变频器供电的电机的振荡分析和噪声分析的制作方法_2

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的机械振荡的优化方法优选地在于,根据权利要求8 :
[0034] -借助于根据本发明的测定方法(如上所述)测定电机的电的和至少一个机械的 传递函数,并且
[0035] -在应用所测定的传递函数的情况下,根据用于电机的频率和调节等级的优化标 准测定相应的优化了的电压变化曲线,并且储存在变频器中。
[0036] 也就是说,将具有相应的优化了的电压变化曲线的二维场作为频率和调节等级的 函数储存在变频器中。
[0037] 电机的调节等级G通常定义为
[0038] G = VI-^- UZK
[0039] 其中,ULL是施加在电机上的导体-导体-电压(Leiter-Leiter-Spannung)的基 波的有效值,并且UZK是为变频器供电的中间电路的中间电路电压。
[0040] 在优化方法的范畴内,能够改变例如变频器的调制方法、其接通频率和接通模式。
[0041] 能够实现的是,优化方法始终以不变的形式实施。然而优选地,能够实现的是,从 外部为实施优化方法的装置预定优化标准和/或测定方法的参数。这提高了优化方法的灵 活性。测定方法的参数能够例如是电压的基波振荡的频率范围或者电压的谐波振荡的分 量。
[0042] 能够实现的是,在测试环境中实施相应的优化方法。然而优选地,该优化方法由变 频器的控制装置在变频器的优化模式下实施。在这种情况下,控制装置在变频器的正常模 式下将在优化模式下储存在变频器中的优化了的电压变化曲线读取出来并且应用。由此 也特别地能够立刻实施优化方法。例如,当由变频器和电机构成的系统互相连接的时候, 即当变频器和电机首次进行电路连接的时候,或者当更换变频器或电机的时候,每次都能 够-与测定方法类似地-重新实施该优化方法。
[0043] 此外,本发明的目的通过具有权利要求11所述的特征的变频器实现。根据本发明 的变频器的有利的设计方案是从属权利要求12和13的内容。
[0044] 根据本发明,开头所述类型的变频器设计为,控制装置使变频器在正常模式下或 在测定模式下工作,在测定模式下,控制装置实施根据本发明的测定方法,并且在正常模式 下,控制装置将储存在变频器中的电压变化曲线读取出来并且应用。
[0045] 优选地,控制装置在优化模式的范畴内实施测定模式。在这种情况下,控制装置在 优化模式下实施根据本发明的优化方法。此外,在正常模式下,其将在优化模式下储存在变 频器中的、经过优化的电压变化曲线读取出来并应用。
[0046] 控制装置优选地设计为可软件编程的装置。
[0047] 此外,本发明的目通过具有权利要求14所述的特征的控制程序实现。根据本发 明,机器代码的实施导致根据本发明设计变频器。
[0048] 控制程序能够以任意途径、例如经由如LAN那样的计算机-计算机-连接或者因 特网导到控制装置。其他的端口也是可能的,例如Profibus端口。可替换地,能够实现的 是,经由(移动式)数据载体将控制程序导到控制装置,控制程序以机器可读取的形式-特 别是以电子形式-储存在数据载体中。然而,无论以何种方式将控制程序导到控制装置,其 都在控制装置的内部被储存在固定地或临时地分配给控制装置的数据载体中。
【附图说明】
[0049] 结合下述联系附图详细阐述的更多的实施实例的示意性说明,详细阐述了本发明 的上述特性、特征和优点以及实现的方式和方法。在此,在示意图中:
[0050] 图1示出变频器供电的电机,
[0051] 图2示出流程图,
[0052] 图3示出电压频谱和径向力波的相应的频谱,
[0053] 图4示出电压变化曲线,并且
[0054] 图5至7示出流程图。
【具体实施方式】
[0055] 根据图1,电机1经由变频器2接通在供电网络3上。变频器2 -方面由整流器4 构成,并且另一方面由用于整流器4的控制装置5构成。供电网络3通常是三相交流电网。 电机1是三相交流电机。变频器2设计为中间电路变频器。通常借助于整流器4对电机1 进行三相供电。然而原则上,多于三相的供电也是可能的。
[0056] 控制装置5通常设计为可软件编程的装置。因此,其首先在内部具有实施控制程 序7的处理器6。其次,控制装置5具有程序存储器8,控制程序7以机器可读取的形式储 存在该程序存储器中。控制程序7包括能够由控制装置5-更确切地说:由其处理器6-直 接实施的机器代码9。机器代码9的实施通过控制装置5确定变频器2的工作方式。特别 地,机器代码9的实施导致的是,这样设计变频器2,使得其正如在后面结合图2详细说明的 那样至少实施测定方法,正如在后面结合图5说明的那样也优选地实施优化方法,并且正 如在后面结合图6说明的那样特别优选地实施工作方法。
[0057] 在图2的处理方式的范畴内阐述了一种测定方法,借助于该测定方法测定电机1 的电的和(至少一个)机械的传递函数GE、GMR、GMP。电传递函数GE表明,在利用具有确 定的频率f的(正弦形式的)电压U进行激励时,在哪些范围内和在可能的情况下以何种 相位在电机1中激励相同频率f的电流I。机械传递函数GMP、GMR表明,在具有确定的频 率f的电机1的气隙中的(正弦形式的)径向力存在时,在哪些范围内在电机1中激励相 同频率f的机械振荡S。机械振荡S能够例如是电机1的机械元件的振动或者声波辐射。
[0058] 在确定的频率的情况下,电机1的气隙中的径向力能够可替换地设计为脉冲的径 向力波、旋转的径向力波或者设计为脉冲的和旋转的径向力波的线性组合。因此,电机1的 气隙中的径向力谱线能够既包括脉冲的径向力波,也包括旋转的径向力波。旋转的径向力 波能够造成其他的、不同于相同频率的脉冲的径向力波的机械振荡的激励。因此,必须区分 用于脉冲的径向力波的机械传递函数GMP和用于旋转的径向力波的机械传递函数GMR。
[0059] 为了测定传递函数GE、GMP、GMR,根据图2进行如下步骤:
[0060] 在步骤Sl中将基频Π 设定为初始值fa。该初始值fa可根据需要而确定,并且例 如位于个位数的赫兹范围。在步骤S2中确定接通角度,变频器2应当以该接通角度分别接 通。在步骤S3中,根据接通角度测定所属的电压频谱U(f)。在步骤S4中检查基频Π 中的 预定的谐波振荡所占的分量ai(i = 1,5,7等)是否具有所期望的值。标志i表明了基频 Π 的多少倍。分量al例如是基频Π 的分量,分量a5是第四谐波振荡的、即相对于基频Π 的五倍的频率的分量等。如果步骤S4的检查结果为否,则转至步骤S5。在步骤S5中改变 接通角度。然后返回至步骤S3。相反,如果步骤S4的检查结果为是,则转至步骤S6。
[0061] 图3纯示例性地示出了这种预期的电压频谱U(f)。对于每个谐波振荡均适用-根 据谐波振荡这一概念的定义-关系式F = nfl。F是所观察的谐波振荡的频率,η是自然 数。此外根据图3,对于电压U的每个谐波振荡来说,均适用关系式n = 6m+l或关系式η = 6m-l。数m是自然数。因此仅应出现基频Π 的奇数倍数。这种频谱至少会在电压变化曲 线与基频Π 的四分之一周期对称的时候出现。
[0062] 图3同时示出了电压频谱U(f)的两个优选的设计方案。这两个优选的设计方案 能够相互独立地实现。然而优选地,根据图3中的示意图将二者相互结合起来。
[0063] -个优选的设计方案在于,对于电压的直接的依次的谐波振荡来说适用关系式 F2-Fl>2fl。Fl和F2在前述关系式中是所观察的这两个谐波振荡的频率。换句话说:当确 定的、包含在电压频谱U(f)中的谐波振荡满足条件F= (6m+l)fl时,在电压频谱U(f)中则 不包含对于数m的相同的值来说满足条件F= (6m-l)fl的谐波振荡。同样地,反过来也适 用。因此对于数m的确定的值来说,这两个谐波振荡中的每个谐波振荡均满足F= (6m-l) Π 和F= (6m+l)fl这两个关系式中的一个,在电压频谱U(f)中始终不包含或仅包含唯一 的谐波振荡,但却不包含两个谐波振荡。根据图3中的示意图,在电压频谱U(f)中仅包含 满足条件F= (6m-l)fl的谐波振荡,然而该示意图是纯示意性的。同样地,能够实现的是, 包含在电压频谱U (f)中的几个或所有谐波振荡均满足条件F = ^m+l) Π 。
[0064] 另一个优选的设计方案在于,适用于谐波振荡的条件是,m大于1。数m能够例如 具有值2、值3或者值4。对于数m来说,也能够是更大的值,例如m大于6或者m大于10。 然而,独立于数m的具体值,在电压频谱U(f)中不会出现至少第4和第6谐波振荡(其频 率等于基频Π 的五倍和七倍)。
[0065] 接通角度也确定了相应的、随时间变化的电压变化曲线U(t)。图4-纯示例性 地-示出了可能的电压变化曲线U(t)。为了确定随时间变化的电压变化曲线U(t),能够例 如在接通点的数量既定的情况下,电压变化曲线U(t)的每周期测定最优的接通时间,从而 使所得到的、随时间变化的电压变化曲线U(t)尽可能地与所期望的电压频谱U(f) -致。
[0066] 根据在步骤Sl至S5中所测定的电压变化曲线U(t),在步骤S6中驱控变频器2。 因此,控制装置5在步骤S6中相应地驱控整流器4。由此在相应的频率Π 下,U(t)对电机 1施加相应的电压变化曲线。变频器2的驱控导
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