ES2829955T3 - Aparato para controlar un inversor - Google Patents

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ES2829955T3 ES15190146T ES15190146T ES2829955T3 ES 2829955 T3 ES2829955 T3 ES 2829955T3 ES 15190146 T ES15190146 T ES 15190146T ES 15190146 T ES15190146 T ES 15190146T ES 2829955 T3 ES2829955 T3 ES 2829955T3
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Abstract

Un aparato para controlar un inversor que se emplea en un sistema inversor, el aparato que comprende: una primera unidad de determinacion (42) que se configura para determinar una frecuencia de un voltaje de entrada a un motor electrico (3) cuando una potencia de entrada se reduce por debajo de una potencia nominal, y para determinar una magnitud, una fase y una frecuencia de un voltaje de entrada al motor electrico (3) en el momento del reinicio si se restablece la potencia de entrada; y una segunda unidad de determinacion (43) que se configura para determinar un voltaje de comando para aplicarlo al inversor (2) en una seccion de reinicio despues del tiempo de reinicio hasta que un voltaje de salida del inversor (2) alcance un voltaje de salida predeterminado, en donde la segunda unidad de determinacion (43) se configura para determinar una frecuencia de comando (ωref_fly) en el momento en que se genera un torque apropiado, la determinacion que se basa en la frecuencia (ωest1) del voltaje de entrada al motor electrico (3) cuando la potencia de entrada se reduce por debajo de la potencia nominal, la frecuencia (ωest2) del voltaje de entrada al motor electrico (3) en el momento del reinicio y un valor de compensacion que es un periodo de tiempo (T_comp) que se requiere para generar el torque apropiado, y para determinar una fase (θref_fly) del voltaje de comando en la seccion de reinicio con base en la fase (θest) del voltaje de entrada al motor electrico en el momento del reinicio y la frecuencia de comando (ωref_fly).

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para controlar un inversor
Antecedentes
1. Campo Técnico
La presente descripción se refiere a un aparato para controlar un inversor.
2. Descripción de la Técnica Relacionada
Un inversor de medio voltaje se refiere a un inversor que usa una potencia de entrada superior a 600 VRMS de voltaje de línea, y sus intervalo de capacidad de potencia nominal varía desde varios cientos de kW hasta varias decenas de MW. Los inversores de medio voltaje se usan comúnmente en ventiladores, bombas, compresores, etc. Entre tales inversores de medio voltaje, se usa con frecuencia un inversor de múltiples niveles en cascada, de los cuales los voltajes de fase de salida tienen tres o más niveles de voltaje de salida. La magnitud y el número de niveles de voltaje de salida de un inversor de múltiples niveles se determinan en dependencia del número de celdas de potencia del mismo. Cada una de las celdas de potencia usa un voltaje de entrada aislado.
Normalmente, un motor eléctrico de medio voltaje que se acciona por un inversor de medio voltaje tiene una inercia muy alta. En consecuencia, cuando se produce un error en una potencia de entrada o se produce una interrupción del servicio, el motor eléctrico tarda mucho en dejar de funcionar por completo para volver a arrancar. Para reducir el período de tiempo para el reinicio, puede aplicarse un voltaje de acuerdo con una relación voltaje/frecuencia (V/f) durante la rotación del motor eléctrico. Sin embargo, esto puede resultar en una gran corriente de entrada que cause un mal funcionamiento en un inversor o un motor eléctrico.
Por esta razón, para reducir el período de tiempo de reinicio y evitar un mal funcionamiento en un inversor o un motor eléctrico, se emplea un dispositivo de medición de voltaje.
Un dispositivo de medición de voltaje existente mide una fuerza electromotriz inducida de un motor eléctrico en rotación sin control, para adquirir la información de voltaje y velocidad del motor eléctrico para el reinicio. Sin embargo, cuando un inversor genera una salida, el dispositivo de medición de voltaje mide la salida del inversor y, por lo tanto, ya no puede adquirir la información sobre el estado del motor eléctrico.
Un inversor no controla las corrientes de fase de un motor eléctrico, ya que funciona de acuerdo con el voltaje/frecuencia. Cuando la frecuencia del voltaje de un motor eléctrico que se mide durante la rotación libre se usa como frecuencia de salida de un inversor, el amplificador de la corriente del motor eléctrico se determina en dependencia del tamaño de una carga.
En el estado de rotación libre de un motor eléctrico, que se activa como una operación de protección contra un error en una potencia de entrada, si el tamaño de una carga es pequeño, la amplitud de una corriente generada es pequeña debido a la magnitud de la fuerza electromotriz inducida y la reducción de la frecuencia es pequeña, y la frecuencia de deslizamiento después de la salida del voltaje para reiniciar es pequeña. Sin embargo, si el tamaño de la carga es grande, la amplitud de la corriente generada es grande porque la magnitud de la fuerza electromotriz inducida y la reducción en la frecuencia son grandes, y la frecuencia de deslizamiento después de la salida del voltaje para reiniciar es grande.
Como tal, en la condición de carga grande, la fuerza electromotriz inducida se reduce en gran medida y, por lo tanto, la magnitud del voltaje disponible para reiniciar es pequeña. Además, se requiere una mayor capacidad de corriente debido a una mayor frecuencia de deslizamiento.
El documento de patente US 5,347,443 A describe un inversor que tiene una función de reinicio en un corte de energía instantáneo, en donde el inversor detecta una frecuencia y una fase de un voltaje residual de un motor de inducción desde que ocurre un corte de energía hasta el momento de la determinación del tiempo de reinicio y reinicia dicho motor de inducción a la frecuencia y fase detectadas.
Resumen
Un aspecto de la presente descripción es proporcionar un aparato para controlar un inversor, que es capaz de reiniciar de manera estable un motor eléctrico al compensar una frecuencia de salida para reducir una corriente generada por una frecuencia de deslizamiento en el momento de reiniciar el motor eléctrico.
De acuerdo con un aspecto de la presente descripción, un aparato para controlar un inversor que se emplea en un sistema inversor incluye: una primera unidad de determinación que se configura para determinar una frecuencia de un voltaje de entrada a un motor eléctrico cuando una potencia de entrada se reduce por debajo de una potencia nominal, y determinar una magnitud, una fase y una frecuencia de un voltaje de entrada al motor eléctrico en el momento de reiniciar si se restablece la potencia de entrada; y una segunda unidad de determinación que se configura para determinar un voltaje de comando para aplicarlo al inversor en una sección de reinicio después del tiempo de reinicio hasta que un voltaje de salida del inversor alcance un voltaje de salida predeterminado. La segunda unidad de determinación se configura para determinar una frecuencia de comando en el momento en que se genera un torque apropiado con base en la frecuencia del voltaje de entrada al motor eléctrico cuando la potencia de entrada se reduce por debajo de la potencia nominal, la frecuencia del voltaje de entrada al motor eléctrico en el momento del reinicio y un valor de compensación que es un período de tiempo que se requiere para generar el torque apropiado, y para determinar una fase del voltaje de comando en la sección de reinicio con base en la fase del voltaje de entrada al motor eléctrico en el momento del reinicio y la frecuencia de comando.
Breve descripción de los dibujos
Los anteriores y otros aspectos, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de modalidades ilustrativas dadas junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista que ilustra un ejemplo de un sistema inversor de medio voltaje que emplea un aparato para controlar un inversor de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción;
La Figura 2 es un diagrama que ilustra una configuración específica de una de las celdas de potencia que se muestran en la Figura 1;
La Figura 3 es un diagrama de bloques de un aparato para controlar un inversor de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción;
Las Figuras 4 y 5 son diagramas que ilustran conceptualmente una forma de determinar la amplitud y fase de un voltaje de comando en la técnica anterior;
La Figura 6 es un gráfico que ilustra una secuencia de reinicio de un inversor en la técnica anterior;
La Figura 7 es un diagrama que ilustra una forma de determinar la frecuencia de un voltaje de comando en una sección de reinicio de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción;
La Figura 8 es un diagrama que ilustra una forma de determinar la fase de un voltaje de comando en un intervalo de reinicio de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción; y
La Figura 9 es un gráfico que ilustra una secuencia de reiniciar un inversor de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción.
Descripción detallada
Dado que la presente descripción puede modificarse de diversas maneras y tener varias modalidades ilustrativas, se mostrarán modalidades ilustrativas específicas en los dibujos adjuntos y se describirán en detalle en una descripción detallada.
La Figura 1 es una vista que ilustra un ejemplo de un sistema inversor de medio voltaje que emplea un aparato para controlar un inversor de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción.
Como se muestra en la Figura 1, en el sistema que emplea el aparato para controlar un inversor de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción, un inversor 2 se configura para invertir una potencia trifásica que tiene 600 VRMS o más de voltaje de línea que se aplica desde una fuente de alimentación trifásica 1 y proporcionarlo a un motor eléctrico trifásico de medio voltaje 3. El motor eléctrico trifásico 3 puede ser, pero no se limita a, una máquina de inducción o una máquina síncrona.
El inversor 2 puede incluir un transformador de cambio de fase 10 y una pluralidad de celdas de potencia 20, una unidad de detección de voltaje 30, y una unidad de control 40.
El transformador de cambio de fase 10 puede aislar la entrada de potencia de la fuente de alimentación 1 y puede cambiar la fase y la magnitud de un voltaje según lo requiera la pluralidad de celdas de potencia 20 para proporcionarlo a la pluralidad de celdas de potencia 20. Al realizar tal cambio de fase, es posible mejorar la distorsión armónica total (THD) de una corriente de entrada.
La pluralidad de las celdas de potencia 20 puede recibir un voltaje de salida del transformador de cambio de fase 10, y los voltajes de salida del inversor de medio voltaje 2 pueden sintetizarse al sumar las salidas de las celdas de potencia en fases respectivas.
Es decir, en la Figura 1, un voltaje de salida en la fase-a del inversor 2 es la suma de los voltajes de salida de las celdas de potencia 20a1 y 20a2 que se conectan en serie, un voltaje de salida en la fase-b del inversor 2 es la suma de los voltajes de salida de las celdas de potencia 20b1 y 20b2 que se conectan en serie, y un voltaje de salida en la fase c del inversor 2 es la suma de los voltajes de salida de las celdas de potencia 20c1 y 20c2 que se conectan en serie. Aunque dos celdas de potencia se conectan en serie en la Figura 1 por conveniencia de la ilustración, el número de celdas de potencia no se limita a dos. Los expertos en la técnica apreciarán que el número de celdas de potencia que se conectan en serie pueden variar en dependencia del voltaje de salida del inversor 2. La pluralidad de celdas de potencia tiene la misma configuración. En las siguientes descripciones, las celdas de potencia se denominan "celdas de potencia20" independientemente de sus fases.
Los voltajes de salida sintetizados del inversor 2 en las fases respectivas tienen la misma magnitud pero tienen fases diferentes, cada una con un cambio de fase de 120 grados de las otras fases. Además, debe entenderse que el número de celdas de potencia 20 del inversor 2 puede aumentarse, y que la THD o la relación de cambio de voltaje dv/dt de los voltajes de salida que se aplican al motor eléctrico 3 puede mejorarse mediante varias formas de conmutación.
La unidad de detección de voltaje 30 puede detectar los voltajes de entrada al motor eléctrico 3 en un estado de funcionamiento normal, es decir, los voltajes de salida del inversor 2. Los voltajes de salida detectados pueden usarse para la derivación síncrona, el cálculo de potencia de salida y el reinicio del motor eléctrico 3, etc.
La unidad de control 40 puede implementarse como el aparato para controlar un inversor de acuerdo con la modalidad ilustrativa de la presente descripción. La unidad de control 40 puede recibir un voltaje de la unidad de detección de voltaje 30 y en consecuencia, generar una señal de control para controlar la pluralidad de celdas de potencia 20. La configuración y funcionalidad específicas de la unidad de control 40 se describirán a continuación con referencia a los dibujos.
La Figura 2 es un diagrama que ilustra una configuración específica de una de las celdas de potencia que se muestran en la Figura 1.
Como se muestra en la Figura 2, la celda de potencia 20 que se emplea en el sistema inversor de medio voltaje de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción puede incluir una unidad de rectificación 21, un condensador de etapa de corriente continua (CC) 22, una unidad inversora 23 y una unidad de accionamiento de celda 24.
La unidad de rectificación 21 puede incluir seis diodos y puede rectificar la entrada de voltajes de corriente alterna (CA) desde el transformador de desplazamiento de fase 10 (en la Figura 10) a voltajes de CC. La magnitud del voltaje rectificado en la etapa de CC puede determinarse con base en la diferencia entre la potencia de entrada a la unidad de rectificación 21 y la potencia de salida de la celda de potencia 20. Específicamente, el voltaje de la etapa de CC aumenta si la potencia de entrada que se suministra desde el transformador de desplazamiento de fase 10 es mayor que la potencia de salida que se consume en una carga, y el voltaje de la etapa de CC disminuye en caso contrario. El condensador de la etapa de CC 22 puede absorber la diferencia de potencia instantánea entre la etapa de entrada y la etapa de salida.
La unidad inversora 23 que se configura como un inversor de puente completo monofásico, por ejemplo, puede sintetizar voltajes de salida a partir del voltaje de etapa de CC a través de una pluralidad de interruptores de potencia 23a a 23d.
La unidad de accionamiento de celda 24 puede estar dispuesta en cada celda de potencia 20, y puede generar señales de activación para determinar el encendido/apagado de los interruptores de potencia 23a a 23d de la unidad inversora 23, para proporcionarlos a los interruptores de potencia 23a a 23d de la unidad inversora 23. La unidad de accionamiento de celda 24 puede funcionar de acuerdo con una señal de control de la unidad de control 40 (en la Figura 1).
En el sistema inversor así configurado, la unidad de control 40 puede generar un voltaje de comando de acuerdo con la relación voltaje-frecuencia en un funcionamiento normal y proporcionarlo a las unidades de activación de celda 24. Cuando una potencia de entrada se interrumpe instantáneamente y luego se restablece, la unidad de control 40 puede aplicar un voltaje de magnitud y fase predeterminadas a la celda de potencia 20, al reiniciar así el motor eléctrico.
La Figura 3 es un diagrama de bloques de un aparato para controlar un inversor de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción, en la que se muestra una configuración específica de la unidad de control 40 de la Figura 1.
Como se muestra en la Figura 3, la unidad de control 40 puede incluir una unidad de transformación 41, una unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje 42, una unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43, una unidad de determinación de voltaje de comando 44, una unidad de establecimiento de bandera 45 y una unidad de selección 46.
La unidad de determinación de voltaje de comando 44 puede determinar un voltaje de comando de acuerdo con una frecuencia de comando (wref). El inversor 2 se acciona a una relación constante entre voltaje y frecuencia, y por tanto puede determinarse un voltaje de comando correspondiente a una frecuencia de comando de entrada.
La unidad de transformación 41 transforma el voltaje de entrada al motor eléctrico 3 que se detecta por la unidad de detección de voltaje 30 (en la Figura 1) en componentes de voltaje del eje d y del eje q en el sistema de coordenadas síncrono. La unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje 42 puede detectar la magnitud, fase y frecuencia del voltaje de entrada al motor eléctrico desde los componentes de voltaje del eje d y del eje q. La detección de fase puede realizarse mediante un bloqueo de lazo de fase típico (PLL), etc.
La unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43 puede determinar un voltaje de comando de reinicio mediante el uso de la magnitud y fase de la entrada de voltaje al motor eléctrico que se determina por la unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje 42.
La unidad de establecimiento de bandera 45 puede establecer una bandera en 1 cuando ocurre una anomalía en una potencia de entrada, y puede establecer la bandera en 0 cuando el funcionamiento normal es posible para proporcionarla a la unidad de selección 46.
Cuando se recibe una potencia de entrada normal y la bandera se establece en 1, es decir, en la sección de reinicio, la unidad de selección 46 puede seleccionar un voltaje de comando de la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43 para proporcionarlo a la pluralidad de celdas de potencia 20. Cuando la bandera se establece en 0, la unidad de selección 46 puede proporcionar un voltaje de comando desde la unidad de determinación de voltaje de comando 44 a la pluralidad de celdas de potencia 20.
A continuación, se describirá en primer lugar una forma de determinar la magnitud y fase de un voltaje de comando en la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio de un sistema inversor existente, y luego se describirá para comparar la de la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43 que se emplea en el aparato para controlar un inversor de acuerdo con la presente descripción.
Las Figuras 4 y 5 son diagramas que ilustran conceptualmente una forma de determinar la magnitud y fase de un voltaje de comando en la técnica anterior.
Como se muestra en las Figuras 4 y 5, la magnitud del voltaje de comando en la sección de reinicio se calcula al sumar la magnitud del voltaje de entrada Vmag al motor eléctrico que se determina por la unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje a la magnitud del cambio de voltaje en función del tiempo que se determina por una unidad de determinación de gradiente 4A. La magnitud del voltaje de comando puede expresarse en la siguiente ecuación:
[Expresión Matemática 1]
^ r e / _ / l y ^mag + ^ • t
donde a denota cambio de voltaje en función del tiempo.
Además, la fase del voltaje de comando en la sección de reinicio puede calcularse al sumar la fase (0est) del voltaje de entrada al motor eléctrico a la fase de una integral de tiempo de la frecuencia del voltaje de entrada al motor eléctrico, que se determina por la unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje, por una unidad de integración 5A. La fase del voltaje de comando puede expresarse en la siguiente ecuación:
[Expresión Matemática 2]
@ref_fly @est 1 M estdt
La Figura 6 es un gráfico que ilustra una secuencia de reinicio de un inversor en la técnica anterior. La secuencia de reinicio de un inversor se lleva a cabo mediante el uso de la magnitud y la fase del voltaje de comando que se determina de acuerdo con la forma que se ilustra en las Figuras 4 y 5.
Como puede verse en la Figura 6, una potencia de entrada que se suministra desde una fuente de alimentación se interrumpe en el punto de tiempo A y se restaura en el punto de tiempo B. Sin embargo, aunque la potencia de entrada se restaura en el punto de tiempo B, el motor eléctrico se reinicia en el punto de tiempo C después de algún intervalo de tiempo y se opera normalmente después del punto de tiempo D, como se muestra en la Figura 6. Es decir, el motor eléctrico funciona normalmente en las secciones E y H, se produce una anomalía en una potencia de entrada en la sección F y el motor eléctrico se reinicia en la sección G.
Cuando se determina la fase del voltaje de comando de reinicio como en la Figura 5, no se considera la variación de frecuencia dependiente de una carga. En consecuencia, existe el problema de que se produce una diferencia J entre la velocidad del motor eléctrico y la frecuencia de salida del inversor debido a una frecuencia de deslizamiento causada por una carga, de modo que se produce una corriente de entrada I en la corriente de entrada al motor eléctrico en el momento de reiniciar.
Para superar el problema, la unidad de control 40 que se implementa como un aparato para controlar un inversor de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción compensa la frecuencia dependiente de una carga que se estima con base en la frecuencia de las corrientes de fase medidas o voltajes de línea de un motor eléctrico en rotación libre, y en consecuencia determina la fase de un voltaje de comando del inversor 2. Como resultado, puede reducirse la magnitud de las corrientes de fase del motor eléctrico que posiblemente se produzcan en el momento del reinicio, de modo que el motor eléctrico pueda reiniciarse de manera estable.
La Figura 7 es un diagrama que ilustra una forma de determinar la frecuencia de un voltaje de comando en una sección de reinicio de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción. La Figura 8 es un diagrama que ilustra una forma de determinar la fase de un voltaje de comando en una sección de reinicio de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción. La Figura 9 es un gráfico que ilustra una secuencia de reiniciar un inversor de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción. Los mismos números de referencia que los de la Figura 6 se usan en la Figura 9 para una fácil comparación con la técnica anterior.
Como puede verse en la Figura 9, una potencia de entrada que se suministra desde una fuente de alimentación 1 (en la Figura1) se interrumpe en el punto de tiempo A y se restaura en el punto de tiempo B. Sin embargo, aunque la potencia de entrada se restaura en el punto de tiempo B, el motor eléctrico se reinicia en el punto de tiempo C después de algún intervalo de tiempo y se opera normalmente después del punto de tiempo D, como se muestra en la Figura 6. Es decir, el motor eléctrico funciona normalmente en las secciones E y H, se produce una anomalía en la potencia de entrada en la sección F y el motor eléctrico se reinicia en la sección G. La sección de reinicio se refiere a un período de tiempo desde que el inversor se reinicia hasta que el inversor restaura su voltaje nominal o mayor.
Como se muestra en la Figura 7, la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43 (en la Figura 3) puede determinar la frecuencia del voltaje de comando compensado w re fjiy (en lo sucesivo, se denomina como "frecuencia de comando"). Como se muestra en la Figura 8, la fase del voltaje de comando de reinicio puede determinarse mediante el uso de la frecuencia de comando determinada.
Específicamente, la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43 puede recibir de la unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje 42 (en la Figura 3) una frecuencia westi del voltaje de entrada al motor eléctrico medido en el punto de tiempo A cuando se produce un error en una potencia de entrada de manera que finalice el funcionamiento normal, y una frecuencia Mesa del voltaje de entrada al motor eléctrico que se mide en el punto de tiempo C cuando el motor eléctrico se reinicia. Con este fin, la unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje 42 puede determinar la frecuencia desde el voltaje de entrada al motor eléctrico que se mide por la unidad de detección de voltaje 30 (en la Figura 1) en el punto de tiempo A para proporcionarla a la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43, y puede determinar la frecuencia desde el voltaje de entrada al motor eléctrico que se mide por la unidad de detección de voltaje 30 en el punto de tiempo C para proporcionarla a la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43.
Entonces, la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43 puede dividir el error entre dos frecuencias Wesfi, Wesf2 que se calcula por una unidad de resta 7A por un tiempo T_fallo entre dos puntos de tiempo por una unidad de división 7B, al determinar así un gradiente de la frecuencia decreciente. El gradiente wgrad de la frecuencia decreciente está determinado por la cantidad de carga. Cuanto mayor es la carga, mayor es el gradiente de la frecuencia, y cuanto menor es la carga, menor es el gradiente de la frecuencia. En consecuencia, el cambio de frecuencia que depende de una carga puede aproximarse de la siguiente manera:
[Expresión Matemática 3]
^g rad = O ^ e s í l ^est2) / T - f a ^^ 0
Cuando se genera un voltaje de comando para reiniciar, una máquina de inducción que se opera con una relación voltaje/frecuencia (V/f) requiere un período de tiempo de aproximadamente varias decenas a varios cientos mseg para generar un torque apropiado. Es decir, diferentes motores eléctricos requieren diferentes períodos de tiempo para generar un torque apropiado. La modalidad ilustrativa de la presente descripción usa esto como valor de compensación T_comp. Específicamente, como valor de compensación T_comp, puede usarse un valor en el intervalo de un cuarto a un tercio de la constante de tiempo de un rotor de una máquina de inducción.
En la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43, una unidad de multiplicación 7C multiplica el gradiente de la frecuencia por T_comp, y resta una salida de la unidad de multiplicación 7C de la frecuencia w est2 del voltaje de entrada al motor eléctrico que se mide en el punto de tiempo C en la Figura 9 cuando se reinicia la unidad de resta 7D. En consecuencia, la frecuencia en el momento en que se genera un torque apropiado puede determinarse como la frecuencia de comando w re fjiy como sigue:
[Expresión Matemática 4]
^ re f - f ly ^est2 ^g rad ' T_COW,p
La constante de tiempo de un rotor de una máquina de inducción se define de la siguiente manera:
[Expresión Matemática 5]
Tr = Lr /R r
El T_comp en la expresión matemática 4 se determina al tener en cuenta la constante de tiempo del rotor en la Expresión Matemática 5, donde Lr denota la inductancia del rotor de una máquina de inducción y Rr denota la resistencia del rotor.
Una vez que se determina de esta manera la frecuencia de comando, la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43 puede determinar la fase como se muestra en la Figura 8. Es decir, la fase del voltaje de comando en la sección de reinicio puede determinarse al sumar la fase (0est) del voltaje de entrada al motor eléctrico a la fase de la frecuencia de comando M re fjiy que se integra por la unidad de integración 8A. La fase del voltaje de comando puede expresarse en la siguiente ecuación:
[Expresión Matemática 6]
@ref_fly @ est + J ^ re f_ f ly d t
Con referencia a la Figura 9, una unidad de establecimiento de bandera 45 puede poner una bandera a 1 en el punto de tiempo A cuando se produce un error en una potencia de entrada como se muestra en (a), y puede poner la bandera a 0 en el punto de tiempo D cuando termina la sección de reinicio.
Cuando se produce un error en una potencia de entrada, el inversor 2 se interrumpe por protección. En consecuencia, el voltaje de salida del inversor se vuelve 0 inmediatamente como se muestra en (b), y la unidad de detección de voltaje 30 puede medir un voltaje de entrada al motor eléctrico en el punto de tiempo A y la unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje 42 puede determinar la frecuencia del voltaje de entrada.
El voltaje de entrada al motor eléctrico 3 que se mide en la sección F donde tiene lugar un error en la potencia de entrada es una fuerza electromotriz inducida del motor eléctrico 3. La magnitud del voltaje de entrada al motor eléctrico 3 y la velocidad del motor eléctrico disminuye de acuerdo con una carga y la constante de tiempo del motor eléctrico 3 y no forma una trayectoria para la corriente de motor eléctrico. En consecuencia, la corriente de salida del motor eléctrico 3 es 0.
Cuando se aplica de nuevo una potencia de entrada en el punto de tiempo B, la magnitud del voltaje y la unidad de determinación de fase 42 determina la magnitud, la fase y la frecuencia del voltaje de entrada al motor eléctrico 3 mediante la medición de la unidad de medición de voltaje 30 en el momento punto C después de un intervalo de tiempo desde el punto de tiempo B. El inversor 2 puede reiniciarse con base en la magnitud del voltaje de comando de reinicio, la fase del voltaje de comando y la frecuencia de comando que se determina por la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43. En la sección G donde el motor eléctrico se reinicia, el voltaje de comando que se determina por la unidad de determinación de voltaje de comando de reinicio 43 puede proporcionarse al inversor 2.
Es decir, la magnitud del voltaje de comando de reinicio puede determinarse al sumar la magnitud V mag del voltaje de entrada al motor eléctrico en el momento del reinicio a la magnitud del cambio de voltaje en función del tiempo.
Además, la fase del voltaje de comando de reinicio puede determinarse al sumar la fase (0est) del voltaje de entrada al motor eléctrico en el momento de reiniciar a la fase de la integral de tiempo de la frecuencia de comando, que se obtiene al restar el gradiente de la frecuencia decreciente en función del tiempo (legrad) multiplicado por el tiempo para generar un torque a partir de la frecuencia en el momento del reinicio.
En otras palabras, la magnitud del voltaje de comando que se aplica al inversor 2 en el punto de tiempo D, es decir, el tiempo de reinicio, puede ser la magnitud del voltaje de entrada al motor eléctrico. La fase del voltaje de comando puede ser la fase (0est) del voltaje de entrada al motor eléctrico. La fase del voltaje de comando en la sección G, es decir, la sección de reinicio, puede calcularse mediante el uso de la frecuencia de comando, que se obtiene al restar el gradiente de la frecuencia decreciente en función del tiempo (Wgrad) multiplicado por el tiempo para generar un torque a partir de la frecuencia en el momento del reinicio
La sección G, es decir, la sección de reinicio, finaliza en el punto de tiempo D cuando el voltaje de salida del inversor alcanza una magnitud predeterminada, y una bandera puede establecerse en 0. Al hacerlo, la unidad de selección 46 proporciona el voltaje de comando que se determina por la unidad de determinación de voltaje de comando 44 al inversor 2, de modo que el inversor 2 puede funcionar normalmente.
Además, como frecuencia de salida del inversor, se aplica en la sección G la misma frecuencia que la que se determina por la unidad de determinación de fase y magnitud de voltaje 42 que se determina en el punto de tiempo C. La frecuencia de salida del inversor puede aumentar de acuerdo con la relación de voltaje-frecuencia después del punto de tiempo D.
Como resultado, de acuerdo con el aparato para controlar un inversor de acuerdo con la modalidad ilustrativa de la presente descripción, puede verse que la corriente de entrada se elimina de la corriente del motor eléctrico en la sección de reinicio. Además, a diferencia de la Figura 6, la velocidad del motor eléctrico 3 y la frecuencia de salida del inversor 2 son casi coincidentes entre sí en todas las secciones de funcionamiento, como puede verse en (c) de la Figura 9. De acuerdo con la modalidad ilustrativa de la presente descripción, el aparato para controlar un inversor puede compensar un error correspondiente a una frecuencia de deslizamiento que posiblemente se produzca para generar un torque que depende de una carga, de modo que la frecuencia de deslizamiento puede ser pequeña. Como resultado, puede reducirse la amplitud de la corriente que se requiere para el reinicio.
De acuerdo con las modalidades ilustrativas de la presente descripción, un inversor puede reiniciarse de manera estable al compensar un error correspondiente a una frecuencia de deslizamiento para generar un torque que depende de una carga en una frecuencia de salida de un motor eléctrico en el momento del reinicio para evitar así una corriente de entrada al motor eléctrico.
Aunque las modalidades ilustrativas de la presente descripción se han descrito en detalle, estas son meramente ilustrativas. Los expertos en la técnica apreciarán que son posibles varias modificaciones sin apartarse del alcance de la presente descripción. En consecuencia, el verdadero alcance de la presente descripción que se busca proteger está definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un aparato para controlar un inversor que se emplea en un sistema inversor, el aparato que comprende: una primera unidad de determinación (42) que se configura para determinar una frecuencia de un voltaje de entrada a un motor eléctrico (3) cuando una potencia de entrada se reduce por debajo de una potencia nominal, y para determinar una magnitud, una fase y una frecuencia de un voltaje de entrada al motor eléctrico (3) en el momento del reinicio si se restablece la potencia de entrada; y
    una segunda unidad de determinación (43) que se configura para determinar un voltaje de comando para aplicarlo al inversor (2) en una sección de reinicio después del tiempo de reinicio hasta que un voltaje de salida del inversor (2) alcance un voltaje de salida predeterminado, en donde la segunda unidad de determinación (43) se configura para determinar una frecuencia de comando (wref_fly) en el momento en que se genera un torque apropiado, la determinación que se basa en la frecuencia (west1) del voltaje de entrada al motor eléctrico (3) cuando la potencia de entrada se reduce por debajo de la potencia nominal, la frecuencia (w est2) del voltaje de entrada al motor eléctrico (3) en el momento del reinicio y un valor de compensación que es un período de tiempo (T_comp) que se requiere para generar el torque apropiado, y para determinar una fase (0ref_fly) del voltaje de comando en la sección de reinicio con base en la fase (0est) del voltaje de entrada al motor eléctrico en el momento del reinicio y la frecuencia de comando (wref_fly).
  2. 2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende, además:
    una unidad de detección de voltaje (30) que se configura para medir el voltaje de entrada al motor eléctrico (3); y una unidad de transformación (41) que se configura para transformar el voltaje de entrada al motor eléctrico (3) que se mide por la unidad de detección de voltaje (30) en componentes de voltaje del eje d y del eje q en un sistema de coordenadas síncrono y proporcionarlo a la primera unidad de determinación (42).
  3. 3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la segunda unidad de determinación (43) se configura para determinar un gradiente (wgrad) de una frecuencia decreciente entre el momento del reinicio y un punto de tiempo en el que la potencia de entrada disminuye por debajo de una potencia nominal, y para determinar la frecuencia de comando (wref_fly) al restar un valor multiplicado del gradiente (wgrad) de la frecuencia decreciente por el valor de compensación (T_comp) de la frecuencia (w est2) del voltaje de entrada al motor eléctrico (3) en el momento del reinicio.
  4. 4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el valor de compensación se determina en un intervalo de un cuarto a un tercio de una constante de tiempo del motor eléctrico.
  5. 5. El aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la segunda unidad de determinación (43) se configura para determinar la fase (0ref_fly) del voltaje de comando en la sección de reinicio al sumar una integral de tiempo de la frecuencia de comando (wref_fly) a la fase (0est) del voltaje de entrada al motor eléctrico (3) en el momento del reinicio.
  6. 6. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la segunda unidad de determinación (43) se configura para determinar una magnitud del voltaje de comando en el momento del reinicio para que coincida con la magnitud del voltaje de entrada al motor eléctrico (3) en el momento del reinicio.
  7. 7. El aparato de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la segunda unidad de determinación (43) se configura para determinar la magnitud del voltaje de comando en la sección de reinicio al sumar un cambio de voltaje predeterminado en función del tiempo a la magnitud del voltaje de entrada al motor eléctrico (3) en el momento del reinicio.
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