PROCEDIMIENTO PARA LA REGULACIÓN DE UNA MÁQUINA ELÉCTRICA CON UN INVERSOR DE MODULACIÓN DE LA ANCHURA DEL IMPULSO.

Procedimiento para la regulación de una máquina eléctrica (1),

que comprende un abollamiento de excitación (2) así como un arrollamiento de estator (3), en el que detrás del arrollamiento de estator (3) está conectado en sus terminales de salida (10) un puente convertidor (5), y la máquina eléctrica (1) puede ser accionada en las zonas de regulación de regulación orientada al campo (11), modo de debilitamiento del campo (12) y modo de diodos (13), caracterizado porque la transición desde la zona de regulación (11) hacia una zona de regulación (12) adyacente se realiza a través de una sobreexcitación de la modulación de la anchura del impulso (26) y una limitación de la salida de reguladores de corriente (34, 35) de los arrollamientos del estator (3) de la máquina eléctrica (1) tanto en el modo de generador como también en el modo de motor

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2001/002063.

Solicitante: ROBERT BOSCH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: POSTFACH 30 02 20 70442 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: REUTLINGER, KURT.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 31 de Mayo de 2001.

Clasificación PCT:

  • H02P21/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02P CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS O CONVERTIDORES DINAMOELECTRICOS; CONTROL DE TRANSFORMADORES, REACTANCIAS O BOBINAS DE CHOQUE.Disposiciones para el control o la regulación de motores eléctricos por control por vector, por ej. por control de la orientación del campo.
  • H02P25/02 H02P […] › H02P 25/00 Disposiciones o métodos para el control de motores de CA caracterizados por la clase de motor de CA o por detalles estructurales. › caracterizados por la clase de motor.
  • H02P9/30 H02P […] › H02P 9/00 Disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida. › utilizando dispositivos semiconductores.
  • H02P9/48 H02P 9/00 […] › Disposiciones para obtener características constantes en la salida, siendo el generador de velocidad variable, p. ej. sobre un vehículo (H02P 9/04 - H02P 9/46 tienen prioridad).

Clasificación antigua:

  • H02P21/00 H02P […] › Disposiciones para el control o la regulación de motores eléctricos por control por vector, por ej. por control de la orientación del campo.
  • H02P7/62
  • H02P9/30 H02P 9/00 […] › utilizando dispositivos semiconductores.
  • H02P9/48 H02P 9/00 […] › Disposiciones para obtener características constantes en la salida, siendo el generador de velocidad variable, p. ej. sobre un vehículo (H02P 9/04 - H02P 9/46 tienen prioridad).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Finlandia, Chipre.

PDF original: ES-2373096_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la regulación de una máquina eléctrica con un inversor de modulación de la anchura del impulso Campo técnico En generador, que se emplean en aplicaciones de vehículos, los requerimientos planteados a la dinámica del par motor son extraordinariamente altos. El par motor no debe crecer demasiado rápidamente en aquellos generadores que deben emplearse en automóviles, puesto que de lo contrario un generador de altas prestaciones podría calar el motor de combustión en el caso extremo. Si se construyen y emplean generadores como generadores de polos intercalados, éstos son accionados con un puente de diodos. No obstante, para el incremento de la potencia existen principios para accionar estas máquinas también en un inversor de modulación de la anchura del impulso. Además del requerimiento de un rendimiento óptimo para todos los puntos de funcionamiento del generador, en este caso se plantea la cuestión de una regulación adecuada del generador en todo el intervalo del número de revoluciones y potencia. Estado de la técnica En casos de aplicación actuales de generadores de pos intercalados, éstos son accionados en la mayor medida posible con puente rectificador B6 conectado a continuación. En este caso, las máquinas eléctricas, como por ejemplo un generador de polos intercalados, ofrecen ventajas, tal como entre otras una posibilidad de fabricación de coste favorable. Las ventajas del principio de generador de polos intercalados deben mantenerse en la mayor medida posible, cuando para el incremento de la potencia de los generadores de polos intercalados utilizados, este tipo de construcción es accionado por generadores con inversores de modulación de la anchura del impulso. De esta manera, los generadores de polos intercalados pueden ser accionados también en el sentido de motor eléctrico. Esto abre perspectivas de empleo interesantes para este tipo de construcción de generador para el proceso de arranque de un automóvil, para la sincronización de la caja de cambios así como para otros casos de aplicación específicos del automóvil. Además de un modo de generador de una máquina de polos intercalados, ésta se puede accionar también en el modo de motor, en el que el inversor permanece inalterado por este cambio del modo de funcionamiento. Por medio del regulador, existe una posibilidad de intervención en la máquina eléctrica, a saber, sobre la corriente de excitación y la corriente del estator. De esta manera no sólo se puede realizar un debilitamiento del campo, sino también una circulación inversa en el estator de la máquina eléctrica, vista en dirección longitudinal. Además, a través de la reducción de la corriente de excitación de la rueda polar, se puede establecer un auténtico modo de debilitamiento del campo. En la máquina de polos intercalados existe una disposición uniaxial magnética característica, que depende en gran medida del punto de funcionamiento ajustado y, por lo tanto, influye sobre la capacidad de regulación de una máquina eléctrica de este tipo. Se conoce a partir del documento EP 0 762 596 A1 una regulación de generador de automóvil, que prepara una corriente continua, que se puede tomar en una salida de corriente continua. Un arrollamiento trifásico del estator tiene tres terminales de salida; un rotor está acoplado magnéticamente con los arrollamientos del estator, en los que se genera una fuerza electromotriz. Entre la salida de corriente continua y los tres terminales de salida del arrollamiento del estator está conectado un puente rectificador, que es controlado por medio de un control, para controlar el desplazamiento de fases entre la fuerza electromotriz en el arrollamiento del estator y las tensiones de la sección de los terminales de salida del arrollamiento del estator. En lugar de diodos en puentes rectificadores se emplean elementos de conmutación controlables, que se pueden activar a través de un dispositivo de activación separado. Se conoce a partir del documento DE 198 49 889 A1 un procedimiento para la regulación optimizada en la potencia y en el rendimiento de generadores de corriente trifásica, con un puente convertidor asociado, en particular una máquina sincronizada, en el que se definen al menos tres zonas de regulación, dentro de las cuales se realiza la regulador del generador de acuerdo con diferentes criterios. La fijación de las zonas de regulación se realiza especialmente en función del número de revoluciones y en función de la potencia teórica deseada. La regulación se extiende en este caso tanto sobre la corriente de excitación como también sobre la corriente del estator y se realiza por medio de diferentes reguladores, que pueden intercambiar información entre sí. Representación de la invención Con el procedimiento de regulación propuesto de acuerdo con la invención según la reivindicación 1 para una máquina eléctrica se puede conseguir a través de una sobreexcitación selectiva de la modulación de la anchura del 2 E01944964 02-12-2011   impulso una transición segura desde el modo de regulación sinusoidal al modo de bloqueo y, además, en una segunda zona de regulación. Puesto que la estrategia de regulación para las zonas de regulación, que se emplean en la máquina de polos intercalados debe tener en cuenta tres zonas de regulación diferentes y sus requerimientos, deben reconocerse los límites de las zonas de regulación adyacentes entre sí, para que se pueda realizar una conmutación desde una estrategia de regulación a la otra sin mayores problemas. Con una y la misma estructura de regulación, que contiene componentes PI, se puede pasar desde la zona de regulación de una regulación orientada al campo a la zona de regulación, en la que se regula después del debilitamiento del campo, sin tener que emplear otro regulador. El cambio de las zonas de regulación se realiza de forma libre de sacudidas y, por lo tanto, de gorma no perceptible para el observador exterior. En oposición a los procedimientos de regulación conocidos hasta ahora, que trabajan en su mayor parte también con tensiones y corrientes que se extienden de forma sinusoidal, en el procedimiento de acuerdo con la invención se pasa a tensiones de bloqueo, que posibilitan un aprovechamiento mejorado de la tensión. Además de un intervalo de números de revoluciones básico, se puede realizar de forma automática un modo de debilitamiento de campo, puesto que la corriente longitudinal se ajusta de forma automática en la máquina eléctrica en virtud de las propiedades de la máquina. En procedimientos de regulación conocidos hasta ahora de generadores, que se emplean en automóviles, se recurre a relaciones depositadas en forma de tablas de número de revoluciones del motor de combustión interna, a la tensión de la red y a la potencia de salida deseada, que están correlacionadas con las corrientes teóricas del generador a emplear. En este caso, se presupone una regulación de la corriente sobre toda la zona de regulación del generador, lo que, sin embargo, en el modo de la máquina eléctrica con un inversor solamente es posible con reserva de tensión. Puesto que el inversor está limitado por la tensión de cobertura del inversor, además de esta tensión debe mantenerse una reserva, con lo que se reduce la cesión de potencia. Esta limitación se puede superar a través del empleo del procedimiento propuesto de acuerdo con la invención. Dibujo Con la ayuda del dibujo se explica la invención a continuación. En este caso: La figura 1 muestra una máquina eléctrica con puente convertidor dispuesto a continuación. La figura 2 muestra tres zonas de regulación de una máquina eléctrica, la zona de regulación orientada al campo, la zona de regulación de debilitamiento del campo así como la zona de regulación en el modo de diodos. La figura 3 muestra la estructura de regulación para una regulación que se encuentra en la zona de regulación orientada al campo de una máquina eléctrica. La figura 4 muestra una configuración de regulador de control para un sistema d, q. La figura 5 muestra una representación simplificada de una red de desacoplamiento como parte de un sistema d, q. La figura 6 muestra una configuración de regulador de corriente para las zonas de regulación de la regulación orientada al campo y del modo de debilitamiento del campo con limitación del valor de salida y derivación de control previo. Variantes de realización A partir de la figura 1 se deduce una máquina eléctrica con puente convertidor dispuesto a continuación, que se puede conectar con preferencia como puente rectificador B6. La máquina eléctrica 1 que se representa aquí sólo esquemáticamente a través de un arrollamiento de excitación 2 y un arrollamiento de estator 3- está conectada a través de terminales de conexión de sección 10 con un puente rectificador 5. La corriente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Procedimiento para la regulación de una máquina eléctrica (1), que comprende un abollamiento de excitación (2) así como un arrollamiento de estator (3), en el que detrás del arrollamiento de estator (3) está conectado en sus terminales de salida (10) un puente convertidor (5), y la máquina eléctrica (1) puede ser accionada en las zonas de regulación de regulación orientada al campo (11), modo de debilitamiento del campo (12) y modo de diodos (13), caracterizado porque la transición desde la zona de regulación (11) hacia una zona de regulación (12) adyacente se realiza a través de una sobreexcitación de la modulación de la anchura del impulso (26) y una limitación de la salida de reguladores de corriente (34, 35) de los arrollamientos del estator (3) de la máquina eléctrica (1) tanto en el modo de generador como también en el modo de motor. 2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los valores de la corriente medidos en los terminales de salida (10) de la máquina eléctrica (1) son transmitidos desde el sistema RST (1>) por medio de una fase de transformación (21) a un sistema d, q (22, 24, 25). 3.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la limitación de las salidas de los reguladores de corriente (34, 35) se realiza en la red de desacoplamiento, que actúan sobre las inductividades (36,37) del arrollamiento del estator (3). 4.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la regulación de la corriente de la máquina eléctrica (1) se divide en una regulación de la corriente transversal (34) y una regulación de la corriente longitudinal (35) del arrollamiento del estator (3) con módulos-PI (29.1, 29.2; 39). 5.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los módulos-PI de los reguladores de corriente (34, 35) comprenden un control previo (31, 40) conmutado a un punto de suma (30) previsto en el lado de salida. 6.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los reguladores de corriente (34, 35) están conmutador con sus salidas a las entradas de una red de desacoplamiento (24) y permiten un control previo de la máquina eléctrica (1). 7.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los reguladores de corriente (34, 35) y la red de desacoplamiento (24) están conectados en serie. 8.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque las magnitudes de salida Ud,soll, Uq,soll de la red de desacoplamiento (24) contenida en el sistema d, q son retransformadas por medio de una matriz de retransformación (25) a los valores de los terminales (10) del sistema RST (1). 9.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los valores de salida para la corriente transversal iq,soll son limitados en el regulador de corriente (34) y la corriente longitudinal id se puede ajustar libremente en el arrollamiento del estator (3). 10.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante el funcionamiento de la máquina eléctrica (1) en el modo de diodos (13), el puente convertidor (5) es accionado como rectificador de diodos. 11.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque en el modo de diodos a partir de cos = -1, se bloquean las válvulas. 12.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante el tiempo de paso de los diodos, se conmutan los transistores de efecto de campo y se reduce la pérdida de potencia de la máquina eléctrica. 9 E01944964 02-12-2011   E01944964 02-12-2011   11 E01944964 02-12-2011   12 E01944964 02-12-2011

 

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