軟啟動器系統(tǒng)和操作它的方法
【專利摘要】公開了一種用于針對具有最少操作者輸入或不具有操作者輸入的電動機(jī)控制裝置自動定義和調(diào)整操作參數(shù)的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)包括可電連接到AC電動機(jī)的電動機(jī)控制裝置，以及被編程成基于電動機(jī)的額定電流來定義電動機(jī)啟動函數(shù)的控制器，該電動機(jī)啟動函數(shù)包括初始扭矩因子和初始斜坡時間?？刂破魍瑯釉诘谝辉囘\行期間根據(jù)電動機(jī)啟動函數(shù)觸發(fā)電動機(jī)的切換裝置，以將電流注入到電動機(jī)，在第一試運行期間監(jiān)視電動機(jī)和電動機(jī)控制裝置的操作狀況，基于監(jiān)視操作狀況來修改電動機(jī)啟動函數(shù)，以及在后續(xù)試運行期間根據(jù)修改的電動機(jī)啟動函數(shù)觸發(fā)多個切換裝置以將電流注入到電動機(jī)。
【專利說明】
軟啟動器系統(tǒng)和操作它的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的實施例一般涉及交流(AC)電動機(jī)，以及更具體地涉及用于為軟啟動器定 義操作參數(shù)的自動化系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動機(jī)軟啟動器是控制從AC電源到感應(yīng)電動機(jī)的電壓和電流的傳輸?shù)难b置。將軟 啟動器配置成在啟動期間限制涌入感應(yīng)電動機(jī)的瞬態(tài)電壓和電流，產(chǎn)生"軟"電動機(jī)啟動。 在操作中，來自AC電源的電力通過在軟啟動器中的切換裝置(諸如以晶閘管或硅控整流器 (SCR)形式的反并聯(lián)或背對背的固態(tài)開關(guān)對）以控制電流并且轉(zhuǎn)而控制感應(yīng)電動機(jī)的端子 電壓。
[0003 ] -般地，軟啟動器經(jīng)由晶閘管的選擇性控制來暫時減少在啟動期間電動機(jī)的動力 傳動系(powertrain)中的扭矩。該減少允許對電動機(jī)和電氣網(wǎng)絡(luò)的減少應(yīng)力（stress)，這 增加了系統(tǒng)的壽命。將晶閘管控制成在如當(dāng)電壓變?yōu)檎龝r測量的給定角度Y處接通。所得 電流流過給定的相，直到他們達(dá)到零，在該點處晶閘管關(guān)斷。該模式創(chuàng)建在電壓中的"缺口 (notch)"。缺口寬度越大，施加到電動機(jī)的有效(rms)電壓越小。由于扭矩是有效電壓的平 方的函數(shù)，所以缺口寬度越大，扭矩越小。如果缺口寬度為零，則全電壓(f u11 V01 tage)施 加到電動機(jī)。通常，軟啟動過程持續(xù)幾秒鐘，在該過程結(jié)束時系統(tǒng)達(dá)到其最終速度，并且接 觸器閉合以旁通軟啟動器。
[0004]為了操作典型的電動機(jī)軟啟動器，操作者必須手動地輸入多個操作參數(shù)到用戶界 面中來定義貫穿軟啟動過程的晶閘管的接通角度和軟啟動器的所得的缺口寬度輪廓 (prof i Ie)。這些操作參數(shù)包括合適的啟動時間、電流限制、初始扭矩、扭矩限制、缺口寬度， 以及發(fā)動(kick-start)持續(xù)時間和發(fā)動扭矩(如適用的話）。通常，基于在用戶手冊中的建 議或基于來自現(xiàn)場工程師的輸入來手動選擇操作參數(shù)。基于該反復(fù)試驗法（trial-and-error)參數(shù)的選擇，正確地設(shè)定導(dǎo)致可靠平滑啟動的各種電動機(jī)和負(fù)載的參數(shù)可能是困難 的，因為必須考慮機(jī)器和負(fù)載評估以確定正確的啟動模式。
[0005] 因此，期望具有采用最少用戶輸入為軟啟動器自動地定義操作參數(shù)的系統(tǒng)。同樣 將期望這種軟啟動器系統(tǒng)隨時間推移重新計算并調(diào)節(jié)操作參數(shù)，以增加電動機(jī)啟動的概率 并對隨時間推移的負(fù)載變化負(fù)責(zé)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了用于為電動機(jī)軟啟動器自動定義并調(diào)整操作參數(shù)的系統(tǒng)和方法。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，可電連接到AC電動機(jī)的電動機(jī)控制裝置包括:多個切換裝 置和控制器，該多個切換裝置包括對應(yīng)于AC電動機(jī)的相應(yīng)相的至少一個開關(guān)。將控制器編 程成:基于AC電動機(jī)的額定電流來定義電動機(jī)啟動函數(shù)，電動機(jī)啟動函數(shù)包括初始扭矩因 子和初始斜坡時間(ramp time);以及在第一試運行(trial run)期間根據(jù)電動機(jī)啟動函數(shù) 觸發(fā)多個切換裝置，以將電流注入到AC電動機(jī)。同樣將控制器編程成在第一試運行期間監(jiān) 視AC電動機(jī)和電動機(jī)控制裝置中的至少一個的操作狀況;基于所監(jiān)視的操作狀況來修改電 動機(jī)啟動函數(shù)；以及在后續(xù)試運行期間根據(jù)修改的電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)多個切換裝置， 以將電流注入到AC電動機(jī)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于控制AC電動機(jī)的方法包括:提供具有多個切換 裝置的電動機(jī)控制裝置以調(diào)節(jié)到AC電動機(jī)的電壓和電流;提供傳感器系統(tǒng)以感測電動機(jī)控 制裝置和AC電動機(jī)的操作狀況；以及在AC電源和AC電動機(jī)之間耦接電動機(jī)控制裝置。該方 法同樣包括:從操作參數(shù)的初始組自動生成第一缺口寬度函數(shù);在第一電動機(jī)啟動嘗試期 間根據(jù)第一缺口寬度函數(shù)控制多個切換裝置;在第一電動機(jī)啟動嘗試期間基于從傳感器系 統(tǒng)接收的反饋，自動修改第一缺口寬度函數(shù)；以及在第二電動機(jī)啟動嘗試期間根據(jù)修改的 缺口寬度函數(shù)控制多個切換裝置。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種控制從AC電源到感應(yīng)電動機(jī)的電壓和電流的 傳輸?shù)能泦悠?。軟啟動器包?多個電源線，每一個電源線對應(yīng)于在感應(yīng)電動機(jī)中的相； 以及多個固態(tài)開關(guān)，其包括位于多個電源線中的每一個電源線上的至少一個固態(tài)開關(guān)，以 調(diào)節(jié)到感應(yīng)電動機(jī)的電動機(jī)線路電壓和相電流。軟啟動器同樣包括處理器，其被編程成根 據(jù)電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)多個固態(tài)開關(guān)；以及自動修改無操作者輸入的電動機(jī)啟動函數(shù)的 至少一個操作參數(shù)。處理器進(jìn)一步被編程成使用修改的至少一個操作參數(shù)來自動更新電動 機(jī)啟動函數(shù);以及根據(jù)更新的電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)多個固態(tài)開關(guān)。
[0010] 本發(fā)明的各種其它特征和優(yōu)點將從以下詳細(xì)描述和附圖中顯而易見。
【附圖說明】
[0011]附圖示出目前預(yù)期用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0012] 在附圖中：
[0013] 圖1是用于本發(fā)明的實施例的軟啟動器的透視圖。
[0014] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的結(jié)合軟啟動器的AC電動機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
[0015] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于確定和修改軟啟動器操作參數(shù)的技術(shù)的流 程圖。
[0016] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于在沒有發(fā)動情況下啟動電動機(jī)的示例性缺口寬 度函數(shù)。
[0017] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于在具有發(fā)動情況下啟動電動機(jī)的示例性缺口寬 度函數(shù)。
[0018] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于所監(jiān)視的電流值來調(diào)整缺口寬度函數(shù)的操 作參數(shù)的圖3的技術(shù)的子例程的流程圖。
[0019] 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的用于在已經(jīng)檢測到過電流狀況之前和之后啟 動電動機(jī)的隨時間推移的扭矩因子的示例性圖。
[0020] 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于在試運行結(jié)束時的所監(jiān)視的電動機(jī)速度來 調(diào)整缺口寬度函數(shù)的操作參數(shù)的圖3的技術(shù)的子例程的流程圖。
[0021] 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于電動機(jī)的實際啟動時間來調(diào)整缺口寬度函 數(shù)的斜坡時間的圖3的技術(shù)的子例程的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]在此闡述的本發(fā)明的實施例涉及一種系統(tǒng)和自動化方法，用于采用最少用戶輸入 為電動機(jī)軟啟動器生成和調(diào)整啟動輪廓或缺口寬度函數(shù)。雖然在此將本發(fā)明的實施例描述 為結(jié)合多相AC電源使用，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明的實施例適用于單相AC電 源。
[0023]參考圖1，示出了可用于實施下面闡述的本發(fā)明的實施例的電動機(jī)控制裝置10。在 本發(fā)明的示例性實施例中，電動機(jī)控制裝置10包括被配置成在電動機(jī)啟動期間限制到多相 AC電動機(jī)的瞬態(tài)電壓和電流的軟啟動器，并且在此將被如此涉及。軟啟動器10包括遮蓋物 組件12,其具有在電動機(jī)連接端或負(fù)載端16上的空氣入口 14。類似的空氣出口 18位于軟啟 動器10的電源端或線路端20上。遮蓋物組件12同樣容納電子控制器22。軟啟動器10同樣包 括容納開關(guān)組件26、28、30中的每一個開關(guān)組件的底座組件24。開關(guān)組件26-30中的每一個 開關(guān)組件對于給定的軟啟動器10在構(gòu)造上是相同的，并且對應(yīng)于到多相AC電動機(jī)的多相輸 入的給定相。
[0024]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在圖1中所示的軟啟動器10僅是可用于實施本發(fā)明的實施例的軟啟 動器架構(gòu)/結(jié)構(gòu)的示例，而用于或需要滿足特定應(yīng)用需求的其它各種軟啟動器架構(gòu)/結(jié)構(gòu)同 樣應(yīng)被理解為包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，眾多的打開底盤的軟啟動器配置可用于實 施本發(fā)明的實施例，而不是在圖1中示出的封裝的軟啟動器。
[0025]參考圖2,根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性示出三相感應(yīng)電動機(jī)或AC電動機(jī)40,并通常 標(biāo)為參考標(biāo)號40。如傳統(tǒng)上所示，AC電動機(jī)40表示為三個定子繞組42、44、46。在該情況下， 將AC電動機(jī)40示為以Y型布置來連接。可理解，AC電動機(jī)40可以替代地并根據(jù)本發(fā)明的等價 以三角形(delta)布置來連接，而不背離本發(fā)明的范圍。AC電動機(jī)40的定子繞組42-46在電 動機(jī)端子56、58、60處通過相應(yīng)的多相電源線50、52、54操作性地連接到AC電源48。
[0026] 在圖2中所示的實施例中，軟啟動器10連接在AC電源48和AC電動機(jī)40之間，并位于 AC電動機(jī)40的外側(cè)（即，三角形外側(cè)）?？商娲?，軟啟動器10可位于AC電動機(jī)40的內(nèi)側(cè)（即， 三角形內(nèi)側(cè)）。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識的，在此所述的實施例可適于這種配置。
[0027]將軟啟動器10配置成在啟動期間限制到AC電動機(jī)40的瞬態(tài)電壓和電流，產(chǎn)生"軟" 電動機(jī)啟動。軟啟動器10的基本結(jié)構(gòu)在圖2中（即，軟啟動器電路)示為包括與電源的每一個 電源線50-54或每一相對應(yīng)的接觸器62、64、66。軟啟動器10同樣包括在每一個電源線50-54 上的切換裝置68、70、72。在示例性實施例中，每一個切換裝置68-72由諸如以晶閘管或可控 硅整流器（SCR)形式的固態(tài)開關(guān)的反并聯(lián)開關(guān)對形成，以控制電流并且轉(zhuǎn)而控制電動機(jī)40 的端子電壓。如圖所示，開關(guān)對68包括晶閘管74、76,該晶閘管74、76極性相反并且并聯(lián)連 接，用于電源線50。同樣地，開關(guān)對70包括晶閘管78、80,該晶閘管78、80極性相反并且并聯(lián) 連接，用于電源線52。最后，開關(guān)對72包括晶閘管82、84,該晶閘管82、84極性相反并且并聯(lián) 連接，用于電源線54。在優(yōu)選的實施例中，晶閘管74、78、82向前傳導(dǎo)并且晶閘管76、80、84向 后傳導(dǎo)。
[0028]雖然每一相被示為包括晶閘管對74-84,但是同樣設(shè)想到，軟啟動器10可具有在僅 一個或兩個電源線（例如，僅電源線50)上的晶閘管對。此外，同樣應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，對于特定的 電源線，晶閘管可與二極管而不是另一晶閘管并聯(lián)布置。在上述的任何實施例中，如下所 述，可將在單個電源線上的晶閘管74-84控制成使由AC電動機(jī)40接收的輸入電壓和電流失 真。
[0029]同樣在軟啟動器10中包括的是控制器或處理器86,其被配置成經(jīng)由到其中的柵極 驅(qū)動信號的傳輸來控制晶閘管74-84的操作，以及控制接觸器6 2 -6 6的打開和閉合。在A C電 動機(jī)40的啟動/斜坡上升期間（以及同樣在斜坡下降期間），軟啟動器10在"啟動"或"斜坡" 模式中操作，在此期間控制器86使與電源線50-54對應(yīng)的接觸器62-66中的一個或多個接觸 器打開，以使得來自AC電源48的電力通過晶閘管對68-74，從而控制施加于AC電動機(jī)40的電 流(從而控制電壓）。繼AC電動機(jī)40的啟動之后，軟啟動器10進(jìn)入"旁通"模式，其中控制器86 使在每一個電源線50-54上的接觸器62-66關(guān)閉，以便旁通切換裝置68、70、72并且最小化功 耗。旁通模式因此被視為用于軟啟動器98和AC電動機(jī)40的操作的"正常"模式。
[0030] 在軟啟動器10的操作期間，正在進(jìn)行的處理在軟啟動器98內(nèi)發(fā)生，其中執(zhí)行由AC 電動機(jī)40作出的電流的測量和/或計算。用于這些測量和/或計算的數(shù)據(jù)從一組電流傳感器 88獲得。在一個實施例中，在輸入線路頻率的大約每半個周期處執(zhí)行這些測量和/或計算。 然而，這些測量和/或計算可在替代實施例中更多或更少地頻繁執(zhí)行。在所示實施例中，該 組電流傳感器88包括在三相中的兩相中的電流傳感器。替代實施例可包括用于三相中的每 一相的相應(yīng)電流傳感器，或僅在相中的一相中使用的單個傳感器。軟啟動器10同樣配備有 測量橫跨切換裝置的電壓的一個或多個電壓傳感器90。雖然在圖2中僅示出一個電壓傳感 器，但是替代實施例可包括一個或多個附加電壓傳感器。同樣提供了包括一個或多個溫度 傳感器的溫度感測單元92以監(jiān)視軟啟動器98的溫度。電流傳感器、電壓傳感器和溫度感測 單元(如果使用的話)形成向控制器86提供反饋的傳感器系統(tǒng)94。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，在圖3中示出了用于確定和調(diào)整操作參數(shù)的自動化技術(shù)96， 該自動化技術(shù)96定義用于操作軟啟動器10的電動機(jī)啟動函數(shù)或缺口寬度輪廓?？傊夹g(shù) 96定義作為時間函數(shù)的第一缺口寬度或接通角γ，修改該選擇直到獲得適當(dāng)?shù)幕蚩山邮艿?電動機(jī)啟動，監(jiān)視隨時間推移的電動機(jī)啟動系統(tǒng)的行為，并基于監(jiān)視行為連續(xù)地調(diào)節(jié)該選 擇以保持啟動質(zhì)量。因為技術(shù)96基于電動機(jī)和軟啟動器的監(jiān)視操作狀況采用極少至沒有的 操作者輸入來操作，并且為隨后的電動機(jī)啟動自動調(diào)整電動機(jī)啟動輪廓，所以技術(shù)96生成 穩(wěn)健和可靠的電動機(jī)啟動輪廓。
[0032] 技術(shù)96在多個步驟中執(zhí)行電動機(jī)啟動輪廓或缺口寬度輪廓的自動化調(diào)整，該多個 步驟一般可劃分成四個主要階段：用于系統(tǒng)設(shè)置的初始階段;其中選擇初始操作參數(shù)的第 二階段;包括用于成功的第一運行或電動機(jī)啟動(也就是說，其中達(dá)到最終電動機(jī)速度的運 行，盡管可能不平滑或最優(yōu)）的一組操作參數(shù)的搜索的第三階段，以及包括用于平滑運行或 電動機(jī)啟動(也就是說，其中平滑或最優(yōu)地達(dá)到最終電動機(jī)速度的運行)的一組操作參數(shù)的 搜索的最終階段。雖然在此將技術(shù)96的各個步驟描述為屬于四個一般階段，但是在此完成 了將技術(shù)96的步驟劃分為一定數(shù)量的已定義的階段，以便于在此公開的技術(shù)的解釋。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，技術(shù)96的步驟可在替代實施例中劃分成多于或少于四個階段，而 不背離本發(fā)明的一般范圍。
[0033] 當(dāng)諸如圖2的控制器86的軟啟動器控制器進(jìn)入其中將自動確定并調(diào)整軟啟動器操 作參數(shù)的自動調(diào)整例程時，技術(shù)96的系統(tǒng)設(shè)置階段在步驟98處開始。在步驟100處，技術(shù)96 確定是否使用用于軟啟動器的初始默認(rèn)操作參數(shù)。這些默認(rèn)參數(shù)可包括例如針對缺口寬度 和斜坡時間和/或最小滿負(fù)載安培(FLA)值(從給定的軟啟動器的馬力范圍的低端確定）的 制造商默認(rèn)設(shè)定。滿負(fù)載安培(FLA)值是以額定速度提供額定扭矩的對于電動機(jī)的電流的 額定值。使用初始默認(rèn)操作參數(shù)的決定102或不使用初始默認(rèn)操作參數(shù)的決定104可作為在 諸如操作界面1〇6(圖2)的軟啟動器的操作界面上的用戶輸入的結(jié)果?？商娲兀蓪⒓夹g(shù) 96編程為使用默認(rèn)參數(shù)并且在無任何操作者輸入的情況下自動繼續(xù)進(jìn)行。如果技術(shù)96使用 初始默認(rèn)操作參數(shù)102繼續(xù)進(jìn)行，則技術(shù)96將控制器86編程以在步驟108處基于默認(rèn)值根據(jù) 由第一缺口寬度輪廓定義的電動機(jī)啟動輪廓來操作軟啟動器。
[0034] 可替代地，如果技術(shù)96不使用初始默認(rèn)操作參數(shù)104繼續(xù)進(jìn)行，則技術(shù)96在步驟 110處接收一個或多個用戶輸入選擇。在優(yōu)選實施例中，用戶輸入選擇是與電動機(jī)的滿負(fù)載 安培(FLA)對應(yīng)的單個數(shù)值?？商娲?，用戶輸入選擇可包括與電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)相關(guān)的一個 或多個輸入，以及可選地，如下所述的一個或多個附加的用戶選擇。根據(jù)一個實施例，這些 用戶輸入選擇可由在操作界面106上提供給用戶的以下提示進(jìn)行。電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)可包括 以下項中的一個或多個:電動機(jī)額定功率，額定電流或滿負(fù)載安培(FLA)、額定功率因數(shù)、額 定電壓或額定效率，作為示例。
[0035] 可選地，在步驟110處用戶可輸入一個或多個附加輸入，包括對于電動機(jī)的期望啟 動時間(在此定義為t_用戶_啟動）、用戶定義的電流限制值，以及與軟啟動器用于的應(yīng)用程 序或負(fù)載的類型相關(guān)的信息。這種應(yīng)用程序或負(fù)載的非限制性示例包括栗、風(fēng)扇、離心機(jī)、 輸送帶、破碎機(jī)、高慣性負(fù)載等。用戶可通過在允許用戶選擇諸如例如"栗"和"高慣性負(fù)載" 的一個或多個應(yīng)用程序條目的操作界面106上提供的下拉菜單或其它選擇工具來輸入該信 息。
[0036] 在接收到用戶輸入選擇之后，技術(shù)96進(jìn)入自動調(diào)整例程的第二階段，并且基于用 戶輸入選擇在步驟112處，通過選擇作為時間函數(shù)的第一缺口寬度或接通角γ來定義針對 試運行的第一缺口輪廓或初始電動機(jī)啟動輪廓。
[0037] 技術(shù)96在步驟114處開始初始或第一試運行。基于在步驟108或步驟112處編程的 第一缺口寬度輪廓，確定第一試運行的操作參數(shù)。兩個示例性第一缺口寬度輪廓在圖4和圖 5中示出。圖4示出一般的線性缺口寬度輪廓116;圖5示出用于發(fā)動應(yīng)用程序的缺口寬度輪 廓118。首先參考圖4,試運行的操作參數(shù)最初定義為在初始缺口寬度120處開始并且在時間 點122處線性降低至零的斜坡函數(shù)(在此定義為t_斜坡）。在如在圖5中所示的發(fā)動應(yīng)用程序 的情況下，將初始發(fā)動扭矩因子或初始發(fā)動缺口寬度124選擇為小于初始扭矩因子或初始 斜坡缺口寬度126的值。軟啟動器在發(fā)動持續(xù)時間128內(nèi)在初始發(fā)動缺口寬度124處操作，在 該持續(xù)時間之后缺口寬度增加到初始斜坡缺口寬度126。
[0038] 根據(jù)一個實施例，斜坡函數(shù)126的初始缺口寬度120或初始斜坡缺口寬度值根據(jù)如 下定義：
[0039] 缺口寬度=maxNotch-(k_torque*(maxNotch_minNotch)/100)(方程 1)
[0040] 其中maxNotch和minNotch是預(yù)定義的最大和最小缺口角度，并且k_torque定義為 間接確定初始扭矩的百分比值(例如，50 % )。變量k_torque以下稱為初始扭矩因子。在一個 實施例中，將初始扭矩因子選擇為在約45-50%之間的百分比值。
[0041]如果在步驟110處操作者將預(yù)期啟動時間值t_用戶_啟動輸入操作者界面中，則初 始斜坡時間t_斜坡基于1:_用戶_啟動來初始定義。在一個實施例中，根據(jù)t_斜坡=X(1:_用 戶_啟動）4_斜坡定義為1_用戶_啟動的預(yù)定義倍率1。預(yù)定義倍率1是諸如例如1或1.5或2 的標(biāo)量值?？商娲?，如果在步驟110處用戶沒有輸入預(yù)期啟動時間值，則技術(shù)96使用用于 tj#坡的默認(rèn)值。如果可用的話，該默認(rèn)值可基于啟動的類型來改變，其可基于指示軟啟動 器用于的應(yīng)用程序或負(fù)載的類型的所接收的用戶輸入來確定。例如，t_斜坡的默認(rèn)值在正 常啟動的應(yīng)用程序中可設(shè)定為60秒，或在延長啟動的應(yīng)用程序(諸如與高慣性負(fù)載、離心機(jī) 或類似系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用程序）中設(shè)定為180秒。
[0042] 再次參考圖3,在為試運行的電動機(jī)啟動輪廓確定初始操作參數(shù)之后，技術(shù)96進(jìn)入 自動調(diào)整例程的第三階段，在該階段期間尋找出用于第一成功運行或啟動的一組操作參 數(shù)，同時在步驟130和132處運行一組調(diào)整子例程。在步驟130和132期間，技術(shù)96嘗試通過根 據(jù)在步驟108或步驟112處定義的操作參數(shù)操作軟啟動器來嘗試電動機(jī)啟動。在該啟動嘗試 的持續(xù)時間期間，如下所述，基于監(jiān)視的操作狀況，監(jiān)視諸如電壓、電流和溫度的電動機(jī)和 軟啟動器的操作狀況，并且采取糾正性動作（如果適用的話）?；谠诓襟E130和132處操作 的子例程的結(jié)果，電動機(jī)啟動的操作參數(shù)中的一個或多個操作參數(shù)可被修改以供后續(xù)試運 行或后續(xù)啟動嘗試使用。試運行在步驟134處結(jié)束。
[0043] 根據(jù)一個實施例，將該第一或初始試運行的持續(xù)時間設(shè)定為預(yù)定義值，諸如對于 正常啟動應(yīng)用程序為10秒，或?qū)τ谘娱L的啟動應(yīng)用程序為60秒。僅將這些試運行持續(xù)時間 值提供為示例，并且其它默認(rèn)值可在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用?？商娲兀囘\行持續(xù)時間可定 義為電動機(jī)或負(fù)載的額定功率的函數(shù)。例如，對于低功率電動機(jī)，試運行持續(xù)時間可被定義 為諸如10秒的較短時間周期，對于高功率電動機(jī)，成比例地延長到諸如15秒的更長時間周 期。作為另一個替代，試運行的持續(xù)時間可被定義為等于用戶提供的啟動時間〖_用戶_啟動 或是用戶提供的啟動時間t_用戶_啟動的預(yù)定義分?jǐn)?shù)(fraction)。
[0044] 在整個試運行持續(xù)時間中，技術(shù)96運行電流跳閘調(diào)整子例程130,其中的細(xì)節(jié)在圖 6中示出。一般地，電流跳閘調(diào)整子例程130操作以延長斜坡時間，并且在其中早期跳閘發(fā)生 的情況下，減少在后續(xù)試運行中使用的缺口輪廓的初始扭矩因子。調(diào)整子例程130在步驟 136處開始，并且使用電流傳感器88(圖2)在步驟138處監(jiān)視電流跳閘。如果監(jiān)視的電流超過 電流閾值，則識別出電流跳閘。在一個實施例中，將電流閾值設(shè)定為FLA的倍數(shù)，諸如例如三 倍的FLA或四倍的FLA?？商娲?，在步驟110處電流限制可由操作者輸入。如果在試運行140 期間電流不超過電流閾值，則調(diào)整算法子例程130在步驟142處結(jié)束。該電流跳閘值是用于 軟啟動器設(shè)置的操作參數(shù)，其可取決于多個因素由用戶修改。其它一般較高的電流閾值一 般用于保護(hù)，以操作斷路器和其它硬件。這種較高的電流閾值不是技術(shù)96的一部分，除了在 故障的情況下中斷，如在本領(lǐng)域中保護(hù)電路和機(jī)械所做的。
[0045] 另一方面，如果監(jiān)視的電流大于電流閾值，則跳閘發(fā)生144,并且在步驟146處電動 機(jī)斷開，并且電動機(jī)開始滑到停止點。根據(jù)一個實施例，如果在一定的時間持續(xù)時間上監(jiān)視 的電流大于電流閾值，則電流跳閘調(diào)整子例程130識別出電流跳閘144，其中持續(xù)時間可定 義為幾分之一秒(諸如0.2或0.5秒）以這種方式以避免由于噪聲或其它亂真事例（spurious event)的滋擾中斷。通過切換裝置68-72的觸發(fā)或點火實現(xiàn)電動機(jī)的斷開，從而將電動機(jī)端 子與線路電壓電氣隔離。在步驟148處，在斷開時以及在隨著電動機(jī)減速或滑到停止點的時 間段期間橫跨電動機(jī)端子測量電壓的代表值。代表值可例如是峰值或有效值。電壓的監(jiān)視 代表值用于確定電動機(jī)的速度。如在下面更詳細(xì)解釋的，電動機(jī)速度可用作用于確定在重 啟之前需要等待的時間的因子。此外，監(jiān)視的電動機(jī)速度包含涉及系統(tǒng)負(fù)載和慣性的信息， 其可用于生成用于診斷和調(diào)試的精細(xì)操作參數(shù)以及其它函數(shù)。在步驟150期間，技術(shù)96保持 等待步驟。等待步驟繼續(xù)，直到電動機(jī)已經(jīng)停止，其可以以諸如設(shè)定時間（諸如1分鐘）的多 種方式來確定，或根據(jù)監(jiān)視電動機(jī)電壓的代表值來推斷。等待步驟的持續(xù)時間可以可選地 基于來自溫度感測單元92的輸入來延長，例如直到溫度讀數(shù)低于設(shè)計用于單元的安全后續(xù) 操作的閾值。此外，等待步驟可包括來自用戶的可選輸入，以使得重啟僅隨著用戶的默許發(fā) 生。
[0046] 可選地，在步驟152處（以虛線(phantom)示出），技術(shù)96確定電流跳閘是否是"早期 跳閘"。如果跳閘在試運行中的第一時間閾值之前或在緊隨試運行的初始化的預(yù)定時間周 期內(nèi)（諸如例如在試運行的第一秒內(nèi)）發(fā)生，則電流跳閘可被確定為"早期跳閘"。如果電流 跳閘沒有在預(yù)定時間周期內(nèi)發(fā)生154(也就是說，電流跳閘在第一時間閾值之后發(fā)生），則技 術(shù)96直接繼續(xù)進(jìn)行到延長斜坡時間的步驟156。另一方面，如果電流跳閘沒有在試運行中的 第一時間閾值之前發(fā)生158,則電壓在啟動操作的開始時過高。為在較長的時間周期內(nèi)保持 接近其初始值的電壓，并防止在后續(xù)運行中的電流跳閘，在可選步驟160處可減少初始扭矩 (以虛線示出），并且可選地，如關(guān)于圖7更詳細(xì)地描述，在步驟152處可延長斜坡時間。根據(jù) 各種實施例，可將技術(shù)96配置成繼續(xù)進(jìn)行到步驟156,并且延長緊隨步驟160的斜坡時間，或 可替代地，旁通步驟160并直接繼續(xù)進(jìn)行到步驟142。
[0047] 在步驟156處，技術(shù)96延長斜坡時間t_斜坡，以供接下來的試運行中使用。根據(jù)各 種實施例，作為示例，斜坡時間t_斜坡可根據(jù)查找表從先前的值增加預(yù)定義標(biāo)量值或倍增 因子?？蛇x地，在延長斜坡時間上，技術(shù)96可考慮在試運行開始之后多久跳閘發(fā)生。如果跳 閘在試運行開始之后非?？斓匕l(fā)生，諸如例如在開始試運行的一秒鐘內(nèi)，則技術(shù)96同樣可 減少用于后續(xù)試運行的初始扭矩因子。與斜坡時間類似，在扭矩因子中的減少量可從查找 表確定或根據(jù)預(yù)定函數(shù)來確定。在確定延長的斜坡時間之后，調(diào)整算法子例程130在步驟 142處結(jié)束。
[0048] 如以上所解釋的，在由于對于給定試運行的所選操作參數(shù)而檢測到過電流狀況之 后，電流跳閘調(diào)整子例程130可采取多個動作來修改用于后續(xù)試運行的啟動輪廓的操作參 數(shù)，即延長斜坡時間和/或減少初始扭矩。為了更詳細(xì)示出這些選項，圖7包括依照在第一試 運行內(nèi)施加于電動機(jī)的電壓(或扭矩因子)相對于時間示出的示例性初始啟動輪廓162,以 及對于在由于使用初始啟動輪廓162的嘗試電動機(jī)啟動而檢測到過電流狀況之后的后續(xù)試 運行的三個示例性啟動輪廓164、166、168。啟動輪廓164示出了其中后續(xù)試運行被定義為具 有減少的初始扭矩因子和與第一試運行相同的斜坡時間的情況。啟動輪廓166定義具有從 第一試運行增加的斜坡時間的后續(xù)試運行，但其中初始扭矩因子保持不變。啟動輪廓168示 出了其中在第一試運行和后續(xù)試運行之間減少初始扭矩因子并且增加斜坡時間的情況。
[0049] 為了針對后續(xù)的試運行確定緊接哪個啟動輪廓，電流跳閘調(diào)整子例程130確定在 先前的試運行期間跳閘何時發(fā)生。如果跳閘沒有在啟動嘗試中早期發(fā)生，諸如在時間170之 后，則電流跳閘調(diào)整子例程130增加從時間172到時間174的斜坡時間，同時為后續(xù)試運行保 持初始扭矩因子176,如在啟動輪廓166中所示。
[0050 ]由于啟動輪廓166僅略低于初始啟動輪廓162，所以如果電流跳閘在試運行中早期 發(fā)生，則僅增加斜坡時間可能不足以防止過電流狀況在后續(xù)試運行中發(fā)生。當(dāng)在使用初始 啟動輪廓162的啟動嘗試期間早期檢測到過電流狀況時，諸如在時間170之前，電流跳閘調(diào) 整子例程130可減少針對后續(xù)試運行的初始扭矩因子，如由啟動輪廓164和168所示。減少針 對后續(xù)試運行的初始扭矩因子減小了早期施加到電動機(jī)的電壓。在優(yōu)選實施例中，子例程 130將初始扭矩值176減小到減少的值(初始扭矩因子178)，同時保持初始斜坡時間172?？?替代地，子例程130可減少初始扭矩因子，并且同樣將斜坡時間從初始斜坡時間172增加到 增加的斜坡時間174，如在啟動輪廓168中所示。
[0051] 根據(jù)一個實施例，在檢測到早期跳閘之后，在定義針對后續(xù)試運行的初始扭矩因 子和斜坡時間上，將電流跳閘調(diào)整算法子例程130配置成基于啟動輪廓166的斜率來確定在 時間170處的扭矩因子182,并且將確定的扭矩因子與來自第一或初始試運行162的在時間 170處的對應(yīng)的扭矩因子180比較。如果扭矩因子182與扭矩因子180相差超過諸如5%的預(yù) 定量，則電流跳閘調(diào)整算法子例程130將為后續(xù)試運行選擇后續(xù)啟動輪廓166。如果扭矩因 子182與扭矩因子180沒有相差超過預(yù)定量，則電流跳閘調(diào)整算法子例程130為后續(xù)啟動輪 廓選擇啟動輪廓164或啟動輪廓168。
[0052] 可選地，同樣可將電流跳閘子例程130配置成監(jiān)視其中如由溫度感測單元92(圖2) 監(jiān)視的軟啟動器的溫度在操作期間超過預(yù)定閾值的溫度跳閘或狀況。如果這種溫度過高跳 閘發(fā)生，則可將子例程130進(jìn)一步配置成以類似于如上關(guān)于電流跳閘情況所述的方式斷開 電動機(jī)并且調(diào)節(jié)操作參數(shù)。在這種情況下，可保持等待步驟150,直到所監(jiān)視的軟啟動器溫 度已經(jīng)達(dá)到可接受水平(如由來自溫度感測單元92的反饋所指示的）。
[0053]在試運行期間，技術(shù)96同樣操作無啟動調(diào)整子例程132,其細(xì)節(jié)在圖8中示出。子例 程132開始于步驟184,并在步驟186處確定在試運行的時間持續(xù)期間電動機(jī)是否達(dá)到全操 作速度。如果電動機(jī)在試運行188期間達(dá)到全速度，則在步驟190處無啟動調(diào)整算法子例程 132結(jié)束。另一方面，如果電動機(jī)在試運行192期間沒有達(dá)到全速度，則在步驟194處電動機(jī) 在試運行持續(xù)時間結(jié)束時斷開，并且在步驟196處監(jiān)視在電動機(jī)斷開之后電動機(jī)電壓的代 表值。
[0054]在步驟198處，將所監(jiān)視的在電動機(jī)斷開之后的電動機(jī)電壓的代表值與閾值比較。 在一個實施例中，將閾值電壓值選擇為全線路電壓的百分比。如果監(jiān)視的電動機(jī)電壓大于 閾值電壓值200,則在步驟202處針對后續(xù)試運行將初始扭矩因子的當(dāng)前值保持在其現(xiàn)有設(shè) 定處。如果監(jiān)視的電動機(jī)電壓小于閾值電壓值204,則在步驟206處針對下一個試運行增加 初始扭矩因子。
[0055]根據(jù)一個實施例，在步驟206處無啟動調(diào)整算法子例程132根據(jù)查找表增加初始扭 矩因子。下面提供了示例性查找表TABLE 1。TABLE 1僅是扭矩和發(fā)動持續(xù)時間值的一個可 能組合的示例，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識的，扭矩因子值 和發(fā)動持續(xù)時間以及在一般操作模式和發(fā)動模式中以及在標(biāo)志的指示之前的多個試運行 可基于給定的應(yīng)用程序而改變。如圖所示，初始扭矩因子可針對第一數(shù)量的試運行迭代遞 增預(yù)定義量，諸如例如不具有啟動的初始扭矩值的附加的百分之十。如果電動機(jī)在第一數(shù) 量的試運行迭代之后沒有啟動，則子例程132可開始啟動操作，并且如果電動機(jī)沒有啟動， 則選擇性改變初始扭矩、發(fā)動持續(xù)時間和/或針對后續(xù)試運行的初始斜坡扭矩。如果電動機(jī) 在一定數(shù)量的試運行迭代之后沒有啟動，則可將子例程132編程為指示在子例程的結(jié)束190 處的標(biāo)志或過負(fù)載狀況。
[0056]表1
[0058] 再次參考圖3,緊隨在步驟134處的試運行的結(jié)束，技術(shù)96在步驟208處確定試運行 是否實現(xiàn)成功的啟動。如果電動機(jī)反電動勢高于閾值或電動機(jī)已經(jīng)達(dá)到最終速度，則成功 啟動可被確定為已經(jīng)發(fā)生210。電動機(jī)可隨后基于試運行的操作參數(shù)成功啟動，并且在試運 行期間過電流和/或溫度過高的狀況沒有發(fā)生。根據(jù)各種實施例，可由缺口深度電壓降（測 量為橫跨軟啟動器切換裝置的電壓）、低于閾值的電流降、扭矩輪廓中的峰值或拐點，或者 這三者的結(jié)合來檢測最終速度。
[0059] 峰值扭矩通常發(fā)生在感應(yīng)電機(jī)達(dá)到最終速度前不久，并且同樣是系統(tǒng)將要達(dá)到最 終速度的早期指標(biāo)。將峰值扭矩的檢測確定為標(biāo)稱扭矩的函數(shù)，諸如例如標(biāo)稱扭矩乘以標(biāo) 量系數(shù)。根據(jù)一個實施例，可將技術(shù)96配置為確定扭矩估計來感測電動機(jī)是否正在接近全 速度。估計扭矩提供了用于調(diào)整缺口函數(shù)的附加信息，包括電動機(jī)將基于電流缺口函數(shù)達(dá) 到最終速度的早期指示。為了確定扭矩估計，使用多種方法中的一種方法獲得電動機(jī)定子 電阻。例如，電動機(jī)定子電阻可從電動機(jī)制造商獲得，離線單獨測量，或使用已知技術(shù)估計。 可替代地，當(dāng)電動機(jī)處于停止?fàn)顩r時可通過接通在電動機(jī)相中的兩個相中的兩個晶閘管來 估計電動機(jī)定子電阻。隨著橫跨這兩相的電壓接近于零并下降，接通晶閘管在這兩相中產(chǎn) 生短電流波形。在該傳導(dǎo)期間測量電壓和電流以提供所需的定子繞組電阻值。定子繞組電 阻值R s然后用于根據(jù)如下計算定子磁通矢量Ψ8:
[0060] Ψ8 = / (us-Rsis)dt (方程 I)
[0061] 其中Us是測量的定子電壓，is是測量的施加到電動機(jī)的定子電流。電磁扭矩Te3然后 可根據(jù)如下估計：
[0062] Te = pn(is{!Wsa-isaWs{!)(方程 2)
[0063] 其中，pn是極對的數(shù)量，而下標(biāo)α和β反映在諸如d_q軸線的正交的兩軸上的分量。 [0064] 如果技術(shù)96確定在步驟208處試運行沒有產(chǎn)生成功啟動212,則技術(shù)96返回步驟 114以啟動后續(xù)試運行。在后續(xù)試運行期間，根據(jù)由一個或多個更新的操作參數(shù)(例如，斜坡 時間和/或初始扭矩因子)定義的電動機(jī)啟動輪廓來控制軟啟動器的切換裝置，該一個或多 個更新的操作參數(shù)從在先前試運行期間運行的無啟動調(diào)整子例程132和/或電流/溫度跳閘 調(diào)整子例程130確定。
[0065]技術(shù)96在給定的試運行期間的子例程130和132期間繼續(xù)修改用于電動機(jī)啟動輪 廓或缺口寬度函數(shù)的操作參數(shù)，并使用這些修改值來定義在下一個試運行期間用于操作軟 啟動器的更新的缺口寬度函數(shù)，直到在步驟208處確定成功啟動，或直到子例程130或132中 的一個子例程輸出標(biāo)志。標(biāo)志可甚至采用初始扭矩的最高可能值(例如在表1中的狀況"試 運行i=6"）從仍未達(dá)到的全速度，或從諸如已經(jīng)超過預(yù)定最大數(shù)量的嘗試啟動的其它指標(biāo) 指出。與標(biāo)志的指示一起，技術(shù)96可使信息對于用戶或涉及啟動嘗試的其它算法可用，以幫 助提供診斷，識別故障狀況(如果有的話），并且使能夠有路徑在將來實現(xiàn)成功的系統(tǒng)啟動。 [0066]當(dāng)確定成功啟動已經(jīng)在試運行期間發(fā)生210,并且在步驟110處用戶提供期望的啟 動時間時，技術(shù)96繼續(xù)到自動化調(diào)整技術(shù)的最后階段，其中操作參數(shù)可被調(diào)節(jié)以采用對負(fù) 載的較少應(yīng)變(strain)來實現(xiàn)平滑運行，和/或在更接近用戶期望啟動時間乙用戶_啟動的 時間周期內(nèi)實現(xiàn)電動機(jī)啟動。為此，技術(shù)96在步驟214處確定電動機(jī)在試運行期間啟動所花 費的實際時間（在此稱為t_啟動）。技術(shù)96然后開始關(guān)于圖9詳細(xì)描述的斜坡時間調(diào)整子例 程 216〇
[0067] 現(xiàn)在參考圖9,根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出啟動時間調(diào)整子例程216的子步驟。 子例程216選擇性地調(diào)節(jié)斜坡時間的當(dāng)前值t_斜坡，以使得電動機(jī)達(dá)到最終速度所花費的 時間更接近用戶期望的啟動時間t_用戶_啟動。因為實際啟動可僅在時間值的限制范圍內(nèi) 發(fā)生，所以將子例程216配置為對啟動時間進(jìn)行小調(diào)節(jié)，并且在一個實施例中，僅調(diào)節(jié)斜坡 時間tj#坡的單個時間。在由于更新的斜坡時間而在后續(xù)試運行期間發(fā)生過電流的事件 中，技術(shù)96回到用于后續(xù)電動機(jī)啟動的先前試運行中使用的斜坡時間。
[0068] 子例程216開始于步驟218,并在步驟220處確定實際啟動時間憶啟動是否處于用 戶輸入啟動時間的給定范圍內(nèi)，其中給定的范圍定義在上限閾值和下限閾值之間。作為一 個示例，給定的范圍可定義在用戶輸入啟動時間的約120%的上限閾值和用戶輸入啟動時 間的約80%的下限閾值之間。然而，上限閾值和下限閾值可在替代實施例中改變。如果子例 程216確定實際啟動時間處于預(yù)定義時間范圍222內(nèi)，則子例程216在步驟224處對于后續(xù)試 運行保持現(xiàn)有斜坡時間設(shè)定，并且在步驟226處結(jié)束。
[0069] 另一方面，如果實際啟動時間不處于預(yù)定義范圍內(nèi)228,則子例程216在步驟230處 確定實際啟動時間是否大于預(yù)定義范圍的上限閾值或小于預(yù)定義范圍的下限閾值。如果實 際啟動時間大于上限閾值232,則子例程216在步驟234處，對于下一個試運行減少斜坡時間 tj#坡。如果實際啟動時間小于預(yù)定義范圍的下限閾值236,則子例程216在步驟238處，對 于下一個試運行增加斜坡時間tj#坡。根據(jù)各種實施例，子例程216根據(jù)預(yù)定義函數(shù)在步驟 234和238處增加或減少斜坡時間tj#坡。緊隨步驟234或238,子例程在步驟226處結(jié)束。
[0070] 再次參考圖3,技術(shù)96在步驟240處結(jié)束，并且在子例程130、132期間（并且如果適 用的話，在子例程216期間）定義的操作參數(shù)被存儲用于下一個電動機(jī)啟動。在軟啟動器的 繼續(xù)操作期間，控制器繼續(xù)運行在此所述的自動調(diào)整算法，并且繼續(xù)調(diào)整用于操作軟啟動 器的缺口寬度輪廓的操作參數(shù)。
[0071] 此外，技術(shù)96可集成在多個其它算法和函數(shù)內(nèi)，或集成在其步驟內(nèi)，諸如技術(shù)96可 與其協(xié)作工作，或隨著信息交換等通過這種方法和步驟增強的診斷函數(shù)、保護(hù)函數(shù)、電流限 制函數(shù)、能量監(jiān)視函數(shù)等。同樣，技術(shù)96可嵌入在較大或大得多的軟啟動器控制系統(tǒng)內(nèi)或包 括較大或大得多的軟啟動器控制系統(tǒng)。
[0072] 所公開的方法和設(shè)備的技術(shù)貢獻(xiàn)在于，它提供了用于生成和調(diào)整操作參數(shù)的控制 器實現(xiàn)的技術(shù)，該操作參數(shù)定義操作電動機(jī)軟啟動器的缺口寬度輪廓。該技術(shù)定義第一缺 口寬度輪廓，監(jiān)視根據(jù)第一缺口寬度輪廓操作的初始電動機(jī)啟動嘗試期間的操作狀況，并 自動更新缺口寬度輪廓的一個或多個參數(shù)。因此，在此公開的技術(shù)自動定義具有最少用戶 輸入的用于軟啟動器的操作參數(shù)，并且在一些實施例中，沒有任何用戶輸入。因為所公開的 技術(shù)隨時間推移自動重新計算并調(diào)節(jié)用于操作軟啟動器的電動機(jī)啟動函數(shù)，所以該技術(shù)增 加了平滑電動機(jī)啟動的概率并且對隨時間推移的負(fù)載變化負(fù)責(zé)。
[0073] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的實施例可接口連接到具有存儲在其上的計算 機(jī)程序的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，并且受該計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)控制。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì) 包括多個部件，諸如電子部件、硬件部件和/或計算機(jī)軟件部件中的一個或多個。這些部件 可包括一個或多個計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其一般存儲諸如軟件、固件和/或組件語言的指 令，用于執(zhí)行序列的一個或多個實施方式或?qū)嵤├械囊粋€或多個部分。這些計算機(jī)可讀 存儲介質(zhì)一般是非暫態(tài)的和/或有形的。這種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的示例包括計算機(jī)和/或 存儲裝置的可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可利用例如磁、電、光、生物和/或原子 數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中的一個或多個。此外，這種介質(zhì)可采取例如軟盤、磁帶、⑶_R〇M、DVD-ROM、硬 盤驅(qū)動器和/或電子存儲器的形式。未列出的非暫態(tài)和/或有形的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的其 它形式可用于本發(fā)明的實施例。
[0074] 多個這種部件可在系統(tǒng)的實施方式中組合或分開。此外，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 理解的，這種部件可包括采用多種編程語言中的任何一種編程語言寫入或?qū)崿F(xiàn)的一組和/ 或一系列的計算機(jī)指令。另外，其它形式的計算機(jī)可讀介質(zhì)（諸如載波）可用于體現(xiàn) (embody)表示指令序列的計算機(jī)數(shù)據(jù)信號，該指令序列當(dāng)由一個或多個計算機(jī)執(zhí)行時使一 個或多個計算機(jī)執(zhí)行序列的一個或多個實施方式或?qū)嵤├囊粋€或多個部分。
[0075] 因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電連接到AC電動機(jī)的電動機(jī)控制裝置包括多個 切換裝置，該多個切換裝置包括對應(yīng)于AC電動機(jī)和控制器的相應(yīng)相的至少一個開關(guān)。將控 制器編程成基于AC電動機(jī)的額定電流來定義電動機(jī)啟動函數(shù)，電動機(jī)啟動函數(shù)包括初始扭 矩因子和初始斜坡時間；并且在第一試運行期間根據(jù)電動機(jī)啟動函數(shù)觸發(fā)多個切換裝置， 以將電流注入到AC電動機(jī)。同樣將控制器編程成在第一試運行期間監(jiān)視AC電動機(jī)和電動機(jī) 控制裝置中的至少一個的操作狀況，基于所監(jiān)視的操作狀況來修改電動機(jī)啟動函數(shù)，以及 在后續(xù)試運行期間根據(jù)修改的電動機(jī)啟動函數(shù)觸發(fā)多個切換裝置，以將電流注入到AC電動 機(jī)。
[0076] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，一種用于控制AC電動機(jī)的方法包括:提供具有多個 切換裝置的電動機(jī)控制裝置以調(diào)節(jié)到AC電動機(jī)的電壓和電流;提供傳感器系統(tǒng)以感測電動 機(jī)控制裝置和AC電動機(jī)的操作狀況；以及在AC電源和AC電動機(jī)之間耦接電動機(jī)控制裝置。 方法同樣包括:從初始組的操作參數(shù)自動生成第一缺口寬度函數(shù);在第一電動機(jī)啟動嘗試 期間根據(jù)第一缺口寬度函數(shù)控制多個切換裝置;在第一電動機(jī)啟動嘗試期間基于從傳感器 系統(tǒng)接收的反饋，自動修改第一缺口寬度函數(shù)；以及在第二電動機(jī)啟動嘗試期間根據(jù)修改 的缺口寬度函數(shù)控制多個切換裝置。
[0077] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種控制從AC電源到感應(yīng)電動機(jī)的電壓和電流 傳輸?shù)能泦悠鳌＼泦悠靼?多個電源線，每一個電源線對應(yīng)于在感應(yīng)電動機(jī)中的相； 以及多個固態(tài)開關(guān)，其包括位于多個電源線中的每一個電源線上的至少一個固態(tài)開關(guān)，以 調(diào)節(jié)到感應(yīng)電動機(jī)的電動機(jī)線路電壓和相電流。軟啟動器同樣包括處理器，其被編程成根 據(jù)電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)多個固態(tài)開關(guān)；以及自動修改無操作者輸入的電動機(jī)啟動函數(shù)的 至少一個操作參數(shù)。處理器進(jìn)一步被編程成使用修改的至少一個操作參數(shù)來自動更新電動 機(jī)啟動函數(shù);以及根據(jù)更新的電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)多個固態(tài)開關(guān)。
[0078]已經(jīng)依照優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明的實施例，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，除了那些明確陳 述之外，等價、替代和變型是可能的并且處于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種電動機(jī)控制裝置，其可電連接到AC電動機(jī)，所述電動機(jī)控制裝置包括： 多個切換裝置，其包括對應(yīng)于所述AC電動機(jī)的相應(yīng)相的至少一個開關(guān)；以及 控制器，其被編程成： 基于所述AC電動機(jī)的額定電流來定義電動機(jī)啟動函數(shù)，所述電動機(jī)啟動函數(shù)包括初始 扭矩因子和初始斜坡時間； 在第一試運行期間根據(jù)所述電動機(jī)啟動函數(shù)觸發(fā)所述多個切換裝置，以將電流注入到 所述AC電動機(jī)； 在所述第一試運行期間監(jiān)視所述AC電動機(jī)和所述電動機(jī)控制裝置中的至少一個的操 作狀況； 基于所監(jiān)視的操作狀況來修改所述電動機(jī)啟動函數(shù)；以及 在后續(xù)試運行期間根據(jù)所修改的電動機(jī)啟動函數(shù)觸發(fā)所述多個切換裝置，以將電流注 入到所述AC電動機(jī)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其中所述控制器進(jìn)一步被編程成定義并修 改無操作者輸入的所述電動機(jī)啟動函數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其中所述控制器進(jìn)一步被編程成： 在預(yù)定義持續(xù)時間根據(jù)所述電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)所述多個切換裝置； 如果所述AC電動機(jī)在所述預(yù)定義持續(xù)時間結(jié)束時沒有到達(dá)全速度，則停止觸發(fā)所述多 個切換裝置以將所述AC電動機(jī)與所述AC電源斷開； 監(jiān)視在所述預(yù)定義持續(xù)時間結(jié)束時的所述AC電動機(jī)的電壓；以及 如果所述監(jiān)視電壓低于閾值，則通過增加所述初始扭矩因子來修改所述電動機(jī)啟動函 數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其中所述控制器進(jìn)一步被編程成： 在所述第一試運行期間接收來自電流傳感器的反饋； 基于所接收的反饋來識別電流跳閘；以及 如果識別出電流跳閘，則通過增加所述初始斜坡時間來修改所述電動機(jī)啟動函數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其中所述控制器進(jìn)一步被編程成： 在所述第一試運行期間識別電流跳閘； 如果識別出的電流跳閘發(fā)生在所述第一試運行中的第一時間閾值之前，則通過降低所 述初始扭矩因子來修改所述電動機(jī)啟動函數(shù);以及 如果所述識別出的電流跳閘發(fā)生在所述第一時間閾值之后，則通過增加所述初始斜坡 時間來修改所述電動機(jī)啟動函數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其中所述控制器進(jìn)一步被編程成： 在所述第一試運行期間確定所述AC電動機(jī)是否達(dá)到全速度；以及 如果在所述第一試運行期間所述AC電動機(jī)達(dá)到全速度： 則確定針對所述AC電動機(jī)的實際啟動時間； 將所述實際啟動時間與所述初始斜坡時間比較；以及 基于所述比較，通過選擇性調(diào)節(jié)所述初始斜坡時間來修改所述電動機(jī)啟動函數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其中所述控制器進(jìn)一步被編程成通過定義 初始發(fā)動扭矩因子和發(fā)動持續(xù)時間中的至少一個來修改所述電動機(jī)啟動函數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其中所述控制器進(jìn)一步被編程成通過基于 查找表調(diào)節(jié)所述初始扭矩因子和所述初始斜坡時間中的至少一個來修改所述電動機(jī)啟動 函數(shù)。9. 一種用于控制AC電動機(jī)的方法，包括： 提供具有多個切換裝置的電動機(jī)控制裝置以調(diào)節(jié)到所述AC電動機(jī)的電壓和電流； 提供傳感器系統(tǒng)以感測所述電動機(jī)控制裝置和所述AC電動機(jī)的操作狀況； 在AC電源和所述AC電動機(jī)之間耦接所述電動機(jī)控制裝置； 從初始組的操作參數(shù)自動生成第一缺口寬度函數(shù)； 在第一電動機(jī)啟動嘗試期間根據(jù)所述第一缺口寬度函數(shù)控制所述多個切換裝置； 在所述第一電動機(jī)啟動嘗試期間基于從所述傳感器系統(tǒng)接收的反饋，自動修改所述第 一缺口寬度函數(shù);以及 在第二電動機(jī)啟動嘗試期間根據(jù)所述修改的缺口寬度函數(shù)控制所述多個切換裝置。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中修改所述第一缺口寬度函數(shù)包括修改所述第一缺 口寬度函數(shù)的斜坡時間和修改所述第一缺口寬度函數(shù)的初始扭矩因子中的至少一個。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括： 在所述第一電動機(jī)啟動嘗試期間檢測過電流狀況；以及 基于所檢測的過電流狀況，通過延長所述第一缺口寬度函數(shù)的斜坡時間來自動修改所 述第一缺口寬度函數(shù)。12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括： 在所述第一電動機(jī)啟動嘗試期間檢測過電流狀況；以及 通過減少所述第一缺口寬度函數(shù)的初始扭矩因子來自動修改所述第一缺口寬度函數(shù)。13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括自動修改所述第一缺口寬度函數(shù)以包括發(fā) 動持續(xù)時間和初始發(fā)動扭矩因子。14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括： 確定在所述第一試運行期間所述AC電動機(jī)是否達(dá)到最終速度；以及 如果所述AC電動機(jī)沒有達(dá)到所述最終速度，則通過增加所述第一缺口寬度函數(shù)的初始 扭矩因子來自動修改所述第一缺口寬度函數(shù)。15. -種控制從AC電源到感應(yīng)電動機(jī)的電壓和電流傳輸?shù)能泦悠鳎鲕泦悠靼?括： 多個電源線，每一個電源線對應(yīng)于在所述感應(yīng)電動機(jī)中的相； 多個固態(tài)開關(guān)，其包括位于所述多個電源線中的每一個電源線上的至少一個固態(tài)開 關(guān)，以調(diào)節(jié)到所述感應(yīng)電動機(jī)的電動機(jī)線路電壓和相電流;以及 處理器，其被編程成： 根據(jù)電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)所述多個固態(tài)開關(guān)； 自動修改無操作者輸入的所述電動機(jī)啟動函數(shù)的至少一個操作參數(shù)； 使用所修改的至少一個操作參數(shù)來自動更新所述電動機(jī)啟動函數(shù)；以及 根據(jù)所更新的電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)所述多個固態(tài)開關(guān)。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的軟啟動器，進(jìn)一步包括被配置成監(jiān)視所述多個電源線的電 流和電壓中的至少一個的傳感器系統(tǒng)；以及 其中所述處理器進(jìn)一步被編程成： 接收來自所述傳感器系統(tǒng)的反饋；以及 基于所接收的反饋，自動修改所述電動機(jī)啟動函數(shù)的至少一個操作參數(shù)。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的軟啟動器，其中所述處理器進(jìn)一步被編程成： 檢測電流跳閘； 識別檢測到的電流跳閘發(fā)生的時間；以及 如果所述時間高于閾值，則基于所述檢測到的電流跳閘來延長所述電動機(jī)啟動函數(shù)的 斜坡時間；以及 如果所述時間低于所述閾值，則基于所述檢測到的電流跳閘來減少所述電動機(jī)啟動函 數(shù)的初始扭矩因子。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軟啟動器，其中所述處理器進(jìn)一步被編程成，如果所述時間 低于所述閾值，則基于所述檢測到的電流跳閘來延長所述電動機(jī)啟動函數(shù)的所述斜坡時 間。19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軟啟動器，其中所述處理器進(jìn)一步被編程成，基于所述檢測 到的電流跳閘來減少所述電動機(jī)啟動函數(shù)的初始扭矩因子。20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的軟啟動器，其中所述處理器進(jìn)一步被編程成自動更新所述 電動機(jī)啟動函數(shù)以包括發(fā)動持續(xù)時間和初始發(fā)動扭矩因子。21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的軟啟動器，其中所述處理器進(jìn)一步被編程成，基于所述感應(yīng) 電動機(jī)的額定電流來定義所述電動機(jī)啟動函數(shù)。22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的軟啟動器，其中所述處理器進(jìn)一步被編程成： 在預(yù)定持續(xù)時間根據(jù)所述電動機(jī)啟動函數(shù)來觸發(fā)所述多個固態(tài)開關(guān)； 估計在所述預(yù)定持續(xù)時間結(jié)束時的所述感應(yīng)電動機(jī)的速度； 如果估計的速度大于閾值，則在后續(xù)電動機(jī)啟動期間根據(jù)所述電動機(jī)啟動函數(shù)觸發(fā)所 述多個固態(tài)開關(guān)；以及 如果所述估計的速度小于閾值，則在后續(xù)電動機(jī)啟動期間根據(jù)所述更新的電動機(jī)啟動 函數(shù)觸發(fā)所述多個固態(tài)開關(guān)。
【文檔編號】H02P23/14GK106068610SQ201480076081
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2014年12月9日 公開號201480076081.1, CN 106068610 A, CN 106068610A, CN 201480076081, CN-A-106068610, CN106068610 A, CN106068610A, CN201480076081, CN201480076081.1, PCT/2014/69189, PCT/US/14/069189, PCT/US/14/69189, PCT/US/2014/069189, PCT/US/2014/69189, PCT/US14/069189, PCT/US14/69189, PCT/US14069189, PCT/US1469189, PCT/US2014/069189, PCT/US2014/69189, PCT/US2014069189, PCT/US201469189
【發(fā)明人】滑亞瀚, 鄔東曉, B·P-B·勒凱納, D·L·克拉普斯汀, S·A·迪米諾, K·M·伍德利
【申請人】伊頓公司