ES2247523T3 - Procedimiento y dispositivo para regular una maquina sincronica excitada por iman permanente con reducidas oscilaciones de potencia en el margen superior del numero de revoluciones. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para regular una maquina sincronica excitada por iman permanente con reducidas oscilaciones de potencia en el margen superior del numero de revoluciones.Info
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Abstract
Procedimiento para la regulación basada en el campo de una máquina sincrónica excitada por imán permanente con los siguientes pasos de procedimiento: - establecimiento de una componente de tensión longitudinal (ud) y una componente de tensión transversal (uq) de la tensión de regulación y - transformación de la componente de tensión longitudinal establecida y de la componente de tensión transversal establecida en impulsos de activación para la máquina sincrónica PM, en donde - en un margen del número de revoluciones bajo la transformación de la componente de tensión longitudinal establecida y de la componente de tensión transversal establecida en impulsos de activación para la máquina sincrónica se lleva a cabo con el uso de un vibrador de impulsos (7) y - en un margen del número de revoluciones alto se lleva a cabo con el uso de un mecanismo de conmutación en bloques (21) o de un programa de software correspondiente funcionalmente a un mecanismo de conmutación en bloques, en dependencia del ángulo nominal (¿) entre el eje polar del rotor y el indicador de espacio de tensión nominal del estator.
Description
Procedimiento y dispositivo para regular una
máquina sincrónica excitada por imán permanente con reducidas
oscilaciones de potencia en el margen superior del número de
revoluciones.
En la técnica de vehículos de motor ya se conoce
instalar en el ramal de accionamiento de un vehículo, entre el motor
de combustión interna y el reductor, una máquina sincrónica regulada
por imán permanente (máquina sincrónica PM) como generador de
arranque del eje de cigüeñal.
La regulación de una máquina sincrónica PM de
este tipo se realiza en el sistema de coordenadas basado en el campo
rotatorio. Un ejemplo de una regulación de corriente basada en el
campo de una máquina sincrónica PM con rectificador de impulsos se
muestra en la figura 1. Se basa en una medición de valor real de las
corrientes de fase de un sistema de corriente alterna trifásica y en
un establecimiento, basado en los valores reales medidos, de un
componente longitudinal y otro transversal de la tensión de
regulación con relación a la posición del rotor. La corriente
transversal es con ello proporcional al par de giro deseado.
En el caso de esta regulación se convierten las
corrientes de fase ia, ib, ic derivadas del sistema de corriente
alterna trifásica de la máquina PM, en un transformador de
aparcamiento 13, en las corrientes Id_ist e Iq_ist de un sistema de
coordenadas ortogonal. La corriente Id_ist representa con ello el
valor real para la corriente longitudinal de la máquina. La
corriente Iq_ist designa el valor real para la corriente transversal
de la máquina.
El valor real de corriente longitudinal Id_ist se
alimenta a través de un elemento de superposición 12 a un regulador
de corriente longitudinal 1, y el valor real de corriente
transversal Iq_ist como valor real a un regulador de corriente
transversal 2. El elemento de superposición 12 recibe como ulterior
señal de entrada un señal de reacoplamiento, que se obtiene de la
magnitud de salida uq' de una red de desacoplamiento 5 estacionaria.
La red de desacoplamiento 5 estacionaria cumple además la misión,
aparte del desacoplamiento importante para la regulación, de
conseguir en cooperación con los limitadores de salida 3 y 4 y un
procedimiento anti-windup en el regulador de
corriente longitudinal 1 una debilitación de campo en el margen
superior del número de revoluciones. Esta debilitación de campo de
la máquina sincrónica PM en necesaria en el caso de mayores números
de revoluciones, ya que en caso contrario la tensión de máquina
inducida sería mayor que la tensión de salida máxima del convertidor
de corriente. Esta última está limitada por la tensión de
alimentación, en la que se trata de la tensión de red a bordo del
vehículo de motor. En el caso de este funcionamiento debilitador de
campo se hace funcionar el convertidor de corriente en estado
sobreexcitado, de tal modo que la tensión de salida del convertidor
de corriente ya no es
sinusoidal.
sinusoidal.
A la entrada de valor nominal del regulador de
corriente longitudinal 1 se alimenta una señal de valor nominal
generada por un transmisor de valor nominal de corriente
longitudinal 9 y a la entrada de valor nominal del regulador de
corriente transversal 2 una señal de valor nominal generada por un
transmisor de valor nominal de corriente transversal 14. El
transmisor de valor nominal de corriente transversal 14 genera la
señal de valor nominal de corriente transversal en dependencia de la
señal de salida de un sensor de tensión de batería.
A la salida del regulador de corriente
longitudinal 1 se pone a disposición una magnitud de ajuste Id* para
la corriente longitudinal y a la salida del regulador de corriente
transversal 2 una magnitud de ajuste Iq* para la corriente
transversal. Estas magnitudes de ajuste se alimentan a la red de
desacoplamiento estacionaria 5 que, mediante el uso de las
magnitudes de ajuste citadas, establece una componente de tensión
longitudinal ud' y una componente de tensión transversal uq' para la
tensión de regulación de la máquina sincrónica PM.
Estas componentes de tensión de regulación ud' y
uq', en las que se trata de componentes de tensión de regulación en
el sistema de coordenadas ortogonal, se alimentan a través del
limitador de salida 3 ó 4 a un transformador de aparcamiento inverso
6. Éste tiene la tarea de transformar las componentes de tensión de
regulación limitadas ud y uq, presentes en el sistema de coordenadas
ortogonal, en las componentes de tensión de regulación ua, ub y uc
del sistema de corriente alterna trifásica. Éstas se transforman en
un vibrador de impulsos 7 en impulsos de activación para la máquina
sincrónica PM 8.
La componente de tensión transversal uq' de la
tensión de regulación, entregada a la salida de la red de
desacoplamiento estacionaria, se alimenta al conformador de valores
10 que establece el valor |uq'| de la citada componente de tensión
transversal.
La señal de salida del conformador de valores 10
se utiliza como señal de entrada para un conmutador de valor umbral
11. Si el valor |uq'| supera un valor umbral prefijado se entrega a
la salida del conmutador de valor umbral 11 el valor 0. Si el valor
|uq'| no supera el valor umbral prefijado se entrega a la salida del
conmutador de valor umbral 11 el valor 1.
En el documento DE 100 44 181.5 de la solicitante
se describen ejemplos de ejecución para la configuración de una red
de desacoplamiento, en la que se incluye un modelo de máquina
estacionario.
Del documento DE 100 23 908 A1 se conoce un
procedimiento para establecer la situación de la rueda polar de una
máquina eléctrica, en la que se trata por ejemplo de un generador de
corriente alterna con vibrador de impulsos, estando previstos
asimismo un devanado de rotor, un estator dotado de inductividades y
una fuente de tensión dispuesta entre dos bornes de ramal. En el
caso de este procedimiento es posible bifurcar, utilizando elementos
de conmutación, en dos ramales en los que se miden los respectivos
desarrollos de la tensión de ranal. Su superposición hace posible
una determinación clara de la situación de la rueda polar. En el
caso del procedimiento conocido se plasman tabularmente las
posiciones del rotor para cada uno de los desarrollos de
tensión.
Asimismo se describe en la revista ETEP, Vol. 8,
Nº 3, Mayo/Junio de 1988, páginas 157-166, una
máquina sincrónica regulada por imán permanente con funcionamiento
debilitador de campo, en la que se dispone de una gran relación
entre velocidad máxima y básica. Esto se consigue mediante una
componente D negativa adicional de la corriente de estator. En el
marco de la máquina sincrónica conocida se lleva a cabo una medición
de la posición del rotor usando las señales de salida de tres
sensores Hall, estando asociado un sensor Hall en cada caso a una de
las fases U, V, W.
Del documento DE 199 28 481 A1 se conoce un
procedimiento para generar magnitudes de ajuste para la tensión
longitudinal o transversal, para representar la corriente
conformadora de flujo y la corriente conformadora de par de giro
teniendo en cuenta la caída de tensión de estator y la tensión de
campo principal, en el que la tensión de campo principal se calcula
sobre la base de valores nominales de las corrientes. Asimismo se
conocen de este documento un procedimiento para establecer la
frecuencia circular de rotor de una máquina asincrónica regulada
basada en el campo, así como un procedimiento para detectar y
emparejar al menos dos corrientes de ramal de una máquina
asincrónica para llevar a cabo una regulación basada en el
campo.
Mediante la invención se pone a disposición un
sistema de regulación en el que se reducen las oscilaciones de
potencia que se producen en el caso de sistemas conocidos en el
margen superior del número de revoluciones. La invención hace
posible un sencillo control de convertidor de corriente dentro de un
amplio margen de número de revoluciones.
Esto se consigue por medio de que, a causa de la
transición sin sacudidas de un funcionamiento PWM a un
funcionamiento en bloques al alcanzarse un valor umbral prefijado
del número de revoluciones se reducen las imprecisiones angulares,
producidas a causa de la relación entre oscilación básica de
corriente y frecuencia de impulsos, con relación al paso por cero de
tensión nominal y al paso por cero de tensión realmente
conmutado.
La unidad de cálculo necesaria para la invención
sólo provoca una reducida carga adicional del procesador, ya que la
unidad de cálculo puede trabajar con la frecuencia constante de
regulación con independencia del número de revoluciones. La
frecuencia de conmutación del convertidor de corriente sigue siendo
pequeña, de tal manera que también se mantienen reducidas sus
pérdidas de conmutación.
Las figuras adjuntas sirven para explicar a modo
de ejemplo la invención. La figura 1 muestra un esquema de
conexiones en bloques de una regulación de corriente usual basada en
el campo de una máquina sincrónica PM. La figura 2 muestra un
esquema de conexiones en bloques de un primer ejemplo de ejecución
de una regulación de corriente basada en el campo conforme a la
invención de una máquina sincrónica PM. La figura 3 muestra un
diagrama para visualizar la dependencia de la frecuencia de
oscilación básica de corriente del número de revoluciones. La figura
4 muestra un diagrama para visualizar el máximo error angular en
dependencia del número de revoluciones. La figura 5 muestra un
esquema de conexiones en bloques de un segundo ejemplo de ejecución
de una regulación de corriente basada en el campo conforme a la
invención de una máquina sincrónica PM.
La figura 2 muestra un esquema de conexiones en
bloques de un primer ejemplo de ejecución de una regulación de
corriente basada en el campo conforme a la invención de una máquina
sincrónica PM 8. En el caso de esta regulación no es necesario
derivar corrientes de fase del sistema de corriente alterna
multifase de la máquina PM y transformarlas, por medio de un
transformador de aparcamiento, en el valor real de corriente
longitudinal y el valor real de corriente transversal de un sistema
de coordenadas ortogonal.
El dispositivo representado en la figura 2
presenta una unidad lógica 18 que, a su salida, pone a disposición
un valor nominal Iq_soll para la corriente transversal. Asimismo la
unidad lógica 18 está dotada de varias entradas. Una primera entrada
de la unidad lógica 18 está unida a un aparato de control 14
prioritario. Una segunda entrada de la unidad lógica 18 está
conectada a la salida de un regulador de tensión de batería 17. A la
tercera entrada de la unidad lógica 18 se alimenta una información
sobre el número de revoluciones n de la máquina.
El regulador de tensión de batería 17 está unido
por el lado de entrada a un transmisor de valor nominal de tensión
de batería 15 y a un sensor de tensión de batería 16. El transmisor
de valor nominal de tensión de batería 15, por ejemplo un
administrador de energía prioritario, envía al regulador de tensión
de batería 17 la tensión real de batería U_{BI}. El sensor de
tensión de batería 16 está previsto para medir la tensión real de
batería U_{BI}. La tensión real de batería se toma por ejemplo de
un condensador de circuito intermedio no dibujado.
El proceso de arranque discurre de la forma
siguiente: del aparato de control prioritario 14 proviene una orden
de arranque, que contiene una información sobre el par de giro
nominal M_soll. De éste se deriva en la unidad lógica 18 el valor
nominal de corriente transversal Iq_soll. El valor nominal de
corriente nominal Iq_soll se alimenta a la red de desacoplamiento
estacionaria 19, que contiene un modelo de máquina estacionario. En
esta red de desacoplamiento se transforma el valor nominal de
corriente transversal, con inclusión del número de revoluciones n y
del modelo de máquina almacenado, en una componente de tensión
longitudinal ud y una componente de tensión transversal uq de la
tensión de regulación.
Con ello se hace uso de una tabla almacenada, en
la que se tienen en cuenta parámetros de máquina. Según la precisión
del modelo de máquina se producen durante esta transformación
pérdidas más o menos grandes en rendimiento.
A partir de un valor umbral prefijado del número
de revoluciones, que es por ejemplo de 500 revoluciones por minuto,
la lógica de conmutación 18 realiza un proceso de conmutación, en
base del cual a continuación se reconduce la señal de salida
I_{DC}_soll del regulador de tensión de batería 17 como valor
nominal de corriente transversal Iq_soll hasta la red de
desacoplamiento 19. En ésta se transforma el valor nominal de
corriente transversal, incluyendo el número de revoluciones n, en
una componente de tensión longitudinal ud y una componente de
tensión transversal uq de la tensión de regulación. También con ello
se hace uso de la tabla almacenada, en la que se tienen en cuenta
parámetros de máquina. Las imprecisiones en el modelo de máquina se
compensan mediante la regulación de tensión prioritaria y no
producen ningún grado de eficacia en el funcionamiento del
generador.
Las componentes de tensión ud y uq establecidas
por medio del modelo de máquina estacionario, en las que se trata de
componentes de tensión de regulación en el sistema de coordenadas
ortogonal, se alimentan a un transformador de aparcamiento 6. Éste
tiene la tarea de transformar las componentes de tensión de
regulación ud y uq presentes en el sistema de coordenadas ortogonal,
teniendo en cuenta el ángulo de rueda polar \gamma que se
establece mediante un transmisor de posición 24, en componentes de
tensión de regulación ua, ub y uc del sistema de corriente alterna
trifásica. Éstas se reconducen a un vibrador de impulsos 7, que a su
salida pone a disposición impulsos de activación para la máquina
sincrónica PM 8. La salida del vibrador de impulsos 7 está unida a
través de una unidad de conmutación 23 a la máquina PM 8 a
controlar.
Las componentes de tensión ud y uq se alimentan
asimismo a una unidad de cálculo 20, que establece a partir de estas
componentes de tensión el ángulo nominal \varepsilon entre el eje
de la rueda polar y el indicador de espacio de tensión de estator
nominal. Esto se produce conforme a la siguiente relación:
\varepsilon =
arctan
ud/uq.
Debido a que en el caso de la regulación basada
en el campo se regulan magnitudes iguales con una constante de
tiempo igual en toda la región de regulación, la unidad de cálculo
20 funciona con la misma frecuencia de reloj.
La señal de salida de la unidad de cálculo 20 se
alimenta a un mecanismo de conmutación en bloques 21, que se
sincroniza directamente mediante el ángulo de rueda polar \gamma.
Se obtienen informaciones sobre el ángulo de rueda polar -como ya se
ha indicado anteriormente- por ejemplo por medio de un transmisor de
posición 24. El mecanismo de conmutación en bloques 21, cuya señal
de salida se alimenta igualmente a la lógica de conmutación 23,
sirve para elegir impulsos de activación conforme a uno de entre
seis posibles estados de conmutación del convertidor de
corriente.
En lugar de un mecanismo de conmutación en
bloques puede usarse también un programa de software correspondiente
funcionalmente al mecanismo de conmutación en bloques.
En la lógica de conmutación 23 se produce una
conmutación, en el sentido de que se reconducen a la máquina PM 8
los impulsos de activación generados en el vibrador de impulsos 7 o
en el mecanismo de conmutación en bloques 21. Esta conmutación se
produce en dependencia del número de revoluciones n y teniendo en
cuenta una histéresis de conmutación ajustable, que se materializa
por medio del circuito de histéresis 22. El margen de histéresis es
por ejemplo de entre 800 y 1.000 revoluciones por minuto.
Con una activación de este tipo se garantiza una
transición sin sacudidas del funcionamiento del vibrador de
impulsos, en el que las señales de salida del bloque de circuito 7
se reconducen a la máquina PM 8 a través de la lógica de conmutación
23, al funcionamiento en bloques en el que las señales de salida del
mecanismo de conmutación en bloques 21 se reconducen a la máquina PM
8 a través de la lógica de conmutación 23. Esto hay que achacarlo a
que se utiliza la misma estructura de regulador en todo el margen de
número de revoluciones y a que, en el caso del número de
revoluciones de conmutación, la señal de salida del mecanismo de
conmutación en bloques 21 es igual a la señal de salida del vibrador
de impulsos 7, estando afectada la señal de salida del vibrador de
impulsos 7 por una imprecisión angular estática o una inestabilidad,
que aumenta conforme aumenta el número de revoluciones y conduce a
oscilaciones de potencia indeseadas en el margen superior del número
de revoluciones.
La transición anteriormente descrita entre el
funcionamiento del vibrador de impulsos en el funcionamiento en
bloques se lleva a cabo para evitar estas oscilaciones de potencia
indeseadas en el margen superior del número de revoluciones.
Estas oscilaciones de potencia que se producen en
el estado de la técnica en el margen superior del número de
revoluciones se basan en que la frecuencia de conmutación del
vibrador de impulsos o del convertidor PWM no debe elegirse
demasiado grande con relación a las pérdidas que se producen. Para
el caso aplicativo en un generador de arranque del eje de cigüeñal
se trabaja por tanto con una frecuencia PWM de por ejemplo 8kHz. La
relación entre el número de revoluciones y la frecuencia de
oscilación básica de corriente es la siguiente:
f = n/60
\cdot
p.
Para el margen del número de revoluciones de un
generador de arranque de eje de cigüeñal de 2 \cdot p = 24 polos,
cuyo margen de número de revoluciones es de entre 0 y 6.500
revoluciones por minuto, se necesita de este modo un margen de
frecuencias de 0-1.300 hertzios. Esto se muestra en
la figura 3, que muestra un diagrama para visualizar la dependencia
de la frecuencia de oscilación básica de corriente del número de
revoluciones. En este diagrama se ha plasmado sobre la abscisa el
número de revoluciones n en revoluciones por minuto y sobre la
ordenada la frecuencia f en hertzios.
Debido a que en todo el margen de funcionamiento
se dispone de una frecuencia PWM de 8 kHz se obtiene, a causa de la
relación entre oscilación básica de corriente y frecuencia de
impulsos, una precisión angular en cuanto al paso por cero de
tensión nominal y al paso por cero de tensión realmente conmutado.
Esto se muestra en la figura 4, que muestra para una frecuencia PWM
de 8 kHz un diagrama para vislumbrar el error angular máximo, con
relación al paso por cero de tensión nominal y en dependencia del
número de revoluciones. En este diagrama se ha plasmado sobre la
abscisa el número de revoluciones n en revoluciones por minuto y
sobre la ordenada el error angular WF en grados.
Esta imprecisión estadística o esta inestabilidad
conduce a oscilaciones de potencia indeseadas en el margen superior
del número de revoluciones. Para evitar esta imprecisión estadística
se produce, conforme al ejemplo de ejecución descrito anteriormente
con base en la figura 2, una conmutación dependiente del número de
revoluciones o una transición dependiente del número de revoluciones
de un funcionamiento PWM a un funcionamiento en bloques.
Alternativamente a esto, las oscilaciones de potencia citadas
podrían evitarse también mediante un aumento de las frecuencias PWM,
por ejemplo a frecuencias de conmutación de hasta 90 kHz. Sin
embargo, esto no es lógico a causa de elevadas pérdidas de
conmutación y a causa de la elevada complejidad del convertidor de
corriente.
Otras ventajas del ejemplo de ejecución mostrado
en la figura 2 consisten en que sólo se dispone de una reducida
carga adicional del procesador, ya que la unidad de cálculo 20 puede
trabajar independientemente del número de revoluciones con la
frecuencia de regulación constante. En el caso de un funcionamiento
PWM en todo el margen de regulación es necesario aumentar con el
número de revoluciones la frecuencia PWM y con ello la frecuencia
para la transformación de aparcamiento inversa, lo que tiene como
consecuencia una gran carga del procesador.
Asimismo la frecuencia de conmutación del
convertidor de corriente es pequeña. Ligado a ello se producen pocas
pérdidas de conmutación del convertidor de corriente.
Además de esto se eliminan las imprecisiones
angulares a achacar a la sincronización PWM y, de este modo, también
las oscilaciones de potencia indeseadas a achacar a la misma. La
imprecisión angular sólo depende del propio transmisor de
posiciones.
La figura 5 muestra un esquema de conexiones en
bloques de un segundo ejemplo de ejecución de una regulación de
corriente basada en el campo conforme a la invención de una máquina
sincrónica PM.
Este ejemplo de ejecución se diferencia del
primer ejemplo de ejecución mostrado en la figura 2 en el modo y en
la forma en los que se generan las componentes longitudinales ud y
la componente uq de la tensión de regulación para la máquina
sincrónica PM. Esto se produce de la forma siguiente en el caso del
ejemplo de ejecución mostrado en la figura 5:
Las corrientes de fase ia, ib, ic derivadas del
sistema de corriente alterna trifásica de la máquina PM se
transforman, en un transformador de aparcamiento 13, en las
corrientes Id_ist e Iq_ist de un sistema de coordenadas ortogonal.
La corriente Id_ist representa con ello el valor real para la
corriente longitudinal de la máquina. La corriente Iq_ist designa el
valor real para la corriente transversal de la máquina.
El valor real de corriente longitudinal Id_ist se
alimenta a través de un elemento de superposición 12 a un regulador
de corriente longitudinal 1, y el valor real de corriente
transversal Iq_ist como valor real a un regulador de corriente
transversal 2. El elemento de superposición 12 obtiene como señal de
entrada ulterior una señal de reacoplamiento, que se obtiene del
valor de salida uq' de una red de desacoplamiento 5 estacionaria. La
red de desacoplamiento 5 estacionaria cumple asimismo la tarea,
aparte del desacoplamiento importante para la regulación, de obtener
un debilitamiento de campo en el margen superior del número de
revoluciones en cooperación con los limitadores de salida 3 y 4 y un
procedimiento anti-windup en el regulador de
corriente longitudinal 1. Este debilitamiento de campo de la máquina
sincrónica PM en el caso de mayores números de revoluciones es
necesario, porque en caso contrario la tensión de máquina inducida
sería mayor que la tensión de salida máxima del convertidor de
corriente. Esta última está limitada por la tensión de alimentación,
en la que se trata de la tensión de red a bordo del vehículo de
motor. En el caso de este funcionamiento debilitador de campo el
convertidor de corriente se hace funcionar en estado sobreexcitado,
de tal modo que la tensión de salida del convertidor de corriente ya
no es sinusoidal.
A la entrada de valor nominal del regulador de
corriente longitudinal 1 se alimenta una señal de valor nominal
generada por un transmisor de valor nominal de corriente
longitudinal 9 y, a la entrada de valor nominal del regulador de
corriente transversal 2, una señal de valor nominal generada por un
transmisor de valor nominal de corriente transversal 14. El
transmisor de valor nominal de corriente transversal 14 genera la
señal de valor nominal de corriente transversal en dependencia de la
señal de salida de un sensor de tensión de batería.
A la salida del regulador de corriente
longitudinal 1 se pone a disposición una magnitud de ajuste Id* para
la corriente longitudinal y a la salida del regulador de corriente
transversal 2 una magnitud de ajuste Iq* para la corriente
transversal. Estas magnitudes de ajuste se alimentan a la red de
desacoplamiento 5 estacionaria que establece, usando las magnitudes
de ajuste citadas, una componente de tensión longitudinal ud' y una
componente de tensión transversal uq' para la tensión de regulación
de la máquina sincrónica PM.
Estas componentes de tensión de regulación ud' y
uq', en las que se trata de componentes de tensión de regulación en
el sistema de coordenadas ortogonal, se transforman a través del
limitador de salida 3 ó 4 en una componente de tensión longitudinal
limitada ud y una componente de tensión transversal limitada uq.
La componente de tensión transversal uq' de la
tensión de regulación, entregada a la salida de la red de
desacoplamiento 5 estacionaria, se alimenta al conformador de
valores 10, que establece el valor |uq'| de la citada componente de
tensión transversal.
La señal de salida del conformador de valores 10
se utiliza como señal de entrada para un conmutador de valor umbral
11. Si el valor |uq'| supera un valor umbral prefijado, a la salida
del conmutador de valor umbral se entrega el valor 0. Si el valor
|uq'| no supera el valor umbral prefijado, a la salida del
conmutador de valor umbral se entrega el valor 1.
El tratamiento ulterior de la componente
longitudinal ud y de la componente transversal uq de la tensión de
regulación para obtener impulsos de activación para la máquina
sincrónica PM se produce en la forma en la que se ha descrito
anteriormente con relación al primer ejemplo de ejecución.
| 1 | Regulador de corriente longitudinal |
| 2 | Regulador de corriente transversal |
| 3 | Limitador |
| 4 | Limitador |
| 5 | Red de desacoplamiento |
| 6 | Transformador de aparcamiento inverso |
| 7 | Vibrador de impulsos |
| 8 | Máquina sincrónica PM |
| 9 | Transmisor de valor nominal de corriente longitudinal |
| 10 | Conformador de valores |
| 11 | Conmutador de valor umbral |
| 12 | Elemento de superposición |
| 13 | Transformador de aparcamiento |
| 14 | Control prioritario (aparato de control del motor) |
| 15 | Transmisor de valor nominal de tensión de batería |
| 16 | Sensor de tensión de batería |
| 17 | Regulador de tensión de batería |
| 18 | Unidad lógica |
| 19 | Red de desacoplamiento con modelo de máquina estacionario |
| 20 | Unidad de cálculo |
| 21 | Mecanismo de conmutación en bloques |
| 22 | Circuito de histéresis |
| 23 | Lógica de conmutación |
| 24 | Transmisor de posición para ángulo de rueda polar |
| ia,ib,ic | Corrientes de fase procedentes del sistema de corriente alterna trifásica |
| Id_ist | valor real de corriente longitudinal |
| Id_soll | valor nominal de corriente longitudinal |
| Iq_ist | Valor real de corriente transversal |
| Iq_soll | Valor nominal de corriente transversal |
| Id* | Magnitud de ajuste para la corriente longitudinal |
| I_{DC}_soll | Valor nominal de corriente transversal del regulador de tensión de batería |
| Iq* | Magnitud de ajuste para la corriente transversal |
| M_soll | Par de giro nominal |
| n | Número de revoluciones |
| ua,ub,uc | Tensiones de regulación para el sistema de corriente alterna trifásica |
| U_{BS} | Valor nominal de tensión de batería |
| U_{BI} | Valor real de tensión de batería |
| ud,ud' | Componentes longitudinales de la tensión de regulación |
| uq,uq' | Componentes transversales de la tensión de regulación |
| WF | Error angular |
| \varepsilon | Ángulo nominal |
| \gamma | Ángulo de rueda polar |
Claims (12)
1. Procedimiento para la regulación basada en el
campo de una máquina sincrónica excitada por imán permanente con los
siguientes pasos de procedimiento:
- establecimiento de una componente de tensión
longitudinal (ud) y una componente de tensión transversal (uq) de la
tensión de regulación y
- transformación de la componente de tensión
longitudinal establecida y de la componente de tensión transversal
establecida en impulsos de activación para la máquina sincrónica PM,
en donde
- en un margen del número de revoluciones bajo la
transformación de la componente de tensión longitudinal establecida
y de la componente de tensión transversal establecida en impulsos de
activación para la máquina sincrónica se lleva a cabo con el uso de
un vibrador de impulsos (7) y
- en un margen del número de revoluciones alto se
lleva a cabo con el uso de un mecanismo de conmutación en bloques
(21) o de un programa de software correspondiente funcionalmente a
un mecanismo de conmutación en bloques, en dependencia del ángulo
nominal (\varepsilon) entre el eje polar del rotor y el indicador
de espacio de tensión nominal del estator.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el ángulo nominal (\varepsilon)
formado entre la componente de tensión longitudinal establecida y la
componente de tensión transversal establecida se establece conforme
a la siguiente relación:
\varepsilon =
arctan
ud/uq.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque en el mecanismo de conmutación en
bloques usando el programa de software correspondiente al mecanismo
de conmutación en bloques se lleva a cabo una elección de uno entre
varios posibles estados de conmutación del convertidor de
corriente.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la elección de uno entre varios posibles
estados de conmutación del convertidor de corriente se realiza
teniendo en cuenta el ángulo de posición del rotor (\gamma).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se lleva a
cabo una conmutación dependiente del número de revoluciones entre
las señales de salida del vibrador de impulsos (7) y las señales de
salida del mecanismo de conmutación en bloques (21) o de las señales
de activación generadas por medio del programa de software.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la conmutación dependiente del número de
revoluciones se lleva a cabo teniendo en cuenta una histéresis de
conmutación.
7. Dispositivo para la regulación basada en el
campo de una máquina sincrónica excitada por imán, mostrando este
dispositivo:
- medios de conmutación (17, 18, 19;
1-5, 10-12) para el establecimiento
de una componente de tensión longitudinal (ud) y una componente de
tensión transversal (uq) de la tensión de regulación,
- primeros medios (6, 7) para la transformación
de la componente de tensión longitudinal establecida (ud) y de la
componente de tensión transversal establecida (uq) en impulsos de
activación para la máquina sincrónica PM, que presentan un vibrador
de impulsos (7),
- segundo medio para la transformación de la
componente de tensión longitudinal establecida (ud) y de la
componente de tensión transversal establecida (uq) en impulsos de
activación para la máquina sincrónica, que presentan un mecanismo de
conmutación en bloques (21) o un programa de software
correspondiente funcionalmente a un mecanismo de conmutación en
bloques, y están previstos para la transformación en dependencia del
ángulo nominal (\varepsilon) entre el eje polar del rotor y el
indicador de espacio de tensión nominal del estator, y
- una unidad de conmutación (23) que, en
dependencia del número de revoluciones, pone a disposición a su
salida impulsos de activación generados por el vibrador de impulsos
(7) o por el mecanismo de conmutación en bloques (21) o por medio
del programa de software.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque presenta una unidad de cálculo (20), que
posee una entrada para la componente de tensión longitudinal
establecida (ud), una entrada para la componente de tensión
transversal establecida (uq) y una salida para una información sobre
el ángulo nominal (\varepsilon) entre el eje polar del rotor y el
indicador de espacio de tensión de estator nominal.
\newpage
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque la unidad cálculo (20), establece el
ángulo nominal (\varepsilon) conforme a la siguiente relación:
\varepsilon =
arctan
ud/uq.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
7-9, caracterizado porque el mecanismo de
conmutación en bloques (21) o el programa de software está previsto
para la elección de uno entre varios estados de conmutación del
convertidor de corriente.
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque la elección de uno entre varios posibles
estados de conmutación del convertidor de corriente se realiza
teniendo en cuenta el ángulo de posición del rotor (\gamma).
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
7-11, caracterizado porque presenta un
circuito de histéresis (22), cuya señal de salida se alimenta a la
unidad de conmutación (23) como señal de conmutación.
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