法器，其将所述两个三相电流加起来；和延迟器，其通过将从所述加法器输出的电流延迟来产生所述第三电流。
4.根据权利要求2所述的电路，其中所述相电流峰值检测器含有二极管整流电路，其将所述两个三相电流和所述第三电流进行整流；和两个电阻器，其串联地跨接所述二极管整流电路，其中所述相电流的峰值是在所述两个电阻器中流动的电流的峰值。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述加速判定器通过将所述功率因数和所述相电流的峰值与所述基准峰值进行比较来基于比较结果产生含有指示连续执行所述感应电动机的加速或停止所述加速的信息的所述抛锚保护信号。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述加速判定器还接收关于所述三相电流发生器的温度的信息，并且所述抛锚保护信号还反映出将所述温度信息与基准温度进行比较的比较结果。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述感应电动机进一步含有比较基准设定单元， 所述比较基准设定单元用于设置且存储所述基准功率因数、所述基准峰值和所述基准温度。
8.一种感应电动机驱动系统，所述系统包括三相电流发生器，其通过使用各具有不同相位的三个电源来产生向所述感应电动机供给的各具有不同相位的三相电流；相电流检测器，其检测向所述感应电动机供给的三个三相电流中的两个三相相位电流；抛锚保护单元，其使用所述两个三相相位电流来计算所述感应电动机的功率因数并且使用所述计算出的功率因数在所述感应电动机的加速期间产生抛锚保护信号；以及驱动单元，其使用预定的频率和所述抛锚保护信号来产生驱动所述三相电流发生器的驱动信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述抛锚保护单元含有功率因数和峰值检测器，其使用向所述感应电动机供给的所述三个三相电流中的所述两个三相电流来计算向所述感应电动机供给的相电流的峰值和所述感应电动机的功率因数；和加速判定器，其通过将所述相电流的峰值和所述功率因数与预定的基准值进行比较来产生用于判定是否加速所述感应电动机的抛锚保护信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述功率因数和峰值检测器含有第三电流发生器，其使用所述两个三相电流产生第三电流；相电流峰值检测器，其使用所述两个三相电流和所述第三电流来检测所述相电流的峰值；以及功率因数计算电路，其使用所述两个三相电流和所述第三电流来计算所述功率因数。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第三电流发生器含有加法器，其将所述两个三相电流相加；和延迟器，其将从所述加法器输出的电流延迟以产生所述第三电流。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述相电流峰值检测器含有二极管整流电路，其将所述两个三相电流和所述第三电流进行整流；和两个电阻器，其串联地跨接所述二极管整流电路，其中所述相电流的峰值是在所述两个电阻器中流动的电流的峰值。
13.根据权利要求9所述的系统，其中所述加速判定器通过将所述功率因数和所述相电流的峰值与所述基准峰值进行比较来基于比较结果产生含有指示连续执行所述感应电动机的加速或停止所述加速的信息的所述抛锚保护信号。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述加速判定器还接收关于所述三相电流发生器的温度的信息，并且所述抛锚保护信号还反映出将所述温度信息与基准温度进行比较的比较结果。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述三相电流发生器含有电阻器，其中如果所述三相电流发生器的温度增加则电阻值发生改变，其中关于温度改变的信息响应于电阻值的改变。
16.根据权利要求14所述的系统，还含有比较基准设定单元，所述比较基准设定单元用于设置且存储所述基准功率因数、所述基准峰值和所述基准温度。
17.根据权利要求8所述的系统，其中所述驱动单元含有加速处理器，其使用所述抛锚保护信号和所述预定的频率产生操作频率(ω)；和反相驱动单元，其响应于所述操作频率(ω)而产生所述驱动信号。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述驱动单元还含有频率设定单元，所述频率设定单元设置所述频率或存储所述设置的频率。
19.一种用于感应电动机的抛锚保护的方法，所述方法用于限制在三相电流发生器中发生抛锚，所述三相电流发生器通过使用各具有不同相位的三个电源来产生向所述感应电动机供给的各具有不同相位的三相电流，所述方法包括比较值产生步骤，产生所述感应电动机的功率因数、向所述感应电动机供给的相电流的峰值以及给所述感应电动机供给电流的电流供给器的温度中的至少一个；比较步骤，将所述功率因数、所述峰值和基准功率因数和基准峰值进行比较；以及措施采取步骤，如果比较结果是所述功率因数和所述峰值大于所述基准功率因数和所述基准峰值则停止所述感应电动机的加速，并且如果比较结果是所述功率因数和所述峰值不大于所述基准功率因数和所述基准峰值则指示保持加速。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述比较步骤还含有将所述电流供给器的温度与所述基准温度进行比较的步骤，并且所述措施采取步骤含有以下的步骤如果所述功率因数、所述峰值和所述温度大于所述基准功率因数、所述基准峰值和所述基准温度则停止所述感应电动机的所述加速，如果所述功率因数、所述峰值和所述温度不大于所述基准功率因数、所述基准峰值和所述基准温度则指示保持加速所述感应电动机。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述比较步骤还含有以下的步骤如果所述相电流的峰值大于所述基准峰值的任意倍(n，其中η是自然数)，则指示停止所述感应电动机的加速。
22.根据权利要求19所述的方法，还含有设置所述基准功率因数、所述基准峰值以及所述基准温度中的至少一个的基准值设定步骤。
全文摘要
本发明公开了一种感应电动机保护电路，其配置成考虑到向感应电动机供给的相电流的最大值、感应电动机的功率因数和给感应电动机供给电流的电流供给器的温度来判定是否加速感应电动机，本电路用于防止在三相电流发生器中发生抛锚，三相电流发生器用各具不同相位的三个电源来产生各具不同相位的三个三相电流，并且所述电路安装有功率因数和峰值检测器和加速判定器，其中所述功率因数和峰值检测器使用向感应电动机供给的三个三相电流中的两个三相电流来计算向感应电动机供给的相电流的峰值和感应电动机的功率因数，而加速判定器通过将相电流的峰值和功率因数与基准值进行比较来产生判定是否加速感应电动机的抛锚保护信号，基准值中预定有功率因数。
文档编号H02P23/08GK102545769SQ20101062488
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者张东济 申请人:Ls产电株式会社