可變速控制裝置及可變速控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法
【專利摘要】一種可變速控制裝置，即使在發(fā)生干擾等的情況下，頻率變換器的元件也不會(huì)過負(fù)荷，能夠安全地繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)施方式，提供一種可變速控制裝置，在次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)中使用，該可變速系統(tǒng)具備與原動(dòng)機(jī)機(jī)械連接的雙重饋電同步機(jī)、和對雙重饋電同步機(jī)的次級繞組供給電流的頻率變換器。該可變速控制裝置具備：次級電流控制器，控制頻率變換器的輸出電流；次級電流限制器，使用所給的次級電流限制值，限制對于次級電流控制器7的次級電流的有效部分電流指令及無效部分電流指令，將限制后的結(jié)果向次級電流控制器輸出。
【專利說明】可變速控制裝置及可變速控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)中使用的可變速控制裝置及可變速控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)中，使頻率變換器在低頻輸出電流下運(yùn)轉(zhuǎn)。在同步速度(synchronous speed)附近，由于成為極低頻電流,所以在頻率變換器的元件中流過接近于峰值的電流的時(shí)間變長。因此，頻率變換器的元件過熱，最壞情況下有可能導(dǎo)致元件故障。特別是在同步速度中，由于為直流，所以在頻率變換器的元件中持續(xù)流過峰值電流，成為比極低頻時(shí)更嚴(yán)峻的條件。
[0003]作為這樣的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)的同步速度附近的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，采取如下方法:監(jiān)視頻率變換器的元件的溫度，當(dāng)溫度高時(shí)通過保護(hù)電路使頻率變換器停止的方法；以及，進(jìn)行控制以使得不停滯于同步速度附近的速度禁止帶的方法。
[0004]包括現(xiàn)有的可變速控制裝置的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)如圖10所示，作為主要的部分，具備:雙重饋電同步機(jī)1，與原動(dòng)機(jī)機(jī)械連接；發(fā)電機(jī)側(cè)斷路器2，與雙重饋電同步機(jī)I的初級(日語:一次)側(cè)連接；主要變壓器3，能夠進(jìn)行基于抽頭轉(zhuǎn)換的電壓調(diào)整；頻率變換器4，向雙重饋電同步機(jī)I的次級繞組供給電流；以及原動(dòng)機(jī)5，旋轉(zhuǎn)軸與雙重饋電同步機(jī)I直接連結(jié)。除此以外，作為各種控制類設(shè)備，具備原動(dòng)機(jī)控制裝置6、次級(日語:二次)電流控制器7、速度控制器8、速度禁止帶回避控制器9、有效功率控制器10、電壓控制器11。此外，作為各種檢測器，具備電壓檢測器12、相位檢測器13、次級電流檢測器14、旋轉(zhuǎn)速度檢測器15、初級頻率檢測器16及有效功率檢測器17。
[0005]電壓檢測器12檢測雙重饋電同步機(jī)I的初級電壓或系統(tǒng)電壓(')。相位檢測器13檢測雙重饋電同步機(jī)I的旋轉(zhuǎn)相位(θ κ)。次級電流檢測器14檢測雙重饋電同步機(jī)I的次級電流Q1)。旋轉(zhuǎn)速度檢測器15檢測雙重饋電同步機(jī)I的旋轉(zhuǎn)速度(ω)。初級頻率檢測器16根據(jù)由電壓檢測器12檢測出的初級電壓(\)檢測初級頻率(FJ。有效功率檢測器17從雙重饋電同步機(jī)I的初級側(cè)檢測有效功率。
[0006]有效功率控制器10根據(jù)來自有效功率檢測器17的有效功率和來自初級頻率檢測器16的初級頻率(FJ，決定速度目標(biāo)值(ω/)并輸出。電壓控制器11根據(jù)由電壓檢測器12檢測出的初級電壓(VJ等決定無效部分(日語:無効分)電流指令(IcT)并輸出。速度禁止帶回避控制器9根據(jù)來自有效功率控制器10的速度目標(biāo)值(ω)是否穿過速度禁止帶，來調(diào)整速度指令值(ω*)并輸出。速度控制器8根據(jù)來自旋轉(zhuǎn)速度檢測器15的雙重饋電同步機(jī)I的旋轉(zhuǎn)速度(ω)和來自速度禁止帶回避控制器9的速度指令值(ω*)，決定次級電流的有效部分(日語:有効分)電流指令(Iq*)并輸出。次級電流控制器7基于來自速度控制器8的有效部分電流指令(Icf)及來自電壓控制器11的無效部分電流指令(IcT)、來自次級電流檢測器14的次級電流Q1)、來自電壓檢測器12的初級電壓(')、以及來自相位檢測器13的旋轉(zhuǎn)相位(θ κ)，生成向頻率變換器4輸出的門脈沖(gate pulse)，由此對頻率變換器4的輸出電流進(jìn)行控制。原動(dòng)機(jī)控制裝置6控制原動(dòng)機(jī)5的機(jī)械輸入輸出。
[0007]次級電流控制器7如圖11所示，具有相位基準(zhǔn)運(yùn)算器71、有效部分/無效部分運(yùn)算器72、減法器73、75、控制器74、76、輸出電壓運(yùn)算器77、三角波發(fā)生器78、門脈沖發(fā)生器79、以及與(and)電路7A。
[0008]這里，相位基準(zhǔn)運(yùn)算器71根據(jù)由電壓檢測器12檢測出的初級電壓(V)和由相位檢測器13檢測出的旋轉(zhuǎn)相位(θ κ)，運(yùn)算變換器電流相位基準(zhǔn)(Θ 1(|)。有效部分/無效部分運(yùn)算器72根據(jù)由電流檢測器14檢測出的次級電流Q1)和變換器電流相位基準(zhǔn)(Θ ra)，運(yùn)算有效部分電流(Iq)、無效部分電流(Id)。減法器73求出從速度控制器8輸出的有效部分電流指令(If)與有效部分電流(Iq)之間的偏差，將該偏差向控制器74發(fā)送。同樣，減法器75求出從電壓控制器11輸出的無效部分電流指令(IcT)與無效部分電流(Id)之間的偏差，將該偏差向控制器76發(fā)送。輸出電壓運(yùn)算器77根據(jù)從控制器74輸出的有效部分輸出電壓(Vq*)、從控制器76輸出的無效部分輸出電壓(Vcf)和變換器電流相位基準(zhǔn)(Θ IQ)，運(yùn)算輸出電壓(V1)。三角波發(fā)生器78基于振蕩頻率(OCS)產(chǎn)生三角波(CRY)。門脈沖發(fā)生器79在根據(jù)輸出電壓(V1)與三角波(CRY)的交點(diǎn)決定的定時(shí)，經(jīng)由與電路7A將門脈沖向頻率變換器4輸出。另外，與電路7A如果被輸入了門阻斷(GB(gate block))信號，則將來自門脈沖發(fā)生器79的門脈沖阻斷，使頻率變換器4停止。
[0009]速度控制器8如圖12所示，具有減法器81、控制器82。
[0010]這里，減法器81求出從速度禁止帶回避控制器9輸出的速度指令值(ω*)與由旋轉(zhuǎn)速度檢測器15檢測出的旋轉(zhuǎn)速度(ω)之間的偏差并向控制器82發(fā)送?？刂破?2如果被輸入由減法器81求出的偏差，則將輸出8a作為有效部分電流指令(Icf)向次級電流控制器7發(fā)送。
[0011]速度禁止帶回避控制器9如圖13所示,具有滯后函數(shù)(hysteresis funct1n)單元91和變化率限制器92。
[0012]這里，滯后函數(shù)單元91如果被從有效功率控制器10輸入速度目標(biāo)值(ω。*)，則將輸出9a向變化率限制器92發(fā)送。變化率限制器92將輸出9b作為速度指令值(ω*)向速度控制器8發(fā)送。另外，在圖14中表示滯后函數(shù)單元91的輸入ω;與輸出91a之間的關(guān)系。即，
[0013]在ω J增加的情況下，
[0014](0。*〈 ω，L 或 ω，/ ω。* 時(shí)，ω* = ω0*，
[0015]ω \ 芻 ω0* ^ ω、時(shí)，ω* = co，L
[0016]在ω J減小的情況下，
[0017](0。*〈 ω，L 或 ω，/ ω。* 時(shí)，ω* = ω0*，
[0018]ω \ 芻 ω0* ^ ω、時(shí)，ω* = ω，υ
[0019]在圖15中表示由上述方法得到的速度指令值(ω*)的特性。即使速度目標(biāo)值(ω0*)從時(shí)刻tl到時(shí)刻t2穿過了速度禁止帶，速度指令值(ω*)也在時(shí)刻t2之前以禁止帶下限速度進(jìn)行待機(jī)，在從時(shí)刻t2到時(shí)刻t3的短時(shí)間中穿過禁止帶。
[0020]專利文獻(xiàn)1:JP4564192(B)
[0021 ]專利文獻(xiàn) 2 JPS09 - 037596 (A)
[0022]專利文獻(xiàn) 3 JP2851490 (B)
[0023]在現(xiàn)有技術(shù)中，通過使速度指令值(ω*)迅速穿過速度禁止帶，減輕了禁止帶穿過時(shí)的頻率變換器的元件的負(fù)擔(dān)。但是，在如鄰接機(jī)(日語:隣接機(jī))斷開時(shí)那樣原動(dòng)機(jī)的軸輸入輸出增大的情況下，僅通過這樣的控制不能避免頻率變換器的輸出電流增大，有可能破壞元件。此外，還提出了在速度禁止帶穿過時(shí)將變換器電流縮小來減輕穿過禁止帶時(shí)的元件的負(fù)擔(dān)的技術(shù)。但是，如果將電流縮小，則禁止帶穿過時(shí)間延長，元件的負(fù)擔(dān)反而增大，有可能破壞元件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]本發(fā)明要解決的課題在于，提供一種可變速控制裝置及可變速控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，即使在發(fā)生了干擾等情況下頻率變換器的元件也不會(huì)過負(fù)荷，能夠安全地繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0025]技術(shù)方案的可變速控制裝置，應(yīng)用于次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)，該可變速系統(tǒng)具備與原動(dòng)機(jī)機(jī)械連接的雙重饋電同步機(jī)、和對上述雙重饋電同步機(jī)的次級繞組供給電流的頻率變換單元，該可變速控制裝置的特征在于，具備:次級電流控制單元，控制上述頻率變換單元的輸出電流；以及次級電流限制單元，使用次級電流限制值，限制對于上述次級電流控制單元的次級電流的有效部分電流指令及無效部分電流指令，將被限制后的有效部分電流指令及被限制后的無效部分電流指令向上述次級電流控制單元輸出。
[0026]根據(jù)技術(shù)方案的可變速控制裝置，由于通過次級電流限制值對次級電流的有效部分電流指令及無效部分電流指令進(jìn)行限制，所以即使發(fā)生干擾，頻率變換器的元件也不會(huì)過負(fù)荷，能夠安全地繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，由于進(jìn)行了使有效部分電流指令優(yōu)先的限制，所以特別能夠更有效地減輕禁止帶穿過時(shí)對頻率變換器的元件的負(fù)擔(dān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是表示第I實(shí)施方式的包括可變速控制裝置的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0028]圖2是表示圖1中所示的次級電流限制器21的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0029]圖3是表示圖2中所示的無效部分電流指令限制值發(fā)生器212使用的函數(shù)的特性的曲線圖。
[0030]圖4是表示第2實(shí)施方式的包括可變速控制裝置的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0031]圖5是表示圖4中所示的次級電流限制值發(fā)生器22的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0032]圖6是表示在圖5所示的函數(shù)發(fā)生器222中使用的函數(shù)的特性的曲線圖。
[0033]圖7是表示與圖3不同的函數(shù)的特性的曲線圖。
[0034]圖8是表示第3實(shí)施方式的包括可變速控制裝置的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0035]圖9是表示圖8中所示的禁止帶穿過判定器23的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0036]圖10是表示包括現(xiàn)有的可變速控制裝置的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0037]圖11是表示圖10中所示的次級電流控制器7的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0038]圖12是表示圖10中所示的速度控制器8的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0039]圖13是表示圖10中所示的速度禁止帶回避控制器9的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0040]圖14是表示圖13中所示的滯后函數(shù)單元91的輸入與輸出的關(guān)系的圖。
[0041]圖15是表示基于圖14中所示的關(guān)系的速度指令值的特性的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042]以下，參照附圖，對實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0043](第I實(shí)施方式)
[0044]首先，參照圖1至圖3，對第I實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0045]以下，以與圖10至圖15所示的現(xiàn)有的可變速系統(tǒng)不同的部分為中心進(jìn)行說明。
[0046]圖1是表示第I實(shí)施方式的包括可變速控制裝置的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的圖。本系統(tǒng)能夠應(yīng)用到可變速抽水發(fā)電系統(tǒng)等中。另外，對于與圖10共通的部分賦予相同的標(biāo)號，省略重復(fù)的說明。
[0047]圖1所示的第I實(shí)施方式的可變速系統(tǒng)除了圖10的結(jié)構(gòu)以外，還具備次級電流限制器21及次級電流限制值發(fā)生器22。
[0048]次級電流限制器21利用后述的次級電流限制值(I’)，限制對于次級電流控制器7的次級電流的有效部分電流指令(Iq*)及無效部分電流指令(IcT)，將限制后的有效部分電流指令(Iq’*)及限制后的有效部分電流指令(Iq’O向次級電流控制器7輸出。次級電流限制值發(fā)生器22產(chǎn)生在次級電流限制器21的有效部分電流指令(Iq*)及無效部分電流指令(IcO的限制中使用的次級電流限制值(I’)，將該次級電流限制值(I’ )向次級電流限制器21輸出。該次級電流限制值(I’ )也可以可變。
[0049]圖2是表示圖1所示的次級電流限制器21的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0050]次級電流限制器21具備有效部分電流指令限制器210、無效部分電流指令限制器211、及無效部分電流指令限制值發(fā)生器212。
[0051]有效部分電流指令限制器210將從次級電流限制值發(fā)生器22輸出的次級電流限制值(I’ )作為有效部分電流指令限制值(Iq’ )處理。并且，通過該有效部分電流指令限制值(Iq’)，限制從速度控制器8輸出的有效部分電流指令(Iq*)，將限制后的有效部分電流指令(Iq’ *)向次級電流控制器7輸出。
[0052]例如，在有效部分電流指令(Iq*)超過有效部分電流指令限制值(Iq’)的情況下，被限制后的有效部分電流指令(Iq’*)成為與有效部分電流指令限制值(Iq’)相同的值。另一方面，在有效部分電流指令(K)未超過有效部分電流指令限制值(Iq’)的情況下，被限制后的有效部分電流指令(Iq’*)成為與有效部分電流指令(Iq*)相同的值。
[0053]無效部分電流指令限制值發(fā)生器212使用規(guī)定的函數(shù)，根據(jù)由有效部分電流指令限制器210限制后的有效部分電流指令(Iq’*)、和作為有效部分電流指令限制值(Iq’ )的次級電流限制值(I’)，計(jì)算無效部分電流指令限制值(Id’)。
[0054]無效部分電流指令限制器211通過由無效部分電流指令限制值發(fā)生器212計(jì)算出的無效部分電流指令限制值(Id’)，限制從電壓控制器11輸出的無效部分電流指令(IcT)，將限制后的無效部分電流指令(Id’*)向次級電流控制器7輸出。
[0055]例如，在無效部分電流指令(IcT)超過無效部分電流指令限制值(Id’)的情況下，被限制后的無效部分電流指令(Id’*)成為與無效部分電流指令限制值(Id’)相同的值。另一方面，在無效部分電流指令(IcO未超過無效部分電流指令限制值(Id’)的情況下，被限制后的無效部分電流指令(Id’*)成為與無效部分電流指令(IcT)相同的值。
[0056]結(jié)果，次級電流控制器7代替如圖10那樣輸入有效部分電流指令(Iq*)及無效部分電流指令(Id’*)，而輸入被限制后的有效部分電流指令(Iq’*)及被限制后的無效部分電流指令(Id’*)。即，次級電流控制器7基于被限制后的有效部分電流指令(Iq *)及被限制后的無效部分電流指令(Id’*)、從頻率變換器4輸出的次級電流Q1)、從電壓檢測器12輸出的初級電壓(')、以及從相位檢測器13輸出的旋轉(zhuǎn)相位(θκ)，進(jìn)行與在圖11中說明的處理同樣的處理，生成向頻率變換器4輸出的門脈沖，由此對頻率變換器4的輸出電流進(jìn)行控制。
[0057]這里，由無效部分電流指令限制值發(fā)生器212計(jì)算的無效部分電流指令限制值(Id’ )如以下所示，用被限制后的有效部分電流指令(Iq’*)和作為有效部分電流指令限制值(Iq’ )的次級電流限制值(I’ )的函數(shù)來表示。
[0058]1(1’ = ±1 (I ° —Iq )
[0059]在圖3中表示該函數(shù)的特性。圖3是以有效部分電流指令(Iq*)為橫軸、以無效部分電流指令(IcO為縱軸的二維曲線圖。求出以次級電流限制值(I’)為半徑的單位圓、與穿過橫軸上的被限制后的有效部分電流指令(Iq’*)所在的點(diǎn)P并且平行于縱軸的直線之間的交點(diǎn)，以將該交點(diǎn)映射到縱軸上而得到的值作為無效部分電流指令限制值(Id’)。
[0060]根據(jù)第I實(shí)施方式，由于利用次級電流限制值(I’)限制次級電流的有效部分電流指令(Iq*)及無效部分電流指令(IcO，所以即使發(fā)生了干擾，頻率變換器4的元件也不會(huì)過負(fù)荷，能夠安全地繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，由于進(jìn)行了使有效部分電流指令(Iq’*)優(yōu)先的限制，所以特別能夠更有效地減輕禁止帶穿過時(shí)對頻率變換器4的元件的負(fù)擔(dān)。因而，能夠防止頻率變換器4的元件的損壞。此外，由于能夠使次級電流限制值(I’ )可變，所以能夠進(jìn)行與運(yùn)轉(zhuǎn)中的狀況相應(yīng)的適當(dāng)?shù)南拗?。在使次級電流限制?I’)可變的情況下，也不會(huì)使次級電流Q1)從次級電流限制值(I’)脫離，進(jìn)行使有效部分電流指令(Iq’*)優(yōu)先的限制，能夠更有效地減輕對頻率變換器4的元件的負(fù)擔(dān)。因而，能夠防止頻率變換器4的元件的損壞。
[0061](第2實(shí)施方式)
[0062]接著，參照圖4至圖7，對第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0063]以下，以與圖1至圖3所示的第I實(shí)施方式的可變速系統(tǒng)不同的部分為中心進(jìn)行說明。
[0064]圖4是表示第2實(shí)施方式的包括可變速控制裝置的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的圖。另外，對于與圖1共通的部分賦予相同的標(biāo)號，省略重復(fù)的說明。
[0065]圖4所示的第2實(shí)施方式的可變速系統(tǒng)與圖1的結(jié)構(gòu)相比，不同點(diǎn)在于包括次級電流限制值發(fā)生器22的輸入信號的結(jié)構(gòu)。
[0066]即，次級電流限制值發(fā)生器22接收由初級頻率檢測器16檢測出的初級頻率(匕)、和由旋轉(zhuǎn)速度檢測器15檢測出的旋轉(zhuǎn)速度(ω)。并且，次級電流限制值發(fā)生器22根據(jù)該初級頻率(FJ和旋轉(zhuǎn)速度(ω)來運(yùn)算轉(zhuǎn)差頻率(S)，根據(jù)該轉(zhuǎn)差頻率⑶決定次級電流限制值(I’ )并向次級電流限制器21輸出。
[0067]該次級電流限制值發(fā)生器22當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率(S)不穿過規(guī)定的禁止帶時(shí)，將次級電流限制值(I’)設(shè)為第I值(例如，頻率變換器4的額定電流值)。另一方面，當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率(S)穿過上述禁止帶時(shí)，將次級電流限制值(I’ )設(shè)為比第I值低的第2值(例如，禁止帶穿過時(shí)的容許電流值)。
[0068]圖5是表示圖4所示的次級電流限制值發(fā)生器22的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0069]次級電流限制值發(fā)生器22具備減法器221及函數(shù)發(fā)生器222。
[0070]減法器221根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度(ω)與初級頻率(匕)之間的差計(jì)算轉(zhuǎn)差頻率(S)。函數(shù)發(fā)生器222使用規(guī)定的函數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)差頻率(S)決定次級電流限制值(I’)。
[0071]在本系統(tǒng)中，在旋轉(zhuǎn)速度(ω)與初級頻率(FJ之間，存在由雙重饋電同步機(jī)I的極數(shù)決定的一對一的關(guān)系，如果用PU值表現(xiàn)則成為相同的值。因而，能夠?qū)⒊跫夘l率(匕)和旋轉(zhuǎn)速度(ω)作為相同的量處理，轉(zhuǎn)差頻率(S)通過以下的式子定義。
[0072]S = ω — Fl
[0073]函數(shù)發(fā)生器222以由減法器221計(jì)算出的轉(zhuǎn)差頻率(S)作為輸入，輸出與轉(zhuǎn)差頻率(S)相應(yīng)的次級電流限制值(I’)。在圖6中表示該函數(shù)發(fā)生器222使用的函數(shù)的特性。
[0074]圖6是以轉(zhuǎn)差頻率⑶為橫軸、以次級電流限制值(I’)為縱軸的曲線圖。函數(shù)發(fā)生器222僅在被定義為禁止帶的區(qū)間中將次級電流限制值(I’)設(shè)定得較低，以使得次級電流限制值(I’ )成為禁止帶穿過時(shí)容許電流值，在被定義為禁止帶的區(qū)間以外，將次級電流限制值(I’ )設(shè)為頻率變換器4的額定電流值。
[0075]結(jié)果，圖2所示的無效部分電流指令限制值發(fā)生器212與圖3的特性不同，作為替代而表示圖7所示那樣的特性。
[0076]在圖7中，表示出禁止帶穿過時(shí)和禁止帶穿過時(shí)以外時(shí)的各個(gè)時(shí)間的、用圓表示的次級電流限制值(I’)、用縱線表示的有效部分電流指令限制值(Iq’)、用橫線表示的無效部分電流指令限制值(Id’)。
[0077]在禁止帶穿過時(shí)，如果次級電流限制值(I’ )變低，則以該次級電流限制值(I’ )為半徑的單位圓變小。由此，與經(jīng)過橫軸上的被限制后的有效部分電流指令(Iq’*)所在的點(diǎn)P且平行于縱軸的直線之間的交點(diǎn)更接近于橫軸，無效部分電流指令限制值(Id’ )的幅度變窄。
[0078]根據(jù)第2實(shí)施方式，除了在上述第I實(shí)施方式中得到的效果以外，由于在禁止帶穿過時(shí)采用比禁止帶穿過時(shí)以外時(shí)更低的限制值，所以能夠更可靠地防止頻率變換器4的元件的損壞，能夠進(jìn)行更安全的繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0079](第3實(shí)施方式)
[0080]接著，參照圖8及圖9，對第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0081]該第3實(shí)施方式能夠與上述第I實(shí)施方式或第2實(shí)施方式組合來實(shí)施。
[0082]以下，以與圖4至圖7所示的第2實(shí)施方式的可變速系統(tǒng)不同的部分為中心進(jìn)行說明。
[0083]圖8是表示第3實(shí)施方式的包括可變速控制裝置的次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的圖。另外，對于與圖4共通的部分賦予相同的標(biāo)號，省略重復(fù)的說明。
[0084]圖8所示的第3實(shí)施方式的可變速系統(tǒng)除了圖4的結(jié)構(gòu)以外，還具備禁止帶穿過判定器23。
[0085]禁止帶穿過判定器23從次級電流限制器21接收對于次級電流控制器7的次級電流的有效部分電流指令(Iq*)及次級電流限制值(I，)。并且，禁止帶穿過判定器23基于有效部分電流指令(Iq*)的絕對值與次級電流限制值(I’ )之間的差，判斷旋轉(zhuǎn)速度(ω)穿過速度禁止帶進(jìn)行變化的可否(禁止帶穿過的許可/不許可)，將表示禁止帶穿過的許可/不許可中的某個(gè)的指令向速度禁止帶回避控制器9輸出。
[0086]該禁止帶穿過判定器23，在有效部分電流指令(Icf)的絕對值超過對次級電流限制值(I’)加上裕度后的值、或大于等于其的情況下，決定禁止旋轉(zhuǎn)速度(ω)穿過速度禁止帶而變化。
[0087]圖9是表示圖8所示的禁止帶穿過判定器23的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0088]禁止帶穿過判定器23具備比較器231、絕對值運(yùn)算器232及減法器233。
[0089]絕對值運(yùn)算器232接收有效部分電流指令(Iq*)，計(jì)算該有效部分電流指令(Iq*)的絕對值。
[0090]減法器233接收次級電流限制值(I’)，計(jì)算對該次級電流限制值(I’ )加上裕度(margin)后的值。
[0091]比較器231將由絕對值運(yùn)算器232計(jì)算出的有效部分電流指令(Iq*)的絕對值與由減法器233計(jì)算出的對次級電流限制值(I’ )加上裕度后的值進(jìn)行比較，
[0092]如果Ilcf |〈(或蘭)1’ 一裕度，則許可禁止帶穿過，
[0093]相反，如果Iq* I蘭(或》1，—裕度，則禁止禁止帶穿過。
[0094]另外，關(guān)于裕度的取法，既可以是固定值，也可以如下述那樣，根據(jù)發(fā)電電動(dòng)機(jī)+原動(dòng)機(jī)的加速時(shí)間常數(shù)(Tj (S))、和禁止帶穿過速率(旋轉(zhuǎn)速度變化幅度△ ω/時(shí)間At)[pu/s]來計(jì)算。
[0095]裕度計(jì)算例:
[0096]裕度=TjX(Λ ω/At)
[0097]表示禁止帶穿過的許可/不許可中的某個(gè)的指令被輸入到速度禁止帶回避控制器9，僅在禁止帶穿過許可時(shí)，穿過禁止帶的速度指令值(ω*)的變更被許可。
[0098]根據(jù)第3實(shí)施方式，除了在上述第2實(shí)施方式中得到的效果以外，還根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)中的狀況適當(dāng)?shù)嘏袛鄳?yīng)該許可禁止帶穿過還是禁止禁止帶穿過。因此，能夠更可靠地防止禁止帶穿過時(shí)的頻率變換器4的元件的損壞，能夠進(jìn)行更安全的繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0099]如以上詳述那樣，根據(jù)各實(shí)施方式，即使在發(fā)生了干擾等的情況下，頻率變換器的元件也不會(huì)過負(fù)荷，能夠安全地繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0100]說明了本發(fā)明的一些實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例子提示的，并不意味著限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其他各種各樣的形態(tài)實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍及主旨中，并且包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和其等價(jià)的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種可變速控制裝置，應(yīng)用于次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)，該可變速系統(tǒng)具備與原動(dòng)機(jī)機(jī)械連接的雙重饋電同步機(jī)、和對上述雙重饋電同步機(jī)的次級繞組供給電流的頻率變換單元， 該可變速控制裝置的特征在于，具備: 次級電流控制單元，控制上述頻率變換單元的輸出電流；以及次級電流限制單元，使用次級電流限制值，限制對于上述次級電流控制單元的次級電流的有效部分電流指令及無效部分電流指令，將被限制后的有效部分電流指令及被限制后的無效部分電流指令向上述次級電流控制單元輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的可變速控制裝置，其特征在于， 上述次級電流限制單元具備: 有效部分電流指令限制單元，使用上述次級電流限制值，限制上述有效部分電流指令； 無效部分電流指令限制值發(fā)生單元，根據(jù)由上述有效部分電流指令限制單元限制后的上述有效部分電流指令和上述次級電流限制值，計(jì)算無效部分電流指令限制值；以及 無效部分電流指令限制單元，使用由上述無效部分電流指令限制值發(fā)生單元計(jì)算出的上述無效部分電流指令限制值，限制上述無效部分電流指令。
3.如權(quán)利要求1或2所述的可變速控制裝置，其特征在于， 該可變速控制裝置還具備次級電流限制值發(fā)生單元，該次級電流限制值發(fā)生單元產(chǎn)生在上述有效部分電流指令及無效部分電流指令的限制中使用的上述次級電流限制值并向上述次級電流限制單元輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的可變速控制裝置，其特征在于， 上述次級電流限制值發(fā)生單元根據(jù)上述雙重饋電同步機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和上述雙重饋電同步機(jī)的初級頻率來運(yùn)算轉(zhuǎn)差頻率，根據(jù)該轉(zhuǎn)差頻率決定上述次級電流限制值。
5.如權(quán)利要求4所述的可變速控制裝置，其特征在于， 上述次級電流限制值發(fā)生單元，在上述轉(zhuǎn)差頻率不穿過規(guī)定的禁止帶時(shí)，將上述次級電流限制值設(shè)為第I值，在上述轉(zhuǎn)差頻率穿過上述禁止帶時(shí)，將上述次級電流限制值設(shè)為比上述第I值低的第2值。
6.如權(quán)利要求5所述的可變速控制裝置，其特征在于， 上述第I值是上述頻率變換器的額定電流值，上述第2值是禁止帶穿過時(shí)的容許電流值。
7.—種可變速控制裝置，應(yīng)用于次級勵(lì)磁方式的可變速系統(tǒng)，該可變速系統(tǒng)具備與原動(dòng)機(jī)機(jī)械連接的雙重饋電同步機(jī)、和對上述雙重饋電同步機(jī)的次級繞組供給電流的頻率變換單元， 該可變速控制裝置的特征在于，具備: 次級電流限制值發(fā)生單元，產(chǎn)生次級電流限制值； 次級電流限制單元，將使用從上述次級電流限制值發(fā)生單元輸出的上述次級電流限制值而對上述頻率變換單元的次級電流的有效部分電流指令及無效部分電流指令進(jìn)行限制的、被限制后的有效部分電流指令及被限制后的無效部分電流指令生成并輸出；以及 次級電流控制單元，使用從上述次級電流限制單元輸出的上述被限制后的有效部分電流指令及上述被限制后的無效部分電流指令，控制上述頻率變換單元的輸出電流。
8.如權(quán)利要求1或7所述的可變速控制裝置，其特征在于， 對于上述次級電流限制單元，輸入根據(jù)上述雙重饋電同步機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與從上述雙重饋電同步機(jī)的速度目標(biāo)值求出的速度指令值之間的偏差而求出的上述有效部分電流指令； 上述次級電流限制單元， 將上述次級電流限制值作為有效部分電流指令限制值處理； 在上述有效部分電流指令超過上述有效部分電流指令限制值的情況下，上述被限制后的有效部分電流指令輸出與上述有效部分電流指令限制值相同的值； 在上述有效部分電流指令不超過上述有效部分電流指令限制值的情況下，上述被限制后的有效部分電流指令輸出與上述有效部分電流指令相同的值。
9.如權(quán)利要求1或7所述的可變速控制裝置，其特征在于， 對于上述次級電流限制單元，輸入根據(jù)上述雙重饋電同步機(jī)的初級電壓而求出的上述無效部分電流指令； 上述次級電流限制單元， 根據(jù)上述次級電流限制值和上述無效部分電流指令，計(jì)算無效部分電流指令限制值； 在上述無效部分電流指令超過上述無效部分電流指令限制值的情況下，上述被限制后的無效部分電流指令輸出與上述無效部分電流指令限制值相同的值； 在上述無效部分電流指令不超過上述無效部分電流指令限制值的情況下，上述被限制后的無效部分電流指令輸出與上述無效部分電流指令相同的值。
10.如權(quán)利要求1或7所述的可變速控制裝置，其特征在于， 該可變速控制裝置還具備禁止帶穿過判定單元，該禁止帶穿過判定單元基于上述有效部分電流指令的絕對值與上述次級電流限制值之間的差，判定上述雙重饋電同步機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度穿過規(guī)定的速度禁止帶進(jìn)行變化這一情況的可否。
11.如權(quán)利要求10所述的可變速控制裝置，其特征在于， 上述禁止帶穿過判定單元，在上述有效部分電流指令的絕對值超過對上述次級電流限制值加上裕度后的值、或大于等于該值的情況下，決定將上述雙重饋電同步機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度穿過上述速度禁止帶進(jìn)行變化這一情況禁止。
12.一種可變速控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，應(yīng)用于次級勵(lì)磁方式的可變速控制裝置，該可變速控制裝置具備與原動(dòng)機(jī)機(jī)械連接的雙重饋電同步機(jī)、和對上述雙重饋電同步機(jī)的次級繞組供給電流的頻率變換單元， 該可變速控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的特征在于，包含以下步驟: 由次級電流限制值發(fā)生單元產(chǎn)生次級電流限制值； 通過次級電流限制單元，將使用上述次級電流限制值而對上述頻率變換單元的次級電流的有效部分電流指令及無效部分電流指令進(jìn)行限制的、被限制后的有效部分電流指令及被限制后的無效部分電流指令生成并輸出；以及 通過次級電流控制單元，使用上述被限制后的有效部分電流指令及上述被限制后的無效部分電流指令，控制上述頻率變換單元的輸出電流。
【文檔編號】H02P7/18GK104184376SQ201410213632
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】影山隆久, 藤田崇 申請人:株式會(huì)社東芝