专利名称：用于控制同步电机的他励转子绕组的控制装置和方法
用于控制同步电机的他励转子绕组的控制装置和方法本申请要求在2010年I月14日提交的美国临时申请No. 61/295，161的优先权，并且将其并入作为非临时性的部分。该申请也要求在2010年I月13日提交的现有的瑞士国家申请No. 0038/2010的优先权。为了所有的意图和目的，瑞士申请No. 0038/2010和美国临时申请No. 61/295，161的全部通过引用作为整体合并在这里，如同在这里提出一祥。本发明涉及一种用于同步电机的他励转子绕组的控制装置，包括连接到转子绕组的电压源，用于通过如下的方式将来自电源的电能传输到转子绕组，即，通过在定子侧的旋转磁场使转子绕组旋转。此外，本发明涉及一种用于控制同步电机的他励转子绕组的方法，其中，通过如下的方式将来自电源的电能经由连接到所述转子绕组的电压源馈送到转子绕组，即，通过在定子侧的旋转磁场使转子绕组旋转。同步电机是长久以来就已知的，并且作为发电机和电动机两者 用于非常广泛的目的。作为无刷直流电动机，它们也占据了在直流驱动技术中的较大的领域。在逆变器的辅助下，从DC电压生成用于定子激励的AC电压。同步电机可以进一歩地分为永磁同步电机和他励同步电机。在第一设计中，转子包括永磁体，而在第二设计的情形中，设置转子绕组，当电流流过该转子绕组时，该转子绕组就建立起相应的转子磁场。他励同步电机的普遍的实施方式由在转子上布置的转子绕组和与转子一起运行的整流器组成。所述整流器经由集电环或经由旋转变压器被提供AC电压，并且将所述AC电压转换为转子绕组所需的DC电压。如果绕组是磁化的，则同步电机原理上可以在施加在定子侧的旋转磁场中运行。除了在启动同步电机时的已知困难之外，还存在转子绕组的退磁方面的其它问题。例如，同步发电机通常被关闭使得转子绕组退磁。在定子侧，在不存在旋转磁场的情况下，没有AC电压被引入绕组中。特别地，在故障的情况下，转子绕组必须被尽快地退磁使得不再生成电压，这可能引起损坏。现有技术公开了用于转子绕组的退磁的ー些解决方案。例如，AT362456B公开了其转子可以经由闸流晶体管和共同旋转的电阻器而退磁的同步电机。此外，DE1638344A公开了如下的无刷同步电机，该电机的转子包括两个极性相反的转子绕组，该两个极性相反的转子绕组可以经由两个旋转变压器和两个共同旋转的整流器来单独地起动。除此之外，DE2737541A1描述了具有共同旋转的受控整流器的无刷同步电机，该受控整流器根据操作在励磁机电压的正半波期间或负半波期间导通。最后，EP0152719A1公开了具有共同旋转的整流器的同步电机，其中，在经由集电环起动的两个共同旋转的闸流晶体管的辅助下，可以使转子绕组中的电流方向反向。尽管已知的解决方案适合用于特定的应用或特定的条件，但是根据现有技术，退磁进行得既不非常快也不有效的事实是有问题的。然而，特别地，当在电动车辆结构中使用同步电动机时，这些限制通常是不可接受的。因此，本发明的目的是提供用于控制同步电机的他励转子绕组的改善的控制装置和改善的方法，特别地，在转子绕组的快速和有效退磁方面。
根据本发明，通过在开始提到的类型的控制装置来实现该目的，该控制装置具有用电设备，该用电设备连接到转子绕组并且用于将电能从转子绕组传输到电源。根据本发明，通过在开始提到的类型的方法来实现该目的，在该方法中，经由连接到转子绕组的用电设备从转子绕组回收电能并且将该电能传输到电源。通过本发明，同时克服了现有技术的几个缺陷。首先，可以非常快速地退磁转子绕组；其次，可以非常有效地实现退磁。这是可能实现的原因在于，在转子绕组中存储的能量没有如通常一样被转换为热量，而是传送回到电源。因此，也没有必要提供能够应对必要的热功率的大尺寸的电阻器。这意味着，在设计同步电机时，工程人员不再面临在体积大的负载电阻器/快速退磁和小负载电阻器/缓慢磁化之间的有冲突的选择。另外，没有能量以热量的形式被“消耗”。尽管本发明当然也可以用于其它领域中，但是，特别是当同步电机用于电动车辆时，本发明的优点是明显的。因为电动车辆通常用于运送人，所以必须采取特别的安全预防措施以避免危及乘客的健康。 例如，用于为定子绕组提供能量的转换器可能是有故障的并且可能不能将其断开。这将意味着车轮仍然将以不期望的方式被驱动，直到转子退磁。而且，在定子绕组之间的短路可能导致转子的阻塞并且因此导致车辆的驱动轮的阻塞，除非转子被尽快地退磁。快速退磁因此也可以被认为是与在具有内燃机的车辆中的(机械)离合器的起动等效。有利地，该部件现在可以被省略并且可以由通常比机械离合器更小、更轻、更可靠并且也更便宜的电子电路代替。而且，转子的快速退磁的可能性也改善了车辆对驾驶者的要求的反应(カロ速/減速)(加速装置)。除了用于增加安全性的转子绕组的快速退磁之外，能量方面当然也起了决定性的作用。特别是在电动车辆的情形中，无论如何都是供应不足的存储的电能应该被仔细地管理。如上所述，在已知的解决方案中，在退激时，在转子中存储的磁能经由负载电阻器而被转换为热量，并且因此在没有使用的情况下就被消耗了，而根据本发明，在转子中存储的磁能被馈送回电动车辆的车载电源(通常是具有数百伏特的电压的DC电压源)中。能量因此没有被损失而是可以用于接下来的磁化过程。由于能量有效的退磁，本发明具有与现有技术中的解决方案相比相当显著的优点。车辆的“离合器”实际上被非常频繁地操作，特别是在城市中，例如以允许车辆滚动到交通红灯，从而使用在车辆中的动能(除非无论如何它都经由驾驶而反馈回电池中)。最后，还应该注意的是，术语“电压源”和“用电设备”与转子绕组的“认识观点”相关。在电能中，能量源的特征在于电流和电压被不同地定向；在用电设备中，方向是相同的。在磁化的情形中，转子绕组是用电设备并且因此被从电压源或能量源提供能量。在退磁的情形中，转子绕组是如下的能量源，即，能量经由用户设备从该能量源回收。然而，按照能量供应的观点，与转子绕组协作的电压源用作用电设备并且与转子绕组协作的用电设备用作电压源。因此，严格来说，与转子绕组协作的电压源和与转子绕组协作的用电设备是“转换
典”
o当结合附图
考虑时，根据从属权利要求和说明书，本发明的有利构造和进ー步的实施方式是明显的，或者被它们所公开。如果馈送到转子绕组的能量和/或从转子绕组回收的能量是可调的，则是有利的。如此,磁化或退磁的动态过程将以非常不同的方式进行。这意味着同步电机可以以非常敏感的方式被感应。如果控制装置被设置为针对磁化，与经由用电设备回收的电能相比，更多的电能经由电压源提供给转子绕组，并且针对退磁，与经由用电设备回收的电能相比，更少的电能应该经由电压源从转子绕组回收，则是更加有利的。电压源和用电设备不仅可以交替地操作，而且还可以同时地操作。通过提供或回收的电能的适当调整，转子绕组可以被磁化或退磁。如果电压源包括连接到电源的升压转换器或降压转换器并且/或者用电设备包括连接到所述电源的升压转换器或降压转换器，则是更加有利的。如此，在转子电路中所需的电压可以容易地适应在电源中存在的电压。如果电压源包括固定的第一逆变器、第一旋转变压器的连接到所述逆变器的原级 绕组和连接到所述第一旋转变压器的次级绕组并且与所述转子绕组共同旋转的第一整流器，则是特别有利的。如此，可以在没有接触的情况下将能量从定子传输到转子。如此获得的控制装置和如此获得的系统因此是尤其耐用的并且不是非常容易发生故障。“旋转变压器”通常是如此的变压器，即，在该变压器中，原级绕组和次级绕组被安装为可相对于彼此旋转。旋转变压器或“旋转传输器”还特别用于将电能或电信号从固定部分传输到旋转部分，或者反之亦然。因为旋转变压器原理上也在単相AC电压下作用，所以应该将它与通常没有可旋转地安装的原级绕组或次级绕组的“三相变压器”区别开。如果用电设备包括连接到转子绕组并且与其共同旋转的第二逆变器、第二旋转变压器的连接到第二逆变器的原级绕组和连接到第二旋转变压器的次级绕组的固定的第二整流器，则是更加特别有利的。如此，可以在没有接触的情况下将能量从转子传输到定子。如此获得的控制装置和如此获得的系统因此同样是尤其耐用的并且不是非常容易发生故障。如果控制装置包括与转子绕组并联连接的变阻器，则是特别有利的。即使在没有连接到电源的用电设备的情况下，这也提供了用于退磁转子绕组的可选的可能性。在该文中，如果控制装置被设置为关闭两个逆变器以用于转子绕组的退磁，则是特别有利的。这使得可以实现“紧急退磁”，其中，通过上述变阻器实现退磁。当然，该可能性不仅当故意关闭逆变器时存在，而且当逆变器偶然发生故障时也存在。根据本发明的电路的该变型例因此是特别安全的。如果控制装置包括用于将控制信号变换传输到第一逆变器和/或第二逆变器的装置，则也是特别有利的。这是用于使得根据本发明的控制装置或根据本发明的系统耐用并且不是非常容易发生故障的进ー步的措施。在该文中，如果第一旋转变压器包括一个或更多个次级线圈(在该次级线圈处，用于第二逆变器的控制信号被引出)，则是特别有利的。如此，第一逆变器的输出电压可以直接用于起动第二逆变器，原因在于，该输出电压经由第一旋转变压器的多个次级线圈传输到第二逆变器的控制连接，即，在大多数情形中，传输到该逆变器的晶体管的栅极连接。最后，如果控制装置包括针对单个转子绕组的连接，则是有利的。如此，控制装置和同步电机都可以保持是简单的。如此获得的部件首先是轻的，并且其次，由于降低的复杂性，也是自动防故障的。因此它们特别适合于安装在电动车辆中。
本发明的上述构造和进ー步的实施方式可以以任何期望的方式結合。下面參考在示意性的附图中示出的工作示例更加详细地描述本发明。图I示例性地示出了根据本发明的系统的第一变型例；图2示例性地示出了根据本发明的系统的另外包括升压转换器和降压转换器的
第二变型例；图3详细地示出了根据本发明的系统的第三实施方式；以及图4详细地示出了根据本发明的系统的第四实施方式。在附图中，相同和相似的部分被赋予相同的附图标记，并且功能相似的元件和部件被赋予相同的附图标记但是带有不同的下标，除非明确地指出不同。 图I示出了根据本发明的系统Ia的第一变型例，由控制装置和连接到该控制装置的同步电机组成。该图被较大程度地简化，因此，仅示出了同步电机的ー个他励转子绕组Lro用于将来自电源4的电能E传输到转子绕组Lk的电压源2作为控制装置的一部分连接到所述转子绕组。根据本发明，控制装置还包括连接到转子绕组Lk并且用于将电能E从转子绕组Lk传输到电源4的用电设备3。在图I中示出的装置的功能如下所述。如果经由电压源2将来自电源4的电能E馈送到转子绕组Lk，则转子绕组Lk被激励或磁化，并且在定子绕组(未示出)中生成的旋转磁场使转子绕组Lk以已知的方式旋转并且因此使得转子本身以已知的方式旋转。为了退激或退磁，可以在用电设备3的辅助下，从定子绕组Lk回收电能E并且将其馈送回电源4中。在定子绕组中的旋转磁场然后不再导致转子绕组Lk的旋转。根据用电设备3的设计，可以偶尔非常快地执行该过程，特别是当将如此的同步电机用于电动车辆中时这是有利的。如已经提到的，用于定子绕组的电源的转换器可能例如是有故障的并且可能不能使得它自己被断开。可选地，在定子绕组之间的短路可能导致转子的阻塞并且因此导致车辆的驱动轮的阻塞。除了转子绕组Lk的快速退磁以用于增加安全性之外，如已经提到的，能量方面当然也能够起到决定性的作用。特别是在电动车辆的情形中，无论如何都是供应不足的存储的电能确实应该被仔细地管理。当然，本发明还可以用于其它目的，例如，用于固定的同步电机。针对用于感应转子磁场的不同的可能性，如果馈送到转子绕组Lk的和/或从转子绕组Lk回收的能量E是可调的，则也是有利的。結果，转子磁场和定子磁场的相互影响可能是非常容易被感应的。当然，电压源2和用电设备3不仅能够交替地连接，而且它们还可以同时处于操作中。针对磁化，与经由用电设备3回收的电能相比，更多的电能应该经由电压源2提供到转子绕组Lk，并且针对退磁，与经由用电设备3回收的电能相比，更少的电能应该经由电压源2馈送到转子绕组Lk。图2示出了与图I中所示的系统Ia非常相似的根据本发明的系统的第二变型例lb。系统Ia以如下方式扩展，即，电压源2包括连接到电源4的降压转换器5，并且用电设备3包括连接到电源4的升压转换器6。如此，可以非常容易地建立在电压源2、用电设备3和电源4之间的电势差，从而引起期望的能量流E。图3示出了根据本发明的系统的更加详细的第三变型例lc。在图3中，在上部区域示出了同步电机的转子并且在下部区域示出了定子。通过两个旋转变压器T1和T2形成在转子和定子之间的分界线。系统Ic包括到电源(在图3中未示出)的连接，经由该连接，系统Ic被提供DC电压Up针对下面的说明，为了简易，假设电压U1是固定不变的。在实际的系统中，该前提不是完全满足的。因此应该考虑电压变化。转子绕组Lk再一次经由电压源2和用电设备3连接到电源。电压源2包括降压转换器5、连接到该降压转换器5的固定的第一逆变器8、第一旋转变压器T1的连接到所述逆变器的原级绕组和连接到第一旋转变压器T1的次级绕组并且与转子绕组Lk共同旋转的第一整流器7。用电设备3包括连接到转子绕组Lk并且与其共同旋转的第二逆变器9、第二旋转变压器T2的连接到第二逆变器9的原级绕组、连接到第二旋转变压器T2的次级绕组的固定的第二整流器10和连接到整流器10的升压转换器6。另外，变阻器11与转子绕组Lk并联连接。而且，控制装置包括连接到降压转换器5、升压转换器6和第一逆变器8的监控单元12。最后，控制装置包括用于将控制信号变换传输到第一逆变器8和/或第二逆变器9的装置。这些首先是通过第三变压器T3形成，其中，经由所述第三变压器T3的四个次级线圈来起动第一逆变器8的晶体管，并且其次通过在第一旋转变压器T1上的四个另外的次级线圈形成，其中，在所述四个另外的次级线圈处，引出用于第二逆变器9的控制信号。尽管在本示例中，在定子和转子之间的电能E和电信号的传输全部都以感应的方式发生，但是其中传输例如经由集电环而进行的实施方式当然也是可设想的。例如，无线电数据传输或光学数据传输原理上也是可以用于信号传输的。在图3中示出的装置的功能如下。经由降压转换器5，输入电压U1被变换为任意的更低的电压U2。该电压U2经由第一逆变器8被转换为AC电压，该AC电压经由第一旋转变压器T1而被传输到转子，并且在那里，在第一整流器7的辅助下，变换为DC电压U3。第二逆变器9也与第一逆变器8同时地起动，所述第二逆变器9将DC电压U4转换为AC电压，该AC电压经由第二旋转变压器T2而从转子传输到定子，并且在那里，在第二整流器10的辅助下，转换回到DC电压U5。该DC电压U5经由升压转换器6而升压为电压U10通过降压转换器5的适当的起动，可以设置任何期望的电压U3。类似地，通过升压转换器6的适当的起动，可以设置任何期望的电压U4。因此，可以在转子绕组Lk处设置任何期望的电压。如果电压U3大于电压U4,则通过转子绕组Lk增加了电流し；如果电压U3小于电压U4，则减小了电流込。当然，电压比率也是由两个逆变器8和9的占空因数以及两个旋转变压器T1和T2的变换比率所确定。通过适当的设计，可选地，设置升压转换器代替降压转换器5以及/或者设置降压转换器代替升压转换器6也可以是适当的。通过提供相应的电势，在任何情形中都可以实现从电源到转子绕组Lk的能量E的传送或者反之亦然。通过监控単元12控制降压转换器5、升压转换器6和第一逆变器8，从而获得通过转子绕组Lk的所需的电流ら。可以区分不同的操作情形，在如下的示例中，针对两个旋转 变压器T1和T2，假设变换比率为I :-基本负载例如，U2=U3=150V,U4=U5=100V ;转子绕组Lk处的电压为U3_U4=50V ；
-增加的负载例如，U2=U3=300V,U4=U5=0V ;转子绕组Lk处的电压为U3-U4=300V ；-受控退磁例如，U2=U3=150V,U4=U5=450V ;转子绕组Lk处的电压为U3-U4=-300V,并且转子电流L快速地减小；-紧急退磁第一逆变器8被断开。结果，第二逆变器9也变得无效，并且所有的晶体管(在该情形中为M0FET)被断开。在转子绕组Lk处的电压被变阻器11限制为例如-1000V。在转子绕组中存在的能量在变阻器11中被转换为热量。因为在本示例中每ー个均具有600V的反向电压的两个晶体管在逆变器上是串联的，所以这些没有过载。在示出的示例中，进ー步假设大约6V的栅极电压对于互连转子MOSFET是足够的，并且20V的最大值是允许的。在该示例中，电压U2或U3因此可以在大约1:3的比率范围中变化。如果想要避免该限制，则栅极电压也可能被经由单独的第三旋转变压器实现的栅极起动或者适当的措施所限制。
最后，讨论本发明的第四变型例。原理上可以设法仅利用一个旋转变压器来应对，但是那样的话，就需要在次级电源电路(逆变器)中的双极开关或者在逆变器和转子绕组之间的极性变换器。在该情形中，用于控制信号的至少ー个另外的变压器是有利的。图4示出了如下的装置，S卩，其中，该装置的转换器被设计为实现能量的双向流动。因此，下面的子电路彼此结合为单个电路，该单个电路执行相应的子电路的功能。-通过由具有反向井联ニ极管的两个MOSFET构造的半桥13来执行降压转换器5和升压转换器6的功能。-通过由具有反向并联ニ极管的两个MOSFET构造的第一逆变器8来执行第一逆变器8和第二整流器10的功能。-通过每ー个均由具有反向并联ニ极管的两个反串联的MOSFET组成的全桥14来执行第一整流器7和第二逆变器9的功能。通过在第一逆变器8的第三变压器T3处的控制信号和在第四旋转变压器T4处的控制信号的相位来限定在变阻器11处的电压Ue的极性。如果两个信号同相，则电压Ue为正。如果两个信号反相，则电压Uk为负。应该注意的是,在这一点上,对于半桥13、第一逆变器8和全桥14，可以应用IGBT代替MOSFET或者可以应用IGBT和MOSFET。此外，应该注意的是，无论如何，MOSFET都包括内部反向井联ニ极管，从而外部反向井联ニ极管可以省略。然而，因为IGBT不包括内部反向井联ニ极管，所以在该情形中需要外部ニ极管。最后，注意的是，描述的变型例仅代表来自关于根据本发明的控制装置的许多可能中的选择，并且一定不是用于限制本发明的申请的范围。对于本领域技术人员而言，在没有脱离本发明的保护范围的情况下，基于这里描述的考虑而将使本发明适应它的需要应该是容易的。另外，应该指出，在图中示出的设备的各个部分也能够构成独立的发明的基础。附图标记列表la. . Ic由控制装置和转子绕组组成的系统2电压源3用电设备4 电源5降压转换器
6升压转换器7第一整流器8第一逆变器9第二逆变器10第二整流器11变阻器
12监控单元13 半桥14 全桥E 能量Le转子绕组Il通过转子绕组的电流U1电源电压U2在第一逆变器处的电压U3在第一整流器处的电压U4在第二逆变器处的电压U5在第二整流器处的电压Ue在变阻器处的电压T1第一旋转变压器T2第二旋转变压器T3第三变压器T4第四(旋转)变压器
权利要求
1.一种用于同步电机的他励转子绕组(Lk)的控制装置，所述控制装置包括电压源(2)，所述电压源(2)连接到所述转子绕组(LK)，并且用于以通过在定子侧的旋转磁场使所述转子绕组(Lk)旋转的方式将来自电源(4)的电能(E)传输到所述转子绕组(Lk);和用电设备(3)，所述用电设备(3)连接到所述转子绕组(LK)，并且用于将电能(E)从所述转子绕组(Lk)传输到所述电源(4)。
2.根据权利要求I所述的控制装置，其中，提供到所述转子绕组(Lk)的能量(E)和/或从所述转子绕组(1^)回收的能量(E)是可调的。
3.根据权利要求I或2所述的控制装置，其中，所述控制装置被设置为针对磁化，与经由所述用电设备(3)回收的电能相比，将更多的电能经由所述电压源(2)提供给所述转子绕组(LK)，而针对退磁，与经由所述用电设备(3)回收的电能相比，将更少的电能经由所述电压源(2)从所述转子绕组(Lk)回收。
4.根据权利要求I到3中的任何一项所述的控制装置，其中，所述电压源(2)包括连接到电源(4)的降压转换器(5 )或升压转换器，并且/或者，所述用电设备(3 )包括连接到所述电源(4)的降压转换器或升压转换器(6)。
5.根据权利要求I到4中的任何一项所述的控制装置，其中，所述电压源(2)包括固定的第一逆变器(8)、第一旋转变压器(T1)的连接到所述逆变器的原级绕组以及连接到所述第一旋转变压器(T1)的次级绕组并且与所述转子绕组(Lk)共同旋转的第一整流器(7)。
6.根据权利要求I到5中的任何一项所述的控制装置，其中，所述用电设备(3)包括连接到所述转子绕组(Lk)并且与其共同旋转的第二逆变器(9)、第二旋转变压器(T2)的连接到所述第二逆变器(9)的原级绕组以及连接到所述第二旋转变压器(T2)的次级绕组的固定的第二整流器(10)。
7.根据前述权利要求中的任何一项所述的控制装置，所述控制装置包括与所述转子绕组(Lk)并联连接的变阻器(11)。
8.根据权利要求5和7或者6和7所述的控制装置，其中，所述控制装置设置为关闭所述逆变器(8，9)两者以对所述转子绕组(1^)进行退磁。
9.根据权利要求5到8中的任何一项所述的控制装置，所述控制装置包括用于将控制信号变换传输到所述第一逆变器(8)和/或所述第二逆变器(9)的装置。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其中，所述第一旋转变压器(T1)包括一个或更多个次级线圈，在所述一个或更多个次级线圈处，引出用于所述第二逆变器(9 )的控制信号。
11.根据前述权利要求中的任何一项所述的控制装置，其中，所述控制装置包括针对单个转子绕组(Lk)的连接。
12.—种系统(la-lc)，所述系统包括根据前述权利要求中的任何一项所述的控制装置和连接到所述控制装置的同步电机，其中，所述同步电机仅包括单个转子(Lk)。
13.一种用于控制同步电机的他励转子绕组(Lk)的方法，其中，按照通过在定子侧的旋转磁场使所述转子绕组旋转的方式，从电源(3)经由连接到所述转子绕组的电压源(2)将电能(E)提供给所述转子绕组(Lk);并且其中，电能(E)经由连接到所述转子绕组的用电设备(3)从所述转子绕组(Lk)回收并且传输到所述电源(3)。
14.一种用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置包括 电压源，所述电压源电连接到转子绕组的第一侧；所述电压源将来自电源的电能传输到所述转子绕组； 用电设备电路，所述用电设备电路电连接到所述转子绕组的第二侧，以将电能从所述转子绕组传输到所述电源。
15.根据权利要求14所述的用于他励转子绕组的控制装置，其中 所述电压源被构造为可控地调节提供给所述转子绕组的电能。
16.根据权利要求14所述的用于他励转子绕组的控制装置，其中 所述用电设备电路被构造为可控地调节从所述转子绕组回收的电能。
17.根据权利要求14所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括在所述电压源中的降压转换器，所述降压转换器电连接到所述电源。
18.根据权利要求14所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括在所述电压源中的升压转换器，所述升压转换器电连接到所述电源。
19.根据权利要求14所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括在所述用电设备电路中的降压转换器，所述降压转换器电连接到所述电源。
20.根据权利要求14所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括在所述用电设备电路中的升压转换器，所述升压转换器电连接到所述电源。
21.根据权利要求14所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括变阻器，所述变阻器与所述转子绕组并联地电连接。
22.根据权利要求14所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括 在所述电压源中的固定的第一逆变器； 连接到所述固定的第一逆变器的第一旋转变压器原级绕组； 第一旋转变压器次级绕组，所述第一旋转变压器次级绕组电连接到第一整流器，并且所述第一旋转变压器次级绕组被耦接以与所述转子绕组共同旋转。
23.根据权利要求22所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括 第二逆变器，所述第二逆变器电连接到所述转子绕组并且被耦接以与所述绕组共同旋转; 第二旋转变压器原级绕组，所述第二旋转变压器原级绕组电连接到所述第二逆变器；和 固定的第二整流器，所述第二整流器电连接到第二旋转变压器次级绕组。
24.根据权利要求23所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括控制信号传输器，所述控制信号传输器被构造为将控制信号传送到所述第一逆变器。
25.根据权利要求24所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括第二控制信号传输器，所述第二控制信号传输器被构造为将控制信号传送到所述第二逆变器。
26.根据权利要求25所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括所述第一旋转变压器原级绕组和所述第一旋转变压器次级绕组形成第一旋转变压器；和次级线圈，所述次级线圈被构造为从所述第一旋转变压器引出用于所述第二逆变器的控制信号。
27.根据权利要求24所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括监控单元，所述监控单元被构造为控制所述第一逆变器，所述监控单元连接到所述控制信号传输器。
28.一种用于控制他励转子绕组的方法，所述方法包括 从电源提供电能； 在电压源接收来自所述电源的电能； 将在所述电压源接收的电能提供给所述转子绕组； 通过定子侧旋转磁场的作用来旋转所述转子绕组； 利用用电设备电路从所述转子绕组回收电能；以及 将从所述转子绕组回收的电能传输回到所述电源中。
29.根据权利要求28所述的用于控制他励转子绕组的方法，所述方法进一步包括 在磁化中，与经由所述用电设备电路从所述转子绕组回收较少的电能相比，同时经由所述电压源将较多的电能提供给所述转子绕组。
30.根据权利要求28所述的用于控制他励转子绕组的方法，所述方法进一步包括 针对退磁，与经由所述用电设备电路从所述转子绕组回收较多的电能相比，同时经由所述电压源从所述转子绕组回收较少的电能。
31.根据权利要求28所述的用于控制他励转子绕组的方法，所述方法进一步包括 关闭在所述电压源和在所述用电设备电路中的逆变器，以对所述转子绕组进行退磁。
32.一种用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置包括 电压源，所述电压源电连接到转子绕组的第一侧，所述电压源被构造为可控地调节提供给所述转子绕组的电能； 所述电压源将来自电源的电能传输到所述转子绕组； 所述电压源包括电连接到所述电源的降压转换器，所述电压源包括固定的第一逆变器，所述电压源包括连接到所述固定的第一逆变器的第一旋转变压器原级绕组，所述电压源包括第一旋转变压器次级绕组，所述第一旋转变压器次级绕组电连接到第一整流器，并且所述第一旋转变压器次级绕组被耦接以与所述转子绕组共同旋转； 用电设备电路，所述用电设备电路电连接到所述转子绕组的第二侧，以将电能从所述转子绕组传输到所述电源，所述用电设备电路被构造为可控地调节从所述转子绕组回收的电能； 所述用电设备电路包括电连接到所述电源的升压转换器，所述用电设备电路包括电连接到所述转子绕组并且被耦接以与所述绕组共同旋转的第二逆变器，所述用电设备电路包括第二旋转变压器原级绕组，所述第二旋转变压器原级绕组电连接到所述第二逆变器，所述用电设备电路包括固定的第二整流器，所述第二整流器电连接到第二旋转变压器次级绕组； 所述第一旋转变压器原级绕组和所述第一旋转变压器次级绕组形成第一旋转变压器；和变阻器，所述变阻器与所述转子绕组并联地电连接。
33.根据权利要求32所述的用于他励转子绕组的控制装置，所述控制装置进一步包括次级线圈，所述次级线圈被构造为从所述第一旋转变压器引出用于所述第二逆变器的控制信号。
全文摘要
本发明公开了一种用于同步电机的他励转子绕组(LR)的控制装置，该控制装置包括电压源(2)，该电压源(2)连接到转子绕组(LR)，并且用于以通过在定子侧的旋转磁场使所述转子绕组旋转的方式将来自电源(4)的电能(E)传输到转子绕组(LR)。根据本发明，该控制装置进一步包括用电设备(3)，该用电设备(3)连接到转子绕组(LR)，并且用于将电能(E)从转子绕组(LR)传输到电源(4)。而且，公开了一种用于控制同步电机的他励转子绕组(LR)的方法。
文档编号H02P9/14GK102714479SQ201180006077
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者A·克劳泽 申请人:布鲁萨电子公司