Controlador para máquina giratoria de CA.

Un controlador (10A, 10B) para una máquina rotativa de CA, que controla una máquina

(1) rotativa de CA, en el que el controlador (10A, 10B) comprende:

• un convertidor (11) de potencia que genera un voltaje de salida trifásico de CA (VAC) que puede variar en voltaje y frecuencia para corresponder a un valor (Vu*, Vv*, Vw*) de instrucción de voltaje trifásico, y suministra el voltaje de salida de CA trifásico (VAC) a la máquina (1) rotativa de CA;

• medios (14) de detección de corriente que detectan una corriente (iu, iv, iw) trifásica de la máquina (1) rotativa de CA;

• medios (20) de salida de estimación de frecuencia angular que emiten un valor (ω i) de estimación de frecuencia angular que es un valor de estimación de la frecuencia angular del voltaje de salida de CA trifásico (VAC);

• medios (12) de cálculo de instrucción de voltaje que calculan un valor (Vd*, Vq*) de instrucción de voltaje en base a un valor (Id*, Iq*) de instrucción de corriente y el valor (ω i) de estimación de frecuencia angular en un sistema de coordenadas biaxial giratorio;

• medios (18) de cálculo de fase que calculan una fase (θ) en el sistema de coordenadas biaxial giratorio a partir del valor (ω i) de estimación de frecuencia angular;

• medios (13) de conversión de eje dq/trifásico que convierten el valor (Vd*, Vq*) de instrucción de voltaje en el sistema de coordenadas biaxial giratorio al valor (Vu*, Vv*, Vw*) de instrucción de voltaje trifásico en base a la fase (θ);

• medios (15) de conversión de trifásico/eje dq que convierten la corriente (iu, iv, iw) trifásica detectada por los medios (14) de detección de corriente a un valor (id, iq) de corriente detectada en el sistema de coordenadas biaxial giratorio en base a la fase (θ); y

• medios (19) de cálculo de estimación de frecuencia angular de rotación que calculan un valor (ω e) de estimación de frecuencia angular de rotación que es un valor de estimación de la frecuencia angular de rotación de la máquina (1) rotativa de CA en base al valor (Vd*, Vq*) de instrucción de voltaje, el valor (id, iq) de corriente detectada y el valor (ω i) de estimación de frecuencia angular en el sistema de coordenadas biaxial giratorio;

caracterizado por que los medios (20) de salida de estimación de frecuencia angular incluyen:

• medios (21) de salida de valor constante de límite inferior que emiten un valor (ω 2) constante de límite inferior,

• medios (24) de comparación que comparan un valor (ω1) calculado de frecuencia angular calculado en base al valor (ω e) de estimación de frecuencia angular de rotación con el valor (ω 2) constante de límite inferior, y

• medios (25) de conmutación que realizan la conmutación al mayor de entre el valor (ω 1) calculado de frecuencia angular o el valor (ω 2) constante de límite inferior, según el resultado de la comparación realizada por los medios (24) de comparación,

y emite el mayor valor como el valor (ω i+) de estimación de frecuencia angular, y

en el que, cuando se supone que la resistencia primaria de la máquina (1) rotativa de CA es Rs, una inductancia primaria de la máquina (1) rotativa de CA es Ls, y un valor obtenido dividiendo un valor Rsmax máximo de la resistencia Rs primaria por un valor Rss de la resistencia Rs primaria a una temperatura estándar es k, el valor (ω i) de estimación de frecuencia angular se establece a un valor igual o mayor que el valor (ω 2) constante de límite inferior, y el valor (ω 2) constante de límite inferior se calcula según ω 2 ≥ k x Rs/Ls.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2006/323806.

Solicitante: MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 7-3, MARUNOUCHI 2-CHOME CHIYODA-KU, TOKYO 100-8310 JAPON.

Inventor/es: NEGORO,Hideto, KONO,MASAKI, HATANAKA,KEITA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > H02P21/00 (Disposiciones para el control o la regulación de motores eléctricos por control por vector, por ej. por control de la orientación del campo)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones o métodos para el control de motores... > H02P27/04 (utilizando un voltaje de alimentación de frecuencia variable, p. ej. voltaje de alimentación de inversor o convertidor)

PDF original: ES-2535540_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Controlador para máquina giratoria de CA Campo técnico

La presente invención se refiere a un controlador para una máquina rotativa de CAy, particularmente, se refiere a un controlador para una máquina rotativa de CA, que es un tipo de controlador de control vectorial de velocidad sin sensores, y no requiere un sensor de velocidad montado en la máquina rotativa de CA.

Antecedentes de la técnica

En un control vectorial de velocidad sin sensores, un voltaje de CA de salida emitida desde un convertidor de potencia a la máquina rotativa de CA tiene un valor de voltaje extremadamente bajo en una región de velocidad extremadamente baja en la que la velocidad de una máquina rotativa de CA es extremadamente baja. Además, el control de velocidad vectorial sin sensores puede inducir un error de ajuste en una constante de máquina rotativa de una máquina rotativa de CA a ser usada, un error en el valor de voltaje del voltaje de salida de CA causado por un período de prevención de cortocircuito entre los brazos superior e inferior incluyendo elementos semiconductores que configuran el convertidor de potencia, y un error en el valor de voltaje del voltaje de salida de CA causado por una caída del voltaje de activación de cada uno de los elementos semiconductores que configuran el convertidor de potencia.

Por lo tanto, el error en el valor de voltaje en el voltaje de salida de CA tiene una gran influencia en la región de velocidad extremadamente baja en la que el voltaje de salida de CA tiene un valor de voltaje extremadamente bajo. Por otra parte, en el control vectorial de velocidad sin sensores, un valor de estimación de la frecuencia angular, que es un valor de estimación de la frecuencia angular del voltaje de salida de CA, se calcula suponiendo que el voltaje de salida de CA corresponde a un valor de instrucción de voltaje y, por lo tanto, cuando el error de valor de voltaje aumenta debido a los factores indicados anteriormente, aumenta también un error en la salida de estimación de frecuencia angular del voltaje de salida de CA, lo que conduce a una inestabilidad en el control. Por lo tanto, el control vectorial de velocidad sin sensores tiene un problema en el sentido de que la salida de estimación de frecuencia angular del voltaje de salida de CA debería calcularse, de manera estable, incluso en la región de velocidad extremadamente baja.

Para abordar el problema, según el documento de patente 1 siguiente, se proporcionan unos primeros medios de estimación, que generan un valor de estimación de frecuencia angular de una salida de voltaje de corriente alterna emitida desde un convertidor de potencia a una máquina rotativa de CA en base a un valor Iq* de instrucción de corriente de eje q y un valor Iq detectado de corriente de eje q, y se proporcionan unos segundos medios de estimación que generan un valor de estimación de frecuencia angular de un voltaje de salida de CA en base al valor Iq* de instrucción de corriente de eje q y un valor Id* de instrucción de corriente de eje d, y cuando el valor estimado de frecuencia angular del voltaje de CA proporcionado por los primeros medios de estimación es igual a o menor de un valor predeterminado, los primeros medios de estimación se conmutan a los segundos medios de estimación y, a continuación, se continúa el control.

Los segundos medios de estimación del documento de patente 1 obtienen un valor de instrucción de aceleración por un producto del valor Id* de instrucción de corriente del eje d y el valor Iq* de instrucción de corriente del eje q, e integra el valor de instrucción de aceleración angular con un valor de estimación de frecuencia justo antes de conmutar como un valor inicial, de manera que obtiene el valor de estimación de frecuencia angular correspondiente.

En el documento de patente 2, se proporcionan unos medios de supervisión que comparan un valor de estimación de frecuencia angular emitido desde una sección de estimación de frecuencia angular con un valor de nivel inferior pre-establecido, y realiza la conmutación usando medios de conmutación de manera que cuando el valor de estimación de frecuencia angular es igual o inferior a un valor de ajuste de nivel de límite inferior, se usa la frecuencia angular establecida como una señal de salida desde los medios de generación de función en lugar del valor de estimación de frecuencia angular.

Documento de patente 1: JP-A-21-238 497, en particular el párrafo [5]

Documento de patente 2: JP A-8-898, particularmente su resumen.

Descripción de la Invención

Prohlemas a resolver por la Invención

Sin embargo, según el documento de patente 1, cuando la velocidad de la máquina rotativa de CA aumenta en

cierta medida, los segundos medios de estimación deben ser conmutados a los primeros medios de estimación. Sin embargo, en tal caso, la salida de estimación de frecuencia angular de los primeros medios de estimación no corresponde siempre a la de los segundos medios de estimación. Por lo tanto, es difícil determinar los tiempos de conmutación desde los segundos medios de estimación a los primeros medios de estimación y, por consiguiente, se requiere un algoritmo complicado.

Además, los segundos medios de estimación generan el valor de estimación de frecuencia angular en base al valor Iq* de instrucción de corriente en el eje q y el valor Id* de instrucción de corriente en el eje d, por lo tanto, los medios pueden calcular, de manera altamente estable, el valor de estimación de frecuencia angular. Sin embargo, los segundos medios de estimación no pueden seguir una turbulencia, tal como una variación de voltaje en un lado de CC del convertidor de potencia, y la marcha en vacío que puede producirse en un material rodante eléctrico. Debido a que los segundos medios de estimación son débiles en la variación en el voltaje o la velocidad, cuando se usan los medios, la estabilidad y la fiabilidad del controlador pueden verse reducidas.

Según el documento de patente 2, cuando un valor de la salida de estimación de frecuencia angular es Igual o menor que un valor establecido de nivel de límite inferior, se establece la salida de los medios de generación de función en lugar de la salida de estimación de frecuencia angular. Sin embargo, el establecimiento de los medios de generación de función es difícil. Además, cuando se cambia una máquina rotativa de CA, debe cambiarse la configuración de los medios de generación de función, por lo tanto los medios de generación de función deben ser ajustados, lo que requiere mucho tiempo cada vez que se cambia la máquina rotativa de CA.

La invención propone un controlador para una máquina rotativa de CA que puede resolver los problemas en los documentos de patente 1 y 2.

Medios para resolver los problemas

Un controlador para una máquina rotativa de CA según la invención incluye un controlador que controla una máquina rotativa de CA, el controlador comprende un convertidor de potencia que genera un voltaje de salida trifásico de CA cuyos voltaje y frecuencia pueden ser variados de manera que se correspondan a un valor de Instrucción de voltaje trifásico, y suministra el voltaje trifásico de salida de CA a la máquina rotativa de CA; medios de detección de corriente que detectan una corriente trifásica de la máquina rotativa de CA; medios de salida de estimación de frecuencia angular que emiten un valor de estimación de frecuencia angular que es un valor de estimación de la frecuencia angular del voltaje de salida de CA trifásica; medios de cálculo de instrucción de voltaje que calculan un valor de Instrucción de voltaje en base a un valor de Instrucción actual y el valor de estimación de frecuencia angular en un sistema de coordenadas biaxial giratorio; medios de cálculo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un controlador (1A, 1B) para una máquina rotativa de CA, que controla una máquina (1) rotativa de CA, en el que el controlador (1A, 1B) comprende:

- un convertidor (11) de potencia que genera un voltaje de salida trifásico de CA (VAC) que puede variar en voltaje y frecuencia para corresponder a un valor (Vu*, Vv*, Vw*) de instrucción de voltaje trifásico, y suministra el voltaje de salida de CA trifásico (VAC) a la máquina (1) rotativa de CA;

-medios (14) de detección de corriente que detectan una corriente (iu, iv, iw) trifásica de la máquina (1) rotativa de CA;

- medios (2) de salida de estimación de frecuencia angular que emiten un valor (coi) de estimación de frecuencia angular que es un valor de estimación de la frecuencia angular del voltaje de salida de CA trifásico (VAC);

- medios (12) de cálculo de instrucción de voltaje que calculan un valor (Vd*, Vq*) de instrucción de voltaje en base a un valor (Id*, lq*) de instrucción de corriente y el valor (coi) de estimación de frecuencia angular en un sistema de coordenadas biaxial giratorio;

- medios (18) de cálculo de fase que calculan una fase () en el sistema de coordenadas biaxial giratorio a partir del valor (coi) de estimación de frecuencia angular;

- medios (13) de conversión de eje dq/trifásico que convierten el valor (Vd*, Vq*) de instrucción de voltaje en el sistema de coordenadas biaxial giratorio al valor (Vu*, Vv*, Vw*) de instrucción de voltaje trifásico en base a la fase ();

- medios (15) de conversión de trifásico/eje dq que convierten la corriente (iu, iv, iw) trifásica detectada por los medios (14) de detección de corriente a un valor (id, iq) de corriente detectada en el sistema de coordenadas biaxial giratorio en base a la fase (); y

-medios (19) de cálculo de estimación de frecuencia angular de rotación que calculan un valor (coe) de estimación de frecuencia angular de rotación que es un valor de estimación de la frecuencia angular de rotación de la máquina (1) rotativa de CA en base al valor (Vd*, Vq*) de instrucción de voltaje, el valor (id, iq) de corriente detectada y el valor (coi) de estimación de frecuencia anguiaren el sistema de coordenadas biaxial giratorio;

caracterizado por que los medios (2) de salida de estimación de frecuencia angular incluyen:

-medios (21) de salida de valor constante de límite inferior que emiten un valor (co2) constante de límite inferior,

-medios (24) de comparación que comparan un valor (col) calculado de frecuencia angular calculado en base al valor (coe) de estimación de frecuencia angular de rotación con el valor (co2) constante de límite inferior, y

-medios (25) de conmutación que realizan la conmutación al mayor de entre el valor (col) calculado de frecuencia angular o el valor (u>2) constante de límite inferior, según el resultado de la comparación realizada por los medios (24) de comparación,

y emite el mayor valor como el valor (co¡+) de estimación de frecuencia angular, y

en el que, cuando se supone que la resistencia primarla de la máquina (1) rotativa de CA es Rs, una inductancia primaria de la máquina (1) rotativa de CA es Ls, y un valor obtenido dividiendo un valor Rsmax máximo de la resistencia Rs primaria por un valor Rss de la resistencia Rs primarla a una temperatura estándar es k, el valor (coi) de estimación de frecuencia angular se establece a un valor Igual o mayor que el valor (u>2) constante de límite Inferior, y el valor (u>2) constante de límite Inferior se calcula según co2 = k x Rs/Ls.

2. Controlador (1A) según la reivindicación 1,

en el que la máquina (1) rotativa de CA es un motor (1 A) de inducción,

en el que el controlador (1A) incluye además medios (16) de cálculo de instrucción de frecuencia angular de deslizamiento que calculan un valor (cus*) de instrucción de frecuencia angular de deslizamiento del motor (1 A) de inducción en base al valor (Id*, Iq*) de Instrucción de corriente en el sistema de coordenadas biaxial giratorio, y en el que un valor obtenido sumando el valor (roe) de estimación de frecuencia angular de rotación y el valor (eos*) de Instrucción de frecuencia angular de deslizamiento es determinado de manera que sea el valor (col) calculado de frecuencia angular.

3. Controlador (1B) según la reivindicación 1,

en el que la máquina (1) rotativa de CA es un motor (1B) síncrono, y

en el que el valor (coe) de estimación de frecuencia angular de rotación es determinado de manera que sea el valor (col) calculado de frecuencia angular.