ES2312353T3 - Procedimiento para el control de un sistema de accionamiento de potencia. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el control de un sistema de accionamiento de alta potencia a velocidad variable, que comprende al menos un motor trifásico (7) como motor de accionamiento, que está diseñado para la absorción constante de potencia por encima de una velocidad predefinida y que se alimenta de un convertidor indirecto (1) con una tensión variable del circuito intermedio, alimentándose el convertidor indirecto (1) de una red de suministro eléctrico (4) y reduciéndose la tensión del circuito intermedio en el rango de velocidades por debajo de la velocidad predefinida respecto a su valor máximo, de forma que la tensión del circuito intermedio no se reduce por debajo de una tensión mínima, determinada por la tensión de la red de suministro eléctrico que aparece en servicio, y en el rango de velocidades por encima de la velocidad predefinida, partiendo de la tensión reducida del circuito intermedio, se realiza una transición en función de la velocidad hasta la tensión máxima del circuito intermedio para una velocidad máxima, en particular para vehículos ferroviarios que se alimentan con energía de accionamiento desde una catenaria (4) eléctrica o desde un generador eléctrico interno al vehículo y accionado por motor diesel, caracterizado porque en el sistema de accionamiento (1, 2, 7), la tensión del circuito intermedio, para la velocidad por encima de la velocidad predefinida, y al mismo tiempo en el rango inferior del par de fuerzas a ser aplicado o frenado por el motor de accionamiento (7), se mantiene al menos ampliamente en el valor que ella presenta por debajo de la velocidad predefinida.
Description
Procedimiento para el control de un sistema de
accionamiento de potencia.
La invención se refiere a un procedimiento según
el preámbulo de la primera reivindicación y un dispositivo de
control según el preámbulo de la reivindicación 11. Según un
procedimiento conocido para el control de un sistema de
accionamiento de alta potencia a velocidad variable (DE 44 22 275
A1) se alimentan dos motores trifásicos a través de cada vez un
inversor de pulsos asociado desde un circuito intermedio de
corriente continua que, por su lado, se carga a través de un
convertidor de potencia desde una red de suministro eléctrico. Los
motores de accionamiento presentan un momento de inversión que
siempre debe ser mayor que el par de fuerzas a aplicar. Además, se
diseñan para la absorción constante de potencia por encima de una
velocidad predeterminada que se determina por el punto de
operación. Para disminuir en este caso magnitudes perturbadoras,
como momentos oscilantes o pérdidas por oscilación armónica, en
particular en el rango de funcionamiento por pulsos, y por ello
conseguir una reducción de la solicitación eléctrica y mecánica de
los motores de accionamiento, así como de la carga de tensión del
convertidor indirecto, se reduce la tensión del circuito intermedio
en el rango de velocidades por debajo del punto de operación
respecto a la tensión máxima alcanzable del circuito intermedio y,
en el rango de velocidades por encima del punto de operación,
partiendo de la tensión reducida del circuito intermedio, se
aumenta en una transición dependiente de la velocidad a la tensión
máxima del circuito intermedio para la velocidad máxima de los
motores de accionamiento. Los convertidores de potencia que pueden
estar configurados como interruptores periódicos de corriente
continua o interruptores de cuatro cuadrantes, están configurados
luego como interruptores de cuatro cuadrantes si los motores de
accionamiento generan también en el funcionamiento como generador
un par de fuerzas de frenado para el vehículo normalmente
accionado. Durante la tracción las tensiones del motor aumentan
linealmente con la velocidad, con un flujo magnético relativamente
constante, desde la velocidad cero hasta el punto de operación. En
este caso en el punto de operación se consigue la tensión compuesta
máxima. Para velocidades más allá del punto de operación la tensión
del motor permanece constante luego con un flujo que disminuye.
La invención tiene el objetivo de especificar un
procedimiento para el control según el preámbulo de la primera
reivindicación y un dispositivo de control según el preámbulo de la
reivindicación 11, mediante el que se consiga un balance energético
mejorado ulteriormente del sistema de accionamiento.
La solución de este objetivo se resuelve según
la invención por las características distintivas de la primera
reivindicación y de la reivindicación 11. Ampliaciones ventajosas se
especifican en las reivindicaciones restantes.
Con una manera de proceder según la invención se
considera la constatación de que, en el rango de velocidades por
encima del punto de operación, es decir, en el rango de excitación
completa del inversor, para las velocidades correspondientes en el
rango inferior del correspondiente momento de accionamiento a ser
aplicado por el motor de accionamiento o del momento de frenado a
entregar, la tensión correspondiente del circuito intermedio todavía
no debe aumentarse al valor aumentado predefinido por el estado de
la técnica. Según la invención la tensión del circuito intermedio
puede representarse por un campo característico mejorado de forma
Ud=f(M,n). Así se mantiene ampliamente constante la tensión
del circuito intermedio para pequeños requerimientos de par de
fuerzas o se aumenta en pequeños porcentajes respecto a la tensión
del circuito intermedio imperante por debajo del punto de
operación, así en el rango por pulsos del inversor. Solo en el caso
de un requerimiento elevado del par de fuerzas por encima del punto
de operación, la tensión del circuito intermedio debe aumentarse,
para cumplir las exigencias puestas en el sistema de accionamiento
respecto al par de fuerzas y a la velocidad, al valor predefinido
por el estado de la técnica en función del requerimiento aumentado
del par de fuerzas. Las pérdidas de potencia del sistema de
accionamiento son luego siempre mínimas. El rango de funcionamiento,
en el que se cargan los elementos constructivos en el convertidor
indirecto con tensión disminuida y por ello presentan una mayor
vida útil con pérdidas totales de potencia reducidas, se amplía por
ello para velocidades más allá del punto de operación.
Adicionalmente o también de forma independiente
de ello puede realizarse de forma análoga el control del flujo
magnético en el motor de accionamiento correspondiente. Luego se
disminuye de forma constante el flujo magnético en el motor de
accionamiento para velocidades por encima del punto de operación
hacia velocidades mayores, correspondiendo el valor de salida al
valor en gran medida constante, según se da en el campo de curvas
características por debajo del punto de operación. En este caso se
mantiene ampliamente constante el flujo magnético, cada vez
referido a una velocidad elegible, en el rango inferior del par de
fuerzas a ser aplicado o frenado por el motor de accionamiento, y
por el contrario se conduce solo de forma creciente hacia pares de
fuerzas exigidos mayores. Por ello se produce, de forma similar al
campo de curvas características para la tensión del circuito
intermedio, un campo de curvas características acanalado, que cae
aquí a valores menores por encima del punto de operación. En total
se disminuye en este caso el flujo magnético de forma continua hacia
velocidades mayores. El motor de accionamiento funciona por
consiguiente por encima del punto de operación, partiendo de
pequeños requerimientos de par de fuerzas, en el rango inferior con
valores de corriente óptimamente pequeños, que luego se aumentan si
el requerimiento del par de fuerzas se aumenta más allá hasta el
mayor valor correspondiente. En este caso el flujo magnético
alcanza sólo con requerimientos mayores de par de fuerzas el valor
que se predefine por el estado de la técnica. Con una disminución
del flujo magnético se reducen a un valor mínimo también las
pérdidas eléctricas y las pérdidas por corriente de Foucault,
debiéndose realizar la reducción del flujo magnético en el caso de
bajo requerimiento de par de fuerzas, de forma que no se supera el
momento de inversión del motor de accionamiento.
\newpage
Si en el sistema de accionamiento se integran
también los servicios auxiliares en forma de ventiladores, bombas o
similares, que sirven para la refrigeración de los componentes
individuales, como transformadores, convertidores y motores de
accionamiento, luego es conveniente minimizar también en el balance
energético su absorción de potencia a tomar y dependiente de las
condiciones de funcionamiento. Para ello, la potencia frigorífica y
por consiguiente la potencia de suministro eléctrico, hasta alcanzar
una temperatura predefinida máxima admisible de al menos un
componente que presenta una elevada constante de tiempo térmica o de
una parte de él en el sistema de accionamiento, se conduce a un
valor situado a voluntad por debajo de la potencia frigorífica
máxima. Por el contrario, la potencia frigorífica por encima de la
temperatura predeterminada, se incrementa a la potencia frigorífica
máxima. El control de la potencia de los servicios auxiliares y por
consiguiente de la refrigeración de los componentes individuales
depende de las temperaturas correspondientes de los componentes y
del número de componentes de refrigeración ajustables de forma
independiente entre sí. Si los componentes de refrigeración no se
ajustan de forma independiente entre sí, el control se realiza por
la elección del valor máximo.
Adicionalmente o alternativamente puede ser
también conveniente controlar la potencia frigorífica de forma
proporcional a las pérdidas de potencia que aparecen actualmente en
el sistema de accionamiento en los componentes con pequeña
constante de tiempo térmica. Por ello se evita que aparezcan
sobrecalentamientos parciales de los componentes o partes de ellos
en puntos que no pueden alcanzare con sensores térmicos o solo con
dificultad. Por consiguiente se produce una ventilación más
intensiva cuando en el sistema de accionamiento se presentan golpes
de carga.
Una optimización adicional del balance
energético se produce porque por debajo de valores máximos
predeterminados de temperatura y de pérdidas de potencia en el
sistema de accionamiento se aumenta solo la potencia frigorífica si
la energía total a emplear para la refrigeración es menor que la
suma de las pérdidas de potencia eléctrica que aparecen
adicionalmente en ausencia de refrigeración en el sistema de
accionamiento. Para ello, a partir de los datos actuales de
funcionamiento se determinan las pérdidas presentes de potencia de
los componentes individuales y por comparación con, por ejemplo,
valores calculados empíricamente se establece si, en el caso de
temperatura o carga crecientes de los componentes del sistema de
accionamiento y del calentamiento creciente en comparación con la
potencia frigorífica necesaria actualmente respecto al balance
energético global, es más conveniente poner en marca los servicios
auxiliares ahora o solo en un momento posterior.
Junto a ello, para la mejora del balance
energético se propone desexcitar el flujo magnético en el motor de
accionamiento con la ausencia de requerimiento de par de fuerzas, es
decir, en el caso de rodadura sin accionamiento o parada de un
vehículo ferroviario. Entonces se elimina también el consumo de
energía necesario para el funcionamiento de marcha en vacío.
Adicionalmente se reduce la potencia de los servicios auxiliares por
la adaptación de la relación de refrigeración con el requerimiento
reducido de carga. Esto sucede hasta la desconexión completa de los
servicios auxiliares individuales.
Un vehículo ferroviario accionado conforme a las
medidas de la invención y provisto de los dispositivos requeridos
para ello presenta un sistema de accionamiento de pérdidas mínimas
en el que también pueden incluirse los servicios auxiliares.
La invención se explica a continuación
detalladamente mediante representaciones de principio.
Muestran:
Fig. 1 un diagrama básico de conexión para un
sistema de accionamiento con control de optimización,
Fig. 2 un diagrama de flujo con los pasos para
la optimización energética del sistema de accionamiento,
Fig. 3 un gráfico tridimensional sobre el
desarrollo de una tensión del circuito intermedio en el convertidor
indirecto del sistema de accionamiento,
Fig. 3a un gráfico conforme a la fig. 3 respecto
al estado de la técnica,
Fig. 4 un gráfico tridimensional sobre el
desarrollo del flujo magnético en función del par de fuerzas y de
la velocidad de un motor de accionamiento en el sistema de
accionamiento y
Fig. 4a un gráfico conforme a la fig. 4 respecto
al estado de la técnica.
Según la figura 1 un control para el
funcionamiento a velocidad variable de un sistema de accionamiento
de alta potencia comprende un convertidor indirecto 1, que se
alimenta en cuestión a través de un transformador 2 a través de un
pantógrafo 3 desde una red de suministro eléctrico monofásico 4. El
devanado primario se finaliza en este caso a través de al menos una
rueda de carril 5 y con al menos un carril 6 con un polo puesto a
tierra de la red de suministro eléctrico 4. El devanado secundario
del transformador 2 alimenta el circuito intermedio del convertidor
1, cuya salida trifásica alimenta al menos un motor trifásico 7 que
sirve como motor de accionamiento para un vehículo ferroviario. El
motor de accionamiento 7 transmite un par de fuerzas para
accionamiento directamente o a través de un engranaje a la o las
otras ruedas de carril 5 del vehículo ferroviario. Al convertidor
indirecto 1, al transformador 2 y al motor de accionamiento 7 se les
asignan servicios auxiliares 9 que comprenden ventiladores y/o
dispositivos de bombeo de líquido para la refrigeración de los
componentes del sistema de accionamiento formado por motor de
accionamiento 7, convertidor indirecto 1 y transformador 2, dado el
caso bajo inclusión de los controles correspondientes, y refrigeran
los componentes de forma adaptada a las necesidades. Además, está
previsto un control de optimización 10 para todo el sistema de
accionamiento, el cual registra los datos de funcionamiento de los
componentes del sistema de accionamiento, inclusive los servicios
auxiliares, y después de una determinación de la optimización envía
los datos del control de optimización a estos componentes, de forma
que la energía total se optimiza en función del punto de
funcionamiento del sistema de accionamiento y, aquí en particular
referido al par de fuerzas de accionamiento dado por el motor de
accionamiento 7 y la velocidad imperante en este caso y de la
tensión de la red de suministro eléctrico. Un vehículo ferroviario
así equipado trabaja luego con un costo mínimo de energía.
El convertidor indirecto 1 puede alimentarse
también desde un sistema generador accionado eléctricamente por
motor diesel.
El convertidor indirecto 1 comprende en cuestión
un convertidor de potencia 11 que está configurado como interruptor
periódico de corriente continua con alimentación desde una red de
corriente continua y en particular como interruptor de cuatro
cuadrantes con funcionamiento de corriente alterna, para hacer
posible una alimentación de la energía eléctrica recuperada a la
red de suministro eléctrico 4 por la conmutación a funcionamiento
de frenado del motor de accionamiento 7. El rectificador de red
continua 11 alimentado desde el devanado secundario del
transformador 2 alimenta, por su lado, en el lado secundario un
circuito intermedio 12 que presenta un condensador eléctrico de
circuito intermedio 14 y una disposición de un circuito de absorción
15 conectado aquí en paralelo. Con el circuito intermedio 12
alimentado con corriente continua está conectado un inversor por
pulsos 16 que genera una tensión de frecuencia variable para la
alimentación del motor de accionamiento 7 con velocidad variable
con la energía de accionamiento necesaria y posee una excitación en
el rango de cero hasta la excitación completa. La excitación del
inversor se caracteriza por la relación de las tensiones de salida
del inversor desde la máxima posible hasta la efectiva, alcanzándose
la tensión de salida máxima posible con la excitación completa. En
el caso de excitación completa el inversor trabaja en funcionamiento
de bloques, en el rango de excitación restante el inversor trabaja
en el funcionamiento por pulsos.
El convertidor de potencia 11 se controla por el
control de optimización 10, de forma que se ajusta una tensión de
circuito intermedio (fig. 3) óptima adaptada a las condiciones de
funcionamiento del motor de accionamiento 7 en el circuito
intermedio 12. La variabilidad de la tensión del circuito intermedio
se indica en este caso por una flecha orientada inclinadamente
hacia arriba (figura 1). El inversor de pulsos 16 está controlado,
por su lado, igualmente por el control de optimización 10 de nuevo
en función de los requerimientos de funcionamiento en el motor de
accionamiento 7 y el valor de la tensión del circuito intermedio, en
el que mediante el cambio de la tensión se adapta el flujo
magnético en el motor de accionamiento 7 de forma óptima a las
condiciones dadas de funcionamiento respecto al par de fuerzas y la
velocidad requeridos (figura 4). Esta tensión de alimentación del
motor de accionamiento 7 es por consiguiente igualmente variable y
está simbolizada por una flecha orientada de forma inclinada hacia
arriba (fig. 1).
Para conseguir una minimización del consumo
total de energía del sistema de accionamiento, inclusive los
servicios auxiliares, se procede según la figura 2, de forma que a
partir de las magnitudes de entrada, el par de fuerzas M requerido
y la velocidad n requerida se calcula una tensión mínima del
circuito intermedio Uzwk min determinada para el punto de
funcionamiento correspondiente a partir de la tensión actual de red,
estableciéndose al mismo tiempo una tensión permitida del circuito
intermedio Uzwk max lo mayor posible para ese punto de trabajo. En
este caso la tensión mínima del circuito intermedio debe ser menor o
igual a la tensión establecida máxima del circuito intermedio En
base a la tensión predeterminada mínima del circuito intermedio a
general por el convertidor de potencia 11 en el circuito intermedio
12, en el control de optimización 10 se realiza un cálculo de
pérdidas en el que se tienen en cuenta todos los componentes del
sistema de accionamiento respecto a sus pérdidas eléctricas a
esperar en el punto de funcionamiento, manteniéndose la tensión del
circuito intermedio en un valor mínimo durante el funcionamiento
por pulsos del inversor 16. Los datos de control obtenidos por ello
se memorizan en una matriz de resultados, y luego en el circuito
intermedio 12 se ajusta aquella tensión del circuito intermedio que
por ello produce pérdidas totales mínimas en el sistema de
accionamiento. Para los niveles individuales se memorizan de nuevo,
referidos a los niveles, los resultados en la matriz de resultados.
Si la tensión en el circuito intermedio 12 alcanza su rango de valor
mínimo, entonces el valor para el que se produce un menor balance
energético óptimo, se selecciona por comparación con los datos de
control memorizados para los niveles individuales de la matriz de
resultados. Los cálculos del balance energético se realizan en este
caso para cada punto de trabajo posible del motor de accionamiento
7. La tensión del circuito intermedio se mantiene en el valor más
inferior hasta que la tensión del motor necesaria para la producción
del par de fuerzas requerido del motor de accionamiento 9 requiere
un valor mayor de la tensión del circuito intermedio. En la figura
3 está representada esta zona de la curva característica
aproximadamente como un plano. El resultado de los cálculos de
optimización para la tensión del circuito intermedio está
representado en la figura 3, encontrándose la velocidad
predeterminada por el punto de operación Tp en un valor en el que se
muestra un cambio significativo del campo de curvas
características. En el sistema tridimensional de coordenadas
representado se dibuja en este caso en el eje X el par de fuerzas
del motor de accionamiento para el funcionamiento de marcha y de
frenado, por lo que el punto cero se encuentra en el centro de la
zona relevante del eje X. En el eje Y orientado hacia arriba se
representa la tensión del circuito intermedio, mientras que sobre el
eje Z se representa la velocidad. Luego la tensión en el circuito
intermedio 12, con velocidades por encima de la velocidad
predefinida por el punto de operación hasta la velocidad máxima y al
mismo tiempo en el rango inferior del par de fuerzas a ser aplicado
o frenado por el motor de accionamiento 7, puede mantenerse al
menos ampliamente en el valor que ella presenta por debajo de la
velocidad predefinida, es decir, por debajo del punto de operación.
En este caso disminuye la magnitud del par de fuerzas con velocidad
creciente, hasta que la tensión del circuito intermedio puede
permanecer al menos ampliamente en el nivel en el que ella impera
en el rango por pulsos del inversor. Solo en el caso de
requerimientos de par de fuerzas que van más allá referidos a la
velocidad se realiza una elevación de la tensión del circuito
intermedio en función del par de fuerzas. Por ello se produce un
campo de curvas características ranurado para el funcionamiento de
marcha y de frenado.
En comparación con la figura 3, en la figura 3a
está representado el campo de curvas características y la tensión
del circuito intermedio según el estado de la técnica. Se muestra
aquí que la tensión del circuito intermedio se aumenta desde la
velocidad correspondiente al punto de operación, de forma
independiente del par de fuerzas a aplicar cada vez por el motor de
accionamiento 7, hasta su valor máximo. Por el contrario, según la
invención la tensión del circuito intermedio se eleva solo en la
zona de exigencia superior de velocidad; siendo por consiguiente
también dependiente del par de fuerzas.
Después de la optimización de la tensión del
circuito intermedio conforme a la figura 2 se determina igualmente
según la fig. 2, bajo las condiciones dadas por los requerimientos
de par de fuerzas y velocidad, el flujo magnético óptimo para la
potencia de funcionamiento requerida del motor de accionamiento 7.
En este caso se parte de que la tensión instantánea del circuito
intermedio es diferente de la tensión óptima del circuito
intermedio y de que el flujo magnético relativo es menor que 1, es
decir, puede situarse por debajo del flujo magnético máximo.
Partiendo del flujo máximo, el flujo se reduce gradualmente hasta un
valor predefinido en un modelo de cálculo. En este caso se calculan
las pérdidas en el inversor y en el motor de accionamiento y se
memorizan en una curva característica como función del flujo. El
flujo correspondiente a las pérdidas mínimas se selecciona como
flujo óptimo y se transmite al sistema de accionamiento como valor
de consigna. Este proceso se aplica para cada punto de trabajo del
sistema de accionamiento. Durante la optimización de la tensión del
circuito intermedio, como del flujo magnético, se incluyen en este
caso cada vez las pérdidas de potencia generadas por los
componentes considerados y los parámetros correspondientes por el
control de optimización 10 en el proceso de optimización. En este
caso es posible realizar solo la optimización de la tensión del
circuito intermedio o solo la optimización del flujo magnético para
el motor de accionamiento para la reducción de las pérdidas en el
sistema de accionamiento, si solo puede realizarse una de estas
medidas de forma razonable técnicamente o por motivos de
costes.
En la figura 4 está representado el campo de
curvas características para el control óptimo del flujo magnético
en el motor de accionamiento 7, de nuevo en el campo de curvas
características tridimensionales, estando representado en el eje X
la velocidad, en el eje Y el flujo magnético normalizado y en el eje
Z el par de fuerzas requerido de accionamiento o de frenado del
motor de accionamiento 7. El punto cero para el par de fuerzas está
representado de nuevo en la zona central del eje Z, representando
pares de fuerzas positivos para energía de accionamiento y pares de
fuerzas negativos para energía de frenado. Un funcionamiento
energéticamente óptimo se produce luego con excitación completa del
inversor si se realiza una mayor reducción del flujo magnético hacia
la velocidad máxima en la zona inferior del requerimiento de par de
fuerzas, como en la zona superior del requerimiento de par. En el
funcionamiento por pulsos del inversor se producen luego, en el caso
de requerimiento de par de fuerzas en función del punto de trabajo,
unas pérdidas mínimas de potencia por reducción del flujo magnético.
En el caso de excitación completa del inversor, es decir, en el
funcionamiento de bloques, no es posible una influencia del flujo
por el inversor. Aquí el flujo se produce a partir de la tensión
optimizada del circuito intermedio en función del punto de trabajo.
Mediante la optimización del flujo magnético se reducen también las
pérdidas generadas en el arrollamiento del devanado, así como en el
hierro en el motor de accionamiento 7.
En la figura 4a está representado el campo de
curvas características para el flujo magnético que se realiza por
dispositivos del estado de la técnica. Luego se controlo aquí el
flujo magnético solo en función de la velocidad del motor de
accionamiento e independientemente del par de fuerzas requerido. Por
el contrario, en la manera de proceder optimizada según la figura
4, mediante la reducción del flujo magnético en el rango inferior
de carga del motor de accionamiento, se obtiene una reducción del
flujo magnético en una gran parte del campo característico del par
de fuerzas y, por consiguiente, una reducción de las pérdidas de
potencia.
Los servicios auxiliares asignados al sistema de
accionamiento para la evacuación de las pérdidas de potencia que
aparecen en los componentes se controla de forma que la potencia
frigorífica hasta alcanzar una temperatura predefinida de al menos
un componente que presenta una elevada constante de tiempo térmica o
de una parte de él, se mantiene en un valor fuertemente reducido y
situado ulteriormente por debajo de la potencia frigorífica máxima.
Un componente con elevada constante de tiempo térmica es en este
caso, por ejemplo, el transformador refrigerado por aceite o el
motor de accionamiento adolecido de hierro y otras piezas
individuales adolecidas de gran masa. Solo por encima de la
temperatura predeterminada se aumenta, en función de la temperatura,
la potencia frigorífica hasta su valor máximo en función de la
temperatura actual de al menos uno de estos componentes o de una
parte de ellos. Adicionalmente o junto a ello puede controlarse la
potencia frigorífica también de una manera proporcional a las
pérdidas de potencia actuales que aparecen en el sistema de
accionamiento en componentes con una pequeña constante de tiempo
térmica. Los componentes con una pequeña constante de tiempo
térmica son en este caso, por ejemplo, devanados del motor de
accionamiento, componentes en el convertidor estático, resistencias
de frenado y similares. Al considerar la energía total es
conveniente en este caso que, por debajo de los valores máximos
predefinidos de temperatura y de pérdidas en el sistema de
accionamiento, se aumenta solo luego la potencia frigorífica si la
energía a emplear adicionalmente para la refrigeración es menor que
la suma de las pérdidas de energía eléctrica que parecen con la
ausencia de refrigeración en el sistema de accionamiento.
\newpage
Si a los componentes individuales del sistema de
accionamiento, es decir, por ejemplo el transformador de aceite, se
les asigna un sistema de refrigeración por líquido, y al motor de
accionamiento y dado el caso a otros componentes se les asigna cada
vez un sistema de ventilación, luego es conveniente controlar la
potencia frigorífica de estos servicios auxiliares individuales de
forma selectiva en función de la temperatura y/o de la carga de los
componentes asignados, y en este caso realizar de forma individual
el cálculo de optimización y el control subsiguiente.
Para el balance energético también es ventajoso
si el flujo magnético en el motor de accionamiento 7 se desexcita
con la ausencia de requerimiento de par de fuerzas, el flujo
magnético o la tensión de alimentación del motor de accionamiento 7
se controla así contra cero. En el vehículo ferroviario que rueda o
que está parado no se necesita luego energía para el funcionamiento
de marcha en vacío del motor de accionamiento. Adicionalmente se
adapta la refrigeración y por consiguiente la potencia de los
servicios auxiliares a los requerimientos reducidos de carga hasta
la desconexión completa de los grupos de refrigeración y de los
convertidores de los servicios auxiliares presentes para su
suministro de tensión.
Claims (13)
1. Procedimiento para el control de un sistema
de accionamiento de alta potencia a velocidad variable, que
comprende al menos un motor trifásico (7) como motor de
accionamiento, que está diseñado para la absorción constante de
potencia por encima de una velocidad predefinida y que se alimenta
de un convertidor indirecto (1) con una tensión variable del
circuito intermedio, alimentándose el convertidor indirecto (1) de
una red de suministro eléctrico (4) y reduciéndose la tensión del
circuito intermedio en el rango de velocidades por debajo de la
velocidad predefinida respecto a su valor máximo, de forma que la
tensión del circuito intermedio no se reduce por debajo de una
tensión mínima, determinada por la tensión de la red de suministro
eléctrico que aparece en servicio, y en el rango de velocidades por
encima de la velocidad predefinida, partiendo de la tensión
reducida del circuito intermedio, se realiza una transición en
función de la velocidad hasta la tensión máxima del circuito
intermedio para una velocidad máxima, en particular para vehículos
ferroviarios que se alimentan con energía de accionamiento desde
una catenaria (4) eléctrica o desde un generador eléctrico interno
al vehículo y accionado por motor diesel, caracterizado
porque en el sistema de accionamiento (1, 2, 7), la tensión del
circuito intermedio, para la velocidad por encima de la velocidad
predefinida, y al mismo tiempo en el rango inferior del par de
fuerzas a ser aplicado o frenado por el motor de accionamiento (7),
se mantiene al menos ampliamente en el valor que ella presenta por
debajo de la velocidad predefinida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la tensión del circuito intermedio en
cada punto de trabajo se ajusta de forma que da por resultado la
pérdida total mínima de potencia del vehículo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el flujo magnético en el motor de
accionamiento (7) durante la atenuación de campo se disminuye de
forma constante hacia velocidades mayores, y resulta de Uzwk,
reduciéndose ampliamente el flujo magnético, en el modo por pulsos
del inversor (16), en función del par de fuerzas a ser aplicado o
frenado por el motor de accionamiento (7), así que resulta el mínimo
para la suma de pérdidas de potencia en el inversor (16) y el motor
de accionamiento (7).
4. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el sistema de
accionamiento (1, 2, 7) se refrigera mediante servicios auxiliares
(9) como bombas y ventiladores, en el que la potencia frigorífica,
hasta alcanzar una temperatura predeterminada de al menos un
componente que presenta una elevada constante de tiempo térmica o
de una parte de él en el sistema de accionamiento (1, 2, 7), se
conduce a un valor fuertemente reducido y situado ampliamente por
debajo de la potencia frigorífica máxima y, por encima de la
temperatura predeterminada se incrementa a la potencia frigorífica
máxima en función de la temperatura actual de al menos un
componente o de una parte de él.
5. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la potencia
frigorífica se controla de forma proporcional a las pérdidas de
potencia actuales que aparecen en el sistema de accionamiento (1,
2, 7) en componentes con una pequeña constante de tiempo
térmica.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque por debajo de valores predeterminados
máximos de temperatura y de pérdidas de potencia en el sistema de
accionamiento (1, 2, 7) se aumenta la potencia frigorífica sólo si
la energía total a empelar adicionalmente para la refrigeración es
menor que la suma de las pérdidas de energía eléctrica que aparecen
adicionalmente por la ausencia de refrigeración en el sistema de
accionamiento (1, 2, 7).
7. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque a los
componentes individuales del sistema de accionamiento (1, 2, 7) se
les asignan servicios auxiliares (9) propios para la refrigeración
y porque la potencia frigorífica de estos servicios de refrigeración
se controla de manera selectiva en función de la temperatura y/o de
la carga del componente asociado.
8. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el flujo
magnético en el motor de accionamiento (7) se desexcita en ausencia
de requerimiento de par de fuerzas, así como se desconectan el
convertidor de potencia (11) y el inversor (16).
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque los servicios auxiliares (9) presentes
para la refrigeración se adaptan a los requerimientos cambiantes de
carga hasta su desconexión completa.
10. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en el sistema de
accionamiento (1, 2, 7), la tensión del circuito intermedio, para
la velocidad del motor de accionamiento (7) por encima de la
velocidad predefinida y hasta la velocidad máxima, y al mismo tiempo
en el rango inferior del par de fuerzas a ser aplicado o frenado
por el motor de accionamiento (7), se mantiene al menos ampliamente
en el valor que ella presenta por debajo de la velocidad
predefinida.
11. Dispositivo para el control de un sistema de
accionamiento de alta potencia a velocidad variable, que comprende
al menos un motor trifásico (7) como motor de accionamiento, que
está diseñado para la absorción constante de potencia por encima de
una velocidad predefinida y que se alimenta de un convertidor
indirecto (1) con una tensión variable del circuito intermedio,
alimentándose el convertidor indirecto (1) de una red de suministro
eléctrico (4) y reduciéndose la tensión del circuito intermedio en
el rango de velocidades por debajo de la velocidad predefinida
respecto a su valor máximo, de forma que la tensión del circuito
intermedio no se reduce por debajo de una tensión mínima,
determinada por la tensión de la red de suministro eléctrico que
aparece en servicio, y en el rango de velocidades por encima de la
velocidad predefinida, partiendo de la tensión reducida del
circuito intermedio, se realiza una transición en función de la
velocidad hasta la tensión máxima del circuito intermedio para una
velocidad máxima, en particular para vehículos ferroviarios que se
alimentan con energía de accionamiento desde una catenaria (4) o
desde un generador eléctrico interno al vehículo y accionado por
motor diesel, caracterizado porque en el sistema de
accionamiento (1, 2, 7), la tensión del circuito intermedio, para
la velocidad del motor de accionamiento (7) por encima de la
velocidad predefinida, y al mismo tiempo en el rango inferior del
par de fuerzas a ser aplicado o frenado por el motor de
accionamiento (7), se mantiene al menos ampliamente en el valor que
ella presenta por debajo de la velocidad predefinida.
12. Dispositivo de control según la
reivindicación 11, caracterizado porque en el sistema de
accionamiento (1, 2, 7), la tensión del circuito intermedio, para
la velocidad del motor de accionamiento (7) por encima de la
velocidad predefinida y hasta la velocidad máxima, y al mismo tiempo
en el rango inferior del par de fuerzas a ser aplicado o frenado
por el motor de accionamiento (7), se mantiene al menos ampliamente
en su valor que ella presenta por debajo de la velocidad
predefinida.
13. Dispositivo de control según la
reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque la tensión del
circuito intermedio en cada punto de trabajo se ajusta de forma que
da por resultado la pérdida total mínima de potencia del
vehículo.
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