ES2273406T3 - Procedimiento y dispositivo para determinar una velocidad angular de rotor de una maquina de campo giratorio sin transmisor, con funcionamiento por orientacion de campo. - Google Patents
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Abstract
SEGUN LA INVENCION, TANTO EL VECTOR DE ESPACIO DEL MODELO DE CORRIENTE DEL ESTATOR (I S ) COMO EL VECTOR DE ESPACIO REAL DE CORRIENTE DEL ESTATOR (I S ) SE PROCESAN DE ACUERDO CON PUNTOS DE FUNCIONAMIENTO, EN CUANTO A SU POSICION Y AMPLITUD, ANTES DE QUE LOS CITADOS VECTORES DE ESPACIO PROCESADOS SE TRANSFORMEN EN UN SISTEMA COMPLEJO DE REFERENCIA. DE ESTE MODO, SE MEJORA EL PROCEDIMIENTO CONOCIDO PARA DETERMINAR LA VELOCIDAD DE ROTACION DE UNA MAQUINA POLIFASICA ACCIONADA POR ORIENTACION DE CAMPO SIN TRANSMISOR, QUE REPRESENTA POCO ESFUERZO, TENIENDO INCLUSO EN CUENTA LAS VELOCIDADES MAS LIGERAS DE ROTACION, DE MANERA QUE SE REDUCE CONSIDERABLEMENTE LA DEPENDENCIA DEL FUNCIONAMIENTO DE LA RELACION ENTRE LA DIFERENCIA DE VELOCIDAD DE ROTACION Y LA DESVIACION TIPICA.
Description
Procedimiento y dispositivo para determinar una
velocidad angular de rotor de una máquina de campo giratorio sin
transmisor, con funcionamiento por orientación de campo.
La invención se refiere de forma genérica a un
procedimiento para determinar una velocidad angular de rotor de una
máquina de campo giratorio sin transmisor, con funcionamiento por
orientación de campo y a un dispositivo para llevar a cabo el
procedimiento.
Se conocen un procedimiento conforme al
preámbulo de la reivindicación 1 y un dispositivo para llevar a cabo
el procedimiento conforme al preámbulo de la reivindicación 31 de
una solicitud de patente alemana anterior DE 195 31 771 A1.
La invención se basa en el conocimiento de que
en condiciones de funcionamiento estacionarias se produce una
desigualdad:
entre un número de revoluciones
normalizado \hat{n} del modelo de máquina y un número de
revoluciones n de la máquina de campo
giratorio.
En funcionamiento estacionario existe después
entre la diferencia normalizada del número de revoluciones \Deltañ
y la desviación de regulación \Delta\tilde{\perp}, a la entrada
del regulador de compensación de la solicitud de patente alemana
anterior, formalmente la relación:
\hat{n}_{r} Número de frecuencia del rotor
modelo
\hat{n}_{s} Número de frecuencia del estator
modelo
\hat{\sigma} =
\hat{L}_{\sigma}/(\hat{L}_{\mu} + \hat{L}_{\sigma})
Factor de dispersión de la máquina de campo giratorio
\hat{\rho} = \hat{T}_{r}/\hat{T}_{s} =
(\hat{L}_{\mu} + \hat{L}_{\sigma}) \cdot
\hat{R}_{s}/(\hat{R}_{r} \cdot \hat{R}_{\mu}) Relación
de constantes de tiempo
\xrightarrow{\hat{T}} Vector espacial de
referencia seleccionado
Los símbolos "-" sobre las letras de las
fórmulas significan que sólo se contemplan estados de funcionamiento
estacionarios.
Conforme a la ecuación 2 varía la magnitud del
factor de transferencia estacionario \tilde{\ddot{u}} en general
considerablemente en dependencia de los parámetros de funcionamiento
número de frecuencia de estator \hat{n}_{s} y número de
frecuencia de rotor \hat{n}_{r}, que caracterizan un punto de
trabajo estacionario de la máquina de campo giratorio. La figura 3
muestra esta dependencia para el caso en el que el vector espacial
de flujo con \xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} se ha elegido como
vector espacial de referencia \xrightarrow{\hat{T}} para desdoblar
el vector espacial modelo de corriente de estator y del vector
espacial real de corriente de estator. El parámetro de
funcionamiento número de frecuencia de estator \hat{n}_{s} y el
parámetro de funcionamiento número de frecuencia de rotor
\hat{n}_{r} están conectados entre sí por medio del número de
revoluciones normalizado n conforme a la siguiente ecuación:
La normalización a la frecuencia del circuito de
barrido de rotor \omega_{rK} =R_{r}/L_{\sigma} y el símbolo
"-" para caracterizar el funcionamiento estacionario se conocen
del artículo "Schnelle Drehmomentregelung im gesamten
Drehzahlbereich eines hochausgenutzten Drehfeldantriebs",
publicado en la revista alemana "Archiv für Elektrotechnik",
1994, Tomo 77, páginas 289 a 301.
La invención se ha impuesto ahora la tarea de
perfeccionar el procedimiento conocido y el dispositivo conocido
para llevar a cabo este procedimiento, de tal modo que la
dependencia perturbadora del factor de transferencia estacionario
del parámetro de funcionamiento número de frecuencia de rotor se
reduce considerablemente.
Esta tarea es resuelta con las particularidades
de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones
subordinadas se definen configuraciones preferidas de la
invención.
Por medio de que como vector espacial de
referencia complejo conjugado está previsto el vector espacial de
flujo de rotor normalizado complejo conjugado, dividido por el
cuadrado de su importe, y de que el vector espacial modelo de
corriente de estator y el vector espacial real de corriente de
estator se tratan, en cada caso dependiendo del punto de
funcionamiento, en su posición y en su amplitud, antes de que estos
vectores espaciales tratados se transformen en el sistema de
referencia complejo, se consigue que la dependencia perturbadora
del factor de transferencia estacionario del parámetro de
funcionamiento número de frecuencia de rotor se reduzca
considerablemente.
En el caso de un procedimiento ventajoso se
normalizan en cada caso el vector espacial modelo y el real de
corriente de estator y a partir de estos vectores espaciales
normalizados se forma un vector espacial de corriente diferencial
que después, como ya se ha explicado, se trata y a continuación se
transforma. De este modo se reduce considerablemente también la
dependencia del factor de transferencia estacionario del parámetro
de funcionamiento número de frecuencia del rotor, reduciéndose
también considerablemente la complejidad.
Estos dos procedimientos pueden optimizarse
mediante el cálculo de un factor complejo, que depende en cada caso
del parámetro de funcionamiento número de frecuencia del rotor y de
un parámetro de sistema factor de dispersión y/o relación de
constantes de tiempo.
En el caso de otro procedimiento ventajoso se
forma un valor de integral de tiempo del vector espacial de
corriente diferencial, que a continuación se trata y se suma al
vector espacial de corriente diferencial tratado. Por medio de esto
se consigue que el factor de transferencia estacionario tenga el
valor constante uno. De este modo este factor de transferencia
estacionario ya no depende del parámetro de funcionamiento número de
frecuencia de rotor y del parámetro de sistema factor de dispersión
y/o relación de constantes de tiempo.
Mediante la variación del cálculo de los
factores complejos para tratar el vector espacial de corriente
diferencial y su valor de integral de tiempo puede mejorarse el
procedimiento, en cuanto a su comportamiento dinámico, sin que se
modifique el factor de transferencia estacionario.
En el caso de otro procedimiento ventajoso se
forma una derivada en el tiempo del vector espacial de corriente
diferencial, que se adiciona a la suma entre el vector espacial de
integral de corriente diferencial tratada y el vector espacial de
corriente diferencial tratada, transformándose a continuación este
vector espacial suma formado. Por medio de esto se mejora
nuevamente el comportamiento de transferencia en el estado de
funcionamiento dinámico.
En el caso de un dispositivo para llevar a cabo
el procedimiento se ha conectado después del tratamiento de señales
un dispositivo para calcular factores complejos y tratar el vector
espacial modelo de corriente de estator, el vector espacial real de
corriente de estator, un vector espacial de corriente diferencial y
un vector espacial de integral de corriente diferencial y se han
previsto varios multiplicadores, que están unidos por el lado de
entrada, por una parte a este dispositivo y por otra parte a los
elementos, a cuyas salidas están aplicadas las señales que deben
ser tratadas.
Un dispositivo ventajoso presenta con respecto
al dispositivo conocido, adicionalmente, sólo el dispositivo para
calcular los factores complejos, un dispositivo comparador y otros
dos multiplicadores. Estos elementos adicionales pueden estar
integrados, en el caso de un dispositivo especialmente ventajoso, en
el tratamiento de señales. Esto quiere decir que el dispositivo
conforme a la invención no se diferencia en cuanto a hardware del
dispositivo conocido, sino sólo en cuanto a software.
Para una explicación ulterior de la invención se
hace referencia al dibujo, en el que se muestran esquemáticamente
varios ejemplos de ejecución de un dispositivo para llevar a cabo el
procedimiento conforme a la invención para determinar un número de
revoluciones de una máquina de campo giratorio sin transmisor, con
funcionamiento por orientación de campo.
La figura 1 muestra un esquema de conexiones en
bloques de una primera forma de ejecución del dispositivo para
llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención, en donde
la figura 2 representa un esquema de conexiones
en bloques de una segunda forma de ejecución del dispositivo para
llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención, en donde
la figura 3 muestra en un diagrama el factor de
transferencia estacionario a través del número de frecuencia de
estator, en dependencia del número de frecuencia de rotor, sin
utilizar el procedimiento conforme a la invención, en donde
la figura 4 muestra en un diagrama el factor de
transferencia estacionario a través del número de frecuencia de
estator, en dependencia del número de frecuencia de rotor, en el
caso de utilizar el procedimiento conforme a la invención, y en
las figuras 5 a 8 se han representado en cada
caso esquemas de conexiones en bloques de otras formas de ejecución
del dispositivo conforme a la figura 2.
La figura 1 muestra un esquema de conexiones en
bloques de una primera forma de ejecución del dispositivo para
llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención, siendo
conocida la parte preponderante de esta ejecución de la anterior
solicitud de patente alemana con el número oficial de documento 195
31 771.8. Esta parte conocida comprende la máquina de campo
giratorio DM, que es alimentada por un rectificador de corriente
pulsatoria SR. En el lado se entrada se aplica al rectificador de
corriente pulsatoria SR una tensión continua 2E_{d}, que también
recibe el nombre de tensión continua de circuito intermedio. El
rectificador de corriente pulsatoria SR recibe de un tratamiento de
señales 2 señales de control S_{a}, S_{b}, S_{c}. Aparte de
esto, a la parte conocida de este dispositivo pertenecen elementos
de medición 4, 6, 26, elementos de tiempo muerto 10, 12, 14, 16,
28, un convertidor de coordenadas 8, un primer y un segundo
multiplicador 18, 20, dos comparadores 24, 30, dos reguladores de
compensación 22, 32 y un multiplicador 34. El tratamiento de señales
2, que entre otras cosas contiene un modelo de máquina completo y
un modulador, está conectado en el lado de salida mediante el
elemento de tiempo muerto 10 al rectificador de corriente continua
SR, mediante el elemento de tiempo muerto 14 a una entrada del
primer multiplicador 18 y mediante el elemento de muerto 16, en cada
caso, a otra entrada del primer y del segundo multiplicador 18, 20.
El convertidor de coordenadas 8 está unido en el lado de entrada, a
través del elemento de tiempo muerto 12, al elemento en usufructo 6
y en el lado de salida a otra entrada del segundo multiplicador 20.
En el lado de entrada, el tratamiento de señales 2 está unido
mediante el elemento de tiempo muerto 28 al elemento de medición 26
y directamente al elemento de medición 4. Aparte de esto, el
tratamiento de señales 2 está conectado en el lado de entrada a los
reguladores de compensación 22, 32, de los que el regulador de
compensación 22 está unido directamente a la salida del comparador
24 y el regulador de compensación 32, por medio del multiplicador
34, a la salida del comparador 30. Asimismo se alimentan al
tratamiento de señales 2 dos valores nominales \hat{SM} y
\hat{SF}. Las salidas de ambos multiplicadores 18, 2, a las que
se aplican las porciones imaginarias WG, \hat{WG}, están
conectadas a las entradas del comparador 24 y las salidas de estos
dos multiplicadores 18, 20, a los que se aplican las porciones
reales BG, \hat{BG}, a las entradas del comparador 30. A la
salida del comparador 24 se aplica la desviación de regulación
\Delta\perp para adaptar el parámetro de sistema velocidad
angular de rotor \hat{\omega} y a la salida del comparador 30 se
aplica la desviación de regulación \Delta || para adaptar el
parámetro de sistema resistencia de estator \hat{R}_{S}.
El modo de funcionamiento de este dispositivo
conocido se ha descrito en profundidad en la ya citada solicitud de
patente alemana anterior, de tal modo que puede prescindirse del
mismo en este punto.
Este dispositivo conocido se ha ampliado ahora,
como se describe a continuación, hasta obtener el dispositivo
conforme a la invención:
Para que pueda ampliarse este dispositivo
conocido se han dividido el primer y el segundo multiplicadores 18,
20 en multiplicadores parciales 18_{1}, 18_{2}, 20_{1},
20_{2}, de los que en cada caso una salida de los multiplicadores
parciales 18_{1}, 20_{1} está unida a las entradas del
comparador 24 y en cada caso una salida de los multiplicadores
parciales 18_{2}, 20_{2} a las entradas del comparador 30. Entre
estos primeros y segundos multiplicadores 18_{1}, 18_{2},
20_{1}, 20_{2} y el elemento de tiempo muerto 14 o el
convertidor de coordenadas 8 están dispuestos otros dos
multiplicadores 36, 38, que están divididos en cada caso en
multiplicadores parciales 36_{1}, 36_{2} ó 38_{1}, 38_{2}.
Las salidas de los multiplicadores parciales 36_{1}, 36_{2}, ó
38_{1}, 38_{2} están unidas en cada caso a una entrada de los
multiplicadores parciales 18_{1}, 18_{2} ó 20_{1}, 20_{2}.
Las otras entradas de estos multiplicadores parciales 18_{1},
18_{2}, 20_{1}, 20_{2} están conectadas en cada caso a la
salida del elemento de tiempo muerto 16, a cuya entrada se aplica
el vector espacial de referencia complejo conjugado
\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}. Las primeras entradas de los
multiplicadores parciales 36_{1}, 36_{2} ó 38_{1}, 38_{2}
están conectadas en cada caso al elemento de tiempo muerto 14 o al
convertidor de coordenadas 8, mientras que las segundas entradas de
estos multiplicadores parciales 36_{1}, 38_{1} ó 36_{2},
38_{2} están unidas, por medio de un elemento de tiempo muerto 40
ó 42, a un dispositivo 44 para calcular factores complejos
K_{\omega}, K_{R}. A las salidas de los
multiplicadores parciales 36_{1}, 36_{2} ó 38_{1}, 38_{2} se
aplica en cada caso un vector espacial modelo de corriente de
estator tratado K_{\omega} \cdot
\xrightarrow{\hat{i}_{s}}, K_{R} \cdot
\xrightarrow{\hat{i}_{s}} o un vector espacial real de corriente
de estator tratado K_{\omega} \cdot
\xrightarrow{i_{s}}, K_{R} \cdot \xrightarrow{i_{s}},
que se transforman a continuación por medio del vector espacial de
referencia complejo \xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}} y los
multiplicadores parciales 18_{1}, 18_{2}, 20_{1}, 20_{2} en
el sistema de referencia complejo. El vector espacial modelo de
corriente de estator \xrightarrow{\hat{i}_{s}} y el vector
espacial real de corriente de estator \xrightarrow{i_{s}} se
modifican en su posición y su amplitud, mediante la multiplicación
por los factores complejos K_{\omega}, K_{R},
dependiendo del punto de
funcionamiento.
funcionamiento.
En el caso de las siguientes formas de ejecución
conforme a las figuras 2 y 5 a 8 se utilizan magnitudes
relacionadas. Estas magnitudes se obtienen por medio de que se
divide por una magnitud de referencia correspondiente. Como
magnitudes de referencia se han elegido: \Psi* valor de referencia
para magnitudes de flujo, definido como importe del vector espacial
de la concatenación de flujo de estator en el caso de funcionamiento
con flujo nominal I* = \Psi*/L_{\sigma} valor de referencia
para corrientes \omega* = \omega_{\sigma} = R_{r} /
L_{\sigma} valor de referencia para frecuencias angulares y
T_{\text{*}} = T_{\sigma} = L_{\sigma}/R_{r} =
\frac{1}{\omega_{rK}} valor de referencia de velocidades angulares
para el tiempo.
Estas magnitudes de referencia están marcadas
con el índice * en el símbolo de la fórmula. Como letras de fórmula
para magnitudes relacionadas se han elegido:
La figura 2 muestra una segunda forma de
ejecución del dispositivo para llevar a cabo el procedimiento
conforme a la invención. Esta segunda forma de ejecución es una
forma de ejecución especialmente ventajosa, ya que es menos
compleja que la primera forma de ejecución conforme a la figura 1.
En el caso de esta segunda forma de ejecución la salida del
convertidor de coordenadas 8 y del elemento de tiempo muerto 14 está
unida a las entradas del dispositivo comparador 46, cuya salida
está unida en cada caso a la entrada de los multiplicadores 36, 38.
Este dispositivo comparador 46 forma, a partir del vector espacial
modelo de corriente de estator relacionado
\xrightarrow{\hat{Y}_{s}} y del vector espacial real de corriente
de estator relacionado \xrightarrow{Y_{s}} aplicados, un vector
espacial de corriente diferencial relacionado
\xrightarrow{Y_{s}}, que se trata ulteriormente.
Este vector espacial
\Delta\xrightarrow{Y_{s}} de las diferencias entre las
corrientes modelo y las corrientes de máquina se determina teniendo
en cuanto el desplazamiento en tiempo entre los valores de medición
y los valores modelo calculados anteriormente en el ciclo de
cálculo v según la siguiente ecuación:
El desplazamiento en tiempo resultante
T_{\Sigma} se tiene en cuenta en la figura 2 mediante el bloque de
tiempo muerto 14.
Con respecto a la forma de ejecución conforme a
la figura 1, aquí los multiplicadores 18, 20, 36, 38 ya no están
divididos en cada caso en dos multiplicadores parciales. La segunda
entrada del multiplicador 36 está unida a la salida del elemento de
tiempo muerto 40, a cuya entrada se aplica el factor complejo
K_{\omega}. La segunda entrada del multiplicador 38 está
unida a la salida del elemento de tiempo muerto 42, a cuya entrada
se aplica el factor complejo K_{R}. A la salida del
multiplicador 36 ó 38 se aplica un vector espacial de corriente
diferencial relacionado, tratado \Delta\xrightarrow{Y_{s\omega}}
o \Delta\xrightarrow{Y_{sR}}, que se transforma en el sistema
de referencia complejo por medio del vector espacial de referencia
complejo conjugado \xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}} y el
multiplicador 18 ó 20. La parte imaginaria del producto formado por
medio del multiplicador 18 se alimenta como desviación de
regulación \Delta\perp para adaptar el número de revoluciones
normalizado \hat{n} al regulador de compensación 22,
alimentándose la parte real del producto formado por medio del
multiplicador 20 como desviación de regulación \Delta || para
adaptar la resistencia de estator \hat{r}_{s}, a través del
multiplicador 34, al regulador de compensación 32. Al multiplicador
34 se alimenta desde el tratamiento de señales 2, en lugar del signo
de la potencia del estator, el signo sign \hat{n}_{r}.
\hat{n}_{s} del producto formado por el número de frecuencia de
rotor modelo \hat{n}_{r} y el número de frecuencia de estator
\hat{n}_{s}.
La figura 3 muestra en un diagrama el factor de
transferencia estacionario \tilde{\ddot{u}} a través del número de
frecuencia de estator ñ_{s}, en dependencia del número de
frecuencia de rotor ñ_{r}. Este diagrama se obtiene cuando en la
segunda forma de ejecución conforme a la figura 2, como vector
espacial de referencia complejo conjugado
\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}} se elige el vector espacial de
flujo de rotor complejo conjugado relacionado
\xrightarrow{\hat{\Psi}^{\text{*}}}r y para el factor complejo
K_{\omega}, para tratar el vector espacial de corriente
diferencial \Delta\xrightarrow{Y_{s}}, se asume el valor
constante uno. Como puede deducirse de este diagrama, el factor de
transferencia estacionario \tilde{\ddot{u}} en funcionamiento del
motor y funcionamiento del generador depende mucho del parámetro de
funcionamiento número de frecuencia de rotor ñ_{r}, modificando
su signo en el caso de funcionamiento generatorio con bajo número
de frecuencia de estator ñ_{s} este factor de transferencia
\tilde{\ddot{u}}. Los parámetros de funcionamiento número de
frecuencia de rotor ñ_{r} y número de frecuencia de estator
ñ_{s} se calculan conforme a las ecuaciones:
La figura 4 muestra en un diagrama el factor de
transferencia estacionario \tilde{\ddot{u}}, a través del número
de frecuencia de estator ñ_{s}, en dependencia del número de
frecuencia de rotor ñ_{r}. Este diagrama se obtiene cuando se
elige el factor complejo K_{\omega} conforme a la siguiente
ecuación:
por medio del dispositivo 44 para
calcular los factores complejos K_{\omega}, K_{R}
y del vector espacial de referencia complejo conjugado
\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}} conforme a la siguiente
ecuación:
De este modo se forma la desviación de
regulación \Delta\perp para adaptar el número de revoluciones
normalizado \hat{n} del modelo de máquina completo al tratamiento
de señales 2 conforme a la forma de ejecución del dispositivo según
la figura 2, de forma correspondiente a la relación:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Mediante el tratamiento del vector espacial de
corriente diferencial \Delta \xrightarrow{Y_{s}} por medio del
factor complejo K_{\omega}, conforme a la ecuación (6), se
reduce notablemente la dependencia del factor de transferencia
estacionario \tilde{\ddot{u}} del parámetro de funcionamiento
número de frecuencia de rotor ñ_{r}, como muestra el diagrama
según la figura 4. Sin embargo, de este diagrama puede deducirse que
este factor de transferencia \tilde{\ddot{u}}, en al caso de
funcionamiento generatorio con bajo número de frecuencia de estator
ñ_{s}, sigue cambiando su signo.
Con un regulador PI sencillo, que está previsto
como regulador de compensación 22, en estos puntos de funcionamiento
la diferencia de número de revoluciones \Deltan no puede
regularse de forma estable hasta cero. Para eliminar este
inconveniente, en otra variante del procedimiento se calcula, en la
región de funcionamiento correspondiente, el factor complejo
K_{\omega} en el dispositivo 44 conforme a la siguiente
ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
La desviación de regulación \Delta\perp se
determina después según la siguiente relación:
\vskip1.000000\baselineskip
El factor de transferencia estacionario
\tilde{\ddot{u}} tiene ahora para cada combinación de los
parámetros de funcionamiento ñ_{s} y ñ_{r} siempre un signo
positivo, aunque entonces las curvas características de la figura 4
con \tilde{n}_{s} = 0 tocan tangencialmente la línea cero, es
decir, la desviación de regulación \Delta\perp reacciona a una
diferencia del número de revoluciones \Deltan tan solo con una
sensibilidad reducida. Este inconveniente puede evitarse por medio
de que en otra variante del procedimiento en el dispositivo 44 se
determine el factor complejo K_{\omega} según la siguiente
instrucción:
La desviación de regulación \Delta\perp se
obtiene después según la siguiente relación:
En el caso de esta variante se obtienen
evidentemente, en el caso de funcionamiento por motor con bajas
frecuencias de estator, valores negativos para el factor de
transferencia estacionario \tilde{\ddot{u}}. Por este motivo en el
caso del funcionamiento por motor, es decir, cuando el producto
entre el parámetro de funcionamiento número de frecuencia de
estator ñ_{s} y número de frecuencia de rotor ñ_{r} es positivo,
el factor complejo K_{\omega} debe calcularse siempre
conforme a la ecuación (6) en el dispositivo 44. Lo mismo es
aplicable cuando el signo del producto entre los parámetros de
funcionamiento número de frecuencia de estator \hat{n}_{s} y
número de frecuencia de rotor \hat{n}_{r}, aunque es negativo,
el importe del parámetro de funcionamiento número de frecuencia de
estator \hat{n}_{s} es superior a un valor límite
|\hat{n}_{sE}|. En resumen estas indicaciones para usar la
ecuación (6) pueden materializarse mediante un tratamiento de lógica
binaria de la siguiente relación:
en
donde
\hskip3cm
con V > 1, por ejemplo V =
1,3
El cálculo del factor complejo
K_{\omega} se materializa conforme a la ecuación (9) ó (11)
por medio del dispositivo 44, en colaboración con el tratamiento de
señales 2, sólo en la región de funcionamiento con la siguiente
marcación:
en
donde
\hskip1.5cm
con Q > 1, por ejemplo Q = 2,
cuando el factor complejo K_{\omega} se calcula conforme a
la ecuación (9) y Q = 4, cuando este factor complejo
K_{\omega} se calcula conforme a la ecuación
(11).
En la región restante con valores de
\hat{n}_{s}, que están situados entre \hat{n}_{sE} y
\hat{n}_{sA}, que también recibe el nombre de región de
transición, para calcular el factor K_{\omega} se pasa de
forma suave de la ecuación (6) a la ecuación (9) o a la ecuación
(11). Para esto se utiliza un valor auxiliar siempre positivo
X^{2}, que se determina según la siguiente instrucción:
en el dispositivo 44 en conexión
con el tratamiento de señales
2.
En esta región de transición se determina
después el factor complejo K_{\omega} según las siguientes
instrucciones en el dispositivo 44. En el caso de transición entre
la ecuación (6) y la ecuación (9) se aplica la instrucción:
en donde, para la transición entre
la ecuación (6) y la ecuación (11), la instrucción para el cálculo
del factor complejo K_{\omega} es la
siguiente:
En la figura 5 se ha representado un esquema de
conexiones en bloques de otra forma de ejecución del dispositivo
para llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención,
basándose esta forma de ejecución en la forma de ejecución de la
figura 2. Esta forma de ejecución del dispositivo se diferencia de
la forma de ejecución conforme a la figura 2 por medio de que la
salida del dispositivo comparador 46 está conectada a la entrada de
un integrador 48, que está unido a un sumador 52 por el lado de
salida a través de otro multiplicador 50. Una segunda entrada del
otro multiplicador 50 está unida a una salida de otro elemento de
tiempo muerto 54, que está conectado al dispositivo 44 por el lado
de entrada. La segunda entrada del sumador 52 está unida a la
salida del multiplicador 36, estando unido este sumador 52 por el
lado de salida a una entrada del primer multiplicador 18. A la
entrada del segundo elemento de tiempo muerto se aplica un factor
complejo K_{I}, con cuya ayuda se trata el valor de
integral de tiempo formado \Delta\xrightarrow{Y_{S\tau}},
también llamado vector espacial integral de corriente diferencial
\Delta\xrightarrow{Y_{S\tau}}, del vector espacial de corriente
diferencial \Delta\xrightarrow{Y_{S}}. Este vector espacial
integral de corriente diferencial tratado
\Delta\xrightarrow{Y_{S\tau I}} se suma después por medio del
sumador 52 al vector espacial de corriente diferencial \Delta. El
factor complejo K_{I} se determina de nuevo como el factor
complejo K_{\omega}, por medio del dispositivo 44, en cada
ciclo de cálculo. Mediante el elemento de tiempo muerto 54 se tiene
en cuenta el desplazamiento en tiempo entre magnitudes calculadas y
determinadas mediante técnica de cálculo. El vector espacial suma
\Delta\xrightarrow{Y_{S\omega I}} aplicado a la salida del
sumador 52 se multiplica mediante el primer multiplicador 18 por el
vector espacial de referencia complejo conjugado
\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}. La parte imaginaria de este
producto produce la desviación de regulación \Delta\perp.
El vector espacial de referencia complejo
conjugado \xrightarrow{\hat{T\text{*}}} se forma en el tratamiento
de señales 2, sin modificación, según la ecuación (7), mientras que
el factor complejo K_{\omega} en el dispositivo 44 se
calcula, en conexión al tratamiento de señales 2, conforme a la
ecuación (6). Para determinar el factor complejo adicional K_{I}
se aplica la siguiente instrucción:
La desviación de regulación \Delta\perp se
obtiene con ello de la siguiente regla:
Si se determina la desviación de regulación
\Delta\perp según esta instrucción (19), el factor de
transferencia estacionario \tilde{\ddot{u}} tiene el valor
constante uno, es decir, ya no depende de los parámetros de
funcionamiento y sistema. En el caso de pasos dinámicos entre
puntos de funcionamiento estacionarios existe evidentemente además
una dependencia del factor de transferencia ü de estos parámetros
citados.
Si se calculan conforme a otra variante del
procedimiento los dos factores complejos K_{\omega} y
K_{I} conforme a las dos siguientes ecuaciones:
y
con
\hat{n} =
\hat{\omega}/\omega_{\text{*}}, se obtiene una mejora del
comportamiento dinámico, sin que se modifique el factor de
transferencia estacionario \tilde{\ddot{u}}.
Una nueva mejora del comportamiento de
transferencia en estados de funcionamiento dinámicos se obtiene por
medio de que, adicionalmente, se tiene en cuenta la derivada de
tiempo del vector espacial de corriente diferencial
\xrightarrow{Y_{s}} respecto al vector espacial suma
\xrightarrow{Y_{s\omega I}}.
Para esto la salida del dispositivo comparador
46 está unida a un diferenciador 56, que está conectado por el lado
de salida a otra entrada del sumador 52. A la salida de este
diferenciador 56 se aplica ahora la derivada de tiempo
\Delta\xrightarrow{Y_{SD}} del vector espacial de corriente
diferencial, que se suma al vector espacial suma
\Delta\xrightarrow{Y_{s\omega I}}. En el caso de esta variante
se determinan a continuación los factores complejos
K_{\omega} y K_{I} en el dispositivo 44, en
conexión al tratamiento de señales 2, conforme a las dos reglas
siguientes
y
Con respecto a la anterior variante sólo varía
la regla para determinar el factor complejo K_{\omega}. La
instrucción para determinar la desviación de regulación
\Delta\perp es según esto la siguiente:
En la práctica varía la magnitud
\xrightarrow{|\Psi_{r}|} normalmente tan despacio que su derivada
de tiempo puede despreciarse sin errores apreciables. Después la
ecuación (23) no sólo ofrece el valor \Deltan en condiciones de
funcionamiento estacionarias, sino constantemente y se aplica:
El vector espacial de corriente diferencial
\xrightarrow{Y_{s}} rota en condiciones de funcionamiento
estacionarias con la velocidad angular \hat{\omega}_{s}, que
puede alcanzar valores bastante elevados, por ejemplo de 200
\cdot 2\pi a 300 \cdot 2\pi Hz. Las coordenadas ortogonales
de la derivada de tiempo \Delta\xrightarrow{Y_{sD}} del vector
espacial de corriente diferencial \Delta\xrightarrow{Y_{s}}, que
se forman mediante el diferenciador 56 de la figura 5, son después
magnitudes alternas con la frecuencia angular \hat{\omega}_{s}.
Después es difícil debilitar suficientemente mediante filtrado las
señales perturbadoras superpuestas a la señal útil, que proceden de
la cadena de medición para determinar el vector espacial real de
corriente de estator relacionado \xrightarrow{Y_{s}}.
Este inconveniente puede reducirse notablemente
mediante otra forma de ejecución del dispositivo conforme a la
figura 6. Para lograr esto se necesitan adicionalmente tres nuevas
magnitudes, que se forman según las reglas siguientes:
Dentro de las condiciones estacionarias se
encuentran las magnitudes que se determinan con las ecuaciones (25)
y (26), después constantes en el tiempo y la magnitud, que se
establece mediante la ecuación (27), tiene después el valor cero.
El ruido perturbador superpuesto a las señales útiles puede
debilitarse ahora suficientemente de forma relativamente sencilla
mediante filtrado de paso bajo.
En la figura 6 se indica un esquema de
conexiones en bloques de otra forma de ejecución del dispositivo
para llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención,
usándose las magnitudes determinadas mediante las ecuaciones (25),
(26) y (27). En el caso de esta forma de ejecución la salida del
dispositivo comparador 46 se une, en lugar de al multiplicador 36,
a otro multiplicador 58, cuya segunda entrada está conectada a la
salida del elemento de tiempo muerto 16, a cuya entrada se aplica el
vector espacial de referencia complejo conjugado
\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}.
La salida de este multiplicador 58 está unida
por un lado a otro sumador 60 y, por otro lado, a otro diferenciador
62 que está conectado por el lado de salida a una entrada de otro
sumador 64. El tratamiento de señales 2, que genera el vector
espacial de referencia complejo conjugado
\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}, calcula igualmente el número de
frecuencia de estante imaginario negativo -j \cdot
\hat{n}_{s}. Este número de frecuencia de estator -j \cdot
\hat{n}_{s} llega a través de un elemento de tiempo muerto 66,
en cada caso, a otro multiplicador 68 y 70. La salida del
multiplicador 68 está unida a la segunda entrada del segundo sumador
60, cuya salida está conectada por un lado a otro integrador 72 y,
por otro lado, al multiplicador 70. La salida de este integrador 72
está unida por un lado al multiplicador 68 y por otro lado al
multiplicador 50, a cuya segunda entrada se ha aplicado el factor
complejo K_{I} complejo retardado por el elemento de tiempo
muerto 54. La salida del multiplicador 70 está unida a una segunda
entrada del otro sumador 64, a cuya salida se ha aplicado la
magnitud \xrightarrow{\ring{u}}. A la salida del otro sumador 60
se aplica la magnitud \xrightarrow{u}, que se determina conforme a
la ecuación (26), y a la salida del otro integrador 72 se aplica la
magnitud que se determina conforme a la ecuación (25). Las salidas
de los multiplicadores 36 y 50 y de la salida del otro sumador 64 se
conectan entre sí mediante el sumador 52. La parte imaginaria de
esta magnitud de salida forma después la desviación de regulación
\Delta\perp, que se alimenta al regulador de compensación
22.
En el caso de esta forma de ejecución se
determinan los factores complejos K_{\omega} y K_{I} en el
dispositivo 44 conforme a las siguientes reglas:
\vskip1.000000\baselineskip
La instrucción resultante para determinar la
desviación de regulación \Delta\perp es según esto:
La parte real Re en la segunda salida del
sumador 52 es en un caso ideal constantemente igual a cero. Para
atenuar errores residuales no evitables técnicamente puede
multiplicarse por un factor de atenuación D la segunda señal de
salida escalar, es decir la parte real Re de la magnitud compleja a
la salida del sumador 52, por medio de otro multiplicador 74. La
magnitud de salida || de este otro multiplicador 74 se superpone
por medio de otro sumador 76 a la magnitud \xrightarrow{u}. La
señal a la salida del multiplicador 74 se compone formalmente de
dos coordenadas iguales, con lo que la señal de salida del
multiplicador 74 está marcada con dos trazos paralelos. Debido a
que la parte real Re de la magnitud de salida del sumador 52 es en
un caso ideal constantemente igual a cero, esta ramificación se ha
representado con una línea discontinua.
Con relación a la desviación de regulación
\Delta ||, que está formada con la parte real del producto a la
salida del segundo multiplicador 20, existe el problema de que por
fuera de la región de funcionamiento con frecuencia de estator
extremadamente baja, pueden influirse mutuamente de forma negativa
el establecimiento de número de revoluciones a través del regulador
de compensación 22 y el establecimiento de resistencia de estator a
través del regulador de compensación 32. En funcionamiento
estacionario puede evitarse la acción retroactiva de una derivada
del número de revoluciones \Deltan sobre la desviación de
regulación \Delta ||, conforme a la invención, por medio de que
en el dispositivo 44 se determina el factor complejo K_{R}
según la siguiente instrucción:
La fórmula para determinar la desviación de
regulación \Delta || es según esto la siguiente:
En el caso de aplicar la ecuación (32) debe
extraerse del tratamiento de señales 2 como señal de entrada para
corregir el signo de la regla, que se alimenta al multiplicador 34,
la magnitud sign \hat{n}_{r}.
En la figura 7 se ha representado un esquema de
conexiones en bloques de otra forma de ejecución del dispositivo,
que se diferencia de la forma de ejecución conforme a la figura 6 en
que, en lugar de los multiplicadores 38, 20 y del elemento de punto
muerto 42, ahora están previstos otros dos multiplicadores 78, 80 y
dos elementos de punto muerto 82, 84. La salida del elemento de
tiempo muerto 82 está unida a una primera entrada del multiplicador
78, cuya segunda entrada está conectada a la segunda salida del
sumador 52, a la que se ha aplicado la parte real Re de la magnitud
compleja a la salida del sumador 52. En el lado de salida este
multiplicador 78 está unido por un lado a la entrada del regulador
de compensación 32 y por otro lado a la entrada del multiplicador
80, cuya segunda entrada está unida a la salida del elemento de
tiempo muerto 84. Este multiplicador 80 está conectado por el lado
de salida a otro sumador 86, a cuya segunda entrada se ha aplicado
la parte imaginaria Im de la magnitud de salida compleja del
sumador 52. La magnitud de salida de este sumador 86 es la
desviación de regulación \Delta\perp para adaptar el parámetro
modelo \hat{n}. Los elementos de tiempo muerto 82, 84 están
unidos por el lado de entrada a las salidas del dispositivo 44, a
las que se han aplicado el factor real K_{R} y el factor de
desacoplamiento real K_{E}. En el dispositivo 44 se calculan, en
cooperación con el tratamiento de señales 2, los factores de
tratamiento necesarios K_{R}, K_{B}, K_{\omega},
K_{I} según las siguientes instrucciones:
Las desviaciones de regulación \Delta\perp y
\Delta || se forman según esto conforme a las siguientes
reglas:
y
Por medio de esta forma de ejecución pueden
desacoplarse por completo las regulaciones de las desviaciones de
regulación \Delta\perp y \Delta ||, no sólo de forma
estacionaria sino también dinámicamente.
Un desacoplamiento estacionario muy bueno,
dinámicamente suficiente, de las regulaciones con respecto a las
desviaciones de regulación \Delta\perp y \Delta || es también
posible sin la integración de la magnitud \xrightarrow{u}
definida por la ecuación (26) o la magnitud correspondiente a la
ecuación (25).
En este caso las instrucciones para determinar
los factores de tratamiento K_{R}, K_{E} y K_{\omega}
son las siguientes:
y
Las desviaciones de regulación \Delta\perp y
\Delta || se forman después conforme a las siguientes reglas:
y
con
La figura 8 muestra un esquema de conexiones en
bloques de una forma de ejecución correspondiente, que se ha creado
mediante la eliminación de los siguientes elementos en la forma de
ejecución conforme a la figura 7:
Elementos de tiempo muerto 54 y 66,
multiplicadores 50, 68 y 70, integrador 72 y sumadores 60 y 64.
Debe observarse que, debido a que en las
ecuaciones (33) a (41) los parámetros de funcionamiento número de
frecuencia de estator ñ_{s} y número de frecuencia de rotor
ñ_{r} también se presentan como factores en el nominador de
fracciones, es necesario limitar estas magnitudes a valores mínimos
antes de las divisiones correspondientes.
Mediante el uso del factor de tratamiento
K_{\omega} para el vector espacial modelo de corriente de
estator \xrightarrow{\hat{i}_{s}}, el vector espacial real de
corriente de estator \xrightarrow{i_{s}} o el vector espacial de
corriente diferencial diferenciado \xrightarrow{Y_{s}} puede
reducirse notablemente la dependencia del factor de transmisión
estacionario \tilde{\ddot{u}} respecto al parámetro de
funcionamiento número de frecuencia de rotor \tilde{n}_{r}.
Mediante el uso de todos los factores de tratamiento
K_{\omega}, K_{R} y K_{E}, K_{R} el factor de
transferencia ü para condiciones de funcionamiento estacionarias y
dinámicas puede presentar el valor constante uno, estando totalmente
desacopladas también dinámicamente las regulaciones de las
desviaciones de regulación \Delta\perp y \Delta ||.
Claims (40)
1. Procedimiento para determinar una velocidad
angular de rotor (\omega) de una máquina de campo giratorio (DM)
sin transmisor, con funcionamiento por orientación de campo en
donde, en dependencia de un valor nominal de flujo (\hat{SF}), de
un valor nominal de par de giro (\hat{SM}), de un valor de tensión
continua (2E_{d}) aplicado en el lado de entrada al rectificador
de corriente pulsatoria (SR) de la máquina de campo giratorio (DM),
de valores de tensión de salida de rectificador de corriente
(\overline{e}_{aM}, \overline{e}_{bM},
\overline{e}_{cM}) y parámetros de sistema (\hat{L}_{\mu},
\hat{L}_{\sigma}, \hat{R}_{s},
\hat{R}_{r}/\hat{L}_{\sigma}, \hat{\omega}), por un lado
se calculan señales de control de rectificador de corriente
(S_{a},S_{b},S_{c}) y, por otro lado, un vector espacial
modelo de corriente de estator (\xrightarrow{\hat{i}_{s}}) y un
vector espacial de referencia complejo conjugado
(\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}), en donde este vector espacial
modelo establecido (\xrightarrow{\hat{i}_{s}}) y un vector
espacial real de corriente de estator establecido
(\xrightarrow{\hat{i}_{s}}) se multiplican para su transformación
en un sistema de referencia complejo, con orientación de campo, en
cada caso por el vector espacial de referencia complejo conjugado
calculado (\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}) y se dividen en una
parte real y otra imaginaria (BG, \hat{BG}, WG, \hat{WG}) del
sistema de referencia complejo y estas partes imaginarias (WG,
\hat{WG}) se comparan entre sí, y una desviación de regulación
(\Delta\perp) establecida con esto para graduar el parámetro de
sistema velocidad angular de rotor (\hat{\omega}) se utiliza de
tal modo, que esta desviación de regulación (\Delta\perp) se
convierte en cero, caracterizado porque, antes de la
transformación del vector espacial modelo de corriente de estator
(\xrightarrow{\hat{i}_{s}}) y del vector espacial real de
corriente de estator (\xrightarrow{i_{s}}) en el sistema de
referencia complejo, estos vectores espaciales
(\xrightarrow{\hat{i}_{s}}, \xrightarrow{i_{s}}) se multiplican
por un factor complejo K_{\omega} que puede modificarse
dependiendo del punto de funcionamiento, y porque como vector
espacial de referencia (\xrightarrow{\hat{T}}) se ha previsto un
vector espacial de flujo de rotor (\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}})
dividido por el cuadrado de su importe
(\xrightarrow{|\hat{\Psi_{r}}|^{2}}).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los vectores espaciales modelo
(\xrightarrow{\hat{i_{s}}}) y vectores espaciales reales de
corriente de estator (\xrightarrow{i_{s}}) se normalizan en cada
caso y estos vectores espaciales normalizados
(\xrightarrow{\hat{Y_{s}}}, \xrightarrow{Y_{s}}) se comparan
entre sí y un vector espacial de corriente diferencial relacionado
(\Delta\xrightarrow{Y_{s}}) obtenido de aquí se multiplica por
el factor complejo K_{\omega} y porque, después de la
transformación de este vector espacial de corriente diferencial
relacionado (\xrightarrow{\Delta y_{s\omega}}) tratado en el
sistema de referencia complejo, su parte imaginaria forma la
desviación de regulación (\Delta\perp).
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el vector espacial diferencial
relacionado establecido (\Delta\xrightarrow{Y_{s}}) para su
transformación en un sistema de referencia complejo se multiplica
por el vector espacial de referencia complejo conjugado
(\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}) calculado, porque una
frecuencia de estator imaginaria negativa (-j\hat{n}_{s})
formada se multiplica, por un lado, por un vector espacial adicional
formado (\xrightarrow{u}) y, por otro lado, por una integral de
tiempo formada de este vector espacial adicional, porque este
vector espacial adicional (\xrightarrow{u}) es la suma entre el
vector espacial de corriente diferencial relacionado transformado y
el producto de la frecuencia de estator imaginaria negativa
(-j\hat{n}_{s}) por la integral de tiempo formada, porque el
producto del vector espacial adicional (\xrightarrow{u}) por la
frecuencia de estator imaginaria negativa (-j\hat{n}_{s}) se
suma a una derivada de tiempo del vector espacial de corriente
diferencial relacionado transformado, porque el vector espacial
adicional (\xrightarrow{u}) se multiplica por el factor complejo
K_{\omega}, que puede variarse dependiendo del punto de
funcionamiento, y su integral de tiempo se multiplica por el factor
complejo K_{I}, que puede variar dependiendo del punto de
funcionamiento, y porque estos dos vectores espaciales tratados y
el vector espacial suma formado (\xrightarrow{\ring{u}}) se suman
a un vector espacial de superposición, cuya parte imaginaria (Im)
forma la desviación de regulación (\Delta\perp) para graduar el
parámetro de sistema velocidad angular de rotor
(\hat{\omega}).
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque antes de una trasformación adicional
realizada en paralelo del vector espacial modelo
(\xrightarrow{\hat{i}_{s}}) y del vector espacial real
(\xrightarrow{i_{s}}) de corriente de estator en el sistema de
referencia complejo, estos vectores espaciales
(\xrightarrow{\hat{i}_{s}}, \xrightarrow{i_{s}}) se multiplican
por otro factor complejo K_{R} que puede variarse
dependiendo del punto de funcionamiento, de tal modo que como vector
espacial de referencia (\xrightarrow{\hat{T}}) se ha previsto un
vector espacial de flujo de rotor normalizado
(\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}}) dividido por el cuadrado de su
importe (\xrightarrow{|\hat{\Psi_{r}}|^{2}}), y porque las
porciones reales del resultado de la transformación (BG, \hat{BG})
se comparan entre ellas y una desviación de regulación (\Delta ||)
obtenida con ello se utiliza para graduar el parámetro de sistema
resistencia de estator (\hat{R}_{S}), de tal modo que esta
desviación de regulación obtenida (\Delta ||) se hace cero.
5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega},
que puede variar dependiendo del punto de funcionamiento, se
calcula conforme a la siguiente ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
con
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de
referencia fijado al rotor (parámetro de funcionamiento).
6. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega}
se calcula conforme a la siguiente ecuación:
con
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado en el sistema de
referencia fijado al rotor (parámetro de funcionamiento)
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio (parámetro de sistema).
7. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega}
se calcula conforme a la siguiente ecuación:
con
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado en el sistema de
referencia fijado al rotor (parámetro de funcionamiento)
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio (parámetro de sistema).
8. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega}
se calcula conforme a la ecuación de la reivindicación 5 en el caso
de funcionamiento por motor.
9. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega}
se calcula conforme a la ecuación de la reivindicación 5d, cuando se
aplica lo siguiente:
en
donde
con
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado al
estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento)
\hat{\rho} = relación entre la constante de
tiempo de rotor y la constante de tiempo de estator de la máquina
de campo giratorio (parámetro de sistema)
\hat{n}_{sE} = valor límite normalizado
(valor final) de una región de transición
V = constante
10. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega}
se calcula conforme a la ecuación de la reivindicación 6 ó 7, cuando
se aplica lo siguiente:
en
con
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de
referencia fijado al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de
referencia fijado al rotor (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{sA} = valor límite normalizado
(valor inicial) de una región de transición
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{sE} = valor límite normalizado
(valor final) de una región de transición
Q,V = constantes
11. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega}
en la región de transición se calcula conforme a la siguiente
ecuación:
en
donde
con
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de
referencia fijado al rotor (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{sA}, \hat{n}_{sE} = valor
límite normalizado (valor inicial y final) de la región de
transición
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio.
12. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega}
en la región de transición se calcula conforme a la siguiente
ecuación:
en
donde
con
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{sA}, \hat{n}_{sE} = valor
límite normalizado (valor inicial y final) de la región de
transición.
13. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque se forma un valor de integral de tiempo
(\Delta\xrightarrow{Y_{S\tau}}) del vector espacial de corriente
diferencial relacionado (\Delta\xrightarrow{Y_{s}}), que se
multiplica por un factor complejo K_{I}, que puede variar
dependiendo del punto de funcionamiento, porque este vector
espacial de integral de corriente diferencial tratado
(\Delta\xrightarrow{Y_{s\tau I}}) se suma al vector espacial de
corriente diferencial relacionado (\xrightarrow{\Delta
y_{s\omega}}) tratado y porque este factor complejo
(K_{I}) se calcula conforme a la siguiente ecuación:
con
\hat{\rho} = relación entre la constante de
tiempo de rotor y la constante de tiempo de estator de la máquina
de campo giratorio
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque los factores complejos
K_{\omega} y K_{I}, que pueden variar dependiendo
del punto de funcionamiento, para tratar el vector espacial de
corriente diferencial relacionado (\xrightarrow{Y_{s}}) y su
valor de integral de tiempo normalizado (\xrightarrow{Y_{s\tau}})
se calculan conforme a las siguientes ecuaciones:
\vskip1.000000\baselineskip
y
en
donde
con
\hat{\rho} = relación entre la constante de
tiempo de rotor y la constante de tiempo de estator de la máquina
de campo giratorio
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento)
\hat{n} = diferencia normalizada de la
velocidad angular del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado al
estator y fijado al rotor
\hat{\omega} = valor modelo de la velocidad
angular del rotor de la máquina de campo giratorio
\omega* = valor de referencia de la velocidad
angular.
15. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque se forma una derivada de tiempo
normalizada (\Delta\xrightarrow{y_{SD}}) del vector espacial de
corriente diferencial (\Delta\xrightarrow{y_{s}}) y se adiciona
a la suma entre el vector espacial de integral de corriente
diferencial relacionado (\Delta\xrightarrow{y_{S\tau I}})
tratado y el vector espacial de corriente diferencial tratado
(\xrightarrow{\Delta y_{s\omega}}) y porque los factores complejos
K_{\omega} y K_{I}, que pueden variar dependiendo
del punto de funcionamiento, para tratar el vector espacial de
corriente diferencial relacionado (\xrightarrow{Y_{s}}) y su
valor de integral de tiempo normalizado (\xrightarrow{y_{s\tau}})
se calculan conforme a las siguientes ecuaciones:
y
en
donde
con
\hat{\rho} = relación entre la constante de
tiempo de rotor y la constante de tiempo de estator de la máquina
de campo giratorio
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n} = diferencia normalizada de la
velocidad angular del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado al
estator y fijado al rotor
\hat{\omega} = valor modelo de la velocidad
angular del rotor de la máquina de campo giratorio
\omega* = valor de referencia de la velocidad
angular.
\newpage
16. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el vector espacial adicional
(\xrightarrow{u}) se calcula conforme a la siguiente
ecuación:
17. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el vector espacial suma
(\xrightarrow{\ring{u}}) se calcula conforme a la siguiente
ecuación:
18. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la integral de tiempo formada del vector
espacial adicional (\xrightarrow{u}) se calcula conforme a la
siguiente ecuación:
19. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el factor complejo K_{\omega},
que puede variar dependiendo del punto de funcionamiento, se
calcula conforma a la siguiente ecuación:
con
\hat{\rho} = relación entre la constante de
tiempo de rotor y la constante de tiempo de estator de la máquina de
campo giratorio
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
20. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el factor complejo K_{I}, que
puede variar dependiendo del punto de funcionamiento, se calcula
conforma a la siguiente ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
con
\hat{\rho} = relación entre la constante de
tiempo de rotor y la constante de tiempo de estator de la máquina de
campo giratorio
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
21. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el vector espacial de corriente
diferencial establecido (\Delta\xrightarrow{Y_{S}}) se
multiplica por otro factor complejo K_{R}, que puede variar
dependiendo del punto de funcionamiento, y porque después de la
transformación de este vector espacial de corriente diferencial
tratado(\Delta\xrightarrow{Y_{SR}}) en el sistema de
referencia complejo su porción real forma la desviación de
regulación (\Delta ||).
22. Procedimiento según la reivindicación 4 ó
21, caracterizado porque el otro factor complejo
K_{R}, que puede variar dependiendo del punto de
funcionamiento, se calcula conforme a la ecuación:
en
donde
con
\hat{\rho} = relación entre la constante de
tiempo de rotor y la constante de tiempo de estator de la máquina
de campo giratorio
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
23. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque mediante la multiplicación por un factor
real formado K_{R}, a partir de una parte real (Re) del vector
espacial de superposición generado se determina una desviación de
regulación (\Delta ||) para graduar el parámetro de sistema
resistencia de estator (\hat{R}_{s}) que, multiplicado por la
parte imaginaria (Im), se suma al vector espacial de superposición
formado.
24. Procedimiento según la reivindicación 23,
caracterizado porque el factor real K_{R} se calcula
conforme a la siguiente ecuación:
con
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
25. Procedimiento según la reivindicación 23,
caracterizado porque el factor real de desacoplamiento
K_{E} se calcula conforme a la siguiente ecuación:
con
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
26. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la derivada de tiempo del vector
espacial de corriente diferencial relacionado transformado
(\xrightarrow{v}) se suma al vector espacial de corriente
diferencial relacionado transformado (\xrightarrow{v}),
multiplicado por el factor complejo K_{\omega} que puede
variar dependiendo del punto de funcionamiento, cuya parte real
(Re) se multiplica por un factor real K_{R} y este producto
(\Delta ||) se multiplica por un factor de desacoplamiento real
K_{\varepsilon}, cuyo producto se suma a la parte imaginaria
(Im), y porque se utiliza un producto (\Delta ||) para graduar el
parámetro de sistema resistencia de sistema (\hat{R}_{s}) y el
otro producto se utiliza para graduar el número de revoluciones
normalizado (\hat{n}) del modelo de máquina.
27. Procedimiento según la reivindicación 26,
caracterizado porque el factor real K_{R} se calcula
conforme a la siguiente ecuación:
con
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
28. Procedimiento según la reivindicación 26,
caracterizado porque el factor real de desacoplamiento
K_{E} se calcula conforme a la siguiente ecuación:
con
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
29. Procedimiento según la reivindicación 26,
caracterizado porque el factor complejo
(K_{\omega}), que puede variar dependiendo del punto de
funcionamiento, se calcula conforme a la siguiente ecuación:
con
\hat{\rho} = relación entre la constante de
tiempo de rotor y la constante de tiempo de estator de la máquina
de campo giratorio
\hat{\sigma} = factor de dispersión de la
máquina de campo giratorio
\hat{n}_{s} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al estator (parámetro de funcionamiento)
\hat{n}_{r} = velocidad angular normalizada
del vector espacial de flujo de rotor normalizado
\xrightarrow{\hat{\Psi_{r}}} en el sistema de referencia fijado
al rotor (parámetro de funcionamiento).
30. Procedimiento según la reivindicación 4 ó
21, caracterizado porque la desviación de regulación
establecida (\Delta ||) se multiplica por un signo (sign
\hat{n}_{r}).
31. Dispositivo para llevar a cabo el
procedimiento según la reivindicación 1 con un tratamiento de
señales (2), que contiene un modelo de máquina completo y un
dispositivo para generar señales de control (S_{a}, S_{b},
S_{c}), con un primer y un segundo multiplicador (18, 20), con un
elemento de medición de corriente (6) con convertidor de
coordenadas postconectado (8), con un comparador (24, 30) y con un
regulador de compensación (22), caracterizado porque al
tratamiento de señales (2) se ha postconectado un dispositivo (44)
para calcular factores complejos K_{\omega} y
K_{R}, porque al convertidor de coordenadas (8) se ha
postconectado un multiplicador de valores reales (38_{i}), que
está conectado por el lado de salida a una primera entrada del
segundo multiplicador (20_{1}), porque a la salida del tratamiento
de señales (2), a la que se aplica un vector espacial modelo de
corriente de estator (\xrightarrow{\hat{i}_{s}}), se ha
postconectado un multiplicador de valores nominales (36_{1}), que
está conectado por el lado de salida a una primera entrada del
primer multiplicador (18_{1}), porque una salida del dispositivo
(44) para calcular los factores complejos K_{\omega} y
K_{R}, a la que se aplica el factor complejo
K_{\omega}, está unida en cada caso a una segunda entrada
del multiplicador de valores nominales y valores reales (36_{1},
38_{1}), porque otra salida del tratamiento de señales (2), a la
que se ha aplicado el vector espacial de referencia complejo
conjugado (\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}), está unida a una
segunda entrada del primer y segundo multiplicador (18_{1},
20_{1}) y porque las salidas de los multiplicadores (18_{1},
20_{1}), a las que están aplicadas las porciones imaginarias
(\hat{WG}, WG), están conectadas al comparador (24) que está
conectado, por el lado de salida, a través del regulador de
comparación (22) a una entrada de parámetros del tratamiento de
señales (2).
32. Dispositivo para llevar a cabo el
procedimiento según la reivindicación 1 con un tratamiento de
señales (2), que contiene un modelo de máquina completo y un
dispositivo para generar señales de control (S_{a}, S_{b},
S_{c}), con un primer y un segundo multiplicador (18, 20), con un
elemento de medición de corriente (6) con convertidor de
coordenadas postconectado (8) y con un regulador de compensación
(22), caracterizado porque la salida del convertidor de
coordenadas (8) y la salida del tratamiento de señales (2), a las
que se aplica un vector espacial modelo de corriente de estator
(\xrightarrow{\hat{i_{s}}}), están unidas a un dispositivo
comparador (46) que, por el lado de salida, está conectado en cada
caso a una primera entrada de un multiplicador de valores nominales
y valores reales (36, 38), porque al tratamiento de señales (2) se
ha postconectado un dispositivo (44) para calcular factores
complejos K_{\omega} y K_{R}, cuyas salidas están
unidas en cada caso a una segunda entrada del multiplicador de
valores nominales y valores reales (36, 38), porque las salidas de
estos multiplicadores de valores nominales y valores reales (36, 38)
están conectadas a una primera entrada del primer y segundo
multiplicador (18, 20), mientras que por el contrario una segunda
entrada de este multiplicador (18, 20) está unida a una salida del
tratamiento de señales (2), a la que está aplicado el vector
espacial de referencia complejo conjugado
(\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}) y porque una salida del primer
multiplicador (18), a la que está aplicada la desviación de
regulación (\Delta\perp), está conectada por medio del regulador
de compensación (22) a una entrada de parámetros del tratamiento de
señales (2).
33. Dispositivo según la reivindicación 31,
caracterizado porque al convertidor de coordenadas (8) se ha
postconectado un segundo multiplicador de valores reales (38_{2})
que, por el lado de salida, está conectado a una primera entrada
del segundo multiplicador (20_{2}), porque a la salida del
tratamiento de señales (2), a la que se ha aplicado un vector
espacial modelo de corriente de estator
(\xrightarrow{\hat{i_{s}}}), se ha postconectado un segundo
multiplicador de valores nominales (36_{2}) que, por el lado de
salida, está conectado a una primera entrada del primer
multiplicador (18_{2}), porque las salidas del tratamiento de
señales (2), a las que están aplicados los factores complejos
K_{\omega} y K_{R}, están unidas en cada caso a
una segunda entrada del multiplicador de valores nominales y
valores reales (36_{2}, 38_{2}), porque otra salida del
tratamiento de señales (2), a la que está aplicado el vector
espacial de referencia complejo conjugado
(\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}), está unida a una segunda
entrada del primer y segundo multiplicador (18_{2}, 20_{2}), y
porque las salidas de los multiplicadores (18_{2}, 20_{2}), a
las que están aplicadas las porciones reales (BG,BG), están
conectadas a otro comparador (30) que, por el lado de salida, está
conectado a través de otro regulador de compensación (32) a otra
entrada de parámetros del tratamiento de señales (2).
34. Dispositivo según la reivindicación 32,
caracterizado porque la salida del segundo multiplicador
(20), a la que está aplicada la desviación de regulación (\Delta
||), está conectada por medio de otro regulador de compensación
(32) a otra entrada de parámetros del tratamiento de señales
(2).
35. Dispositivo según la reivindicación 33 ó 34,
caracterizado porque al otro regulador de compensación (32)
está preconectado un multiplicador (34), cuya segunda entrada está
conectada a una salida del tratamiento de señales (2), a la que
está aplicada una señal de signo (sign \hat{n}_{r}).
36. Dispositivo según la reivindicación 32,
caracterizado porque el dispositivo comparador (46) está
conectado por el lado de salida a un integrador (48) que, por el
lado de salida, está unido a través de otro multiplicador (50) a un
sumador (52), cuya primera entrada está conectada al multiplicador
de valores nominales (36) y cuya salida está conectada a una
primera entrada del primer multiplicador (18), y porque una segunda
entrada del otro multiplicador (50) está unida a una salida del
dispositivo (44) para calcular los factores complejos
K_{\omega}, K_{R} y K_{I}, a la que está
aplicado el factor complejo K_{I}.
37. Dispositivo según las reivindicaciones 32 y
36, caracterizado porque el dispositivo comparador (46) está
conectado por el lado de salida a un diferenciador (56), que está
unido por el lado de salida a otra entrada del sumador (52).
38. Dispositivo según la reivindicación 32,
caracterizado porque el dispositivo comparador (46) está
unido por el lado de salida a una primera entrada de otro
multiplicador (58), cuya segunda entrada está conectada a una
salida del tratamiento de señales (2), a la que está aplicado el
vector espacial de referencia complejo conjugado
(\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}), y cuya salida está unida por
un lado a otro sumador (60) y por otro lado a un diferenciador
(62), cuya salida está conectada a una entrada de otro sumador (64),
porque una salida del tratamiento de señales (2), a la que está
aplicado un número de frecuencia de estator imaginario negativo
(-j\hat{n}_{s}), está unida en cada caso a una primera entrada
de otros dos multiplicadores (68, 70), en donde una segunda entrada
del otro multiplicador (70) está conectada a la salida del otro
sumador (60) y la salida de este otro multiplicador (70) está
conectada al otro sumador (64), porque la salida del otro sumador
(60) está unida por un lado a una entrada de un integrador (72) y
por otro lado a una primera entrada del multiplicador de valores
nominales (36), en donde la salida de este integrador (72) está
conectada por un lado a una segunda entrada del otro multiplicador
(68) y por otro lado a una primera entrada de un multiplicador (50),
cuya segunda entrada está unida a una salida del dispositivo (44),
a la que está aplicado un factor complejo K_{I}, y porque
las salidas del multiplicador (50), del multiplicador de valores
nominales (36) y del sumador (64) están conectadas a entradas de un
sumador (52), cuya segunda salida está conectada al regulador de
compensación (22).
39. Dispositivo según la reivindicación 38,
caracterizado porque la segunda salida del sumador (52) está
unida por medio de otro sumador (86) al regulador de compensación
(22), porque una primera salida de este sumador (52) está conectada
a una primera entrada de un multiplicador (78), cuya segunda entrada
está unida a una salida del dispositivo (44), a la que está
aplicado un factor real K_{R}, y cuya salida está unida por un
lado a una entrada de un multiplicador (80) y por otro lado al otro
regulador de compensación (32), y porque la segunda entrada del
multiplicador (80) está conectada a una salida del dispositivo (44),
a la que está aplicado un factor de desacoplamiento real K_{E}, y
su salida al sumador (86).
40. Dispositivo según la reivindicación 32,
caracterizado porque el dispositivo comparador (46) está
unido por el lado de salida a una primera entrada de otro
multiplicador (58), cuya segunda entrada está conectada a una
salida del tratamiento de señales (2), a la que está aplicado el
vector espacial de referencia complejo conjugado
(\xrightarrow{\hat{T^{\text{*}}}}), y cuya salida está unida por
un lado a un diferenciador (62) y por otro lado a una primera
entrada del multiplicador de valores nominales (36), porque las
salidas del diferenciador (62) y del multiplicador de valores
nominales (36) están conectadas a entradas de un sumador (52), en
donde la segunda entrada del multiplicador de valores nominales
(36) está unida a una salida del dispositivo (44), a la que está
aplicado el factor complejo K_{\omega}, porque una primera
salida del sumador (52) está conectada a una primera entrada de un
multiplicador (78), cuya segunda entrada está unida a una salida del
dispositivo (44), a la que está aplicado un factor real K_{R}, y
cuya salida está unida por un lado a una entrada de un multiplicador
(80) y por otro lado al otro regulador de compensación (32), y
porque la segunda entrada del multiplicador (80) está conectada a
una salida del dispositivo (44), a la que está aplicado un factor de
desacoplamiento real K_{E}, y su salida al sumador (86).
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