[发明专利]将电机与交流电压网耦合连接的变流器的运行方法

说明书

一种用于运行将设计为在交流电压下运行的电机与交流电压网耦合连接的变流器的方法。本发明涉及一种用于运行变流器(10、48、50)的方法，变流器用于将设计为在交流电压下运行的电机(12、46)与交流电压网(16)耦合连接，该方法具有以下步骤：‑从电机(12)的电机电流测定与转矩相关的电机电流分量；‑检测磁通量的实际值；‑通过将检测到的磁通量和与转矩相关的电机电流分量相关联，测定电机(12、46)的电机转矩实际值；‑测定在电机(12、46)的电机转矩实际值与电机转矩额定值之间的转矩差；‑借助于调谐到机侧固有频率的带通滤波器(28)过滤转矩差；‑通过处理带通滤波器(28)的滤波器输出信号(32)来测定补偿信号(30)；以及‑将补偿信号(30)叠加至网控制信号和/或机器控制信号。

技术领域

本发明涉及一种用于运行变流器的方法，变流器用于将设计为在交流电压下运行的电机与交流电压网耦合连接，其中变流器的网侧逆变器连接到交流电压网，变流器的机侧逆变器连接到电机，借助于直流中间电路将网侧逆变器与机侧逆变器电耦合连接，其中，借助于网控制信号来控制通过网侧逆变器实现的电能转换，并且借助于控制单元的机器控制信号来控制通过机侧逆变器实现的电能转换。此外，本发明包括一种计算机程序产品。最后，本发明还包括一种用于运行变流器的控制单元，变流器用于将被设计为在交流电压下运行的电机与交流电压网耦合连接，为此目的，变流器具有连接到交流电压网的网侧逆变器和连接到电机的机侧逆变器，网侧逆变器和机侧逆变器为了电耦合连接而连接到直流中间电路，其中，控制单元具有用于连接到网侧逆变器的网侧端子并且设计为在网侧端子处提供用于控制网侧逆变器的网控制信号，并且其中，控制单元具有用于连接到机侧逆变器的机侧端子并且设计用于在机侧端子处提供用于控制机侧逆变器的机器控制信号。

背景技术

用于运行这种变流器和对其进行控制的控制单元的、根据本发明的方法在现有技术中是已知的，例如由DE 10 2000 11079 995 A1中已知，其公开了一种用于运行驱动单元的方法。这种类型的变流器用于将一个或多个电机(特别是旋转电机)与交流电压网耦合连接，交流电压网特别是多相的、优选三相的。通常在高功率、例如一兆瓦或几兆瓦或更高的情况下，使用这种变流器。在这种高功率的情况下，由于电机的运行经由变流器能够导致与交流电压网的相互作用，所以产生了特殊要求。因为电动机通常被设计为以交流电压或交变电流来运行，所以必要的是，变流器产生在网侧交流电压与机侧交流电压之间的能量技术耦联、或产生网侧交流电流与机侧交流电流之间的能量技术耦联。为此目的，设置有网侧逆变器，其以其交流电压或交流电流侧连接到交流电压网，并且利用其直流侧连接到直流中间电路。此外，变流器包括第二机侧变流器，该第二机侧变流器在直流侧连接到直流中间电路，并且在交流电压侧或交流侧连接到电机。两个逆变器因此通过直流中间电路彼此电耦合连接，从而能实现从交流电压网至电机的能量流，并且优选地反之亦然。

逆变器是用于能量转换的电气设备。逆变器在一方面的交流电压或交流电与另一方面的直流电压或直流电流之间产生电耦合连接。为此目的，逆变器通常包括多个半导体开关，这些半导体开关基于控制信号、即网信号或机器信号被适当地控制，以便以预定方式执行能量转换。在当前要转换功率的情况下，通常设置有作为半导体开关的晶闸管。然而，半导体开关基本上也可以由晶体管构成，晶体管例如是双极晶体管、场效应晶体管等。

如果变流器仅包括机侧逆变器和网侧逆变器，则由一个逆变器供给给直流中间电路的电能必须被这两个逆变器中的另一个再次导出。因此，借助于控制单元的与逆变器相关联的控制信号来控制这两个逆变器，由此来调节被转换的功率。电线圈用作为直流中间电路的能量存储器，该线圈具有根据要存储的电能而选择的电感。

在正常运行中，在电机上可能会出现脉动转矩(Pendelmoment)、特别是简谐波脉动转矩，可能引发脉动转矩的原因在于：变流器的网侧和机侧不能总是完全解耦。通常，脉动转矩的幅值相对较小，经常小于额定扭矩的2％。然而，如果电机的机械固有频率、例如小于50Hz的固有频率被激发，则会在机侧上造成显著更高的脉动转矩，特别是造成尤其也会导致临界运行的高脉动转矩。