FI96467C - Method for defining the rotational speed, magnitude and momentum of a flow - Google Patents
Method for defining the rotational speed, magnitude and momentum of a flow Download PDFInfo
- Publication number
- FI96467C FI96467C FI942700A FI942700A FI96467C FI 96467 C FI96467 C FI 96467C FI 942700 A FI942700 A FI 942700A FI 942700 A FI942700 A FI 942700A FI 96467 C FI96467 C FI 96467C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- flux
- commutation
- network
- determining
- voltage
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/36—Arrangements for braking or slowing; Four quadrant control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
9646796467
Menetelmä vuon pyörimisnopeuden, suuruuden ja hetkellisen suunnan määrittämiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä vuon pyöri -5 misnopeuden, suuruuden ja hetkellisen suunnan määrittämiseksi käytettäväksi n-vaiheisen vaihtojänniteverkon ja tasajännitevälipiirin väliin molempiin suuntiin sähkötehoa siirtämään sovitetun verkkovaihtosuuntaajan synkronoinnissa vaihtojänniteverkon kanssa, kun virtaa ei kulje verkko-10 vaihtosuuntaajan kautta, joka verkkovaihtosuuntaaja käsittää n haaraa asianomaisine ohjattuine kytkimineen ja niiden kunkin rinnalle kytkettyine vain yhteen suuntaan johtavine komponentteineen, jotka haarat on kytketty kuristimien kautta vaihtojänniteverkon vaiheisiin. Keksintö kos-15 kee myös tilannetta, jossa verkkovaihtosuuntaaja jo on kuormitettu toimimaan diodimoodissa eli sen vain yhteen suuntaan johtavien komponenttien kautta kulkee jo virtaa. Menetelmää voidaan varioida kattamaan myös tilanteet, joissa jo tunnetaan vaihtojänniteverkon pyörimissuunta ja 20 taajuus samoin kuin jännite, joka on suoraan verrannollinen vuon suuruuteen vaihtosähköjärjestelmän taajuuden ollessa vakio, jolloin on tarpeen määrittää ainoastaan vuon suunta.The present invention relates to a method for determining the speed, magnitude and instantaneous direction of flux rotation -5 for use between a n-phase AC network and a DC link in both directions to synchronize electrical power via an inverter, which mains inverter comprises n branches with their respective controlled switches and their only parallel-connected components connected in parallel, which branches are connected via chokes to the phases of the AC network. The invention also relates to a situation in which the mains inverter is already loaded to operate in diode mode, i.e. current is already flowing through its components conducting in only one direction. The method can also be varied to cover situations where the direction of rotation and the frequency of the AC network are already known, as well as a voltage directly proportional to the flux when the frequency of the AC system is constant, in which case only the flux direction needs to be determined.
Edeltävän mukaisesti keksinnön kohteena on menetel-·. . 25 mä vuon alkuarvon määrittämiseksi käytettäväksi verkko- vaihtosuuntaajan synkronoinnissa vaihtojänniteverkkoon, kun verkkovaihtosuuntaaja on nimensä mukaisesti kytketty vaihtojänniteverkon ja tasajännitevälipiirin väliin. Tyypillisesti tämä tasajännitevälipiiri syöttää puolestaan 30 vaihtosuuntaajaa, joka syöttää yhtä tai useampaa sähkö-moottoria. Tällaisessa järjestelyssä teho syötetään tavan-omaisimmin sähköverkosta moottoriin, mutta esimerkiksi moottoria jarrutettaessa saattaa syntyä tilanteita, joissa on tarpeen siirtää sähköenergiaa myös kuormasta tasajänni-35 tevälipiirin kautta sähköverkkoon. Näissä tilanteissa jou- 2 96467 dutaan verkkovaihtosuuntaajan ohjatut kytkimet ottamaan käyttöön ja synkronoimaan ne vaihtojänniteverkon kanssa eikä verkkovaihtosuuntaajaa voida tällöin käyttää pelkästään diodimoodissa, jossa se toimii yksinomaan tasasuun-5 taussiltana eikä salli tehon siirtoa välipiiristä vaihto-j änniteverkkoon.Accordingly, the invention relates to a method. . 25 to determine the initial value of the flux for use in synchronizing the AC inverter with the AC voltage network when the network inverter is connected between the AC voltage network and the DC link. Typically, this DC link supplies, in turn, supplies 30 inverters that supply one or more electric motors. In such an arrangement, the power is usually supplied from the electrical network to the motor, but when the motor is braked, for example, situations may arise in which it is necessary to transfer electrical energy also from the load via the DC link 35 to the electrical network. In these situations, the controlled switches of the mains inverter must be enabled and synchronized with the AC mains, and the mains inverter cannot be used in diode mode alone, where it acts exclusively as a rectifier-5 back-up bridge and does not allow power transfer from the DC link to the AC.
Jotta verkkovaihtosuuntaaja voidaan synkronoida vaihtojänniteverkkoon, tarvitaan tieto sähköverkossa vallitsevasta jännitteen tai jännitteen generoivan vuon pyö-10 rimisnopeudesta eli taajuudesta, suuruudesta ja hetkellisestä suunnasta, jotta verkkovaihtosuuntaajan haarojen ohjatut kytkimet osataan tahdistaa oikein vaihtojännite-verkon vaihejännitteiden suhteen. Jännitehän muodostuu tunnetusti kaavan U =-d£/dt mukaan, jolloin jännitevektori 15 U ja vuovektori Ψ ovat 90°:n vaihesiirrossa toisiinsa nähden. Vaihtosähköverkon jännite on sinimuotoista ja vakio kulmanopeuden eli taajuuden mukaan vaihtelevaa. Tällöin vaihtosähköjärjestelmässä esiintyvä jännite on suoraan verrannollinen vuohon kulmanopeuden suuruuden ollessa ker-20 toimena. Lisäksi seuraavassa esityksessä oletetaan, että virran positiiviseksi kulkusuunnaksi on määritetty suunta vaihtosähköverkosta välipiiriin.In order to synchronize the mains inverter with the AC mains, information on the rotational speed of the voltage or voltage-generating current in the mains, ie the frequency, magnitude and instantaneous direction, is required to properly synchronize the AC switches' branches with the AC mains voltages. After all, a voltage is known to be formed according to the formula U = -d £ / dt, in which case the voltage vector 15 U and the current vector Ψ are in a phase shift of 90 ° with respect to each other. The voltage of the AC mains is sinusoidal and varies according to the constant angular velocity, ie frequency. In this case, the voltage present in the alternating current system is directly proportional to the current when the magnitude of the angular velocity is a factor of 20. In addition, the following presentation assumes that the positive flow direction is defined as the direction from the AC mains to the intermediate circuit.
Vuon pyörimisnopeus, suuruus ja hetkellinen suunta silloin, kun verkkovaihtosuuntaajan kautta ei kulje vielä • 25 lainkaan virtaa, määritetään keksinnön mukaisesti siten, että mitataan tasajännitevälipiirin jännite, kun väli-piiri on latautunut verkkojännitteen määräämään tasoon eikä välipiiriä kuormiteta eikä siihen virtaa energiaa 30 muualta, ja määritetään vuon suuruus tämän mitatun tasa-jännitteen perusteella, oikosuljetaan vaihtojänniteverkon vaiheet määräajaksi kytkemällä verkkovaihtosuuntaajan kunkin vaiheen kytkimet samaan tasajännitevälipiirin potentiaaliin ja 35 mitataan oikosulun aikana ensimmäinen oikosulkuvirtavekto- il 3 96467 ri, oikosuljetaan vaihtojänniteverkon vaiheet toistamiseen tietyn ajan kuluttua ensimmäisestä oikosulusta ja mitataan oikosulun aikana toinen oikosulkuvirtavektori, 5 määritetään oikosulkuvirtavektoreiden ja niiden mittaushetkien eron perusteella vaihtojänniteverkon vaihe järjestys eli pyörimissuunta ja taajuus ja määritetään vuon suunta kiertämällä toista oikosul-kuvirtavektoria 90° määritettyyn pyörimissuuntaan.According to the invention, the rotational speed, magnitude and instantaneous direction of the flux when no current is still flowing through the mains inverter are determined by measuring the DC link voltage when the DC link is charged to the mains voltage and the DC link is loaded and energized from elsewhere, and determining the magnitude of the flux based on this measured DC voltage, short-circuiting the AC mains phases by switching the switches of each phase of the AC inverter to the same DC link potential, and measuring the short-circuit current , 5 determine the phase sequence of the AC voltage network, ie the direction of rotation, on the basis of the difference between the short-circuit current vectors and their measurement moments a and frequency, and the direction of the flux is determined by rotating the second short-circuit vector by 90 ° in the specified direction of rotation.
10 Jos tilanteessa, jossa verkkovaihtosuuntaajan kaut ta ei vielä lainkaan kulje virtaa tunnetaan vaihtojännite-verkon pyörimissuunta ja taajuus samoin kuin jännite, joka on suoraan verrannollinen vuon suuruuteen, voidaan keksinnön mukainen menetelmä yksinkertaistaa käsittämään ainoas-15 taan vaiheet, joissa oikosuljetaan vaihtojänniteverkon vaiheet määräajaksi kytkemällä verkkovaihtosuuntaajan kunkin vaiheen kytkimet samaan tasajännitevälipiirin potentiaaliin ja mitataan oikosulun aikana oikosulkuvirtavektori ja 20 määritetään vuon suunta kiertämällä oikosulkuvirta- vektoria 90° verkon pyörimissuuntaan.10 If, in a situation where no current is still flowing through the AC inverter, the direction and frequency of rotation of the AC network as well as the voltage directly proportional to the flux are known, the method according to the invention can be simplified to comprise only the steps of short-circuiting AC switches the phase of each phase to the same DC link potential and measures the short-circuit current vector during the short circuit and determines the flow direction by rotating the short-circuit current vector 90 ° in the direction of rotation of the network.
Usein verkkovaihtosuuntaajaa käytetään pelkästään tasasuuntaussiltana ja vaihtosuuntausominaisuus aktivoidaan vain tarvittaessa. Tasasuuntaussiltana verkkovaih-·'. . 25 tosuuntaajan vain yhteen suuntaan johtavien komponenttien kautta kulkee virtaa. Tässä tilanteessa keksinnönmukainen menetelmä käsittää vaiheet, joissa mitataan tasajännitevälipiirin jännite, kun virtaa ei vielä kulje verkkovaihtosuuntaajan kautta eikä välipii-30 riin tuoda energiaa muualta ja määritetään vuon suuruus tämän mitatun tasajännitteen perusteella, mitataan virran huippuarvon kohdalla ensimmäinen huippuvirtavektori, , . mitataan virran seuraavan huippuarvon kohdalla toi- 35 nen huippuvirtavektori, 96467 4 määritetään huippuvirtavektoreiden ja niiden mit-taushetkien eron perusteella vaihtojänniteverkon vaihejärjestys eli pyörimissuunta ja taajuus ja määritetään vuon suunta jomman kumman huippuvirta-5 vektorin suuntaan perustuen.Often, the mains inverter is used only as a rectifier bridge and the inverter feature is activated only when necessary. As a rectifier bridge, the network switch- ''. . Current flows through the components in only one direction of the 25 rectifiers. In this situation, the method according to the invention comprises the steps of measuring the DC link voltage when no current is yet flowing through the mains inverter and no energy is supplied to the DC link from elsewhere and determining the flux based on this measured DC voltage, measuring the first peak current vector. measuring a second peak current vector at the next peak value of the current, 96467 4 determining the phase sequence of the AC voltage network, i.e. the direction of rotation and frequency, based on the difference between the peak current vectors and their measurement moments, and determining the flow direction based on the direction of either peak current vector.
Vuon suunnan määrittäminen perustuu tällöin virran huippuarvon ja jännitteen huippuarvon väliseen riippuvuuteen erityisesti suunnan suhteen ja toisaalta jännitteen suunnan ja vuon suunnan väliseen riippuvuuteen. Tah-10 distuksen kannalta virran huippuarvon hetki ei kuitenkaan ole kaikkein suotavin juuri virran suuruuden johdosta. Jotta tahdistus voisi perustua kommutoinnin alkuhetkeen käsittää menetelmä lisäksi vaiheet, joissa määritetään kommutoinnin alkuhetki ja 15 määritetään vuon suunta kommutointiajan alussa kiertämällä toista huippuvirtavektoria kulman 360°/2n verran eteenpäin pyörimissuunnassa.The determination of the flux direction is then based on the dependence between the peak value of the current and the peak value of the voltage, in particular with respect to the direction, and on the other hand, the dependence between the voltage direction and the flux direction. However, from the point of view of Tah-10, the moment of peak current is not the most desirable precisely because of the magnitude of the current. In order for the synchronization to be based on the start time of the commutation, the method further comprises the steps of determining the start time of the commutation and determining the flow direction at the beginning of the commutation time by rotating the second peak current vector 360 ° / 2n forward in the direction of rotation.
Jos tahdistus halutaan perustaa kommutoinnin loppu-hetkeen, joka itse tahdistuksen suorittamisen kannalta 20 lienee suotuisin hetki, käsittää menetelmä lisäksi vaiheet, joissa määritetään kommutoinnin kesto, määritetään kulma, jonka vuo siirtyy kommutointia jän kuluessa taajuuden ja kommutoinnin kestoajan : 25 tulona ja määritetään vuon suunta kommutoinnin tapahduttua summaamalla vuon suuntaan kommutointiajän alussa kulma, jonka vuo siirtyy kommutoinnin aikana.If synchronization is to be based on the end of commutation, which is probably the most favorable moment for performing the synchronization itself, the method further comprises the steps of determining the commutation duration, determining the angle at which the flux shifts during commutation, the frequency and commutation duration: after summing the flux direction at the beginning of the commutation time by the angle that the flux shifts during commutation.
Jos edellä määritellyssä tilanteessa, jossa vain 30 yhteen suuntaan johtavien komponenttien kautta jo kulkee virtaa, tunnetaan vaihtojänniteverkon pyörimissuunta ja taajuus samoin kuin jännite, joka on suoraan verrannollinen vuon suuruuteen, voidaan keksinnön mukainen menetelmä yksinkertaistaa käsittämään ainoastaan vaiheet, joissa 35 mitataan virran huippuarvon kohdalla huippuvirta- 1! 5 96467 vektori ja määritetään vuon suunta huippuvirtavektorin suuntaan perustuen. Tällöin tahdistus siis perustuu huippuvir-ran hetkeen. Jos tahdistus halutaan perustaa kommutoinnin 5 alkuhetkeen, niin menetelmä lisäksi käsittää vaiheet, j oissa määritetään kommutoinnin alkuhetki ja määritetään vuon suunta kommutointiajan alussa kiertämällä huippuvirtavektoria kulman 360°/2n verran 10 eteenpäin pyörimissuunnassa. Jos tahdistus halutaan perustaa kommutoinnin päättymishetkeen menetelmä lisäksi käsittää vaiheet, joissa määritetään kommutoinnin kesto, määritetään kulma, jonka vuo siirtyy kommu-15 tointiajan kuluessa taajuuden ja kommutoinnin kestoajan tulona ja määritetään vuon suunta kommutoinnin tapahduttua summaamalla vuon suuntaan kommutointiajan alussa kulma, jonka vuo siirtyy kommutoinnin aikana.If, in the situation defined above, where only 30 unidirectional components are already flowing, the direction and frequency of rotation of the AC network as well as the voltage directly proportional to the flux are known, the method of the invention can be simplified to include only the steps of measuring the current at peak current. 1! 5 96467 vector and determining the flow direction based on the direction of the peak current vector. In this case, the synchronization is therefore based on the peak current moment. If it is desired to base the synchronization on the start time of the commutation 5, then the method further comprises the steps of determining the start time of the commutation and determining the flow direction at the beginning of the commutation time by rotating the peak vector by 360 ° / 2n in the forward rotation direction. If synchronization is to be established at the end of commutation, the method further comprises the steps of determining the commutation duration, determining the angle flowing during the commutation time as a product of frequency and commutation duration, and determining the flux direction after commutation by summing the flux at the beginning of the commutation time. .
20 Seuraavassa keksinnön mukaisia menetelmiä kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisten menetelmien toteuttamiseen soveltuvan verkkovaihtosuuntaajan periaat-: 25 teellisen kytkennän, kuvio 2 esittää vektoriesityksenä verkkovaihtosuuntaajan oikosulkutilanteessa syntyvät virrat ja niihin perustuen vuon suunnan ja kuvio 3 esittää virtaympyrän kuvion 1 mukaiselle 30 verkkovaihtosuuntaajalle sen toimiessa tasasuuntaussilta-na.The methods according to the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows the basic connection of a network inverter suitable for carrying out the methods according to the invention; Fig. 2 shows a vector representation of currents in a network inverter short circuit and based on them. to the network inverter as it acts as a rectifier bridge.
Kuviossa 1 on esitetty periaatekytkentä, jossa verkkovaihtosuuntaaja WS on kytketty kolmivaiheisen vaihto jänniteverkon U, jonka vaihejännitteet ovat U0,U1 ja U2, 35 ja tasajännitevälipiirin 1 väliin. Tällöin verkkovaih- 6 9646? tosuuntaajan WS kunkin haaran ja vaihtojänniteverkon vaiheiden väliin on kytketty verkkokuristimet L. Verkkovaih-tosuuntaajan tasajännitevälipiirin 1 puolelle on kytketty kondensaattori C, jonka yli vaikuttaa tasajännite Uc ja 5 tätä tasajännitevälipiiriä 1 kuormittaa kuorma Sdc. Itse verkkovaihtosuuntaaja WS puolestaan käsittää kussakin haarassa kaksi ohjattua kytkintä, ensimmäisessä haarassa kytkimet SI ja S2, toisessa haarassa kytkimet S3 ja S4 ja kolmannessa haarassa kytkimet S5 ja S6. Näiden ohjattujen 10 kytkimien rinnalle on kytketty vain yhteen suuntaan johtavat komponentit, kuten diodit, D1...D6. Verkkovaihtosuun-taajan toimiessa tasasuuntaussiltana virtaa kulkee ainoastaan diodien D1...D6 kautta ja vastaavasti verkkovaih-tosuuntaajan toimiessa vaihtosuuntaajana ja siirtäessä 15 tehoa ensisijaisesti tasajännitevälipiiristä vaihtojänni-teverkon U puolelle toimivat ohjatut kytkimet S1...S6.Figure 1 shows a schematic circuit in which the mains inverter WS is connected between a three-phase switching voltage network U with phase voltages U0, U1 and U2, 35 and a DC link 1. In this case, the network 6- a line choke L is connected between each branch of the rectifier WS and the phases of the AC voltage network. A capacitor C is connected to the DC voltage intermediate circuit 1 side of the mains inverter, over which the DC voltage Uc acts and 5 this DC voltage circuit 1 is loaded by a load Sdc. The mains inverter WS itself, in turn, comprises two controlled switches in each branch, switches S1 and S2 in the first branch, switches S3 and S4 in the second branch and switches S5 and S6 in the third branch. Alongside these controlled switches 10, only one-way conductive components, such as diodes, D1 ... D6, are connected. When the mains inverter acts as a rectifier bridge, current flows only through diodes D1 ... D6 and, respectively, when the mains inverter acts as an inverter and transfers 15 powers primarily from the DC link to the AC side of the AC network, controlled switches S1 ... S6 operate.
Keksinnön tavoitteena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla kuviossa 1 kuvatun kaltaisen verkkovaih-tosuuntaajan WS kytkimet S1...S6 kyetään synkronoimaan 20 vaihtojänniteverkon U vaiheisiin eli ensisijaisesti mää rittämään vaihtojänniteverkossa kullakin hetkellä vallitseva vuo. Tilanteessa, jossa verkkovaihtosuuntaajan kautta ei vielä kulje lainkaan virtaa, päästään tähän tietoon käsiksi seuraavien toimenpiteiden avulla.The object of the invention is to provide a method by means of which the switches S1 ... S6 of a mains inverter WS as described in Fig. 1 can be synchronized to the phases of the AC network U, i.e. primarily to determine the current flowing in the AC network at any given time. In a situation where no power is yet flowing through the mains inverter, this information can be accessed by the following steps.
25 Ensimmäisessä vaiheessa mitataan vuon suuruuden määrittämiseksi tasajännitevälipiirin tasajännite, kun kondensaattori C on latautunut vallitsevalla verkkojännitteellä tasajännitteeseen Uc. Tästä mitatusta tasajännit-teestä suoraan päätellä se vaihejännite, joka vaikuttaa 30 vaihtojänniteverkossa U. Tämä vaihtojänniteverkon jännit teen suuruus taas suoraan verrannollinen vuon suuruuteen tässä vaihtojänniteverkossa.In the first step, to determine the magnitude of the flux, the DC voltage of the DC link circuit is measured when the capacitor C is charged with the prevailing mains voltage to the DC voltage Uc. From this measured DC voltage, the phase voltage acting on the AC network U can be deduced directly. This voltage of the AC network is again directly proportional to the flux in this AC network.
Seuraavaksi oikosuljetaan vaihtojänniteverkon vaiheet määräajaksi. Tämä voi käytännössä tapahtua kytkemällä 35 joko kaikki alahaarojen ohjattavat kytkimet, siis kytkimetNext, the phases of the AC voltage network are short-circuited for a limited time. In practice, this can be done by connecting 35 all the switches controlled by the lower branches, i.e. the switches
IIII
7 96467 S2,S4 ja S6, samanaikaisesti johtaviksi tai vaihtoehtoisesti kytkemällä kaikki ylähaarojen kytkimet eli kytkimet SI, S3 ja S5 samanaikaisesti johtaviksi. Tässä tilanteessa vaihtojänniteverkon vaiheet syöttävät kuristimien L 5 kautta oikosulkuvirran, joka mitataan. Käytännössä tämän oikosulkuvirran suunnan ja suuruuden määrittämiseen riittää kolmivaiheverkossa kahden vaiheen virran mittaaminen ja n-vaiheisessa verkossa n-l vaiheen virran suunnan ja suuruuden mittaaminen. Tämän oikosulun tulee luonnollises-10 ti olla suhteellisen lyhytkestoinen, esimerkiksi noin lOO^s. Seuraavaksi suoritetaan toinen samankaltainen oikosulku, jonka perusteella määritetään toinen virtavektori edellä kuvatulla tavalla. Näiden kahden oikosulkuvirtavek-torin, joita voidaan ajatella merkittäväksi esimerkiksi il 15 ja i2 ja näiden oikosulkuvirtavektoreiden mittaushetkien eron At avulla voidaan nyt määrittää vaihtojänniteverkon vaihejärjestys eli pyörimissuunta ja taajuus esimerkiksi seuraavan kaavan 1 avulla ws= (<i2 - <il)/At, (1) 20 missä <il tarkoittaa oikosulkuvirtavektorin il suuntaa, <i2 toisen oikosulkuvirtavektorin i2 suuntaa ja ws sähköverkon sähköistä taajuutta. Arvon ws etumerkki määrittää puolestaa verkon vaihejärjestyksen eli verkon pyörimissuunnan.7 96467 S2, S4 and S6, simultaneously conducting or alternatively by connecting all the switches of the upper branches, i.e. switches S1, S3 and S5, simultaneously conducting. In this situation, the phases of the AC voltage network supply a short-circuit current through the chokes L 5, which is measured. In practice, to determine the direction and magnitude of this short-circuit current, it is sufficient to measure the two-phase current in a three-phase network and to measure the direction and magnitude of the n-1 phase current in an n-phase network. This short circuit must, of course, be of relatively short duration, for example about 100 s. Next, a second similar short circuit is performed to determine the second current vector as described above. These two short-circuit current vectors, which can be considered significant, for example il 15 and i2, and the difference Δt of the measurement moments of these short-circuit current vectors can now be used to determine the phase sequence, ie direction of rotation and frequency, ) 20 where <il means the direction of the short-circuit current vector il, <i2 the direction of the second short-circuit current vector i2 and ws the electrical frequency of the electrical network. The sign of the value ws determines to represent the phase sequence of the network, i.e. the direction of rotation of the network.
25 Seuraavaksi määritetään vuon suunta kiertämällä toista oikosulkuvirtavektoria i2 90° määritettyyn pyörimissuuntaan. Tämä perustuu siihen, että oikosulkutapauk-sessa vuo on 90° edellä virtavektoria.25 Next, the direction of the flux is determined by rotating the second short-circuit current vector i2 90 ° in the specified direction of rotation. This is based on the fact that in the case of a short circuit, the flux is 90 ° above the current vector.
Edeltävän mukaisesti kyetään määrittämään kaikki 30 tarvittavat tiedot eli vuon pyörimisnopeus, suuruus ja sen hetkellinen suunta, jotta saadaan lähtökohtatiedot verkko-vaihtosuuntaajan ohjattujen kytkimien ohjaamiseksi siten, että niiden toiminta saadaan synkronoitua vaihtojännite-verkon U vaiheiden U0,U1 ja U2 kanssa.Accordingly, it is possible to determine all the necessary information, i.e. the current speed, magnitude and current direction, in order to obtain the starting information for controlling the controlled switches of the mains inverter so that their operation can be synchronized with phases U0, U1 and U2 of the alternating voltage network.
35 Kuviossa 2 on esitetty kaaviollisesti oikosulkuvir- 96467 a tavektorit il ja i2 samoin kuin vuovektori £ oikosulku-virtavektorin i2 mittaushetkellä.Fig. 2 schematically shows the short-circuit current 96467a vectors 111 and i2 as well as the current vector E at the time of measuring the short-circuit current vector i2.
Ylläkuvattua menettelyä voidaan merkittävästi yksinkertaistaa, jos ennakolta tunnetaan vaihtojänniteverkon 5 pyörimissuunta ja taajuus samoin kuin jännite, joka edeltävän mukaisesti on verrannollinen vuon suuruuteen. Tällöin joudutaan tekemään ainoastaan yksi oikosulku ja mittaamaan tässä tilanteessa syntyvä oikosulkuvirtavektori. Tämän oikosulkuvirtavektorin perusteella kyetään määrittä-10 mään vuon suunta kiertämällä oikosulkuvirtavektoria 90° jo ennakkoon tiedossa olleeseen verkon pyörimissuuntaan. Täten siis menetelmävaiheet, joissa määritetään vuon pyörimisnopeus ja suuruus voidaan jättää suorittamatta.The procedure described above can be significantly simplified if the direction of rotation and the frequency of the AC voltage network 5 are known in advance, as well as a voltage which, as before, is proportional to the magnitude of the flux. In this case, only one short-circuit has to be made and the short-circuit current vector generated in this situation has to be measured. Based on this short-circuit current vector, it is possible to determine the direction of the flow by rotating the short-circuit current vector 90 ° to the already known direction of rotation of the network. Thus, the method steps of determining the rotational speed and magnitude of the flux may be omitted.
Kuten edellä on jo käynyt ilmi, käytetään verkko-15 vaihtosuuntaajaa varsin usein diodimoodissa eli tilassa, jossa vain yhteen suuntaan johtavat komponentit, kuten diodit, D1...D6 johtavat eli toimivat tasasuuntaussiltana, mutta jossa ohjattuja komponentteja S1...S6 ei vielä ohjata. Jotta ohjatut kytkimet S1...S6 tässä tilanteessa voi-20 täisiin synkronoida vaihtojänniteverkkoon, tarvitaan, kuten edellä, tieto vaihtojänniteverkon vuon pyörimisnopeudesta, suuruudesta ja hetkellisestä suunnasta. Nyt kun verkkovaihtosuuntaajan WS kautta jo kulkee virta, voidaan tätä virtaa käyttää hyödyksi vuon määrityksessä. Samoin 25 kuin edellä määritetään vuon suuruus mittaamalla tasajän-nitevälipiirin 1 tasajännite Uc tilassa, jossa tasajänni-tevälipiirin kondensaattori C on latautunut vallitsevalla verkkojännitteellä. Tämän tasajännitteen perusteella kyetään, kuten edellä on jo todettu, suoraan määrittämään 30 verkkojännitteen suuruus ja sitä kautta vuon suuruus.As already shown above, the mains-15 inverter is quite often used in diode mode, i.e. in a state where only components conducting in one direction, such as diodes, D1 ... D6 conduct, i.e. act as a rectifier bridge, but where controlled components S1 ... S6 are not yet controlled. . In order for the controlled switches S1 ... S6 to be able to synchronize to the AC network in this situation, information on the rotational speed, magnitude and instantaneous direction of the AC network flux is required, as above. Now that current is already flowing through the mains inverter WS, this current can be used to determine the flow. As above, the magnitude of the flux is determined by measuring the DC voltage Uc of the DC link circuit 1 in a state where the capacitor C of the DC link circuit is charged with the prevailing mains voltage. On the basis of this direct voltage, as already stated above, it is possible to directly determine the magnitude of the mains voltage 30 and thus the magnitude of the flux.
Seuraavaksi mitataan kolmivaiheverkon tapauksessa kahden vaiheen virtamittausten ja n-vaiheisen verkon tapauksessa n-l-vaiheen virtamittausten avulla ensimmäinen virtavektori hetkellä, jolla virta saavuttaa huippuarvon. 35 Tätä mittaushetkeä on kuvion 3 virtaympyrässä merkittyNext, in the case of a three-phase network, the first current vector at the moment when the current reaches a peak value is measured by means of two-phase current measurements and in the case of an n-phase network by means of n-1-phase current measurements. 35 This measurement moment is marked in the flow circle in Figure 3
IIII
9646? 9 merkinnällä Tl. Jo tämän huippuvirtavektorin mittaushetken perusteella voitaisiin määrittää vuon suunta perustuen virran ja jännitteen ja toisaalta jännitteen ja vuon väliseen riippuvuuteen. Hetken Tl jälkeen kuviossa 3 nähdään 5 virran laskevan nopeasti hetkeen T2 asti, jolloin virta alkaa siirtyä seuraavalle vaiheelle. Tätä kommutoinnin alkuhetkeä on kuviossa 3 merkitty merkinnällä T2. Kommu-tointi, jonka kestoa voidaan merkitä Atk, päättyy kuviossa 3 merkinnällä T3 merkityssä kohdassa. Keksinnön mukaisessa 10 menetelmän edullisimmassa suoritusmuodossa pyritään määrittämään vuon suunta kommutoinnin päättymishetkellä ja sitä varten määritetään kommutoinnin alkuhetki T2 ja sen loppuhetki T3 ja niiden erotuksena kommutoinnin kesto Atk. Kommutoinnin päätyttyä kasvaa virta seuraavaan huippuar-15 voonsa, joka saavutetaan hetkellä T4. Tällöin mitataan toinen huippuvirtavektori ±2. Samoin kuin edellä voidaan nyt huippuvirtavektoreiden il ja i2 ja niiden mittaushet-kien eron At perusteella määrittää vaihtojänniteverkon vaihejärjestys eli pyörimissuunta ja taajuus ws kaavan 1 20 mukaisesti. Vuon suunta määritetään puolestaan siten, että määritetään ensin vuon suunta kommutointiajan alussa kiertämällä toista huippuvirtavektoria i2 kolmivaihever-kossa 60° ja n-vaiheisessa verkossa 360°/2n eteenpäin määritetyssä pyörimissuunnassa. Tämä perustuu siihen, että 25 mikäli kommutointeja ei huomioitaisi ja tasavirtakom-ponentti oletettaisiin jatkuvaksi, voitaisiin päätellä virtavektorin nollakohdasta, että verkon vuo ja välipiirin kehittämä vuo ovat yhtä pitkiä ja samansuuntaisia, jolloin vuo on seuraavasta virtavektorista virran juuri siirryttyä 30 vaiheelta toiselle 60° (tai n-vaiheisessa verkossa 360°/2n edellä virtavektoria). Näin saatua vuovektoria on kuviossa 3 havainnollistettu vektorilla ΨΤ2. Käytännössä kommutoin-ti joudutaan kuitenkin ottamaan huomioon. Tämän johdosta määritetään kulma Δα, jonka vuo siirtyy kommutointiajan 35 Atk kuluessa taajuuden ws ja kommutoinnin kestoajan Atk 10 9646? tulona eli Δα = wsAtk. (2)9646? 9 with the notation Tl. Based on the measurement moment of this peak current vector alone, the direction of the flux could be determined based on the dependence between the current and the voltage and the voltage and the flux on the other hand. After time T1, it can be seen in Figure 3 that the current 5 drops rapidly until time T2, when the current begins to move to the next step. This start of commutation is denoted by T2 in Fig. 3. The commutation, the duration of which can be marked Atk, ends at the point marked T3 in Fig. 3. In the most preferred embodiment of the method 10 according to the invention, the aim is to determine the flow direction at the end of the commutation and for this purpose the start time T2 of the commutation and its end time T3 and the difference of the commutation duration Atk are determined. At the end of the commutation, the current increases to its next peak value, which is reached at time T4. In this case, measure the second peak current vector ± 2. As above, the phase sequence of the AC network, i.e. the direction of rotation and the frequency ws, can now be determined on the basis of the difference Δt of the peak current vectors 11 and i2 and their measurement moments according to the formula 1. The flow direction, in turn, is determined by first determining the flow direction at the beginning of the commutation time by rotating the second peak current vector i2 in the three-phase network 60 ° and in the n-phase network 360 ° / 2n in the specified direction of rotation. This is based on the fact that if the commutations are disregarded and the DC component is assumed to be continuous, it could be inferred from the zero of the current vector that the network flux and the flux generated by the DC link are equal and parallel, flowing from in an n-phase network 360 ° / 2n above the current vector). The flow vector thus obtained is illustrated in Fig. 3 by the vector ΨΤ2. In practice, however, commutation must be taken into account. As a result, the angle Δα whose flux shifts during the commutation time 35 Atk is determined by the frequency ws and the commutation duration Atk 10 9646? as input or Δα = wsAtk. (2)
Vuon suunta kommutoinnin tapahduttua kyetään nyt määrittämään summaamalla kommutointiajan alussa määritet-5 tyyn vuon suuntaan kulma Δα eli kulma, jonka vuo likimain siirtyy kommutoinnin aikana. Näin saatua vuovektoria on havainnollistettu kuviossa 3 vektorilla ΨΤ4 . On selvää, että vuon paikka voitaisiin määrittää edellä kuvatun menettelyn sijasta myös esimerkiksi huippuvirtavektorin tai 10 kommutoinnin alkuhetken mukaan, jolloin vuon paikan määritys kyseiseen hetkeen sidottuna yksityiskohdiltaan vaan ei periaatteeltaan hivenen poikkeaisi kuvatusta menettelystä. Mikäli synkronointirutiini halutaan sitoa juuri määrättyyn vuon paikkaan, on mielekästä valita juuri tietty diodisil-15 lan tila (huippuvirta, kommutoinnin alku-tai loppuhetki) vuon määrittämiseksi synkronointia varten. Edellä esitetty ratkaisu soveltuu siten tilanteisiin, joissa diodisillan kommutoinnin halutaan synkronointihetkellä olevan ohitse, mutta virta ei ole vielä kasvanut huippuarvoonsa.The direction of the flux after commutation can now be determined by summing the angle Δα in the direction of the flux determined at the beginning of the commutation time, i.e. the angle whose flux approximately shifts during commutation. The flow vector thus obtained is illustrated in Fig. 3 by the vector ΨΤ4. It is clear that instead of the procedure described above, the location of the flux could also be determined according to, for example, the peak current vector or the initial moment of commutation, whereby the determination of the flux location bound to that moment would differ slightly from the described procedure. If it is desired to bind the synchronization routine to a specific flux location, it makes sense to select a specific diode-15 state (peak current, start or end of commutation) to determine the flux for synchronization. The above solution is thus suitable for situations in which it is desired to bypass the diode bridge commutation at the time of synchronization, but the current has not yet risen to its peak value.
20 Jos vaihtojänniteverkon pyörimissuunta ja taajuus samoin kuin jännite eli vuon suuruus tunnetaan ja verkko-vaihtosuuntaaja toimii diodimoodissa voidaan edellä kuvatuista toimenpideaskelista varsin monet jättää pois. Täl-löinhän ei ole tarpeen määrittää vuon suuruutta eikä 25 myöskään vuon pyörimisnopeutta vaan tarvitaan ainoastaan tieto vuon hetkellisestä suunnasta. Tässä tarkoituksessa määritetään, kuten edelläkin, kommutoinnin alkuhetki ja loppuhetki ja niiden erotuksena kommutoinnin kesto. Samoin mitataan kommutointia seuraavan virran huippuarvon kohdal-30 la huippuvirtavektori. Näistä voidaan päätellä vuon suunta kommutointiajan alussa kiertämällä huippuvirtavektoria kolmivaiheverkon tapauksessa 60° eteenpäin pyörimissuunnassa. Tämän jälkeen määritetään kulma Δα, jonka vuo siirtyy kommutointiajan kuluessa kaavan 2 mukaisesti. Samoin 35 kuin edellä vuon suunta kommutoinnin tapahduttua saadaan il 11 96467 nyt summaamalla vuon suuntaan kommutointiajan alussa kulma Aa, jonka vuo on siirtynyt kommutoinnin aikana.20 If the direction and frequency of rotation of the AC voltage network as well as the voltage, i.e. the magnitude of the flux, are known and the network inverter operates in diode mode, quite a number of the steps described above can be omitted. In this case, it is not necessary to determine the magnitude of the flow or the rotation speed of the flow, but only information about the instantaneous direction of the flow is needed. For this purpose, as before, the start and end time of the commutation and, as a difference, the duration of the commutation are determined. Similarly, the peak current vector is measured at the peak value of the current following commutation. From these, the flow direction can be deduced at the beginning of the commutation time by rotating the peak current vector 60 ° forward in the direction of rotation in the case of a three-phase network. The angle Δα, the flux of which shifts during the commutation time according to formula 2, is then determined. As above, after the flux direction commutation has taken place, the angle Aa whose flux has shifted during the commutation is now summed in the flux direction at the beginning of the commutation time.
Yllä keksinnön mukaista menetelmää on kuvattu pääasiallisesti vain kolmivaiheisen järjestelmän yhteydessä.The method according to the invention has been described above mainly only in connection with a three-stage system.
5 Kuten toisaalta on annettu ymmärtää, soveltuu keksinnön mukainen menetelmä toteutettavaksi myös minkä tahansa vai-heisen tai taajuisen vaihtojänniteverkon yhteydessä toteuttamalla tarvittavat toimenpiteet oheisten patenttivaatimusten mukaisina.On the other hand, as indicated, the method according to the invention is also suitable for implementation in connection with any phase or frequency AC voltage network by carrying out the necessary measures in accordance with the appended claims.
Claims (8)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI942700A FI96467C (en) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | Method for defining the rotational speed, magnitude and momentum of a flow |
TW084105339A TW264540B (en) | 1994-06-08 | 1995-05-26 | A method for determining the rotational speed, magnitude and instantaneous direction of a flux |
AU26178/95A AU2617895A (en) | 1994-06-08 | 1995-06-06 | A method for determining the rotational speed, magnitude and instantaneous direction of a flux |
PCT/FI1995/000324 WO1995034125A1 (en) | 1994-06-08 | 1995-06-06 | A method for determining the rotational speed, magnitude and instantaneous direction of a flux |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI942700A FI96467C (en) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | Method for defining the rotational speed, magnitude and momentum of a flow |
FI942700 | 1994-06-08 |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI942700A0 FI942700A0 (en) | 1994-06-08 |
FI942700A FI942700A (en) | 1995-12-09 |
FI96467B FI96467B (en) | 1996-03-15 |
FI96467C true FI96467C (en) | 1996-06-25 |
Family
ID=8540873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI942700A FI96467C (en) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | Method for defining the rotational speed, magnitude and momentum of a flow |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2617895A (en) |
FI (1) | FI96467C (en) |
TW (1) | TW264540B (en) |
WO (1) | WO1995034125A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE513764C2 (en) * | 1998-10-16 | 2000-10-30 | Atlas Copco Controls Ab | Method for restarting a permanent magnet synchronous motor during residual rotation |
JP3681318B2 (en) | 2000-02-28 | 2005-08-10 | 株式会社日立製作所 | Synchronous motor control device and vehicle using the same |
FI113106B (en) | 2001-06-14 | 2004-02-27 | Abb Oy | Method for coupling an inverter to alternating voltage |
EP2621074A1 (en) * | 2012-01-24 | 2013-07-31 | ABB Research Ltd. | Multicore implemented weight-function based predictive control of an electric converter |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI92115C (en) * | 1992-07-29 | 1994-09-26 | Abb Stroemberg Drives Oy | Method for determining the residual flux of an inverter-fed short-circuit machine |
-
1994
- 1994-06-08 FI FI942700A patent/FI96467C/en not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-05-26 TW TW084105339A patent/TW264540B/en not_active IP Right Cessation
- 1995-06-06 AU AU26178/95A patent/AU2617895A/en not_active Abandoned
- 1995-06-06 WO PCT/FI1995/000324 patent/WO1995034125A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI96467B (en) | 1996-03-15 |
TW264540B (en) | 1995-12-01 |
FI942700A (en) | 1995-12-09 |
WO1995034125A1 (en) | 1995-12-14 |
FI942700A0 (en) | 1994-06-08 |
AU2617895A (en) | 1996-01-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5483140A (en) | Thyristor based DC link current source power conversion system for motor driven operation | |
FI119493B (en) | Arrangements for measuring the current through a frequency converter | |
US5481451A (en) | AC-to-AC power inverter apparatus functioning without smoothing capacitor, and control method thereof | |
JPH09224376A (en) | Power conversion method and power converter | |
US10348127B2 (en) | Three-phase uninterruptible power supply control method and apparatus, and three-phase uninterruptible power supply responsive to zero wire loss | |
US4112339A (en) | Measurement of pulsating torque in a current source inverter motor drive | |
US6525497B2 (en) | Phase distortion compensating apparatus and method for reducing torque ripple in 3-phase motor | |
US8319490B2 (en) | Method in connection with frequency converter | |
KR20160050546A (en) | Apparatus for controlling inverter | |
FI96467C (en) | Method for defining the rotational speed, magnitude and momentum of a flow | |
US20240097550A1 (en) | Controller for controlling a balancer circuit | |
JPS63500700A (en) | Improved modulation method and apparatus for static power frequency converters | |
US4349867A (en) | Control apparatus for a cycloconverter | |
US20050281068A1 (en) | Control of the mains bridge of a frequency converter | |
JPS62233069A (en) | Motor controller | |
Krause et al. | Analysis and simplified representations of rectifier-inverter reluctance-synchronous motor drives | |
CHATTOPADHYAY | Cycloconverters and cycloconverter-fed drives: A review | |
Brennen | A comparative analysis of two commutation circuits for adjustable current input inverters feeding induction motors | |
JP2000308368A (en) | Power conversion circuit | |
KR101893240B1 (en) | Apparatus for controlling inverter | |
JPS6035892B2 (en) | power converter | |
JPH0447554B2 (en) | ||
Joshi et al. | Modified steady-state analysis of the current-source inverter and squirrel cage motor drive | |
JPH10191641A (en) | Uninterruptible power supply | |
SU989710A1 (en) | Dc voltage-to-ac voltage converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB | Publication of examined application | ||
MA | Patent expired |