CN103026617B - 用于调节他励同步电机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于损耗最优化地运行具有定子和转子的他励同步电机的调节方法和装置，其中规定：提供定子和转子电流的基准值，其中定子电流的基准值和/或转子电流的基准值或代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量取决于预给定的基准转矩，提供定子和转子电流的最大值，将定子和/或转子电流的基准值或代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量与相应最大值进行比较，并且当基准值中的至少一个达到或超过其相应最大值时使基准转矩减少转矩值。

Description

用于调节他励同步电机的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于调节同步电机、尤其是他励同步电机的调节方法和装置。

背景技术

同步电机属于最重要的电机类型。传统地，同步电机例如用于产生电能。电机、尤其是同步电机作为机动车中的驱动机组越来越多地赢得重要性。在此，同步电机例如可以应用在纯电驱动的车辆中，然而还可以应用在混合动力车辆中。人们基本上区分永久磁铁励磁同步电机和他励同步电机。永久磁铁励磁同步电机具有布置有永久磁铁的转子。在他励同步电机情况下，使用具有绕组的转子，励磁电流经由集电环流经所述绕组，由此，在转子侧产生励磁磁通量或转子磁通量，其与经由通电的定子绕组生成的旋转场相互作用。

他励同步电机例如应用在混合动力车辆、尤其是轴混合动力驱动系统中。混合技术基本上通过以下方式来表征，即在车辆中布置两个驱动机组、即内燃机以及电机。在此情况下，马达例如能够经由两级圆柱齿轮传动装置轴平行地与轴差速器相连。尤其是在机动车驱动机组情况下，安全性是特别的标准，在选择电机类型时必须考虑该标准。理想地，马达应该是随时可断开的。他励同步电机的优点在于转子侧的励磁电流能够被断开，而在永久磁铁励磁同步电机情况下转子侧的励磁磁通量在正常运行中不能被断开。在机动车的电机情况下一个重要方面是在运行中出现的损耗，因为所述损耗必须或者完全从蓄电池中被供应，或者经由耦合到内燃机组的发电机被供应。连同变换器损耗，例如称为行驶循环损耗。在设计电机、尤其是他励同步电机和具有变换器的所属调节装置时，损耗特征是特别的标准。

发明内容

本发明的任务是提供调节方法和相应装置，其能够在高调节动态性情况下损耗最优化地运行他励同步电机。

该任务通过按照权利要求1所述的方法或通过按照权利要求10所述的装置得到解决。本发明思想的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。

该任务尤其是通过具有定子和转子的他励同步电机的调节方法得到解决，包括以下步骤：提供定子和转子电流的基准值，其中定子电流的基准值和/或转子电流的基准值或代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量取决于预给定的基准转矩，提供定子和转子电流的最大值，将定子和/或转子电流的基准值或代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量与相应最大值进行比较，并且当基准值中的至少一个达到或超过其相应最大值时使基准转矩减少转矩值。

为此按照本发明的调节装置具有以下组件：存储单元，其被构造用于提供定子和转子电流的基准值以及定子和转子电流的最大值，其中定子电流的基准值和/或转子电流的基准值或代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量取决于预给定的基准转矩，和处理单元，其被构造用于将定子和转子电流的基准值与定子和转子电流的相应最大值进行比较，并且进一步被构造用于当定子和转子电流的至少一个基准值达到或超过相应最大值时减少预给定的基准转矩。

附图说明

下面根据在图中示出的实施例更详细阐述本发明，其中相同或等效元件配以相同的附图标记。其中

图1示意示出了他励同步电机的转子和面向转子磁通量的dq坐标系；

图2以信号流图示范性地示出了他励同步电机的电流调节的结构；

图3以桑基图示出了他励同步电机的基本损耗分量；

图4以图表示意示出了他励同步电机的电流调节用的转矩减少原理；

图5以信号流图示范性地示出了按照图4中的示意图的他励同步电机的电流调节用的利用叠加式转矩调节的转矩调节；

图6示意示出了具有同步电机、变换器（Umrichter）、调节装置和能量存储器的电动车辆的传动系；

图7示意示出了同步电机的电流调节用的调节装置的基本组件。

具体实施方式

电机、尤其是同步电机通常利用变换器借助于向量调节（也称为面向场的调节）进行调节。为了实现面向场的调节引入笛卡尔坐标系10，其具有d轴和q轴，其中d轴面向转子磁通量（或励磁磁通量），使得坐标系转子固定地以转子转速转动。在调节技术上，这简化了模型方程的处理。在图1中示例性地示出了具有凸极转子（Schenkelpolrotor）形式的突起式转子极的他励同步电机的转子11。该转子具有转子绕组12，其中标出了通电方向（叉：电流流入图面；点：电流从图面中流出）。

从通电方向中得出转子磁通Ψ_f，其被置于dq坐标系的d轴上。该坐标系的q轴与d轴垂直。在该dq参考系中定子电流矢量I_S可以经由d分量（电流矢量）I_d 和q分量（电流矢量）I_q表达。为了简化，下面在向量参量情况下放弃矢量标志。如示出的，同步电机的显极转子电压（Polradspannung）U_p在dq参考系的q轴中取向。在所述例子中，与转子磁通Ψ_f相反，电流矢量I_d位于负的d轴上。在该情况下称为场减弱运行，因为电流（矢量）I_d产生磁通分量（例如Ψ_d），其与励磁磁通方向相反地对准，使得得出的磁通减少。在他励同步电机情况下能够经由可改变的励磁电流I_f的相对于永久磁铁励磁电机附加的自由度执行场减弱。

在图2中关于dq参考系示例性地示出了他励同步电机的可能的电流或转矩调节的信号流图。该调节结构具有基准电流处理装置和降额装置50，其提供用于电流调节的基准值I_q.ref和I_d.ref，也就是用于基于电流矢量的面向场的转矩调节的电流矢量。对于I_q.ref、定子电流q分量的基准值以及对于I_d.ref、定子电流q分量的基准值分别设置PI电流调节器21、23。定子电流的d以及q分量的前馈控制装置22给两个PI调节器加载不取决于调节段（调节段：例如同步电机和变换器）的状态、尤其是不取决于所确定的在电机中存在着的有效电流I_q.akt、I_d.akt的值。在dq参考系中，有效电流I_q.akt、I_d.akt代表在调节段中实际流动的定子电流。前馈控制装置（英语：feedforward control）能够考虑基于额定值变化过程要期望的调定参量需求，其中d以及q分量在电流调节时能够被视为调定参量或主导参量。因此，前馈控制装置基本上用于通过补偿开关死时间改善电流调节的主导特性（Führungsverhalten）,而不危害调节的稳定性。

从按照本发明的基准电流处理装置连同降额装置50中得出励磁电流I_f.ref，其同样经由PI调节器24进行调节。PI电流调节器21、23、24提供相应的电压U_q.ref、U_d.ref和U_f.ref，其中定子电压例如U_q.ref、U_d.ref将描述dq系中的电流。将电压U_q.ref、U_d.ref和U_f.ref输送给开关时间点处理器25、26。开关时间点处理器25、26的输出信号t_U、t_V、t_W、t_f又被输送给具有变换器27的功率级，所述功率级最后控制加载于同步电机的功率。对于定子参量、尤其是定子电压U_q.ref、U_d.ref，应当有利地从dq系例如转换成面向定子的坐标系。为此，例如给开关时间点处理器25输送显极转子角（Polradwinkel） _P。显极转子角 _P（也为负载角）是这种角，在所述角下，同步电机的显极转子（Polrad）（一般为转子）根据电机是处于马达运行下还是发电机运行下而超前于或落后于由定子绕组生成的旋转场。这种从dq系例如到定子固定坐标系的转换例如可以是逆Park-Clark转换。

在同步电机、尤其是作为驱动机组使用在机动车中的他励同步电机的电流调节情况下一个重要方面是，驱动系统或传动系（属于传动系的例如有：电机、轴、差动传动装置、变换器、电能量存储器（例如在移动式应用中）、调节装置）的损耗减少。在图3中根据桑基图示出了在马达式运行中在他励同步电机中的基本损耗分量。给定子输送功率P_S = 3·U_S·I_S·cos，其中U_S是定子电压，在该情况下I_S是定子电流的数值和是定子电流和电压之间的（时间）相移。定子是有损耗的，其中在定子中消耗的损耗功率P_V.S由铜损耗P_Cu.S、铁损耗（尤其是反复磁化损耗）P_Fe.S和泄漏损耗组成。空隙功率P_δ=P_S–P_V.S与转子联系上（erreichen）。由于转子损耗P_V.R使空隙功率P_δ减少，其中在转子轴上发出的机械功率P_mech = M_mech·ω_mech（M_mech：轴上的转矩；ω_mech：轴的角速度）是空隙功率P_δ扣除转子损耗P_V.R。转子损耗P_V.R基本上由转子绕组的铜损耗P_Cu.R、转子中的泄漏损耗和例如轴承和空气摩擦的摩擦损耗P_Fr.R组成。

在他励同步电机情况下给转子输送功率P_f = U_f·I_f = P_Cu.R，其中U_f是转子绕组上的电压和I_f是转子绕组中的励磁电流。通常输送给转子的电参量是恒定的；也就是说涉及直流电流和直流电压。在设计电流调节时尤其是调节定子电流I_S和转子电流I_f。经由转子电流I_f，一方面转子中的与励磁电流I_f的平方成比例的铜损耗P_Cu.R可能受到影响和另一方面转子中的铁损耗P_Fe.S可能受到影响。在转子中形成的励磁磁通量Ψ_f与转子中的励磁电流I_f成比例。

转子磁通Ψ_f主要负责定子侧的铁损耗P_Fe.S，因为定子叠片组在转子转动时遭受随时间改变的磁场，由此除了经历材料磁滞（BH曲线）外形成附加涡流。因此，尤其是定子中的铁损耗P_Fe.S可以通过转子中的励磁电流I_f影响。转子绕组中的铜损耗或欧姆损耗P_Cu.R直接取决于励磁电流的数值。定子电流的数值尤其是负责定子绕组中的铜损耗或欧姆损耗P_Cu.S。利用本发明，尤其是电机中的最大损耗受到限制。这一方面用于防止电机的热过载，因为电机例如能够应用在电动车辆中，用于减少例如来自蓄电池的电能消耗，这对于移动式应用非常重要。

在图4中根据图表示例性地示出了同步电机的损耗能够如何经由电流降额方法40得到限制。在此情况下，出发点通常是三维查找表，在该三维查找表中电流I_d.ref、I_q.ref、I_f.ref分别存储为基准转矩T_ref、转速n或中间回路电压U_DC函数。针对确定的转速n、确定的基准转矩T_ref和确定的中间回路电压U_DC产生输送给电流调节装置的针对定子电流I_d.ref、I_q.ref（分别关于dq参考系）和针对转子侧的励磁电流I_f.ref的基准值。最后通过确定各个电流的基准值应提供期望的和实际的转矩的一致的值，以便在考虑限制性参数、例如中间回路电压的情况下关于同步电机（见图3）的基本损耗分量确保按照本发明的损耗最优运行。针对三个电流I_d.ref、I_q.ref、I_f.ref与转速n、基准转矩T_ref和中间回路电压U_DC有关地例如根据模拟模型数字式迭代地执行损耗最优化本身。可以规定，三个基准电流I_d.ref、I_q.ref、I_f.ref作为基准转矩T_ref、转速n以及中间回路电压U_DC的函数存储在查找表51中，也就是说

I_d.ref, I_q.ref, I_f.ref, = f (T_ref, n, U_DC)，

使得能够内插电流的损耗最优的基准值。因此由此从离线模拟中得出具有最大可能的转矩的损耗最优化基准电流的查找表。

例如在dq参考系中，基准值不必强制性地明确地是定子和/或转子电流的基准值。替换地或附加地，还能够使用代表定子和/或转子电流的辅助量。这样的辅助量例如能够从用于生成查找表的数学或数字式模型中得出。辅助量例如能够从转子电流与定子电流的q分量和/或d分量的比例确定出。由于在确定的情况下到转子的dq参考系的转换变得多余，这意味着减少的计算耗费，因此使用辅助量可以是有利的。允许的最大值相应地被换算到辅助值。

在尤其是调节电机时使用查找表是非常有利的，因为磁活性组成部分在宽的范围内突出地具有非线性特性。非线性特征能够借助于多个合适的电机模型通过数字式近似来映射（abbilden）并存放在查找表中。尤其是在使用FE模型（根据有限元法的数字式电机模型）情况下数字式近似能够也在饱和区中精确映射非线性性。虽然这些策略需要用于所得出的查找表的相当多的存储耗费，但是相对于利用固定的、以分析方式所估计的参数（英语：lumped parameters）的调节方案提供了高稳定性、高动态性以及更好的静止调节精度的优点。

为了在运行他励同步电机期间在损耗最优地运行情况下实时地实现高的电流调节动态性，按照本发明提出经由叠加式转矩调节的反馈，所述叠加式转矩调节根据需要减少基准转矩T_ref，由此最后经由查找表51降低基准电流。对此，首先例如定子电流的数值52

可以关于dq系从各个定子电流分量的基准值中构成。例如定子电流I_S.ref和励磁电流I_f.ref的数值的最大值能够经由电流降额装置53从代表调节段、也就是尤其是同步电机的状态的运行参数、例如转速n、中间回路电压U_DC和多个温度θ₁、θ₂、等中构成。电流降额装置53设计成使得这些最大值例如表征同步电机的事先所确定的最大损耗P_V.S、P_V.R。这些损耗详细地允许是多高取决于电机装入在何处和该电机关于其设计（例如绕组类型、转子类型等）情况如何。按照本发明，电流的最大值与来自查找表53的基准值相比较。如果来自查找表的基准值中至少一个达到或超过从电流降额装置中确定的最大值，那么预给定的基准转矩太高，并且必须被减少确定的值T’，使得达到或低于电流的最大值和由此最大允许的损耗。

在图5中以利用基准电流处理装置连同降额装置50的信号流图示范性地示出了尤其是电流降额装置53可以如何利用叠加式转矩调节装置56在调节技术上被实现用来减少转矩用于他励同步电机的电流调节。因此，代表运行点的运行参数作为主导参量被预给出，并例如关于dq系的各个电流的基准值从查找表51中构成并输送给电流调节装置20。从定子电流的d和q分量的基准值中能够构成定子电流I_S.ref的基准值的数值。利用合适的测量装置（例如转速和温度传感器）能够确定代表调节段状态的运行参数例如转速n、中间回路电压U_DC和多个在同步电机中存在着的温度θ₁、θ₂等。在此是在电机中真实存在着的运行条件或状态。

尤其是所确定的温度能够是电机中的损耗的尺度。定子电流I_S.max和励磁电流I_f.max的最大值从这些运行条件中经由电流降额装置53确定。特别是单组件、也就是例如同步电机的定子和转子、变换器以及励磁输出级（例如功率半导体）的温度是决定性的。这些温度能够在运行期间被测量和/或建模。如果测量技术方面的确定与大的耗费相关联，那么温度的建模尤其是可以是有利的。例如可能需要在转子中、尤其是在转子绕组上安置多个温度传感器，以便尽可能接近实际地映射转子中的热关系（Verhältnisse）。在该情况下，这些温度传感器必须例如可经由集电环以电的方式被接入。然而，集电环的可能数量和由此测量点的数量受到强烈限制。这里，热模型能够附加于传感器或单独地被使用。从电流的基准值以及相应最大值中分别构成调节差并输送给调节差模块55。

为了达到与励磁电流的调节差ΔI_f = I_f.ref – I_f.max相同的条件，至少定子电流的基准值和定子电流的最大值的差ΔI_S = I_S.ref – I_S.max能够经由定标装置54被输送给调节差模块55。热学地起作用的定子电流（定子电流有效值）和转子直流电流的量级是不同的。例如定子电流能够采取约300A的有效值，而转子直流电流例如仅采取18A范围中的值。然而，为了分别达到按照本发明的、叠加式转矩调节的合适的调节回路特性，能够或者根据定子电流或者根据转子电流进行电流的标准化。在本例子中，定子电流的调节差ΔI_S 被定标，由此根据转子电流实现定子电流的标准化。如果调节差ΔI_S、ΔI_f达到了确定的程度，其取决于应用情况，则叠加式转矩调节器56经由调节差模块55获取指令，用以将基准转矩T_ref减少转矩值T’。阈值确定优选设计成使得叠加式转矩调节器56仅能够任意地减少基准转矩T_ref，而不能提高。

为了在按照本发明的转矩调节情况下实现尽可能高的调节动态性，针对转子电流（励磁电流）需要快速的调节回路。因为定子时间常数比转子时间常数低很多，所以转子电流的调节回路的动态性作为总电流调节的限制因素起作用。对于调节相关的时间常数由转子或定子电感以及转子惯性确定。因此，尤其是转子电流的调节储备量本质性地贡献于相应调节回路的动态性。

转子温度的估计能够被考虑用于经由电流降额装置53确定定子电流以及转子侧的励磁电流的最大值。因为通过转子绕组中的欧姆损耗（铜损耗）和转子侧的泄漏损耗主动地加热转子，所以可能需要按照本发明在运行同步电机期间降低转子电流。转子温度例如能够利用多个被放置于转子中的温度传感器平均地被估计。然而这有缺点，即这些传感器例如必须可经由集电环以电的方式被接入，这是耗费的且易受干扰的。替换地，转子温度可经由所测量的励磁电流和通过用于转子电流的调节器26确定的转子电压（例如额定电压）确定出。以此方式，平均的转子温度能够近似地从转子绕组的取决于温度的欧姆电阻中确定。为了在此情况下取得足够的精度，尤其是功率级27的非线性性和集电环上的电压降必须以合适的方式得到补偿，所述集电环能使转子绕组以电的方式被接入（zugänglich machen）。通常，该转子温度估计方式仅从确定的励磁电流起是可能的。

例如根据图2和图5中的信号流图的、按照本发明的利用降额（涉及转矩和基准电流）的电流调节的实现例如可借助于具有微处理器的模拟或数字电路技术实现。然后，在微处理器的处理单元中，信号流图及其组成部分能够借助于合适的程序代码以数字的方式得到实施。

因为面向场的转矩调节能够实现相对高的调节动态性，所以该原理应用在同步电机中、甚至且恰当地应用在他励同步电机中。本发明的目的是在相对于通常的面向场的调节方法高的调节动态性情况下提供损耗最优化的调节、尤其是损耗最优化的转矩调节。因此，按照本发明提出预测性的或预见性的转矩或转子磁通调节，所述转矩或转子磁通调节特别适用于损耗最优地运行他励同步电机。

如已经所述的，对于他励同步电机的转矩调节动态性决定性的时间常数是转子时间常数，其比定子时间常数大很多。因此，转子回路是对于调节动态性限制性的转矩调节组件。预测性的转矩调节规定，如果根据运行状态提高的动态性或较高或较低的转矩的需求是可预见的，那么在有效的、在电机中占优势的相关参数（例如转矩、定子电流、转子电流）会导致调节的相应反应之前预测性地、也就是预见性地提高或降低转子电流。当在机动车中使用所提出的调节方法情况下较高的动态性、尤其是提高的行驶动态性的需求例如能够通过已知的用于识别行驶状况（例如市郊或市区行驶）的方法确定。这例如能够根据驾驶员行为借助于合适的算法进行。如果在马达轴处实际上需要之前例如借助于提高转子电流来提高转矩，那么因此可消除大的转子时间常数，使得仅定子时间常数对调节动态性保持是决定性的。如果在轴处所提供的转矩、即实际转矩在此应当保持恒定，那么定子电流必须相应地被调整。如果在轴处需要更多转矩，那么因此仅可以迅速地提高定子电流。这对于以下情况也相应适用，即需要少的转矩，其中于是电流被降低。通过影响转子电流，转子或励磁磁通直接被改变，并因此转矩被改变。

在电机、尤其是他励同步电机的传动系中布置多个组件，例如定子和转子绕组以及定子和转子叠片组。热负荷能力、也就是在各个组件中允许（超过确定的时间）最大占优势的温度相应是非常不同的。在运行中在各个组件中达到的温度一方面取决于所输送的电流（定子和转子中），且另一方面取决于能够如何良好地冷却各个组件。在具有转子绕组的电机中，例如从轴向看转子绕组逐点地在中间易于热过载，因为冷却在那里最差。

在按照本发明的损耗最优地运行情况下，各个组件也可能逐点地热过载。多个传感器和/或合适的热模型能够给出关于各个组件的瞬时热负荷、也就是瞬时温度的消息。如果它超过热负荷能力、也就是超过允许的最大温度，那么必须采取措施，以避免相应组件的损坏。例如相对于永久磁铁励磁同步电机，他励同步电机提供关于励磁电流的附加自由度的优点。如果例如在确定的运行点中在损耗最优的电流和转矩情况下一个组件热过载，那么该组件的热负荷应该理想地在轴处的转矩恒定情况下被减少。对此，在他励同步电机情况下，定子和转子电流之间的比例能够以以下方式改变，即可在轴处截取的转矩保持恒定，但是热负荷例如被均化（vergleichmäßigen）。这具体地说，例如在逐点地热过载的转子绕组情况下，转子电流被减少，而定子电流相应地被提高，以确保恒定的转矩收益。在该做法情况下，在轴处理想地没有什么改变，然而，电机的损耗最优运行通常必须至少暂时中断。

在在图6中示例性地示出了电动车辆的传动系60的基本组成部分。然而，电动车辆的传动系原则上与需要电能量存储器的同步电机的其他应用无区别。传动系60的基本组成部分是变换器63、具有传感器线路65的调节装置61、具有轴66的同步电机62。针对混合动力车辆或纯电动车辆中的示例性移动式应用情况，替代能量供给网络，附加地需要电能量存储器64作为能量源。然而，本发明并不限于移动式应用。如每种同心转动电机那样，同步电机62具有定子67，在所述定子67中布置用于生成旋转场的定子绕组。此外，在同步电机中可旋转安置地布置转子68，所述转子68具有绕组，其例如经由集电环这样被通电，使得形成转子侧的励磁场，使得可以与定子的旋转场相互作用。转子侧的励磁电流通常是直流电流。在此，同步电机62能够连同内燃机一起负责车辆的推进；在此情况下称为混合动力车辆。

存在混合动力车辆的很多驱动方案，这里对其不进一步讨论。另一方面，同步电机62也能够无内燃机地在纯电动车辆中设置成唯一的驱动机组。同步电机62属于三相电机类型。经由变换器63的转速和力矩调节对于三相电机广泛流行。为了在轴66处产生机械转矩所需的电功率经由变换器63被输送给同步电机62。在机动车情况下，该变换器63典型地从电能量存储器64中以直流电压或直流电流的形式得到该功率。该能量存储器64能够是电化学能量存储器，例如蓄电池。完全可设想将电化学能量存储器也与静电能量存储器、例如电容器电池相组合。变换器66由调节装置61操控，所述调节装置61最终负责将对于机动车的运行状态刚好所需的电功率（对此另外还必须满足传动系中的损耗）输送给同步电机62。按照本发明，为了限制尤其是电机中的损耗，除了电机中的有效电流外，调节装置例如还需要信息：哪些运行条件在电机中占优势。出于该目的，在电机中例如设置温度传感器651和转速传感器652，它们的测量值经由传感器线路65被输送给调节装置61。

如在图7中示例性概述的，在有利实施方式中，该调节装置61基本上具有存储单元71和微处理器72，其中微处理器71操控变换器63。例如在微处理器71中可以以数字的方式实施按照本发明的电流调节。为此，代表在电机中占优势的运行条件的测量值必须经由传感器线路65被输送给微处理器71。为了实现按照本发明的电流调节、尤其是经由合适的查找表对电流和转矩的损耗最优化的基准值的动态确定，必须设置与微处理器71相连的存储单元71。在此，存储单元71上的存储位置必须足够大，以存储按照本发明的查找表，微处理器71必须存取所述查找表。

尽管上述例子尤其是涉及混合动力车辆，但是本发明并不限于例如机动车中的移动式应用，而是可以以各种各样的方式被使用。

附图标记列表

10 dq坐标系或参考系

11 具有突出极的他励转子

12 具有通电方向的转子绕组

U_S 显极转子电压

I_S 定子电流

I_q 定子电流的q分量（q电流）

I_d 定子电流的d分量（d电流）

Ψ_f 转子或励磁磁通

P_f 转子中的励磁功率

P_S 定子中的所输送的功率

P_δ空隙功率

P_Cu.S 定子绕组中的铜损耗（欧姆损耗）

P_Fe.S 定子中的铁或反复磁化损耗

P_{σ .S} 定子中的泄漏损耗

P_V.S 总定子损耗

P_V.R 总转子损耗

P_Cu.R 转子绕组中的铜损耗（欧姆损耗）

P_{σ .R} 转子中的泄漏损耗

P_Fr.R 摩擦损耗

20 同步电机的电流调节装置

21 q电流的PI调节器

22 前馈控制装置（feed forward control）

23 d电流的PI调节器

24 励磁电流的PI调节器

25 开关时间点处理器

26 开关时间点处理器

27 具有变换器的功率级

50 基准电流处理装置和降额装置

51 查找表（LUT）

52 定子电流的数值构成装置

53 电流降额装置

54 （调节差）的定标装置

55 调节差模块

56 转矩调节器

Claims (11)

1.具有定子和转子的他励同步电机的调节方法，具有步骤：

提供定子和转子电流的基准值I_S.ref、I_f.ref，其中定子电流的基准值和/或转子电流的基准值或代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量取决于预给定的基准转矩T_ref，

提供定子和转子电流的最大值I_S.max、I_f.max，

将定子和/或转子电流的基准值I_S.ref、I_f.ref或代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量与相应的最大值I_S.max、I_f.max进行比较，并且

当基准值中的至少一个达到或超过其相应最大值I_S.max、I_f.max时将基准转矩T_ref减少转矩值T’。

2.按照权利要求1所述的调节方法，其中所述定子电流的基准值和所述转子电流的基准值被存储在查找表（51）中，其中所述定子电流的基准值和所述转子电流的基准值分别与通过基准转矩T_ref、转速n以及中间回路电压U_DC代表的损耗最小的运行点相对应。

3.按照前述权利要求之一项所述的调节方法，其中定子和转子电流的最大值I_S.max、I_f.max取决于同步电机的确定的组件的温度θ₁、θ₂、 ...、取决于转速n以及取决于中间回路电压U_DC。

4.按照权利要求3所述的调节方法，其中考虑同步电机的以下组件中的至少一个的温度：定子绕组、转子绕组、定子叠片组、转子叠片组和转子轴承。

5.按照权利要求4所述的调节方法，其中附加地考虑转速n。

6.按照权利要求1或2所述的调节方法，其中转矩值T’取决于转子电流基准值I_f.ref与转子电流的最大值I_f.max的偏差和/或取决于定子电流基准值I_S.ref与定子电流的最大值I_S.max的偏差，其中将基准转矩T_ref减少所述转矩值T’。

7.按照权利要求1或2所述的调节方法，其中在减少基准转矩T_ref前对定子电流基准值与定子电流最大值的偏差进行定标。

8.按照权利要求1或2所述的调节方法，其中将同步电机的多个温度与多个最大允许温度进行比较并且其中定子电流和/或转子电流在达到和/或超过多个最大允许温度中的至少一个时被改变成使得多个最大允许温度中的至少一个再次被未超过。

9.按照权利要求1或2所述的调节方法，具有预测性的转矩调节，其中如果可以预期高的调节动态性和/或在同步电机的轴处的较高的或较低的负载，则转子电流预测性地被提高或降低。

10.按照权利要求1所述的调节方法，其中代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量根据定子电流的q分量和转子电流的比例构成。

11.调节装置，其被构造用于低损耗地调节具有定子和转子的他励同步电机，所述调节装置具有：

存储单元，其被构造用于提供定子和转子电流的基准值以及定子和转子电流的最大值，其中定子电流的基准值和/或转子电流的基准值或代表定子电流基准值的辅助量和/或代表转子电流基准值的辅助量取决于预给定的基准转矩T_ref，和

处理单元，其被构造用于将定子和转子电流的基准值与定子和转子电流的相应最大值进行比较，并且进一步被构造用于当定子和转子电流的至少一个基准值达到或超过相应最大值时减少预给定的基准转矩。