ES2833799T3

ES2833799T3 - Procedimiento para detectar diferencias de carga

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Publication number: ES2833799T3
Application number: ES17178588T
Authority: ES
Inventors: Thomas Wolbank; Martin Bazant; Markus Vogelsberger
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: CN109217739B; EP3422557B1; EP3422557A1; US20190006967A1; US10468999B2; CN109217739A

Abstract

Procedimiento para detectar diferencias de carga entre al menos una primera máquina eléctrica (1) y al menos una segunda máquina eléctrica (2) conectada en paralelo a la misma, que son alimentadas por un convertidor (3), donde las máquinas están conectadas cada una al convertidor (3) a través de tres líneas (5, 6) de suministro, donde en dos líneas (5) de suministro de la al menos una primera máquina (1) y en una de las líneas (6) de suministro de la al menos una segunda máquina (2) se miden las corrientes en las respectivas líneas de suministro con ayuda de sensores (7, 8) de medida de corriente, caracterizado por que, sobre la base de los valores de corriente medidos (IU1; IV1) de la al menos una primera máquina (1), se estiman las correspondientes corrientes no medidas (IU2; IV2) de la al menos una segunda máquina (2), y por que la corriente total estimada de las líneas (6) de suministro de la al menos una segunda máquina (2) se toma como cuantía de desviación de las corrientes de la al menos una segunda máquina (2) con respecto a la al menos una primera máquina (1).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para detectar diferencias de carga

La invención se refiere a un procedimiento para detectar diferencias de carga entre al menos una primera máquina eléctrica y al menos una segunda máquina eléctrica conectada en paralelo a la misma, que son alimentadas por un convertidor, donde las máquinas están conectadas cada una al convertidor a través de tres líneas de suministro. La invención se refiere además a un dispositivo para detectar diferencias de carga entre máquinas eléctricas en paralelo, con tres primeras líneas de suministro a al menos una primera máquina y tres otras líneas de suministro a al menos una segunda máquina.

En muchas aplicaciones de máquinas eléctricas con un convertidor, se requieren sensores de medida de corriente en las líneas de suministro para poder detectar correctamente el estado actual de funcionamiento de la máquina. Por ejemplo, al regular en un convertidor una máquina asíncrona, se utilizan en las líneas de suministro individuales sensores de medida de corriente que proporcionan a un dispositivo regulador los valores de corriente medidos. De este modo es posible extraer conclusiones sobre el estado actual de funcionamiento de la máquina que ha de ser regulada, y reaccionar en consecuencia a cambios durante el funcionamiento de la máquina asíncrona. Si se utilizan tres líneas de suministro a la máquina asíncrona se necesitan, por lo tanto, tres sensores de medida de corriente. Como es sabido, aplicando la regla de Kirchhoff para las uniones se puede omitir uno de los sensores de medida de corriente sin que ello conlleve pérdida de información acerca de las corrientes en las líneas de suministro, con lo cual no solamente se pueden eliminar posibles fuentes de error, sino también reducir los costes.

Si se hacen funcionar varias máquinas eléctricas en paralelo sobre un convertidor común, estas pueden estar parcialmente expuestas a diferentes cargas y, por lo tanto, adoptar condiciones de funcionamiento diferentes. Por este motivo, para una regulación específica resulta esencial determinar o al menos estimar las desviaciones entre las máquinas individuales.

En muchas referencias bibliográficas, a la alimentación de varios accionamientos con un convertidor común se la denomina "accionamiento en grupo" o "multimotor". Este concepto se aplica en tranvías o trenes, entre otros ámbitos, y sigue desarrollándose de manera constante. En el estado de la técnica se conocen a este respecto varios dispositivos y procedimientos.

Así, entre otros, el documento US 2009/0309529 A1 presenta un sistema para accionar varios motores (lineales) en paralelo, cada uno de los cuales tiene 3 ramales de suministro. En dos de los ramales de suministro están dispuestos respectivos sensores de corriente para poder determinar el estado de funcionamiento de los motores individuales y protegerlos de sobrecargas. Sin embargo, para la regulación propiamente dicha de los motores están previstos otros sensores de corriente, que miden las corrientes totales en las líneas de suministro antes de su división hacia los motores individuales.

El documento US 2006/0012322 A1 da a conocer un dispositivo de accionamiento para accionar varias máquinas asíncronas (MA) en paralelo sobre un convertidor. En los ramales de suministro comunes de las MA están previstos sensores de corriente, con cuyos valores de medida se puede determinar una cuantía de desviación, a fin de detectar diferencias de carga entre las MA individuales. Además, en función de dicha cuantía de desviación se proponen las correspondientes medidas de regulación.

El documento US 4.298.831 presenta asimismo un dispositivo para regular varias MA en paralelo, donde en cada una de las líneas de suministro individuales de las MA están dispuestos sensores de corriente.

La memoria de patente JP 2002112404A da a conocer varias variantes para la regulación de MA en paralelo. Una forma especial de realización se refiere a disponer sensores de corriente en las mismas fases de varias MA, con lo cual, mediante la comparación de los valores de corriente medidos, se pueden determinar cargas diferentes sobre las máquinas.

El documento JP 2011 072062 A da a conocer una interconexión de al menos dos máquinas síncronas excitadas por imán permanente en modo BLDC, que funcionan sobre un convertidor común. Aquí, con la ayuda de un transformador de corriente total se determina la suma de corrientes de dos corrientes de línea de suministro de la primera máquina síncrona y una corriente de línea de suministro de la segunda máquina síncrona, para poder detectar, por medio del signo de la suma de corrientes, posibles fallos de las máquinas síncronas durante el funcionamiento continuo.

Además, a partir del documento US 2007/273310 A1 es conocida una conexión en paralelo de dos máquinas eléctricas sobre un convertidor común, en la cual se incorporan sensores de medida de corriente en al menos dos líneas de suministro de cada máquina.

Resulta inconveniente en el estado de la técnica, por una parte el gran número de sensores de medida de corriente necesarios que, en una variante que se encuentra habitualmente, están dispuestos respectivamente en tres o en dos ramales de suministro al motor. Por lo tanto, con esta disposición de los sensores el número de sensores de medida de corriente aumenta en proporción al número de accionamientos y al factor 2 o 3. Sin embargo, cada sensor de medida de corriente adicional conlleva el riesgo de una fuente potencial de error y también genera costos adicionales que deben evitarse.

Por otro lado, en la variante en la que existen sensores de medida de corriente en los ramales de suministro comunes a varias máquinas eléctricas, no es posible hacer afirmaciones más precisas sobre el estado de las máquinas individuales, ya que únicamente está disponible una especie de información promediada de todas las máquinas. Aunque de este modo se pueden ahorrar sensores de corriente, esto se logra a expensas de la información utilizable.

Además, en caso de disponer sensores de corriente en las mismas fases de varias máquinas en paralelo (el documento JP 2002112404A, por ejemplo), no es posible regularlas específicamente ni determinar el estado de funcionamiento de las máquinas individuales, ya que solo se comparan los valores medidos, pero no se obtiene información suficiente que pueda servir de base a una regulación exacta.

En cambio, la misión de la presente invención consiste en eliminar o reducir al menos inconvenientes individuales del estado de la técnica. En particular, la invención tiene como objetivo crear un procedimiento, y respectivamente un dispositivo, del tipo mencionado en lo que antecede, que permita ahorrar sensores de corriente, sin originar con ello una mayor pérdida de información.

Esta misión se logra mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y un dispositivo con las características según la reivindicación 10. En las reivindicaciones dependientes se indican formas de realización preferidas de la invención.

De acuerdo con la invención, se prevé que en dos líneas de suministro de la al menos una primera máquina y en una de las líneas de suministro de la al menos una segunda máquina, se midan las corrientes en las respectivas líneas de suministro con ayuda de sensores de medida de corriente y, sobre la base de los valores de corriente medidos de la al menos una primera máquina, se estimen las correspondientes corrientes no medidas de la al menos una segunda máquina, y que la corriente total estimada de las líneas de suministro de la al menos una segunda máquina se tome como cuantía de desviación de las corrientes de la al menos una segunda máquina con respecto a la al menos una primera máquina.

Así pues, el procedimiento según la invención se basa en la presunción de que en las líneas de suministro no medidas de la al menos una segunda máquina fluyen las mismas corrientes que en las líneas de suministro correspondientes de la al menos una primera máquina. En este contexto, "correspondiente" significa "la misma línea de suministro o fase". Para pequeñas desviaciones de la carga, esta estimación constituirá una buena aproximación. Habitualmente, los tres ramales de bobinado o líneas de suministro de una máquina eléctrica se designan con las letras U, V y W, que son añadidas como subíndice a las magnitudes eléctricas para diferenciarlas. Con el fin de poder distinguir las magnitudes eléctricas de la al menos una primera máquina de las magnitudes eléctricas de la al menos una segunda máquina, se utilizan además los índices 1 o 2. Por otra parte, a las magnitudes estimadas se las marca con un acento circunflejo. Así pues, a la corriente estimada en la línea U de suministro de la al menos una segunda máquina se la designa Iu2, por ejemplo. En lo que sigue, el cálculo se realiza además sobre magnitudes relativas. Por lo tanto, si en una línea de suministro fluye la corriente nominal, la corriente tiene el valor 1.

En particular, las máquinas eléctricas utilizadas pueden ser máquinas asíncronas. Las corrientes en las líneas de suministro de la al menos una primera máquina se pueden determinar exactamente con solo dos sensores de medida de corriente, ya que se aplica la relación

Iui+Ivi+Iwi = 0.

Debido a la relación precedente, resulta irrelevante en cuáles dos de las tres líneas de suministro de la al menos una primera máquina estén dispuestos los sensores de medida de corriente. Al ser conocidas las corrientes en todas las líneas de suministro correspondientes de la al menos una primera máquina, el un sensor de medida de corriente puede ser incorporado en cualquier línea de suministro de la al menos una segunda máquina sin por ello restringir el procedimiento. En cualquier momento se pueden estimar las dos corrientes que faltan en las líneas de suministro de la al menos una segunda máquina, ya que se conocen todas las corrientes correspondientes de la al menos una primera máquina.

A través de la estimación de las corrientes no medidas en las líneas de suministro de la al menos una segunda máquina, se pueden efectuar afirmaciones acerca del estado de la al menos una segunda máquina eléctrica. Así, al medir la corriente en la línea W de suministro de la al menos una segunda máquina, se puede determinar la cuantía de la desviación si se construye la corriente total

Iu2+Iv2+Iw2 = 5,

donde se aplican Iu2 = luí y Iv2 = Ivi. Las corrientes en las líneas U y V de suministro de la al menos una segunda máquina se estiman así a través de las corrientes en las líneas U y V de suministro de la al menos una primera máquina. Evidentemente, el sensor de medida de corriente puede estar dispuesto en cualquiera de las líneas de suministro de la al menos una segunda máquina.

Si ahora las corrientes estimadas corresponden a las corrientes reales, es decir, son válidas las relaciones Íu2 = Iu2 e Ív2 = Iv2, la cuantía de desviación es 5 = 0. Este caso se da habitualmente cuando la carga de las máquinas es igual. Sin embargo, si las corrientes estimadas difieren de las corrientes reales, entonces la cuantía 5 de desviación es un número positivo o negativo, dependiendo de si la al menos una segunda máquina está cargada más intensamente o más débilmente. En cualquier caso, la cuantía 5 de desviación ya no es cero.

Resulta ventajoso, además, determinar un primer vector espacial de corriente a partir de las corrientes medidas en las líneas de suministro de la al menos una primera máquina, y determinar un segundo vector espacial de corriente a partir de la corriente medida en las líneas de suministro de la al menos una segunda máquina y de la estimación de las dos corrientes no medidas. De este modo se puede utilizar una regulación adecuada basada en la representación de vectores espaciales. Generalmente, los vectores espaciales se calculan según la fórmula siguiente:

i = 2/3(I^u+I v*ej120°+lw*ej240°).

El primer y el segundo vectores espaciales se designan ii e i2, respectivamente. El primer vector espacial ii se puede determinar a partir de valores medidos o calculados de lui, Ni e lwi, siendo ii = 2/3(lui+lvi*ej120°+lwi*ej240°). Se calcula a su vez el segundo vector espacial, siendo i2 = 2/3(íu2+iv2*eji20°+lw2*ej240°). Nuevamente se ha asumido que el un sensor de medida de corriente está dispuesto en la línea W de suministro de la al menos una segunda máquina, y que se estiman las corrientes en las líneas U y V de suministro. Con los dos vectores espaciales ii e i2 se pueden utilizar los más diversos procedimientos de regulación conocidos en la bibliografía.

Además, es posible estimar el par de giro de la al menos una segunda máquina basándose en el segundo vector espacial de corriente. Esto es posible con fórmulas conocidas para el par de giro de una máquina eléctrica, por ejemplo T=lM{^¡2*}. Para ello son necesarios otros datos acerca de la máquina, como el vector espacial de enlace de flujo, por ejemplo. Su determinación o cálculo ya son conocidos igualmente a partir de la bibliografía.

Además, sobre la base del primer vector espacial de corriente se puede calcular el par de giro de la al menos una primera máquina. Dado que el vector espacial de corriente ii se calcula, y no se estima, también es posible calcular el par de giro de la al menos una primera máquina.

Para poder determinar mejor desviaciones de la al menos una primera máquina con respecto a la al menos una segunda máquina, es conveniente determinar una cuantía de desviación de las corrientes de la al menos una segunda máquina con respecto a la al menos una primera máquina, a partir de la diferencia de fase y/o de módulo del primer vector espacial de corriente con respecto al segundo vector espacial de corriente. Si los valores de corriente estimados Íu2 y Ív2 coinciden con los valores de corriente reales, entonces los dos vectores espaciales de corriente ii e i2 tienen el mismo módulo y la misma fase. Si la cuantía de desviación es 5^0, entonces por lo general también existe una diferencia en el módulo y en la fase entre el primer vector espacial de corriente con respecto al segundo vector espacial de corriente. Por lo tanto, la diferencia en fase y/o en módulo representa una cuantía de desviación adicional de las corrientes de la al menos una segunda máquina con respecto a la al menos una primera máquina. Por ejemplo, dependiendo de la aplicación, podría definirse un valor umbral por encima del cual intervendría una regulación que contrarrestaría la desviación entre las dos máquinas. Tal valor umbral sería, por ejemplo, una desviación de i0 por ciento en el módulo de los dos vectores espaciales ii e i2 de corriente. No obstante, el valor concreto depende de la aplicación. También sería concebible, sin embargo, un valor umbral basado en la fase o en el módulo y la fase.

Resulta ventajoso, además, que mediante la activación de saltos AU de tensión en las líneas de suministro se produzcan cambios de corriente que son detectados por los sensores de medida de corriente, y a través de los correspondientes cambios de corriente medidos se determine una resistencia de devanado. Los saltos AU de tensión en las líneas de suministro provocan corriente alteradas en las líneas de suministro, que pueden ser detectadas con los sensores de medida de corriente. Cuando los efectos transitorios (causados, por ejemplo, por inductancias) han decaído, se puede determinar un salto Al de corriente. Por lo tanto, la resistencia de devanado se puede calcular formando cocientes entre el salto de tensión y el de corriente de una línea de suministro conforme a la ley de Ohm. Para los saltos de tensión o de corriente se emplean las tensiones diferenciales y las corrientes diferenciales antes y después de los saltos, y después del decaimiento de efectos transitorios.

Además, para determinar los estados de funcionamiento de las máquinas resulta ventajoso calcular la temperatura en los devanados utilizando un modelo de resistencia dependiente de la temperatura. Si se utiliza, por ejemplo, un modelo lineal de temperatura de la forma

R=Ro+(T-To)*a,

se puede determinar la temperatura T en los devanados si se conocen la resistencia R0 a la temperatura T0, el coeficiente a de temperatura y la resistencia R determinada.

Para obtener información adicional sobre el estado de la máquina, se puede determinar una inductancia aplicando una tensión en las líneas de suministro que contienen sensores de medida de corriente y midiendo la subida de corriente de las corrientes correspondientes. Para ello, se pueden volver a utilizar los saltos AU de tensión en las líneas de suministro. Si se utiliza la subida de corriente de una línea de suministro inmediatamente después de un salto AU de tensión en la línea de suministro, se puede determinar la inductancia si se desprecia la resistencia. Dependiendo de la posición del rotor, la inductancia de una máquina presenta valores diferentes debido a los efectos de ranurado.

Además, sobre la base de la inductancia determinada se puede determinar un cambio en la posición del rotor, en particular una parada. Cuando el rotor no gira, la inductancia determinada permanece constante. De este modo se puede detectar también una parada en la al menos una segunda máquina. Si en la al menos una segunda máquina se registra, en varias mediciones, la misma subida de corriente en la línea de suministro medida, se puede deducir de ello que el rotor está parado.

El dispositivo según la invención, del tipo mencionado al principio, está caracterizado por que en dos de las primeras líneas de suministro y en una de las otras líneas de suministro están dispuestos sensores de medida de corriente, y está conectada a los sensores de medida de corriente una unidad de estimación que está configurada para estimar las corrientes no detectadas de las otras líneas de suministro sobre la base de los correspondientes valores de corriente estimados de las primeras líneas de suministro. La unidad de estimación puede estar presente como un componente autónomo en forma de microprocesador, por ejemplo, o estar integrada en otros componentes.

A continuación se explicará con detalle la invención por medio de ejemplos de realización preferidos, a los cuales no debe limitarse, sin embargo. En particular, las figuras muestran:

la Figura 1, una disposición de dos máquinas eléctricas en paralelo sobre un convertidor;

la Figura 2, un sistema de coordenadas con dos vectores espaciales de corriente que corresponden al primer y al segundo vectores espaciales de corriente;

la Figura 3, un perfil de tensión y un perfil de corriente para determinar resistencia de devanado; y

la Figura 4, una extensión del procedimiento según la invención y respectivamente del dispositivo según la invención.

La Figura 1 muestra una primera máquina eléctrica 1 y una segunda máquina eléctrica 2, que son alimentadas por un convertidor 3 común. El convertidor 3 está equipado con tres líneas 4 de salida del convertidor. La primera máquina 1 y la segunda máquina 2 están conectadas a las líneas 4 de salida del convertidor, y con ello al convertidor 3, a través de tres líneas 5, y respectivamente 6, de suministro. En dos de las líneas 5 de suministro de la primera máquina 1, en este caso en las líneas U y V de suministro, están dispuestos dos sensores 7 de medida de corriente, que miden las corrientes en las dos líneas de suministro. En una de las líneas 6 de suministro de la segunda máquina 2, en este caso en la línea W de suministro, está dispuesto un sensor 8 de medida de corriente adicional. Llegados a este punto, debe mencionarse una vez más que la disposición de los sensores 7 de medida de corriente en las líneas 5 de suministro de la primera máquina 1 y de los sensores 8 en las líneas 6 de suministro de la segunda máquina 2 puede ser arbitraria.

Ahora se representará en lo que sigue un caso de funcionamiento a modo de ejemplo, mediante el cual se explicará con más detalle el procedimiento según la invención. En primer lugar, se presume que la primera máquina 1 y la segunda máquina 2 están igualmente cargadas en un instante t=T 1. El convertidor 3 aplica tensiones en la salida, de acuerdo con una especificación, y por lo tanto fluyen corrientes en las líneas 5 y 6 de suministro. En el instante t=T 1, fluyen en las líneas 5 y 6 de suministro las corrientes Iu1=Iu2=1, Iv1=Iv2=-0,5 e Iw1=Iw2=-0,5. Con los sensores 7 de medida de corriente se miden las corrientes Iu1 e Iv1, a partir de las cuales se puede determinar la corriente Iw1 haciendo uso de la relación Iu1+Iv1+Iw1=0. Con el sensor 8 de medida de corriente se puede medir la corriente Iw2. Sobre la base de los valores de corriente medidos Iu1 e Iv1 de la al menos una primera máquina 1 se estiman las correspondientes corrientes no medidas Íu2 e Ív2 de la al menos una segunda máquina 2. Las magnitudes estimadas llevan un acento circunflejo. En este contexto, "correspondiente" significa "la misma línea de suministro o fase". Por lo tanto, en el presente ejemplo se supone que en el instante t=T 1 fluyen en las líneas ^U y V de suministro no medidas de las líneas 6 de suministro de la segunda máquina 2 las corrientes Tu2=Iu1=1 e Ív2=Iv1=-0,5. Posteriormente, se construye una cuantía 5 de desviación, que se calcula a partir de una corriente total estimada Tu2+Tv2+Iw2 para dar Tu2+Tv2+Iw2 = 5. Para el instante seleccionado se calcula 5 = 0, ya que las corrientes en todas las líneas de suministro correspondientes son iguales.

En otro instante t=T2, en caso de carga desigual de las máquinas fluyen en las líneas 5 de suministro de la primera máquina 1 las corrientes Iu1=1, Iv1=-0,5 e Iw1=-0,5 y en las líneas 6 de suministro de la segunda máquina 2 las corrientes Iu2=1,2, Iv2= -0,6 e Iw2= -0,6, por ejemplo. La cuantía 5 de desviación vale, por tanto, 5=-0,1. De esto se puede concluir que las máquinas están cargadas de distinta manera en el instante t=T2. Con esta información, se pueden tomar ahora acciones relacionadas con la técnica de regulación, como son conocidas en la bibliografía.

En la Figura 2 está dibujado un sistema 9 de coordenadas con un eje real y un eje imaginario. En una forma de realización preferida, a partir las corrientes medidas en las líneas 5 de suministro de la al menos una primera máquina 1, se construye un primer vector espacial 10 de corriente de acuerdo con

i1 = 2/3(Iu1 IV1*ej120° IW1*ej240°).

A partir de la corriente Iw2 medida en las líneas 6 de suministro de la al menos una segunda máquina 2 y de las estimaciones Íu2 e Ív2 para las dos corrientes no medidas, se determina un segundo vector espacial 11 de corriente de acuerdo con

i2 = 2/3(Íu2 Ív2*ej120° Iw2*ej240°).

Estos están incorporados con módulo y fase en el sistema 9 de coordenadas. Con los valores de más arriba en el instante t=T2 se puede deducir de la Figura 2 que el primer vector espacial 10 de corriente difiere del segundo vector espacial de corriente en módulo y fase. En el instante t=T 1 el segundo vector espacial 11 de corriente sería idéntico en módulo y fase al primer vector espacial 10 de corriente, y estos vectores espaciales 10, 11 de corriente se superpondrían, por lo tanto, en el sistema 9 de coordenadas. Con ayuda del segundo vector espacial i2 de corriente se puede estimar, como es conocido en el estado de la técnica, un par de torsión de la segunda máquina 2. Además, con el primer vector espacial i1 de corriente se puede calcular un par de torsión de la primera máquina 1.

Cuando se han determinado el primer vector espacial 10 de corriente y el segundo vector espacial 11 de corriente, se puede determinar una cuantía de desviación de las corrientes de la primera máquina con respecto a las corrientes de la segunda máquina, a partir de la diferencia de fase y/o de módulo del primer vector espacial 10 de corriente con respecto al segundo vector espacial 11 de corriente. Por consiguiente, las diferencias en módulo y en fase se pueden utilizar directamente como cuantía de la desviación. Con ello se proporciona una segunda cuantía de desviación que caracteriza las diferencias de carga entre las máquinas. Si el módulo y la fase del primer vector espacial 10 de corriente y del segundo vector espacial 11 de corriente coinciden, la primera máquina 1 y la segunda máquina 2 están igualmente cargadas.

La Figura 3 muestra un diagrama destinado a ilustrar una determinación de resistencia de devanado. La abscisa representa en este caso un eje 12 de tiempo y la ordenada representa un eje común 13 para la corriente I y la tensión U de la línea de suministro o fase W de la máquina 2. En el diagrama están representados un perfil 14 de tensión ilustrativo, con un salto AU de tensión, y un perfil 15 de corriente ilustrativo, con un salto AI de corriente, de la línea W de suministro de la segunda máquina 2. Este tipo de perfil de tensión se produce cuando se conmuta de un vector espacial u1 de tensión a otro vector espacial u2 de tensión. Los vectores espaciales de tensión los proporciona el convertidor 3, y pueden calcularse según

u = 2/3(U^u+ Uv*ej120° Uw*ej240°).

El vector espacial u de tensión provoca una corriente en las líneas de suministro individuales que es detectada por los sensores 7 y 8 de medida de corriente en las respectivas líneas de suministro. El perfil 15 de corriente de la línea W de suministro de la segunda máquina 2 mostrado en la Figura 3 se mide por medio del sensor 8 de medida de corriente. En este ejemplo, una vez transcurrido el tiempo AT se produce un salto AU de tensión al conmutar de manera abrupta el vector espacial de tensión de u1 a u2. Al aplicar el nuevo vector espacial u2 de tensión, también cambia la tensión U de la línea de suministro o fase W de la máquina 2, desde un tensión U1 a una tensión U2, aplicándose AU=U2-U 1. A consecuencia de ello, también la corriente Iw de la línea W de suministro cambia abruptamente de manera similar, de acuerdo con el perfil 15 de corriente. Cuando los efectos transitorios han decaído se determina el salto AI de corriente, y la resistencia R2W del devanado de la fase W de la segunda máquina 2 viene dada por

Rw2 = AU/AI.

En este caso se han utilizado exclusivamente las diferencias de las tensiones y las corrientes, es decir, los saltos AU y AI. La determinación de la resistencia de devanado se puede efectuar de manera análoga en todas las líneas de suministro, en las que también se pueden medir o calcular las corrientes. Esto es posible, por tanto, en las tres líneas 5 de suministro de la primera máquina 1 y en la línea de suministro de la segunda máquina 2 en la que está dispuesto el sensor 8 de medida de corriente. En este ejemplo se trata de la línea W de suministro.

Si se conoce una resistencia de devanado, se puede determinar la temperatura en el devanado utilizando un modelo de resistencia dependiente de la temperatura. Por ejemplo, si se utiliza un modelo lineal de la forma

R2w“ Rü+(T-T ü)*a,

reordenando la ecuación se puede extraer una conclusión acerca la temperatura T en el devanado W de la segunda máquina 2 si se conocen la resistencia Ro a la temperatura To y el coeficiente a de temperatura. También se puede utilizar un modelo de temperatura de orden superior.

En la Figura 3 también se observa que el salto de corriente no se produce de manera instantánea, sino que muestra una subida inicial 16 de corriente. Esta subida 16 de corriente se debe a la inductancia de la segunda máquina 2. Por supuesto, esto sirve para todas las máquinas utilizadas. La inductancia se puede determinar con ayuda de la subida 16 de corriente. Esto se efectúa de acuerdo con la ecuación AU=L*dI/dt, donde L representa la inductancia y dI/dt la subida 16 de corriente. Si se utiliza la subida 16 de corriente inmediatamente posterior al salto AU de tensión se puede despreciar la resistencia R del devanado, ya que la corriente Iw2 permanece casi constante en el momento AT inmediatamente después del salto AU de tensión, y toda la tensión AU recae en la inductancia. Por lo tanto, la inductancia se calcula según

L=AU/(dI/dt).

Cuando el rotor de una máquina gira, la inductancia cambia. En el caso de una máquina asíncrona, por ejemplo, esto se debe a los efectos de ranurado. Por el contrario, si el rotor está parado, la inductancia permanece constante. Es posible así determinar un cambio en la posición del rotor, en particular una parada, sobre la base de la inductancia determinada. Asimismo, si la inductancia de la fase W de la segunda máquina se determina con la ayuda de la subida 16 de corriente y el salto AU de tensión, se puede detectar de forma fiable una parada del rotor cuando aquella permanece constante.

La Figura 4 muestra un desarrollo adicional del presente procedimiento, y respectivamente del presente dispositivo. En este caso están previstas dos primeras máquinas 1a y 1b y dos segundas máquinas 2a y 2b. Las máquinas son alimentadas por un convertidor 3a. Las primeras máquinas 1a y 1b están conectadas en paralelo y son alimentadas a través de líneas 5a de suministro. En dos de las líneas 5a de suministro está dispuesto respectivamente un sensor 7a de medida de corriente. Después de los sensores 7a de medida de corriente las líneas 5a de suministro se dividen en líneas 18a y 18b de suministro a las máquinas. Las segundas máquinas 2a y 2b están igualmente conectadas en paralelo y son alimentadas a través de líneas 6a de suministro. En una de las líneas 6a de suministro está dispuesto un sensor 8a de medida de corriente. Después del sensor 8a de medida de corriente las líneas 6a de suministro se dividen en líneas 19a y 19b de suministro a las máquinas. Las líneas 5a y 6a de suministro están conectadas con el convertidor 3a a través de líneas 4a de salida del convertidor. Las corrientes Mu e I1V se pueden medir con ayuda de los sensores 7a de medida de corriente. La corriente I1 w se puede determinar empleando la ecuación Iu1+Iv1+Iw1 = 0. Sobre la base de las corrientes determinadas de esta forma en las líneas 5a de suministro se pueden estimar las corrientes no medidas en las líneas 6a de suministro, como también sucedía en la forma de realización conforme a la Figura 1. De este modo, como consecuencia adicional, también se puede determinar una cuantía 5 de desviación, que se calcula con arreglo a Íu2+Ív2+Iw2 = 5. Evidentemente, también aquí puede ser arbitraria la disposición de los sensores 7a y 8a de medida de corriente en las líneas 5a y 6a de suministro, sin que el procedimiento quede restringido por ello. Puesto que la división de las líneas 5a y 6a de suministro en las líneas 18a,b y 19a,b de suministro a las máquinas tiene lugar después de los sensores 7a y 8a de medida de corriente, las corrientes medidas representan valores promedio de las primeras máquinas y de las segundas máquinas, respectivamente. Por lo tanto, las estimaciones Íu2 e Ív2, en este caso las estimaciones para las líneas U y V de suministro de las segundas máquinas 2a y 2b, representan también valores promedio de las segundas máquinas 2a y 2b. Las representaciones y pasos de procedimiento descritos por medio de las Figuras 1 a 3 se pueden aplicar ahora, de manera análoga, a la disposición expandida según la Figura 4. Evidentemente, también es posible utilizar más de dos primeras máquinas 1a y 1b o respectivamente más de dos segundas máquinas 2a y 2b. El principio mostrado se mantiene.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para detectar diferencias de carga entre al menos una primera máquina eléctrica (1) y al menos una segunda máquina eléctrica (2) conectada en paralelo a la misma, que son alimentadas por un convertidor (3), donde las máquinas están conectadas cada una al convertidor (3) a través de tres líneas (5, 6) de suministro, donde en dos líneas (5) de suministro de la al menos una primera máquina (1) y en una de las líneas (6) de suministro de la al menos una segunda máquina (2) se miden las corrientes en las respectivas líneas de suministro con ayuda de sensores (7, 8) de medida de corriente, caracterizado por que, sobre la base de los valores de corriente medidos (Iu1 ; Iv1) de la al menos una primera máquina (1 ), se estiman las correspondientes corrientes no medidas (Iu2; Iv2) de la al menos una segunda máquina (2), y por que la corriente total estimada de las líneas (6) de suministro de la al menos una segunda máquina (2) se toma como cuantía de desviación de las corrientes de la al menos una segunda máquina (2) con respecto a la al menos una primera máquina (1).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que a partir de las corrientes medidas en las líneas (5) de suministro de la al menos una primera máquina (1) se determina un primer vector espacial (10) de corriente, y a partir de la corriente medida en las líneas (6) de suministro de la al menos una segunda máquina (2) y de la estimación de las dos corrientes no medidas se determina un segundo vector espacial (11 ) de corriente.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que sobre la base del segundo vector espacial (11) de corriente se estima un par de giro de la al menos una segunda máquina (2).

4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que sobre la base del primer vector espacial (10) de corriente se calcula un par de giro de la al menos una primera máquina (1).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que se determina una cuantía de desviación de las corrientes de la al menos una segunda máquina (2) con respecto a la al menos una primera máquina (1 ) a partir de la diferencia de fase y/o de módulo del primer vector espacial (10) de corriente con respecto al segundo vector espacial (11 ) de corriente.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que mediante la activación de saltos AU de tensión en las líneas (5, 6) de suministro se producen cambios de corriente que son detectados por los sensores (7, 8) de medida de corriente, y a través de los correspondientes cambios de corriente medidos se determina una resistencia de devanado.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que mediante el empleo de un modelo de resistencia dependiente de la temperatura se calcula la temperatura en los devanados.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que mediante la aplicación de una tensión en las líneas (5, 6) de suministro que contienen sensores (7, 8) de medida de corriente, y mediante la medida de la subida (16) de corriente de las corrientes correspondientes se determina una inductancia.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que sobre la base de la inductancia determinada se determina un cambio en la posición del rotor, en particular una parada.

10. Dispositivo para detectar diferencias de carga entre máquinas eléctricas conectadas en paralelo, con tres primeras líneas (5) de suministro a al menos una primera máquina (1) y tres otras líneas (6) de suministro a al menos una segunda máquina (2), donde en dos de las primeras líneas (5) de suministro y en una de las otras líneas (6) de suministro están dispuestos sensores (7, 8) de medida de corriente, caracterizado por que el dispositivo tiene además una unidad de estimación que está conectada a los sensores de medida de corriente, donde la unidad de estimación está configurada para estimar las corrientes no detectadas (Iu2; Iv2) de las otras líneas (6) de suministro sobre la base de los correspondientes valores de corriente medidos de las primeras líneas (5) de suministro y para tomar la corriente total estimada de las líneas de suministro de la al menos segunda máquina (2) como cuantía de desviación de las corrientes de la al menos segunda máquina (2) con respecto a la al menos primera máquina (1).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado por que la al menos una primera máquina (1) y la al menos una segunda máquina (2) son máquinas asíncronas.