在馈电设备中产生任意n阶m相电流系统的方法与装置制造方法及图纸

一种在变流器馈电设备中产生任意ｎ阶ｍ相电流系统的方法与装置。它以下列方式产生一个ｎ阶电压系统：将一个待求的与ｎ阶电流系统相关的静态电压向量从一个ｎ倍基频旋转参照系统转换为一个固定参照系统，从上述旋转电压向量中产生至少ｍ个电压预控信号。利用该方法可以使变流器馈电设备的相电流中的任意ｎ阶电流系统受到补偿或抑制。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在变流器馈电设备中产生任意n阶m相电流系统的方法以及实施该方法的装置。在电力装置，如感应式电机或三相电力网的变流器馈电中，电流中除出现理想的1阶顺序系统外，还出现不理想的n阶电流系统，例如它会产生附加损耗。要抑制n阶电流系统，必须产生相应的电压系统，这一电压系统作为调节参数的预控制被输入到变流器馈电设备中。在W.Meusl和H.Waldmann发表的“西门子研究与开发”杂志题为“用于补偿和平衡三相电力网的多变量坐标变换”文章中，介绍了一种控制系统，又称多变量控制系统。(见卷6，1977第1期，3-12页)。该系统用于交流电弧炉的静态无功功率补偿器。该控制系统的任务是控制静态补偿器的晶体闸流管，尽量保持电网的无功电流为最小最稳定。以便使整个电网负荷尽可能达到对称。以对称分量为示例，该任务的定义如下电网输出的电流中，顺序系统的无功部分应尽可能小而且稳定不变。同时，其逆序系统应尽可能小。由于这种排列中不存在Mp联接，零序系统永远等于零。文章开始首先介绍了几个多分量系统的相互关系并在表1中用矩阵表示出。在将相位电流((R，S，T)分量)换算为对称分量((0，1，2)分量)时，也可以依照表1应用(0，α，β)一系统。直接换算需要通过较高的装置成本来实现。在上述用于静态补偿器的多变量系统中，通过对电弧炉电流进行分析，得出顺序系统的有功电流分量和无功电流分量(用下标1表示)，同时也得出其逆序系统的有功电流分量和无功电流分量(用下标2表示)。系统不继续处理顺序系统中的有功电流分量。顺序系统中的无功电流分量和其逆序系统中的两种分量通过补偿装置予以保留。这些分量将作为控制系统的主导参数被应用。用与求主导参数同样的方法可以从补偿装置的电源内电流中确定调节量。由于该控制系统主要用于处理主导参数的变化，因此使用预控制。顺序系统无功电流分量的输出值及其逆序系统有功电流分量和无功电流分量的输出值被转换为相位量，然后又转换为用于补偿装置晶闸管的控制信号。借助该控制系统可以为补偿装置中的每个相位产生控制信号，由此获得电源侧顺序系统及其逆序系统的确定值。这一控制系统仅仅影响1阶电流系统中顺序系统及其逆序系统的分量。而不影响n阶电流系统中的分量。在开路直接整流器中。如果负荷(通常为电动机)产生的反电势与正弦波形不一致的话，尽管对线电压进行正弦波形调整，仍然会出现谐波。专用的同步电机产生会含有大量3次谐波的反电势。在常用的凸极电机中，尽管可以通过相应的气隙构型达到空转时产生理想的正弦波的电势，但在负载时，由于磁轴偏离旋转磁场轴而产生场畸变，这导致所产生的反电势的谐波。本专利技术的目的是给出一种产生一个任意n阶m相位电流系统的方法及装置。本专利技术的目的将借助如权利要求1(方法)和权利要求6(装置)中的特征来完成。产生任意n阶电流系统，需要相应的n阶电压系统。对于固定工作点，这种n阶电压系统可以借助一个凭经验获得的电压相量用下列方式产生将此凭经验获得的静态电压相量从一个n阶基频旋转参考系统转换为固定参考系统。通过坐标变换将该n阶基频旋转电压向量转换为电压预控信号。通过一个角获得将静态电压向量转换为旋转电压相量的变换参数。该角的值随基频而变，其相位可任意选择。对于变流器馈电的感应式电机，该角可以是磁方位角φ或转子方位角λ。由此角求出随n阶基频变化的坐标变换参数。选择坐标变换的重要依据是应产生何种n阶电流系统(顺序系统，逆序系统或零序系统)。此外还要考虑，给定的方法应以直角坐标系方式(模拟实现)还是以极坐标系方式(数字实现)来实现。另外还要考虑三相电流系统的相数。依照上述边界条件，在顺序系统及逆序系统中分别设定2/m变换器和p/m变换器，在此，m等于多类型电流系统的相数。在零序系统中只需要参考相位信号，该信号作为控制信号被分配给各个相位。在一个优选实施例中，静态电流不是凭经验获得的，而是由所测的相电流实际值根据预定的额定值分量产生的。为此目的，相电流实际值被转换为(0，α，β)系统中的分量。(0，α，β)系统中的这些分量分别包含所有n阶电流系统的信息。根据顺序系统，逆序系统和零序系统预定的额定值分量及计算出的(0，α，β)系统中的分量分别组成顺序系统、逆序系统及零序系统的调差电流分量，并利用n倍工作频率的角函数正弦、余弦对这些分量进行矢量旋转。由此分别得出顺序系统，逆序系统及零序系统的两种信号。这两种信号依据相互的相位具有等同部分。接着对每个系统分别将这些信号累积分，由此分别获得顺序系统、逆序系统和零序系统的静态电压相量的直角坐标系分量。通过上述优选实施例，可以分别获得顺序系统、逆序系统及零序系统的一个静态电压向量，这些向量能独立输给变流器馈电设备中的一个变化工作点。工作点改变时，n阶电流系统的值和相位也随之改变，静态电压向量中的各分量也相应改变。在另一个只处理n阶电流零序系统的有利方法中，静态电压向量不是凭经验给定的，而是由测量的相电流实际值产生的。将相电流实际值累加，得到累加信号，该信号包含了全部电流零序系统的累加值信息。利用n阶工作频率的正弦、余弦角函数对此累加信号进行矢量旋转，得出累加电流信号的直角坐标系分量，这些分量依据相互的相位具有等同部分。接着对每个分量分别进行累积分，分别得出零序系统静态电压相量的直角坐标系分量。在另一个优选实施例中，对由乘积产生的子系统(顺序系统、逆序系统、零序系统)信号不进行累积分，而是分别进行延迟，由此分别形成每个子系统的一个静态电压向量。由此可获得一个最佳方案，来解决变流器馈电设备中超过限制量时出现的附加问题。在此既要注意达到变流器设置极限时的限制量，又要注意控制系统中电压向量的有效限制量。通过乘积信号的延迟在稳定状态下不得不出现剩余调整误差，但是没有积分器出现的漂移，该漂移会使计算静态电压向量产生差错。根据预先给定的放大系数可以改变剩余调整误差的值，使其趋近于零。用于实施该方法及该优选实施例的装置主要由向量旋转器和坐标变换器组成，它们在以磁场定向控制技术中已充分公知。借助微处理器可以有利地实现这种组件，在有利方法的实施时可利用软件技术来实现附加的积分器。在一个最佳装置中，用1阶延迟元件取代了积分器，在该装置的数值信道中增设了一个带后接限制器的P-控制器。这一装置保证了在达到m相位变流器的调节极限时不会出现过度的漂移，从而获得理想的控制结果。以下将结合附图详细描述本专利技术及其优点，附图中附图说明图1是用于实施根据本专利技术方法的装置的一个有利实施形式的电路方块图；图2是用极坐标分量实施一个有利方法的装置的有利实施方式的电路方块图；图3是相电压实际值相对时间t变化的波形图；图4是对应的相电流实值值相对时间t变化的波形图；图5是以相对时间t变化的波形图形式表示的图2中积分器输出端的信号曲线；图6是用于实施根据本专利技术方法的装置的一个特别有利的实施方式的电路方块图。图1展示了一个优选实施方案的电路图，该方案用于在三相电流系统中实施根据本专利技术方法的装置。此装置由以下部分组成，装置2用于形成n级调差电流分量i1αe，i1βe，i2αe，i2βe及i0e；装置4、6和8分别用于形成顺序系统i1m，逆序系统i2m，和零序系统i0m的静态电压向量U11，U12；U21，U22；和U01，U02。变换装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在变流器馈电设备中产生任意ｎ阶ｍ相电流系统的方法，由一个ｍ相顺序系统、逆序系统和零序系统（ｉ１↓［ｍ］；ｉ２↓［ｍ］；ｉ０↓［ｍ］）组成，对以上各个子系统（ｉ１↓［ｍ］；ｉ２↓［ｍ］；ｉ０↓［ｍ］）以下列方式形成一个ｎ阶电压系统（Ｕ１↓［α］，Ｕ１↓［β］；Ｕ２↓［α］，Ｕ２↓［β］；Ｕ０↓［α］，Ｕ０↓［β］）；分别将子系统（ｉ１↓［ｍ］；ｉ２↓［ｍ］；ｉ０↓［ｍ］）中一个待求的与子系统（ｉ１↓［ｍ］；ｉ２↓［ｍ］；ｉ０↓［ｍ］）中ｎ阶电流分量（ｉ１↓［αｅ］，ｉ１↓［βｅ］；ｉ２↓［αｅ］，ｉ２↓［βｅ］；ｉ０↓［ｅ］）相关的静态电压相量（Ｕ１↓［１］，Ｕ１↓［２］；Ｕ２↓［１］，Ｕ２↓［２］；Ｕ０↓［１］，Ｕ０↓［２］）从一个ｎ倍工作频率旋转参考系统（１／２）转换为固定参考系统（α／β），分别将由此得出的子系统（ｉ１↓［ｍ］；ｉ２↓［ｍ］；ｉ０↓［ｍ］）的电压系统（Ｕ１↓［α］，Ｕ１↓［β］；Ｕ２↓［α］，Ｕ２↓［β］；Ｕ０↓［α］，Ｕ０↓［β］）转换为ｍ个电压预控信号（ＵＶ↓［１］，…，ｍ；ＵＶ↓［２］，…，ｍ；ＵＶ↓［０］）这些信号做为一个装置的预控调节参数（Ｕ↓［１］，…，Ｕ↓［ｍ］）。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪尔特纳赫鲍尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]