使一驱动装置均调停机 的移相控制方法 本发明涉及一种使一驱动装置、特别是一个泵驱动装置均调停机的移相控制方法，其依据驱动电机的电压和电流之间的相位角进行控制。
用于使驱动装置均调停机和均调启动的移相控制方法是已公知的，其中，根据电机电压和电机电流之间的相位角进行调节。对于均调停机的调节，提出了特别的要求。在关闭泵驱动装置情况下由于在管道系统内的突然流量改变，会产生压力冲击波，它也称为“水冲击波”，其不仅可能会损坏管道系统，而且会由于声学上的破坏作用引起干扰影响。
所谓的突然流量变化，首先发生在，离心泵的驱动装置，例如通过打开所属的电机接触器而被直接关断的情况。同时，在转数和流量之间或者在转数变化和压力变化之间存在着下面的相互关系。该流量是直接成比例于泵转数的；而压力变化是直接成比例于转数变化的平方的。
在直接关断一个带有三相电机的泵驱动装置的情况下，根据图1地载荷转矩曲线Pum，会在最短的时间内达到驱动装置的静止状态，因为泵表现出一个高的反转矩。在图1中记载了转矩M与转数n的关系。用Mom代表电机转矩，用Pum代表载荷转矩，用Bm代表加速转矩，用Kim代表倾复(极限)转矩，用N代表额定运行点。由于泵高的反转矩Pum，会产生一个快速的转数n的变化，它由于上述的关系而引起一个冲击形的流量变化和压力变化。因此导致一个压力波，即公知的水冲击波。现有的止回阀加重了这一问题。
在图2中描述了在直接关断时电机电流i，电机电压u和转数n随时间的变化曲线。
作为对抗措施，至今已应用了多种方法。通过在泵驱动装置上设置一个摆动载荷可以避免驱动装置在关断时立即停止。摆动载荷贮存的能量可导致泵的一个延缓的停机，因此，压力变化和流量变化也变得缓慢了。这个方法需要高昂的机械花费并对于运行来说，需要附加的功率。
通过应用变频器，可以使泵电机按照一个转数斜率从它的额定转数N慢慢停机。这个方法，特别在较大的泵功率情况下是比较昂贵的。
为了关断和接通泵电机，还可以应用所谓的均调启动装置，它按照一个三相电流调节器的原理工作。除了可以均调启动以外，上述装置还提供了均调停机的可能性。这时，该电机端电压通过相位移动不是冲击形被关断的，而是被反馈调节的，因此，电机同样地缓慢停机。
这种情况下存在着不同的均调停机质量：最简单的形式在于，使移相角在停机时从零度开始线性地扩大，直至电机停止。如果此处减小的电机转矩低于负载转矩时，则导致一个如图3的快速的转数变化，这在大多数情况下又引起一个水冲击波。另一个方法是，检测电机端电压和在停机时按照一个斜坡调节。但是，为了检测电机端电压必需附加硬件。同时，困难的是，一方面所述电压被移相，而另一方面该电压必须以零电位被提供用于控制。通过这种电机端电压的检测和“滤波”在简单的解决方式情况下会产生一个对调节特性有不利影响的时间延滞。
本用于均调停机的移相控制方法基于一个公知的如图4的均调启动装置的运行方式，其已在DE-OS 4005679中公开。此处，一个三相电机Mt通过一个晶闸管电路连接到一个三相电网的三相电A、B和C上，所述晶闸管电路包括反并联的晶闸管1A、1B、1C。这六个晶闸管可以借助一个适宜的触发电路2导通。如果晶闸管在一个触发以后处于导通的状态，则在电流1A、1B、1C过零点处通过的电流消失。如果在应用交变电流情况下分别在电流消失以后，晶闸管会在一个限定的时间以后又导通，人们称此为移相控制。这种延迟一般称为移相角。
这种均调启动装置的原理结构，除了所述的交变电流调节器电路和触发电路以外，还包括检测电路3A、3B、3C。它们显示一个晶闸管对的状态。同时，仅区分为两个状态“无流”和“载流”，如在图5中通过从上边起第4条曲线IOA作为例子说明的那样，其对应于相位A中的电流IA。
一个检测电路4用于同步化信号(VOAB)，它可基于电网电压VAB提供一个与电网同步的信号。这个信号也仅区分为两个状态“正电压”或“负电压”，并可按照图5由两个相位A和B之间的电压VAB推导出来。
借助所述的信号就能够求得在电机电流和电压之间的相位角PA。
根据这种例如IOA的信号，其表明单个的晶闸管对1A、1B、1C的状态而且特别地可再现电流过零的时间点，该电流过零是通过例如在曲线段IOA中下降沿表示的，再根据这种与电网电压VAB同步变化的并特别再现电网电压过零点的信号VOAB，就可以测知电机电压和电机电流之间的相位角PA。这些相互关系包括按照以FPA标明的、用于相位A中晶闸管对1A的曲线段对触发角的控制都可从图5中看出。
本发明的目的在于，提供一种简单的使泵驱动装置均调停机的方法，同时可避免压力冲击，以使管道系统不被损坏和相当程度地避免声学上的损坏作用。实现这一点是用一种使驱动装置均调停机的移相控制方法，并特别适用于泵驱动装置，其依据驱动电机之电压和电流之间的相位角进行控制，即，通过扩大移相角，相位角随时间的变化首先是负的，然后这个相位角变化在转折点上改变其方向；由检测到转折点时的瞬时相位角出发，借助一个调节器，使移相角依预先确定的一个相位角额定值曲线作为输入参数被调节。在这个方法中，相对于一般的以移相控制的均调启动装置的控制不需要附加的硬件。对于该方法，仅仅需要的是电流和电压之间的相位角，它在一般的控制方法中或者已经存在或者从现有的资料信息中可以简单地推导而知。
特别简单的是，该移相角在直至测知转折点以前是直线增加的。另外有优点的是，该随时间为正的相位角变化的相位角额定值曲线具有一个直线的变化曲线。最好使移相角的增加处于每秒为15至20度的区域内。此外该相位角额定值曲线的随时间为直线的增加处于每秒为0.5至6度的范围内较好。上述方法之一个特别有利的变型方案在于，移相角的调节在预先确定用于随时间为正的相位角变化的线性相位角额定值曲线前提下按如下步骤进行：
a、在等时间间隔Δt中，将测出的相位角与相位角额定值进行比较；
b、同时，将检测到转折点时的瞬时相位角输入到调节器中作为参考用的输出值；
c、如果按照时间间隔Δt测得的相位角大于在这个时间点的额定值，则该移相角相对于其最后的数值减少一个第一差值，否则的话，在该最后的数值上增加这个第一差值；
d、该参考值按照额定值在下一个时间间隔Δt时增加一个第二差值；
e、只要是新得出的移相角小于最大可能的移相角，则借助在下一个时间间隔Δt中测出的相位角和与之相应的参考值，重复上述的步骤。
为了能够控制停机延续时间，有利方式是，该线性相位角额定值曲线的爬升率是可调节的。
本发明的实施例将在下面借助附图作详细地说明。在附图中表明：
图6是一个移相角和相位角随时间的变化曲线；
图7是一个用于移相控制的流程图；
图8是一个按照本发明方法用于泵停机的曲线图。
在图6中描述了本发明用于泵驱动装置之均调停机的移相控制方法。在按照图中下边的曲线控制移相角D情况下，将产生如上边曲线的驱动电机之电压和电流之间的相位角PA。为了关断泵电机，首先从移相角D＝0°开始，接着它按照一个线性斜坡增加。这样就导致一个电机电压的下降和与时间相关的相位角变化dPA/dt首先是负的。在每个电网周期中，也就是说，在等时间间隔Δt中，例如按照上面现有技术所述的方法，该相位角PA被求得。相位角PA的变化曲线就在移相角D的线性增加期间被观察和分析。在相应的将用于移相角D线性增加的爬升率选择在每秒为15至20度的范围内情况下，就可在相位角PA的曲线中产生一个转折点W。如果这个转折点W被检测到，就标志着，电机处于这样的状态中：此时，若进一步减少电压，作为负载转矩的泵转矩就高于电机转矩并导致一个突然的转数下降，进而引起水冲击作用。从这个时间点t1起，移相角D不再线性增加，而是被一个调节器如此控制，即相位角PA在转折点W后尽可能地按照一个线性斜坡也就是说按照图6的相位角额定值曲线R(t)增加。这样的结果是，电机转数不是突然地变化，因为调节器经过移相角D控制电机电压，使相位角不能快速变化。如从图6看出的那样，该测出的相位角PA，在本实施例中受限于物理条件并没有跟随相位角额定值曲线R(t)变化。此处，在转折点W后的第一阶段中，该移相角D首先几乎不变，也就是说，电机电压还保持稳定，直到以后的一个时间点上，该电压才通过移相角D的增大而下降。
这种调节例如可用一个PID调节器实现，它的控制量(Regelgroesse)是相位角PA。用于移相控制的调节参数(Stellgroesse)是移相角D。控制量的额定值按照一个线性的斜坡R(t)增大，它起始于在检测到转折点W时相位角PAW的瞬时值，并直至一个最大值。该线性斜坡R(t)的斜率最好是通过参数“停机延续时间”可以调节的。
图7表明了本发明移相控制的流程图。依此，移相角D从零度开始首先线性地增大，因此导致一个相位角PA的下降，也就是说，导致一个随时间负的相位变化dP A/dt。在每个时间间隔Δt以后，亦即在本情况的每个电网周期后，如开头所述的那样检测相位角PA。对应于线性斜坡的移相角变化dD的第一差值是如此设计的，即该斜率一方面不能过大，因为否则的话，电机的临界点就可能被跳过，另一方面，也不能太小，因为不然的话该转折点W就不能被检测到。如果随时间的相位角变化dPA/dt不再是负的，则这将标志着，转折点W已经达到。该对应的相位角PAW就是调节器的起始额定值或参考值R。从这个时间点开始，该移相控制就通过调节器进行，该线性的相位角额定值曲线R(t)就作为额定值或参考值输入到上述调节器中，也就是说，在一个周期内，该相位角参考值R总是以这个参考值增量dR增大，而这个dR可从规定的停机延续时间计算得出。参考值增量dR可从转折点W的坐标PAW，t1和这个条件：按照规定的停机延续时间T，在时间点t2＝t1+T处该相位角应计为120°来得出。依此推之，在一个时间间隔Δt内的参考值增量dR可计算得出：dR＝[(120°-PAW)/T]·Δt。在此周期内执行一个询问：该测出的相位角PA是否大于参考值R。对于大于R的情况，该移相角D相对于其最后的数值减小一个差值dD1。这个增量dD1在本实施例情况下，用一个PID调节器计算得出。如果该相位角PA小于或者等于额定值R，则使移相角D相应地增加差值dD1。与之对应，该对应于相位角的额定值R也增加增量dR并进而再输给下一个调节步骤，直至所测出的、作为最大可能的控制角D的移相角Dmax被达到。到此，用于泵驱动装置的均调停机结束。
在图8中，描述了按照本发明用于泵驱动装置均调停机的移相控制方法中电机电流i，电机电压u和电机转数n随时间的变化曲线。通过有控制的电压下降，就可实现一个没有突然下降的转数曲线。该转数n开始慢慢地连续下降，然后以较大的斜率过度到一个线性的区域。这个线性下降区域的斜率取决于预先确定的线性相位角额定值曲线R(t)的斜率，并可以通过“停机延续时间”调节。