用于確定磁極轉子角的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定與供電網電連接的具有轉子的同步發(fā)電機的磁極轉子角的方法，其中，設有至少一個轉數測量裝置，該轉數測量裝置在轉子轉一轉期間、尤其是在轉每一圈期間向分析處理單元報告至少一個轉數信號，其中，設有頻率測量裝置，該頻率測量裝置在供電網電壓信號的每個周期時間向分析處理單元報告一個頻率信號，由該分析處理單元確定在轉數信號的報告與頻率信號的報告之間的持續(xù)時間，根據所求得的持續(xù)時間推斷出磁極轉子角。本發(fā)明還涉及一種用于確定磁極轉子角的系統(tǒng)。
【專利說明】用于確定磁極轉子角的方法和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定與供電網電連接的具有轉子的同步發(fā)電機的磁極轉子角的方法，其中，設有至少一個轉數測量裝置，該轉數測量裝置在轉子轉一轉期間、尤其是在轉每一圈期間向分析處理單元報告至少一個轉數信號，其中，設有頻率測量裝置，該頻率測量裝置在供電網電壓信號的每個周期時間向分析處理單元報告一個頻率信號，由該分析處理單元確定在轉數信號的報告與頻率信號的報告之間的持續(xù)時間，根據所求得的持續(xù)時間推斷出磁極轉子角。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于確定磁極轉子角的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0003]在使用與供電網電連接的同步發(fā)電機時往往要求同步發(fā)電機的電容性運行。在此應提高同步發(fā)電機所輸出的電容性無功功率，從而例如可以實現cos<tcap.〈0.95的功率因數。電容性無功功率的提高可以通過同步發(fā)電機的勵磁不足來實現，但在勵磁不足時不得不接近同步發(fā)電機的穩(wěn)定極限。
[0004]在此眾所周知，磁極轉子角是用于同步發(fā)電機運行穩(wěn)定性的尺度。在與供電網連接的同步發(fā)電機中磁極轉子角或者負載角表示同步發(fā)電機轉子上的磁極與同步發(fā)電機定子上的磁極的偏差。在此，轉子上的磁極通常由轉子上的被供應直流電的激勵繞組產生而同步發(fā)電機定子上的磁極通過典型地構造為三相的供電網施加到定子的相應繞組上的電壓產生。磁極轉子角由此在矢量圖中表示定子電壓與轉子電壓或者磁極轉子電壓之間的角度，在此轉子電壓在同步發(fā)電機運行中超前于定子電壓。在通過供電網使負載增加時、即在通過同步發(fā)電機使能量供應提高時，磁極轉子角也增加。當磁極轉子角過大時，這會導致同步發(fā)電機不穩(wěn)定。
[0005]為了測定磁極轉子角，例如由DE102010001248A1已知:通過檢測到的在同步發(fā)電機轉子的轉數信號的出現與供電網電壓信號的電壓過零點的出現之間的時間推斷出磁極轉子角。但在此描述的方法需要復雜的校準。這樣必須將電壓曲線內部的確定的重要點配置給轉子的一個規(guī)定旋轉位置并且接著必須將轉數測量裝置的傳感器相應安置在轉子上，使得該傳感器在到達轉子的規(guī)定旋轉位置時發(fā)出輸出信號。換言之，在每次校準時都必須將轉數測量裝置的傳感器精確地定位在同步發(fā)電機中一個待確定的位置上，以便使該方法起作用。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:提出一種相對于現有技術改進的用于測定磁極轉子角的方法。尤其是應簡化該方法的校準。
[0007]根據本發(fā)明，該目的通過用于確定與供電網電連接的且具有轉子的同步發(fā)電機的磁極轉子角的方法得以實現，其中，設置有至少一個轉數測量裝置，該轉數測量裝置在轉子轉一圈期間、尤其是在每轉一圈期間向分析處理單元報告至少一個轉數信號；設有頻率測量裝置，該頻率測量裝置在供電網電壓信號的每個周期時間向所述分析處理單元報告一個頻率信號，由該分析處理單元確定轉數信號的報告與頻率信號的報告之間的持續(xù)時間，根據所確定的持續(xù)時間推斷出磁極轉子角，其特征在于，為了校準該方法，將在完成同步發(fā)電機與供電網的同步后并且在同步發(fā)電機基本上未被加載負載時所求得的持續(xù)時間作為空轉持續(xù)時間存儲于分析處理單元中，為了測定磁極轉子角，用所求得的持續(xù)時間減去空轉持續(xù)時間得到時間差，根據該時間差推斷出磁極轉子角。
[0008]根據本發(fā)明，所述目的還通過用于確定與供電網電連接的且具有轉子的同步發(fā)電機的磁極轉子角的系統(tǒng)得以實現，其中，設置有至少一個轉數測量裝置，該轉數測量裝置在轉子轉一圈期間、尤其是在每轉一圈期間向分析處理單元報告至少一個轉數信號；設有頻率測量裝置，該頻率測量裝置在供電網電壓信號的每個周期時間向所述分析處理單元報告一個頻率信號，由該分析處理單元確定轉數信號的報告與頻率信號的報告之間的持續(xù)時間，根據所確定的持續(xù)時間推斷出磁極轉子角，其特征在于，將在完成同步發(fā)電機與供電網的同步后并且在同步發(fā)電機基本上未被加載負載時所求得的持續(xù)時間作為空轉持續(xù)時間存儲于分析處理單元中，其中，設置有用于測定磁極轉子角的機構，該機構用所求得的持續(xù)時間減去空轉持續(xù)時間得到時間差，根據該時間差推斷出磁極轉子角。
[0009]根據本發(fā)明設定:為了校準該方法，將在完成同步發(fā)電機與供電網的同步后并且在同步發(fā)電機基本上未被加載負載時所求得的持續(xù)時間作為空轉持續(xù)時間存儲于分析處理單元中，并且為了測定磁極轉子角，用所求得的持續(xù)時間減去空轉持續(xù)時間得到時間差，根據該時間差推斷出磁極轉子角。
[0010]在同步發(fā)電機未被加載負載時、即在同步發(fā)電機空轉時，磁極轉子角為O度。因此在空轉時在完成同步發(fā)電機與供電網的同步后可以將所確定的在轉數信號的報告與頻率信號的報告之間的持續(xù)時間用作用于接下來在同步發(fā)電機被加載負載時確定磁極轉子角的參考值。在空轉時將所求得的持續(xù)時間作為空轉持續(xù)時間存儲于分析處理單元中。為了確定當前的磁極轉子角相應地用所求得的持續(xù)時間減去所述參考時間或者空轉持續(xù)時間，因此所建議的方法與轉數測量裝置的傳感器的地理定位無關，也就是說，轉數測量裝置可以任意設置。換言之，在校準所建議的方法時，無須為了該方法奏效而確定轉數測量裝置的傳感器應定位的精確位置。轉數測量裝置的傳感器可以在任意位置定位，這是因為通過確定和使用用來測定磁極轉子角的空轉持續(xù)時間完成了該方法在傳感器的定位方面的修正。
[0011]頻率信號可以是定子電壓在電壓信號每個周期時間的相應最大值或優(yōu)選為相應的(例如正的)電壓過零點。有利的是:在電壓信號的每個周期時間正好向分析處理單元報告一個頻率信號。在此情況下在工作頻率為50HZ的供電網中每20毫秒(ms)向分析處理單兀報告一個頻率信號。
[0012]所建議的方法也與同步發(fā)電機的極數無關地并且與轉數測量裝置的傳感器數量無關地起作用，這是因為通過所建議的校準始終實施在現有條件方面的修正。這樣例如在雙極同步發(fā)電機中，其中具有定位在該同步發(fā)電機轉子的任意位置上的轉數傳感器，在每個電壓信號的周期時間確定一次磁極轉子角。在四極同步發(fā)電機中，其中在轉子上僅設有一個轉數傳感器，例如在每兩個電壓信號周期時間確定一次磁極轉子角。如果為四極同步發(fā)電機中例如在轉子上配備有兩個以180度錯開的轉數傳感器，那么又在電壓信號的每個周期時間確定一次磁極轉子角。在所有這些變型方案中，所建議的校準都導致在現有條件方面的自動修正。
[0013]根據一種特別優(yōu)選的實施方式可以設定:轉子與內燃機、尤其是燃氣發(fā)動機的發(fā)動機軸機械剛性連接，并且至少一個轉數測量裝置在內燃機的發(fā)動機軸或凸輪軸每轉一圈時向分析處理單元報告至少一個轉數信號。其優(yōu)點在于:可以將通常已存在于內燃機中的轉數測量裝置用作用于轉數信號的信號發(fā)送器。這樣例如設置在內燃機曲軸或凸輪軸上的傳感器可以向分析處理單元報告轉數信號。在此通過所建議的校準也可以無須將相應的傳感器定位于精確定義的位置上。
[0014]換言之可以設定:所述至少一個轉數測量裝置包括傳感器，該傳感器可以沿轉子的圓周或沿發(fā)動機軸的圓周任意設置，并且至少一個轉數測量裝置包括與傳感器共同作用的信號發(fā)送器，該信號發(fā)送器可以沿同步發(fā)電機的定子的圓周或在內燃機的殼體上任意設置。
[0015]此外，通過所建議的校準也可以將內燃機凸輪軸的傳感器或者拾取器用作用于轉數信號的信號發(fā)送器。電壓信號的周期時間在工作頻率為50Hz的供電網中為20ms。內燃機的凸輪軸例如可以以每分鐘750圈來旋轉。于是設置在凸輪軸上的傳感器僅僅每80ms就發(fā)出一個轉數信號。但由于可以設定:始終僅僅所報告的轉數信號是用于確定在轉數信號的報告與頻率信號的報告之間的持續(xù)時間的觸發(fā)者，所以在此情況下每四個電壓信號周期時間確定一次磁極轉子角。在此校準應確保磁極轉子角確定可以在無其它機械干擾或調諧的情況下進行。
[0016]通常在具有多個極P的同步發(fā)電機中可以設定:轉子每轉一圈、即每P個周期時間僅確定一次實際磁極轉子角。例如位于每分鐘轉750圈的轉子上的轉數測量裝置僅僅每80ms提供一個信號，并且在50Hz的供電網中僅每第四個電壓過零點進行評估。通過提高轉子上轉數測量裝置或者傳感器的數量尤其是可以為緩慢運轉的同步發(fā)電機任意提高測量精度。轉子上的多個傳感器(拾取器)應優(yōu)選均勻分布在圓周上，但也可以任意設置轉數測量裝置，其如所建議的那樣有針對性地進行校準。
[0017]在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中可以設定:時間差成比例地換算為單位為度的磁極轉子角，并且值基本上為O秒的時間差對應O度的磁極轉子角并且值基本上為供電網電壓信號的四分之一周期時間的時間差對應90度的磁極轉子角。90度的磁極轉子角為理論磁極極限轉差率。如果超過該極限導致同步發(fā)電機不穩(wěn)定，在不穩(wěn)定時由內燃機通過與轉子連接的發(fā)動機軸輸入的機械功率不能再如希望的那樣轉換為電功率，并且內燃機開始打滑。
[0018]在工作頻率為50Hz的供電網中，電壓信號的周期時間為20ms。這在矢量圖中對應電壓矢量的360度的完整旋轉。該周期時間的四分之一(相當于90度)在這種供電網中為5msο因此,所確定的5ms的時間差會對應90度的磁極轉子角。
[0019]在工作頻率為60Hz的供電網中，電壓信號的周期時間為16.667ms。該周期時間的四分之一為4.167ms。因此，在這種供電網中所確定的4.167ms的時間差會對應90度的磁極轉子角。
[0020]因此，通過納入供電網的現有工作頻率可以將所建議的方法與工作頻率不同的供電網結合使用。
[0021]一種特殊的變型方案設定:在所確定的磁極轉子角大于5度時、優(yōu)選大于7度時，由分析處理單元發(fā)出報警信號以便用信號通知即將出現的磁極轉差。由此已經可以提前、即在實際磁極轉差之前及時做出反應，例如分離同步發(fā)電機與供電網或提高激勵電壓，所述磁極轉差率會在同步發(fā)電機和內燃機上引起巨大損壞。
[0022]由于通常由同步發(fā)電機制造商給出的具有磁極極限轉差率的曲線僅適用于確定的額定電壓并且此外通常具有未知大小的余量，所以可通過根據所建議的方法確定實際的當前磁極轉子角來使同步發(fā)電機更接近其磁極極限轉差率來運行。因此，同步發(fā)電機在電容性運行范圍中可以更好地得到充分利用，而無需昂貴地超大地確定同步發(fā)電機的尺寸。
[0023]由于供電網電壓信號的周期時間可以承受一定的波動，所以測定磁極轉子角的精度有利的是:將所述波動包括到對磁極轉子角的確定中。
[0024]因此特別是這樣的本發(fā)明實施方式是有利的，在其中為了考慮供電網電壓信號的電網頻率波動，在確定在轉數信號的報告與頻率信號的報告之間的持續(xù)時間時或期間確定電壓信號的實際周期時間，其中，通過用可預規(guī)定的理論周期時間除以該實際周期時間來確定至少一個修正因數，其中，所求得的持續(xù)時間與所述至少一個修正因數相乘。
[0025]所述可預規(guī)定的理論周期時間在此例如在工作頻率為50Hz的供電網中可以為20ms并且在工作頻率為60Hz的供電網中可以為16.667ms。電壓信號的實際周期時間優(yōu)選可以通過測量在兩個相繼的頻率信號之間的時間差來確定。
[0026]本發(fā)明的一種特別的變型方案可以設定:在確定空轉持續(xù)時間時或期間求出一個修正因數，其中，空轉持續(xù)時間與該修正因數相乘并且作為標準化的空轉持續(xù)時間存儲于分析處理單元中。此外可以設定:在確定時間差時或期間求出一個修正因數，其中，通過用所求得的持續(xù)時間乘以該修正因數得出標準化的持續(xù)時間，為了測定磁極轉子角，用標準化的持續(xù)時間減去標準化的空轉持續(xù)時間得出標準化的時間差，并且根據該標準化的時間差推斷出磁極轉子角。
[0027]換言之，為了考慮供電網電壓信號周期時間的波動，首先可以在校準所建議的方法時檢測電壓信號的實際具有的周期時間，可以借助關于可預規(guī)定的理論周期時間的修正因數來將所確定的在轉數信號的報告與頻率信號的報告之間的持續(xù)時間標準化并且將其作為標準化的空轉持續(xù)時間存儲于分析處理單元中。為了確定相應的磁極轉子角，也可以在接下來確定持續(xù)時間時同樣檢測電壓信號的相應實際存在的周期時間并且借助修正因數將相應所求得的持續(xù)時間標準化成可預規(guī)定的理論周期時間。標準化的持續(xù)時間與標準化的空轉持續(xù)時間之間的差形成關于可預規(guī)定的理論周期時間的標準化的時間差，從該時間差可以推斷出磁極轉子角。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]本發(fā)明的其它細節(jié)和優(yōu)點借助下面的【專利附圖】

【附圖說明】加以闡述。附圖中:
[0029]圖1為一種與內燃機連接的同步發(fā)電機和用于測定磁極轉子角的分析處理單元；
[0030]圖2為同步發(fā)電機和用于測定磁極轉子角的分析處理單元；
[0031]圖3a至3e為在同步發(fā)電機的不同運行方式中電壓信號、頻率信號以及轉數信號的時間曲線；
[0032]圖4a為具有任意設置的轉數測量裝置的同步發(fā)電機在空轉時的矢量圖；和
[0033]圖4b為在同步發(fā)電機有負載時根據圖4a的矢量圖?！揪唧w實施方式】
[0034]圖1示意性示出同步發(fā)電機2，其包括定子15和相對該定子15可旋轉的轉子3。在定子15上以已知的方式設置三個定子繞組16并且所述定子繞組與三相供電網I的三個相17連接。轉子3在本示例中構造成雙極的并且與內燃機12的發(fā)動機軸11剛性或者不相對旋轉地連接，所述內燃機例如可以構造為固定式燃氣發(fā)動機。發(fā)動機軸11以轉數η旋轉。在內燃機12上設有轉數測量裝置4。該轉數測量裝置4構造為現有技術中已知的轉數傳感器，該轉數傳感器包括設置在發(fā)動機軸11上的傳感器或者拾取器(Pick - up)4a和位置穩(wěn)定地設置在內燃機12殼體上的信號發(fā)送器4b并且在發(fā)動機軸11每轉一圈時通過第一信號導線18向分析處理單元6報告一個轉數信號5。同樣地，通過與供電網I的一個相17連接的頻率測量裝置7在相應相17的電壓信號9的每個周期時間τ通過第二信號導線19向分析處理單元6報告一個頻率信號10。
[0035]現在為了測定磁極轉子角δ，首先在完成同步發(fā)電機2與供電網I的同步后并且在同步發(fā)電機2空轉時為了校準而由分析處理單元6來確定轉數信號5的報告與頻率信號10的報告之間的持續(xù)時間T并且將該持續(xù)時間作為空轉持續(xù)時間IY存儲在分析處理單元6中。對于校準重要的是:同步發(fā)電機2處于空轉中、即基本上未被加載負載。在完成校準后，現在為了測定磁極轉子角δ，可以用所確定的在轉數信號5的報告與頻率信號10的報告之間的持續(xù)時間T減去所存儲的空轉持續(xù)時間IY而得到時間差TD，并且根據該時間差Td可以推斷出磁極轉子角δ。
[0036]在同步發(fā)電機2被加載負載時，磁極轉子角δ理論上提高到90度(理論極限轉差率)，這是因為內燃機12將磁極轉子或者轉子3在同步發(fā)電機2的發(fā)電機運行中沿發(fā)動機軸11的旋轉方向壓向前方。在此，轉數信號5與頻率信號10相比出現得越來越早，由此在轉數信號5的報告與頻率信號10的報告之間的持續(xù)時間T增加，也就是說基本上與出現的磁極轉子角δ成比例。
[0037]在工作頻率為50Hz且在磁極轉子角δ的理論最大值為90度的供電網I中持續(xù)時間T為空轉持續(xù)時間IY加5ms。因此通常時間差Td可以由檢測到的持續(xù)時間T減去空轉持續(xù)時間?Υ而求出并且通過時間差Td與磁極轉子角δ之間的比例來測定磁極轉子角δ。當持續(xù)時間T的檢測以足夠的分辨率和精度、例如以約0.1ms的分辨率進行時，磁極轉子角δ基本上可以精確確定到一度。在工作頻率為50Hz的供電網I中5ms的時間差Td (電壓信號9周期時間τ的四分之一)對應90度的磁極轉子角δ。與此相應，I度的磁極轉子角δ對應0.055ms的時間差TD。
[0038]所確定的磁極轉子角δ可以由分析處理單元6例如向上級控制裝置或調節(jié)裝置發(fā)出。為了用信號通知即將出現的磁極轉差率可以規(guī)定:在確定的磁極轉子角δ約為8度時由分析處理單元6發(fā)出報警信號14。
[0039]通常轉數測量裝置4也可以設置在內燃機12的顯示機械旋轉頻率的其它部件上或同步發(fā)電機2上。這樣例如可考慮將轉數測量裝置4設置在內燃機12的曲軸或凸輪軸上。
[0040] 圖2示出一種如圖1的同步發(fā)電機2，其與圖1的同步發(fā)電機的區(qū)別在于:轉數測量裝置4在本示例中設置在同步發(fā)電機2本身上，而非如圖1中那樣設置在內燃機12上。在本示例中，轉數測量裝置4包括設置在轉子3上的傳感器或者說拾取器4a以及設置在定子15上的信號發(fā)送器4b。轉子3以轉數η旋轉。在拾取器4a每次從信號發(fā)送器4b旁經過時，向分析處理單兀6報告一個轉數信號5。
[0041]圖3a示例性示出供電網I的相17的電壓信號9的電壓曲線。與相17連接的頻率測量裝置7 (參見圖1)在電壓信號9的每次正過零時提供一個頻率信號10并且將該頻率信號報告給分析處理單元6。因此，如圖3b可見，在電壓信號9的每個周期時間τ向分析處理單元6報告一個頻率信號10。
[0042]圖3c示出在同步發(fā)電機2空轉時由根據圖1或圖2的轉數測量裝置4向分析處理單元6報告的信號5的時間曲線。按照轉數測量裝置4的地理設置在空轉時在轉數信號5的報告與頻率信號10的報告之間產生確定的空轉持續(xù)時間I；。該空轉持續(xù)時間IY可以存儲于分析處理單元6中并且在同步發(fā)電機2被加載負載時用于測定磁極轉子角δ。
[0043]圖3d示出在同步發(fā)電機2被加載負載時根據圖3c的轉數信號5的時間曲線。在有負載時產生一個磁極轉子角S，該磁極轉子角表現為與空轉時相比更早地報告轉數信號
5。由此在轉數信號5的報告與頻率信號10的報告之間產生相對空轉改變的持續(xù)時間T。現在為了測定磁極轉子角δ，用所求得的持續(xù)時間T減去空轉持續(xù)時間?Υ，從而得到時間差TD，該時間差Td對應磁極轉子角δ。
[0044]圖3e示出極限轉差率的情況下根據圖3c的轉數信號5的時間曲線，所述極限轉差率對應90度的磁極轉子角。90度的磁極轉子角又對應電壓信號9四分之一周期時間τ的時間差TD。
[0045]圖3a至3e的時間曲線涉及所建議方法的設置，在其中，確定轉數信號5的報告至頻率信號10的報告之間的持續(xù)時間T。當然也可以這樣設置所建議的方法，即，確定頻率信號10的報告至轉數信號5的報告之間的持續(xù)時間T。
[0046]圖4a示意性示出其上設有轉數測量裝置4的拾取器4a的同步發(fā)電機2的磁極轉子或者轉子3在空轉時與供電網I的相17的電壓信號9的矢量圖疊加。具有附圖標記f的箭頭示出矢量圖的旋轉方向。在空轉時磁極轉子角S已知基本上為O度。根據轉數測量裝置4的或者其拾取器4a和脈沖發(fā)送器4b的地理定位而在轉數信號5的報告與頻率信號10的報告之間產生空轉持續(xù)時間I，該空轉持續(xù)時間IY可以存儲于分析處理單元6中。
[0047] 圖4b示出在同步發(fā)電機2被加載負載時根據圖4a的示意圖。在此已知同步發(fā)電機2的磁極轉子或者轉子3在矢量圖中相對電壓信號9的矢量沿箭頭f的旋轉方向被壓向前方。由此在轉數信號5的報告與頻率信號10的報告之間產生相對空轉增加的持續(xù)時間T0通過用所求得的持續(xù)時間T減去空轉持續(xù)時間IY得到時間差TD，該時間差對應磁極轉子角S。
【權利要求】
1.用于確定與供電網(I)電連接的且具有轉子(3)的同步發(fā)電機(2)的磁極轉子角(δ )的方法，其中，設置有至少一個轉數測量裝置(4)，該轉數測量裝置在轉子(3)轉一圈期間、尤其是在每轉一圈期間向分析處理單元(6)報告至少一個轉數信號(5);設有頻率測量裝置(7)，該頻率測量裝置在供電網(I)電壓信號(9)的每個周期時間(τ )向所述分析處理單元(6)報告一個頻率信號(10)，由該分析處理單元(6)確定轉數信號(5)的報告與頻率信號(10)的報告之間的持續(xù)時間(Τ)，根據所確定的持續(xù)時間(T)推斷出磁極轉子角(δ )，其特征在于，為了校準該方法，將在完成同步發(fā)電機(2)與供電網(I)的同步后并且在同步發(fā)電機(2)基本上未被加載負載時所求得的持續(xù)時間(T)作為空轉持續(xù)時間(!Y)存儲于分析處理單元(6)中，為了測定磁極轉子角(δ )，用所求得的持續(xù)時間(T)減去空轉持續(xù)時間(?Υ)得到時間差(TD)，根據該時間差(Td)推斷出磁極轉子角(δ )。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述轉子(3)與內燃機(12)、尤其是燃氣發(fā)動機的發(fā)動機軸(11)機械剛性連接，其中，所述至少一個轉數測量裝置(4)在內燃機(12)的發(fā)動機軸(11)或凸輪軸每轉一圈向分析處理單元(6 )報告所述至少一個轉數信號(5 )。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于，所述至少一個轉數測量裝置(4)具有傳感器(4a)，該傳感器(4a)能沿轉子(3)的圓周或沿發(fā)動機軸(11)的圓周任意設置。
4.根據權利要求3的方法，其特征在于，所述至少一個轉數測量裝置(4)具有與傳感器(4a)共同作用的信號發(fā)送器(4b)，該信號發(fā)送器(4b)能沿同步發(fā)電機(2)的定子(15)的圓周或在內燃機(12)的殼體上任意設置。
5.根據權利要求1至4之一的方法，其特征在于，所述時間差(Td)成比例地換算為單位為度的磁極轉子角(S )，并且值基本上為O秒的時間差(Td)對應O度的磁極轉子角(δ )而值基本上為供電網(I) 電壓信號(9)的四分之一周期時間(τ )的時間差(Td)對應90度的磁極轉子角(S )。
6.根據權利要求1至5之一的方法，其特征在于，在所確定的磁極轉子角(δ)大于5度時、優(yōu)選大于7度時，由分析處理單元(6)發(fā)出報警信號(14)以便用信號通知即將出現的磁極轉差。
7.根據權利要求1至6之一的方法，其特征在于，為了考慮供電網(I)的電壓信號(9)的電網頻率波動，在確定轉數信號(5)的報告與頻率信號(10)的報告之間的持續(xù)時間(T)時或期間確定電壓信號(9)的實際周期時間，其中，通過用可預規(guī)定的理論周期時間除以該實際周期時間來確定至少一個修正因數，將所求得的持續(xù)時間(T)與所述至少一個修正因數相乘。
8.根據權利要求7的方法，其特征在于，電壓信號(9)的實際周期時間通過測量兩個相繼的頻率/[目號(10)之間的時間差來確定。
9.根據權利要求7或8的方法，其特征在于，在確定空轉持續(xù)時間(?Υ)時或期間求出一個修正因數，其中，將空轉持續(xù)時間(?Υ)與該修正因數相乘并且作為標準化的空轉持續(xù)時間存儲于分析處理單元(6)中。
10.根據權利要求7至9之一的方法，其特征在于，在確定時間差(Td)時或期間求出一個修正因數，其中，通過將所求得的持續(xù)時間(T)與該修正因數相乘而得出標準化的持續(xù)時間，為了測定磁極轉子角(S )，用標準化的持續(xù)時間減去標準化的空轉持續(xù)時間而得出標準化的時間差，并且根據該標準化的時間差推斷出磁極轉子角(S )。
11.用于確定與供電網(1)電連接的且具有轉子(3)的同步發(fā)電機(2)的磁極轉子角(δ )的系統(tǒng)，其中，設置有至少一個轉數測量裝置(4)，該轉數測量裝置在轉子(3)轉一圈期間、尤其是在每轉一圈期間向分析處理單元(6)報告至少一個轉數信號(5);設有頻率測量裝置(7)，該頻率測量裝置在供電網(1)電壓信號(9)的每個周期時間(τ )向所述分析處理單元(6 )報告一個頻率信號(10 )，由該分析處理單元(6 )確定轉數信號(5 )的報告與頻率信號(10)的報告之間的持續(xù)時間(Τ)，根據所確定的持續(xù)時間(T)推斷出磁極轉子角(δ )，其特征在于，將在完成同步發(fā)電機(2)與供電網(1)的同步后并且在同步發(fā)電機(2)基本上未被加載負載時所求得的持續(xù)時間(T)作為空轉持續(xù)時間(IY)存儲于分析處理單元(6)中，其中，設置有用于測定磁極轉子角(δ )的機構，該機構用所求得的持續(xù)時間(T)減去空轉持續(xù)時間(?Υ)得到時間差(TD)，根據該時間差(Td)推斷出磁極轉子角(δ )。
12.根據權利要求11的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉子(3)與內燃機(12)、尤其是燃氣發(fā)動機的發(fā)動機軸(11)機械剛性連接，其中，所述至少一個轉數測量裝置(4)在內燃機(12)的發(fā)動機軸(11)或凸輪軸每轉一圈向分析處理單元(6)報告所述至少一個轉數信號(5)。
13.根據權利要求11或12的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個轉數測量裝置(4)具有傳感器(4a)，該傳感器(4a)能沿轉子(3)的圓周或沿發(fā)動機軸(11)的圓周任意設置。
14.根據權利要求13的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個轉數測量裝置(4)具有與傳感器(4a)共同作用的信號發(fā)送器(4b)，該信號發(fā)送器(4b)能沿同步發(fā)電機(2)的定子(15)的圓周或在內燃機(12)的殼體上任意設置。
15.根據權利要求11至14之一的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間差(Td)成比例地換算為單位為度的磁極轉子角(S )，并且值基本上為O秒的時間差(Td)對應O度的磁極轉子角(S )而值基本上為供電網(1)電壓信號(9)的四分之一周期時間(τ )的時間差(Td)對應90度的磁極轉子角(δ )。
16.根據權利要求11至15之一的系統(tǒng)，其特征在于，在所確定的磁極轉子角(δ)大于5度時、優(yōu)選大于7度時，由分析處理單元(6)發(fā)出報警信號(14)以便用信號通知即將出現的磁極轉差。
17.根據權利要求11至16之一的系統(tǒng)，其特征在于，為了考慮供電網(1)的電壓信號(9)的電網頻率波動，在確定轉數信號(5)的報告與頻率信號(10)的報告之間的持續(xù)時間(T)時或期間確定電壓信號(9)的實際周期時間，其中，通過用可預規(guī)定的理論周期時間除以該實際周期時間來確定至少一個修正因數，將所求得的持續(xù)時間(T)與所述至少一個修正因數相乘。
18.根據權利要求17的系統(tǒng)，其特征在于，電壓信號(9)的實際周期時間通過測量兩個相繼的頻率/[目號(10)之間的時間差來確定。
19.根據權利要求17或18的系統(tǒng)，其特征在于，在確定空轉持續(xù)時間(?Υ)時或期間求出一個修正因數，其中，將空轉持續(xù)時間(?Υ)與該修正因數相乘并且作為標準化的空轉持續(xù)時間存儲于分析處理單元(6)中。
20.根據權利要求17至19之一的系統(tǒng)，其特征在于，在確定時間差(Td)時或期間求出一個修正因數，其中，通過將所求得的持續(xù)時間(T)與該修正因數相乘而得出標準化的持續(xù)時間，為了測定磁極轉子角(S )，用標準化的持續(xù)時間減去標準化的空轉持續(xù)時間而得出標準化的時間差，并且根據該標準化的時間差推斷出磁極轉子角(S )。
【文檔編號】H02P21/14GK104038131SQ201410081778
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權日:2013年3月8日
【發(fā)明者】H·尼德里斯特 申請人:Ge延巴赫兩合無限公司