ES2972062T3 - Dispositivo de control para un convertidor de circuito intermedio y un convertidor de circuito intermedio - Google Patents

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ES2972062T3 ES20167561T ES20167561T ES2972062T3 ES 2972062 T3 ES2972062 T3 ES 2972062T3 ES 20167561 T ES20167561 T ES 20167561T ES 20167561 T ES20167561 T ES 20167561T ES 2972062 T3 ES2972062 T3 ES 2972062T3
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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de control (10) para un convertidor de circuito intermedio (99), en el que el dispositivo de control (10) implementa un controlador de potencia (114) que determina un componente de par objetivo basado en la potencia (M3*) para una energía cinética. dispositivo de almacenamiento basado en una potencia real (PALM) determinada al menos parcialmente en el lado del convertidor de suministro. La invención se refiere además a un convertidor de circuito intermedio (99) y a una máquina formadora (105). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de control para un convertidor de circuito intermedio y un convertidor de circuito intermedio
La invención se refiere a un dispositivo de control para un convertidor de circuito intermedio y a un convertidor de circuito intermedio.
Las máquinas grandes, que incluyen servoprensas y prensas hidráulicas, por ejemplo, están sujetas a grandes fluctuaciones de potencia durante el funcionamiento. Por lo tanto, se operan con dispositivos de almacenamiento de energía cinética para minimizar la potencia de alimentación y mantener componentes de potencia variables en el circuito intermedio.
Para este fin, la especificación de patente EP 2525481 B1 divulga un dispositivo de control para un convertidor de circuito intermedio,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene un circuito intermedio de corriente continua en el que está dispuesto un condensador de circuito intermedio,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de alimentación, a través del cual, desde una red de alimentación, se suministra energía eléctrica al circuito intermedio de corriente continua, - en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de carga, a través del cual se suministra energía eléctrica a una carga útil desde el circuito intermedio de corriente continua,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de amortiguación, a través del cual una masa oscilante giratoria se acopla al circuito intermedio de corriente continua para el intercambio bidireccional de energía,
- en donde el dispositivo de control controla el convertidor de alimentación, el convertidor de carga y el convertidor amortiguador,
- en donde el dispositivo de control implementa un primer regulador de tensión, en el que se determina una corriente nominal para el convertidor de alimentación por medio de una tensión nominal y una tensión medida que cae a través del condensador del circuito intermedio de corriente continua y a partir de la cual se controla de manera correspondiente el convertidor de alimentación,
- en donde el dispositivo de control implementa un regulador de velocidad en el que un primer componente de par nominal para la masa oscilante se determina a partir de una velocidad nominal y una velocidad medida de la masa oscilante,
- en donde el dispositivo de control implementa un segundo regulador de tensión, en el que un segundo componente de par nominal para la masa oscilante se determina por medio de la tensión nominal y la tensión medida, - en donde el primer componente y el segundo componente de par nominal se suman para formar un par nominal y el convertidor de amortiguación se controla de manera correspondiente.
La especificación de patente EP 2525481 B1 divulga además un convertidor de circuito intermedio,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene un circuito intermedio de corriente continua en el que está dispuesto un condensador de circuito intermedio,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de alimentación a través del cual se introduce energía eléctrica en el circuito intermedio de corriente continua desde una red de suministro,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de carga, a través del cual se suministra energía eléctrica a una carga útil desde el circuito intermedio de corriente continua,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor amortiguador, a través del cual una masa oscilante giratoria se acopla al circuito intermedio de corriente continua para el intercambio bidireccional de energía,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene un dispositivo de control que controla el convertidor de alimentación, el convertidor de carga y el convertidor amortiguador,
- en donde el dispositivo de control está diseñado según una de las reivindicaciones anteriores.
La invención se basa en el objetivo de mejorar un dispositivo de control para un convertidor de circuito intermedio.
El objetivo se logra mediante la reivindicación 1, es decir, un dispositivo de control para un convertidor de circuito intermedio,
- en cuyo caso el convertidor de circuito intermedio tiene un circuito intermedio de corriente continua en el que está dispuesto un condensador de circuito intermedio,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de alimentación, a través del cual se introduce energía eléctrica en el circuito intermedio de corriente continua desde una red de suministro,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de carga, a través del cual se suministra energía eléctrica a una carga útil desde el circuito intermedio de corriente continua,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor amortiguador, a través del cual un acumulador de energía cinética se acopla al circuito intermedio de corriente continua para el intercambio bidireccional de energía,en donde el dispositivo de control controla el convertidor de alimentación, el convertidor de carga y el convertidor amortiguador,
- en donde el dispositivo de control implementa un primer regulador de tensión, en el que se determina una corriente nominal para el convertidor de alimentación por medio de una tensión nominal y una tensión medida que cae a través del condensador del circuito intermedio y a partir de la cual se controla de manera correspondiente el convertidor de alimentación,
- en donde el dispositivo de control implementa un regulador de velocidad en el que un primer componente de par nominal para el acumulador de energía cinética se determina a partir de una velocidad nominal y una velocidad medida del acumulador de energía cinética,
- en donde el dispositivo de control implementa un regulador de potencia en el que se determina un componente de par nominal basado en la potencia para el acumulador de energía cinética sobre la base de una potencia medida determinada al menos parcialmente en el lado del convertidor de alimentación,
- en donde el primer componente de par nominal y el componente de par nominal basado en la potencia se suman para formar un par nominal y el convertidor amortiguador se controla de manera correspondiente.
La invención es ventajosa porque amplía un procedimiento de regulación o un procedimiento de control para la gestión de la energía en el almacenamiento mecánico de energía. Por una parte, la invención representa una buena alternativa al dispositivo de control antes mencionado para un convertidor de circuito intermedio. Por otra parte, simplifica y mejora la ajustabilidad de la gestión de la energía en las máquinas respectivas.
La potencia medida se forma mediante la tensión medida y la corriente nominal o mediante la tensión medida y una corriente medida dirigida a través del convertidor de alimentación.
De manera particularmente preferente, la potencia medida se forma mediante la tensión medida y una corriente medida dirigida a través del convertidor de alimentación.
En una forma de realización ventajosa, el regulador de potencia está diseñado como un regulador P con un reforzamiento proporcional.
En una forma de realización ventajosa, el regulador de potencia tiene al menos un filtro de paso alto.
El filtro de paso alto sirve en particular para eliminar un componente constante de la potencia medida.
En una forma de realización ventajosa, un valor nominal del regulador de potencia para eliminar un componente alterno de la potencia medida filtrada por paso alto es 0 ("cero").
La invención es ventajosa porque la gestión de energía con acumulador de energía cinética para máquinas con gran fluctuación de potencia se consigue bien mediante el regulador de potencia descrito. Ventajosamente, la magnitud regulada del regulador de potencia es la magnitud de ajuste del regulador de tensión de la alimentación. Su componente alterno es ventajosamente eliminado por el regulador de potencia.
Dado que es necesario ajustar dos reguladores para la misma magnitud regulada, en particular la tensión, tal como se describe en el documento EP 2525481 B1, no es necesaria una parametrización especial del alimentador de potencia. Por lo tanto, la alimentación puede funcionar con una parametrización estándar ajustada en fábrica.
El resultado de la gestión de la energía mejora, ya que la tensión de circuito intermedio se ajusta con menos fluctuaciones.
Además, es ventajoso que la invención, a diferencia de la solución descrita en el documento EP 2 525 481 B1, no requiere ninguna información relativa a las necesidades de energía de los dispositivos que consumen o suministran energía (por ejemplo, servoprensas) conectados al circuito intermedio. Por lo tanto, el procedimiento puede implementarse de forma autónoma del accionamiento.
La invención también permite reequipar los sistemas existentes para que también dispongan de un sistema de gestión de la energía.
Esto se consigue ventajosamente con la regulación descrita, al menos con un motor de acumulador de energía, al menos un convertidor y una unidad de control.
En una forma de realización ventajosa, el dispositivo de control implementa un segundo regulador de tensión, en el que un segundo componente de par nominal para el acumulador de energía cinética se determina mediante la tensión nominal y la tensión medida, en cuyo caso el segundo regulador de tensión se activa y el regulador de potencia se desactiva cuando está presente una primera condición del sistema, y cuando está presente una segunda condición del sistema se desactiva el segundo regulador de tensión y se activa el regulador de potencia, y en presencia de la primera condición del sistema, el primer componente y el segundo componente de par nominal se suman para formar un par nominal y el convertidor amortiguador se controla de manera correspondiente, y cuando está presente la segunda condición del sistema, el primer componente y el componente de par nominal basado en la potencia se suman para formar un par nominal y el convertidor amortiguador (8) se controla de manera correspondiente.
El regulador de potencia y el segundo regulador de tensión se implementan en esta forma de realización, pero solo uno de los dos actúa de manera específica del sistema.
Esta forma de realización es ventajosa porque un dispositivo de control puede ser usado para una gran cantidad de tipos de sistemas y requerimientos.
En una forma de realización ventajosa, el segundo regulador de tensión está diseñado como un regulador P y un reforzamiento proporcional del segundo regulador de tensión se determina de tal manera que el segundo regulador de tensión regula en gran medida una variación brusca del valor nominal durante parte de un periodo.
En una forma de realización ventajosa, una demanda de potencia instantánea oscila con un periodo entre un valor mínimo y un valor máximo, en cuyo caso el primer regulador de tensión está diseñado como un regulador PI que tiene un reforzamiento proporcional y un tiempo de reajuste, en cuyo caso el reforzamiento proporcional y el tiempo de reajuste del primer regulador de tensión se determinan de tal manera que el primer regulador de tensión solo regula un cambio brusco del valor nominal en pequeña medida durante un periodo.
En una forma de realización ventajosa, el dispositivo de control implementa adicionalmente un circuito de control piloto, en el que la demanda de potencia instantánea se alimenta al circuito de control piloto, en cuyo caso el circuito de control piloto filtra por paso alto la demanda de potencia instantánea, y el circuito de control piloto, por medio de la demanda de potencia instantánea filtrada de paso alto, determina una señal de control piloto que se añade al primer componente de par nominal y al componente de par nominal basado en potencia o al primer componente de par nominal y al segundo componente de par nominal y se incluye en el par nominal.
En una forma de realización ventajosa, el dispositivo de control está diseñado de tal manera que, en un primer estado de funcionamiento del dispositivo de control, tanto el regulador de tensión basado en la potencia como el circuito de control piloto están activados y, en un segundo estado de funcionamiento del dispositivo de control, alternativamente el regulador de tensión basado en la potencia está activado y el circuito de control piloto está desactivado o el regulador de tensión basado en la potencia está desactivado y el circuito de control piloto está activado.
En una forma de realización ventajosa, el primer estado de funcionamiento del dispositivo de control es el funcionamiento en curso del convertidor de circuito intermedio, en cuyo caso el segundo estado de funcionamiento del dispositivo de control es la puesta en marcha del convertidor de circuito intermedio.
En una forma de realización ventajosa, el circuito de control piloto comprende además un integrador y un elemento de retardo conectado a continuación del integrador, en cuyo caso la señal de control piloto se suministra al integrador y la señal de control piloto, integrada y retardada en el tiempo, se suministra al regulador de velocidad como una señal de entrada adicional.
En una forma de realización ventajosa, una demanda de potencia instantánea oscila con un periodo entre un valor mínimo y un valor máximo, en donde el regulador de velocidad está diseñado como un regulador PI que tiene un reforzamiento proporcional y un tiempo de reajuste, en el que el reforzamiento proporcional y el tiempo de reajuste del regulador de velocidad se determinan de tal manera que el regulador de velocidad regula una gran parte de un cambio brusco del valor nominal durante parte de un periodo.
En una forma de realización ventajosa, la demanda de potencia instantánea oscila con un periodo entre un valor mínimo y un valor máximo, en cuyo caso el regulador de velocidad se diseña como un regulador PI que tiene un reforzamiento proporcional y un tiempo de reajuste, y el reforzamiento proporcional y el tiempo de reajuste del regulador de velocidad se determinan de tal manera que el regulador de velocidad solo regula en pequeña medida un cambio brusco del valor nominal durante un periodo.
El objetivo descrito anteriormente se logra además mediante la reivindicación 15, es decir, un convertidor de circuito intermedio,
- en donde el convertidor de circuito intermedio comprende un circuito intermedio de corriente continua en el que está dispuesto un condensador de circuito intermedio,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de alimentación, a través del cual se introduce energía eléctrica en el circuito intermedio de corriente continua desde una red de suministro,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor de carga, a través del cual se suministra energía eléctrica a una carga útil desde el circuito intermedio de corriente continua,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene al menos un convertidor amortiguador, a través del cual un acumulador de energía cinética se acopla al circuito intermedio de corriente continua para el intercambio bidireccional de energía,
- en donde el convertidor de circuito intermedio tiene un dispositivo de control que controla el convertidor de alimentación, el convertidor de carga y el convertidor amortiguador,
- en donde el dispositivo de control está diseñado como ya se ha descrito.
En una forma de realización ventajosa, el acumulador de energía cinética está diseñado como una masa oscilante giratoria.
Un acumulador de energía cinética está ventajosamente diseñado como una masa oscilante giratoria. Alternativamente, un acumulador de energía cinética es una máquina rotativa dinamoeléctrica, en particular un rotor de una máquina rotativa dinamoeléctrica. Además, el acumulador de energía cinética también puede ser una máquina rotativa dinamoeléctrica con un dispositivo de inercia, por ejemplo, un disco en el eje del motor.
El objetivo también se logra mediante la reivindicación 17, es decir, una máquina de conformación, en particular una prensa, que tiene un convertidor de circuito intermedio de este tipo.
La invención es particularmente adecuada para máquinas de conformación con un movimiento relativo rectilíneo de las herramientas. Estas incluyen, por ejemplo, prensas, en particular prensas de tornillo, prensas hidráulicas, servoprensas y prensas neumáticas.
La invención también es adecuada para martillos de forja y centrifugadoras, así como para todas las aplicaciones en las que esté presente o se requiera un acumulador de energía cinética.
La invención ofrece la ventaja de que la potencia puede mantenerse constante.
A continuación, la invención se describe y se explica con más detalle con referencia a los ejemplos de realización mostrados en las figuras.
La FIG 1 muestra un convertidor de circuito intermedio que comprende un circuito intermedio de corriente continua,
La FIG 2 muestra una
La FIG 3 muestra una
La FIG 4 muestra una
de control piloto,
La FIG. 5 muestra otra
La FIG. 6 muestra una
La FIG. 7 muestra una
La FIG 8 muestra una
La FIG 9 muestra otra
La FIG 10 muestra una
La FIG. 1 muestra un converti
continua 1. Un condensador de circuito intermedio 2 está dispuesto en el circuito de circuito intermedio de corriente continua 1. Una tensión medida U cae a través del condensador de circuito intermedio 2. La figura también muestra un convertidor de alimentación 3.
El convertidor de alimentación 3 está diseñado de tal manera que la energía eléctrica se alimenta al circuito intermedio de corriente continua 1 desde una red de suministro 4 a través del convertidor de alimentación 3. El convertidor de alimentación 3 es ventajosamente un convertidor controlado. El convertidor de alimentación 3 dispone ventajosamente de GTO (= gate turn off-Thyristoren o tiristores desactivables por puerta) o IGBT (= Insulated Gate Bipolar Transistors o transistores bipolares de puerta aislada). Sin embargo, también son posibles otros componentes semiconductores. La figura muestra también un convertidor de carga 5. El convertidor de carga 5 está diseñado de tal manera que la energía eléctrica se suministra a una carga útil 6 desde el circuito intermedio de corriente continua 1 a través del convertidor de carga 5.
La carga útil es preferiblemente una máquina síncrona de una servoprensa que, por ejemplo, mueve un punzón de prensado 7 hacia arriba y hacia abajo siguiendo un patrón de movimiento predeterminado.
Preferiblemente, la carga útil 6 funciona periódicamente. En este caso, una demanda de potencia instantánea P* de la carga útil 6 oscila en función del tiempo t con un periodo T entre un valor mínimo Pmin y un valor máximo Pmax. Esto se muestra en la FIG 2.
En la figura, el convertidor de circuito intermedio 99 tiene un convertidor amortiguador 8. En la figura, una masa oscilante giratoria 9 está acoplada al circuito intermedio de corriente continua 1 a través del convertidor amortiguador 8 como ejemplo de acumulador de energía cinética. Esto es ventajoso porque permite un intercambio bidireccional de energía. Por lo tanto, es posible desacoplar la energía eléctrica del circuito intermedio de corriente continua 1 y acelerar así la masa oscilante 9. También es posible desacelerar la masa oscilante 9 e introducir energía eléctrica en el circuito de corriente continua 1.
Por lo tanto, un acumulador de energía cinética puede diseñarse como una masa oscilante giratoria, como se muestra en la figura. Un acumulador de energía cinética también puede ser una máquina rotativa dinamoeléctrica, en particular un rotor de una máquina rotativa dinamoeléctrica. Además, el acumulador de energía cinética también puede ser una máquina rotativa dinamoeléctrica con un dispositivo de inercia, por ejemplo, un disco en el eje del motor.
La aceleración y deceleración de la masa oscilante 9 tiene lugar ventajosamente en empuje-tracción (contrafase) con respecto al curso temporal de la demanda de potencia instantánea P*. Como resultado, el consumo medio de potencia de la red de suministro 4 puede mantenerse aproximadamente constante. La masa oscilante giratoria 9 es preferiblemente una masa oscilante independiente que está montada con bridas en una máquina eléctrica.
Alternativamente, es posible que la masa oscilante 9 sea idéntica al rotor de la propia máquina eléctrica. En este caso en particular, la máquina eléctrica puede diseñarse como un motor de rotor externo.
La FIG. 1 también muestra que el convertidor de circuito intermedio 99 tiene un dispositivo de control 10. El dispositivo de control 10 está ventajosamente diseñado como un dispositivo de control programable. Su modo de funcionamiento se determina mediante un programa de sistema 11. En particular, el programa de sistema 11 comprende un código de máquina 12, que puede ser procesado directamente por el dispositivo de control 10. Ventajosamente, el programa de sistema 11 no puede ser modificado por un usuario del convertidor de circuito intermedio. En particular, el programa de sistema 11 determina la interacción de los distintos convertidores 3, 5 y 8 del convertidor de circuito intermedio.
La FIG. 2 muestra una posible curva de la demanda de potencia instantánea P*. La curva temporal de la demanda de potencia instantánea P* y posiblemente también otras curvas temporales, como una curva de velocidad, por ejemplo, pueden especificarse según sea necesario.
El valor máximo suele estar por encima de un megavatio. El valor mínimo Pmin está en el rango (positivo) bajo de kilovatios o incluso es negativo en algunos casos. Si el valor mínimo es negativo, la energía eléctrica puede retroalimentarse al circuito intermedio de corriente continua 1 para demandas de potencia instantánea negativas P*.
La FIG. 3 muestra una posible configuración de la estructura interna del dispositivo de control 10.
El dispositivo de control 10 cuenta con un primer regulador de tensión 13, un regulador de velocidad 15 y un regulador de potencia 114. El uso del regulador de potencia 114 representa una mejora con respecto a la estructura de la especificación de patente EP 2525481 B1 mencionada anteriormente, en la que se utiliza un segundo regulador de tensión.
Como se muestra en la figura, el primer regulador de tensión 13 se alimenta con una tensión nominal U* y la tensión medida U del circuito intermedio de corriente continua, es decir, la tensión U que cae a través del condensador 2 del circuito intermedio de corriente continua. La tensión nominal U* puede ser variable en el tiempo. Sin embargo, es preferible que sea constante. Mediante la tensión nominal U* y la tensión medida U, el primer regulador de tensión 13 determina una corriente nominal I* para el convertidor de alimentación 3. El convertidor de alimentación 3 se controla de acuerdo con la corriente nominal I*.
El regulador de velocidad 15 recibe una velocidad nominal w* y una velocidad medida w de la masa oscilante 9. La velocidad nominal w* se puede ajustar mediante un regulador de velocidad. La velocidad nominal w* puede ser variable en el tiempo o constante. Si la velocidad nominal w* es variable, varía en sentido contrario a la demanda de potencia instantánea P*. Mediante la velocidad nominal w* y la velocidad medida w, el regulador de velocidad 15 determina un primer componente de par nominal M1* para la masa oscilante 9.
El regulador de potencia 114 recibe la tensión medida U y la corriente nominal I*. Mediante la tensión medida U y la corriente nominal I*, el regulador de potencia 114 determina un componente de par nominal M3* basado en la potencia para la masa oscilante 9.
El primer componente de par nominal M1* y el componente de par nominal M3* basado en la potencia se alimentan a un punto nodal 16. Allí, los componentes de par nominal M1* y M3* se suman para formar un par nominal M*.
El convertidor amortiguador 8 se controla de acuerdo con el par nominal M* determinado en el punto nodal 16. La masa oscilante 9, cuyo momento de inercia está provisto del signo de referencia J en la FIG 3, se acelera o desacelera por lo tanto con un par medido M correspondiente.
En un punto nodal 17, además de la corriente nominal I*, se tienen en cuenta las influencias del par nominal o del par medido M*, M, preferentemente el par medido M, de la masa oscilante 9 y la demanda de potencia instantánea P* en el circuito intermedio de corriente continua 1. Ventajosamente, el par M de la masa oscilante 9 y la demanda de potencia instantánea P* de la carga útil 6 se escalan adecuadamente antes de ser tenidos en cuenta. Esto ocurre en los bloques 18, 19. El factor de escala respectivo w/U o 1/U se especifica en el bloque 18 o 19 respectivo.
Como se muestra en la figura, el primer regulador de tensión 13 se diseña preferiblemente como un regulador PI. Tiene un reforzamiento proporcional V1 y un tiempo de reajuste T1. Dado que el primer regulador de tensión 13 solo debe reaccionar de forma limitada a las fluctuaciones a corto plazo de la tensión medida U, es decir, a las fluctuaciones dentro del periodo T, el primer regulador de tensión 13 está parametrizado de forma relativamente débil. En particular, el reforzamiento proporcional V1 puede tener un valor relativamente pequeño. Además, el tiempo de reajuste T1 tiene ventajosamente un valor relativamente grande. En particular, el reforzamiento proporcional V1 y el tiempo de reajuste T1 se determinan de tal manera que el primer regulador de tensión 13 solo regula un cambio de cambio brusco del valor nominal durante un periodo T en una pequeña medida, por ejemplo, de 5% a 20% o un máximo de 25%.
El regulador de potencia 114 se diseña preferiblemente como un regulador P, como se muestra en la figura. El regulador de potencia 114 tiene un reforzamiento proporcional Kp.
Un valor medido del regulador P es una potencia medida, es decir, la potencia calculada a partir de la tensión medida U del circuito intermedio y la corriente nominal I* de la alimentación. La potencia medida PALM se libera de un componente constante mediante un filtro de paso alto 100 a parametrizar. Como uno de los objetivos del regulador de potencia es eliminar las componentes alternas, el valor nominal es cero (representado como 0*). El escalado se realiza ventajosamente con el factor de escalado 1/ w en el bloque 101 con el fin de obtener el componente de par nominal basado en la potencia M3* para la masa oscilante 9.
El reforzamiento proporcional Kp del regulador de potencia 114 es de manera ventajosa relativamente grande, de modo que el regulador de potencia 114 también reacciona a fluctuaciones a corto plazo en la tensión medida U. En particular, el reforzamiento proporcional Kp debe determinarse de tal manera que el regulador de potencia 114 compense una gran parte de un cambio brusco del valor nominal durante una parte del periodo T (como máximo la mitad del periodo T), es decir, al menos el 50 %, preferiblemente al menos el 70 % o más.
Como se muestra en la figura, el regulador de velocidad 15 está diseñado como un regulador PI. El regulador de velocidad 15 tiene un reforzamiento proporcional V3 y un tiempo de reajuste T3. Preferiblemente, el regulador de velocidad 15 está parametrizado de modo relativamente débil.
Preferiblemente se aplican los mismos criterios de diseño al regulador de velocidad 15 que al primer regulador de tensión 13.
La FIG. 4 muestra una posible configuración de la estructura interna del dispositivo de control 10 con un circuito de control piloto 20.
El circuito de control piloto 20 tiene un filtro de paso alto 21. La demanda de potencia instantánea P* se alimenta al filtro de paso alto 21. La demanda de potencia instantánea P* es filtrada en el filtro de paso alto 21. El circuito de control piloto 20 determina una señal de control piloto MV* mediante la demanda de potencia instantánea filtrada de paso alto. En particular, la demanda de potencia instantánea filtrada se escala adecuadamente en un bloque 22. El factor de escala 1/w se especifica en el bloque 22. La señal de control piloto MV* se envía al punto nodal 16, como se muestra en la figura, donde se añade al primer componente de par nominal M1 y al componente de par nominal basado en la potencia M3*. De este modo, la señal de control piloto MV* se añade al par nominal M*.
Es posible que, como se muestra en la FIG 4, tanto el regulador de potencia 114 como el circuito de control piloto 20 estén permanentemente activos. Alternativamente, es posible que esto solo sea así en un primer estado de funcionamiento del dispositivo de control 10. En este caso, en un segundo estado de funcionamiento del dispositivo de control 10, uno de los dos elementos 114, 20 mencionados (es decir, el regulador de potencia 114 o el circuito de control piloto 20, pero no el regulador de potencia 114 y el circuito de control piloto 20) puede desactivarse. El otro elemento respectivo 20, 114 también se activa en el segundo estado de funcionamiento del dispositivo de control 10. La posibilidad de desactivar los elementos 114, 20 se indica en la FIG. 4 mediante los correspondientes interruptores 23 mostrados como líneas discontinuas. El primer estado de funcionamiento del dispositivo de control 10, en el que están activados tanto el regulador de potencia 114 como el circuito piloto de control 20, puede ser, en particular, el funcionamiento en curso del convertidor de circuito intermedio. El segundo estado de funcionamiento del dispositivo de control 10, en el que uno de los elementos mencionados 114, 20 está desactivado, puede ser, en particular, la puesta en marcha del convertidor de circuito intermedio. Si el circuito de control piloto 20 está presente, es posible limitar el control piloto al control piloto de par directo como se muestra en la FIG. 4.
Alternativamente, según la FIG 5, es posible que el circuito de control piloto 20 comprenda adicionalmente un integrador 24 y un elemento de retardo 25.
La FIG. 5 muestra otra posible configuración de la estructura interna del dispositivo de control 10.
La figura muestra que un elemento de retardo 25 está conectado a continuación de un integrador 24. En este caso, la señal de control piloto MV* se alimenta al integrador 24 y se integra allí, además de activarse en el punto nodal 16. La señal de salida del integrador 24 es la señal de control piloto MV*. La señal de salida del integrador 24 se alimenta al elemento de retardo 25 y se retrasa allí un tiempo de retardo. La señal de control piloto integrada y retardada se alimenta al regulador de velocidad 15 como señal de entrada adicional. El retardo del elemento de retardo 25 se determina preferiblemente de tal manera que compense el retardo que se produce realmente, es decir, el período de tiempo que transcurre entre la activación de la señal de control piloto MV* en el punto nodal 16 y el cambio resultante en la velocidad medida w.
En la configuración de la FIG. 5, el regulador de velocidad 15 puede ser parametrizado análogamente a las configuraciones de las FIG. 3 y FIG. 4. En contraste con las configuraciones de las FIG. 3 y FIG. 4, sin embargo, es alternativamente posible parametrizar el regulador de velocidad 15 en mayor medida en la configuración de acuerdo con la FIG. 5. En particular, en la configuración según la FIG 5, es posible que el reforzamiento proporcional V3 y el tiempo de reajuste T3 del regulador de velocidad 15 se determinen de tal manera que el regulador de velocidad 15 regule en gran medida un cambio brusco del valor nominal durante parte del periodo T.
La FIG. 6 muestra una posible configuración del filtro de paso alto de las FIGs. 4 y 5.
Para realizar el filtro de paso alto 21 de la FIG 4 y FIG 5, el dispositivo de control 10 puede, por ejemplo, implementar una estructura como se explica a continuación. Según la FIG 6, se detectan la potencia instantánea P y la velocidad instantánea w' de la carga útil 6 (o del accionamiento eléctrico correspondiente). La velocidad w' se escala en un bloque 26 con el momento efectivo de inercia J' de la carga útil 6, la potencia instantánea P se escala en un bloque 27 con la velocidad instantánea w'. Las variables escaladas se procesan posteriormente. Como se muestra en la figura, el filtro de paso alto 21 tiene un integrador 28 y un formador de valor medio 29.
Un punto nodal 30 a 32 está situado respectivamente delante del integrador 28, detrás del formador de valor medio 29 y entre el integrador 28 y el formador de valor medio 29. La potencia instantánea escalada y (con un signo negativo) la señal de salida del formador de valor medio 29 se alimentan al punto nodal 30 antes del integrador 28. El punto nodal 32 situado entre el integrador 28 y el formador de valor medio 29 recibe la señal de salida del integrador 28 y (con signo negativo) la velocidad escalada w'. La potencia instantánea escalada y (con signo negativo) la señal de salida del formador de valor medio 29 se introducen en el punto nodal 31 situado a continuación del formador de valor medio 29. La señal resultante en el punto nodal 31 se escala en un bloque 33 con la velocidad instantánea w' de la carga útil 6.
El formador de valor medio 29 promedia la señal de entrada, introducida en éste, con una constante de tiempo K1. La constante de tiempo K1 puede elegirse libremente. Se utiliza para ajustar el comportamiento en frecuencia del filtro de paso alto 21. Preferentemente, la constante de tiempo K1 es mayor que el periodo T. En particular, la relación de las dos variables K1 y T puede estar comprendida entre dos y diez.
La FIG. 7 muestra una posible configuración del filtro de paso alto de las FIGs. 4 y 5.
En la configuración según la FIG 6, el par de carga útil es filtrado por paso alto. Es más ventajoso usar la potencia útil directamente según la FIG 7. En la FIG 7 se utiliza la aceleración rotacional a' de la carga útil 6 en lugar de la velocidad rotacional w' de la carga útil 6. Por lo demás, la estructura del filtro de paso alto 21 puede verse en la FIG 7. Los signos de referencia y las magnitudes utilizadas corresponden a los de la FIG 6.
La FIG 8 muestra una posible configuración de un bloque de conexión.
Para realizar el integrador 24 junto con el elemento de retardo 25 conectado a continuación, de la FIG 5, el dispositivo de control 10 puede, por ejemplo, implementar una estructura como se explica con más detalle a continuación. De acuerdo con la FIG 8, un formador de valor medio 34 está conectado en paralelo al integrador 24. Además, se dispone un punto nodal 35 antes del integrador 24. La señal piloto MV* y (con signo negativo) la señal de salida del formador de valor medio 34 se alimentan al punto nodal 35. La señal de salida del integrador 24 se alimenta al punto nodal 35. La señal de salida del integrador 24 se alimenta, por una parte, al regulador de velocidad 15 como señal de entrada adicional y, por otra, al formador de valor medio 34 como su señal de entrada. El formador de valor medio 34 corresponde a una realización del elemento de retardo 25 de la FIG. 5. Promedia la señal de entrada que recibe con una constante de tiempo K2. La constante de tiempo K2 puede seleccionarse libremente. Se utiliza para ajustar el retardo del elemento de retardo 25.
La presente invención es ventajosa porque es fácil de implementar y funciona de forma fiable.
La FIG. 9 muestra otra posible configuración de la estructura interna del dispositivo de control.
La figura muestra el dispositivo de control 10, que comprende el regulador de potencia 114 y un segundo regulador de tensión 14. El dispositivo de control 10 implementa el segundo regulador de tensión 14, en el que se determina un segundo componente de par nominal M2* para el acumulador de energía cinética mediante la tensión nominal U* y la tensión medida U.
Si está presente una primera condición del sistema, el segundo regulador de tensión 14 se activa ventajosamente y el regulador de potencia 114 se desactiva. Si una segunda condición del sistema está presente, el segundo regulador de voltaje 14 es ventajosamente desactivado y el regulador de potencia 114 es activado.
Si la primera condición del sistema está presente, el primer y el segundo componente de par nominal M1* y M2* se añaden a un par nominal M* y el convertidor amortiguador 8 se controla de manera correspondiente; si la segunda condición del sistema está presente, el primer y el segundo componente de par nominal basado en la potencia M1* y M3* se añaden a un par nominal M* y el convertidor amortiguador 8 se controla de manera correspondiente.
Como se muestra en la figura, esto se consigue mediante un conmutador de dos vías 102. El conmutador de dos vías 102 puede conmutarse ventajosamente en función de la condición del sistema. No se muestra cómo se acciona el conmutador de dos vías 102. Sin embargo, esto se consigue preferiblemente mediante parametrización.
El regulador de potencia 114 y el segundo regulador de tensión 14 pueden implementarse de este modo, pero solo uno de los dos actúa de forma específica del sistema.
Esta configuración es ventajosa porque un dispositivo de control puede utilizarse para una gran cantidad de tipos de sistemas y requisitos.
Las configuraciones descritas en las FIG 4, FIG 5, FIG 6, FIG 7 y FIG 8 también pueden ser utilizadas en la configuración descrita en la FIG 9.
La FIG 10 muestra una máquina moldeadora 105 con un convertidor de circuito intermedio 99.
La máquina moldeadora 105 tiene un movimiento relativo rectilíneo de los moldes. La máquina moldeadora 105 es preferiblemente una prensa, en particular una prensa de husillo, una prensa hidráulica, una servoprensa o una prensa neumática.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de control (10) para un convertidor de circuito intermedio (99),
- en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene un circuito intermedio (1) en el que está dispuesto un condensador de circuito intermedio (2)
- en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene al menos un convertidor de alimentación (3), a través del cual se introduce energía eléctrica en el circuito intermedio de corriente continua (1) desde una red de suministro (4), - en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene al menos un convertidor de carga (5), a través del cual se suministra energía eléctrica a una carga útil (6) desde el circuito intermedio de corriente continua (1),
- en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene al menos un convertidor amortiguador (8), a través del cual se acopla un acumulador de energía cinética al circuito intermedio de corriente continua (1) para el intercambio bidireccional de energía,
- en el que el dispositivo de control (10) controla el convertidor de alimentación (3), el convertidor de carga (5) y el convertidor amortiguador (8)
- en el que el dispositivo de control (10) implementa un primer regulador de tensión (13), en el que se determina una corriente nominal (I*) para el convertidor de alimentación (3) mediante una tensión nominal (U*) y una tensión medida (U) que cae a través del condensador del circuito intermedio (2) y a partir del cual se controla de manera correspondiente el convertidor de alimentación (3),
- en el que el dispositivo de control (10) implementa un regulador de velocidad (15) en el que un primer componente de par nominal (M1*) para el acumulador de energía cinética se determina mediante una velocidad nominal (u>*) y una velocidad medida (u>) del acumulador de energía cinética, caracterizado porque
- el dispositivo de control (10) implementa un regulador de potencia (114) que determina un componente de par nominal basado en la potencia (M3*) para el acumulador de energía cinética mediante una potencia medida (P<alm>) determinada al menos parcialmente en el lado del convertidor de alimentación,
- en el que la primera componente de par nominal y la componente de par nominal basado en la potencia (M1*, M3*) se suman para formar un par nominal (M*) y el convertidor amortiguador (8) se controla de manera correspondiente, - en el que un valor nominal del regulador de potencia es cero,
- en el que la potencia medida (P<alm>) se forma mediante la tensión medida (U) y la corriente nominal (I*) o mediante la tensión medida (U) y una corriente medida (I) dirigida a través del convertidor de alimentación (3).
2. Dispositivo de control (10) según la reivindicación 1, en el que el regulador de potencia (114) está diseñado como un regulador P con un reforzamiento proporcional (Kp).
3. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el regulador de potencia (114) tiene al menos un filtro de paso alto (100), en particular para eliminar un componente constante de la potencia medida (P<alm>).
4. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un valor nominal del regulador de potencia (114) para eliminar una componente alterna de la potencia medida filtrada por paso alto (P<alm>) es 0 (0*).
5. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones precedentes,
- en el que el dispositivo de control implementa un segundo regulador de tensión (14) en el que un segundo componente de par nominal (M2*) para el acumulador de energía cinética se determina mediante la tensión nominal (U*) y la tensión medida (U),
- en el que el segundo regulador de tensión (14) se activa y el regulador de potencia (114) se desactiva cuando está presente una primera condición del sistema
- en el que el segundo regulador de tensión (14) se desactiva y el regulador de potencia (114) se activa cuando está presente una segunda condición del sistema,
- en el que los componentes de par nominal primero y segundo (M1*, M2*) se suman para formar un par nominal (M*) y el convertidor amortiguador (8) se controla de manera correspondiente cuando está presente la primera condición del sistema,
- en el que el primer componente de par nominal y el componente de par nominal basado en la potencia (M1*, M3*) se suman para formar un par nominal (M*) y el convertidor amortiguador (8) se controla de manera correspondiente cuando está presente la segunda condición del sistema.
6. Dispositivo de control (10) según la reivindicación 5, en el que el segundo regulador de tensión (14) está diseñado como un regulador P y un reforzamiento proporcional (V2) del segundo regulador de tensión (14) se determina de tal manera que el segundo regulador de tensión (14) compensa en gran medida un cambio brusco del valor nominal durante parte de un período (T).
7. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones anteriores,
- en el que una demanda instantánea de potencia (P*) oscila con un período (T) entre un valor mínimo (Pmin) y un valor máximo (Pmax),
- en el que el primer regulador de tensión (13) está diseñado como un regulador PI que tiene un reforzamiento proporcional (V1) y un tiempo de reajuste (T1),
- en el que el reforzamiento proporcional (V1) y el tiempo de reajuste (T1) del primer regulador de tensión (13) se determinan de tal manera que el primer regulador de tensión (13) regula un cambio brusco del valor nominal durante un período (T) solo en una pequeña medida.
8. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones anteriores
- en el que el dispositivo de control (10) implementa adicionalmente un circuito de control piloto (20),
- en el que la demanda de potencia instantánea (P*) se suministra al circuito de control piloto (20),
- en el que el circuito de control piloto (20) filtra por paso alto la demanda de potencia instantánea (P*),
- en el que el circuito de control piloto (20) determina una señal de control piloto (MV*) mediante la demanda de potencia instantánea filtrada por paso alto, señal que se añade al primer componente de par nominal (M1*) y al componente de par nominal basado en la potencia (M3*) o al primer componente de par nominal (M1*) y al segundo componente de par nominal (M2*) y se añade en el par nominal (M*).
9. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de control (10) está diseñado de tal manera que en un primer estado de funcionamiento del dispositivo de control (10) tanto el regulador de tensión basado en potencia (114) como el circuito de control piloto (20) están activados y en un segundo estado de funcionamiento del dispositivo de control (10) alternativamente el regulador de tensión basado en potencia (114) está activado y el circuito de control piloto (20) está desactivado o el regulador de tensión basado en potencia (114) está desactivado y el circuito de control piloto (20) está activado.
10. Dispositivo de control (10) según la reivindicación 9, en el que el primer estado de funcionamiento del dispositivo de control (10) es el funcionamiento en marcha del convertidor de circuito intermedio (99), en cuyo caso el segundo estado de funcionamiento del dispositivo de control (10) es la puesta en marcha del convertidor de circuito intermedio (99).
11. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones 8 a 10,
- en el que el circuito de control piloto (20) comprende además un integrador (24) y un elemento de retardo (25) conectado a continuación del integrador (24),
- en el que la señal de control piloto (MV*) se alimenta al integrador (24), y
- en el que la señal de control piloto integrada y retardada se alimenta al regulador de velocidad (15) como señal de entrada adicional.
12. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones anteriores,
- en el que una demanda de potencia instantánea (P*) oscila con un periodo (T) entre un valor mínimo (Pmin) y un valor máximo (Pmax),
- en el que el regulador de velocidad (15) está diseñado como un regulador PI que tiene un reforzamiento proporcional (V3) y un tiempo de reajuste (T3),
- en el que el reforzamiento proporcional (V3) y el tiempo de reajuste (T3) del regulador de velocidad (15) se determinan de tal manera que el regulador de velocidad (15) compensa en gran medida un cambio brusco del valor nominal durante parte de un período (T).
13. Dispositivo de control (10) según una de las reivindicaciones 1 a 11,
- en el que la demanda de potencia instantánea (P*) oscila con un período (T) entre un valor mínimo (Pmin) y un valor máximo (Pmax),
- en el que el regulador de velocidad (15) está diseñado como un regulador PI que tiene un reforzamiento proporcional (V3) y un tiempo de reajuste (T3), y
- en el que el reforzamiento proporcional (V3) y el tiempo de reajuste (T3) del regulador de velocidad (15) se determinan de tal manera que el regulador de velocidad (15) regula un cambio brusco del valor nominal durante un período (T) solo en una pequeña medida.
14. Convertidor de circuito intermedio (99),
- en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene un circuito intermedio de corriente continua (1) en el que está dispuesto un condensador de circuito intermedio (2),
- en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene al menos un convertidor de alimentación (3), a través del cual se introduce energía eléctrica en el circuito intermedio de corriente continua (1) desde una red de suministro (4), - en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene al menos un convertidor de carga (5), a través del cual se suministra energía eléctrica a una carga útil (6) desde el circuito intermedio de corriente continua (1),
- en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene al menos un convertidor amortiguador (8), a través del cual se acopla un acumulador de energía cinética al circuito intermedio de corriente continua (1) para el intercambio bidireccional de energía,
- en el que el convertidor de circuito intermedio (99) tiene un dispositivo de control (10) que controla el convertidor de alimentación (3), el convertidor de carga (5) y el convertidor amortiguador (8)
- en el que el dispositivo de control (10) está diseñado según una de las reivindicaciones anteriores.
15. Convertidor de circuito intermedio (99) según la reivindicación 14, en el que el acumulador de energía cinética está diseñado como una masa oscilante giratoria (9).
16. Máquina moldeadora (105), en particular una prensa, que comprende un convertidor de circuito intermedio (99) según la reivindicación 15.
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