專利名稱：感應(yīng)式電機(jī)的功率調(diào)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)由感應(yīng)式電機(jī)輸出或接收的有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
諸如具有鼠籠式或滑環(huán)轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)和同步電機(jī)之類的感應(yīng)式電機(jī)被用于電動(dòng)機(jī)操作和發(fā)電機(jī)操作中的多種形式的技術(shù)應(yīng)用。例如，異步和同步發(fā)電機(jī)被用于分散生成電功率的設(shè)施中，諸如風(fēng)力設(shè)施、軸傳動(dòng)發(fā)電機(jī)、飛輪蓄電池以及機(jī)組熱力發(fā)電廠。
以幾乎恒定的轉(zhuǎn)速，具有短路轉(zhuǎn)子的同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)原則上能夠?qū)⒁院愣妷汉皖l率生成的電功率直接輸出到三相電流源。這種設(shè)施的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單且堅(jiān)固、維護(hù)費(fèi)用低和可靠性高。
諸如具有滑環(huán)轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)之類的可變轉(zhuǎn)速設(shè)施在發(fā)電機(jī)的可變轉(zhuǎn)速的情況下能夠輸出適合的電功率。電機(jī)的定子連接到電源而且它的電壓的幅度和頻率由該電源預(yù)定義。由脈寬調(diào)制倒相器將具有可變幅度和頻率的可變電壓施加到轉(zhuǎn)子，該脈寬調(diào)制倒相器是倒相器的部件。通過改變這種以可變的滑動(dòng)(slip)頻率施加到轉(zhuǎn)子的三相系統(tǒng)電壓，在這種情況下可以設(shè)置所有可能的操作狀態(tài)(例如，欠同步或過同步操作，以及電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)操作)。
例如，如在EP 0 043 973 A1中所描述的場(chǎng)定向調(diào)節(jié)通常被用于調(diào)節(jié)感應(yīng)式電機(jī)。場(chǎng)定向調(diào)節(jié)的目的是實(shí)現(xiàn)電流的場(chǎng)產(chǎn)生(Field-producing)分量和轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生分量的解耦合，也即為了轉(zhuǎn)矩和磁化電流(諸如轉(zhuǎn)子通量)可被彼此間相互獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)整。這種行為在轉(zhuǎn)子電流被定向到轉(zhuǎn)子通量空間指針的情況下導(dǎo)致具有滑環(huán)轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)。調(diào)節(jié)在旋轉(zhuǎn)場(chǎng)坐標(biāo)系中發(fā)生。出于這個(gè)目的，為了進(jìn)行坐標(biāo)變換，必須知道轉(zhuǎn)子位置角和定子電壓指針的位置。在這種方法中，感應(yīng)式電機(jī)的有功功率和無功功率只能間接地進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且此外需要級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)的電流控制回路，其從屬于功率控制回路。
與場(chǎng)定向調(diào)節(jié)形成對(duì)照，由Z.Krzeminski在2002年在日本大阪開的IEEE功率轉(zhuǎn)換會(huì)議(IEEE Conference Power Conversion)上提出的文章“Sensorless Multiscalar Control of Double Fed Machine for WindPower Generators(用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的雙反饋電機(jī)的無傳感器多標(biāo)量控制)”公開了用于雙反饋異步電機(jī)的功率調(diào)節(jié)，其基于多標(biāo)量系統(tǒng)模型的調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)模型基于對(duì)異步電機(jī)的狀態(tài)變量的定義以及狀態(tài)變量的相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)方程(差分方程)。通過使用非線性反饋，狀態(tài)方程被線性化并且整個(gè)系統(tǒng)被轉(zhuǎn)換成兩個(gè)線性的部分系統(tǒng)，即一個(gè)機(jī)械部分系統(tǒng)和一個(gè)電部分系統(tǒng)。對(duì)該機(jī)械部分系統(tǒng)的調(diào)節(jié)經(jīng)由一個(gè)PI調(diào)節(jié)器來執(zhí)行，該P(yáng)I調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)狀態(tài)變量的設(shè)定點(diǎn)變量(setpoint variable)偏差，其結(jié)果為定子通量與轉(zhuǎn)子電流的向量積(也即矢量積)，同時(shí)經(jīng)由一個(gè)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行對(duì)電磁部分系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，該P(yáng)I調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)狀態(tài)變量的設(shè)定點(diǎn)變量偏差，其結(jié)果為定子通量與轉(zhuǎn)子電流的標(biāo)量積。為了調(diào)節(jié)有功功率和無功功率，必須在用于調(diào)節(jié)機(jī)械和電磁部分系統(tǒng)的控制回路中的每個(gè)回路之上以級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)的形式添加一個(gè)控制回路。在這種情況下，該有功功率調(diào)節(jié)器的輸出變量代表用于該機(jī)械控制回路的設(shè)定點(diǎn)變量而無功功率調(diào)節(jié)器的輸出變量代表該電磁控制回路的設(shè)定點(diǎn)變量。
在根據(jù)Krzeminski的功率調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)不再是在旋轉(zhuǎn)場(chǎng)坐標(biāo)系中執(zhí)行，而是可以在固定在線圈上的坐標(biāo)系中進(jìn)行，該固定在線圈上的坐標(biāo)系也即固定在定子或者轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo)系。通過使用定子通量與轉(zhuǎn)子電流的向量積和標(biāo)量積，在固定在線圈上的坐標(biāo)系中的調(diào)節(jié)變成可能，因?yàn)檫@些積包含關(guān)于定子通量矢量和轉(zhuǎn)子電流矢量的相互位置的完整信息。非線性反饋使得機(jī)械控制回路和電磁控制回路能夠線性化并且由此而簡(jiǎn)化。
然而，Krzeminski的功率調(diào)節(jié)具有一些缺點(diǎn)。調(diào)節(jié)的參數(shù)強(qiáng)烈地依賴于所使用的操作點(diǎn)(例如，轉(zhuǎn)速)，以致在不同操作點(diǎn)的情況下，必須重新設(shè)計(jì)在從屬機(jī)械控制回路和電磁控制回路中使用的功率控制回路的調(diào)節(jié)器。此外，調(diào)節(jié)的滑動(dòng)范圍是受限的。最后，結(jié)果是調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性不令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)式電機(jī)的有功功率和無功功率的簡(jiǎn)單而且同時(shí)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，建議了一種方法，其用于在固定在線圈上的坐標(biāo)系中調(diào)節(jié)由感應(yīng)式電機(jī)輸出或接收的有功功率和無功功率，使用第一調(diào)節(jié)器根據(jù)有功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差來生成第一調(diào)節(jié)器輸出變量，以及使用第二調(diào)節(jié)器根據(jù)無功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差來生成第二調(diào)節(jié)器輸出變量，并且第一調(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量受各自的反饋?zhàn)兞坑绊?，所述反饋?zhàn)兞渴窃摳袘?yīng)式電機(jī)的至少一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)變量的函數(shù)，該方法的特征在于從受反饋?zhàn)兞坑绊懙牡谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量中確定該感應(yīng)式電機(jī)的至少一個(gè)電壓或電流作為操縱量，而不需要另外的調(diào)節(jié)。
該感應(yīng)式電機(jī)可以是具有鼠籠轉(zhuǎn)子或滑環(huán)轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)或者是同步電機(jī)，其中每種電機(jī)都可以操作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。在異步電機(jī)的情形下，欠同步和過同步操作都是可以的。
為了控制感應(yīng)式電機(jī)的有功功率和無功功率，用于有功功率的設(shè)定點(diǎn)變量和用于無功功率的設(shè)定點(diǎn)變量被預(yù)定義并且通過與所測(cè)量的有功功率和無功功率(實(shí)際功率)進(jìn)行比較來確定可能的設(shè)定點(diǎn)變量偏差。在設(shè)定點(diǎn)變量偏差的情況下，感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流隨著調(diào)節(jié)的操縱量發(fā)生改變，直到設(shè)定點(diǎn)變量偏差消失或者至少落在預(yù)定義的閥值之下。例如，如果感應(yīng)式電機(jī)是雙反饋異步電機(jī)，則該設(shè)定點(diǎn)變量可以是施加到轉(zhuǎn)子的電壓。
該調(diào)節(jié)在固定在線圈上(固定在定子或轉(zhuǎn)子上)的坐標(biāo)系中執(zhí)行，例如其可以通過選擇合適的反饋?zhàn)兞縼硗瓿?。與場(chǎng)定向調(diào)節(jié)形成對(duì)照，在本發(fā)明的調(diào)節(jié)中，不需要關(guān)于與特定坐標(biāo)系相關(guān)的感應(yīng)式電機(jī)的電流和電壓的指針(例如定子電壓指針)位置的任何信息。
根據(jù)本發(fā)明，在每種情況下，僅僅使用一個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行對(duì)有功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差的調(diào)節(jié)和對(duì)無功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差的調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)器可以是線性調(diào)節(jié)器，諸如比例調(diào)節(jié)器(P調(diào)節(jié)器)、具有線性積分器算法的比例-積分調(diào)節(jié)器(PI調(diào)節(jié)器)或比例-積分-差分調(diào)節(jié)器(PID調(diào)節(jié)器)，或者甚至可以是非線性調(diào)節(jié)器，諸如具有非線性積分器算法的PI調(diào)節(jié)器；然而，也可以使用所有其他類型的調(diào)節(jié)器。完成這種簡(jiǎn)單的構(gòu)造在于直接選擇有功功率和無功功率作為調(diào)節(jié)所基于的狀態(tài)變量。因此，可以省卻另外的從屬控制回路。此外，第一調(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量受反饋?zhàn)兞坑绊?，其中選擇反饋?zhàn)兞?，使得狀態(tài)變量被至少部分解耦合，并且實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定化和簡(jiǎn)化。
于是，使用有利地預(yù)定義的函數(shù)，從受反饋?zhàn)兞坑绊懙牡谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量中，以及可能情況下還從其他變量中，確定將感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流作為操縱量，而不必對(duì)受反饋?zhàn)兞坑绊懙恼{(diào)節(jié)器輸出變量作另外的調(diào)節(jié)。因此，特別是不再需要通過使用另外的調(diào)節(jié)器來將調(diào)節(jié)器輸出變量調(diào)整到任何類型的設(shè)定點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，用來完成目標(biāo)的基礎(chǔ)是多標(biāo)量調(diào)節(jié)方法，其中，然而與相關(guān)技術(shù)形成對(duì)比，有功功率和無功功率被直接定義為狀態(tài)變量。這導(dǎo)致在調(diào)節(jié)的綜合中省卻了從屬控制回路。通過引進(jìn)反饋?zhàn)兞?，以一種結(jié)果使?fàn)顟B(tài)方程穩(wěn)定化而且簡(jiǎn)化的方式來重組感應(yīng)式電機(jī)的原始狀態(tài)方程。在這種情況下，反饋?zhàn)兞勘淮_定為感應(yīng)式電機(jī)的至少一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)變量的函數(shù)，例如上述時(shí)變系統(tǒng)變量由感應(yīng)式電機(jī)的定子和/或轉(zhuǎn)子內(nèi)的電壓、電流或通量來表示，或者由轉(zhuǎn)子速度來表示。有利地，該反饋?zhàn)兞亢驼{(diào)節(jié)器的參數(shù)彼此適合并且適應(yīng)于要調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)器(46-1、46-2)是線性調(diào)節(jié)器。
影響兩個(gè)調(diào)節(jié)器的第一調(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量所用的反饋?zhàn)兞靠梢砸赃@種方式來選擇通過選擇有功功率和無功功率作為狀態(tài)變量使本身是非線性的整個(gè)系統(tǒng)線性化。
通過引進(jìn)以這種方式選擇的反饋?zhàn)兞?，重組感應(yīng)式電機(jī)的原始狀態(tài)方程，使得無功功率和有功功率的狀態(tài)方程被線性化。接著，可將線性化的狀態(tài)方程表示為狀態(tài)矩陣內(nèi)的線性元素，其描述了狀態(tài)變量間的聯(lián)系。例如，在特別有利的情況下，針對(duì)有功功率和無功功率的線性化的狀態(tài)方程均對(duì)應(yīng)著一階低通系統(tǒng)。這些低通系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)取決于所重組的整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣。于是，可使用線性調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)所重組的系統(tǒng)的有功功率和無功功率，通過其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有功功率和無功功率的成本有效的調(diào)節(jié)，其在很寬的限制內(nèi)也是簡(jiǎn)單且穩(wěn)定的。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，調(diào)節(jié)器是PI調(diào)節(jié)器。該P(yáng)I調(diào)節(jié)器迫使固定調(diào)節(jié)偏差快速消失。在這種情況下，理想的和非理想的調(diào)節(jié)器都可被使用。考慮反饋?zhàn)兞吭谡麄€(gè)系統(tǒng)上的影響，有利地選擇該P(yáng)I調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，確定將感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓作為操縱量。于是，感應(yīng)式電機(jī)可以例如是雙饋異步電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，確定將感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓作為操縱量。于是，感應(yīng)式電機(jī)可以例如是具有鼠籠轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，確定將感應(yīng)式電機(jī)的勵(lì)磁電流作為操縱量。于是，感應(yīng)式電機(jī)可以例如是單獨(dú)勵(lì)磁的異步電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，在反饋?zhàn)兞康挠?jì)算中忽略感應(yīng)式電機(jī)的定子的歐姆電阻。因此，極大地簡(jiǎn)化了反饋?zhàn)兞康挠?jì)算。通過控制回路，有利地補(bǔ)償了由于忽略定子電阻帶來的可能的系統(tǒng)建模的不精確性。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，在反饋?zhàn)兞康挠?jì)算中假定是穩(wěn)定狀態(tài)。通過這種措施，也極大地簡(jiǎn)化了反饋?zhàn)兞康挠?jì)算。通過控制回路，有利地補(bǔ)償了由于假定是穩(wěn)定狀態(tài)帶來的可能的系統(tǒng)建模的不精確性。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，感應(yīng)式電機(jī)的定子的有功功率和無功功率被調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，感應(yīng)式電機(jī)所連接到的電源的有功功率和無功功率被調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，第一調(diào)節(jié)器輸出變量受對(duì)應(yīng)于感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓和定子通量的向量積的反饋?zhàn)兞坑绊懀诙{(diào)節(jié)器輸出變量受對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子電壓和定子通量的標(biāo)量積的反饋?zhàn)兞坑绊?。在這種情況下，不必必須直接從轉(zhuǎn)子電壓和定子通量來計(jì)算該向量積和標(biāo)量積，通過感應(yīng)式電機(jī)的系統(tǒng)變量的函數(shù)來間接計(jì)算反饋?zhàn)兞恳彩强赡艿模龊瘮?shù)對(duì)應(yīng)著該向量積和標(biāo)量積。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，對(duì)反饋?zhàn)兞康倪x擇特別適合用于雙饋異步電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子電壓被用作調(diào)節(jié)的操縱量。
在根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)中，通過使用轉(zhuǎn)子電壓和定子通量的向量積和標(biāo)量積，可以省卻關(guān)于與特定坐標(biāo)系相關(guān)的指針位置的信息，并且能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)器綜合而不管原始系統(tǒng)的非線性。電機(jī)的狀態(tài)物理上是已被選來描述動(dòng)態(tài)特性的指針的相對(duì)位置的函數(shù)。然而，指針之間的關(guān)系也可以用不帶單獨(dú)的角信息的向量積和標(biāo)量積來描述。于是，在固定在線圈上(例如，固定在定子或轉(zhuǎn)子上)的任意坐標(biāo)系中可進(jìn)行調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，反饋?zhàn)兞渴侵辽俣ㄗ与妷?、定子通量、轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子速度的函數(shù)。一般地，可以不直接通過轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的向量積和標(biāo)量積來計(jì)算反饋?zhàn)兞?，因?yàn)檗D(zhuǎn)子電壓被用作操縱量。然而，反饋?zhàn)兞靠梢詮膶⒏袘?yīng)式電機(jī)的狀態(tài)變量描述為至少定子電壓、定子通量、轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子速度的函數(shù)的狀態(tài)方程來導(dǎo)出。另外，這些函數(shù)還可以是感應(yīng)式電機(jī)的電感率和定子電阻的函數(shù)。例如，在雙饋異步電機(jī)的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)子電壓被用作調(diào)節(jié)的操縱量時(shí)，結(jié)果產(chǎn)生反饋?zhàn)兞繉?duì)定子電壓、定子通量、轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子速度的依賴。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，根據(jù)受反饋?zhàn)兞亢投ㄗ油坑绊懙牡谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量，確定將感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓作為操縱量，而不需要另外的調(diào)節(jié)。對(duì)于雙饋異步電機(jī)，這種類型的過程特別有利。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，至少測(cè)量感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓和轉(zhuǎn)子電流。對(duì)于雙饋異步電機(jī)，這種類型的過程特別有利。例如，該測(cè)量可以在自然的三相坐標(biāo)中進(jìn)行，而被測(cè)變量可以隨后被變換到兩相坐標(biāo)系中。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，感應(yīng)式電機(jī)的定子電流被測(cè)量。如果沒有位置傳感器來測(cè)量轉(zhuǎn)子位置角和轉(zhuǎn)子速度，則為了能夠計(jì)算轉(zhuǎn)子位置角和轉(zhuǎn)子速度，對(duì)定子電流的測(cè)量可能是必須的。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度被測(cè)量或者根據(jù)感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流來確定感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。例如，轉(zhuǎn)子速度可以經(jīng)由位置傳感器來測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角被測(cè)量或者根據(jù)感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流來確定感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。例如，轉(zhuǎn)子位置角可以通過位置傳感器來測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，根據(jù)感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓以及定子電壓的角頻率來計(jì)算感應(yīng)式電機(jī)的定子通量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，感應(yīng)式電機(jī)的電壓和電流均被測(cè)量并接著在兩相坐標(biāo)系中進(jìn)行變換，并且操縱量在兩相坐標(biāo)系中被確定并接著在三相坐標(biāo)系中進(jìn)行變換。在這種情況下，感應(yīng)式電機(jī)的電壓和電流被作為自然的三相變量來測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，該感應(yīng)式電機(jī)是雙饋異步電機(jī)，其定子直接連接到電源，并且其轉(zhuǎn)子連接到倒相器。該倒相器可包含兩個(gè)脈寬調(diào)制倒相器和一個(gè)中間電路，脈寬調(diào)制倒相器之一可以連接到轉(zhuǎn)子，而另一個(gè)脈寬調(diào)制倒相器可以連接到電源。然而，該感應(yīng)式電機(jī)還可以是具有鼠籠轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)或者可以是同步電機(jī)。
此外，建議一種具有命令的計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，該命令的執(zhí)行使得處理器執(zhí)行上述調(diào)節(jié)方法。所提出的調(diào)節(jié)方法非常適合用于在處理器上實(shí)現(xiàn)，例如，該處理器接收設(shè)定點(diǎn)變量偏差和反饋?zhàn)兞孔鳛檩斎胱兞?，并且輸出操縱量作為輸出變量。如果處理器被提供有所需的感應(yīng)式電機(jī)的電流、電壓、通量和角速度的測(cè)量值，則也可以在程序中實(shí)現(xiàn)對(duì)反饋?zhàn)兞康挠?jì)算。例如，當(dāng)感應(yīng)式電機(jī)被投入操作并接著被執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序可以被裝載到處理器的主存儲(chǔ)器中。對(duì)調(diào)節(jié)器的參數(shù)的后續(xù)調(diào)整或者可能是對(duì)反饋?zhàn)兞康暮罄m(xù)調(diào)整可能是有利的。
此外，建議一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含具有命令的計(jì)算機(jī)程序，該命令的執(zhí)行使得處理器執(zhí)行上述調(diào)節(jié)方法。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以例如是諸如存儲(chǔ)器卡、磁碟或CD之類的可替代的數(shù)據(jù)載體，在其上存儲(chǔ)了具有用于執(zhí)行調(diào)節(jié)方法的命令的計(jì)算機(jī)程序。
此外，建議一種用于在固定在線圈上的坐標(biāo)系中調(diào)節(jié)感應(yīng)式電機(jī)輸出或接收的有功功率和無功功率的設(shè)備，該設(shè)備具有第一調(diào)節(jié)器，其用于在發(fā)生有功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差的情況下生成第一調(diào)節(jié)器輸出變量；該設(shè)備具有第二調(diào)節(jié)器，其用于在發(fā)生無功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差的情況下生成第二調(diào)節(jié)器輸出變量；并且，該設(shè)備具有用于用特定的反饋?zhàn)兞縼碛绊懺摰谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量的裝置，該特定的反饋?zhàn)兞拷Y(jié)果是該感應(yīng)式電機(jī)的至少一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)變量的函數(shù)；該設(shè)備的特征在于該設(shè)備包括用于至少根據(jù)受反饋?zhàn)兞坑绊懙牡谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量確定將該感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流作為操縱量的裝置，而無需另外的調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以例如是模塊化的調(diào)節(jié)器單元，其具有輸入設(shè)定點(diǎn)變量偏差和被測(cè)變量的接口和輸出操縱量的接口。作為選擇，該設(shè)備可以被永久地集成到該感應(yīng)式電機(jī)中。因?yàn)榉答佔(zhàn)兞康暮线m選擇，該設(shè)備僅需要一個(gè)用于調(diào)節(jié)有功功率的調(diào)節(jié)器和一個(gè)用于調(diào)節(jié)無功功率的調(diào)節(jié)器，在施加相應(yīng)的反饋?zhàn)兞恐?，調(diào)節(jié)器輸出變量被組合以確定調(diào)節(jié)的操縱量。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)器是線性調(diào)節(jié)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)器是PI調(diào)節(jié)器根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該用于確定感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流的裝置確定將轉(zhuǎn)子電壓作為操縱量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該用于確定感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流的裝置確定將定子電壓作為操縱量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該用于確定感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流的裝置確定將勵(lì)磁電流作為操縱量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該感應(yīng)式電機(jī)的定子的有功功率和無功功率被調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該感應(yīng)式電機(jī)所連接到電源的有功功率和無功功率被調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，第一調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器輸出變量受對(duì)應(yīng)于該感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的向量積的反饋?zhàn)兞坑绊?；以及該第二調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器輸出變量受施加到其上的對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的標(biāo)量積的反饋?zhàn)兞坑绊憽?br> 根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，反饋?zhàn)兞渴嵌ㄗ与妷?、定子通量、轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子角速度的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)受反饋?zhàn)兞亢投ㄗ油坑绊懙牡谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量確定將該感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓作為操縱量，而無需另外的調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該設(shè)備包括用于測(cè)量感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓和轉(zhuǎn)子電流的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該設(shè)備包括用于測(cè)量定子電流的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該設(shè)備包括用于測(cè)量感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度或者用于根據(jù)感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流來確定感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該設(shè)備包括用于測(cè)量感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角或者用于根據(jù)感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流來確定感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該設(shè)備包括用于測(cè)量感應(yīng)式電機(jī)的電壓和電流以及用于在兩相坐標(biāo)系中變換它們的裝置，并且包括用于在三相坐標(biāo)系中變換在兩相坐標(biāo)系中確定的操縱量的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該感應(yīng)式電機(jī)是雙饋異步電機(jī)，其定子直接連接到電源而其轉(zhuǎn)子連接到倒相器。
此外，還建議一種感應(yīng)式電機(jī)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，該感應(yīng)式電機(jī)具有用于根據(jù)上面已經(jīng)描述的設(shè)備特征、在固定在線圈上的坐標(biāo)系中調(diào)節(jié)由感應(yīng)式電機(jī)輸出或接收的有功功率和無功功率的設(shè)備。
在這種情況下，該感應(yīng)式電機(jī)可以是具有鼠籠轉(zhuǎn)子或滑環(huán)轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)也可以是同步電機(jī)。
將基于下述對(duì)優(yōu)選的示例性的實(shí)施例的更加詳細(xì)的描述來解釋本發(fā)明的這些方面以及其他方面。


圖1示出三相電源上的雙饋異步電機(jī)的示意性說明；圖2示出根據(jù)本發(fā)明對(duì)圖1中的雙饋異步電機(jī)的有功功率和無功功率所進(jìn)行的調(diào)節(jié)的示意性說明；以及圖3示出來自圖2的被測(cè)變量處理單元44的示意性說明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及對(duì)感應(yīng)式電機(jī)的有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)。在下文中，通過使用在轉(zhuǎn)子電路中具有倒相器的雙饋異步電機(jī)的例子來解釋這種調(diào)節(jié)。然而，根據(jù)本發(fā)明的這種調(diào)節(jié)同樣也適合用于其他感應(yīng)式電機(jī)，特別適合用于具有鼠籠轉(zhuǎn)子和在定子電路中有全倒相器的異步電機(jī)，并且特別適合用于同步電機(jī)。
圖1示出這種類型的異步電機(jī)1，其包括定子10和轉(zhuǎn)子11。轉(zhuǎn)子直接或者經(jīng)過傳動(dòng)裝置單元連接到傳動(dòng)軸，并且因此可以交替地接收機(jī)械功率(發(fā)電機(jī)操作)或者輸出機(jī)械功率(電動(dòng)機(jī)操作)。
在圖1中示出的異步電機(jī)1內(nèi)的定子10直接連接到三相電流源3，而轉(zhuǎn)子11經(jīng)由倒相器2連接到該三相電源3。倒相器2包括電源側(cè)脈寬調(diào)制倒相器22和電機(jī)側(cè)脈寬調(diào)制倒相器20。在中間電路中提供電容器21以解耦合這兩個(gè)脈寬調(diào)制倒相器20和22，以便滑動(dòng)功率(slip power)可以經(jīng)由倒相器2在兩個(gè)方向傳輸。由于定子10永久地連接到三相電源3，定子電壓通常由電源來預(yù)定義(在幅度和頻率方面)，分開的電源在這里形成一種例外。具有可變頻率的可變電壓由脈寬調(diào)制倒相器20施加到該轉(zhuǎn)子11，可以通過其設(shè)置不同的操作狀態(tài)(欠同步/過同步操作和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)操作)。也可以相應(yīng)地經(jīng)由該轉(zhuǎn)子電壓的施加來控制異步電機(jī)1接收或輸出有功功率和無功功率。
圖1中所示出的異步電機(jī)1的數(shù)學(xué)模型可以以下面的一般形式來表示us=Rsis+dψsdτ+jωaψs,---(1)]]>ur=Rrir+dψrdτ+j(ωa-ωr)ψr,---(2)]]>Jdωrdτ=Im|ψsis|-m0.---(3)]]>在這種情況下，ψr和ψs是定子和轉(zhuǎn)子的通量矢量，is和ir是定子和轉(zhuǎn)子的電流矢量，us和ur是定子和轉(zhuǎn)子的電壓矢量，Rs和Rr是定子和轉(zhuǎn)子的線圈電阻，m0是轉(zhuǎn)矩，J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ωr是轉(zhuǎn)子速度，ωa是參考坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)速度，而τ是相對(duì)時(shí)間。在此處和下文中，粗體字母標(biāo)識(shí)矢量變量，同時(shí)在此處和下文中，斜體字母標(biāo)識(shí)標(biāo)量變量。
在電流和通量鏈之間存在下面的關(guān)系is=1Lsψs-LmLrir,---(4)]]>ir=1Lrψr-LmLris,---(5)]]>Ls，Lr和Lm標(biāo)識(shí)定子電感率、轉(zhuǎn)子電感率和計(jì)數(shù)器電感率(counterinductivity)。
重組方程(1)到(5)，結(jié)果得到該異步電機(jī)的有利形式的差分方程dψsαSdτ=-RsLsψsαS+RsLmLsirαS+usαS,---(6)]]>dψsβSdτ=-RsLsψsβS+RsLmLsirβS+usβS,---(7)]]>
dirαSdτ=-Ls2Rr+Lm2RsLswσirαS+RsLmLswσψsαS-LmwσωrψsβS+LswσurαS-LmwσusαS,---(8)]]>dirβSdτ=-Ls2Rr+Lm2RsLswσirβS+RsLmLswσψsβS+LmwσωrψsβS+LswσurβS-LmwσusβS,---(9)]]>dωrdτ=LmJLs(ψsαSirβS-ψsβSirαS)-1Jm0.---(10)]]>在這種情況下，wσ被定義為wσ=LsLr-Lm2.---(11)]]>在方程(6)至(10)以及在下文中，第一個(gè)下標(biāo)標(biāo)識(shí)位置(r轉(zhuǎn)子；s定子)，第二個(gè)下標(biāo)指示兩相坐標(biāo)系(α，β)內(nèi)的特定分量，而第三個(gè)下標(biāo)標(biāo)識(shí)所使用的參考系(S固定在定子線圈上，R固定在轉(zhuǎn)子線圈上)。
本發(fā)明假定下面的對(duì)狀態(tài)變量的選擇以描述異步電機(jī)的狀態(tài)-轉(zhuǎn)子速度ωr，-定子有功功率ps，-定子無功功率qs，和-定子通量的平方ψsS2=|ψsS|2.]]>下面的關(guān)系適用于轉(zhuǎn)子速度ωrdωrdτ=LmJLs(ψsαSirβS-ψsβSirαS)-1Jm0---(12)]]>可以使用方程(13)和(14)來描述發(fā)電機(jī)功率的瞬時(shí)值ps＝usαSisαS+usβSisβS， (13)qs＝-usαSisβS+usβSisαS. (14)假定是穩(wěn)定狀態(tài)，則發(fā)電機(jī)功率可以表示為Ps=1Ls(usαSψsαS+usβSψsβS)-]]>-LmLs(usβSψsαS-usαSψsβS)(ψsαSirβS-ψsβSirαS)ψsS2+]]>(15)+LmLs(usαSψsαS+usβSψsβS)(ψsαSirαS+ψsβSirβS)ψsS2]]>
Qs=-1Ls(usβSψsαS-usαSψsβS)-]]>-LmLs(usβSψsαS-usαSψsβS)(ψsαSirαS+ψsβSirβS)ψsS2+]]>(16)+LmLs(usαSψsαS+usβSψsβS)(ψsαSirβS-ψsβSirαS)ψsS2]]>通過對(duì)方程(15)和(16)求微分，以及通過使用方程(6)，(7)，(8)和(9)，在簡(jiǎn)化后獲得下面的微分方程dpsdτ=-1Tvps-LsLmψsS2(usβSψsαS-usαSψsβS)[-1TvusαSψsαS+usβSψsβS(usβSψsαS-usαSψsβS)ψsS2+]]>+1TvusαSψsαS+usβSψsβSusβSψsαS-usαSψsβS(ψsαSirαS+ψsβSirβS)+ωr(ψsαSirαS+ψsβSirβS)+]]>(17)+ωrLmwσψsS2+Lswσ(urβSψsαS-urαSψsβS)-Lmwσ(usβSψsαS-usαSψsβS)+]]>+usαSirβS-usβSirαS]]]>dqsdτ=-1Tvqs-LsLmψsS2(usβSψsαS-usαSψsβS)[-1TvψsS2Lm+]]>+1TvusαSψsαSusβSψsβSusβSψsαSusαSψsβS(ψsαSirβS-ψsβSirαS)+RsLmLswσψsS2+RsLmLsisS2-]]>(18)-ωr(ψsαSirβS-ψsβSirαS)+Lswσ(urαSψsαS+urβSψsβS)-]]>-Lmwσ(usαSψsαS+usβSψsβS)+usαSirαS+usβSirβS]]]>在這種情況下，Tv=wσRsLs+RsLr.---(18a)]]>可以如下計(jì)算定子通量的絕對(duì)值的平方ψsS2=ψsαS2+ψsβS2.]]>通過對(duì)方程(19)求微分以及通過使用方程(6)和(7)來獲得下面的微分方程d(ψsS2)dτ=-2RsLsψsS2+2RsLmLs(ψsαSirαS+ψsβSirβS)+2(usαSψsαS+usβSψsβS)---(20)]]>
基于根據(jù)本發(fā)明對(duì)四個(gè)狀態(tài)變量的選擇，系統(tǒng)的四個(gè)狀態(tài)方程接著可以被概括如下dωrdτ=LmJLs(ψsαSirβS-ψsβSirαS)-1Jm0,---(21)]]>dqsdτ=-1Tvps-LsLmψsS2(usβSψsαS-usαSψsβS)[-1TvμsαSψsαS+usβSψsβSLm(usβSψsαS-usαSψsβS)ψsS2+]]>+1TvusαSψsαS+usβSψsβSusβSψsαS-usαSψsβS(ψsαSirαS+ψsβSirβS)+ωr(ψsαSirαS+ψsβSirβS)+]]>(22)+ωrLmωσψsS2+Lswσ(urβSψsαS-urαSψsβS)-Lmwσ(usβSψsαS-usαSψsβS)+]]>+usαSirβS-usβSirαS]]]>dqsdτ=-1Tvqs-LsLm.ψsS2(usβSψsαS-usαSψsβS)[-1TvψsS2Lm+]]>+1TvusαSψsαS+usβSψsβSusβSψsαS-usαSψsβS(ψsαSirβS-ψsβSirαS)+RsLmLswσψsS2+RsLmLsisS2-]]>(23)-ωr(ψsαSirβS-ψsβSirαS)+Lswσ(urαSψsαS+urβSψsβS)-]]>-Lmwσ(usαSψsαS+usβSψsβS)+usαSirαS+usβSirβS]]]>d(ψsS2)dτ=-2RsLsψsS2+2RsLmLs(ψsαSirαS+ψsβSirβS)+2(usαSψsαS+usβSψsβS).---(24)]]>通過根據(jù)本發(fā)明將轉(zhuǎn)子速度ωr、定子有功功率ps、定子無功功率qs和定子通量ψsS2的平方選為狀態(tài)變量，根據(jù)本發(fā)明對(duì)有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)可以只使用兩個(gè)調(diào)節(jié)器來執(zhí)行，一個(gè)調(diào)節(jié)器用于有功功率而一個(gè)調(diào)節(jié)器用于無功功率，因?yàn)橛泄β屎蜔o功功率是直接狀態(tài)變量。因此，從屬控制回路可以被省卻而且特別簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)構(gòu)造是可能的。此外，在控制回路中的角度變換的必要性被省卻，以便可以在任意坐標(biāo)系中執(zhí)行對(duì)調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)。
然而，微分方程(22)和(23)因?yàn)閺?qiáng)非線性而不適合用于調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)。由此，根據(jù)本發(fā)明，以這種方式重組狀態(tài)方程的系統(tǒng)有功功率和無功功率在系統(tǒng)矩陣中形成線性元素。然而，通過對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)表示的變換，系統(tǒng)可以獲得強(qiáng)非線性特征。這種非線性行為反過來由非線性反饋元素來補(bǔ)償。在最佳情況下，在針對(duì)有功功率和無功功率的每種情況下，新定義的系統(tǒng)是將接收一階低通行為。這些低通行為的時(shí)間常數(shù)是新定義的系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣的函數(shù)。兩個(gè)線性調(diào)節(jié)器，例如兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器可以接著被用于該新定義的系統(tǒng)。
狀態(tài)方程的理想的線性化通過下面的變量定義來獲得υ1=urβSψsαS-urαSψsβS]]>=-ψsS2(usβSψsαS-usαSψsβS)wσLs(-1TvusαSψsαS+usβSψsβSLm(usβSψsαS-usαSψsβS)ψsS2+]]>+1TvusαSψsαS+usβSψsβS(usβSψsαS-usαSψsβS)(ψsαSirαS+ψsβSirβS)+]]>(25)+ωr((ψsαSirαS+ψsβSirβS)+LmwσψsS2)-]]>-Lmwσ(usβSψsαS-usαSψsβS)+usαSirβSusβSirαS+s1)]]>和υ2=urαSψsαS+urβSψsβS]]>=-wσLmψsS2(usβSψsαS-usαSψsβS)(-1TvψsS2Lm+]]>+1TvusαSψsαS+usβSψsβS(usαSψsαS-usαSψsβS)(ψsαSirβS-ψsβSirαS)+]]>(26)+RsLmLswσψsS2+RsLmLsirS2-ωr(ψsαSirβS-ψsβSirαS)-]]>-Lmwσ(usαSψsαS+usβSψsβS)+usαSirαS+usβSirβS+s2)]]>變量s1和s2被新引入進(jìn)來，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。
很明顯，在這種情況下，來自方程(25)的v1對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的向量積而來自方程(26)的v2對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的標(biāo)量積。狀態(tài)變量和這些變量v1和v2的選擇使得在根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)中可以省卻關(guān)于指針位置的信息，通過其使在固定在線圈上的坐標(biāo)系內(nèi)的調(diào)節(jié)變得可能，并且不管非線性如何都使簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)器變得可能。異步電機(jī)1的狀態(tài)物理上是被選來描述動(dòng)態(tài)特性的指針的相對(duì)位置的函數(shù)。然而，指針之間的關(guān)系也可以在沒有單獨(dú)的角度信息的情況下通過向量積和標(biāo)量積來描述。由此，根據(jù)本發(fā)明的狀態(tài)矢量以這種方式來選擇通過向量積和標(biāo)量積進(jìn)行描述是可能的。
因?yàn)榉匠?25)和(26)中的轉(zhuǎn)子電壓urS(由分量urαS和urβS來描述)是調(diào)節(jié)的操縱量，所以變量可以不直接從來自轉(zhuǎn)子電壓和定子通量(比較方程(25)和(26)中每個(gè)的第一行)的向量積和標(biāo)量積的定義來計(jì)算。然而，向量積和標(biāo)量積可以根據(jù)方程(25)和(26)中的第二行中的每個(gè)由系統(tǒng)變量來表達(dá)并且可以因此間接地進(jìn)行計(jì)算。
通過在方程(22)和(23)中使用根據(jù)方程(25)和(26)的變量v1和v2，狀態(tài)方程按理想的那樣被線性化，其可以被概括如下dωrdτ=LmJLs(ψsαSirβS-ψsβSirαS)-1Jm0,---(27)]]>dpsdτ=-1Tvps+s1,---(28)]]>dqsdτ=-1Tvqs+s2,---(29)]]>d(ψsS2)dτ=-2RsLsψsS2+2RsLmLs(ψsαSirαS+ψsβSirβS)+2(usαSψsαS+usβSψsβS).---(30)]]>方程(27)至(30)被直接用于綜合根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)。
圖2示出這種調(diào)節(jié)的示意性說明。具有定子10和轉(zhuǎn)子11的雙饋異步電機(jī)1、饋電電源3和倒相器2被再次示出。
在這個(gè)系統(tǒng)中，不同電壓和電流被測(cè)量并被用于調(diào)節(jié)以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的對(duì)有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)。特別地，這些是電源電壓uN、電源電流iN、定子電壓usS和轉(zhuǎn)子電流irR。這些電壓和電流在自然三相坐標(biāo)中進(jìn)行測(cè)量并且隨后使用變換單元40-1、40-2、40-3和40-5轉(zhuǎn)換到固定在定子或轉(zhuǎn)子上的兩相坐標(biāo)系中。例如，固定在轉(zhuǎn)子usS上的定子電壓接著被提供為兩個(gè)分量usαS和usβS(相應(yīng)地用于剩余的電壓和電流)。
此外，定子電流isS可以可選地被測(cè)量并且通過使用變換單元40-4被轉(zhuǎn)換到固定在定子上的兩相坐標(biāo)系，以便使得能夠計(jì)算轉(zhuǎn)子速度ωr和在轉(zhuǎn)子與定子之間的轉(zhuǎn)子位置角RS。
作為這個(gè)過程的替代選擇，可以基于可選的位置傳感器41和可選的位置接收器42來測(cè)量轉(zhuǎn)子與定子之間的轉(zhuǎn)子速度ωr和轉(zhuǎn)子位置角RS，于是對(duì)定子電流的測(cè)量不再是必要的。
實(shí)際的有功功率P和實(shí)際的無功功率Q在功率計(jì)算單元43中從電源電壓uN和電源電流iN進(jìn)行計(jì)算，并且提供有負(fù)信號(hào)至加法器45-1和45-2，目的是為了分別通過減去外部預(yù)定義的設(shè)定點(diǎn)有功功率PSoll和設(shè)定點(diǎn)無功功率QSoll以在加法器45-1和45-2的輸出處生成有功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差和無功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差。在圖2中，從電源功率作為實(shí)際的變量開始，示出了調(diào)節(jié)。然而，有可能沒有任何別的要傳遞給定子功率以替代電源功率作為實(shí)際變量。
隨后在兩相坐標(biāo)系中進(jìn)行變換的被測(cè)變量usS和irR，以及可選的隨后在兩相坐標(biāo)系中進(jìn)行變換的被測(cè)變量ωr和RS或者計(jì)算ωr和RS所必須的被測(cè)變量isS被提供給被測(cè)變量處理單元44，其根據(jù)方程(25)和(26)，至少部分地作為這些變量的函數(shù)，輸出轉(zhuǎn)子位置角RS、固定在定子上的定子通量ψsS以及反饋?zhàn)兞縱1-s1和v2-s2的輸出變量。將結(jié)合圖3的描述來更加詳細(xì)地討論對(duì)這些輸出變量的計(jì)算。
在圖2內(nèi)所說明的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)使用兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器46-1和46-2，以便根據(jù)有功功率和無功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差來生成調(diào)節(jié)器輸出變量s1和s2。調(diào)節(jié)器輸出變量s1和s2被單獨(dú)地提供給加法器45-3和45-4，通過加法器，調(diào)節(jié)器輸出變量s1和s2另外受反饋?zhàn)兞縱1-s1和v2-s2影響，該反饋?zhàn)兞恳呀?jīng)由被測(cè)變量測(cè)量單元44從異步電機(jī)1的瞬時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)所確定。于是，在加法器45-3和45-4的輸出處提供了變量v1和v2，其被供應(yīng)給單元47用于轉(zhuǎn)子電壓的計(jì)算。
單元47接收固定在定子ψsS上的定子通量作為另外的輸入變量，并且根據(jù)下面的方程確定獲得預(yù)定義的有功功率PSoll和預(yù)定義的無功功率QSoll(在兩相坐標(biāo)系中)所需要的固定在定子上的轉(zhuǎn)子電壓urSurαS=-v1ψsβS+v2ψsαSψsS2,---(31)]]>urβS=v2ψsβS+v1ψsαSψsS2.---(32)]]>
根據(jù)下面的準(zhǔn)則，在固定在轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo)系中對(duì)來自固定在定子上的坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)子電壓的變換在變換單元48中執(zhí)行，變換單元48從被測(cè)變量處理單元44接收轉(zhuǎn)子位置角RS作為另外的輸入urαR＝urαScosRS-urβSsinRS， (33)urβR＝urαSsinRS+urβScosRS. (34)最后，通過變換單元40-6，固定在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子電壓被從兩相坐標(biāo)系變換到三相坐標(biāo)系，并且經(jīng)由倒相器2的電機(jī)側(cè)脈寬調(diào)制倒相器20被施加到異步電機(jī)1的轉(zhuǎn)子11。
根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)只需要兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器46-1和46-2，以便在足夠的時(shí)間幀內(nèi)調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的穩(wěn)定狀態(tài)設(shè)定點(diǎn)值偏差。出于這個(gè)目的，PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，特別是PI調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)，適于異步電機(jī)1的參數(shù)，如在狀態(tài)方程中所反映的一樣。
在圖3中說明了來自圖2的被測(cè)變量處理單元44的示意性構(gòu)造。被測(cè)變量處理單元44接收固定在定子上的定子電壓usS、固定在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子電流irR以及可選地固定在定子上的定子電流isS或者轉(zhuǎn)子速度ωr和轉(zhuǎn)子位置角RS這些被測(cè)變量作為輸入變量，這些被測(cè)變量隨后在兩相坐標(biāo)系中進(jìn)行變換，并且根據(jù)這些輸入變量輸出轉(zhuǎn)子位置角RS、固定在定子上的定子通量ψsS和反饋?zhàn)兞縱1-s1和v2-s2。
如已指示的那樣，可選地可以通過使用來自圖2的位置傳感器41和位置接收器42測(cè)量轉(zhuǎn)子速度ωr和轉(zhuǎn)子位置角ωr。作為選擇，在被測(cè)變量處理單元44內(nèi)可以從固定在定子上的定子電壓usS、固定在定子上的定子電流isS和固定在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子電流irR來估計(jì)轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子位置角，其于是在單元441中實(shí)現(xiàn)。接著，通過使用開關(guān)442和443可以選擇該特定的被測(cè)/被估計(jì)的轉(zhuǎn)子速度ωr和被測(cè)/被估計(jì)的轉(zhuǎn)子位置角RS。當(dāng)然，可以因?yàn)槌杀镜脑驈氐椎厥s測(cè)量和估計(jì)的兩種選擇中的一種。
接著，轉(zhuǎn)子位置角RS被用于在變換單元445內(nèi)從固定在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子電流irR變換到固定在定子上的轉(zhuǎn)子電流irS，以及另外被用于由被測(cè)變量處理單元44輸出到來自圖2的變換單元48。
此外，被測(cè)變量處理單元44包括用于計(jì)算固定在定子上的定子通量ψsS的單元444。在這種情況中，可以根據(jù)任意方法來執(zhí)行該計(jì)算。例如，定子通量可以在轉(zhuǎn)換方程(4)之后以下面的形式來表示ψsαS＝isαSLs+irαSLm， (35)ψsβS＝isβSLs+irβSLm. (36)上述用于計(jì)算定子通量的方法可因?yàn)殡姍C(jī)的飽和效應(yīng)或者由于測(cè)量轉(zhuǎn)換器的類型的原因而產(chǎn)生問題。由此，使用另外的方法是有利的。在具有高功率的感應(yīng)式電機(jī)中，定子電阻Rs可以被忽略。接著方程(1)假定下面的形式dψsdτ=us.---(37)]]>對(duì)于定子通量的分量，在穩(wěn)定狀態(tài)情況下于是從方程(37)中產(chǎn)生下面的關(guān)系ψsαS=-usβSωs,---(38)]]>ψsβS=usαSωs.---(39)]]>在這種情況下，ωs是定子電壓的角頻率。
作為usS、ψsS、irS和ωr的函數(shù)，最終在單元446中執(zhí)行對(duì)反饋?zhàn)兞縱1-s1和v2-s2的計(jì)算。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)方程(25)和(26)計(jì)算反饋?zhàn)兞俊?br> 在第二優(yōu)選實(shí)施例中，忽略定子電阻Rs以推導(dǎo)針對(duì)反饋?zhàn)兞康姆匠?。例如，這種假定在大電機(jī)中是合理的。在這種情況下，可以假定定子電壓和定子電流是彼此正交的。如果進(jìn)一步假定是穩(wěn)定狀態(tài)并考慮相關(guān)的變量被用于計(jì)算，則結(jié)果得到下面的關(guān)系ψsS2≅1,---(40)]]>usαSψsαS+usβSψsβS≅0,---(41)]]>
usβSψsαS-usαSψsβS≅1.---(42)]]>考慮方程(40)、(41)和(42)，結(jié)果得到方程(22)和(23)的簡(jiǎn)化。這些接著可以以下面的形式來表示dpsdτ=-1Tvps-LsLm[ωr((ψsαSirαS+ψsβSirβS)+LmwσψsS2)+]]>+Lswσ(urβSψsαS-urαSψsβS)-Lmwσ(usβSψsαS-usαSψsβS)+]]>(43)+usαSirβS-usβSirαS]]]>dqsdτ=-1Tvqs-LsLm[-1TvLm+RsLmLswσψsS2+RsLmLsisS2-]]>-ωr(ψsαSirβS-ψsβSirαS)+Lswσ(urαSψsαS+urβSψsβS)]]>(44)+usαSirαS+usβSirβS]]]>如果這里還引入反饋以使方程(43)和(44)線性化，如在第一優(yōu)選實(shí)施例中那樣，則同樣獲得根據(jù)方程(27)至(30)的狀態(tài)方程，但是其具有改變了的變量υ1*=urβSψsαS-urαSψsβS]]>=-wσLs(ωr((ψsαSirαS+ψsβSirβS)+LmwσψsS2)-]]>(45)-Lmwσ(usβSψsαS-usαSψsβS)+usαSirβS-usβSirαS+s1)]]>和υ2*=urαSψsαS+urβSψsβS]]>=-wσLm(-1TvLm-ωr(ψsαSirβS-ψsβSirαS)+usαSirαS+usβSirβS+s2)---(46)]]>因此，與第一優(yōu)選實(shí)施例的唯一差異是在被測(cè)變量處理單元44的單元446內(nèi)對(duì)反饋的不同計(jì)算。在圖2和3中所示出的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)的剩下的結(jié)構(gòu)被維持。
通過根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例對(duì)來自方程(45)和(46)的反饋?zhàn)兞康暮?jiǎn)化，相比第一優(yōu)選實(shí)施例，該反饋可以進(jìn)行成本有效的計(jì)算，并且該調(diào)節(jié)因此可以以較低的復(fù)雜度以及更快地執(zhí)行。在這種情況下，像系統(tǒng)的所有其他干擾變量一樣，由于可忽略的定子電阻的假定所引起的模型偏差被該調(diào)節(jié)補(bǔ)償，以致在第二優(yōu)選實(shí)施例中，在調(diào)節(jié)的質(zhì)量或穩(wěn)定性中不存在損失。
在第三優(yōu)選實(shí)施例中，在反饋的推導(dǎo)中最終假定是穩(wěn)定狀態(tài)。于是，方程(6)和(7)可以被簡(jiǎn)化如下0=-RsLsψsαS+RsLmLsirαS+usαS,---(47)]]>0=-RsLsψsβS+RsLmLsirβS+usβS.---(48)]]>方程(47)和(48)首先乘以ψsαS和ψsβS。因此得到的這些方程被減一次以及被加一次。因此獲得下面的方程usβSψsαS-usαSψsβS=ψsS2+RsLmLs(ψsαSirβS+ψsβSirαS),---(49)]]>usαSψsαS+usβSψsβS=RsLsψsS2-RsLmLs(ψsαSirαS+ψsβSirβS).---(50)]]>通過在方程(15)和(16)中使用方程(49)和(50)，結(jié)果得到下面的感應(yīng)式電機(jī)的功率方程Ps=Us2Rs-ψs2Rs-LmLs(ψsαSirβS+ψsβSirαS),---(51)]]>Qs=ψs2Ls-LmLs(ψsαSirαS+ψsβSirβS).---(52)]]>通過對(duì)方程(51)和(52)進(jìn)行微分以及通過使用方程(6)至(9)，在簡(jiǎn)化后獲得下面的微分方程dpsdτ=-1Tvps-LmLs[ωr((ψsαSirαS+ψsβSirβS)+LmwσψsS2)+]]>+Lswσ(urβSψsαS-urαSψsβS)-Lmwσ(usβSψsαS-usαSψsβS)+]]>(53)+usαSirβS-usβSirαS]]]>
dpsdτ=-1Tvqs-LsLm[RsLmLswσψsS2+RsLmLsirS2-]]>-ωr(ψsαSirβS+ψsβSirαS)+Lswσ(urαSψsαS-urβSψsβS)-]]>(54)-Lmwσ(usαSψsαS+usβSψsβS)+usαSirαS+usβSirβS]]]>如果像在第一和第二優(yōu)選實(shí)施例中一樣也引入反饋以使微分方程(53)和(54)線性化，則同樣獲得根據(jù)方程(27)至(30)的狀態(tài)方程，但是其具有改變了的變量υ1**=urβSψsαS-urαSψsβS]]>=-wσLm(ωr((ψsαSirαS+ψsβSirβS)+LmwσψsS2)-]]>(55)-Lmwσ(usβSψsαS-usαSψsβS)+usαSirβS-usβSirαS+s1)]]>和υ2**=urαSψsαS+urβSψsβS]]>=-wσLm(RsLmLswσψsS2+RsLmLsirS2-ωr(ψsαSirβS+ψsβSirαS)-]]>(56)-Lmwσ(usαSψsαS+usβSψsβS)+usαSirαS+usβSirβS+s2)]]>與第一和第二優(yōu)選實(shí)施例的唯一差異又是在被測(cè)變量處理單元44的單元446內(nèi)對(duì)反饋的不同計(jì)算。在圖2和3中所示出的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)的剩下的結(jié)構(gòu)被維持。
根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例對(duì)來自方程(55)和(56)的反饋?zhàn)兞康暮?jiǎn)化，與第一優(yōu)選實(shí)施例相比該反饋可以進(jìn)行更加成本有效的計(jì)算，并且該調(diào)節(jié)因此可以較不復(fù)雜地以及更快地執(zhí)行。在這種情況下，像系統(tǒng)的所有其他干擾變量一樣，由于系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)的假定所引起的模型偏差被該調(diào)節(jié)補(bǔ)償，以致在第三優(yōu)選實(shí)施例中，在系統(tǒng)的調(diào)節(jié)的質(zhì)量或穩(wěn)定性中也不存在損失。
基于優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。通過在推導(dǎo)狀態(tài)方程中使用不同的簡(jiǎn)化，結(jié)果得到根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)的多個(gè)變型。這種類型的調(diào)節(jié)以極大的精度和動(dòng)態(tài)特性為特征。對(duì)于控制倒相器，將被測(cè)變量變換到特定的參考系統(tǒng)不再是必要的。由此，可以自由地選擇坐標(biāo)系。出于簡(jiǎn)單的緣故，例如，可以選擇固定在定子上的坐標(biāo)系。
權(quán)利要求
1.一種用于在固定在線圈上的坐標(biāo)系中調(diào)節(jié)由感應(yīng)式電機(jī)(1)輸出或接收的有功功率和無功功率的方法，其中使用第一調(diào)節(jié)器(46-1)根據(jù)所述有功功率的設(shè)定點(diǎn)值偏差來生成第一調(diào)節(jié)器輸出變量，以及使用第二調(diào)節(jié)器(46-2)根據(jù)所述無功功率的設(shè)定點(diǎn)值偏差來生成第二調(diào)節(jié)器輸出變量，并且其中所述第一調(diào)節(jié)器輸出變量和所述第二調(diào)節(jié)器輸出變量受各自的反饋?zhàn)兞坑绊?，所述反饋?zhàn)兞渴撬龈袘?yīng)式電機(jī)的至少一個(gè)時(shí)間可變系統(tǒng)變量的函數(shù)；所述方法的特征在于至少根據(jù)已受所述反饋?zhàn)兞坑绊懙乃龅谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量確定將所述感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流作為操縱量，而不需要另外的從屬控制回路，所述反饋?zhàn)兞渴且运鰺o功功率和有功功率被至少部分解耦合的方式來選擇的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)器(46-1，46-2)是線性調(diào)節(jié)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1到2之一所述的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)器(46-1，46-2)是PI調(diào)節(jié)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其特征在于確定將所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子電壓作為所述操縱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其特征在于確定將所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的定子電壓作為所述操縱量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其特征在于確定將所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的勵(lì)磁電流作為所述操縱量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的方法，其特征在于當(dāng)計(jì)算所述反饋?zhàn)兞繒r(shí)，忽略所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的定子的歐姆電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的方法，其特征在于當(dāng)計(jì)算所述反饋?zhàn)兞繒r(shí)，假定是穩(wěn)定狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的定子(10)的有功功率和無功功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)所述感應(yīng)式電機(jī)(1)所連接到的電源(3)的有功功率和無功功率。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10之一所述的方法，其特征在于所述第一調(diào)節(jié)器輸出變量受對(duì)應(yīng)于所述感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的向量積的反饋?zhàn)兞坑绊?，以及所述第二調(diào)節(jié)器輸出變量受對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的標(biāo)量積的反饋?zhàn)兞坑绊憽?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求1到11之一所述的方法，其特征在于所述反饋?zhàn)兞渴侵辽偎龆ㄗ与妷?、所述定子通量、所述轉(zhuǎn)子電流和所述轉(zhuǎn)子速度的函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12之一所述的方法，其特征在于根據(jù)受所述反饋?zhàn)兞亢退龆ㄗ油坑绊懙乃龅谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二節(jié)調(diào)節(jié)器輸出變量確定將所述感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓作為操縱量，而不需要另外的調(diào)節(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13之一所述的方法，其特征在于至少測(cè)量所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的所述定子電壓和所述轉(zhuǎn)子電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14之一所述的方法，其特征在于測(cè)量所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的所述定子電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到15之一所述的方法，其特征在于測(cè)量或者根據(jù)所述感應(yīng)式電機(jī)的所述定子電壓、所述定子電流、和所述轉(zhuǎn)子電流確定所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子速度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16之一所述的方法，其特征在于測(cè)量或者根據(jù)所述感應(yīng)式電機(jī)的所述定子電壓、所述定子電流、和所述轉(zhuǎn)子電流確定所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子位置角度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到17之一所述的方法，其特征在于根據(jù)所述感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓和定子電壓的角頻率來計(jì)算所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的定子通量。
19.根據(jù)權(quán)利要求14到18之一所述的方法，其特征在于所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的電壓和電流均被測(cè)量并且接著在兩相坐標(biāo)系中進(jìn)行變換，而且所述操縱量在兩相坐標(biāo)系中被確定并且接著在三相坐標(biāo)系中進(jìn)行變換。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19之一所述的方法，其特征在于所述感應(yīng)式電機(jī)(1)是雙饋異步電機(jī)，其定子(10)直接連接到電源(3)而其轉(zhuǎn)子(11)連接到倒相器(2)。
21.一種具有命令的計(jì)算機(jī)程序，所述命令的執(zhí)行使得處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到20之一所述的方法。
22.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包含具有命令的計(jì)算機(jī)程序，所述命令的執(zhí)行使得處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到20之一所述的方法。
23.一種用于在固定在線圈上的坐標(biāo)系中調(diào)節(jié)由感應(yīng)式電機(jī)(1)輸出或接收的有功功率和無功功率的設(shè)備，所述設(shè)備具有第一調(diào)節(jié)器(46-1)，其用于在發(fā)生所述有功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差的情況下生成第一調(diào)節(jié)器輸出變量；所述設(shè)備具有第二調(diào)節(jié)器(46-2)，其用于在發(fā)生所述無功功率的設(shè)定點(diǎn)變量偏差的情況下生成第二調(diào)節(jié)器輸出變量；并且，所述設(shè)備具有用于用反饋?zhàn)兞縼碛绊懰龅谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量中的每一個(gè)的裝置(44，45-3，45-4)，所述反饋?zhàn)兞拷Y(jié)果是所述感應(yīng)式電機(jī)的至少一個(gè)時(shí)間可變系統(tǒng)變量的函數(shù)；所述設(shè)備的特征在于所述設(shè)備包括用于至少根據(jù)受所述反饋?zhàn)兞坑绊懙乃龅谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量確定將所述感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流作為操縱量的裝置(47)，所述設(shè)備不具有任何另外的從屬控制回路，并且經(jīng)由用于將反饋?zhàn)兞渴┘拥剿龅谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量的裝置，通過選擇所述反饋?zhàn)兞?，所述有功功率和無功功率能夠被至少部分地解耦合。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于所述調(diào)節(jié)器(46-1，46-2)是線性調(diào)節(jié)器。
25.根據(jù)權(quán)利要求23到24之一所述的設(shè)備，其特征在于所述調(diào)節(jié)器(46-1，46-2)是PI調(diào)節(jié)器。
26.根據(jù)權(quán)利要求23到25之一所述的設(shè)備，其特征在于所述用于確定所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的電壓或電流的裝置(47)確定將轉(zhuǎn)子電壓作為所述操縱量。
27.根據(jù)權(quán)利要求23到25之一所述的設(shè)備，其特征在于所述用于確定所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的電壓或電流的裝置(47)確定將定子電壓作為所述操縱量。
28.根據(jù)權(quán)利要求23到25之一所述的設(shè)備，其特征在于所述用于確定所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的電壓或電流的裝置(47)確定將勵(lì)磁電流作為所述操縱量。
29.根據(jù)權(quán)利要求23到28之一所述的設(shè)備，其特征在于調(diào)節(jié)所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的定子(10)的有功功率和無功功率。
30.根據(jù)權(quán)利要求23到28之一所述的設(shè)備，其特征在于調(diào)節(jié)所述感應(yīng)式電機(jī)(1)所連接到的電源(3)的有功功率和無功功率。
31.根據(jù)權(quán)利要求23到30之一所述的方法，其特征在于所述第一調(diào)節(jié)器(46-1)的調(diào)節(jié)器輸出變量受對(duì)應(yīng)于所述感應(yīng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的向量積的反饋?zhàn)兞坑绊?，以及所述第二調(diào)節(jié)器(46-2)的調(diào)節(jié)器輸出變量受對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子電壓與定子通量的標(biāo)量積的反饋?zhàn)兞坑绊憽?br> 32.根據(jù)權(quán)利要求23到31之一所述的設(shè)備，其特征在于所述反饋?zhàn)兞渴侵辽偎龆ㄗ与妷?、所述定子通量、所述轉(zhuǎn)子電流和所述轉(zhuǎn)子速度的函數(shù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求23到32之一所述的設(shè)備，其特征在于根據(jù)受所述反饋?zhàn)兞亢退龆ㄗ油坑绊懙乃龅谝徽{(diào)節(jié)器輸出變量和第二調(diào)節(jié)器輸出變量確定將所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子電壓作為操縱量，而不需要另外的調(diào)節(jié)。
34.根據(jù)權(quán)利要求23到33之一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括用于測(cè)量所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的定子電壓和轉(zhuǎn)子電流的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求23到34之一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括用于測(cè)量定子電流的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求23到35之一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括用于測(cè)量(41，42)所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子速度或者用于根據(jù)所述感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流來確定所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子速度的裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求23到36之一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括用于測(cè)量(41，42)所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子位置角或者用于根據(jù)所述感應(yīng)式電機(jī)的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流來確定所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子位置角的裝置。
38.根據(jù)權(quán)利要求23到37之一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括用于測(cè)量所述感應(yīng)式電機(jī)(1)的電壓和電流并用于在兩相坐標(biāo)系中變換(40-1，40-2，40-3，40-4，40-5)它們的裝置，并且所述設(shè)備包括用于在三相坐標(biāo)系中變換在兩相坐標(biāo)系中確定的操縱量的裝置(40-6)。
39.根據(jù)權(quán)利要求23到38之一所述的設(shè)備，其特征在于所述感應(yīng)式電機(jī)(1)是雙饋異步電機(jī)，其定子(10)直接連接到電源(3)而其轉(zhuǎn)子(11)連接到倒相器(2)。
40.一種感應(yīng)式電機(jī)(1)，其具有根據(jù)權(quán)利要求23到39之一所述的用于在固定在線圈上的坐標(biāo)系中調(diào)節(jié)由所述感應(yīng)式電機(jī)輸出或接收的有功功率和無功功率的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在相對(duì)線圈固定的坐標(biāo)系中控制感應(yīng)式電機(jī)(1)的有功或無功功率輸出或輸入的方法。根據(jù)所述方法，第一控制器(46－1)根據(jù)有效功率的標(biāo)稱變量偏差產(chǎn)生第一控制器輸出變量，而第二控制器(46－2)根據(jù)無功功率的標(biāo)稱變量偏差產(chǎn)生第二控制器輸出變量。第一控制器變量和第二控制器變量受各自的反饋?zhàn)兞坑绊?，這些反饋?zhàn)兞渴菑母袘?yīng)式電機(jī)的至少一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)變量導(dǎo)出的函數(shù)。至少使用受反饋?zhàn)兞坑绊懙牡谝豢刂破鬏敵鲎兞亢偷诙刂破鬏敵鲎兞?，確定將感應(yīng)式電機(jī)的電壓或電流作為校正量，而不需要另外的控制。反饋?zhàn)兞窟m合于使受控系統(tǒng)線性化，并且允許限制為僅兩個(gè)簡(jiǎn)單的控制器，例如兩個(gè)PI控制器。該控制方法可例如用在雙饋異步電機(jī)中。
文檔編號(hào)H02P9/00GK101053137SQ200580028749
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者A·格尼烏斯 申請(qǐng)人:Seg開關(guān)設(shè)備電子儀器合資有限公司