ITCO20100011A1

ITCO20100011A1 - Sistema e metodo di smorzamento del modo torsionale basato su raddrizzatore e invertitore

Info

Publication number: ITCO20100011A1
Application number: IT000011A
Authority: IT
Inventors: Alfredo Sebastian Achilles; Paola Rotondo; Simon Schramm; Christof Sihler
Original assignee: Nuovo Pignone Spa
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-02
Also published as: EP2553804A1; KR20130095633A; CN102918764A; JP2013527737A; AU2016203729A1; AU2011234459A1; US20130106330A1; MX2012011414A; WO2011121041A1; RU2012141146A; BR112012024812A2; CN102918764B; IT1399116B1; CA2794819A1

Description

TITLE / TITOLO:

RECTIFIER AND INVERTER BASED TORSIONAL MODE DAMPING SYSTEM AND METHOD /

SISTEMA E METODO DI SMORZAMENTO DEL MODO TORSIONALE BASATO SU RADDRIZZATORE E INVERTER

ARTE NOTA CAMPO DELL'INVENZIONE

Le realizzazioni dell’oggetto divulgato dal presente documento si riferiscono in generale a metodi e sistemi e, più particolarmente, a meccanismi e tecniche per lo smorzamento delle vibrazioni torsionali di un sistema di rotazione.

RIASSUNTO DELL’ARTE NOTA

L’industria del petrolio e del gas è soggetta a una crescente domanda di azionamento di varie macchine a velocità variabili. Tali macchine possono comprendere compressori, motori elettrici, espansori, turbine a gas, pompe, ecc. I motori elettrici a frequenza variabile aumentano l’efficienza energetica e offrono maggiore flessibilità per le macchine. Ad esempio, un meccanismo di azionamento di un treno di elevata compressione gas è l’inverter LCI (Load Commutated Inverter). Un treno di compressione gas comprende, ad esempio, una turbina a gas, un motore e un compressore. Il treno di compressione gas include più o meno macchine elettriche e turbomacchine. Tuttavia, un problema presentato dai sistemi azionati a elettronica di potenza è la generazione di componenti di mormorio nella coppia della macchina elettrica, a causa dell’armonica elettrica. Il componente di mormorio della coppia può interagire con il sistema meccanico a frequenze torsionali naturali della trasmissione, cosa che non è auspicabile.

Un’oscillazione o vibrazione torsionale è un movimento angolare oscillatorio che può verificarsi in un albero cui sono fissate diverse masse, come indicato nell’esempio alla Figura 1 . A causa dei giranti e delle altre masse distribuiti lungo l’albero 20, una rotazione del suddetto può essere interessata da oscillazioni torsionali prodotte dalla rotazione a diverse velocità delle masse (ad esempio i giranti) applicati all’albero.

Come sopra discusso, le vibrazioni torsionali sono generalmente prodotte dall’elettronica di potenza che aziona il motore elettrico. La Figura 1, ad esempio, mostra una sorgente di rete elettrica (alimentatore ) 22 che alimenta l’LCI 24, il quale a sua volta attiva l’albero 20 del motore 14. La rete elettrica può essere un generatore di corrente isolato. Al fine di smorzare (ridurre) le vibrazioni torsionali, come mostrato nella Figura 2 (che corrisponde alla Figura 1 del brevetto USA N.

7.173.399, concesso allo stesso assegnatario di questa applicazione, l’intera divulgazione del quale è inclusa nel presente per riferimento), è possibile fornire un controller inverter 26 a un inverter 28 dell’LCI 24 e configurare il suddetto per introdurre una modifica dell’angolo di ritardo deN’inverter (Δβ) onde modulare una quantità di potenza attiva trasferita dall’inverter 28 al motore 14. In alternativa, è possibile fornire un controller raddrizzatore 30 a un raddrizzatore 32 e configurare il suddetto per introdurre una modifica dell’angolo di ritardo del raddrizzatore (Δα), onde modulare la quantità di potenza attiva trasferita dal generatore 22 a una connessione DC 44 e di conseguenza al motore 14. Si noti che, modulando la quantità di potenza attiva trasferita dal generatore 22 al motore 14, è possibile smorzare le vibrazioni torsionali che appaiono nel sistema comprensivo del motore 14 e della turbina a gas 12. A tal riguardo, si noti che gli alberi del motore 14 e della turbina a gas 12 sono collegati l’un l’altro, mentre un albero del generatore 22 non è collegato né al motore 14 né alla turbina a gas 12.

I due controller 26 e 30 ricevono segnali in ingresso rispettivamente dai sensori 36 e 38 e tali segnali sono indicativi della coppia cui è soggetto il motore 14 e/o il generatore 22. In altre parole, il controller inverter 26 elabora il valore di coppia rilevato dal sensore 36 al fine di generare la modifica dell’angolo di ritardo deli’inverter (Δβ), mentre il controller raddrizzatore 30 elabora il valore di coppia rilevato dal sensore di coppia 38 per generare la modifica dell’angolo di ritardo del raddrizzatore (Δα). Il controller inverter 26 e quello raddrizzatore 30 sono indipendenti l’uno dall’altro e possono essere implementati insieme o da soli in un dato sistema. La Figura 2 mostra il sensore 36 che monitora una parte (sezione) 40 dell’albero del motore 14 e il sensore 38 che monitora un albero 42 del generatore di corrente 22. La Figura 2 mostra inoltre la connessione DC 44 tra il raddrizzatore 32 e l’inverter 28.

Tuttavia, la determinazione individuale della modifica dell’angolo di ritardo del raddrizzatore (Δα) o di quella dell’angolo di ritardo dell’inverter (Δβ) non rappresenta sempre un’operazione pratica e/o accurata. Di conseguenza, sarebbe auspicabile fornire sistemi e metodi che si avvalgono di altri approcci per smorzare le oscillazioni vibrazionali.

DESCRIZIONE SOMMARIA

Secondo una realizzazione esemplificativa, si ha un sistema di controllo di smorzamento del modo torsionale collegato a un convertitore che aziona una trasmissione comprensiva di una macchina elettrica e una non elettrica. Il sistema di controllo comprende un’interfaccia d’ingresso configurata per ricevere dati misurati correlati alle variabili del convertitore o della trasmissione, e un controller collegato all'interfaccia d’ingresso. Il controller è configurato per calcolare almeno un componente di coppia dinamica lungo una sezione di un albero della trasmissione in base ai dati misurati dall'interfaccia d’ingresso, generare dati di controllo di un raddrizzatore e un inverter del convertitore onde smorzare le oscillazioni torsionali di un albero della trasmissione in base ad almeno un componente di coppia dinamica, e inviare i dati di controllo al raddrizzatore e all’inverter per la modulazione di una potenza attiva scambiata tra il convertitore e la macchina elettrica.

Secondo un’altra realizzazione esemplificativa, si ha un sistema di azionamento di una macchina elettrica che fa parte di una trasmissione. Il sistema comprende un raddrizzatore configurato per ricevere corrente alternata da un alimentatore e trasformare la suddetta in corrente continua; una connessione DC collegata al raddrizzatore e configurata per trasmettere corrente continua; un inverter collegato alla connessione DC e configurato per trasformare la corrente continua ricevuta in corrente alternata; un’interfaccia di ingresso configurata per ricevere dati misurati correlati alle variabili del convertitore o della trasmissione; e un controller collegato all’interfaccia d’ingresso. Il controller è configurato per calcolare almeno un componente di coppia dinamica lungo una sezione di un albero della trasmissione in base ai dati misurati dall’interfaccia d’ingresso, generare dati di controllo del raddrizzatore e l’inverter del convertitore onde smorzare le oscillazioni torsionali di un albero del sistema meccanico in base ad almeno un componente di coppia dinamica, e inviare i dati di controllo al raddrizzatore e all’inverter per la modulazione di una potenza attiva scambiata tra il convertitore e la macchina elettrica.

Secondo un’ulteriore realizzazione esemplificativa, si ha un metodo di smorzamento delle vibrazioni torsionali di una trasmissione comprendente una macchina elettrica. Il metodo comprende la ricezione di dati misurati relativi alle variabili di (i) un convertitore che aziona la macchina elettrica o (ii) la trasmissione 0 (iii) entrambi; il calcolo di almeno un componente di coppia dinamica lungo una sezione di un albero della trasmissione in base ai dati misurati; la generazione di dati di controllo di un raddrizzatore e un inverter del convertitore onde smorzare le oscillazioni torsionali dell’albero della trasmissione in base ad almeno un componente di coppia dinamica; e l’invio di dati di controllo al raddrizzatore e all’inverter per la modulazione di una potenza attiva scambiata tra il convertitore e la macchina elettrica.

Secondo un'ulteriore realizzazione esemplificativa, un supporto leggibile da computer che includa istruzioni eseguibili da computer, dove le istruzioni, al momento dell’esecuzione, implementino un metodo di smorzamento delle vibrazioni torsionali. Le istruzioni per PC comprendono i passi indicati nel metodo citato al paragrafo precedente.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

1 disegni allegati, che sono incorporati nella descrizione dettagliata e ne costituiscono parte integrante, illustrano una o più forme di realizzazione e, insieme alla descrizione, spiegano tali forme di realizzazione. Nei disegni:

La Figura 1 è un diagramma schemàtico di una turbina a gas convenzionale collegata a una macchina elettrica e due compressori;

La Figura 2 è un diagramma schematico di una trasmissione con controller raddrizzatore e controller inverter;

La Figura 3 è un diagramma schematico di una turbina a gas, motore e carico controllati da un controller secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 4 è un diagramma schematico di un convertitore e della logica associata secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 5 è un diagramma schematico di un convertitore e della logica associata secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 6 è un grafico che illustra una coppia di un albero con controllo dello smorzamento disattivato;

La Figura 7 è un grafico che illustra una coppia di un albero con controllo dello smorzamento attivato secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 8 è un diagramma schematico di un convertitore e della logica associata secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 9 è un diagramma schematico di un controller configurato per controllare un convertitore per lo smorzamento delle vibrazioni torsionali secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 10 è un diagramma schematico di un controller che offre modulazione a un raddrizzatore secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 11 è un diagramma di flusso di un metodo di controllo di un raddrizzatore per lo smorzamento delle vibrazioni torsionali secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 12 è un diagramma schematico di un controller che offre modulazione a un raddrizzatore e un inverter secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 13 è un diagramma schematico delle tensioni di un inverter, raddrizzatore e connessione DC di un convertitore secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 14 è un grafico che illustra l’effetto torsionale delle modulazioni degli angoli alfa e beta secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 15 è un diagramma di flusso di un metodo di controllo di un inverter e raddrizzatore per lo smorzamento delle vibrazioni torsionali secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 16 è un diagramma schematico di un inverter VSl (Voltage Source Inverter) e il controller associato per lo smorzamento delle vibrazioni torsionali secondo una realizzazione esemplificativa;

La Figura 17 è un diagramma schematico di un sistema multimassa.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La seguente descrizione delle forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in diversi disegni identificano gli stessi elementi o elementi simili. La seguente descrizione dettagliata non limita l'invenzione. Il campo d’applicazione dell'invenzione è invece definito dalle rivendicazioni allegate. Le seguenti realizzazioni sono trattate, per ragioni di semplicità, in relazione alla terminologia e struttura di un motore elettrico azionato da un inverter LCI. Tuttavia, le realizzazioni da trattare in seguito non sono limitate a tale sistema, ma possono essere applicate (con le opportune regolazioni) ad altri sistemi azionati con altri dispositivi, come un inverter VSI.

Il riferimento in tutta la descrizione particolareggiata a "una forma di realizzazione” significa che una particolare funzione, struttura o caratteristica descritta in relazione a una forma di realizzazione è inclusa in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Perciò, la comparsa della frase “in una forma di realizzazione” in vari punti della descrizione particolareggiata non si riferisce necessariamente alla stessa forma di realizzazione. Inoltre, le particolari funzioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in qualsiasi modo adatto in una o più forme di realizzazione.

Secondo una realizzazione esemplificativa, è possibile configurare un sistema di controllo di smorzamento del modo torsionale per eseguire misurazioni elettriche e/o meccaniche su un albero di una macchina elettrica (motore o generatore) e/o un albero di una turbomacchina collegata meccanicamente alla macchina elettrica. Esso consente inoltre di stimare, in base alle misurazioni elettriche e/o meccaniche, i componenti della coppia dinamica e/o di una vibrazione di coppia in un punto desiderato di un albero di una trasmissione. I componenti della coppia dinamica possono essere una coppia, una posizione torsionale, una velocità torsionale o un’accelerazione torsionale dell’albero. In base a uno o più componenti della coppia dinamica, un controller può regolare/modificare uno o più parametri di un raddrizzatore che aziona la macchina elettrica per applicare una coppia desiderata per lo smorzamento deH’oscillazione di coppia. Come sarà discusso successivamente, sono disponibili diverse sorgenti dati per il controller per la determinazione dello smorzamento basato sul controllo del raddrizzatore. Secondo una realizzazione esemplificativa illustrata alla Figura 3, un sistema 50 comprende una turbina a gas 52, un motore 54 e un carico 56. Sono possibili altre configurazioni comprensive di una turbina a gas e/o diversi compressori o altre turbomacchine come il carico 56. Tuttavia, altre configurazioni possono comprendere uno o più espansori, uno o più generatori di corrente, o altre macchine contenenti un componente rotante, come turbine eoliche o differenziali. Il sistema illustrato nella Figura 3 è esemplificativo ed è semplificato per una migliore comprensione delle nuove caratteristiche. Tuttavia, gli esperti deH’arte apprezzeranno il fatto che è possibile adattare altri sistemi con più o meno componenti onde includere le nuove caratteristiche appena discusse.

Il collegamento delle diverse masse (associate con i rotori e i giranti delle macchine) a un albero 58 rende il sistema 50 soggetto a potenziali vibrazioni torsionali. Tali vibrazioni possono distoreere l’albero 58, con una potenziale riduzione significativa del ciclo utile o persino la rottura del sistema dell’albero (che può comprendere non solo l’albero o alberi, ma anche gli accoppiamenti e il differenziale, a seconda della situazione). Le realizzazioni esemplificative forniscono un meccanismo di riduzione delle vibrazioni torsionali.

Per attivare il motore 54, la corrente è fornita dalla rete elettrica o un generatore locale 60, in caso di sistemi di alimentazione a isola o tipo isola. Per azionare il motore 54 a velocità variabile, è presente un inverter LCI 62 tra la rete 60 e il motore 54. Come mostrato nella Figura 4, I’LCI 62 comprende un raddrizzatore 62 collegato a una connessione DC 68, collegata a un inverter 70. Il raddrizzatore 66, la connessione DC 68 e l’inverter 70 sono noti nell’arte e le loro strutture specifiche non verranno qui discusse ulteriormente. Come summenzionato, è possibile applicare le nuove caratteristiche, con le opportune modifiche, ai sistemi VSI. A fini puramente illustrativi è indicato un VSI esemplificativo, il quale viene brevemente discusso in merito alla Figura 16. La Figura 4 mostra che la corrente e la tensione ricevute dalla rete 60 sono trifase. Lo stesso vale per le correnti e tensioni fornite tramite il raddrizzatore, l’inverter e il motore, come indicato nella Figura 4 dal simbolo 73". Tuttavia, le nuove caratteristiche delle realizzazioni esemplificative sono applicabili ai sistemi configurati per il funzionamento con più di tre fasi, ad esempio sistemi esafase e dodecafase.

L’LCI 62 comprende inoltre sensori di corrente e tensione, indicati con una A e una V cerchiata nella Figura 4. Ad esempio, un sensore di corrente 72 è presente nella connessione DC 68 per misurare una corrente iDC. In alternativa, la corrente della connessione DC verrà calcolata in base alle misurazioni eseguite sul lato AC, ad esempio dai sensori corrente 84 o 74, in quanto tali sensori sono più economici di quelli CC. Un altro esempio è un sensore di corrente 74 che misura una corrente iabc fornita dall’inverter 70 al motore 54, e un sensore di tensione 76 che misura una tensione vabCfornita dall’inverter 70 al motore 54. Si noti che tali correnti e tensioni possono essere fornite come input a un controller 78. Il termine “controller” è usato nel presente per riferirsi a un circuito o unità di elaborazione digitale, analogica o combinata adatta allo svolgimento della funzione di controllo designata. Tornando alla Figura 3, si noti che il controller 78 può far parte deH’LCI 62 oppure può essere un controller indipendente che scambia segnali con l’LCI 62. Il controller 78 può essere un controller di smorzamento del modo torsìonale. La Figura 4 mostra inoltre che un controller LCI 80 può ricevere delle misurazioni meccaniche su uno o più componenti della turbina a gas 52, del motore 54 e del carico 54 indicato alla Figura 3. Lo stesso può valere per il controller 78. In altre parole, è possibile configurare il controller 78 per ricevere dati di misurazione provenienti da uno qualsiasi dei componenti del sistema 50 indicato alla Figura 3. Ad esempio, la Figura 4 mostra una sorgente dati di misurazione 79. Tale sorgente può fornire misurazioni meccaniche e/o elettriche provenienti da uno qualsiasi dei componenti del sistema 50. Un esempio particolare utilizzato per una migliore comprensione e non per limitare le realizzazioni esemplificative è quando la sorgente dati 79 è associata alla turbina a gas 52. È possibile misurare una posizione, velocità, accelerazione torsìonale o coppia della turbina a gas 52 per mezzo dei sensori esistenti. Tali dati possono essere forniti al controller 78, come indicato alla Figura 4. Un altro esempio è costituito dalle misurazioni elettriche eseguite con il convertitore 62 o il motore 54. La sorgente dati 79 può fornire tali misurazioni al controller 78 o 80, se necessario.

In base a diversi riferimenti 82 e in base a una corrente idxricevuta da un sensore 84, il controller 80 può generare un angolo di ritardo del raddrizzatore a per il controllo del raddrizzatore 66. Per quanto concerne l’angolo di ritardo del raddrizzatore a, si noti che gli LCI sono progettati per trasferire la potenza attiva dalla rete 60 al motore 54 o viceversa. L’esecuzione di questo trasferimento con un fattore di potenza ottimale prevede l’utilizzo dell’angolo di ritardo del raddrizzatore a e dell’angolo di ritardo dell’inverter β. È possibile modulare l’angolo di ritardo del raddrizzatore a tramite l’applicazione, ad esempio, di una modulazione a onda sinusoidale a un valore di riferimento. Tale modulazione è applicabile per un periodo di tempo limitato. In un'applicazione, la modulazione è applicata in maniera continua, anche se l’ampiezza della modulazione varia. Ad esempio, poiché non sono presenti vibrazioni torsionali nell’albero, l'ampiezza della modulazione è pari a zero, vale a dire, assenza di modulazione al valore di riferimento. In un altro esempio, l’ampiezza della modulazione è proporzionata alla vibrazione torsionale dell’albero rilevata.

È possibile usare un altro controller 86 per generare un angolo di ritardo deH’inverter β per l’inverter 70. La modulazione dell’angolo di ritardo deH’inverter β determina la modulazione della tensione DC deH’inverter con conseguente modulazione della corrente della connessione DC e oscillazione della potenza attiva sulla potenza in ingresso del carico. In altre parole, la modulazione del solo angolo di ritardo dell’inverter per smorzare il modo torsionale fa sì che la potenza di smorzamento provenga principalmente dall’energia magnetica presente nella connessione DC 68. La modulazione dell'angolo di ritardo dell’inverter determina una trasformazione dell’energia di rotazione in energia magnetica e viceversa, a seconda dell’accelerazione o decelerazione dell’albero di rotazione.

Inoltre, la Figura 4 mostra un’unità di controllo gate 88 del raddrizzatore 66 e un’unità di controllo gate 90 dell’inverter 70 che controllano direttamente il raddrizzatore e l’inverter sulla base delle informazioni ricevute dai controller 80 e 86. È possibile posizionare un sensore ottico 92 vicino all’albero del motore 54 al fine di rilevare i componenti della coppia dinamica, come una coppia presente nell’albero, una velocità torsionale dell’albero, un’accelerazione torsionale dell'albero o una posizione torsionale dell’albero. È possibile posizionare altri sensori simili 92 tra il motore 54 e la turbina a gas 52 o sulla turbina a gas 52. È possibile fornire ai controller 78, 80 e 86 informazioni uxrelative ai componenti della coppia dinamica misurati (dai sensori 92). La figura 4 mostra inoltre i blocchi somma 94 e 96 che aggiungono un segnale proveniente dal controller 78 a quelli generati dai controller 80 e 86.

Secondo una realizzazione esemplificativa mostrata in Figura 5, il controller di smorzamento del modo torsionale 78 riceve una corrente iabce una tensione vabcmisurate all’uscita 91 dell’LCI 62 o dell’inverter 70. In base a tali valori (nessuna informazione su una coppia motrice, velocità o accelerazione dell’albero del motore misurata), la coppia motrice al traferro del motore verrà calcolata e immessa nel modello meccanico del sistema. Il modello meccanico del sistema può essere rappresentato da diverse equazioni differenziali rappresentanti il comportamento dinamico del sistema meccanico e colleganti i parametri elettrici ai parametri meccanici del sistema. La rappresentazione del modello comprende, ad esempio, i valori stimati di inerzia, smorzamento e rigidità (verificabili con le misurazioni sul campo), e consente di calcolare il comportamento dinamico dell’albero, come ad es. le oscillazioni torsionali. È possibile ottenere l’accuratezza necessaria per lo smorzamento del modo torsionale, in quanto l’accuratezza della fase del componente di coppia dinamica è più rilevante per lo smorzamento del modo torsionale rispetto alle informazioni sull’ampiezza o il valore assoluto di coppia, che sono meno importanti.

A tal riguardo, si noti che la coppia al traferro di una macchina elettrica è il collegamento tra il sistema elettrico e quello meccanico di una trasmissione. Anche le armoniche e interarmoniche del sistema elettrico sono visibili nella coppia al traferro. Le interarmoniche a una frequenza naturale del sistema meccanico possono provocare delle oscillazioni torsionali e determinare potenzialmente dei valori di coppia dinamica nel sistema meccanico al di sopra della portata dell’albero. I sistemi di smorzamento del modo torsionale esistenti possono contrastare tali oscillazioni torsionali, ma necessitano di un segnale rappresentativo della coppia dinamica del motore. Tale segnale è ottenuto da un sensore che monitora efficacemente l’albero del motore o i componenti del suddetto, come le ruote dentate situate lungo l’albero del motore. In base a realizzazioni esemplificative, tale tipo di segnale non è necessario, in quanto i componenti della coppia dinamica sono valutati in base alle misurazioni elettriche. Tuttavia, come verrà analizzato successivamente, alcune realizzazioni esemplificative descrivono una situazione in cui le misurazioni meccaniche disponibili in altri componenti del sistema, come la turbina a gas, possono essere utilizzate per determinare i componenti della coppia dinamica lungo l’albero meccanico.

In altre parole, un vantaggio secondo una realizzazione esemplificativa è rappresentato dall’applicazione dello smorzamento del modo torsionale senza bisogno di rilevare la vibrazione torsionale nel sistema meccanico. Ne consegue che lo smorzamento del modo torsionale è applicabile senza bisogno di installare dispositivi di rilevamento aggiuntivi nel sistema elettrico o meccanico, in quanto i sensori della tensione corrente e/o della corrente e /o della velocità possono essere installati a costi relativamente modici. A tal riguardo, si noti che i sensori meccanici di misurazione della coppia motrice sono costosi per le applicazioni a potenza elevata e talvolta non è possibile aggiungerli ai sistemi esistenti. Di conseguenza, in tali casi non è possibile applicare le soluzioni di smorzamento del modo torsionale, in quanto i sistemi di smorzamento del modo torsionale esistenti necessitano di un sensore per la misurazione di un segnale rappresentativo di un parametro meccanico del sistema indicativo della coppia motrice. Di converso, l’approccio della realizzazione esemplificativa della Figura 5 è affidabile, economicamente vantaggioso e consente l’adeguamento di un sistema esistente. Alla ricezione della corrente e tensione indicate nella Figura 5, il controller 78 genera segnali appropriati (modulazione di uno o più angoli Δα e Δβ) per il controllo dell’angolo di ritardo del raddrizzatore a e/o dell’angolo di ritardo dell’inverter β. Di conseguenza, secondo la realizzazione della Figura 5, il controller 78 riceve le informazioni elettriche misurate provenienti dall’uscita 91 dell’inverter 70 e determina/calcola i vari angoli di ritardo, in base, ad esempio, al principio di smorzamento del brevetto USA N. 7.173.399. In un’applicazione, gli angoli di ritardo saranno limitati a un intervallo ristretto e definito, come ad esempio, 2 o 3 gradi, così da non interferire sul funzionamento dell’inverter e/o del convertitore. In un’applicazione, gli angoli di ritardo saranno limitati a una sola direzione (negativa o positiva) così da evitare la mancata commutazione per overfiring dei tristori. Come illustrato alla Figura 5, questa realizzazione esemplificativa è un anello aperto, in quanto le correzioni degli angoli non sono regolate/verificate in base a un segnale misurato (feedback) della trasmissione meccanica collegata al motore 54. Inoltre, le simulazioni eseguite mostrano una riduzione delle vibrazioni torsionali quando il controller 78 è abilitato. La Figura 6 mostra le oscillazioni 100 della coppia dell’albero del motore 54 rispetto al tempo in cui il controller 78 è disattivato, mentre la Figura 7 mostra come le stesse oscillazioni siano ridotte/smorzate quando il controller 78 è attivato alla modulazione alfa generata, ad esempio, al tempo 40 s, mentre la trasmissione meccanica viene utilizzata a velocità variabile e attraversa a t = 40s una velocità critica. Entrambe le figure tracciano una coppia simulata sull’asse y rispetto al tempo sull’asse x.

Secondo un'altra realizzazione esemplificativa mostrata in Figura 8, è possibile configurare il controller 78 per calcolare una o più modifiche agli angoli di ritardo (modulazioni) Δα e/o Δβ in base alle quantità elettriche ottenute dalla connessione DC 68. Più specificatamente, è possibile misurare una corrente iDc su un induttore 104 della connessione DC 68 e fornire tale valore al controller 78. In un’applicazione, è utilizzata una sola misurazione di corrente per alimentare il controller 78. In base al valore della corrente misurata e al modello meccanico del sistema, il controller 78 può generare le modifiche agli angoli di ritardo summenzionate. Secondo un’altra realizzazione esemplificativa, la corrente continua’lDc verrà valutata in base alle misurazioni di corrente e/o tensione condotte sul raddrizzatore 66 o sull”inverter 70.

Le modifiche agli angoli di ritardo calcolate dal controller 78 in una delle realizzazioni esaminate in merito alle Figure 5 e 8 verranno modificate in base a una configurazione ad anello chiuso. Tale configurazione è indicata dalla linea tratteggiata 110 nella Figura 8. L’anello chiuso indica che è possibile determinare una posizione , velocità, accelerazione angolare o una coppia dell’albero del motore 54 con un sensore 112 e fornire tale valore al controller 78. Lo stesso vale se il sensore o sensori 112 sono applicati alla turbina a gas o ad altri punti lungo l’albero 58 illustrato nella Figura 3.

La struttura del controller 78 è ora esaminata in merito alla Figura 9. Secondo una realizzazione esemplificativa, il controller 78 include un’interfaccia d’ingresso 120 collegata a un processore, circuito analogico, scheda FPGA riconfigurabile, ecc.

122. L’elemento 122 è configurato per la ricezione dei parametri elettrici provenienti dall’LCl 62 e il calcolo delle modifiche agli angoli di ritardo. L’elemento 122 è configurabile per memorizzare un modello meccanico 128 (illustrato nei dettagli in merito alla Figura 17) e inserire le misurazioni elettriche e/o meccaniche ricevute all’interfaccia di ingresso 120 nel modello meccanico 128, onde calcolare uno o più componenti di coppia dinamica del motore 54. In base a uno o più componenti di coppia dinamica, i segnali di controllo dello smorzamento sono generati nell’unità di controllo dello smorzamento 130, e il segnale di uscita viene quindi inviato a un blocco somma e un’unità di controllo gate. Secondo un’altra realizzazione esemplificativa, il controller 78 può essere un circuito analogico, una scheda FPGA riconfigurabile o un altro circuito dedicato per la determinazione delle modifiche agli angoli di ritardo.

In una realizzazione esemplificativa, il controller 78 riceve continuamente misurazioni elettriche provenienti da vari sensori di corrente e tensione e calcola di continuo i segnali di smorzamento torsionale in base ai componenti di coppia dinamica calcolati sulla base delle misurazioni elettriche. Secondo questa realizzazione esemplificativa, il controller non determina la presenza delle vibrazioni torsionali dell’albero, ma calcola continuamente i segnali di smorzamento torsionale in base al valore di coppia dinamica calcolato. Tuttavia, se non sono presenti vibrazioni torsionali, i segnali di smorzamento torsionale generati dal controller e inviati all’inverter e/o raddrizzatore non influiranno sui suddetti; ciò significache le modifiche agli angoli fornite dai segnali di smorzamento saranno trascurabili o pari a zero. Di conseguenza, secondo questa realizzazione esemplificativa, i segnali influiscono sull’inverter e/o raddrizzatore solo quando sono presenti delle vibrazioni torsionali.

Secondo una realizzazione esemplificativa, la misurazione della coppia o velocità dell’albero della turbina a gas (o i dati stimati relativi alla coppia motrice o alla velocità dell’albero) consente al controller di modulare un trasferimento di energia nell’LCI in controfase rispetto alla velocità torsionale di un’oscillazione torsionale. La potenza di smorzamento scambiata tra il generatore e la trasmissione LCI può essere regolata elettronicamente e disporre di una frequenza corrispondente a una frequenza naturale del sistema dell’albero. Questo metodo di smorzamento è efficace per i sistemi meccanici con un fattore Q elevato, vale a dire, sistemi di alberi rotore in acciaio con elevata rigidità torsionale. Inoltre, questo metodo di applicazione di una coppia elettrica oscillante all’albero del motore e la presenza di una frequenza corrispondente a una frequenza di risonanza del sistema meccanico utilizza poca potenza di smorzamento.

Di conseguenza, è possibile integrare il controller summenzionato in un sistema di azionamento basato sulla tecnologia LCI senza sovraccaricare il sistema di azionamento stesso. Ciò semplifica l'implementazione del nuovo controller nei sistemi di alimentazione nuovi o esistenti e lo rende economicamente allettante. Il controller è implementabile senza dover necessariamente modificare il sistema di alimentazione esistente, ad es. estendendo il sistema di una delle trasmissioni LCI alla rete a isola.

In caso di variazioni significative della velocità operativa LCI e della coppia motrice, l'efficacia dello smorzamento del modo torsionale potrà dipendere dalle prestazioni di controllo corrente del convertitore sul lato rete. L’operazione di smorzamento del modo torsionale determina una lieve ondulazione di corrente della connessione DC aggiuntiva a una frequenza torsionale naturale. Di conseguenza, tale frequenza vedrà la presenza di due componenti di potenza: il componente inteso al controllo dell’angolo di accensione dell’inverter e un componente aggiuntivo preposto alla modulazione di corrente aggiuntiva. La fase e l’entità del componente di potenza aggiuntivo sono soggette ai parametri di sistema, alle impostazioni di controllo corrente e al punto di funzionamento. Tali componenti determinano un componente di potenza dipendente dal controllo corrente e uno dipendente dalla modulazione angolare.

Secondo una realizzazione esemplificativa, è possibile implementare due modi alternativi di modulazione della potenza nel controller. Il primo è rappresentato dall’uso diretto del riferimento di corrente della rete (necessita di un’implementazione rapida del controllo della rete), ad es. modulazione a con un componente di smorzamento. Il secondo consiste nel modulare gli angoli sul lato rete e su quello macchina, determinando una corrente costante della connessione DC come ad es. modulazione α-β con un componente di frequenza di smorzamento. Il controllo della corrente sul lato rete fa parte di questo controllo dello smorzamento, per cui non contrasta l’effetto della modulazione angolare. In tal modo, l’effetto di smorzamento sarà maggiore e indipendente dalle impostazioni di controllo corrente.

Secondo una realizzazione esemplificativa mostrata in Figura 10, il sistema 50 comprende elementi simili a quello illustrato nelle Figure 3 e 4. Il controller 78 è configurato per ricevere misurazioni elettriche (come indicato nelle Figure 4, 5 e 8) e/o meccaniche (vedere ad es. le Figure 4 e 8 o il sensore 112 e il collegamento 110 alla Figura 10) in merito a uno o più componenti del motore 54, del carico 56 o della turbina a gas (non mostrata) del sistema 50. In base allee misurazioni elettriche o meccaniche o in base a una combinazione tra le due, il controller 78 genera dei segnali di controllo per l'applicazione della modulazione a al raddrizzatore 66. In un’applicazione, la modulazione a è applicata a un valore di riferimento dell’angolo a. Ad esempio, la modulazione del riferimento di corrente è eseguita dalla modulazione a, mentre l’angolo β resta costante nell’inverter 70. La modulazione a è rappresentata, ad esempio, da Δα in entrambe le Figure 4 e 10. Si noti che questa modulazione a è differente da quella indicata nel brevetto USA 7.173.399 per almeno due motivi. Innanzitutto, le misurazioni meccaniche (se usate) sono ottenute nella presente forma di realizzazione esemplificativa da un punto lungo l’albero 58 (vale a dire, motore 54, carico 56, e/o turbina a gas 52), mentre il brevetto USA 7.173.399 si avvale di una misurazione di un generatore di corrente 22 (v. Figura 2). In secondo luogo, secondo una realizzazione esemplificativa, nessuna misurazione meccanica viene ricevuta e usata dal controller 78 per l’esecuzione della modulazione a.

Secondo una realizzazione esemplificativa mostrata in Figura 11, si ha un metodo di smorzamento delle vibrazioni torsionali di un treno di compressione comprendente una macchina elettrica. Il metodo comprende una fase 1100 di ricezione di dati misurati relativi ai parametri di (i) un convertitore che aziona la macchina elettrica o (ii) il treno di compressione; una fase 1102 di calcolo di almeno un componente di coppia dinamica della macchina elettrica in base ai dati misurati; una fase 1104 di generazione di dati di controllo di un raddrizzatore del convertitore onde smorzare le oscillazioni torsionali di un albero del treno di compressione in base ad almeno un componente di coppia dinamica; e una fase 1106 di invio di dati di controllo al raddrizzatore per la modulazione di una potenza attiva scambiata tra il convertitore e la macchina elettrica.

Secondo un'altra realizzazione esemplificativa mostrata in Figura 12, nel sistema 50 il raddrizzatore 66 e l’inverter 70 possono essere controllati simultaneamente (vale a dire, una modulazione a e β), per smorzare le oscillazioni torsionali. Come mostrato in Figura 12, il controller 78 dispone di modulazioni per il controller raddrizzatore 88 e quello inverter 80. Il controller 78 determina la modulazione in base a (i) misurazioni meccaniche eseguite per mezzo del/dei sensore/i 112 in uno qualsiasi del motore 54, carico 56 e/o turbina a gas 52, (ii) in base a misurazioni elettriche indicate nelle Figure 4, 5 e 8 o in base a una combinazione tra le due .

Più specificatamente, è possibile correlare la modulazione a e β come discusso successivamente in riferimento alla Figura 13, la quale mostra cali di tensione rappresentativi nel raddrizzatore 66, nella connessione DC 68 e neU’inverter 70. Quale conseguenza della modulazione a e β, è auspicabile che la corrente della connessione DC sia costante. I cali di tensione associati indicati nella Figura 13 sono:

VDCa =k<m>VACG -cos(a)

ν00β= k- V ACM cos(l ì), e

Vaca = VDC/3<+>VD CL,

In cui VACG è l’ampiezza di tensione della rete 60 nella Figura 12 e VACM è la linea di tensione all'ampiezza rms della linea del motore 54. Il fattore k è selezionato sulla base della struttura raddrizzatore/inverter, ad es. 3 sqrt(2)/pi per una configurazione B6C.

Differenziando l’ultima relazione con il tempo e imponendo la condizione che la modifica del VDCL nel tempo è pari a zero, si ottiene la seguente relazione matematica tra la modulazione a e quella β:

d(VDCa)/dt = - k VAcG-sin(a) e d(VDCp)/dt = - k-VACM-3Ϊη(β), che determina una lieve variazione di segnale attorno al punto di funzionamento in

da = (VACM<■>sin (β) )/( VACG<■>sin (a) )<■>cflS.

In base a quest’ultima relazione, sia la modulazione a che quella β sono eseguite simultaneamente, come indicato, ad esempio nella Figura 14, la quale mostra una coppia effettiva 200 in aumento di circa to = 1.5 secondi.

Si noti che nessuna modulazione a 202 o β 204 è applicata tra t0e t-ι. A ti un’eccitazione 206 è applicata tra ti e t2e sono inoltre applicate entrambe le modulazioni 202 e 203. Alla fine dell’intervallo di tempo ti - t2, entrambe le modulazioni vengono rimosse e le oscillazioni della coppia 200 diminuiscono in maniera esponenziale, a causa delle proprietà di smorzamento meccanico della trasmissione meccanica. Questo esempio è simulato e non misurato in un sistema reale. Per tale motivo, entrambe le modulazioni sono strettamente controllate, ad es. sono avviate a ti e interrotte a t2.Tuttavia, in un’implementazione reale della modulazione a e β, è possibile eseguire le modulazioni in contemporanea con l’ampiezza della modulazione impostata in base all’entità delle oscillazioni torsionali. Un vantaggio di tale modulazione combinata rispetto a quella β è che non è necessario un adattamento di fase nei vari punti operativi e i parametri di controllo LCI potrebbero non avere effetto sulle prestazioni di smorzamento. Questo esempio di modulazione consente di illustrare l’effetto della modulazione di entrambi gli angoli di ritardo del sistema meccanico. Il risultato della simulazione è visualizzato per mezzo di una risposta ad anello aperto al sistema meccanico del sistema di smorzamento torsionale con prestazioni di smorzamento inverso. Secondo una realizzazione esemplificativa mostrata in Figura 15, si ha un metodo di smorzamento delle vibrazioni torsionali di una trasmissione comprendente una macchina elettrica. Il metodo comprende una fase 1500 di ricezione di dati misurati relativi ai parametri di (i) un convertitore che aziona la macchina elettrica o (ii) la trasmissione, una fase 1502 di calcolo di almeno un componente di coppia dinamica della macchina elettrica in base ai dati misurati; una fase 1504 di generazione di dati di controllo di un inverter e un raddrizzatore del convertitore onde smorzare le oscillazioni torsionali di un albero della trasmissione in base ad almeno un componente di coppia dinamica; e una fase 1506 di invio di dati di controllo all’inverter e al raddrizzatore per la modulazione di una potenza attiva scambiata tra il convertitore e la macchina elettrica. Si noti che il componente di coppia dinamica comprende una posizione di rotazione, la velocità rotazionale, l’accelerazione rotazionale o una coppia correlata a una sezione dell’albero meccanico. Si noti inoltre che l’espressione che modula una potenza attiva esprime l'idea di modulazione istantanea anche se la potenza attiva media durante un periodo T è pari a zero. Inoltre, se si usa un VSI anziché un LCI, sarà possibile modificare un’altra quantità elettrica se necessario anziché la potenza attiva.

Secondo una realizzazione esemplificativa mostrata in Figura 16, un VSI 140 comprende un raddrizzatore 142, una connessione DC 144 e un inverter 146 collegati l'un l'altro in quest'ordine. Il raddrizzatore 142 riceve una tensione di rete proveniente da un alimentatore 148 e includead esempio, un ponte diodi o un front-end attivo basato su dispositivi a semiconduttore a commutazione automatica. La tensione DC fornita dal raddrizzatore 142 è filtrata e uniformata dal condensatore C nella connessione DC 144. La tensione DC filtrata viene quindi applicata all'inverter 146, che include dispositivi a semiconduttore a commutazione automatica, come i Transistor lEGT (Injection Enhanced Gate Transistor), i quali generano una tensione AC da applicare al motore 150. È possibile fornire i controller 152 e 154 per il raddrizzatore 142 e l'inverter 146, in aggiunta ai controller raddrizzatore e inverter, oppure integrarli con questi ultimi, onde smorzare le vibrazioni torsionali dell’albero del motore 150. Il controller raddrizzatore 153 e quello inverter 155 sono collegati ad alcuni dispositivi a semiconduttore; tuttavia, deve essere chiaro che tutti i dispositivi a semiconduttore possono essere collegati ai connettori. I controller 152 e 154 possono essere forniti insieme o da soli e sono configurati per determinare i componenti della coppia dinamica in base alle misurazioni elettriche, come discusso in merito alle Figure 4 e 5, oltre ad influenzare i riferimenti di controllo del sistema di controllo raddrizzatore e inverter integrato, come ad es. riferimenti di controllo corrente o coppia motrice.

Secondo una realizzazione esemplificativa mostrata in Figura 17, un sistema multimassa generalizzato 160 include diverse masse “n” caratterizzate da corrispondenti momenti di inerzia compresi tra Ji e Jn. Ad esempio, la prima massa può corrispondere a una turbina a gas, la seconda a un compressore e così via, mentre l’ultima massa può corrispondere a un motore elettrico. Si supponga che l’albero del motore elettrico non sia accessibile per le misurazioni meccaniche, come ad es. posizione velocità, accelerazione rotativa o coppia motrice. Si supponga inoltre che l’albero della turbina a gas sia accessibile e uno dei parametri meccanici summenzionati possa essere misurato direttamente sulla turbina. A tal riguardo, si noti che generalmente una turbina a gas dispone di sensori altamente accurati in grado di misurare diverse variabili meccaniche dell’albero, onde proteggere la turbina da eventuali danni. D'altro canto, un motore convenzionale non dispone di tali sensori, o anche se fossero presenti, l'accuratezza delle misurazioni è insufficiente.

L’equazione differenziale dell’intero sistema meccanico è:

J(d0<2>/dt<2>) D (dO/dt) ΚΘ = Text,

in cui J (matrice torsionale), D (matrice di smorzamento) e K (matrice di rigidità torsionale) sono le matrici colleganti le caratteristiche della prima massa (come ad esempio, d10, d12, ki2, Ji) a quelle delle altre masse e Textè una coppia esterna (netta) applicata al sistema, ad esempio da un motore. In base a questo modello del sistema meccanico, è possibile determinare una coppia o un altro componente della coppia dinamica della massa “n” se le caratteristiche, ad esempio della prima massa, sono note. In altre parole, i sensori ad alta precisione presenti nella turbina a gas possono essere utilizzati per misurare almeno una posizione, velocità, accelerazione rotativa o una coppia dell’albero della turbina a gas. In base a questo valore misurato, è possibile calcolare un componente della coppia dinamica del motore (massa "n") o un'altra sezione della trasmissione per mezzo di un processore o controller 78 del sistema e generare dati di controllo deH’inverter o raddrizzatore come già discusso in precedenza.

In altre parole, secondo questa realizzazione esemplificativa, il controller 78 riceve informazioni meccaniche provenienti da una turbomacchina collegata al motore e in base a tali informazioni controlla il convertitore al fine di generare una coppia nel motore per smorzare le vibrazioni torsionali. La turbomacchina può essere una turbina a gas, un compressore, un espansore o altre macchine. In un’applicazione, non sono necessarie misurazioni elettriche per eseguire lo smorzamento. Tuttavia, è possibile combinare le misurazioni elettriche a quelle meccaniche onde ottenere lo smorzamento. In un’applicazione, la macchina che applica lo smorzamento (macchina di smorzamento) non è accessibile per le misurazioni meccaniche e il componente di coppia dinamica della macchina di smorzamento verrà calcolato tramite le misurazioni meccaniche eseguite su un’altra macchina collegata meccanicamente al sistema di smorzamento.

Le realizzazioni esemplificative qui trattate forniscono sistemi e metodi di smorzamento delle vibrazioni torsionali. Resta inteso che la presente descrizione non intende limitare l'invenzione, ma al contrario, le realizzazioni esemplificative includono alternative, modifiche e soluzioni equivalenti, rientranti nello spirito e nel campo d’applicazione dell’invenzione come definito dalle rivendicazioni allegate. Ad esempio, è possibile applicare il metodo ad altri sistemi meccanici azionati da un motore elettrico, come pompe idriche di grandi dimensioni, stazioni idroelettriche di pompaggio, ecc. Inoltre, nella descrizione dettagliata delle realizzazioni esemplificative, sono esposti numerosi dettagli specifici al fine di consentire una comprensione esauriente dell’invenzione rivendicata. Tuttavia, l'esperto dell'arte comprenderebbe che varie realizzazioni possono essere attuate senza tali dettagli.

Sebbene le caratteristiche ed elementi delle attuali forme di realizzazione esemplificative siano descritte nelle forme di realizzazione in combinazioni particolari, ciascuna caratteristica o elemento può essere utilizzato singolarmente senza le altre caratteristiche ed elementi delle forme di realizzazione oppure in varie combinazioni, con o senza altre caratteristiche ed elementi qui descritti.

La presente descrizione scritta utilizza esempi dell’oggetto divulgato per permettere a qualsiasi esperto della tecnica di implementare tale oggetto, inclusa la realizzazione e l’utilizzo di qualsiasi dispositivo o sistema e l'esecuzione dei metodi incorporati. La portata dell’oggetto del brevetto è definita dalle rivendicazioni e può includere altri esempi che dovessero presentarsi agli esperti della tecnica. Tali esempi sono da intendersi come parte integrante della portata delle rivendicazioni.

Claims

CLAIMS / RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di controllo di smorzamento del modo torsionale collegato a un convertitore che aziona una trasmissione comprendente una macchina elettrica e una non elettrica; il sistema si compone di: Un’interfaccia di ingresso configurata per ricevere i dati misurati relativi alle variabili del convertitore o trasmissione, e Un processore che comunichi con il sensore di pressione e che sia ad esso configurato per Calcolare almeno un componente di coppia dinamica lungo una sezione di un albero della trasmissione in base ai dati misurati dall'interfaccia di ingresso, Generare dati di controllo di un raddrizzatore e un inverter del convertitore onde smorzare le oscillazioni torsionali dell’albero della trasmissione in base ad almeno un componente di coppia dinamica, e Inviare dati di controllo al raddrizzatore e aH’inverter per la modulazione di una potenza attiva scambiata tra il convertitore e la macchina elettrica. 2. Il sistema di controllo della Rivendicazione 1, in cui i dati di controllo eseguono la modulazione a del raddrizzatore e la modulazione β dell’inverter, cosicché la modulazione a sia correlata a quella β. 3. Il sistema di controllo della Rivendicazione 1, in cui il controller è configurato per l’inserimento dei dati di controllo di un'onda o mezza onda sinusoidale da applicare a un angolo di ritardo del raddrizzatore e un angolo di ritardo dell’inverter. 4. Il sistema di controllo della Rivendicazione 3, in cui l’ampiezza dell’onda sinusoidale è inferiore a 3 gradi. 5. Il sistema di controllo della Rivendicazione 1, in cui il controller è configurato per eseguire continuamente la modulazione dell’angolo a del raddrizzatore e la modulazione dell’angolo β deH’inverter. 6. Il sistema di controllo della Rivendicazione 1 , in cui il controller è configurato per generare dati di controllo esclusivamente in base ai dati misurati relativi alle variabili elettriche del convertitore. 7. Il sistema di controllo della Rivendicazione 1, in cui il controller è configurato per generare dati di controllo esclusivamente in base ai dati misurati relativi alle variabili meccaniche della trasmissione. 8. Il sistema di controllo della Rivendicazione 1 , in cui il controller è configurato per generare dati di controllo esclusivamente in base ai dati misurati relativi alle variabili meccaniche della trasmissione, fatto salvo per la macchina elettrica. 9. Un sistema di azionamento di una macchina elettrica che fa parte di una trasmissione, comprendente: Un raddrizzatore configurato per ricevere corrente alternata proveniente da un alimentatore e trasformarla in corrente continua , Una connessione DC collegata al raddrizzatore configurata per trasmettere corrente continua, Un inverter collegato alla connessione DC configurato per trasformare la corrente continua ricevuta in corrente alternata, Un’interfaccia di ingresso configurata per ricevere i dati misurati relativi alle variabili del convertitore o trasmissione, e Un processore che comunichi con il sensore di pressione e che sia ad esso configurato per Calcolare almeno un componente di coppia dinamica lungo una sezione di un albero della trasmissione in base ai dati misurati dall'interfaccia di ingresso, Generare dati di controllo del raddrizzatore e deH’inverter onde smorzare le oscillazioni torsionali delll’albero del sistema meccanico in base ad almeno un componente di coppia dinamica, e Inviare dati di controllo al raddrizzatore e aH’inverter per la modulazione di una potenza attiva scambiata tra il convertitore e la macchina elettrica. 10. Un metodo dì smorzamento delle vibrazioni torsionali di una trasmissione comprendente una macchina elettrica; il metodo si compone di: Ricezione di dati misurati relativi alle variabili di (i) un convertitore che aziona la macchina elettrica o (ii) la trasmissione, o (iii) entrambi il convertitore e la trasmissione; Calcolare almeno un componente di coppia dinamica lungo una sezione di un albero della trasmissione in base ai dati misurati; Generare dati di controllo di un raddrizzatore e un inverter del convertitore onde smorzare le oscillazioni torsionali delfalbero della trasmissione in base ad almeno un componente di coppia dinamica, e Inviare dati di controllo al raddrizzatore e aH’inverter per la modulazione di una potenza attiva scambiata tra il convertitore e la macchina elettrica. CLAIMS / RIVENDICAZIONI: 1. A torsional mode damping controller system connected to a converter that drives a drive train including an electrical machine and a non-electrical machine, the controller system comprising: an input interface configured to receive measured data related to variables of the converter or the drive train; and a controller connected to the input interface and configured to, calculate at least one dynamic torque component along a section of a shaft of the drive train based on the measured data from the input interface, generate control data for a rectifier and an inverter of the converter for damping a torsional oscillation in the shaft of the drive train based on the at least one dynamic torque component, and send the control data to the rectifier and to the inverter for modulating an active power exchanged between the converter and the electrical machine.
2. The controller system of claim 1, wherein the control data α-modulates the rectifier and β-modulates the inverter such that the α-modulation is correlated to the β-modulation.
3. The controller system of claim 1 , wherein the controller is configured to insert in the control data a sinusoidal wave or sinusoidal half-wave to be applied to a rectifier delay angle and to an inverter delay angle.
4. The controller system of claim 3, wherein an amplitude of the sinusoidal wave is less than 3 degrees.
5. The controller system of claim 1, wherein the controller is configured to continuously perform the α-angle modulation of the rectifier and the β-angle modulation of the inverter.
6. The controller system of claim 1, wherein the controller is configured to generate the control data based only on measured data related to electrical variables of the converter.
7. The controller system of claim 1, wherein the controller is configured to generate the control data based only on measured data related to mechanical variables of the drive train.
8. The controller system of claim 1, wherein the controller is configured to generate the control data based only on measured data related to mechanical variables of the drive train except the electrical machine.
9. A system for driving an electrical machine that is part of a drive train, the system comprising: a rectifier configured to receive an alternative current from a power source and to transform the alternative current into a direct current; a direct current link connected to the rectifier and configured to transmit the direct current; an inverter connected to the direct current link and configured to change a received direct current into an alternative current; an input interface configured to receive measured data related to variables of the converter or the drive train; and a controller connected to the input interface and configured to, calculate at least one dynamic torque component along a section of a shaft of the drive train based on the measured data from the input interface, generate control data for the rectifier and for the inverter for damping a torsional oscillation in the shaft of the mechanical system based on the at least one dynamic torque component, and send the control data to the rectifier and the inverter for modulating an active power exchanged between the converter and the electrical machine.
10. A method for damping a torsional vibration in a drive train including an electrical machine, the method comprising: receiving measured data related to variables of (i) a converter that drives the electrical machine or (ii) the drive train or (iii) both the converter and the drive train; calculating at least one dynamic torque component along a section of a shaft of the drive train based on the measured data; generating control data for a rectifier and an inverter of the converter for damping a torsional oscillation in the shaft of the drive train based on the at least one dynamic torque component; and sending the control data to the rectifier and the inverter for modulating an active power exchanged between the converter and the electrical machine.