Procedimiento y dispositivo para el funcionamiento de un motor eléctrico.

Procedimiento para el funcionamiento de una máquina eléctrica polifásica (1) a través de la aplicación de tensiones de fases

(Ux) variables con las siguientes etapas:

- preparación de un perfil de la corriente de fases, que indica para cada fase de la máquina eléctrica (1) una curva dependiente de la posición del rotor de la corriente de fases respectiva (Ix);

- cálculo de la tensión de fases (Ux) constante a aplicar durante una ventana de tiempo predeterminada para cada fase en función de una indicación de la corriente de fases, que indica un desarrollo linealizado de la corriente de fases (Ix) a aplicar entre la corriente de fases (Ix) predeterminada a través del perfil de la corriente de fases de la fase al comienzo de la ventana de tiempo predeterminada y la corriente de fases (Ix) predeterminada a través del perfil de la corriente de fases de la fase al final de la ventana de tiempo predeterminada, en el que la tensión de las fases (Ux) a aplicar para cada fase se calcula, además, en función de una modificación estimada de un flujo magnético (yx) respectivo, en el que las modificaciones de los flujos magnéticos (yx) se calculan con la ayuda de las corrientes de fases (Ix) predeterminadas a través del perfil de la corriente de fases.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/059077.

Solicitante: ROBERT BOSCH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: POSTFACH 30 02 20 70442 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: FRICKER,DAVID.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS... > Sistemas de control adaptativos, es decir, sistemas... > G05B13/04 (que implican el uso de modelos o de simuladores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para controlar los motores sincronos... > H02P6/18 (sin elemento separado para detectar la posición, p. ej. utilizando la fuerza contra-electromotriz de los arrollamientos)
  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS... > Controladores automáticos (G05B 13/00 tiene prioridad) > G05B11/28 (que utilizan la modulación de altura de impulsos; que utilizan la modulación de ancho de impulsos)

PDF original: ES-2461171_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para el funcionamiento de un motor eléctrico

Campo técnico

La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una máquina síncrona excitada con imán permanente, en particular a un procedimiento para el ajuste de un perfil de la corriente en una máquina síncrona de este tipo.

Estado de la técnica

Para la activación de máquinas síncronas excitadas con imán permanente se conoce aplicar un perfil de la corriente en las fases individuales de la máquina síncrona. El perfil de la corriente define corrientes de fases deseadas dependientes del punto de funcionamiento para cada fase del motor en una posición determinada del rotor (ángulo de posición) o bien un desarrollo deseado dependiente del punto de funcionamiento del flujo de corriente en determinadas zonas del ángulo de posición del rotor de la máquina síncrona. Las corrientes de fases en el ángulo de posición determinado o bien en la zona determinada de ángulos de posición se ajustan por medio de la aplicación de tensiones de fases, que se establecen en cada caso como constantes, mientras el rotor se encuentra en la zona determinada de ángulos de posición. Las tensiones de fases se pueden acondicionar con la ayuda de un circuito de excitación adecuado, como por ejemplo un circuito de puente-H o un circuito de excitación-B6. El funcionamiento de un motor de corriente continua sin escobillas con la ayuda de perfiles de corriente de fases es, por ejemplo, objeto de los documentos WO2007026291 y JP2001113082.

Para fijación de los parámetros de las tensiones de fases a aplicar en las zonas individuales de ángulos de posición se realiza hasta ahora empíricamente. En este caso, se fijan los parámetros especialmente del gradiente de la corriente que resulta a partir de la aplicación de una tensión de fases respectiva en una zona de ángulos de fases, de la meseta de la corriente y de la caída de la corriente. Esto es costoso y una modificación condicionada, por ejemplo, por el envejecimiento de propiedades eléctricas de la máquina síncrona requiere una nueva fijación de los parámetros.

El ajuste lo más exacto posible de un perfil predeterminado de la corriente para el funcionamiento de la máquina síncrona es necesario para poder mantener lo más reducido posible l desarrollo de ruido durante el funcionamiento de la máquina síncrona. Con frecuencia se mide a tal fin una o varias de las corrientes de fase y se adapta a través de una regulación adecuada de la corriente, por ejemplo a través de la adaptación de la tensión correspondiente de las fases la corriente de fases correspondiente a la corriente de fases predeterminada deseada. La previsión de una regulación de la corriente de este tipo para el ajuste de las corrientes de fases de acuerdo con un perfil de la corriente es, sin embargo, costosa de realizar y puede conducir, en determinadas circunstancias, a estados de funcionamiento inestables.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para el funcionamiento de una máquina síncrona excitada con imán permanente, en los que se establecen las tensiones de fases a aplicar para predeterminar un perfil discrecional de la corriente. En particular, un cometido de la invención es poder realizar el ajuste de la corriente en un funcionamiento controlado sin realización de una medición de la corriente.

Publicación de la invención Este cometido se soluciona por medio del procedimiento para el funcionamiento de una máquina síncrona de acuerdo con la reivindicación 1 así como por medio del dispositivo de acuerdo con la reivindicación dependiente.

Otras configuraciones ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con un primer aspecto se prevé un procedimiento para el funcionamiento de una máquina eléctrica polifásica para la aplicación de tensiones de fases variables. El procedimiento comprende las siguientes etapas:

-preparación de un perfil de la corriente de fases, que indica para cada fase de la máquina eléctrica una curva dependiente de la posición del rotor de la corriente de fases respectiva;

-cálculo de la tensión de fases constante a aplicar durante una ventana de tiempo predeterminada para cada fase en función de una indicación de la corriente de fases, que indica un desarrollo linealizado de la corriente de fases a aplicar entre la corriente de fases predeterminada a través del perfil de la corriente de fases de la fase al comienzo de la ventana de tiempo predeterminada y la corriente de fases predeterminada a través del perfil de la corriente de fases de la fase al final de la ventana de tiempo predeterminada, en el que la tensión de las fases a aplicar para cada fase se calcula, además, en función de una modificación estimada de un flujo magnético respectivo, en el que las modificaciones de los flujos magnéticos se calculan con la ayuda de las corrientes de fases predeterminadas a

través del perfil de la corriente de fases.

El objetivo el procedimiento indicado anteriormente es acondicionar durante la previsión de un perfil de la corriente, que indica una curva de la corriente sobre la posición del rotor de la máquina eléctrica, las tensiones de las fases, con las que se puede alcanzar el perfil de la corriente predeterminada. Esto debe realizarse sin medición de la corriente de las fases, para que el ajuste de la corriente sea posible en el modo controlado. Esto se consigue porque se supone el perfil de la corriente por secciones como desarrollo lineal de la corriente y se calcula y se aplica la tensión de las fases en función de la indicación de la corriente de las fases.

Además, se puede indicar la curva de la corriente de las fases en la ventana de tiempo predeterminada como valor medio de la corriente de las fases en la ventana de tiempo predeterminada. En particular, se puede calcular el valor medio de la corriente de una fase a aplicar durante la ventana de tiempo predeterminada, sumando y dividiendo por dos la corriente de la fase predeterminada a través el perfil de la corriente de las fases al comienzo de la ventana de tiempo y la corriente de la fase predeterminada a través del perfil de la corriente de las fases al final de la ventana de tiempo.

La tensión de las fases se puede calcular, además, teniendo en cuenta la concatenación del flujo del imán permanente y las inductividades propias y de acoplamiento con la ayuda de la ecuación del motor. De esta manera, se puede prescindir de una parametrización costosa, puesto que solamente se necesitan la inductividad propia y la inductividad de acoplamiento de las secciones individuales de la máquina eléctrica así como la concatenación del flujo de los imanes permanentes.

En particular, se puede estimar la modificación de un flujo magnético, además, en función de la posición del rotor. A tal fin, puede estar previsto que la modificación de un flujo magnético sea calculada como diferencia entre un flujo magnético estimado al final de la ventana de tiempo predeterminada y un flujo magnético estimado al comienzo de la ventana de tiempo predeterminada.

En particular, se puede determinar una posición de un rotor de la máquina eléctrica, calculando la modificación de un flujo magnético asociado a una de las fases a través de la suma de una concatenación de los flujos magnéticos de los imanes permanentes, que dependen de la posición del rotor, y de los flujos magnéticos provocados por los arrollamientos de las fases alimentados con corriente, que dependen de la posición del rotor y de la corriente de las fases de la fase, siendo estimados los flujos magnéticos provocados por los arrollamientos de las fases alimentados con corriente con la ayuda... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el funcionamiento de una máquina eléctrica polifásica (1) a través de la aplicación de tensiones de fases (Ux) variables con las siguientes etapas:

- preparación de un perfil de la corriente de fases, que indica para cada fase de la máquina eléctrica (1) una curva dependiente de la posición del rotor de la corriente de fases respectiva (Ix) ;

- cálculo de la tensión de fases (Ux) constante a aplicar durante una ventana de tiempo predeterminada para cada fase en función de una indicación de la corriente de fases, que indica un desarrollo linealizado de la corriente de fases (Ix) a aplicar entre la corriente de fases (Ix) predeterminada a través del perfil de la corriente de fases de la fase al comienzo de la ventana de tiempo predeterminada y la corriente de fases (Ix) predeterminada a través del perfil de la corriente de fases de la fase al final de la ventana de tiempo predeterminada, en el que la tensión de las fases (Ux) a aplicar para cada fase se calcula, además, en función de una modificación estimada de un flujo magnético (ψx) respectivo, en el que las modificaciones de los flujos magnéticos (ψx) se calculan con la ayuda de las corrientes de fases (Ix) predeterminadas a través del perfil de la corriente de fases.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la curva de la corriente de fases ( (ISoll) en la ventana de tiempo predeterminada se indica como valor medio de la corriente de fases (Ix) en la ventana de tiempo predeterminada.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que se calcula el valor medio de la corriente de fases (Ix) a aplicar durante la ventana de tiempo predeterminada de una fase, sumando y dividiendo por dos la corriente de la fases (Ix) predeterminada a través el perfil de la corriente de las fases al comienzo de la ventana de tiempo y la corriente de fases (Ix) predeterminada a través del perfil de la corriente de las fases al final de la ventana de tiempo.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la indicación de la corriente de fases corresponde a una corriente de fases (Ix) de la fase al final de la ventana de tiempo.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la modificación de un flujo magnético (ψx) se estima, además, en función de la posición del rotor.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la modificación de un flujo magnético (ψx) se calcula como diferencia entre un flujo magnético (ψx) estimado al final de la ventana de tiempo predeterminada y un flujo magnético (ψx) estimado al comienzo de la ventana de tiempo predeterminada.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 4, en el que se determina una posición de un rotor

(4) de la máquina eléctrica (1) , calculando la modificación de un flujo magnético (ψx) asociado a una de las fases a través de la suma de una concatenación de los flujos magnéticos (ψx) de los imanes permanentes (5) , que dependen de la posición del rotor, y de los flujos magnéticos (ψx) provocados por los arrollamientos de las fases (7) alimentados con corriente, que dependen de la posición del rotor y de la corriente de las fases (Ix) de la fase, siendo estimados los flujos magnéticos (ψx) provocados por los arrollamientos de las fases (7) alimentados con corriente con la ayuda de las corrientes de las fases (Ix) , predeterminadas por el perfil de la corriente de las fases, de la fase.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que durante el cálculo de la modificación del flujo magnético (ψx) asociado a una de las fases se omiten los flujos magnéticos (ψx) provocados por los arrollamientos de las fases (7) alimentados con corriente, cuando el número de revoluciones no alcanza un valor umbral del número de revoluciones.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 7, en el que la tensión de las fases (Ux) a aplicar de una fase se calcula como modificación de un flujo magnético (ψx) asociado a la fase dividido por la duración de tiempo de la ventana de tiempo predeterminada.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 7, en el que la tensión de las fases (Ux) a aplicar de una fase se calcula como la suma de la modificación de un flujo magnético (ψx) asociado a la fase dividida por la duración de tiempo de la ventana de tiempo predeterminada y el producto del valor medio de la corriente de las fases (Ix) a aplicar durante la ventana de tiempo predeterminada de la fase con una resistencia de arrollamiento.

11. Dispositivo para el funcionamiento de una máquina eléctrica polifásica (1) a través de la preparación de tensiones de fases (Ux) variables, que está configurado para

- preparar un perfil de la corriente de fases, que indica para cada fase de la máquina eléctrica una curva dependiente de la posición del rotor de la corriente de fases respectiva (Ix) ;

- calcular la tensión de fases (Ux) constante a aplicar durante una ventana de tiempo predeterminada para cada fase en función de una indicación de la corriente de fases, que indica un desarrollo linealizado de la corriente de fases a aplicar entre la corriente de fases (Ix) predeterminada a través del perfil de la corriente de fases de la fase al comienzo de la ventana de tiempo predeterminada y la corriente de fases (Ix) predeterminada a través del perfil de la corriente de fases de la fase al final de la ventana de tiempo

predeterminada y, además, calcular la tensión de las fases a aplicar para cada fase en función de una modificación estimada de un flujo magnético (ψx) respectivo, en el que las modificaciones de los flujos magnéticos (ψx) se calculan con la ayuda de las corrientes de fases (Ix) predeterminadas a través del perfil de la corriente de fases.

12. Producto de programa de ordenador, que contiene un programa de ordenador que, cuando se ejecuta en una 10 unidad de procesamiento de datos, ejecuta un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.