СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЁХФАЗНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

1. Способ управления работой трехфазного двигателя, осуществляющего привод нагрузки, согласно которому двигатель выполнен с возможностью работы как в режиме соединения звездой, так и в режиме соединения треугольником, включающий этапы:
a. отслеживания электромагнитного крутящего момента (Tem), вырабатываемого двигателем;
b. отслеживания скорости (n) вращения двигателя;
c. сравнения электромагнитного крутящего момента, вырабатываемого двигателем, с пороговым значением и
d. переключения двигателя с соединения звездой на соединение треугольником или с соединения треугольником на соединение звездой на основании этого сравнения;
причем электромагнитный крутящий момент (Tem), вырабатываемый двигателем, отслеживают путем:
i. отслеживания скорости (n) вращения двигателя;
ii. отслеживания фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
iii. отслеживания производных (dia/dt, dib/dt, dic/dt) фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
iv. отслеживания фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
v. определения момента времени, в который фазный ток и его производная равны нулю в одной фазе, а производная фазного тока равна нулю во второй фазе;
vi. измерения действующих в этот момент времени значений:
а. фазного напряжения в указанной одной фазе;
b. фазного напряжения во второй фазе и
c. фазного тока во второй фазе,
vii. определения электромагнитной мощности (Pem), вырабатываемой двигателем в этот момент времени, на основании измеренных значений и
viii. вычисления электромагнитного крутящего момента (Tem), вырабатываемого двигателем в этот момент времени, на основании указанного определенного значения электромагнитной мощности (Pem) и скорости вращения.
2. Способ по п. 1, согласно которому двигатель переключают с соединения звездой на соединение треугольником, когда значение вырабатываемого двигателем электромагнитного крутящего момента равно или больше, чем первое пороговое значение.
3. Способ по п. 1, согласно которому двигатель переключают с соединения треугольником на соединение звездой, когда значение вырабатываемого двигателем электромагнитного крутящего момента равно или меньше, чем второе пороговое значение, которое меньше, чем первое пороговое значение.
4. Способ по п. 1, согласно которому двигатель переключают с соединения звездой на соединение треугольником путем:
i. последовательного открытия переключателей для отсоединения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда ток в каждой фазе статора переходит через ноль;
ii. отслеживания ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, и сравнения отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
iii. закрытия переключателей для соединения фаз двигателя треугольником, когда векторы напряжения питания сети и векторы ЭДС фазы двигателя совпадают по фазе.
5. Способ по п. 1, согласно которому двигатель переключают с соединения треугольником на соединение звездой путем:
i. последовательного открывания переключателей для отключения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда фазный ток в этой фазе статора равен нулю;
ii. отслеживания ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, в то время как все переключатели открыты, и сравнивания отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
iii. закрытия переключателей для соединения фаз двигателя звездой, когда вектор напряжения питания сети и вектор ЭДС фазы двигателя совпадают по фазе.
6. Способ по п. 1, также включающий этапы:
i. сравнения электромагнитного крутящего момента, вырабатываемого двигателем, с требуемым крутящим моментом нагрузки и
ii. переключения двигателя с соединения звездой на соединение треугольником или с соединения треугольником на соединение звездой, когда электромагнитный крутящий момент двигателя по существу равен требуемому крутящему моменту нагрузки.
7. Контроллер для управления работой трехфазного двигателя, содержащий:
а. отслеживающее устройство (32) фазного тока для отслеживания соответствующих фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
b. отслеживающее устройство (31) фазного напряжения для отслеживания соответствующих фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
c. множество переключателей (Th1-Th9), содержащее первую группу переключателей (TD), которые в закрытом состоянии выполнены с возможностью соединения трехфазного двигателя треугольником, и вторую группу переключателей (TY), которые в закрытом состоянии выполнены с возможностью соединения трехфазного двигателя звездой; и
d. обрабатывающее средство, выполненное с возможностью:
i. отслеживания скорости (n) вращения двигателя;
ii. отслеживания фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
iii. вычисления и отслеживания производных (dia/dt, dib/dt, dic/dt) фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
iv. отслеживания фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
v. определения момента времени, в который фазный ток и его производная равны нулю в одной фазе, и производная фазного тока равна нулю во второй фазе;
vi. измерения действующих в этот момент времени значений:
a. фазного напряжения в указанной одной фазе;
b. фазного напряжения во второй фазе и
c. фазного тока во второй фазе;
vii. определения электромагнитной мощности (Pem), вырабатываемой двигателем в этот момент времени, на основании измеренных значений и
viii. вычисления электромагнитного крутящего момента (Tem), вырабатываемого двигателем в этот момент времени, на основании указанного определенного значения электромагнитной мощности (Pem) и скорости вращения;
ix. сравнения электромагнитного крутящего момента, вырабатываемого двигателем, с пороговым значением; и
x. управления множеством переключателей для переключения двигателя с соединения звездой на соединение треугольником или с соединения треугольником на соединение звездой на основании указанного сравнения.
8. Контроллер по п. 7, также содержащий отслеживающее устройство (30) линейного напряжения для отслеживания соответствующих векторов фазного напряжения питания, причем процессор также выполнен с возможностью управления множеством переключателей для переключения двигателя с соединения звездой на соединение треугольником путем:
a. последовательного открывания переключателей для отключения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда ток в каждой фазе статора переходит через ноль;
b. отслеживания ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, и сравнения отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
c. закрытия переключателей для соединения фаз двигателя треугольником, когда векторы напряжения питания сети и векторы ЭДС фазы двигателя совпадают по фазе.
9. Контроллер по п. 7, также содержащий отслеживающее устройство (30) линейного напряжения для отслеживания соответствующих векторов фазного напряжения питания, причем процессор также выполнен с возможностью управления множеством переключателей для переключения двигателя с соединения треугольником на соединение звездой путем:
a. последовательного открытия переключателей для отсоединения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда фазный ток в этой фазе статора равен нулю;
b. отслеживания ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, когда все переключатели открыты, и сравнивания отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
c. закрытия переключателей для соединения фаз двигателя звездой, если вектор напряжения питания сети и вектор из ЭДС фазы двигателя совпадают по фазе.
10. Контроллер по п. 7, также содержащий:
компаратор для сравнения электромагнитного крутящего момента, вырабатываемого двигателем, с требуемым крутящим моментом нагрузки;
причем процессор выполнен с возможностью управления множеством переключателей для переключения двигателя с соединения звездой на соединение треугольником или с соединения треугольником на соединение звездой, когда вырабатываемый двигателем электромагнитный крутящий момент по существу равен требуемому крутящему моменту нагрузки.
11. Способ осуществления привода нагрузки трехфазным электродвигателем, питаемым от трехфазной сети питания, согласно которому трехфазный электродвигатель переключают с соединения звездой на соединение треугольником или с соединения треугольником на соединение звездой, включающий этапы:
a. отслеживания электромагнитного крутящего момента, вырабатываемого двигателем, (Tem);
b. отслеживания скорости (n) вращения двигателя;
c. сравнения электромагнитного крутящего момента, вырабатываемого двигателем, с пороговым значением; и
d. переключения двигателя с соединения звездой на соединение треугольником или с соединения треугольником на соединение звездой на основании указанного сравнения;
причем электромагнитный крутящий момент (Tem), вырабатываемый двигателем, отслеживают путем:
i. отслеживания скорости (n) вращения двигателя;
ii. отслеживания фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
iii. отслеживания производных (dia/dt, dib/dt, dic/dt) фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
iv. отслеживания фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
v. определения момента времени, в который фазный ток и его производная равны нулю в одной фазе, и производная фазного тока равна нулю во второй фазе;
vi. измерения действующих в этот момент времени значений:
a. фазного напряжения в указанной одной фазе;
b. фазного напряжения во второй фазе и
c. фазного тока во второй фазе;
vii. определения электромагнитной мощности (Pem), вырабатываемой двигателем в указанный момент, на основании измеренных значений; и
viii. вычисления электромагнитного крутящего момента (Tem), вырабатываемого двигателем в этот момент времени, на основании указанного полученного значения электромагнитной мощности (Pem) и скорости вращения.
12. Способ определения мгновенной электромагнитной мощности Pem трехфазного двигателя, включающий этапы:
i. отслеживания скорости (n) вращения двигателя;
ii. отслеживания фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
iii. отслеживания производных (dia/dt, dib/dt, dic/dt) фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
iv. отслеживания фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
v. определения момента времени, в который фазный ток и его производная равны нулю в одной фазе, и производная фазного тока равна нулю во второй фазе;
vi. измерения действующих в этот момент времени значений:
a. фазного напряжение в указанной одной фазе;
b. фазного напряжения во второй фазе и
c. фазного тока во второй фазе;
vii. определения электромагнитной мощности (Pem), вырабатываемой двигателем в тот момент, на основании измеренных значений.
13. Способ переключения с соединения звездой на соединение треугольником трехфазного двигателя, питаемого от трехфазной сети питания и осуществляющего привод нагрузки, включающий этапы:
a. определения значения вырабатываемого двигателем электромагнитного крутящего момента;
b. определения, равно ли значение электромагнитного крутящего момента или больше, чем заданное пороговое значение;
c. определения, равно ли по существу значение электромагнитного крутящего момента текущему требуемому крутящему моменту нагрузки; и
d. если значение электромагнитного крутящего момента равно или больше, чем заданное пороговое значение, и значение электромагнитного крутящего момента по существу равно текущему требуемому крутящему моменту нагрузки, то
e. переключения двигателя с соединения звездой на соединение треугольником путем:
f. последовательного открывания переключателей для отсоединения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда ток в каждой фазе статора переходит через ноль;
g. отслеживания ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, и сравнения отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
h. закрытия переключателей для соединения фаз двигателя треугольником, когда векторы напряжения питания сети и векторы ЭДС фазы двигателя совпадают по фазе.
14. Способ переключения с соединения треугольником на соединение звездой трехфазного двигателя, питаемого от трехфазной сети питания и осуществляющего привод нагрузки, включающий этапы:
a. определения значения вырабатываемого двигателем электромагнитного крутящего момента;
b. определения, равно ли значение электромагнитного крутящего момента или больше, чем заданное пороговое значение;
c. определения, равно ли по существу значение электромагнитного крутящего момента текущему требуемому крутящему моменту нагрузки; и
d. если значение электромагнитного крутящего момента равно или меньше, чем заданное пороговое значение, и значение электромагнитного крутящего момента по существу равно текущему требуемому крутящему моменту нагрузки, то
e. переключения двигателя с соединения треугольником на соединение звездой путем:
f. последовательного открывания переключателей для отсоединения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда фазный ток в этой фазе статора равен нулю;
g. отслеживания ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, тогда как все переключатели открыты, и сравнения отслеженных значений с вектором напряжения питания; и закрытия переключателей для соединения фаз двигателя звездой, когда вектор напряжения питания сети и вектор ЭДС фазы двигателя совпадают по фазе.
15. Контроллер для управления работой трехфазного двигателя, содержащий:
a. отслеживающее устройство (31) фазного напряжения для отслеживания соответствующих фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
b. множество переключателей (Th1-Th9), содержащих шесть тиристоров (TD, Th1-Th6), встречно соединенных в пары между соответствующими контактами двигателя, и в закрытом состоянии выполненных с возможностью соединения обмоток трехфазного двигатель треугольником; и
процессор, выполненный с возможностью обеспечения торможения трехфазного электродвигателя, соединенного по схеме "треугольник", причем процессор выполнен с возможностью обеспечения торможения двигателя путем:
i. последовательного открывания соответствующих пар тиристоров для отсоединения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда ток в каждой фазе статора переходит через ноль;
ii. отслеживания ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, и сравнения отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
iii. закрытия одного тиристора каждой пары, когда вектор напряжения питания и вектор ЭДС фазы двигателя совпадают в этой фазе двигателя.
16. Контроллер для управления работой трехфазного двигателя, содержащий:
a. отслеживающее устройство (31) фазного напряжения для отслеживания соответствующих фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
b. множество переключателей (Th1-Th9), содержащее три тиристора (TY, Th7-Th9), которые в закрытом состоянии выполнены с возможностью соединения трехфазного двигателя по схеме "звезда"; и
процессор, выполненный с возможностью обеспечения торможения трехфазного электродвигателя, соединенного "звездой", причем процессор выполнен с возможностью обеспечения торможения двигателя путем:
i. последовательного открывания всех трех тиристоров для отсоединения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда ток в каждой фазе статора переходит через ноль;
ii. отслеживания ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, и сравнения отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
iii. закрытия одного из трех тиристоров, когда вектор напряжения питания сети и вектор ЭДС фазы двигателя совпадают по фазе.
17. Контроллер для управления работой трехфазного двигателя по п. 15, в котором процессор также выполнен с возможностью:
сравнения момента инерции нагрузки двигателя с моментом инерции двигателя и:
a. если момент инерции нагрузки равен или больше, чем двойной момент инерции двигателя, закрытие тиристоров инициируется, только когда вектор ЭДС двигателя и вектор напряжения питания питающей фазы совпадают в двух или более фазах двигателя; а
b. если момент инерции нагрузки меньше, чем двойной момент инерции двигателя, то закрытие тиристоров инициируется, когда векторы ЭДС двигателя и напряжения питания фазы совпадают только в одной фазе двигателя.
18. Способ обеспечения торможения трехфазного двигателя, работающего в режиме соединения треугольником, при котором шесть тиристоров (TD, Th1-Th6) встречно соединены в пары между соответствующими контактами двигателя и в закрытом состоянии выполнены с возможностью соединения обмоток трехфазного двигателя треугольником, включающий:
c. отслеживание посредством отслеживающего устройства (31) фазного напряжения соответствующих фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
d. последовательное открывание соответствующих пар тиристоров для отсоединения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда ток в каждой фазе статора переходит через ноль;
e. отслеживание ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, и сравнение отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
f. закрытие одного тиристора пары, связанной с фазой двигателя, когда вектор напряжения питания сети и вектор ЭДС фазы двигателя совпадают для этой фазы.
19. Способ обеспечения торможения трехфазного двигателя, работающего с питанием по схеме "звезда", в котором три тиристора (TY, Th7-Th9) в закрытом состоянии выполнены с возможностью соединения трехфазного двигателя по схеме "звезда", включающий:
a. отслеживание посредством устройства (32) для отслеживания фазного тока соответствующих фазных токов (ia, ib, ic) в трех фазах двигателя;
b. отслеживание посредством устройства (31) для отслеживания фазного напряжения соответствующих фазных напряжений (va, vb, vc) в трех фазах двигателя;
c. последовательное открывание всех трех тиристоров для отсоединения каждой фазы статора электродвигателя от сети питания, когда ток в каждой фазе статора переходит через ноль;
d. отслеживание ЭДС, индуцированной в фазах статора двигателя, и сравнение отслеженных значений с вектором напряжения питания; и
e. закрытие тиристора, связанного с одной из фаз двигателя, когда вектор напряжения питания сети и вектор ЭДС фазы двигателя совпадают для этой фазы.
20. Читаемый компьютером носитель, содержащий исполняемые процессором команды, которые при их исполнении вызывают реализацию процессором любого из способов, описанных в настоящем документе или заявленных в п. 1, 11, 18 или 19.