驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于双供给的异步电动机的驱动系统。
【背景技术】
[0002] 在双供给的异步电动机的所谓的整流器级联的情况下出现的转子电流或者转子 功率通常通过滑环引离。但是滑环是易于干扰和维护的。
【发明内容】
[0003] 本发明以该任务为基础，提供基于双供给的异步电动机的驱动系统，其不需要滑 环并且与通常的双供给的异步电动机相比具有改善的运行特性。
[0004] 本发明通过如权利要求1所述的驱动系统解决该任务。
[0005] 驱动系统具有三相交流电动机，第一逆变器和第二逆变器。
[0006] 三相交流电动机通常具有尤其驱动的机轴。
[0007] 三相交流电动机此外具有第一三相绕组组。第一三相绕组组具有三相定子绕组， 其常规的，尤其是没有逆变器的中间连接地，直接与用于产生磁旋转场的三相交流电压网 相连。第一三相绕组组此外具有三相转子绕组或动子绕组，其与机轴抗扭地机械耦合。
[0008] 三相交流电动机此外具有第二三相绕组组。第二三相绕组组具有三相定子绕组， 其与三相交流电压网如此相连，使得产生相对于磁旋转场(其借助于第一绕组组的定子绕 组产生)的反向的环绕的磁旋转场。第二三相绕组组还具有三相转子绕组，其与机轴抗扭地 机械耦合。
[0009] 第一逆变器与机轴抗扭地机械耦合，即与机轴一起旋转，并且与第一绕组组的三 相转子绕组电耦合。第一逆变器产生合适幅度和相位的控制电压和/或控制电流形式的控 制信号。
[0010] 第二逆变器与机轴抗扭地机械耦合并且与第二绕组组的三相转子绕组电耦合。
[0011] 第一逆变器和第二逆变器可以如此电耦合，使得电功率在逆变器之间可双向传 输。第一和第二逆变器可对此例如具有中间回路耦合。
[0012] 第二逆变器可以构造成，如此产生用于其所关联的转子绕组的控制信号，使得借 助于第二逆变器产生的结果的电动机转数准确对应于借助于第一逆变器产生的电动机转 数。
[0013] 第一和第二逆变器可以构造成如此产生用于其所关联的转子绕组的控制信号，使 得从借助于第一逆变器馈送到其所关联的转子绕组中的有效功率和借助于第二逆变器馈 送到其所关联的转子绕组中的有效功率的和为零。
[0014] 第一和第二逆变器可以构造成如此产生用于其所关联的转子绕组的控制信号，使 得借助于第一逆变器产生的扭矩的工作方向对应于借助于第二逆变器产生的扭矩的工作 方向。
[0015] 驱动系统可以具有借助于机轴驱动的风扇叶轮，其中第一和第二逆变器与风扇叶 轮抗扭地耦合并且热耦合。第一和第二逆变器可以在任意位置，例如在风扇叶轮的转动点 的区域中或在转动点之外固定到风扇叶轮的边或者上。
[0016] 第一和第二逆变器可以集成到风扇叶轮中，例如其方式为风扇叶轮形成第一和第 二逆变器的壳体。
【附图说明】
[0017] 本发明下面参考附图详细描述。在此示意性示出： 图1示出具有第一和第二驱动子系统的根据本发明的驱动系统， 图2示出在图1中示出的驱动子系统的互补工作点以及 图3示出在图1中示出的驱动系统的运行象限中转子功率的工作方向。
【具体实施方式】
[0018] 图1示出根据本发明的具有三相交流电动机，第一逆变器3和第二逆变器4的驱 动系统100。
[0019] 三相交流电动机具有常规的未示出的机轴。
[0020] 三相交流电动机还具有第一三相绕组组1。第一三相绕组组1具有三相定子绕组 la，其常规的没有逆变器的中间连接地直接与用于产生旋转场的三相交流电压网(在此示 意性三个网相U，V和W)相连。第一三相绕组组1还具有三相转子绕组lb，其与机轴抗扭 地机械耦合。
[0021] 三相交流电动机还具有第二三相绕组组2。第二三相绕组组2具有三相定子绕组 2a，其与三相交流电压网（在此示意性以相反顺序W，V和U的三个网相）相连，使得产生相 对于旋转场(其借助于第一绕组组1的定子绕组la产生）的反向的环绕的旋转场。第二三 相绕组组2还具有三相转子绕组2b，其与机轴抗扭地机械耦合。
[0022] 为了导致，借助于定子绕组la和2a产生的旋转场反向地环绕，绕组组1和2可以 例如反向的卷绕。如在图1中所示，备选地定子电压U，v和W可反向地连接到定子绕组la 和lb。
[0023] 第一逆变器3与机轴抗扭地机械耦合并且与第一绕组组1的三相转子绕组lb电 耦合。第一逆变器3产生适合幅度和相位的控制电压和/或控制电流形式的控制信号。
[0024] 第二逆变器4与机轴抗扭地机械耦合并且与第二绕组组的三相转子绕组2b耦合。 第一逆变器3和第二逆变器4具有中间回路耦合（中间回路电压UZ)，使得电功率可在逆变 器3和4之间双向传输。
[0025] 第二逆变器4构造成如此产生用于其所关联的转子绕组2b的控制信号，使得借助 于第二逆变器4产生的结果电动机转数对应于借助于第一逆变器3产生的电动机转数。
[0026] 第一和第二逆变器3和4构造成如此产生用于其所关联的转子绕组lb或者2b的 控制信号，使得借助于第一逆变器3馈送到其所关联的转子绕组lb中的有效功率和借助于 第二逆变器4馈送到其所关联的转子绕组2b中的有效功率的和为零。
[0027] 第一和第二逆变器3和4构造成如此产生用于其所关联的转子绕组lb或者2b的 控制信号，使得借助于第一逆变器3产生的扭矩的工作方向对应于借助于第二逆变器4产 生的扭矩的工作方向。
[0028] 根据本发明双供给的异步电动机的在转子侧上布置的并且与（电动机）机轴一起 运转的逆变器（或频率转换器）3和4用双重实施的绕组组1和2如此控制，使得在异步电 动机中出现的第一绕组组1的转子功率通过第二绕组组2的转子功率正好补偿并且第二绕 组组2的转子功率提供扭矩贡献，其以相同的方向起作用，如通过第一绕组组1产生的扭 矩。由此可能的是，三相交流电动机在所有四个运行象限运行而没有转数限制在第一驱动 子系统的同步转数和第二驱动子系统的同步转数之间。
[0029] 两个定子绕组la和2a共同放置在具有相电压U，V，W的三相网上并且在其中产生 基本上正弦形的网电流。此外通过驱动系统100的4象限能力不要求附加的措施如制动斩 波器或者-电阻或电子设备用于在发电机运行状态中能量-反馈。
[0030] 本发明基于在双供给的异步电动机的情况下整流器级联的原理。但是出现的转子 电流和转子功率不通过滑环引走，而是通过另外的逆变器4 (其一起运转地安放在机轴上） 进行。
[0031] 驱动系统100具有两个驱动子系统（子电动机），也就是第一驱动子系统（第一子 电动机），其包括第一绕组组1和所关联的第一逆变器3 ;和第二驱动子系统（第二子电动 机），其包括第二绕组组2和所关联的第二逆变器4。
[0032] 在第二驱动子系统中在相同机轴上通过第一驱动子系统传输的转子功率回传输 到供应的网。
[0033] 根据本发明调整在第二驱动子系统中互补工作点。在此第二驱动子系统的工作点 借助于控制第二逆变器4如此确定，使得： a) 两个子电动机或者驱动子系统的转数正好相同，以及 b) 产生两个转子功率的和为零。
[0034] 对于整流器级联已知的关系适合：
其中这里为了简单起见极对数假定=1，其中本发明不限于此。rvt"表示电动机转数，ffctz表示网频率并且fWR1表示通过第一逆变器3产生的基本振荡的频率。
[0035] 为了满足条件a)第二驱动子系统的频率如此选择，使得
适合。这个频率表示用于第一驱动子系统的工作点的第二驱动子系统的补充工作点。fWR2表示通过第二逆变器4产生的基本振荡的频率。
[0036] 图2示出两个逆变器3和4的要求的工作频率之间的关系，其中η表示转数，nsynA 表示同步转数并且s表示转差率。在驱动子系统之间可不同的极对数的影响由于简单表示 的原因没有示出。
[0037] 从图2出发，关于每个转数发现正好两个工作点，关于每个驱动子系统分别一个。
[0038] 图3说明，在这个工作点中转子功率在电动机扭矩的相同工作方向的情况下分别 具有相对的符号。这具有其原因在于，例如第一驱动子系统在第1象限并且第二驱动子系 统在第3象限驱动。
[0039] 对于发电机的运行的情况驱