[发明专利]用于控制功率转换器设备的控制器设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制发电机的功率转换器设备的控制器设备和对这种控制器设备进行操作的方法的领域。

背景技术

为了控制使用频率转换器的感应式电机，通常使用的控制技术是“矢量控制”，也被称作场定向控制（FOC），其利用电机速度和角度的知识来确定将允许对电机磁通和转矩或功率的独立控制的转换器输出电压的适当振幅和角度（相位）。可以例如经由对编码器的使用来直接测量或者使用“无编码器”速度观察器来间接测量电机轴转速和角度。

许多已知控制器涉及其中将感应式电机用作电动机以及发电机的应用。因此，这种控制器需要迎合可能在纯发电机应用中不相关的条件。这种条件可以包括零速度处和周围的操作，并且因此可以包括发电机的定子端子上零电压处和周围的操作。典型地，除转子磁通的角度的知识以外，电动机运行应用还典型地需要轴转速和/或角度的知识。这些需要可以导致复杂的控制策略。

鉴于上述情形，存在对一种使得能够针对电力发电机的功率转换器设备提供控制器设备的简化技术的需要。

发明内容

这种需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。这里公开的主题的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在电力发电机的旋转期间控制所述电力发电机的功率转换器设备的控制器设备，所述控制器设备包括：用于接收电流反馈的反馈输入端；用于接收电流需求的需求输入端，所述电流需求包括第一d轴需求和第二q轴需求，所述第一d轴需求针对由所述电力发电机的转子磁通的方向定义的d轴上的电流，并且所述第二q轴需求针对由所述电力发电机中的磁通所生成的定子反电动势的方向定义的q轴上的电流；信号转换器，其被配置为接收角度信号，并响应于此，将所述电流反馈变换到旋转参考系的两个轴上，其中，参考系的旋转角由所述角度信号定义，所述两个轴是d轴和q轴，并且，所述电流反馈的变换得到d轴反馈和q轴反馈；电流控制器，被配置为将所述d轴反馈与所述d轴需求相匹配并将所述q轴反馈与所述q轴需求相匹配，所述电流控制器具有调节器，所述调节器接收所述d轴反馈和所述d轴需求，并响应于此，提供在减小所述d轴反馈与所述d轴需求之间的差异方面起作用的d轴响应；以及误差单元，其用于基于d轴调节器的d轴响应来提供指示所述旋转参考系的角度误差的误差信号。

本发明的该方面基于以下思想：在矢量控制器设备中将提供d轴响应的d轴调节器的输出用作针对控制器轴的未对准的度量，所述d轴响应在减小d轴反馈与d轴需求之间的差异方面起作用。

应当理解，这里使用的术语“参考系”并不指代作为物理实体的系，而是指代在矢量控制应用中通常被称作“参考系”的相应坐标系。

这里，一般地，所述功率转换器设备包括功率转换器，并且可选地还包括其他处理级。根据一个实施例，控制器设备输出在变为对发电机端子应用的至少一个实际电压之前经过所述功率转换器设备的其他级。

根据一个实施例，所述调节器包括比例组件，所述比例组件使用比例项，即，与用于减小所述d轴反馈与所述d轴需求之间的差异的输入成比例的项。根据另一实施例，所述调节器包括积分（integral）组件，所述积分组件使用积分项，例如，用于减小所述d轴反馈与所述d轴需求之间的差异的随时间段积分的输入。根据又一实施例，所述调节器包括微分组件，所述微分组件使用微分项，例如，用于减小所述d轴反馈与所述d轴需求之间的差异的输入的微商。

在示例性实施例中，所述调节器是具有比例组件和积分组件的比例-积分调节器。

根据一个实施例，所述误差单元包括：emf输入端，用于接收指示估计的定子反电动势的量值的估计的定子反电动势信号；以及除法器，用于通过将所述d轴响应除以估计的定子反电动势的量值来提供所述误差信号。所述误差信号的量值受到参考系的轴与转子磁通之间的未对准的角度以及定子反电动势的振幅影响。因此，将所述误差信号除以估计的定子反电动势，结果与所述未对准的角度成比例。这便于进一步处理所述误差信号。