AT397729B - Verfahren und schaltungsanordnung zur magnetflussbestimmung und zur momentenaufbringung an über umrichter gespeisten asynchronmaschinen - Google Patents

Description

AT 397 729 B

Dis Erfindung betrifft ein verfahren und eine Schaitungsanordnung zur Msgnetflußbestimmung und zur dynamisch hochwertigen Momentenaufbringung an über Umrichter gespeisten Asynchronmaschinen.

Umrichtergespeiste Asynchronmaschinen gewinnen durch die Fortschritts auf dem Sektor der Lei· stungs- und informationseiektronik zunehmend an Bedeutung in der Antriebstechnik. Sie zeichnen sich s gegenüber Synchron- und Gleichstrommaschinen durch höhere Robustheit und geringere Herstellungskosten aus. Für die Durchführung der Regelalgcrithmen bei dynamisch hochwertigen feidorientierten Regeikonzep-ten ergibt steh bet tiefen Drehzahlen die Notwendigkeit eines mechanischen Gebers zur Erfassung der Rotoriage oder Rotorgeschwindigkeit. Asynchronmaschinen können ohne Lagegeber und Tachogerteratoran io dynamisch hochwertig betrieben werden, wenn die Drehzahl einen gewissen Minimalwert überschreitet, so daß aus der induzierten Spannung der magnetische Ruß aus elektrischen Größen berechnet werden kann, im tiefen Drehzahlbereich Ist dies bisher noch nicht gelungen. Es ist daher das Ziel vieler Forschungsaktivitäten, den mechanischen Geber durch mathematische Modelle und/oder durch Ausnützung physikalischer Effekte zu ersetzen. iS In der Zeitschrift "etzArchiv", Bd. 12/190O/H.11, Seite 349 bis 351, befaßt sich der Artikel "Determina-. tion ot tha stator flux space vector of saturated AC machines" mit ebendieser Problematik. Konkret wird dabei eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht, bei einer Wachsefstrommaschine. die Über eine pulsbreitenmodulierte Wechselrichterstufe angespeist wird, eine Echtzeitbestimmung des Statorspannungs-zeigers Jeweils einmal innerhalb einer Schwingungdauer durchzuführen. Mit dieser Methode können die 20 Meßfehler der zur Berechnung benötigten Werte der Phasenströme und -Spannungen einigermaßen klein gehalten werden. Rotorgeschwindigkeitemessungen weiden hiezu nicht benötigt.

Nachteilig bei dieser Methode ist daß explizit Induktivitäten berechnet weiden, und deshalb jedenfalls eine Spannungsmessung notwendig ist

In der Dissertation ''Entwurf und Aufbau eines nichtlinearen Zustands- und Parameterbeobachters für 26 transient betriebene Asynchronmaschinen1' von Manfred Schrödl (Technische Universität Wen, 1987, Seite 14 f.) wird die Ermittlung des Rotorflusses aus der Statorgleichung bei Drehstrommaschinen behandelt Dabei wird ein "SparmungsmodeJI" zur Hiffe genommen welches auf der Formel 30 basiert, **· II 36 wobei Ftotorflußraumzeiger X* bezogene Reaktanz Xh bezogene Hauptfeldreaktanz US Statorspannungsraumzeiger 40 !s Slaloi sb'omraumzsigar *s bezogener Statorwiderstand fl· Streukoefflzlent • Xs bezogene Statorreaktanz • zeitliche Ableitung X* 45 bedeutet.

Das Modell bietet den Vorteil, daß der Ruß allein aus der Messung elektrischer Größen bestimmt werden kann, somit kein elektrischer Geber erforderlich Ist.

Wie aus der Forme! ersichtlich, wirken sich bei großen Spannungsraumzeigerbeträgen · das entspricht hohen Drehzahlen · die stromabhängigen Terme, insbesondere bet geringer Belastung, nur schwach auf so den Rußwert aus. Es kann also in diesen Betriebsbereichen mit einer guten Genauigkeit gerechnet werden.

Der Nachteil der vorgesteilten Meßmethode besteht darin, daß - dies ergibt sich aufgrund der aus der Formel ersichtlichen Integration ohne Rückkopplung - der Einfluß von Meßfehlern und des temperaturabhängigen Statorwiderstandes sowie bei analogem Aufbau die Drift der Integratoren die Modeilqualitäi zunehmend verschlechtern. ss Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Rußbestimmung und zur Momenfenaufbringung an Asynchronmaschinen durch Messung ausschließlich elektrischer Größen zu realisieren und die Nachteile bzw. Ungenauigkeiten der bekannten Verfahren zu vermeiden. 2

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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelbst Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die Asynchronmaschine vor Beginn der Messung aufmagnetisiert wird, und daß die Rückwirkung von an die Asynchronmaschine abgesetzten Meßsignalen gemessen wird, wobei de Meßsignale vom Umrichter generierte Span-nungssprönge sind, die Stromänderungen bewirken, weiche gemessen und einem Rechner zugeführt s werden, der eine komplexe Kenngröße ermittelt, welche dem Quotienten aus Statorspannungsraumzeiger und zeitlicher Änderung des Statorstromraumzeigars proportional ist, wobei die Richtung des Spannunge-. raumzeigers aus dem bekannten Umrichter-Ansteuerzustand hervorgeht, im folgenden als komplexe Kenngröße bezeichnet, ergibt und den magnetischen Ruß berechnet wobei die komplexe Kenngröße sowohl in Ihrem Reaiteil als auch in ihrem Imaginärteii mit dem doppelten Wert des magnetischen Flußwinkels 10 näherungsweise sinusförmig schwankt und aus Real· und Imaginärteii den doppelten Wert des gesuchten magnetischen Rußwinkels nach bekannten Methoden der komplexen Rechnung ermittelt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Methoden, die auch bei tiefen Drehzahlen funktionieren, besteht darin, daß kein mechanischer Geber notwendig ist und daß das Verfahren unempfindlich gegenüber Unsicherheiten im Parameter Rotorwiderstand ist und daß auf Spannungsmeasun-te gen verzichtet werden kann. Weiters ist vorteilhaft, daß keine analogen Zusatzstromquellen benötigt werden, sondern der ohnehin vorhandene speisende Umrichter als Meßsignalgenerator eingesetzt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß dieser verfahrensschritt mit geänderter Spannung?* raumzeigem'chtung, in der vorzugsweise strangzahlgleichen Anzahl, wiederholt wird und für jede Meßrichtung die örtliche komplexe Kenngröße ermittelt wird und daraus unter der idealisierten Annahme einer so sinusförmigen Schwankung von Betrag und Phase der komplexen Kenngröße, wobei deren Betrag seine Extremwerte in der Magnetisierungsachse und elektrisch 90 Grad darauf und deren Argument an diesen Steilen ihre Nulldurehgänge und bei Winkeln von elektrisch 45 * + k.90 * ihre Extrema aufweist, unter Verwendung von Realteilen allein, imaginärteilen allein oder einer Kombination von beiden, vorzugsweise so. daß kn statistischen Mittel die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Wert der Rußachse und dem se durch obige Testmessungen ermittelten Wert minimal wird und dann, unter Verwendung der bekannten Methoden der komplexen Rechnung, der doppelte Wert des gesuchten magnetischen Rußwinkels ermittelt wird.

Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, daß damit die Genauigkeit des Verfahrens weiter gesteigert wird. eo Eine Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet daß die Bestimmung des elektrischen Flußwinkels durch Subtraktion von zwei Stromanstiegsmessungen, bei denen in beiden Teifmessungen der gleiche Spannungsraumzeiger anllegt, wob« die Statorstromraumzeiger, die fm Mittel während der beiden Teilmessungen aniiegen, so verschieden sein müssen, daß sich die Streuinduktivität aufgrund der unterschiedlichen Statorströme dabei merkbar unterscheidet, wodurch dann die gemessene 36 Differenz der beiden Stromraumzeiger-ÄnderungsgeschwinCHgkeiten ein komplexer Zeiger ist dessen Real-und Imaginärteii mit Flußraumzeiger-Umlaufgeschwindigkeit oszillieren, so daß das Argument dieses komplexen Zeigers mit der elektrischen Lage der Rußachse in eindeutigem Zusammenhang steht, ermittelt wird.

Dadurch wird nicht nur die Rußachse, sondern gleichzeitig auch die Polarität des Russes ermittelt 40 in einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß daß ekle Kombination von mehreren, vorzugsweise der Strangzahl entsprechenden, Messungen erfolgt, wobei diese in verschiedenen Raumzeigerrichtungen durchgeführt werden, und daß entweder nur die Realteile der komplexen Zeiger, oder nur die Imaginärteile, vorzugsweise entsprechend der üblichen Raumzeigerdefinition, zu neuen komplexen Kenngrößen zusammengefaßt werden, oder beide Auswertungen, also jene der Realteile und 45 . jene der Imaginärteile, kombiniert werden und zwar vorzugsweise so. daß die statistischen Eigenschaften des Fehlers der auf diese Weise ermittelten Rußachse minimiert werden.

Durch die Kombination mehrerer Messungen kann die Genauigkeit der Auswertung, bei gleichzeitiger Ermittlung der Polarität, erhöht werden.

Im Rahmen der Erfindung werden zwei Messungen durchgeführt, wobei der Spannungsraumzeiger der so zweiten Messung entweder entgegengesetzt dem Spannungsraumzeiger der ersten Messung oder der Nullspannungsraumzeiger ist, und daß die Differenz der in diesen Messungen verwendeten Spannung»* raumzetger einerseits und cfie Differenz der aus (fiesen Messungen ermittelten zeitlichen Änderungen der Stromraumzeiger anderseits gebildet werden und diese Raumzeigergrößen an die Stelle der entsprechenden Raumzeigergrößen bei Einzelmessungen treten. 56 Auf diese Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren drehzahlunabhängig gemacht Das Verfahren funktioniert somit bei allen Drehzahlen, wobei auch im fisteten Drehzahlbereich dieselbe hohe Genauigkeit wie bä großen Drehzahlen gegeben ist 3

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In eine zusätzlichen Weiterbildung wird die EMK bei drehender Asynchronmaschine aus momentanen Schätzwerten von magnetischem Fluß sowie dessen zeitlicher Ableitung berechnet und deren Einfluß auf das Meßergebnis kompensiert

Mit dieser Weiterbildung ist es möglich, den EMK-Elnfluß ohne zusätzlichen Meßaufwand zu eliminieren. ln einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das MeßintervaJI so definiert, daß Meßbeginn und Meßende festgelegt sind und die dazugehörigen Stromwerte gemessen werden.

Der Vorteil dabei ist, daß diese Variante durch einfache hard- oder softwaremäßige Ablaufsteuerungen implementierbar ist.

Eine weitere Ausbildung im Rahmen der Erfindung sieht vor, daß die Stromwerte zu Meßbeginn und zu Meßende festgelegt sind und die Meßzeiten gemessen werden.

Diese Variante der Erfindung ist vorteilhaft, wenn der Antrieb mit Toieranzbandstromreglem ausgestattet ist, deren Komparatoren dann die Bedingungen für Meßanfang und Meßende in einfacher Weise tiefem.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Lage des Meßintervaifes so gewählt, daß Stromanstiegsund -abfailmessungen symmetrisch zum Stromarbeitspunkt liegen, wobei die Stromanstiegs- und -abfall· messungen in zwei Teile zerlegbar sind.

Der Vorteil dabei ist daß die Anstiegs- und die Abfallmessung im Mittel die gleichen magnetischen Verhältnisse vorfinden, wodurch die Genauigkeit der Ffußerfassung eiböht wird. ln einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung wird die Messung nach Abklingen der durch die Schalthandlungen ausgelösten Einschwingvorgänge der elektromagnetischen Größen gestartet

Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß Fehler in der Strommessung, die durch die Schalthandlungen auftreten, vermieden werden.

Eine zusätzliche Ausgestaltung des erflndungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Feststellung des Vorzeichens des magnetischen FEusses dadurch erfolgt daß der magnetische Arbeitspunkt in der nach obigen Methoden festgesteiften Flußachse verschoben wird, indem näherungsweise ein Stromraumzeiger eingeprägt wird und sofort - wie oben geschildert - die komplexe Kenngröße bestimmt und ihren Betrag berechnst, sodann einen Stromraumzeiger in die Gegenrichtung zum zuvor eingeprägten Stromraumzeiger einprägt und wiederum den Betrag berechnet, und dann aus der Tatsache, daß die Magnetisierungsrichtung mit dem Minimum der zwei zuvor berechneten Beträge übereinstimmt tfe mit dem gesuchten Fiußwlnkel übereinstimmende Magnetisierungsrichfung festfegt

Auf diese Weise kann, beispielsweise nach Absturz des Rechners, die eventuell fehlende Kenntnis der Polarität des Flusses gewonnen werden.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung besteht darin, daß die bei der Bildung der komplexen Kennwerte auftretenden spannungs-, ström-, drehzahl- und flußbetragsabhängigen Offsets in Real- bzw. Imaginärteit durch Korrekturwarte berücksichtigt bzw. eliminiert werden, wobei die Korrekturwerte entweder aus Tabellen entnommen werden oder durch einfache, vorzugsweise iineare, Korrekturfunktionen ermittelt werden, oder, bei Überschreitung eines gewissen Wertes der Drehzahl, durch direkte Echtzeitbestimmung aus den Real- bzw. imaginärteilen über Tiefpässe bestimmt werden.

Durch diese vorteilhafte Ausbildung wird die Genauigkeit der Rußbildung wesentlich verbessert

Eine zusätzliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet daß die Berücksichtigung des Einflusses des Ankerstromes auf die ermittelte Rußrichtung durch einen Korrekturwert erfolgt, welcher entweder aus Tabellen entnommen oder mittels einfacher, vorzugsweise linearer, Korrekturfunktion berechnet wird.

Damit wird erreicht, daß sich der nicht vom Rotorstrom beiag kompensierte Anteil des Statorstrombela-ges, also jener Anteil, der den Statersbreufiuß produziert, auf die Ermittlung der Rußrichtung auswirkt. Dadurch kann vorteilhafterweise die Genauigkeit der Flußerfassung auch bei Belastung bei behalten werden.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die gewonnene Rußinformation mit dem bekannten "Spannungsmodell” für Asynchronmaschinen kombiniert und in Drehzahlbereichen, in denen das Spannungsmodel! durch die offene Integration der Statorspannung unzuverlässig arbeitet, teilweise Messungen nach obigen Ansprüchen eingebaut, weiche dann als Adaption bzw. Korrektur des durch das Spannungsmodell ermittelten Flusses dienen.

Durch diese Ausbildung kann die Anzahl der Meßzyklen drastisch vermindert werden, wodurch einerseits die durch die Messung verursachten Zusatzverluste zufolge des erhöhten Stromoberschwin-gungsgehaites als auch die Gsräuschsntwickiung reduziert werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Fiußtnformation dazu benutzt wird, in die Richtung des ermittetten Busses die gewünschte flußbifdende Stromkcmpcnente einzuprägen und damit die Magnetisierung der Maschine festzuiegen und normal dazu die gewünschte drehmomentbildende Stromkomponente einzuprägen und damit das von der Maschine zu entwickelnde Drehmoment festzuiegen. 4

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Damit wird vorteilhafterweise eine feidodentierte Regelung mit sehr guten dynamischen Eigenschaften realisiert im Rahmen der Erfindung wird die Rußinfbrmation durch Kombination mit einem Zustandsmodell der Asynchronmaschine verbessert indem vorzugsweise die Drehzahl, der Flußwinkel und das Lastmoment als 5 Zustandsgrößen, sowie die ermittelte FluBachse als Meßgröße definiert wird und Ober eine nach den bekannten Methoden der Regelungstechnik zu dimensionierende Rückführung der Abweichung zwischen Zustandsgröße Rußwinkel und Meßgröße FluBachse auf die geschätzten ZustandsgröBen in genauigkeitserhöhender Weise eingegriffen wird.

Dadurch wird, unter Nutzung der identifizierten FluBachse in Verbindung mit einer elektromechanischen 10 Beschreibung der Asynchronmaschine, auch die Drehzahl und gegebenenfalls das Lastmoment ohne mechanische Geber ermittelt.

Eine besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens steht vor, daß die Drehteidgeschwin-digkeit durch Addition von zwei korrespondierenden Teflmessungen ermittelt wird, wobei diese Teilmesstm-gen mit komplementärer Um richterschaltersteti ung verwendet werden, so daß bei der Addition die Umrich-ts tarspannung eliminiert wird, und daß aufgrund des Raumzeigsrs der Stromänderungssumme unmittelbar das Produkt aus Drehfeldgeschwindigksit und RuBverfcettungsraumzeiger folgt und damit aus dem Argument dieses komplexen Ausdruckes die Höhlung des FKjßraumzatgers, und aus dem Betrag die Drehfeld-geschwindigkeit folgt.

Dadurch wird ein "Spannungsmodeir realisiert, das ohne Spannungsmessung, also unter alleiniger za Verwendung der Strommessung auskommt uns speziell bei höheren Drehzahlen verwendet wird. im Rahmen der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, welche dadurch gekennzeichnet ist daB die Stromistwerte der Stränge der Statorwiddung der Asynchronmaschine von zwischen einem Umrichter und der Asynchronmaschine angeordneten StrommeBeinrichtungen abgenommen und den ersten Eingängen eines Stromerfassungs-Moduis zugeführt sind, und daß ein Steuerausgang einer übergeordneten 35 Steuerung mit einem Steuereingang des Stromerfassungs-Modules verbunden ist und daß der Ausgang des Stromerfassungs-Moduis mit jeweils einem ersten Eingang eines Stromanstiegsrechners und eines Feldorientierungs- und Stromregeiungs-Moduls verbunden ist und daß der Ausgang des Stromanstiegsrechners mit einem ersten Sngang eines RuBwinkelrechners verbunden ist und daß der Ausgang des RuBwinkelrechners mit einem zweiten Eingang des FaldorienBerungs- und Stromregeiungs-Moduls verbun-30 den ist, und daß das Sollmoment bzw. die Soltmagnettsierung jeweils einem dritten bzw. einem vierten Eingang dos Feldorientierungs- und Stromregeiungs-Moduls zugsführt sind, und daß der Ausgang des Feldorientierungs- und Stromregeiungs-Moduls mit einem ersten Eingang einer Umschalteiogik verbunden ist, und daß ein Ausgang der Timereinheit mit einem zweiten Eingang des Stromanstiegsrechners verbunden ist, und daß ein dritter Ausgang der übergeordneten Steuerung mit dem Sngang eines Umrichteran-as steuerzustands-Blldners sowie mit einem zweiten Eingang des Flußwinkelrechners verbunden ist und daß der Ausgang des Umrichteransteuerzustands-Biidners mit einem zweiten Eingang der Umschattelogik verbunden ist, wobei die Umschalteiogik von der übergeordneten Steuerung angesteuert ist und daß der Ausgang der Umschalteiogik mit dem Eingang eines Ansteuerungsmoduls des Umrichters verbunden ist

Mit dieser Schaltungsanordnung kann das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise auf han-40 delsüblichen Signal- und Mikroprozessoren bzw. -Controllern implementiert werden.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sieht vor, daß die Verbindung zwischen Rußwinkelrechner und Feldorientierungs- und Stromregelungs-Modui über ein dynamisches Asynchronmotor-Modell geführt ist, und daB die Drehzahl bzw. das Lastmoment von einem ersten bzw. einem zweiten Ausgang des dynamischen Asynchronmotor-Modells ber eine erste bzw. eine zweite Leitung einem 45 oder mehreren überlagerten Regelkreisen zugeführt und eingebunden sind.

Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren in mehrschiecfige Regelungen, beispielsweise Drehzahf-und Orehmomentenregeiungen, integriert werden.

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll nun die Erfindung, unter Verwendung einer dreisträngigen Asynchronmaschine, näher erläutert werden. (Dasselbe erfindungsgemäße Prinzip ist für Asynchronmaschi-50 nen mit anderen Strengzahlen in gleicher Weise anwendbar.)

Die Fig. zeigt die drei Adern 18,19, 20 einer Drehstrom leitung, die einem Spannungszwischenkreisum-richter 1 zugeführt sind, welcher eine Asynchronmaschine 2 speist, ln den Zuleitungen zwischen Span-nungszwischenkrefsumrichter 1 und Asynchronmaschine 2 sind Strommeßeinrichtungen 3 vorgesehen. Die Stromeßeinrichtungen 3 tiefem mit einem Stromerfassungsmodul 4, unter Snbeziehung einer übergeordne-55 ton Steuerung S, weiche das Timing übernimmt, den aktuellen Stromraumzeiger is. Aus diesem wird, unter Verwendung einer Timer-Einheit 10, in einem Stromanstiegsrechner 8 der Stromänderungsraumzeiger ermittelt Dieser wird gemeinsam mit der Spannungsraumzötgerrichtungsinformation, die von der übergeordneten Steuerung 5 generiert wird, ln einem Rußwinkeirechner 8 zur Berechnung des Rußwinkeie 5

Claims (17)

1. AT 397 729 B herangezogen, welcher in einem Feldortentierungs- und Stromregelungsbiock 7, der die Eingänge "Solimo-rnerrt” und "Sollmagnetisierung" aufweist zur Ermittlung des Umridtterartsteuerzustendes verwendet wird. Weiters kann der vom Rußwinkslrechner 8 ermittelte Rußwinkel in überlagerte Regelkreise (etwa Drehzahl- und Drehmomentregelkreise) eingebunden werden. Die übergeordnete Steuerung 5 entscheidet, s ob die Umrichieransteuerung im Falle der Durchführung des erfindungsgemäßen FluSwinkel-BöStimmungs-atgorithmus in einer Umschattelogik 9 von einem Spannungsraumzeiger-Biidner 11 oder, im normalen Stromregetfatl, vom Feldorlentiarungs- und Stromregelungs-Modul 7 bewerkstelligt wird. Da die Summe der der Asynchronmaschine zugeführten Ströme Null sein muß, kann eine Strommeßeinrichtung 3 eingespart werden. TO Patentansprüche 1. Verfahren zur Magnetnußbesttmmung und zur dynamisch hochwertigen Momenienaufbringung an einer über einen Umrichter gespeisten Asynchronmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Asynchron- 75 maschine (2) vor Beginn der Messung aufmagneüsfert wird, und daß die Rückwirkung von an die Asynchronmaschine (2) abgesetzten Meßsignalen gemessen wird, wobei die Meßsignale vom Umrichter (1) generierte Spannungssprünge sind, die Stromänderungen bewirken, welche gemessen und einem Rechner zugeführt werden, der eine komplexe Kenngröße ermittelt, weiche dem Quotienten aus Statorspannungsraumzeiger und zeitlicher Änderung des Statorstromraumzeigers proporfionaJ ist, wobei 20 die Richtung des Spannungsraumzeigers aus dem bekannten Umrichter-Ansteuerzustand hervorgeht im folgenden als komplexe Kenngröße bezeichnet, ergibt und den magnetischen Fluß berechnet, wobei die komplexe Kenngröße sowohl in ihrem Realteil als auch in ihrem Imaginärtei! mit dem doppelten Wert des magnetischen Flußwinkeis nähernngsweise sinusförmig schwankt und aus Real· und Imagl· närtoil den doppelten Wert des gesuchten magnetischen Rußwinkeis nach bekannten Methoden der äs komplexen Rechnung ermittelt
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Verfahrensschritt mit geänderter Spannungsraumzeigerrichtung, in der vorzugsweise strangzahlgleichen Anzahl, wederholt wird und für jede Mefirichtung die örtliche komplexe Kenngröße ermittelt wird und daraus unter der idealisierten so Annahme einer sinusförmigen Schwankung von Betrag und Phase der komplexen differentiellen Streuinduktivität, wobei deren Betrag seine Extremwerte in der Magnetisierungsachse und elektrisch 90 Grad darauf und deren Argument an diesen Stellen ihre Nußdurchgänge und bei Winkeln von elektrisch 45 * + k.9Q * ihre Extrema aufweist unter Verwendung von Realteilen aßein, Imaginärteilen allein oder einer Kombination von beiden, vorzugsweise so, daß Im statistischen Mittel die Abweichung zwischen 35 dem tatsächlichen Wert der Flußachse und dem durch obige Testmessungen ermittelten Wert minimal wird und dann, unter Verwendung der bekannten Methoden dar komplexen Rechnung, der doppelte Wert des gesuchten magnetischen Rußwinkels ermittelt wird. 3l Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des elektrischen Hußwin-40 keis durch Subtraktion von zwei Stromanstiegsmessungen, bei denen in beiden Teilmessungen der gleiche Spannungsraumzeiger aniiegt. wobei die Statorstromraumzeiger, die im Mittel während der beiden Teilmessungen anliegen. so verschieden sein müssen, daß sich die Streuinduktivität aufgrund der unterschiedlichen Statorströme dabei merkbar unterscheidet, wodurch dann die gemessene Differenz der beiden Stromraumzeiger-Änderungsgeschwindigkerten ein komplexer Zeiger ist, dessen Real· 45 und Imaginärtei! mit Fiußraumzeiger-Umtaufgeschwindigkeit oszillieren, so daß das Argument dieses komplexen Zeigers mit der elektrischen Lage der Flußachse in eindeutigem Zusammenhang steht, ermittelt wird.
3. 4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination von mehreren, so vorzugsweise der Strang2ahl entsprechenden, Messungen erfolgt, wobei diese in verschiedenen Raum-zsigerrichiungen durchgeführt werden, und daß entweder nur die Reaiteile der komplexen Zeiger, oder nur die Imaginärteile, vorzugsweise entsprechend der Üblichen Raumzeigerdefinttion, zu neuen komplexen Kenngrößen zusammengefaßt werden, oder beide Auswertungen, also jene der Reaiteile und jene dar imaginärteile, kombiniert werden und zwar vorzugsweise so, daß die statistischen Eigenschaften ss des Fehlers der auf diese Weise ermittelten Flußachse minimiert werden.
4. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Messungen durchgeführi werden, wobei der Spannungsraumzeiger der zweiten Messung entweder entgegengesetzt 6 AT 397 729 S dem Spannungsraumzeiger der ersten Messung oder der Nullspannungsrau mzotger ist, und das die Differenz der in diesen Messungen verwendeten Spannungsraumzeiger einerseits und die Differenz der aus diesen Messungen ermittelten zeitlichen Änderungen der Strom rau mzelger anderseits gebildet werden und diese RaumzeigergröSen an die Stelle der entsprechenden Raumzeigergrößen bei Snzel- s messungen treten.
5. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die EMK bei drehender Asynchronmaschine aus momentanen Schätzwerten von magnetischem Ruß sowie dessen zeitlicher Ableitung berechnet und deren Einfluß auf das Meßergebnis kompensiert wird. fO
6. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinterval so definiert ist, daß Meßbeginn und Meßende festgeiegt sind und die dazugehörigen Stromwerfe gemessen werden. j s 8. Verfahren nach einem der Ansprache 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwerte zu Meßbeginn und zu Meßende testgelegt sind und die Meßzeiten gemessen werden.
7. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis % dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Meßinter-vailes so gewählt wird, daß Stromanstiegs- und -abfalimessungen symmetrisch zum StromarbeHspunkt 20 liegen, wobei die Stromanstiegs- und -abfalimessungen in zwei Teils zerlegbar sind.
8. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung nach Abklingen der durch die Schallhandlungen ausgeiösten Einschwingvorgänge der elektromagnetischen Größen gestartet wird. 25
9. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellung des Vorzeichens des magnetischen Flusses dadurch erfolgt, daß der magnetische Arbeitspunkt in der nach obigen Methoden festgestellten Rußachse verschoben wird, indem näherungsweise ein Stromraumzeiger eingeprägt wird und sofort - wie oben geschildert - die komplexe Kenngröße bestimmt und ihren X Betrag berechnet sodann einen Stramraum2eiger in die Gegenrichtung zum zuvor eingeprägten Stromraumzeiger einprägt und wiederum den Betrag berechnet und dann aus der Talsache, daß die Magnetisierungsrichtung mit dem Minimum der zwei zuvor berechneten Beträge übereinstimmt die mit dem gesuchten Rußwinkel Übereinstimmende Magnetisierungsrichtung festlegt.
10. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß die bei der Bildung der komplexen Kennwerte auftretenden spannungs-, ström-, drehzahf- und flußbetragsabhängigen Offsets in Real- bzw. Imaginärteil durch Korrekturwsrte berücksichtigt bzw. eliminiert werden, wobei die Korrektur-werte entweder aus Tabellen entnommen werden oder durch einfache, vorzugsweise lineare, Korrekturfunktionen ermittelt werden, oder, bei Überschreitung eines gewissen Wertes der Drehzahl, durch «ο direkte Echtzeitbestimmung aus den Real- bzw. Imaginärteilen über Tiefpässe bestimmt werden.
11. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß die Berücksichtigung des Einflusses des Ankerstromes auf die ermittelte Flußrichtung durch einen Korrekturwert erfolgt welcher entweder aus Tabellen entnommen oder mittels einfacher, vorzugsweise linearer, Korrektur- 45 funktion berechnet wird.
12. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnene Flußinformation mit dem bekannten "SpsnnungsmodeiP für Asynchronmaschinen kombiniert wird und in Drehzahlbereichen, in denen das Spannungsmodeil durch die offene Integration der Staiorspannung so unzuverlässig arbeitet fallweise Messungen nach obigen Ansprüchen eingebaut werden, weiche dann als Adaption bzw. Korrektur des durch das Spannungsmodeff ermittelten Flusses dienert.
13. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß die Rußinformation dazu benutzt wird, in die Richtung des ermittelten Flusses die gewünschte ffußbildende Stromkompo- es nente einzuprägen und damit die Magnetisierung der Maschine festzuiegen und normal dazu die gewünschte drehmomentbildende Stromkomponente einzuprägen und damit das von der Maschine zu entwickelnde Drehmoment festzuiegen. 7 AT 397 723 B
14. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15. dadurch gekennzeichnet, daß die Flußinformation durch Kombination mit einem Zustandsmodell der Asynchronmaschine verbessert wird, indem vorzugsweise die Drehzahl, der Rußwinkel und das Lastmoment als ZustandsgrSBen, sowie die ermittelte Flußachse als Meßgröße definiert wird und Ober eine nach den bekannten Methoden der Regelungs- 5 technlk zu dimensionierende Rückführung der Abweichung zwischen ZustandsgrSße Flußwinkei und Meßgröße Flußachse auf die geschätzten ZustandsgrÖfien in genauigkeitserhöhender Weise eingegrif-fen wird.
15. 17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16« dadurch gekennzeichnet, daß die io Drehfeldgeschwindigkeit durch Addition von zwei korrespondierenden Teilmessungen ermittelt wird. wobei diese Teilmessungen mit komplementärer Umrichierschaiterstelhmg verwendet wenden, so daß bei der Addition die Umrichterspannung efiminiert wird, und daß aufgrund des Raumzeigers der Stromänderungssumme unmitteibar das Produkt aus Drehfeldgeschwindigkeit und RuSverkettungs-raumzdger folgt und damit aus dem Argument dieses komplexen Ausdruckes die Richtung des ts Flußraumzeigers, und aus dem Betrag die Drehfeldgeschwindigkeit folgt
16. 18. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprache 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromistwerte der Stränge der Statorwicklung der Asynchronmaschine (2) von zwischen einem Umrichter (1) und der Asynchronmaschine (2) angeordneten Strommeßeinrichtungen (3) abgenommen so und den ersten Eingängen eines Stromerfassungs-Moduls (4) zugeführt sind, und daß ein Steuerausgang einer übergeordneten Steuerung (5) mit einem Steuereingang des Stromerfassungs-Moduls (4) verbunden ist, und daß der Ausgang des Stromerfassunge-Moduls (4) mit jeweils einem ersten Eingang eines Stromanstiegsrechners (6) und eines Feldorienttenjngs- und Sfromregelungs-Moduls (7) verbunden ist, und daß der Ausgang des Stromanstiegsrechners (6) mit einem ersten Eingang eines 25 Rußwfnkelrechners (8) verbunden ist, und daß der Ausgang des Rußwinkeirechners (8) mit eklem zweiten Eingang des Feldorientierungs- und Stromregelungs-Moduls (7) verbunden ist, und daß das Solimoment bzw. die Soilmagnetisierung jeweils einem dritten bzw. einem inerten Eingang des Feldorientierungs- und Stromregelungs-Moduis (7} zugeführt sind, und daß der Ausgang des FekJorion-tierungs- und Stromregelungs-Moduis (7) mit einem ersten Eingang einer Umschaitelogik (9) verbunden so ist und daß ein Ausgang der Timereinheit (10) mit einem zweiten Eingang des Stromanstiegsrechners (6) verbunden ist und daß ein dritter Ausgang der übergeordneten Steuerung (5) mit dem Eingang eines Umrichteransfeuerzustands-Bildners (11) sowie mit einem zweiten Eingang des Ftußwinkeirech-ners (8) verbunden ist. und daß der Ausgang des Umrichferansteuerzusfands-Bifdnera (11} nrst einem zweiten Eingang der Umschaitelogik (9} verbunden ist wobei die Umschaitelogik (9) von der überge-36 ordneten Steuerung (5) engesteuert ist, und daß der Ausgang der Umschaitelogik mit dem Eingang eines Ansteuerungsmoduls (12) des Umrichters (1) verbunden ist
17. 19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18. dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Rußmnkelrechner (8) und Feldorientierungs- und Stromregelungs-Modut (7) Ober ein dynamisches 40 Asynchronmotor-Modell (13) geführt ist, und daß die Drehzahl bzw. das Lastmoment von einem ersten bzw. einem zweiten Ausgang des dynamischen Asynchronmotor-Modells 13 über eine erste bzw. eine zweite Leitung (16, 17) einem oder mehreren überlagerten Regelkreisen zugeführt und eingebunden sind. 45 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen so 8 65