本發(fā)明涉及一種電機組件，包括所述電機組件的一種電能產(chǎn)生系統(tǒng)以及一種用于控制該電機組件的方法。

背景技術(shù)：

總的來說，電能產(chǎn)生系統(tǒng)提供電能給電網(wǎng)，并且包括電機組件，該電機組件依次包括旋轉(zhuǎn)電機、和用于控制該旋轉(zhuǎn)電機的控制器件以及被布置在該旋轉(zhuǎn)電機和電網(wǎng)之間的電能轉(zhuǎn)換器。

在使用中，該控制器件用于控制該能量轉(zhuǎn)換器并因而控制該旋轉(zhuǎn)電機，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)矩，使其工作在穩(wěn)定運行點。然而，在某些情況下，施加到電機上的驅(qū)動力或者電力系統(tǒng)上的負(fù)載存在突然的改變，隨后，扭矩以及渦輪扭矩存在突然的改變，其能使得電機的運行點偏移到不穩(wěn)定的運行點上，導(dǎo)致該旋轉(zhuǎn)電機機械損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷的電機組件。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種旋轉(zhuǎn)電機組件，包括具有定子和繞軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的電機；測量該電機的磁感應(yīng)值的磁性探針；在給定檢測點檢測轉(zhuǎn)子的通過并發(fā)出參考信號的位置傳感器；以及用于基于所檢測的磁感應(yīng)值以及參考信號限定電機的負(fù)載角的值的處理單元。

因為本發(fā)明，可以采用由磁性傳感器所獲取的數(shù)據(jù)直接確定負(fù)載角并因此根據(jù)所確定的負(fù)載角來控制該電機，并且減小電機運行在不穩(wěn)定的運行點且被損害的風(fēng)險。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該磁性探針被布置在電機的氣隙中，以檢測相對于該磁感應(yīng)值的軸線的徑向分量。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該磁性探針被布置在該氣隙中的給定檢測點上。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該處理單元計算所接收的磁感應(yīng)值之間的最大值，并且基于所檢測的最大值計算該負(fù)載角的值。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該處理單元測量參考信號和到達(dá)磁感應(yīng)值的零值之間經(jīng)過的時間間隔，并基于所述時間間隔計算負(fù)載角的值。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該處理單元測量參考信號和到達(dá)磁感應(yīng)值的最大值之間經(jīng)過的時間間隔，并基于所述時間間隔計算負(fù)載角的值。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該處理單元基于電機的旋轉(zhuǎn)頻率計算負(fù)載角的值。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該位置傳感器包括與檢測點相對于軸線徑向?qū)?zhǔn)的感測元件。

本發(fā)明的又一目的是提供一種電能產(chǎn)生系統(tǒng)，其減小了現(xiàn)有技術(shù)的不便性。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種電能產(chǎn)生系統(tǒng)，包括電機組件，該電機組件包括具有定子和繞軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機；測量該電機的磁感應(yīng)值的磁性探針；在給定檢測點檢測轉(zhuǎn)子的通過并限定參考信號的位置傳感器；以及用于基于所檢測的磁感應(yīng)值以及參考信號限定電機的負(fù)載角的值的處理單元。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該系統(tǒng)包括耦合到電機的電能轉(zhuǎn)換器和耦合到該轉(zhuǎn)換器以及處理單元以接收所檢測的負(fù)載角的值的控制單元；該控制單元用于基于所接收的負(fù)載角的值控制該轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該系統(tǒng)包括測量器件，該測量器件耦合到電機上以測量電機的電氣量，并且耦合到控制單元上以提供所檢測的電氣量的值；該控制單元用于基于所檢測的電氣量的值來控制該轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明的又一目的是提供一種用于控制電機組件的方法，其能減小現(xiàn)有技術(shù)的不便性。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于控制電機組件的方法；該電機組件包括旋轉(zhuǎn)電機；該方法包括：固定參考角位置；檢測電機的磁感應(yīng)值；當(dāng)轉(zhuǎn)子通過參考的角度位置時限定第一事件；當(dāng)磁感應(yīng)值到達(dá)其最大值時限定第二事件；檢測第一事件和第二事件之間的時間間隔；基于所檢測的時間間隔計算負(fù)載角；基于所檢測的負(fù)載角控制該電機。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，基于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率計算該負(fù)載角。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，該方法包括測量該電機的電氣量以及基于所測量的電氣量以及負(fù)載角控制該電機。

附圖說明

現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明，其中附圖示出了其某些非限制性實施例，其中：

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的電能產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖；以及

-圖2是根據(jù)本發(fā)明的電能產(chǎn)生系統(tǒng)的電機的正視圖，其中部分示出為橫截面圖。

具體實施方式

在圖1中，由參考標(biāo)記1作為整體標(biāo)注的是電能產(chǎn)生系統(tǒng)。該電能產(chǎn)生系統(tǒng)1在互換點3上提供電能給電網(wǎng)2。

該電能產(chǎn)生系統(tǒng)1包括旋轉(zhuǎn)電機4，耦合到電機2上的電能轉(zhuǎn)換器5，耦合到電能轉(zhuǎn)換器5以及電機4上的控制器件6。

參考圖2，電機4是同步電機，并且包括定子8，以及繞著軸線a彼此共軸的轉(zhuǎn)子9。更具體地，電機4是兩極電機。在另一實施例中，電機4具有兩極以上的極數(shù)。

定子8是中空的，并且包括多個定子槽12以及間隔設(shè)置且沿著定子8的內(nèi)表面14形成的多個定子齒13。此外，定子8包括安裝在該多個槽12內(nèi)的多個繞組15。

轉(zhuǎn)子9限定磁場，并且包括沿著轉(zhuǎn)子9的外表面19形成的多個轉(zhuǎn)子槽18。特別是，該多個轉(zhuǎn)子槽18分成兩組18a槽18，以便定義出轉(zhuǎn)子9的兩極。

轉(zhuǎn)子9包括安裝在槽18中的繞組20，從而限定磁場。在附圖未示出的本發(fā)明的另一個實施例中，該轉(zhuǎn)子包括安裝在轉(zhuǎn)子槽中以限定磁場的永磁體。

參考圖1，該控制器件6包括控制單元22，與控制單元22進行通信的處理單元23，與處理單元23進行通信以提供磁感應(yīng)值b的磁性傳感器24，與處理單元23進行通信并用于提供轉(zhuǎn)子9的角位置pa的位置傳感器25，以及測量電機4的電氣量的測量器件27。

參考圖1和2，該磁性傳感器24包括磁性探針24a，其被布置在定子8內(nèi)部的檢測點26處。磁性探針24a被布置在轉(zhuǎn)子9和定子8之間的氣隙(airgap)28中。更具體地，檢測點26被布置在定子8的一個齒13上。貫穿于該說明書，術(shù)語磁場指的是磁感應(yīng)b。

磁性傳感器24是磁場或者磁性感應(yīng)傳感器。換句話說，磁性傳感器24用于測量檢測點26處的磁感應(yīng)值b。更具體地，磁性傳感器24用于測量點26處的相對于磁感應(yīng)值b的軸線a的徑向分量。磁性傳感器24是霍爾效應(yīng)傳感器。在本發(fā)明的另一實施例中，磁性傳感器24是用于測量磁感應(yīng)值b尤其是相對于磁感應(yīng)b的軸線a的徑向分量的任何類型的傳感器。

參考圖2，位置傳感器25包括與轉(zhuǎn)子9和感測元件31一起集成的成型輪30，其中感測元件31面向該成型輪30，從而檢測該成型輪30的角位置pa。尤其是，位置傳感器25為編碼器。感測元件31與定子8集成。換句話說，感測元件31并不旋轉(zhuǎn)。該成型輪30包括凹槽34。感測元件31被布置在給定的角位置上，從而在凹槽34與檢測點26對齊時，檢測凹槽34的通過。換句說話，該位置傳感器25用于轉(zhuǎn)子9相對于檢測點26的角位置pa，其中檢測點26限定了測量的初始參考點，換句話說，值為0的角位置。更具體地，感測元件31和檢測點26相對于軸線a徑向?qū)?zhǔn)。換句話說，感測元件31的角度位置等于檢測點26和磁性探針24a的角位置。位置傳感器25對凹槽34的通過的檢測限定等于0的角位置值pa，其依次限定參考信號。該參考信號限定觸發(fā)信號。

感測元件31可以是光學(xué)的、磁性的或者任何其他類型的。

在附圖未示出的另一實施例中，位置傳感器并不必須是編碼器，可以是任何類型的位置傳感器，例如光學(xué)的、磁性的或者任何其他類型的。

參考圖1，處理單元23連接到磁性傳感器24上，從而接收磁感應(yīng)值b并且處理單元23連接到位置傳感器25上從而接收參考信號。

處理單元23用于基于所檢測的磁感應(yīng)值b以及參考信號計算電機4的負(fù)載角la的值。

更具體地，處理單元23用于計算第一事件和第二事件之間經(jīng)過的時間間隔，其中當(dāng)位置傳感器25檢測轉(zhuǎn)子9通過參考的角位置pa(角位置pa的值等于0)時出現(xiàn)第一事件，即，在其接收參考信號(或者觸發(fā)信號)時；當(dāng)所測量的磁感應(yīng)值b達(dá)到其最大值時出現(xiàn)第二事件。處理單元23基于所述的時間間隔計算負(fù)載角la。更具體地，所檢測的磁感應(yīng)值b近似于正弦變化的磁感應(yīng)函數(shù)fb，處理單元23基于所檢測的磁感應(yīng)值b限定磁感應(yīng)函數(shù)fb，然后計算該磁感應(yīng)函數(shù)fb的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，并且在磁感應(yīng)函數(shù)fb的一階導(dǎo)數(shù)等于0且磁感應(yīng)函數(shù)fb的二階導(dǎo)數(shù)為負(fù)時確定第二事件。換句話說，參考信號用作確定計數(shù)時間間隔的開始的觸發(fā)信號。

在另一實施例中，處理單元23通過比較連續(xù)測量的磁感應(yīng)值b并檢測所測量的值何時減小給定百分比來確定第二事件，即，當(dāng)磁感應(yīng)值b的最大值到達(dá)的時間瞬時，此時，處理單元23將最大值與所檢測的直到所限定的百分比減小的最大值相關(guān)聯(lián)。

處理單元23根據(jù)位置信號pa計算電機4的旋轉(zhuǎn)頻率。在另一實施例中，處理單元23從控制單元22接收旋轉(zhuǎn)頻率，控制單元22基于測量器件27測量的電氣量依次確定旋轉(zhuǎn)頻率。

處理單元23基于所測量的時間間隔并基于旋轉(zhuǎn)頻率，尤其是通過將所測量的時間間隔和旋轉(zhuǎn)頻率相乘來計算負(fù)載角la的值。

在本發(fā)明的另一個實施例中，處理單元23用于計算第一事件和第三事件之間經(jīng)過的時間間隔，其中第一事件出現(xiàn)在位置傳感器25檢測轉(zhuǎn)子9通過參考的角位置pa(角位置pa具有等于0的值)時，即當(dāng)其接收到參考信號(或者觸發(fā)信號)時；第三時間出現(xiàn)在所測量的磁感應(yīng)值b達(dá)到零值時。處理單元23基于所述的時間間隔計算負(fù)載角la。更具體地，所檢測的磁感應(yīng)值b接近正弦變化的磁感應(yīng)函數(shù)fb，處理單元23基于所檢測的磁感應(yīng)值b限定磁感應(yīng)函數(shù)fb，并確定磁感應(yīng)函數(shù)fb的值等于零時的第三事件。換句話說，將參考信號用作確定計數(shù)時間間隔開始的觸發(fā)信號。

處理單元23根據(jù)位置信號pa計算電機4的旋轉(zhuǎn)頻率。在另一實施例中，處理單元23從控制單元22接收旋轉(zhuǎn)頻率，其中控制單元22基于測量器件27所測量的電氣量依次確定該旋轉(zhuǎn)頻率。

處理單元23基于所測量的時間間隔并且基于旋轉(zhuǎn)頻率，尤其是根據(jù)公式la＝90°-(dt*wr]，限定負(fù)載角la的值，其中l(wèi)a是負(fù)載角，dt是所測量的時間間隔，wr是旋轉(zhuǎn)頻率。

在本發(fā)明的另一個實施例中，處理單元23接收與所檢測的磁感應(yīng)值b對應(yīng)的角位置pa。換句話說，處理單元23一直接收磁感應(yīng)值b和采用磁感應(yīng)b測量法所測量的角位置pa。此外，處理單元23用于將所檢測的磁感應(yīng)值b與轉(zhuǎn)子9的角位置pa相關(guān)聯(lián)，并且限定一對值，其中所檢測的每個磁感應(yīng)值b與轉(zhuǎn)子9的角位置pa關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明所述的實施例中，處理單元23用于基于所檢測的磁感應(yīng)值b和與所檢測的磁感應(yīng)值b相關(guān)聯(lián)的角位置pa計算電機4的負(fù)載角la的值。

測量器件27與電機4關(guān)聯(lián)，以測量下面電氣量中的至少一個：定子電壓，定子電流和勵磁電流。測量器件27發(fā)送所測量的電氣量給控制單元22。

控制單元22從處理單元23接收負(fù)載角la的值，并用于基于所檢測的負(fù)載角la的值并基于測量器件27所測量的電氣量控制能量轉(zhuǎn)換器5。

歸功于本發(fā)明，可以一直并且實時計算電機4的負(fù)載角la的值，并且并不估算成現(xiàn)有技術(shù)方案中基于電機4的數(shù)學(xué)模型的情形。這意味著負(fù)載角la的值分辨率更高，不確定性程度更低，這導(dǎo)致電能轉(zhuǎn)換器5的控制更有效率。換句話說，采用實時測量的負(fù)載角la的值減小了電機4的誤動作，減小了電機4進入到不穩(wěn)定運行點的可能性，在該不穩(wěn)定運行點上，轉(zhuǎn)子9的速度不受限制地增加使得電機4出現(xiàn)機械損壞。

最后，清楚的是，不脫離本發(fā)明的范圍可以進行本發(fā)明的修正和變形，如權(quán)利要求書中所述的。