專(zhuān)利名稱(chēng)：用于雙供電異步電機(jī)的限流的制作方法
用于雙供電異步電機(jī)的限流
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)給出的或接收的雙供電異步電機(jī)的 有效功率和無(wú)效功率的方法以及裝置，其中要限制電機(jī)電流。
所述雙供電異步電機(jī)是這樣的異步電機(jī)，其定子一般通過(guò)恒定 振幅和頻率的電壓驅(qū)動(dòng)并且例如與電網(wǎng)連接。雙供電異步電機(jī)的轉(zhuǎn) 子通過(guò)滑環(huán)電地與逆變器、最好脈沖逆變器連接。由此可以在轉(zhuǎn)子 中注入具有變化的振幅和頻率的電壓。雙供電異步電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)具 有恒定的定子電壓或電網(wǎng)電壓和變化的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)的運(yùn)行。通過(guò)控制 單元可以這樣控制逆變器，即，使得它可以調(diào)節(jié)由雙供電異步電機(jī) 給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率。雙供電異步電機(jī)例如在風(fēng)力 設(shè)備中以比波形發(fā)生器更高的功率或與離心蓄能器相結(jié)合使用。
為了使電機(jī)和逆變器免受熱過(guò)載不能超過(guò)最大許用電流。在此 最大許用靜態(tài)電流與最大許用動(dòng)態(tài)電流是不同的。
最大許用靜態(tài)電流可能取決于不同的系數(shù)，例如電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻 率、環(huán)境溫度或逆變器的開(kāi)關(guān)頻率。但是最大許用動(dòng)態(tài)電流也取決 于電機(jī)和逆變器的冷卻。在通過(guò)獨(dú)立的風(fēng)機(jī)強(qiáng)烈空氣冷卻時(shí)許用電 5危也取決于風(fēng)才幾電壓，它一般對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)電壓。
在具有持續(xù)負(fù)荷的系統(tǒng)中最大許用靜態(tài)電流的確定是充分的。 在具有交變負(fù)荷的系統(tǒng)中 一般存在著需求，允許確定的負(fù)荷循環(huán)， 用于使系統(tǒng)不必對(duì)應(yīng)于最大短時(shí)間負(fù)荷設(shè)計(jì)持續(xù)負(fù)荷。在此允許短 時(shí)間地使電流位于許用持續(xù)電流以上。 一般簡(jiǎn)化成，使損失功率與 電流平方成比例，且由此使系統(tǒng)熱負(fù)荷與電流平方成比例。為了使 系統(tǒng)不過(guò)載，必需保證，電流平方的時(shí)間平均值不超過(guò)最大許用持 續(xù)電流的平方。通過(guò)這種方式定義最大許用動(dòng)態(tài)電流。為了調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)的給出的或接收的有效功率和無(wú)效 功率經(jīng)常使用調(diào)節(jié)器的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。在此分別存在用于有效功率和無(wú) 效功率的調(diào)節(jié)器。功率調(diào)節(jié)器的輸出是用于基礎(chǔ)的電流調(diào)節(jié)器的電 流理論值。差值信號(hào)形成用于基礎(chǔ)的電流調(diào)節(jié)器的輸入。在這種布 置中可以非常簡(jiǎn)單地通過(guò)限制有效功率和無(wú)效功率調(diào)節(jié)器的輸出 限制電流到最大許用值，即最大許用靜態(tài)或最大許用動(dòng)態(tài)電流值。
但是這種調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)具有明顯缺陷通過(guò)具有基礎(chǔ)的電流調(diào)節(jié)器的級(jí) 聯(lián)結(jié)構(gòu)忍受動(dòng)力特性方面的限制。通過(guò)確定的調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)盡管可以 改善動(dòng)態(tài)特性，但是這種調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)對(duì)參數(shù)比較提出高要求。只有 仔細(xì)協(xié)調(diào)各設(shè)備的調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)才可能改善調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)特性。
由于上述的缺陷，在高動(dòng)態(tài)要求中，放棄基礎(chǔ)的電流調(diào)節(jié)器。 在此原則上可以設(shè)想，間接地限制電流，而且通過(guò)限制給出的 或接收的有效功率和無(wú)效功率的理論值。為此可以設(shè)想，根據(jù)不同 的影響參數(shù)求得并使用具有給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率 的最大許用理論值的特性曲線。這些理論參數(shù)例如可以是電壓、頻 率或轉(zhuǎn)數(shù)。但是許多平常的影響參數(shù)不可避免地導(dǎo)致預(yù)先計(jì)算的特 性曲線的相對(duì)較大的不準(zhǔn)確性。其后果是，在許多運(yùn)行狀態(tài)必需比 保護(hù)設(shè)備實(shí)際所需更強(qiáng)烈地限制電流。在這種保護(hù)方案中逆變器和 電機(jī)必需按照相應(yīng)更高的功率設(shè)計(jì)，以一直保證保持許用值；但是 這種永久保持許用值是不可放棄的
因此本發(fā)明的目的是，調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)、其給出的或接收 的有效功率和無(wú)效功率，可靠地限制成不影響功率調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)特 性并且可以按照盡可能小的功率設(shè)計(jì)設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供具有權(quán)利要求1特征的方法以及具有 權(quán)利要求16特征的裝置。
本發(fā)明的有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)在從屬權(quán)利要求中描述。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的建議一種用于限制雙供電異步電機(jī)電流的
8方法，其中調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)的給出的和接收的有效功率和無(wú)效 功率，并且在雙供電異步電機(jī)運(yùn)行期間借助于由給定的最大許用電 流的同步電機(jī)模型這樣計(jì)算要給出的或要接收的有效功率的最大 許用理論值和要給出的或要接收的無(wú)效功率的最大許用理論值，使 得不超過(guò)它，并且使給定的有效功率理論值和無(wú)效功率理論值限制 在計(jì)算的最大許用值。
在按照本發(fā)明的解決方案中不再需要基礎(chǔ)的電流調(diào)節(jié)器，因?yàn)?br> 地實(shí)現(xiàn)電流限制。與上面探討的特性曲線解決方案不同不事先計(jì)算 給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率的最大許用理論值，而是在雙 供電異步電機(jī)運(yùn)行期間、最好在使用適合的反饋的條件下計(jì)算。由 此可以使要給出的或要接收的運(yùn)行和無(wú)效功率的最大許用理論值 對(duì)于各個(gè)工作點(diǎn)個(gè)性化地確定。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中在計(jì)算有效功率和無(wú)效功率的最大 許用理論值時(shí)為了修正至少引用待限電流的實(shí)際值。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在給出優(yōu)先有效功率(Prioritaet Wirkleistung)時(shí)首先確定要給出的或要接收的有效功率的最大許用
的或要接收的無(wú)效功率的最大許用理論值。在給出優(yōu)先無(wú)效功率時(shí) 首先確定要給出的或要接收的無(wú)效功率的最大許用理論值并且根
有效功率的最大許用理論值。
在給出優(yōu)先有效功率時(shí)首先產(chǎn)生有效功率，即，首先減小無(wú)效 功率。這個(gè)優(yōu)先權(quán)(Prioritaet)例如為了傳動(dòng)鏈緩沖 (TriebstmngdaempfUng)而給定。在給出優(yōu)先無(wú)效功率時(shí)首先產(chǎn)生無(wú) 效功率，即，對(duì)于太大的電流首先減小有效功率。優(yōu)先無(wú)效功率例 如為了電壓支持給出。
優(yōu)先有效功率或優(yōu)先無(wú)效功率的給出能夠以有利的方式使具有雙供電異步電機(jī)的設(shè)備適配于各自的條件。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)雙供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模 型由最大許用電流求得最大許用視在功率。
為了雙供電異步電機(jī)和從屬的逆變器的熱保護(hù)需要限制電流 值。在此是否涉及有效電流或無(wú)效電流并不重要。因此最大許用電 流是視在電流。因此特別筒單的是，在使用簡(jiǎn)化模型的條件下由最 大許用視在電流求得最大許用視在功率。這樣的實(shí)施例是特別普適 的。它可以與是否給出優(yōu)先有效功率或優(yōu)先無(wú)效功率無(wú)關(guān)地使用， 或者與是否給定確定的有效與無(wú)效功率比例、即功率系數(shù)無(wú)關(guān)。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，在給出優(yōu)先有效功率時(shí)由最大 許用枧在功率和有效功率修正值確定要給出的或要接收的有效功 率的最大許用理論值，并且由給出的或接收的有效功率、有效功率 修正值和無(wú)效功率修正值確定要給出的或要接收的無(wú)效功率的最 大許用理論值。
通過(guò)簡(jiǎn)化的模型確定最大許用視在功率。由于這個(gè)原因在實(shí)際 中最大許用視在功率不僅可能向上而且可能向下偏離。因此在給出 優(yōu)先有效功率時(shí)不僅僅由最大許用視在功率求得要給出的或要接 收的有效功率的最大許用理論值，而是特別有利地通迚有效功率修 正值加載最大許用視在功率。在給出優(yōu)先有效功率時(shí)為了最佳地利 用給出以有利的方式這樣確定要給出的或要接收的無(wú)效功率的最 大許用理論值，在考慮有效功率和無(wú)效功率的修正值的條件下不超 過(guò)最大許用視在功率。因此很顯然，為了求得給出的或接收的無(wú)效 功率的最大許用理論值考慮要給出的或要接收的有效功率的實(shí)際 值。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在給出優(yōu)先無(wú)效功率時(shí)由最大 許用視在功率和無(wú)效功率修正值確定要給出的或要接收的無(wú)效功 率的最大許用理論值并且由給出的或接收的無(wú)效功率、無(wú)效功率修 正值和有效功率修正值確定要給出的或要接收的有效功率的最大許用理論值。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)由給出的或接收的有效功 率的實(shí)際值和近似值組成的適配法則確定有效功率修正值，其中近 似值由反饋的有效功率修正值和有效功率的和組成，有效功率通過(guò) 雙供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型求得。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)由給出的或接收的無(wú)效功 率的實(shí)際值和近似值組成的適配法則確定無(wú)效功率修正值，其中近 似值由反饋的無(wú)效功率修正值和無(wú)效功率的和組成，無(wú)效功率通過(guò) 雙供電異步電機(jī)的筒化模型求得。
最好通過(guò)觀察器求得有效功率和無(wú)效功率的修正值。觀察器由 具有適合反饋的簡(jiǎn)化模型組成，該反饋負(fù)責(zé)使近似值與測(cè)得的系統(tǒng) 參數(shù)一致。這種一致借助于適配法則實(shí)現(xiàn)。必需這樣選擇該適配法 則，使適配過(guò)程穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)。適配法則的簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換是通過(guò)調(diào)節(jié)器或 濾波器評(píng)價(jià)近似值與實(shí)際值的差值。觀察器的系統(tǒng)參數(shù)是有效功率 和無(wú)效功率。簡(jiǎn)化模型由待限的電流和電壓計(jì)算模型有效功率和無(wú) 效功率。為此使反饋這樣添加用于有效功率或無(wú)效功率的修正值， 使該總和與要被調(diào)節(jié)的要給出的或要接收的有效功率和無(wú)效功率 一致。
通常使雙供電異步電機(jī)在對(duì)稱(chēng)的三相電網(wǎng)上運(yùn)行。但是這在實(shí) 踐中不是總能得到。由于不對(duì)稱(chēng)在電壓和電流中除了順相序系統(tǒng)以 外也產(chǎn)生逆相序系統(tǒng)。對(duì)于調(diào)節(jié)要給出的或要接收的有效功率和無(wú) 效功率或執(zhí)行電流限制所需的測(cè)得的電流和電壓可以借助于已知 的方法分解成順相序系統(tǒng)和逆相序系統(tǒng)。這些方法例如可以由
H.Wrede 的 博 士 論文 "BeitrSge zur Erhdhung von Versorgungssicherheit und Spannungsqualit汪t in der Obertragung und Verteilung elektrischer Energie durch leistungselektronische Betriebsmittel(通過(guò)功率電子運(yùn)行機(jī)構(gòu)提高電能傳遞和分布中的供 電安全性和電壓質(zhì)量)"中得出，見(jiàn)2004年Shaker出版社。電流的逆相序系統(tǒng)分量導(dǎo)致附加的熱負(fù)荷，因此按照本發(fā)明的 另一優(yōu)選實(shí)施例，由順相序系統(tǒng)參數(shù)確定最大許用枧在功率，并且 通過(guò)把最大許用電流減小電流實(shí)際值的逆相序系統(tǒng)分量來(lái)確定電 流的最大許用順相序系統(tǒng)分量。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，代替給出的或接收的有效功率 的實(shí)際值而使用給出的或接收的順相序系統(tǒng)有效功率的實(shí)際值，并 且代替給出的或接收的無(wú)效功率的實(shí)際值而使用給出的或接收的 順相序無(wú)效功率實(shí)際值。
對(duì)于沒(méi)有中點(diǎn)接地系統(tǒng)的基波分量的總功率由四個(gè)點(diǎn)的和組 成，即由電流和電壓的順相序系統(tǒng)分量組成的點(diǎn)、由電流和電壓的 逆相序系統(tǒng)組成的點(diǎn)、由電壓的順相序系統(tǒng)分量和電流的逆相序系 統(tǒng)分量組成的點(diǎn)以及由電壓的逆相序系統(tǒng)分量和電流的逆相序系 統(tǒng)分量組成的點(diǎn)。尤其是由順和逆相序系統(tǒng)分量組成的點(diǎn)在功率調(diào)
節(jié)和電流限制時(shí)可能產(chǎn)生問(wèn)題，因?yàn)楫a(chǎn)生交變功率。對(duì)于50Hz的 基波頻率這種交變功率具有100Hz的頻率。而只由逆相序系統(tǒng)或順 相序系統(tǒng)分量構(gòu)成的點(diǎn)在靜態(tài)情況下產(chǎn)生直流參數(shù)。通過(guò)把總功率 減小順相序和逆相序系統(tǒng)分量的乘積以及逆相序系統(tǒng)分量的乘積 來(lái)計(jì)算順相序系統(tǒng)功率。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，為了通過(guò)雙供電異步電機(jī)的簡(jiǎn) 化模型求得有效功率和無(wú)效功率使用順相序系統(tǒng)參數(shù)。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，限制雙供電異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，限制雙供電異步電機(jī)的定子電流。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)定子的有 效功率和無(wú)效功率。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)電網(wǎng)的有效功率和無(wú)效功 率，在該電網(wǎng)上連接有雙供電異步電機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的還建議一種用于調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī) 給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率的裝置，其中該裝置包括用于 限制雙供電異步電機(jī)的機(jī)構(gòu)，其特征在于，通過(guò)該機(jī)構(gòu)在雙供電異 步電機(jī)運(yùn)行期間借助于由最大許用電流這樣確定要給出的或要接 收的有效功率的最大許用理論值和要給出的或要接收的無(wú)效功率 的最大許用理論值，使得不超過(guò)最大許用電流。
按照本發(fā)明的裝置例如可以是用于控制逆變器的控制器，它配 有用于接收測(cè)量信號(hào)和給定理論值的節(jié)點(diǎn)并且具有或多個(gè)用于評(píng) 價(jià)節(jié)點(diǎn)信號(hào)和執(zhí)行實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的微處理器。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述裝置包括用于給出優(yōu)先權(quán)的機(jī)
接收的有效功率的最大許用理論值并且根據(jù)要給出的或要接收的
最大許用理論值，并且在給出優(yōu)先無(wú)效功率時(shí)首先通過(guò)該機(jī)構(gòu)確定 要給出的或要接收的無(wú)效功率的最大許用理論值并且根據(jù)要給出 的或要接收的無(wú)效功率理論值通過(guò)該機(jī)構(gòu)確定要給出的或要接收 的有效功率的最大許用理論值。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，所述機(jī)構(gòu)在使用雙供電異步電 機(jī)的簡(jiǎn)化模型的條件下由最大許用電流求得最大許用視在功率。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在給出優(yōu)先有效功率時(shí)由最大 許用視在功率和有效功率修正值通過(guò)機(jī)構(gòu)確定要給出的或要接收 的有效功率的最大許用理論值，并且由給出的或接收的有效功率的 實(shí)際值、有效功率修正值和無(wú)效功率修正值通過(guò)機(jī)構(gòu)確定要給出的 或要接收的無(wú)效功率的最大許用理論值。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在給出無(wú)效功率的優(yōu)先權(quán)時(shí)由 最大許用視在功率和無(wú)效功率修正值通過(guò)機(jī)構(gòu)確定要給出的或要 接收的無(wú)效功率的最大許用理論值，并且由給出的或接收的無(wú)效功 率的實(shí)際值、無(wú)效功率修正值和有效功率修正值通過(guò)機(jī)構(gòu)確定要給出的或要接收的有效功率的最大許用理論值。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)由給出的或接收的有效功 率的實(shí)際值和近似值的適配一致性確定有效功率修正值，其中由反 饋的有效功率修正值和有效功率的和組成近似值，有效功率通過(guò)機(jī) 構(gòu)在使用雙供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型的條件下計(jì)算。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)由給出的或接收的無(wú)效功 率的實(shí)際值和近似值的適配一致性確定無(wú)效功率修正值，其中由反 饋的無(wú)效功率^奮正值和無(wú)效功率的和組成近似值，無(wú)效功率通過(guò)才幾 構(gòu)在使用雙供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型的條件下計(jì)算。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)^L構(gòu)由順相序系統(tǒng)參數(shù)確 定最大許用視在功率并且通過(guò)機(jī)構(gòu)把最大許用電流減小電流實(shí)際 值的逆相序系統(tǒng)分量來(lái)確定電流的最大許用順相序分量。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述機(jī)構(gòu)使用給出的或接收的 順相序系統(tǒng)有效功率的實(shí)際值代替給出的或接收的有效功率實(shí)際 值并且使用給出的或接收的順相序系統(tǒng)無(wú)效功率的實(shí)際值代替給 出的或接收的無(wú)效功率實(shí)際值。
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，所述機(jī)構(gòu)為了計(jì)算有效功率和 無(wú)效功率在使用雙供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型的條件下使用順相序 系統(tǒng)參數(shù)
按照本發(fā)明的另 一優(yōu)選實(shí)施例，限制雙供電異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流。
按照本發(fā)明的另 一 優(yōu)選實(shí)施例，限制雙供電異步電機(jī)的定子電流。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)定子的有 效功率和無(wú)效功率。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)電網(wǎng)的有效功率和無(wú)效功 率，在電網(wǎng)上連接雙供電異步電機(jī)
14下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中


圖1示出用于調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)的給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖，其中沒(méi)有基礎(chǔ)的電流調(diào)節(jié)器，
圖2示出按照本發(fā)明的用于確定要給出的或要接收的有效功率和無(wú)效功率的最大許用理論值的方法的示意圖，
圖3示出用于求得有效功率^uE值的示意圖，
圖4示出用于求得無(wú)效功率修正值的示意圖。
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)的給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率，其中限制電機(jī)電流。下面以限制雙供電異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流的示例解釋本發(fā)明，調(diào)節(jié)其在電網(wǎng)上給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率。
圖I示出雙供電異步電機(jī)的示意圖，具有從屬的調(diào)節(jié)技術(shù)。該異步電機(jī)5由定子5a和轉(zhuǎn)子5b組成。此外該異步電機(jī)具有位置傳感器5c。為了使雙供電異步電機(jī)運(yùn)行還需要逆變器6,在這個(gè)實(shí)施例中該逆變器由電網(wǎng)側(cè)的逆變器6a和電機(jī)側(cè)的逆變器6b組成，電網(wǎng)側(cè)的和電4幾側(cè)的逆變器通過(guò)直流電壓中間回路6c相互連接。位置傳感器5c包括未示出的評(píng)價(jià)單元。由此不僅轉(zhuǎn)子位置而且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)都可以用于調(diào)節(jié)。在可選擇的實(shí)施例中轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)也可以由異步電機(jī)的電參數(shù)確定，即不使用機(jī)械傳感器。
雙供電異步電機(jī)的調(diào)節(jié)器傳輸用于要給出的或要接收的有效功率la的理論值、下面簡(jiǎn)稱(chēng)為有效功率理論值，和用于要給出和要接收的無(wú)效功率lb的理論值、下面簡(jiǎn)稱(chēng)為無(wú)效功率理論值。在圖1所示的附圖中涉及在電網(wǎng)上給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率。通過(guò)功率計(jì)算模型2由電網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓的實(shí)際值確定電網(wǎng)有效功率2a的實(shí)際值和電網(wǎng)無(wú)效功率2b的實(shí)際值。將有效功率理論值la和負(fù)的有效功率理論值2a輸送到加法器4a并且得到理論參數(shù)偏差。相應(yīng)地為了確定理論參數(shù)偏差而將無(wú)效功率理論值
15lb和負(fù)的無(wú)效功率理論值2b輸送到加法器4b。相應(yīng)的理論參數(shù)偏差輸送到有效功率調(diào)節(jié)器3a和無(wú)效功率調(diào)節(jié)器3b。
沒(méi)有基礎(chǔ)的電流調(diào)節(jié)器的功率調(diào)節(jié)器的另一重要組成部分是以模型為基礎(chǔ)的反饋。這個(gè)反饋通過(guò)反饋單元7計(jì)算。對(duì)反饋單元輸送定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流，其中三相測(cè)得的參數(shù)通過(guò)轉(zhuǎn)換單元8a-c轉(zhuǎn)換到兩相坐標(biāo)系。兩相坐標(biāo)系不僅可以是固定的(wicklungsfest)坐標(biāo)系，也可以是旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系。根據(jù)反饋形式只需這些參數(shù)的一部分。此外對(duì)于反饋一般需要電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。為此對(duì)反饋單元7傳輸位置傳感器評(píng)價(jià)單元的轉(zhuǎn)數(shù)。功率調(diào)節(jié)器3a和3b的輸出通過(guò)加法器4c以輸送加載反饋單元。根據(jù)所使用坐標(biāo)系的形式使功率調(diào)節(jié)器的輸出事先通過(guò)反饋單元8e轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的坐標(biāo)系。加法器4c的和在通過(guò)轉(zhuǎn)換單元8d轉(zhuǎn)換成三相自然坐標(biāo)后形成用于電機(jī)側(cè)逆變器的調(diào)整信號(hào)。
圖2示出按照本發(fā)明的用于確定給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率的最大許用理論值的方法。在此有效功率理論值la限制在給出的或接收的有效功率10a的最大許用理論值。如何也如圖l所示，使有限的有效功率理論值通過(guò)加法器4a以有效功率2a的負(fù)實(shí)際值加載并且輸送到有效功率調(diào)節(jié)器3a。相應(yīng)地使無(wú)效功率lb限制在給出的或接收的無(wú)效功率10b的最大許用理論值，通過(guò)加法器4b以無(wú)效功率的負(fù)實(shí)際值加栽并輸送到無(wú)效功率調(diào)節(jié)器3b。
通過(guò)電流限制單元10求得有效功率和無(wú)效功率的最大許用理論值。對(duì)電流限制單元IO可以給定優(yōu)先有效功率或優(yōu)先無(wú)效功率。與優(yōu)先權(quán)無(wú)關(guān)地通過(guò)電流限制單元按照等式(l)計(jì)算最大許用視在功率Smax。
其中Uoen是發(fā)電機(jī)電壓15的數(shù)值，IR。t, m議是最大許用轉(zhuǎn)子電流16。有效減速比W2i是簡(jiǎn)化模型的參數(shù)。在給出優(yōu)先有效功率時(shí)由等式(2)計(jì)算給出的或接收的有效功率10aP麗的最大許用理論值并且由等式(3)計(jì)算給出的或接收的無(wú)
效功率10bQmax的最大許用理論值。
(i-j)
其中Po是有效功率修正值lla， Qo是無(wú)效功率修正值lib,它由修正單元11傳輸?shù)诫娏飨拗茊卧?0。給出的或接收的有效功率2a Pist的實(shí)際值由功率計(jì)算模型2傳輸?shù)诫娏飨拗茊卧?0。 s是轉(zhuǎn)差率12，它同樣必需供電流限制單元使用。
在給出優(yōu)先無(wú)效功率時(shí)由等式(4)計(jì)算給出的或接收的無(wú)效功率10b Qm狀最大許用理論值并且由等式(5)計(jì)算給出的或接收的有效功率1 Oa Pmax的最大許用理論值。
0咖-s鵬+e。 (4)
A鵬- V(G臓—2。)2 —(2w-d")+P0 (5)
對(duì)于上面解釋的參數(shù)在這里還添加給出或解釋的無(wú)效功率2bQist的實(shí)際值，它與有效功率實(shí)際值類(lèi)似地由功率計(jì)算模型2傳輸?shù)诫娏飨拗茊卧?0。
對(duì)于修正單元II為了求得有效功率修正值lla和無(wú)效功率修正值11b傳輸給出或接收有效功率2a和無(wú)效功率2b的實(shí)際值。此外對(duì)修正對(duì)于輸送轉(zhuǎn)差率12和發(fā)電機(jī)電壓13的實(shí)際值和轉(zhuǎn)子電流14。在圖3和4中詳細(xì)示出修正單元的工作原理。
圖3示出用于求得有效功率修正值lla的方法的示意圖。對(duì)計(jì)算單元17a輸送發(fā)電機(jī)電壓13、轉(zhuǎn)子電流14和轉(zhuǎn)差率12。在所述的實(shí)施例中示出在固定的兩相坐標(biāo)系中的發(fā)電機(jī)電壓和轉(zhuǎn)子電流。因此發(fā)電機(jī)電壓通過(guò)分量UGen. a和UGen, p描述。轉(zhuǎn)子電流由分量Ir。。 《和IR。t. p組成。由此由簡(jiǎn)化模型計(jì)算有效功率PM。dell。
尸歸=(卜0' w21 - (t/Gm ff /紐,。+ . (6)
模型有效功率PM。dd,形成計(jì)算單元17a的輸出。模型有效功率通過(guò)加法器18a以反饋的有效功率修正值lla加載并且得到接收或給出的有效功率的近似值。將近似值和有效功率實(shí)際值2a輸送到加法器19a并且通過(guò)加法法則確定有效功率修正值lla。加法過(guò)程通過(guò)加法器20a和調(diào)節(jié)器21a實(shí)現(xiàn)。加法器20a由負(fù)的近似值和有效功率實(shí)際值求得調(diào)節(jié)器的輸入?yún)?shù)。調(diào)節(jié)器21a的輸出參數(shù)形成有效功率修正值lla。
圖4示出用于求得無(wú)效功率修正值的方法的相應(yīng)示意圖。計(jì)算單元17b由發(fā)電機(jī)電壓13和轉(zhuǎn)子電流14求得模型無(wú)效功率QM。dell。按照等式(7)計(jì)算在固定的兩相坐標(biāo)系中的模型無(wú)效功率。
通過(guò)加法器18b使模型無(wú)效功率以反饋的無(wú)效功率修正值加載并且得到接收或給出的無(wú)效功率的近似值。加法器20b由負(fù)的近似值和無(wú)效功率實(shí)際值2b求得偏差，它輸送到調(diào)節(jié)器21b。調(diào)節(jié)器的輸出是無(wú)效功率修正值llb 加法器20b和調(diào)節(jié)器21b形成加法單元19b。
所述的實(shí)施例只在雙供電固定的異步電機(jī)在對(duì)稱(chēng)的三相電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)才是功能可靠的。但是也可以考慮非對(duì)稱(chēng)。為此將測(cè)量參數(shù)分解在順相序和逆相序系統(tǒng)中。
供電流限制單元IO使用的最大許用轉(zhuǎn)子電流16通過(guò)轉(zhuǎn)子電流
iR。t, max, mit的最大許用順相序系統(tǒng)分量替換。這個(gè)順相序系統(tǒng)分量
由最大許用轉(zhuǎn)子電流IR。t, max和轉(zhuǎn)子電流實(shí)際值IR。t, gegen的逆相序系統(tǒng)分量給出。4
(8)
量替換。
為了計(jì)算模型有效功率和無(wú)效功率使用發(fā)電機(jī)電壓和轉(zhuǎn)子電 流的順相序系統(tǒng)分量。。
(9)
(10)
用保護(hù)方案。
本方法也能夠類(lèi)似地用于限制雙供電異步電機(jī)的定子電流。此 外在調(diào)節(jié)定子的有效功率和無(wú)效功率時(shí)也可以使用本方法。
權(quán)利要求
1. 一種用于限制雙供電異步電機(jī)(5)的電流的方法，其中借助于給定的有效功率理論值和無(wú)效功率理論值來(lái)調(diào)節(jié)給出的或接收的有效功率以及給出的或接收的無(wú)效功率，其特征在于，在雙供電異步電機(jī)運(yùn)行期間借助于同步電機(jī)(5)模型由給定的最大許用電流(16)這樣計(jì)算要給出的或要接收的有效功率(10a)的最大許用理論值和要給出的或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論值，即，使得其不被超過(guò)，并且使給定的有效功率理論值和無(wú)效功率理論值被限制為所計(jì)算的最大許用有效功率理論值和最大許用無(wú)效功率理論值。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在計(jì)算用于有效 功率和無(wú)效功率的最大許用理論值時(shí)至少引用待限電流的實(shí)際值 以用于〗多正。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在給出優(yōu)先 有效功率時(shí)首先來(lái)確定要給出的或要接收的有效功率(10a)的最大 許用理論值，并且根據(jù)要給出的或要接收的有效功率理論值來(lái)確定 要給出的或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論值，效功率(10b)的最大許用理論值，并且根椐要給出的或要接收的無(wú)效 功率理論值來(lái)確定要給出的或要接收的有效功率(10a)的最大許用 理論值。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通 過(guò)雙供電異步電機(jī)(5)的簡(jiǎn)化模型由最大許用電流求得最大許用視 在功率。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在給出優(yōu)先有效 功率時(shí)，由最大許用視在功率和有效功率修正值(l 1 a)來(lái)確定要給出 的或要接收的有效功率(10a)的最大許用理論值，并且由給出的或接收的有效功率(2a)的實(shí)際值、有效功率修正值(lla)和無(wú)效功率修正 值(llb)來(lái)確定要給出的或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論值。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在給出優(yōu)先無(wú)效 功率時(shí)，由最大許用視在功率和無(wú)效功率修正值(llb)來(lái)確定要給出 的或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論值，并且由給出的或接 收的無(wú)效功率(2b)的實(shí)際值、無(wú)效功率修正值(llb)和有效功率修正 值(lla)來(lái)確定要給出的或要接收的有效功率(lla)的最大許用理論 值。
7, 如權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通配法則來(lái)確定有效功率修正值(lla)，其中該近似值由反饋的有效功 率修正值(l 1 a)和有效功率的總和組成，而該有效功率通過(guò)雙供電異 步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型求得。
8.如權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通配法則來(lái)確定無(wú)效功率#"正值(1 lb)，其中該近似值由反饋的無(wú)效功 率修正值(llb)和無(wú)效功率的總和組成，而該無(wú)效功率通過(guò)雙供電異 步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型求得。
9. 如權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由 順相序系統(tǒng)參數(shù)來(lái)確定最大許用視在功率，并且通過(guò)把最大許用電 流減小電流實(shí)際值的逆相序系統(tǒng)分量來(lái)確定電流的最大許用順相 序系統(tǒng)分量。
10. 如權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，代 替給出的或接收的有效功率的實(shí)際值而使用給出的或接收的順相 序系統(tǒng)有效功率的實(shí)際值，并且代替給出的或接收的無(wú)效功率的實(shí) 際值而使用給出的或接收的順相序無(wú)效功率實(shí)際值。
11. 如權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)雙供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型使用順相序系統(tǒng)參數(shù)來(lái)求得有效功 率和無(wú)效功率。
12. 如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 限制雙供電異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流。
13. 如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 限制雙供電異步電^L的定子電流。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)定子的有效功率和無(wú)效功率。
15. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 調(diào)節(jié)電網(wǎng)的有效功率和無(wú)效功率，其中在該電網(wǎng)上連接有雙供電異 步電機(jī)。
16. —種用于調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)(5)給出的或接收的有效功率 和給出的或接收的無(wú)效功率的裝置，其中該裝置包括用于限制雙供 電異步電機(jī)的機(jī)構(gòu)，其特征在于，通過(guò)該機(jī)構(gòu)在雙供電異步電機(jī)運(yùn) 行期間借助于異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型由給定的最大許用電流這樣來(lái) 確定要給出的或要接收的有效功率(10a)的最大許用理論值和要給 出的或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論值，即，使得最大許 用電流(16)不被超過(guò)。
17. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括 用于給出優(yōu)先權(quán)的機(jī)構(gòu)，并且在給出優(yōu)先有效功率時(shí)首先通過(guò)該機(jī) 構(gòu)來(lái)確定要給出的或要接收的有效功率(10a)的最大許用理論值，并 且根據(jù)要給出的或要接收的有效功率理論值通過(guò)該機(jī)構(gòu)來(lái)確定要 給出的或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論值，并且在給出優(yōu)先無(wú)效功率時(shí)首先通過(guò)該機(jī)構(gòu)來(lái)確定要給出的 或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論值，并且根據(jù)要給出的或有效功率(10a)的最大許用理論值。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述機(jī)構(gòu)在使用雙供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型的條件下由最大許用電流求得最大 許用視在功率。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，在給出優(yōu)先有 效功率時(shí)由最大許用視在功率和有效功率修正值(lla)通過(guò)所述機(jī) 構(gòu)來(lái)確定要給出的或要接收的有效功率(10a)的最大許用理論值，并 且由給出的或接收的有效功率(2a)的實(shí)際值、有效功率修正值(lla) 和無(wú)效功率修正值(llb)通過(guò)機(jī)構(gòu)來(lái)確定要給出的或要接收的無(wú)效 功率(10b)的最大許用理論值。
20. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，在給出無(wú)效功 率的優(yōu)先權(quán)時(shí)由最大許用視在功率和無(wú)效功率修正值(llb)通過(guò)所 述機(jī)構(gòu)來(lái)確定要給出的或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論 值，并且由給出的或接收的無(wú)效功率(2b)的實(shí)際值、無(wú)效功率修正 值(llb)和有效功率修正值(lla)通過(guò)機(jī)構(gòu)來(lái)確定要給出的或要接收 的有效功率(10a)的最大許用理論值。
21. 如權(quán)利要求19或20所述的裝置，其特征在于，通過(guò)由用 于給出的或接收的有效功率的實(shí)際值(2a)和近似值的適配一致性來(lái) 確定有效功率修正值(lla),其中由反饋的有效功率修正值(lla)和 有效功率的總和組成近似值，而該有效功率通過(guò)所述機(jī)構(gòu)在使用雙 供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型的條件下計(jì)算。
22. 如權(quán)利要求19或20所述的裝置，其特征在于，通過(guò)由用 于給出的或接收的無(wú)效功率的實(shí)際值(2a)和近似值的適配一致性來(lái) 確定無(wú)效功率修正值(llb),其中由反饋的無(wú)效功率修正值(llb)和 無(wú)效功率的總和組成近似值，而該無(wú)效功率通過(guò)所述機(jī)構(gòu)在使用雙 供電異步電機(jī)的簡(jiǎn)化模型的條件下計(jì)算。
23. 如權(quán)利要求18至22中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 通過(guò)所述機(jī)構(gòu)由順相序系統(tǒng)參數(shù)來(lái)確定最大許用視在功率，并且通 過(guò)所述機(jī)構(gòu)把最大許用電流減小電流實(shí)際值的逆相序系統(tǒng)分量來(lái) 確定電流的最大許用順相序分量。
24. 如權(quán)利要求19至22中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 所述機(jī)構(gòu)使用給出的或接收的順相序系統(tǒng)有效功率的實(shí)際值來(lái)代 替給出的或接收的有效功率實(shí)際值，并且使用給出的或接收的順相 序系統(tǒng)無(wú)效功率的實(shí)際值來(lái)代替給出的或接收的無(wú)效功率實(shí)際值。
25. 如權(quán)利要求21或22中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 所述機(jī)構(gòu)為了計(jì)算有效功率和無(wú)效功率在使用雙供電異步電機(jī)的 簡(jiǎn)化模型的條件下使用順相序系統(tǒng)參數(shù)
26. 如權(quán)利要求16至25中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 限制雙供電異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流。
27. 如權(quán)利要求16至25中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 限制雙供電異步電機(jī)的定子電流。
28. 如權(quán)利要求16至25中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)定子的有效功率和無(wú)效功率。
29. 如權(quán)利要求16至25中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 調(diào)節(jié)電網(wǎng)的有效功率和無(wú)效功率，在該電網(wǎng)上連接有雙供電異步電 機(jī)。
全文摘要
在一種用于調(diào)節(jié)雙供電異步電機(jī)(5)的給出的或接收的有效功率和無(wú)效功率的方法以及裝置中在放棄基礎(chǔ)的電流調(diào)節(jié)器的條件下由此保證保持最大許用電機(jī)電流(16)，在雙供電異步電機(jī)運(yùn)行期間借助于由給定的最大許用電流(16)的同步電機(jī)(5)模型、最好修正地至少借助于待限的電機(jī)電流這樣計(jì)算要給出的或要接收的有效功率(10a)的最大許用理論值和要給出的或要接收的無(wú)效功率(10b)的最大許用理論值，使得不超過(guò)至少許用電流(16)。接著使給定的有效功率理論值和無(wú)效功率理論值限制在計(jì)算的最大許用值。
文檔編號(hào)H02P21/00GK101467343SQ200780021464
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
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