用于将设计为在交流电压下运行的电机与交流电压网耦联的变流器的运行方法技术

一种用于运行将设计为在交流电压下运行的电机与交流电压网耦联的变流器的方法。本发明专利技术涉及一种用于运行变流器(10、48、50)的方法，变流器用于将设计为在交流电压下运行的电机(12、46)与交流电压网(16)耦联，该方法具有以下步骤：‑从电机(12)的电机电流测定与转矩相关的电机电流分量；‑检测磁通量的实际值；‑通过将检测到的磁通量和与转矩相关的电机电流分量相关联，测定电机(12、46)的电机转矩实际值；‑测定在电机(12、46)的电机转矩实际值与电机转矩额定值之间的转矩差；‑借助于调谐到机侧固有频率的带通滤波器(28)过滤转矩差；‑通过处理带通滤波器(28)的滤波器输出信号(32)来测定补偿信号(30)；以及‑将补偿信号(30)叠加至网控制信号和/或机器控制信号。

Operating method of converter for coupling motor and AC voltage network designed to operate under AC voltage

A method for operating a converter that will be designed to operate under alternating current voltage and be coupled with alternating current voltage network. The invention relates to a method for operating a converter (10, 48, 50), which is used to couple a motor (12, 46) designed to operate under alternating current voltage with an alternating current voltage network (16). The method has the following steps: (1) measuring the current component of the motor related to the torque from the current of the motor (12); (2) detecting the actual value of the magnetic flux; (2) detecting the detected magnetic flux and its connection with the rotation. Torque-dependent motor current components are correlated to determine the actual motor torque of the motor (12, 46); \uff08 And

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将设计为在交流电压下运行的电机与交流电压网耦联的变流器的运行方法
本专利技术涉及一种用于运行变流器的方法，变流器用于将设计为在交流电压下运行的电机与交流电压网耦联，其中变流器的网侧逆变器连接到交流电压网，变流器的机侧逆变器连接到电机，借助于直流中间电路将网侧逆变器与机侧逆变器电耦联，其中，借助于网控制信号来控制通过网侧逆变器实现的电能转换，并且借助于控制单元的机器控制信号来控制通过机侧逆变器实现的电能转换。此外，本专利技术包括一种计算机程序产品。最后，本专利技术还包括一种用于运行变流器的控制单元，变流器用于将被设计为在交流电压下运行的电机与交流电压网耦联，为此目的，变流器具有连接到交流电压网的网侧逆变器和连接到电机的机侧逆变器，网侧逆变器和机侧逆变器为了电耦联而连接到直流中间电路，其中，控制单元具有用于连接到网侧逆变器的网侧端子并且设计为在网侧端子处提供用于控制网侧逆变器的网控制信号，并且其中，控制单元具有用于连接到机侧逆变器的机侧端子并且设计用于在机侧端子处提供用于控制机侧逆变器的机器控制信号。
技术介绍
用于运行这种变流器和对其进行控制的控制单元的、根据本专利技术的方法在现有技术中是已知的，例如由DE10200011079995A1中已知，其公开了一种用于运行驱动单元的方法。这种类型的变流器用于将一个或多个电机(特别是旋转电机)与交流电压网耦联，交流电压网特别是多相的、优选三相的。通常在高功率、例如一兆瓦或几兆瓦或更高的情况下，使用这种变流器。在这种高功率的情况下，由于电机的运行经由变流器能够导致与交流电压网的相互作用，所以产生了特殊要求。因为电动机通常被设计为以交流电压或交变电流来运行，所以必要的是，变流器产生在网侧交流电压与机侧交流电压之间的能量技术耦联、或产生网侧交流电流与机侧交流电流之间的能量技术耦联。为此目的，设置有网侧逆变器，其以其交流电压或交流电流侧连接到交流电压网，并且利用其直流侧连接到直流中间电路。此外，变流器包括第二机侧变流器，该第二机侧变流器在直流侧连接到直流中间电路，并且在交流电压侧或交流侧连接到电机。两个逆变器因此通过直流中间电路彼此电耦联，从而能实现从交流电压网至电机的能量流，并且优选地反之亦然。逆变器是用于能量转换的电气设备。逆变器在一方面的交流电压或交流电与另一方面的直流电压或直流电流之间产生电耦联。为此目的，逆变器通常包括多个半导体开关，这些半导体开关基于控制信号、即网信号或机器信号被适当地控制，以便以预定方式执行能量转换。在当前要转换功率的情况下，通常设置有作为半导体开关的晶闸管。然而，半导体开关基本上也可以由晶体管构成，晶体管例如是双极晶体管、场效应晶体管等。如果变流器仅包括机侧逆变器和网侧逆变器，则由一个逆变器供给给直流中间电路的电能必须被这两个逆变器中的另一个再次导出。因此，借助于控制单元的与逆变器相关联的控制信号来控制这两个逆变器，由此来调节被转换的功率。电线圈用作为直流中间电路的能量存储器，该线圈具有根据要存储的电能而选择的电感。在正常运行中，在电机上可能会出现脉动转矩(Pendelmoment)、特别是间谐波脉动转矩，可能引发脉动转矩的原因在于：变流器的网侧和机侧不能总是完全解耦。通常，脉动转矩的幅值相对较小，经常小于额定扭矩的2％。然而，如果电机的机械固有频率、例如小于50Hz的固有频率被激发，则会在机侧上造成显著更高的脉动转矩，特别是造成尤其也会导致临界运行的高脉动转矩。为了避免这个问题可以提出：对于稳态运行，如下地选择电机的额定频率和极对数，使得例如在使用坎贝尔(Campbell)图的情况下能够避免临界地激发固有频率。当然，该措施仅适用于在固定的预定运行条件下稳态运行的电机。如果相反地提出电机可以具有不同的运行状态，则可以提出的是，指定所谓的跳跃频带，其定义了在正常运行期间不能以稳态进入的频域。尽管这种方法自身已经被证实有效，但是它仍然被证明是不利的，因为该方法在电机的负载方面是不灵活的。这尤其是在过程控制方面被证明是不利的，因为在一定情况下所需的运行状态不能以稳态运行。如果负载或网频率发生改变，那么这例如可以导致所限定的频域不再匹配于实际存在的固有频率，并且因此无法再避免上述脉动转矩激发的问题。另一种可能性在于，借助于合适的传感器来检测真实的实际力矩或实际扭矩，并通过借助于控制单元的适当控制来进行抑制。这种方法例如从WO2006/113230A1和EP2073375A1中已知。然而，该措施的缺点在于，关于电机机械特性的测量需要成本。特别是在变流器与电机的不同组合中，这不仅在设计要求方面而且还在实现合适控制方面会导致高成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于运行变流器的改进方法和用于此目的的控制单元。为了实现该目的，本专利技术提出了根据独立权利要求的一种方法、一种计算机程序产品和一种控制单元。根据从属权利要求的特征得出了其他有利的设计。相对于通常的方法，本专利技术特别提出，该方法包括以下步骤：-从电机的电机电流测定与转矩相关的电机电流分量，-检测磁通量的实际值，-通过将检测到的磁通量和与转矩相关的电机电流分量相关联，测定电机的电机转矩实际值，-测定电机的电机转矩实际值与电机转矩额定值之间的转矩差，-借助于调谐到机侧固有频率的带通滤波器过滤转矩差，-通过处理带通滤波器的滤波器输出信号来测定补偿信号，以及-将补偿信号叠加至网控制信号和/或机器控制信号。关于计算机程序产品，本专利技术特别提出，该计算机程序产品包括用于计算机单元的程序，计算机单元具有程序的程序代码段，用于在由计算机单元执行该程序时，实施根据本专利技术的方法的步骤，以使得所述计算机单元测定至少一个用于网控制信号和/或机器控制信号的补偿信号。关于这类控制单元，本专利技术特别提出，设计控制单元用于：-从电机的电机电流测定与转矩相关的电机电流分量，-检测磁通量的实际值，-通过将检测到的磁通量和与转矩相关的电机电流分量相关联，测定电机的电机转矩实际值，-测定电机的电机转矩实际值与电机转矩额定值之间的转矩差，-借助于调谐到机侧固有频率的带通滤波器过滤转矩差，-通过处理带通滤波器的滤波器输出信号来测定补偿信号，以及-将补偿信号叠加至网控制信号和/或机器控制信号。本专利技术基于如下原理：通过调制占空比，可以调制电机的功率。通过这样的调制，可以产生电机中的脉动功率(Pendelleistung)进而还有气隙中的脉动转矩，借助于该脉动转矩可以补偿气隙力矩中的间谐波。特别地，本专利技术仅需要在变流器侧提供参量。此外，不需要提供关于电机、特别是关于其机械性能的技术数据。优选地，基本上不需要电机或整个轴系的机械数据，而除了例如传动系的固有频率或转动惯量以外，电机数据通常始终随调节参数而已知，在此传动系尤其是可以包括电机的轴系。可以从机侧逆变器的所检测的输出电压和输出电流来测定有效磁通量。这些电参量可以在变流器中使用。由此还可以测定电机的有效转矩。根据一个有利的改进方案而提出，根据网频率和机器频率测定间谐波的频域。通过这种方式，可以根据在变流器中可用的变量来轻松地测定间谐波的频域。因此，不需要单独的传感器和/或类似装置。根据一个有利的改进方案而提出，仅对于所测定的间谐波执行该方法。这种改进方案基于这样的知识：仅对于间谐波，需要相应的措本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行变流器(10、48、50)的方法，所述变流器用于将设计为在交流电压下运行的电机(12、46)与交流电压网(16)耦联，其中，所述变流器(10、48、50)的网侧逆变器(18)连接到所述交流电压网(16)，所述变流器(10、48、50)的机侧逆变器连接到所述电机(12)，所述网侧逆变器借助于直流中间电路(20)与所述机侧逆变器(24)电耦联，其中，借助于网控制信号来控制通过所述网侧逆变器(18)实现的电能转换，并且借助于控制单元(26)的机器控制信号来控制通过所述机侧逆变器(24)实现的电能转换，所述方法包括下列步骤：‑从所述电机(12)的电机电流测定与转矩相关的电机电流分量，‑检测磁通量的实际值，‑通过将检测到的所述磁通量和所述与转矩相关的电机电流分量相关联，测定所述电机(12、46)的电机转矩实际值，‑测定所述电机(12、46)的所述电机转矩实际值与电机转矩额定值之间的转矩差，‑借助于调谐到机侧固有频率的带通滤波器(28)过滤所述转矩差，‑通过处理所述带通滤波器(28)的滤波器输出信号(32)来测定补偿信号(30)，以及‑将所述补偿信号(30)叠加至所述网控制信号和/或所述机器控制信号。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.11 EP 16193303.11.一种用于运行变流器(10、48、50)的方法，所述变流器用于将设计为在交流电压下运行的电机(12、46)与交流电压网(16)耦联，其中，所述变流器(10、48、50)的网侧逆变器(18)连接到所述交流电压网(16)，所述变流器(10、48、50)的机侧逆变器连接到所述电机(12)，所述网侧逆变器借助于直流中间电路(20)与所述机侧逆变器(24)电耦联，其中，借助于网控制信号来控制通过所述网侧逆变器(18)实现的电能转换，并且借助于控制单元(26)的机器控制信号来控制通过所述机侧逆变器(24)实现的电能转换，所述方法包括下列步骤：-从所述电机(12)的电机电流测定与转矩相关的电机电流分量，-检测磁通量的实际值，-通过将检测到的所述磁通量和所述与转矩相关的电机电流分量相关联，测定所述电机(12、46)的电机转矩实际值，-测定所述电机(12、46)的所述电机转矩实际值与电机转矩额定值之间的转矩差，-借助于调谐到机侧固有频率的带通滤波器(28)过滤所述转矩差，-通过处理所述带通滤波器(28)的滤波器输出信号(32)来测定补偿信号(30)，以及-将所述补偿信号(30)叠加至所述网控制信号和/或所述机器控制信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据网频率和机器频率、特别是机器转速，测定间谐波的频域。3.根据权利要求2所述的方法，其中，仅对于所测定的所述间谐波执行所述方法。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于派克变换来变换对所述带通滤波器(28)的所述滤波器输出信号(32)的处理以便测定d分量和q分量，测定所述d分量和所述q分量的平均值，借助于PI调节器(34、36)将所述平均值调节到零，并通过派克反变换来测定所述补偿信号(30)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，分别为所述d分量和所述q分量设置各自的PI调节器(34、36)。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，借助于矢量转换器(38、40)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·希尔舍，彼得·卡尔布弗莱施，赖纳·祖罗夫斯基，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE