DE102016108471A1 - Steuerverfahren und -system - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Steuern eines drehzahlvariablen Antriebs (1), der dafür konfiguriert ist, einen Motor (9) anzutreiben. Der drehzahlvariable Antrieb (1) umfasst einen Gleichstrombus (4), der betreibbar ist, um eine(n) Gleichstrombusspannung und -strom zu führen. Der drehzahlvariable Antrieb (1) umfasst ferner einen Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter (7), der im Einsatz die/den Gleichstrombusspannung und -strom in Wechselstrom-Wirkleistung umwandelt, die in einer Vorwärtsrichtung vom drehzahlvariablen Antrieb (1) zum Motor (9) entlang eines Leitungswegs (14) fließt, der zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb (1) und dem Motor (9) verläuft. Das Verfahren umfasst das Berechnen des Wirkleistungsflusses zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb (1) und dem Motor (9) durch eine Komponente (16), die im elektrischen Leitungsweg (14) positioniert ist. Das Verfahren umfasst ferner das Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters (7) innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs (1) als Reaktion auf den berechneten Wirkleistungsfluss, um den Wirkleistungsfluss in einer Rückwärtsrichtung vom Motor (9) zum drehzahlvariablen Antrieb (1) auf ein vorbestimmtes Niveau zu begrenzen, wodurch eine Zunahme auf die Gleichstrombusspannung innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs (1) minimiert oder verhindert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren und -system und betrifft insbesondere ein Verfahren und System zum Steuern eines drehzahlvariablen Antriebs.
  • Ein drehzahlvariabler Antrieb (auch als frequenzvariabler Antrieb bekannt) ist typischerweise dafür konfiguriert, einen Elektromotor wie z. B. einen in einer Pumpe, einem Lüfter, Hebewerk oder Förderer verwendeten Motor anzutreiben und dessen Drehzahl zu steuern. Ein drehzahlvariabler Antrieb ist in der Regel dafür konfiguriert, einen Motor zu steuern, sodass etwaige Veränderungen der Drehzahl des Motors reibungslos erfolgen. Naturgemäß ermöglicht ein drehzahlvariabler Antrieb das Variieren der Motordrehzahl, wodurch ein System in Bezug auf die Effizienz optimiert werden kann. Deshalb ist ein drehzahlvariabler Antrieb in der Regel energieeffizient und ist es somit wünschenswert, zugunsten der Umwelt nach Möglichkeit einen drehzahlvariablen Antrieb zu benutzen.
  • Ein drehzahlvariabler Antrieb umfasst eine Schaltanordnung, die eine Gleichstromspannung moduliert, um ein für das Antreiben eines Motors geeignetes spannungsvariables und frequenzvariables Wechselstromsignal bereitzustellen. Der drehzahlvariable Antrieb steuert die Drehzahl des Motors durch Justieren der Frequenz und Amplitude des den Motor antreibenden Wechselstromspannungsausgangs.
  • Bezug nehmend auf 1 der begleitenden Zeichnungen beinhaltet ein herkömmlicher drehzahlvariabler Antrieb 1 einen dreiphasigen Wechselstromleistungseingang 2, der dafür konfiguriert ist, an drei Phasen (A, B und C) einer dreiphasigen Wechselstromleistungsversorgung angeschlossen zu sein. Der dreiphasige Wechselstromleistungseingang 2 ist an eine Gleichrichteranordnung 3 angeschlossen, die in diesem Beispiel ein Diodengleichrichter umfassend sechs Dioden D1–D6 ist. Der Gleichrichter 3 ist an einen Gleichstrombus 4 angeschlossen, der eine Hochspannungsschiene 5 und eine Niederspannungs- oder Masseschiene 6 umfasst. Im Einsatz richtet der Gleichrichter 3 den dreiphasigen Wechselstromleistungseingang gleich, um eine Gleichstrombusspannung über den Gleichstrombus 4 bereitzustellen.
  • Ein Kondensator C1 ist über den Gleichstrombus 4 angeschlossen, um die Welligkeit der Gleichstrombusspannung zu glätten. Der Kondensator C1 ist typischerweise ein Kondensator großen Werts mit einer Kapazität von mehreren tausend Mikrofarad wie z. B. einer Kapazität im Bereich von 1000 μF bis 4000 μF.
  • Ein Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter 7 ist an den Gleichstrombus 4 angeschlossen. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter 7 umfasst eine Schaltanordnung mit sechs Schaltern Q1–Q6, die über den Gleichstrombus 4 angeschlossen sind. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter 7 umfasst einen Wechselstromleistungsausgang 8 mit drei Leistungsausgangsphasen (1–3), die an einen Wechselstrommotor 9 angeschlossen sind.
  • Der drehzahlvariable Antrieb 1 umfasst eine Steuereinheit 10, die dafür konfiguriert ist, die Schalter Q1–Q6 im Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter zu steuern, sodass die Schalter Q1–Q6 in einer bestimmten Reihenfolge geschaltet werden, um die Gleichstromspannung über den Gleichstrombus 4 in ein dreiphasiges Wechselstromleistungsausgangssignal zum Antreiben des Motors 9 umzuwandeln. Die Steuereinheit 10 ist dafür konfiguriert, die Änderungsrate des Betriebszyklus zu justieren, bei der die Schalter Q1–Q6 geschaltet werden, um die Amplitude und Frequenz des Wechselstromspannungsausgangssignals zu justieren, das wiederum die Drehzahl justiert, mit der sich der Motor 9 dreht.
  • Ein Problem mit einem herkömmlichen drehzahlvariablen Antrieb 1 besteht darin, dass der Betrieb des drehzahlvariablen Antriebs 1 zu einer Zunahme der Gleichstrombusspannung führen kann, wenn der Motor 9 in den Generatormodus übergeht. Die Zunahme der Gleichstrombusspannung ist unerwünscht, weil dies ein Abschalten des drehzahlvariablen Antriebs 1 erfordern kann, um eine Beschädigung des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters 7 zu verhindern.
  • Ein herkömmlicher drehzahlvariabler Antrieb ist in der Regel mit einem Spannungssensor 11 versehen, der dafür konfiguriert ist, die Spannung über den Gleichstrombus 4 zu erfassen und eine Anzeige der erfassten Spannung an die Steuereinheit 10 zu liefern. Die Steuereinheit 10 ist dafür konfiguriert, das Schalten der Schalter Q1–Q6 innerhalb des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters 7 zu steuern, um die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Motors 9 zu modifizieren, damit die Gleichstrombusspannung auf einem geeigneten Niveau gehalten wird.
  • Bei einem herkömmlichen drehzahlvariablen Antrieb, der einen Kondensator hoher Kapazität C1 im Gleichstrombus 4 beinhaltet, werden etwaige Spannungstransienten, die am Gleichstrombus 4 infolge des Übergangs des Motors 9 in den Generatormodus auftreten, vom Kondensator C1 gedämpft. Dies lässt der Steuereinheit 10 genügend Reaktionszeit zum Steuern des Schaltens der Schalter Q1–Q6, um die Regenerationsenergie vom Motor 9 zu steuern und zu begrenzen, damit die Gleichstrombusspannung auf einem geeigneten Niveau gehalten und dadurch eine Überspannungsauslösung im drehzahlvariablen Antrieb verhindert wird.
  • Es ist jedoch wünschenswert, dass die Gleichstrombuskapazität C1 möglichst niedrig ist, um den Leistungsfaktor zu verbessern und eine harmonische Verzerrung der an den Leistungseingang 2 angeschlossenen Stromversorgung zu minimieren. Wenn die Gleichstrombuskapazität C1 auf eine niedrige Kapazität wie z. B. 1% der Gleichstrombuskapazität eines typischen herkömmlichen drehzahlvariablen Antriebs reduziert ist, dann gewährleistet das obige Verfahren zum Überwachen der Gleichstrombusspannung und Steuern des Schaltens der Schalter Q1–Q6 nicht mehr eine robuste Steuerung, die Überspannungsauslösungen zuverlässig verhindert.
  • Ein herkömmlicher drehzahlvariabler Antrieb kann auch mit einem Widerstand R und einem Schalter S versehen sein, die in Reihe über den Gleichstrombus 4 angeschlossen sind. Die Steuereinheit 10 ist dafür konfiguriert, den Schalter S zu schließen, wenn sich die erfasste Spannung über den Gleichstrombus 4 oberhalb eines vorbestimmten Niveaus befindet. Strom, der in den drehzahlvariablen Antrieb vom Motor 9 fließt, wenn der Motor 9 in den Generatormodus übergeht, wird vom Widerstand R als Wärme abgeleitet, um das Risiko einer Beschädigung des Umrichters 7 zu minimieren. Obwohl dies zuverlässig zum Verhindern von Überspannungsauslösungen im drehzahlvariablen Antrieb benutzt werden kann, wollen viele Anwendungen, die kein regeneratives Bremsen des Motors erfordern (beispielsweise Pump- oder Lüftungsanwendungen), nicht die zusätzlichen Kosten dieses Bremskreises nur für gelegentliche transiente Bedingungen tragen.
  • Deshalb besteht die Notwendigkeit eines verbesserten Verfahrens und Systems zum Steuern eines drehzahlvariablen Antriebs, um eine Abschaltung des drehzahlvariablen Antriebs aufgrund einer übermäßigen Zunahme der Gleichstrombusspannung zu minimieren oder zu verhindern.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Steuerverfahren und -system bereitzustellen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines drehzahlvariablen Antriebs bereitgestellt, der dafür konfiguriert ist, einen Motor anzutreiben, wobei der drehzahlvariable Antrieb einen Gleichstrombus umfasst, der betreibbar ist, um eine(n) Gleichstrombusspannung und -strom zu führen, und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter, der im Einsatz die/den Gleichstrombusspannung und -strom in Wechselstrom-Wirkleistung umwandelt, die in einer Vorwärtsrichtung vom drehzahlvariablen Antrieb zum Motor entlang eines Leitungswegs fließt, der zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb und dem Motor verläuft, worin das Verfahren Folgendes umfasst: Berechnen des Wirkleistungsflusses zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb und dem Motor durch eine Komponente, die im elektrischen Leitungsweg positioniert ist, und Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs als Reaktion auf den berechneten Wirkleistungsfluss, um den Wirkleistungsfluss in einer Rückwärtsrichtung vom Motor zum drehzahlvariablen Antrieb auf ein vorbestimmtes Niveau zu begrenzen, wodurch eine Zunahme auf die Gleichstrombusspannung innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs minimiert oder verhindert wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Berechnen eines Spannungswerts des Spannungsausgangs vom Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter, und Erfassen eines Stromwerts, der durch die Komponente fließt, die im den Wechselstrom-Wirkleistungsausgang repräsentierenden elektrischen Leitungsweg positioniert ist.
  • Günstigerweise umfasst das Verfahren ferner: Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters, sodass
    Figure DE102016108471A1_0002
    wobei irefq die q-Achsen-Stromreferenz in einem willkürlichen Referenzrahmen ist, vd der d-Achsen-Spannungswert ist, id der d-Achsen-Stromwert ist, vq der q-Achsen-Spannungswert ist und K dem vorbestimmten Niveau entspricht.
  • Vorteilhafterweise ist das vorbestimmte Niveau null.
  • Vorzugsweise ist das Verfahren ein computerimplementiertes Verfahren.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein tangierbares computerlesbares Medium bereitgestellt, das Anweisungen speichert, die, beim Ausführen durch einen Computer, Schritte des Verfahrens nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 wie im Folgenden definiert durchführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein drehzahlvariabler Antrieb umfassend das tangierbare computerlesbare Medium nach Anspruch 6 wie im Folgenden definiert bereitgestellt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Steuern eines drehzahlvariablen Antriebs bereitgestellt, der dafür konfiguriert ist, einen Motor anzutreiben, wobei der drehzahlvariable Antrieb einen Gleichstrombus umfasst, der betreibbar ist, um eine(n) Gleichstrombusspannung und -strom zu führen, und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter, der im Einsatz die/den Gleichstrombusspannung und -strom in Wechselstrom-Wirkleistung umwandelt, die in einer Vorwärtsrichtung vom drehzahlvariablen Antrieb zum Motor entlang eines Leitungswegs fließt, der zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb und dem Motor verläuft, worin das Verfahren Folgendes umfasst: einen Wirkleistungsfluss-Kalkulator zum Berechnen des Wirkleistungsflusses zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb und dem Motor durch eine Komponente, die im elektrischen Leitungsweg positioniert ist, und einen Controller zum Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs als Reaktion auf den berechneten Wirkleistungsfluss, um den Wirkleistungsfluss in einer Rückwärtsrichtung vom Motor zum drehzahlvariablen Antrieb auf ein vorbestimmtes Niveau zu begrenzen, wodurch eine Zunahme auf die Gleichstrombusspannung innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs minimiert oder verhindert wird.
  • Vorzugsweise umfasst das System ferner: einen Spannungskalkulator, der dafür konfiguriert ist, einen Spannungswert des Spannungsausgangs vom Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter zu berechnen, und einen Stromsensor zum Erfassen eines Stromwerts, der durch die Komponente fließt, die im den Wechselstrom-Wirkleistungsausgang repräsentierenden elektrischen Leitungsweg positioniert ist.
  • Günstigerweise ist der Controller dafür konfiguriert, den Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter zu steuern, sodass
    Figure DE102016108471A1_0003
    wobei irefq die q-Achsen-Stromreferenz in einem willkürlichen Referenzrahmen ist, vd der d-Achsen-Spannungswert ist, id der d-Achsen-Stromwert ist, vq der q-Achsen-Spannungswert ist und K dem vorbestimmten Niveau entspricht.
  • Vorteilhafterweise ist das vorbestimmte Niveau null.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein drehzahlvariabler Antrieb umfassend das System wie in irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11 im Folgenden definiert bereitgestellt.
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
  • 1 ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen drehzahlvariablen Antriebsanordnung ist, und
  • 2 ein schematisches Diagramm einer drehzahlvariablen Antriebsanordnung umfassend eine Ausführungsform der Erfindung ist.
  • Ein Verfahren und System einer Ausführungsform der Erfindung werden nun mit Bezug auf 2 der begleitenden Zeichnungen beschrieben. 2 zeigt einen dreiphasigen drehzahlvariablen Antrieb, der dieselben Komponenten wie der in 1 gezeigte drehzahlvariable Antrieb 1 umfasst. Für den drehzahlvariablen Antrieb in 2 werden dieselben Bezugszeichen wie die für den drehzahlvariablen Antrieb in 1 benutzten Bezugszeichen verwendet.
  • Das System einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Steuereinheit 12, die dafür konfiguriert ist, das Schalten der Schalter Q1–Q6 zu steuern. In dieser Ausführungsform umfasst die Steuereinheit 12 einen Speicher 13, der ein tangierbares computerlesbares Medium ist. Der Speicher 13 speichert Anweisungen, die, beim Ausführen durch einen Prozessor innerhalb der Steuereinheit 12, Schritte eines Verfahrens einer Ausführungsform der Erfindung durchführen. Deshalb ist das Verfahren vorzugsweise ein computerimplementiertes Verfahren.
  • Ein Leitungsweg 14 verläuft zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb 1 und dem Motor 9. Das System umfasst einen Stromsensor 15, der dafür konfiguriert ist, den Strom zu messen, der durch eine im elektrischen Leitungsweg 14 positionierte Komponente 16 fließt. Der Stromsensor 15 ist mit der Steuereinheit 12 verbunden, um einen Stromwert an die Steuereinheit 12 zu liefern, der für erfassten, durch die Komponente 16 fließenden Strom indikativ ist. Die Steuereinheit 12 ist dafür konfiguriert, einen Spannungswert aus dem Spannungsausgang vom Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter 7 zu berechnen. Die Steuereinheit 12 ist dafür konfiguriert, den erfassten Stromwert und den berechneten Spannungswert zum Berechnen des Wirkleistungsflusses zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb 1 und dem Motor 9 durch die Komponente 16 zu benutzen.
  • Wenn der drehzahlvariable Antrieb 1 arbeitet, um den Motor 9 anzutreiben, fließt Wirkleistung in einer Vorwärtsrichtung vom drehzahlvariablen Antrieb 1 zum Motor 9. Wenn der Motor 9 in den Generatormodus übergeht und Wirkleistung erzeugt, die in einer Rückwärtsrichtung vom Motor 9 zurück zum drehzahlvariablen Antrieb 1 fließt, dann steuert die Steuereinheit 12 das Schalten der Schalter Q1–Q6, um den Wirkleistungsfluss in der Rückwärtsrichtung zu begrenzen.
  • Die Steuereinheit 12 ist dafür konfiguriert, auf den erfassten umgekehrten Wirkleistungsfluss zu reagieren, indem der Drehmomentstrom-Sollwert (der direkt mit dem Niveau des Leistungsflusses in Zusammenhang steht), der innerhalb der Steuereinheit 12 zum Steuern des Schaltens der Schalter Q1–Q6 dient, modifiziert wird. Die Steuereinheit 12 justiert das Schalten der Schalter Q1–Q6, um den umgekehrten Wirkleistungsfluss vom Motor 9 zum drehzahlvariablen Antrieb 1 auf ein vorbestimmtes Niveau zu begrenzen. Das vorbestimmte Niveau ist in einer Ausführungsform der Erfindung null, kann aber in anderen Ausführungsformen der Erfindung ein anderes Niveau größer als null sein. Die Verminderung des umgekehrten Wirkleistungsflusses minimiert oder verhindert eine Zunahme auf die Gleichstrombusspannung über den Gleichstrombus 4 innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs 1.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung reagiert sofort oder im Wesentlichen sofort auf jeglichen umgekehrten Wirkleistungsfluss, um eine Zunahme auf die Gleichstrombusspannung über den Gleichstrombus 4 zu minimieren oder zu verhindern. Eine Ausführungsform der Erfindung ist gut für einen drehzahlvariablen Antrieb mit einer niedrigen Gleichstrombuskapazität C1 geeignet, weil eine Ausführungsform der Erfindung eine robustere Steuerung als eine herkömmliche Anordnung vorsieht, die auf eine Überwachung der Gleichstrombusspannung angewiesen ist. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb eine robuste Steuerung vor, die eine Überspannungsauslösung innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs verhindert, während die niedrige Gleichstrombuskapazität C1 eine harmonische Verzerrung in der an den drehzahlvariablen Antrieb angeschlossenen Stromversorgung minimiert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Stromsensor für jede der Phasen des Wechselstromausgangs 8 bereitgestellt, sodass die Stromsensoren einen Stromwert jeder der Phasen erfassen können. Die Steuereinheit 12 ist dafür konfiguriert, einen Spannungswert für jede der Phasen zu berechnen. Die Steuereinheit 12 ist auch dafür konfiguriert, Steuerparameter aus den erfassten Stromwerten und berechneten Spannungswerten abzuleiten, die die Steuereinheit 12 zum Steuern des Drehmomentstrom-Sollwerts des drehzahlvariablen Antriebs benutzt. Die folgende mathematische Ableitung beschreibt Aspekte des Steuerverfahrens, die in der Steuereinheit 12 implementiert sind.
  • Ausgehend vom momentanen Wirkleistungsausdruck im α-β-Statorreferenzrahmen: S = eαβ·i * / αβ = (vα·iα + vβ·iβ) + j·(vβ·iα – vα·iβ) (1) p = (vα·iα + vβ·iβ) (1a) q = (vβ·iα – vα·iβ) (1b) Wobei:
    • eαβ, iαβ:
    Statorspannung und -strom im Statorreferenzrahmen
    S:
    momentane komplexe Leistung.
    p:
    momentane Wirkleistung.
    q:
    momentane Blindleistung.
  • Der Einfachheit halber drücken wir S, p und q im d-q-Rotationsreferenzrahmen aus. Dafür formulieren wir eαβ, iαβ um: eαβ = edq·ejδ, iαβ = idq·ejδ (2a, 2b) Mit:
    • edq, idq
    Statorspannung und -strom im Rotationsreferenzrahmen
    δ:
    Winkel zwischen dem α-β-Stator und den d-q-Rotationsreferenzrahmen
  • Und ersetzen dann (2a, 2b) im Momentanleistungsausdruck (1, 1a, 1b): S = eαβ·i * / αβ = (edq·ejδ)·(idq·ejδ)* = edq·ejδ·idq·e–jδ = edq·i * / dq (3) p = (vd·id + vq·iq) (3a) q = (vq·id – vd·iq) (3b)
  • S, p und q sind jetzt im Rotationsreferenzrahmen ausgedrückt.
  • Bei einem Antrieb mit niedrigem Kondensatorwert (C1) ist es unerlässlich, dass die momentane Wirkleistungsaufnahme (3a) größer oder gleich null ist, um eine Zunahme des Gleichstrombus-Spannungsniveaus zu verhindern. p = vd·id + vq·iq ≥ 0 (4)
  • Wenn wir für den q-Achsen-Komponenten-Statorstrom auflösen, erhalten wir den Ausdruck:
    Figure DE102016108471A1_0004
  • Wenn wir dann den Statorstrom durch die q-Achsen-Stromreferenz ersetzen, erhalten wir den Ausdruck:
    Figure DE102016108471A1_0005
  • Wir können (6) benutzen, um eine Mindestgrenze für den tatsächlichen Drehmomentstrombedarf (den Drehmomentstrom-Sollwert, irefq) auf Basis der momentanen Wirkleistungsaufnahme festzulegen, wodurch der Fluss von Wirkenergie zurück zum Antrieb aufhört, noch bevor die Gleichstrombusspannung zuzunehmen beginnt. Diese mangelnde Verzögerung beim Modifizieren der Drehmomentstromreferenz, bevor die Gleichstrombusspannung gefährliche Niveaus erreicht, ist bei Antrieben mit niedrigem Kondensatorwert entscheidend, insbesondere unter Leerlauf- oder Generatormodus-Betriebsbedingungen.
  • Dieser Ausdruck kann wie folgt verallgemeinert werden:
    Figure DE102016108471A1_0006
    wobei K eine willkürliche Leistungsreferenz in Fällen ist, in denen wir den Betrag des momentanen Wirkleistungsflusses (erlaubten umgekehrten Leistungsflusses) vom Motor zum drehzahlvariablen Antrieb auf ein vorbestimmtes Niveau ungleich null begrenzen wollen.
  • Der Ausdruck unter (7) ist für jeden willkürlichen Referenzrahmen gültig.
  • Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen einen drehzahlvariablen Antrieb umfassen, der einen dreiphasigen Wechselstromleistungsausgang bereitstellt, versteht sich, dass andere Ausführungsformen der Erfindung einen drehzahlvariablen Antrieb beinhalten, der einen Wechselstromleistungsausgang mit zwei Phasen oder einen Wechselstromleistungsausgang mit mehr als drei Phasen bereitstellt.
  • Die oben beschriebene Ausführungsform umfasst eine Steuereinheit 12 mit einem Speicher 13, der Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor innerhalb der Steuereinheit 12 speichert. In anderen Ausführungsformen wird ein Speicher jedoch von der Steuereinheit 12 separat in Form eines tangierbaren computerlesbaren Mediums bereitgestellt, das dafür konfiguriert ist, direkt oder über eine Netzwerkkommunikationsanordnung mit der Steuereinheit 12 verbunden zu sein.
  • Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen einen drehzahlvariablen Antrieb umfassen, der einen Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter beinhaltet, beinhalten andere Ausführungsformen einen drehzahlvariablen Antrieb, der eine unterschiedliche Modulationsanordnung zum Bereitstellen eines Wechselstromausgangs-Leistungssignals umfasst.
  • Der drehzahlvariable Antrieb einer Ausführungsform der Erfindung ist dafür konfiguriert, einen Motor anzutreiben, der aus einer Gruppe von Motortypen einschließlich Induktionsmaschinen, Permanentmagnet-, Synchronmaschinen, bürstenloser Gleichstrommaschinen und synchroner Reluktanzmaschinen ausgewählt wird.
  • Die in dieser Spezifikation und diesen Ansprüchen verwendeten Begriffe „umfasst” und „umfassend” und Variationen davon bedeuten, dass die spezifizierten Merkmale, Schritte oder Ganzzahlen eingeschlossen sind. Die Begriffe sind nicht so auszulegen, dass sie das Vorhandensein weiterer Merkmale, Schritte oder Komponenten ausschließen.
  • Die Merkmale, die in der obigen Beschreibung oder den folgenden Ansprüchen oder den begleitenden Zeichnungen offenbart sind, ausgedrückt in ihren spezifischen Formen oder als Mittel zum Durchführen der offenbarten Funktion oder ein Verfahren oder Prozess zum Erreichen des offenbarten Ergebnisses, soweit zutreffend, können einzeln oder in beliebiger Kombination solcher Merkmale verwendet werden, um die Erfindung in diversen Formen davon zu realisieren.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Steuern eines drehzahlvariablen Antriebs, der dafür konfiguriert ist, einen Motor anzutreiben, wobei der drehzahlvariable Antrieb einen Gleichstrombus umfasst, der betreibbar ist, um eine(n) Gleichstrombusspannung und -strom zu führen, und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter, der im Einsatz die/den Gleichstrombusspannung und -strom in Wechselstrom-Wirkleistung umwandelt, die in einer Vorwärtsrichtung vom drehzahlvariablen Antrieb zum Motor entlang eines Leitungswegs fließt, der zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb und dem Motor verläuft, worin das Verfahren Folgendes umfasst: Berechnen des Wirkleistungsflusses zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb und dem Motor durch eine Komponente, die im elektrischen Leitungsweg positioniert ist, und Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs als Reaktion auf den berechneten Wirkleistungsfluss, um den Wirkleistungsfluss in einer Rückwärtsrichtung vom Motor zum drehzahlvariablen Antrieb auf ein vorbestimmtes Niveau zu begrenzen, wodurch eine Zunahme auf die Gleichstrombusspannung innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs minimiert oder verhindert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Berechnen eines Spannungswerts des Spannungsausgangs vom Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter, und Erfassen eines Stromwerts, der durch die Komponente fließt, die im den Wechselstrom-Wirkleistungsausgang repräsentierenden elektrischen Leitungsweg positioniert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters, sodass
    Figure DE102016108471A1_0007
    Figure DE102016108471A1_0008
    wobei irefq die q-Achsen-Stromreferenz in einem willkürlichen Referenzrahmen ist, vd der d-Achsen-Spannungswert ist, id der d-Achsen-Stromwert ist, vq der q-Achsen-Spannungswert ist und K dem vorbestimmten Niveau entspricht.
  4. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das vorbestimmte Niveau null ist.
  5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Verfahren ein computerimplementiertes Verfahren ist.
  6. Tangierbares computerlesbares Medium, das Anweisungen speichert, die, beim Ausführen durch einen Computer, Schritte des Verfahrens nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche durchführen.
  7. Drehzahlvariabler Antrieb umfassend das tangierbare computerlesbare Medium nach Anspruch 6.
  8. System zum Steuern eines drehzahlvariablen Antriebs, der dafür konfiguriert ist, einen Motor anzutreiben, wobei der drehzahlvariable Antrieb einen Gleichstrombus umfasst, der betreibbar ist, um eine(n) Gleichstrombusspannung und -strom zu führen, und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter, der im Einsatz die/den Gleichstrombusspannung und -strom in Wechselstrom-Wirkleistung umwandelt, die in einer Vorwärtsrichtung vom drehzahlvariablen Antrieb zum Motor entlang eines Leitungswegs fließt, der zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb und dem Motor verläuft, worin das System Folgendes umfasst: einen Wirkleistungsfluss-Kalkulator zum Berechnen des Wirkleistungsflusses zwischen dem drehzahlvariablen Antrieb und dem Motor durch eine Komponente, die im elektrischen Leitungsweg positioniert ist, und einen Controller zum Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Inverters innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs als Reaktion auf den berechneten Wirkleistungsfluss, um den Wirkleistungsfluss in einer Rückwärtsrichtung vom Motor zum drehzahlvariablen Antrieb auf ein vorbestimmtes Niveau zu begrenzen, wodurch eine Zunahme auf die Gleichstrombusspannung innerhalb des drehzahlvariablen Antriebs minimiert oder verhindert wird.
  9. System nach Anspruch 8, worin das System ferner Folgendes umfasst: einen Spannungskalkulator, der dafür konfiguriert ist, einen Spannungswert des Spannungsausgangs vom Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter zu berechnen, und einen Stromsensor zum Erfassen eines Stromwerts, der durch die Komponente fließt, die im den Wechselstrom-Wirkleistungsausgang repräsentierenden elektrischen Leitungsweg positioniert ist.
  10. System nach Anspruch 9, worin der Controller dafür konfiguriert ist, den Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter zu steuern, sodass
    Figure DE102016108471A1_0009
    wobei irefq die q-Achsen-Stromreferenz in einem willkürlichen Referenzrahmen ist, vd der d-Achsen-Spannungswert ist, id der d-Achsen-Stromwert ist, Vq der q-Achsen-Spannungswert ist und K dem vorbestimmten Niveau entspricht.
  11. System nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, worin das vorbestimmte Niveau null ist.
  12. Drehzahlvariabler Antrieb umfassend das System nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11.
  13. Verfahren, das im Wesentlichen wie oben mit Bezug auf 2 der begleitenden Zeichnungen beschrieben ist.
  14. System, das im Wesentlichen wie oben mit Bezug auf und wie gezeigt in 2 der begleitenden Zeichnungen beschrieben ist.
  15. Beliebiges neuartiges Merkmal oder beliebige neuartige Kombination von Merkmalen, das oder die hierin offenbart ist.
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