CN105229916B - 可以分级的电压驱动的异步电机的转数的无旋转编码器的、磁场定向的调节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机(14)的转数(n)的方法，该异步电机通过输出分级的电压(u_s,1,2,3)的电压源来驱动，该方法包括获取异步电机(14)的定子的定子电压(u_s,1,2,3)，获取定子的定子电流(i_s,1,2,3)，根据该获取的定子电压(u_s,1,2,3)和该获取的定子电流(i_s,1,2,3)模拟该异步电机(14)的至少一个磁场定向的量根据该至少一个模拟的磁场定向的量 和该获取的定子电压(u_s,1,2,3)生成磁场定向的额定定子电压以及根据该生成的磁场定向的额定定子电压将额定定子电压(u_s,1,2,3)输送至电压源，以调节所述异步电机(14)的所述转数(n)。

Description

可以分级的电压驱动的异步电机的转数的无旋转编码器的、 磁场定向的调节

技术领域

本发明涉及一种用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机的方法和装置。

背景技术

由DE 10 2007 058 209 B4已知一种异步电机，该异步电机由电网电压供电，该电网电压通过整流器和逆变器输送到该异步电机。一种异步电机的无旋转编码器的和磁场定向的调节被设置用于，基于测得的该异步电机的定子的定子线圈中的电流和在逆变器的输出端子上测得的电压或者获取的中间电路电压确定用于定子电压矢量的纵轴的阈值，该阈值能够传送到逆变器中。

所描述的对异步电机的电流供给能够是昂贵的且需要大的构造空间。此外所描述的对异步电机的调节能够不精确地进行，因为仅获取该异步电机的定子的定子电流。

发明内容

存在普遍的需求，即提供异步电机的简单电流供给和相应地调节以这种方式供电的异步电机，其需要小的构造空间并能够成本低廉地实现。

该任务的解决根据独立权利要求的特征实现。本发明有利的技术方案在从属权利要求中阐述。

根据本发明提出了一种用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机的方法，该异步电机由输出分级的电压的电压源来驱动，包括获取异步电机的定子的定子电压，获取定子的定子电流，根据该获取的定子电压和该获取的定子电流模拟该异步电机的至少一个磁场定向的量，根据该至少一个模拟的磁场定向的量和该获取的定子电压生成磁场定向的额定定子电压并且根据该生成的磁场定向的额定定子电压向电压源输送额定定子电压，以调节异步电机的转数。

借助于独立的电压源、例如蓄电池直接逆变器，异步电机能够尤其不依赖于电网电压地驱动。其中能够省略变流系统，变流系统通常布置在电压源如电网电压和异步电机之间并且能够具有直流电压中间电路和连接在其后的、三相LC输出滤波器或者中间电流电路和连接在其后的、三相C输出滤波器。由此能够简单、准确且成本低廉地实现异步电机的电压供给。用于布置异步电机和电压源的构造空间能够尤其小。

根据本发明的异步电机的转数的调节能够无旋转编码器地，即不需要直接获取异步电机的转子的转子位置和/或异步电机的转子的转数地在磁场定向的坐标系中进行，该坐标系能够具有所谓的纵轴“d”和垂直于该纵轴的横轴“q”。该磁场定向的坐标系能够以异步电机的转子的转子磁通定向。无旋转编码器地调节异步电机的转数的输入量或者是待调节的调节量能够是获取的异步电机的定子的定子电压和获取的定子电流，在此基础上通过相应的电机模型，尤其是数学的电机模型，能够模拟或者仿真异步电机的模拟的量。根据该至少一个模拟的量，该获取的定子电压和获取的定子电流能够生成作为阈值的磁场定向的额定定子电压，接着在相应地转换到具有相应的至少两个、尤其是三个相互垂直的轴的定子定向的坐标系之后，其能够作为电压源的额定定子电压输出。然后该电压源能够根据传送的额定定子电压再次发送对应调节的异步电机的分级电压，该分级电压尤其在使用对应的调节方法的情况下在调节的最内层的调节环节、例如直接在异步电机的电机端子中被馈入或输入。为了调节电压源中分级电压的实际值，电压源能够应用相应的控制方法。

因此该方法能够实现为尤其简单且准确地无旋转编码器地调节异步电机的转数，因为所测得的量、例如获取的定子电压和获取的定子电流结合准确模拟的量能够被用于调节由电压源输出的分级电压。分配给调节方法的用于调节异步电机的转数的装置能够尤其构造为紧凑的且具有小的构造空间，因为尤其相比于无旋转编码器地调节异步电机来说能够省略用于异步电机的旋转编码器。总体来说能够以尤其成本低廉的方式执行该方法并且该装置能够以尤其成本低廉的方式实现。

因为额定定子电压能够被直接输送至电压源，根据本发明的方法能够适用于调节常速旋转的和快速旋转的旋转频率能够大于几千赫兹的异步电机。此外根据本发明的方法能够尤其免于通常的调节系统的上述三相输出端滤波器的电容器电流的不准确地调节并且不以时间离散的开关状态切换的昂贵的可实现原则为基础。

附加地能够根据所获取的定子电流生成磁场定向的额定定子电压。

该至少一个磁场定向的量能够对应于异步电机的转子的模拟的磁化电流，并且该方法还能够具有根据获取的定子电压和获取的定子电流模拟异步电机的另一磁场定向的量，该另一磁场定向的量能够对应于模拟的转子的转数，其中该磁场定向的额定定子电压能够通过调节转子的磁场定向的磁化电流使用模拟的转数来生成。在该方法中异步电机的工作原理能够通过磁场定向的坐标系中的转数调节系统说明，其能够根据定子电压、尤其是定子电流工作并且能够输出异步电机的转子的转数。其中该装置能够具有磁场定向地工作的转数调节器，该转数调节器能够设置用于，调节转子的磁化电流并且因此调节该转子的转数。

该方法还能够具有根据获取的定子电压和获取的定子电流模拟异步电机的另一磁场定向的量，该另一磁场定向的量能够对应于在异步电机运行时固定需要的定子电压，其中该磁场定向的额定定子电压通过使用模拟的、在异步电机运行时固定需要的磁场定向的定子电压、磁场定向的额定定子电流和获取的磁场定向的定子电压调节磁场定向的定子电流来生成，其中该磁场定向的定子电流能够通过调节磁化电流产生。附加地该磁场定向的额定定子电压能够使用磁场定向的获取的定子电流来生成。其中参考变量、其也能为定子电流调节器的干扰量，能够由在运行时固定需要的磁场定向的定子电压构成。在运行时固定需要的磁场定向的定子电压能够由以下方式直观地阐明，即通过转换到磁场定向的坐标系中的包括恒定的幅度和频率的旋转电压能够在异步电机的端子处形成，其能够再次由磁场定向的坐标系中的恒定的定子电流空间矢量要求。在该装置中调节器能够具有用于调节定子电流的磁场定向的定子电流调节器，其输入量能够为所调节的磁场定向的额定定子电流且其输出量能够为磁场定向的额定定子电压且其能够具有实部的积分方法。该定子电流调节器能够尤其设置用于，没有值得注意的调节偏差地尽可能快地调节不依赖于异步电机的运行状态的预设的定子电流额定值。布置在集成定子电流调节器的用于在运行时固定需要的定子电压的控制量发生器能够，尤其在非常快地旋转的异步电机中，简化该异步电机的控制，因为必须模拟由定子电流调节器分配的待运行的调节系统的规则，其能够表示异步电机在磁场定向的坐标系中的工作原理，并且能够不对包括部分取决于转数或者是定子角频率的量的调节系统进行精确的结构仿真。该定子电流调节系统能够工作在获取的磁场定向的定子电压上并且发送待获取的磁场定向的定子电流。接着该方法和装置能够实现级联两阶段地调节异步电机，其中在第一阶段进行磁化电流调节且因此进行转数调节，在第二阶段能够进行后续的定子电流调节。该定子电流调节系统尤其能够布置在磁化调节系统或者是转数调节系统的上游。

通过能够确定转子的额定转矩，通过使用模拟的转子的转数能够为该确定的转子的额定转矩确定磁场定向的转子的额定磁化电流，其中该磁场定向的额定磁化电流能够使用模拟的磁化电流调节，以及通过根据调节的额定磁化电流能够确定磁场定向的额定定子电流的纵向分量，其中根据模拟的转子的磁化电流能够为确定的转子的额定转矩确定磁场定向的额定定子电流的横向分量，能够产生磁场定向的额定定子电流的纵向分量。这种措施能够基于以下认识，即在磁场定向地运行异步电机时能够断开用于转子的内部转矩和用于转子的磁化电流的调节系统，因为该磁场定向的定子电流的横向分量直接作用在转子的转矩上，但是能够不作用在磁化电流上。该磁场定向的定子电流的纵向分量能够影响磁化电流且因此影响转矩。该由转数调节器调节，发送的纵向分量的额定值和额定定子电流的横向分量传送到定子电流调节器。因此在确定和调节额定磁化电流时能够利用模拟的转子的转数，当前的转子的转矩以及在动态过程中能够快速调取的转矩储存考虑异步电机的工作点。

该方法还能够具有将模拟的转子的转数与转数阈值进行比较并调节转子的转数，当该模拟的转数大于或者等于转数阈值时，调节该转子的转数，或者在该模拟的转数小于该转数阈值时，根据控制转数来控制转子的转数。该转数阈值能够设定为固定的或者在异步电机的驱动过程中为可控的。该装置能够尤其具有相应的切换单元，该切换单元设置用于，将转子的转数与转数阈值进行比较并且根据比较的结果在转数调节和转数控制之间进行切换。该转数控制能够由相应的转数控制单元实现，该转数控制单元能够为转数调节器或者作为独立的单元运行。这种措施能够实现，在异步电机的静止状态时和/或在异步电机的转子的转数非常小时代替无旋转编码器的转数调节，其由于相应的非常小的在定子中由于转子磁通减小的电压是不可能转换到转数控制。

尤其地，至少一个上面描述的模拟能够运行在磁场定向地获取的定子电压和/或磁场定向的定子电流上。

可以看出，使用各种所述参数的组件值、例如定子电流或者定子电压，该方法能够在定子导向的、磁场定向的和/或者模拟的坐标系中工作。其中根据本发明的方法能够使用这些量的值地执行和/或者考虑这些量关于时间的曲线，其中能够考虑很多相应的值。这些参数尤其能够为除了磁化电流外的矢量。

本发明还涉及一种用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机的转数的装置，该装置能够通过输出分级电压的电压源驱动，该装置包括用于获取异步电机的定子的定子电压的第一传感器，用于获取定子的定子电流的第二传感器，用于根据该获取的定子电压和获取的定子电流模拟异步电机的至少一个磁场定向的量的模拟单元，用于根据至少一个模拟的磁场定向的值和获取的定子电压和可选地根据获取的定子电流生成磁场定向的额定定子电压的磁场定向地工作的调节器以及用于根据该生成的磁场定向的额定定子电压将额定定子电压输送到电压源，以调节异步电机的转数的调节环节。前面所述的这个模拟单元和/或者前面所述的这些模拟单元和/或处理单元的调节部分，尤其是处理器和/或通过积分、放大、除法、加法和/或减法单元或环节实现。

本发明还涉及一种设备，尤其是一种驱动系统，包括异步电机和电压源，该电压源设置用于向异步电机输出分级的电压。该设备能够具有用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机的转数的装置，其如前所述。尤其能够设置该电压源，使得其构造为分级地或者在多个分级中调节能够驱动异步电机的输出电压和/或构造为蓄电池直接逆变器。

本发明还涉及一种电压源的应用，该电压源被设置用于向异步电机输出分级的电压，以驱动该异步电机。该异步电机能够通过一种上述用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机的转数的装置调节。该电压源能够如前述阐明地构造。

参考该方法、装置和设备且尤其是应用所阐明的实施方式也适用于各其他的对象。

附图说明

下文参考所附附图根据优选的实施例示范性地阐述本发明。

附图中：

图1示出了根据一个实施例的设备的示意性方块图，该设备包括异步电机、蓄电池直接逆变器和用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机的转数的装置；

图2示出了示出图1中的蓄电池直接逆变器的输出电压的示意图；

图3示出了图1中的装置的示意性方框图；

图4示出了图3中的装置的部分的示意性方框图；

图5示出了图3中的用于调节异步电机的转数的转数调节线路的示意性方框图；

图6示出了图3中的定子电流调节线路的示意性方块图；

图7示出了图3和4中的装置的第一和第二模拟单元的示意性方框图；以及

图8示出了图1中的异步电机在磁场定向的坐标系中的等效电路图。

具体实施方式

在图1中示出的以变换驱动的形式构成的设备具有构造为蓄电池直接逆变器的电压源12，其构成三相的、能够分级地调节的电压系统并且与设备10的异步电机14连接。该异步电机14构造为鼠笼式转子，其包括以定片的形式构成的外部固定的定子和以动片的形式构成的内部的、可旋转的转子。设备10也能够是电驱动的部件，该电驱动能够应用在静止的设备中，例如在风力发电设备中，或者用在车辆中，例如用在混合动力车辆或者电动车辆中。

用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机14的转数的设备10的装置16与异步电机14和蓄电池直接逆变器12电耦合。蓄电池直接逆变器12的三路分支17a、17b、17c的正极以U、V、W标记。电池直接逆变器12的三路分支17a、17b、17c的负极连接为星形接点。替代方案能够是电池直接逆变器12的三路分支17a、17b、17c的负极相互电绝缘。在直接逆变器12的每路分支17a、17b、17c中设置很多具有对应的耦合装置的蓄电池模块，其在图1中为了简单起见仅仅在分支17c中设置标记18a、18b并且均能够与可选的分离装置20a或者是可选的充电和分离装置20b连接。虽然该电压源12构造为可再充电的且示为蓄能池或者是蓄能池系统，但是对应于常用的语言习惯该电压源12被称作蓄电池或者是蓄电池系统。

图2示出了沿着图的坐标22描绘的蓄电池直接逆变器12的输出电压关于沿着横坐标24描绘的蓄电池直接逆变器12的蓄电池模块28a、28b的数量n。其中U_模块表示蓄电池模块18a、18b的输出电压。如从曲线26中能够推出的，蓄电池直接逆变器12的输出电压按照电池逆变器12的蓄电池模块28a、28b的数量n排列。

图3中示出的装置16具有用于获取异步电机14的定子的定子电压u_s,1,2,3的第一传感器28、用于获取定子的定子电流i_s,1,2,3的第二传感器30、用于在使用模拟异步电机14的电机模型的情况下模拟在异步电机14运行时固定需要的磁场定向的定子的定子电压u_s,st,j#和通过转子磁通在定子中减少磁场定向的定子电压u_ind,#的第一模拟单元32，用于通过电机模型模拟磁场定向的磁化电流i_mg,#、磁场定向的转数n_#、场角度j_#，定子的磁场定向地减小的电压u_ind,j#，磁场定向的定子角频率w_s,#，磁场定向的转差角频率w_r,#以及磁场定向的转子磁链y_r,#的第二模拟单元34，用于调节异步电机14的转子的转数n的转数调节器36，用于调节异步电机14的定子电流的磁场定向地工作的定子电流调节器38，第一和第二派克(Park)变换单元以及用于向蓄电池直接逆变器12上输出调节值的调节环节44。用于调节异步电机14的定子的磁场定向的定子电流i_s,j的磁场定向地工作的定子电流调节系统46和用于调节异步电机14的转子的转数且用于调节异步电机14的转子的磁化电流i_mg的磁场定向地工作的转数调节系统48通过各自输入量u_s,j或者是i_s,j和调节系统46、48的输出量i_s,j或者是Ω、n、j之间的对应的关系模拟异步电机14的磁场定向的坐标系。其中Ω表示定子导向的坐标系中定子的机械角频率。

即使传感器28、30以电路方式示出，例如传感器28、30设置用于获取磁场定向的量，也应当理解，这些传感器获取定子导向的坐标系中的值，其由变换单元22转换为磁场定向的坐标系的对应量。

定子导向的坐标系的轴在图3到6中以“1”、“2”和“3”表示。磁场定向的坐标系的轴在图3到6中以“d”、“q”表示。该参数或者这些参数的额定值在图3到6中通过星号“*”表示。该参数或者是这些磁场定向的参数的磁场定向的值在图3到6中由“j”表示且该参数或者这些模拟的磁场定向的参数的模拟的磁场定向的值在图3到6中以菱形“#”表示。相比于下文在图3到6中该参数的矢量大小通过箭头表示。

第一和第二模拟单元32、34的至少一个通过硬件和/或者软件实现。此外第一和第二模拟单元32、34能够以整体的方式或者通过共同的代码实现。

应当理解，仿真异步电机14的定子电流调节系统46和转数调节线路48，可以被看作装置16的部分或者与装置16分离，即不作为装置16的部分。

如图4中所述，转数调节器36具有用于确定转子的额定转矩m_i的单元50、用于调节异步电机14的转子的磁化电流i_mg的磁化电流调节器52和用于确定磁场定向的额定定子电流i_s,*j的空间矢量的横向分量i_sq,*的单元54。装置16的切换装置56与转数调节器36连接并且设置用于，根据模拟的转数n_#和转数阈值之间的比较在调节转子的转数n和利用调节转数值n^*控制转子的转数n之间切换。该在切换装置56中应用的算法设置用于，在该模拟的转数n_#小于转数阈值时，激活转数控制，以及在该模拟的转数n_#大于或者等于转数阈值时，激活转数调节。为了简单起见转数控制所属的单元，其为转数调节器36的部分，在图4中未示出。

在装置16运行时，借助于传感器28在定子定向的坐标系中作为三维矢量的异步电机14的定子的定子电压u_s,1,2,3由第一变换单元42根据场角度j变换为磁场定向的定子电压u_s,j的空间矢量。该磁场定向的定子电压u_s,j的空间矢量被输送到定子电流调节系统46、第一模拟单元32、第二模拟单元34和定子电流调节器38。定子电流i_s,1,2,3由传感器40获取并被转换为磁场定向的定子电流i_s,j的空间矢量，其被传送到第一模拟单元32和第二模拟单元34。同样获取的定子电流i_s,j能够被传送到定子电流调节器38。同样转数调节系统48工作在磁场定向的定子电流i_s,j的空间矢量上并且输出转子的转数n。在使用该磁场定向的定子电流i_s,j的空间矢量和该磁场定向的定子电压u_s,j的空间矢量的情况下由第一模拟单元32模拟为了运行异步电机14固定需要的磁场定向的定子电压u_s,st,j#的空间矢量并向定子电流调节器38输出。同样在使用该磁场定向的定子电流i_s,j的空间矢量和该磁场定向的定子电压u_s,j的空间矢量的情况下该第一模拟单元32生成减小的定子电压u_ind,j#的空间矢量并将其向第二模拟单元34发送。在使用所获取的磁场定向的定子电流i_s,j的空间矢量、磁场定向的定子电压u_s,j的空间矢量和模拟的减小的定子电压u_ind,j#的情况下该第二模拟单元34生成模拟的场角度j_#、模拟转子的转数n_#和模拟的转子的磁化电流i_mg,#。

转数调节器36的单元50确定期望的额定转矩m_i,*，其被传送到转数调节器36的单元52，该单元52在使用模拟的转数n_#、在动态过程中能够快速调取的储存转矩和转矩m_i,*的情况下确定期望的额定磁化量i_mg,*。之后该单元52根据模拟的磁化电流i_mg,#通过调节转数调节系统48的磁化电流i_mg来调节额定磁化电流i_mg,*并且输出磁场定向的额定定子电流i_s,*j空间矢量的纵向分量i_sd,*。转数调节器36的单元54根据生成的纵向分量i_sd,*实现额定定子电流i_s,*j的空间矢量的横向分量i_sq,*。该额定定子电流i_s,*j的纵向分量i_sd,*和横向分量i_sq,*被作为定子电流调节器38上的空间矢量传送，该定子电流调节器38在使用模拟的、在运行时固定需要的磁场定向的定子电压u_s,st,j#、调节的磁场定向的额定定子电流i_s,*j和获取的磁场定向的定子电压和可选的获取的磁场定向的定子电流的情况下调节磁场定向的定子电流并且将磁场定向的额定定子电流作为输出信号发送，其由切换单元42以矢量变量u_s,1,2,3向调节环节44传送。该调节环节44将额定定子电压u_s,1,2,3向电池直接逆变器12输送，该蓄电池直接逆变器12相应地调节其分级的输出电压并且直接馈入在异步电机14的相应的触点中。

在图5中示出的转数调节线路48具有用于磁场定向的定子电流的空间矢量的纵向分量i_sd的减法环节58，该减法环节58将磁化电流i_mg从纵向分量i_sd中减去，以及具有由转子时间常数T_r构成的延迟时间常数的第一级的积分环节60，该积分环节60输出磁化电流i_mg。磁化电流i_mg被传送到除法环节62，该除法环节62以非线性耦合定子电流的两个分量i_sd、i_sq生成磁场定向的定子电流的横向分量和磁化电流i_mg之间的商。除法环节62的输出值被传送到放大环节64，该放大环节64将比例系数1/K_Tr与输出信号相乘且将转差角频率ω_r作为输出值发送。加法环节66将转差角频率ω_r与转数n相加并且发送定子角频率ω_s，该定子角频率ω_s由积分环节68以参考时间常数T_B求积分，从而产生场角度磁场定向的定子电流的空间矢量的横向分量i_sq除了传送到除法环节62外还被传送到乘法环节70，该乘法环节70在非线性耦合定子电流的两个矢量i_sd、i_sq时将由积分环节60发送的磁化电流i_mg与横向分量i_sq相乘。该乘法环节70的输出值被传送到放大环节72，该放大环节72将比例系数K_mi与输出信号相乘并且向减法环节74发送转矩m_i，该减法环节74将转矩或者电阻转矩m_w从转矩m_i中减去。该减法环节74的输出值被传送到具有时间常数T_j的积分环节76，该时间常数T_j表示异步电机14的惯性矩，其输出信号为基于定子的坐标系的转子的旋转频率Ω。该旋转频率Ω被传送到放大环节78，该放大环节78将该旋转频率Ω与异步电机14的极对数Z_p相乘并且输出转数n，该转数n在非线性耦合定子电流的两个矢量i_sd、i_sq时被发送到加法环节66。由转数调节系统48输出的量n和能够表示这些物理量，在第二模拟单元34产生相应的模拟的或者仿真的量n#和时，能够被看作计算而得的量。

图6所示的定子调节系统46的实施例说明了磁场定向的定子电压和磁场定向的定子电流之间的调节技术上的关系。该磁场定向的定子电压的纵向分量u_sd由第一减法环节80a施加以磁场定向的在运行时固定需要的定子电压的纵向分量u_sd,st的形式构成的干扰。第一减法环节80a的输出信号u_sd,δ由第一积分环节82a积分，该第一积分环节82a具有积分常数并且发送磁场定向的定子电流的纵向分量i_sd。其中分配定子电感的积分常数磁场定向的定子电流的纵向分量i_sd被传送到第一放大环节84a，该第一放大环节84a将线路参数K_Rs与所传送的信号相乘，线路参数K_Rs指示定子电阻R_S。第一放大环节84a的输出信号被传送到加法环节86a，加法环节86a的输出信号为磁场定向的在运行时固定需要的定子电压的纵向分量u_sd,st。此外磁场定向的定子电流的纵向分量i_sd被传送到第二减法环节88，该第二减法环节88将磁化电流i_mg从磁场定向的定子电压的纵向分量i_sd中减去。其中磁化电流i_mg由第二积分环节90生成，第二积分环节90将第二减法环节88的输出信号以积分常数T_r积分。该第二减法环节88的输出信号也被传送到第二放大环节92a，该第二放大环节92a将指示转子电阻R_r的线路参数K_Rr与输入信号相乘并且将磁场定向的减小的电压的纵向分量u_indd作为输出信号输出，其被传送到加法环节86a。磁场定向的定子电压的横向分量u_sq的处理以与前文所述的对磁场定向的定子电压的信号处理相同的方式进行。当然其中由第二减法环节88执行的减法和由第二积分环节90执行的积分不进行并且所属的分量88、90不存在于所分配的信号处理部分。

磁场定向的定子电流的纵向分量i_sd和横向分量i_sq之间的非线性耦合由第三可调节的放大环节94a生成，放大环节94a将输入信号、即磁场定向的定子电流的横向分量i_sq与指示定子角频率ω_s和线路参数的乘积的线路参数相乘，并且其输出信号被传送到加法环节86a。同样磁场定向的定子电流的纵向分量i_sd被传送到第三可调节的放大环节94b，该放大环节94b将输入信号与与放大环节94a的线路参数符号相反的线路参数相乘。第三放大环节94b的线路参数指示定子角频率ω_s和线路参数的乘积。第三放大环节94b的输出信号被传送到放大环节86b。

如图7所述，为了驱动而固定需要的磁场定向的定子电压和在定子中减小的磁场定向的电压由第一模拟单元32根据获取的定子电流i_s,1,2,3和获取的定子电压u_s,1,2,3以及模拟的场角度生成。场角度和模拟的定子角频率ω_s,#由第二模拟单元34的第一阶段96根据模拟的减小的电压生成。模拟的转子的转差角频率ω_r,#和模拟的转子的转数n_#由第二模拟单元的第二阶段98根据模拟的定子角频率ω_s,#、获取的定子电流i_s,1,2,3、模拟的场角度和模拟的转子磁链ψ_r,#生成。模拟的转子磁链ψ_r,#和模拟的磁化电流i_mg,#由第二模拟单元34的第三阶段100根据模拟的定子角频率ω_s,#和模拟的转差角频率ω_r,#生成。

图8中示出的异步电机14的等效电路的实施例具有定子支路102，该定子支路102包括带有标记L_σ的定子电感104、带有标记R_S的定子电阻106和尤其为电压源的单元108。该定子支路102与转子支路110连接，该转子支路110具有带有标记L_r的转子电感112、带有标记R_r的转子电阻114、尤其为电压源的第一单元116，以及尤其为另一电压源的第二单元118。量ω_s表示磁场定向的定子角频率，磁场定向的坐标系以该定子角频率相对于定子导向的坐标系旋转。量Z_P表示异步电机14的转子的极对数。所述的等效电路图能够被看作用于通过定子电流调节系统46和转数调节系统48示意的异步电机14的基础。

Claims (7)

1.一种用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机(14)的转数(n)的方法，通过输出分级的电压(u_s,1,2,3)的电压源(12)来驱动所述异步电机(14)，所述方法包括：

-获取所述异步电机(14)的定子的定子电压(u_s,1,2,3)；

-获取所述定子的定子电流(i_s,1,2,3)；

-根据所获取的定子电压(u_s,1,2,3)和所获取的定子电流(i_s,1,2,3)来确定所述异步电机(14)的至少一个磁场定向的量( ω_s,# ^·；ω_r,# ^·；n_# ^·；ψ_r,# ^·；i_mg,#)；

-根据至少一个所确定的磁场定向的量(ω_s，# ^·；ω_r,# ^·；n_# ^·；ψ_r,# ^·；i_mg,#)和所述所获取的定子电压(u_s,1,2,3)生成磁场定向的额定定子电压以及

-根据所生成的磁场定向的额定定子电压将额定定子电压(u_s,*1,2,3)输送至所述电压源(12)，以调节所述异步电机(14)的所述转数(n)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个磁场定向的量(ω_s,# ^·；ω_r,# ^·；n_# ^·；ψ_r,# ^·；i_mg,#)对应于所述异步电机(14)的转子的确定的磁化电流(i_mg,#)，所述方法还包括：

-根据所述所获取的定子电压(u_s,1,2,3)和所述所获取的定子电流(i_s,1,2,3)确定所述异步电机(14)的另一个量(ω_s,# ^·；ω_r,# ^·；n_# ^·；ψ_r,#)，所述另一个量对应于所述转子的确定的转数(n_#)，

其中，在使用所确定的转数(n_#)的情况下通过调节所述转子的磁化电流(i_mg)来生成所述磁场定向的额定定子电压

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

-根据所述所获取的定子电压(u_s,1,2,3)和所述所获取的定子电流(i_s,1,2,3)确定所述异步电机(14)的又一个量(ω_s,# ^·；ω_r,# ^·；ψ_r,#)，所述又一个量对应于在所述异步电机(14)运行时所述定子的固定需要的定子电压

其中，在使用所确定的、在所述异步电机(14)运行时固定需要的磁场定向的定子电压磁场定向的额定定子电流和所述所获取的磁场定向的定子电压的情况下通过调节磁场定向的定子电流(i_s)来生成所述磁场定向的额定定子电压其中，通过调节所述磁化电流(i_mg)来生成所述磁场定向的额定定子电流

4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过以下方式生成所述磁场定向的额定定子电流的纵向分量(i_sd,*)，

-确定所述转子的额定转矩(m_i,*)，

-在使用所述转子的所确定的转数(n_#)的情况下为所确定的转子的额定转矩(m_i,*)确定所述转子的磁场定向的额定磁化电流其中，在使用所确定的磁化电流的情况下调节所述磁场定向的额定磁化电流以及

-根据所调节的额定磁化电流确定所述磁场定向的额定定子电流的纵向分量

其中，根据所述转子的所确定的磁化电流(i_mg,#)确定用于所述所确定的转子的额定转矩(m_i,*)的所述磁场定向的额定定子电流的横向分量

5.根据权利要求3或4所述的方法，还包括：

-将所述转子的所确定的转数(n_#)与转数阈值进行比较；以及

-当所确定的转数(n_#)大于或者等于所述转数阈值时调节所述转子的转数(n)，或者当所确定的转数(n_#)小于所述转数阈值时，通过所述转子的控制转数(n^*)来控制所述转子的转数(n)。

6.一种用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机(14)的转数(n)的装置(16)，能够通过输出分级的电压(u_s,1,2,3)的电压源(12)来驱动所述异步电机(14)，所述装置包括：

-第一传感器(28)，用于获取所述异步电机(14)的定子的定子电压(u_s,1,2,3)；

-第二传感器(30)，用于获取所述定子的定子电流(i_s,1,2,3)；

-模拟单元(32、34)，用于根据所获取的定子电压(u_s,1,2,3)和所获取的定子电流(i_s,1,2,3)来确定所述异步电机(14)的至少一个磁场定向的量(ω_s,# ^·；ω_r,# ^·；n_# ^·；ψ_r,# ^·；i_mg,#)；

-磁场定向地工作的调节器(36、38)，用于根据至少一个所确定的磁场定向的量(ω_s,# ^·；ω_r,# ^·；n_# ^·；ψ_r,# ^·；i_mg,#)和所述所获取的定子电压(u_s,1,2,3)生成磁场定向的额定定子电压以及

-调节环节(44)，用于根据所生成的磁场定向的额定定子电压将额定定子电压(u_s,*1,2,3)输送至所述电压源(12)，以调节所述异步电机(14)的所述转数(n)。

7.一种电压源(12)的应用，所述电压源被设置用于借助根据权利要求6所述的装置(16)向异步电机(14)输出分级的电压，以驱动所述异步电机(14)。