CN116235403A - 用于感应式电机的参数识别 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定用于调节电驱动器(1)的参数的方法，其中，电驱动器(1)具有至少一个电机(2)。为了改进电驱动器的启动而提出，在电机(2)的三相绕组端子(U，V，W)处施加电流指示作为信号，其中，在绕组端子(U，V，W)处分别测量定子电压和定子电流的d分量和q分量，其中，在第一测量步骤(11)中，将旋转的电流指示施加到三相绕组端子(U，V，W)处并且将电机(2)定向成使得q轴上的激励电流呈现最小值，其中，在第二测量步骤中，在电机(2)的转子静止的情况下使电机(2)的励磁绕组(7)短路并且将电流指示以二进制噪声信号的形式施加到绕组端子(U，V，W)处，其中，由测量值确定作为第一调节参数的定子阻抗(Zd)。本发明还涉及一种用于电驱动器(1)的调节装置(4)，其中，调节装置(4)被设置用于执行这种方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定用于借助矢量调节来调节电驱动器的调节参数的方法，其中，电驱动器具有至少一个电机。此外，本发明涉及一种借助矢量调节的用于电驱动器的调节装置以及一种具有这种调节装置、变频器和电机的电驱动器。
背景技术
电驱动器通常具有至少一个变频器和电机。在此，变频器控制或调节电机。对于调节存在不同的数学方案。一种方案是矢量调节。在此，为了参数化变频器的矢量调节，需要电机的参数，这些参数经常由电机的物理描述、模拟或建模得出。在此，作为等效电路图数据，所需的数据通常根本不存在、不完整或有错误。对于调节所需的参数也被称为调节参数。
目前，电机的参数、也称为马达参数在启动期间部分非常耗时地通过不同的过程方式和试验来求出。
发明内容
本发明的目的在于，改进电驱动器的启动。
该目的通过一种用于确定调节参数以用于借助矢量调节来调节电驱动器的方法来解决，其中，电驱动器具有至少一个电机，其中，在电机的三相绕组端子上施加电流指示作为信号，其中，在绕组端子上分别测量定子电压和定子电流的d分量和q分量，其中，在第一测量步骤中，将旋转的电流指示施加到三相绕组端子上并且将电机定向成使得q轴上的激励电流呈现最小值，其中，在第二测量步骤中，在电机的转子静止的情况下使电机的励磁绕组短路并且将电流指示以二进制噪声信号的形式施加到三相绕组端子上，其中，由定子电压和定子电流的所测量的d分量和q分量确定作为第一调节参数的定子阻抗。此外，该目的通过一种用于电驱动器的用于执行矢量调节的调节装置来解决，其中，调节装置被设置用于执行这种方法，其中，借助调节装置在启动阶段能确定和能存储用于矢量调节的至少一个调节参数，其中，在启动阶段结束后，至少一个存储的调节参数能用于矢量调节。此外，该目的通过一种电驱动器来解决，该电驱动器具有变频器和至少一个电机，其中，变频器具有这种调节装置，其中，电压测量装置和电流测量装置设置在变频器和电机之间的电连接中。
本发明的另外的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
此外，本发明基于以下认识，即启动能够通过以下方式改进，即，在静止测量中例如借助调节装置求出电机的d轴和q轴上的阻抗。在下文中，电机也被称为马达。为此，电机的转子首先对准并且然后固定。通过向电马达端子施加二进制噪声信号，于是测量马达的接线夹上的定子电流和定子电压。然后，利用例如根据高斯或牛顿的数值方法来求出所需的等效电路图数据。因为需要这些相应的值作为用于调节、尤其是用于矢量调节的参数，所以这些值也被称为调节参数。这些值能够与调节的频率无关地被提供或者也能够根据频率作为所谓的频率响应被求出。通过使用频率响应作为调节参数，能够优化在各个工作点中的调节的行为。恰好在存在谐振位置的情况下能够使调节稳定并且减少对负载或能量供应网的反作用。
在此，测量能够由也被称为测量盒的测量装置来执行。该测量盒能够以例如24V或48V的相对低的工作电压来运行。该测量盒将所求出的、计算的和/或确定的数据传输给矢量调节。在此，测量装置能够是调节装置的一部分或者也能够设置在调节装置外。无论如何，这都涉及一种用于电驱动器的测量装置，以用于确定矢量调节的调节参数，其中，测量装置被设置用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
在此，电机在d轴和q轴上被测量。为此，测量定子电流和/或定子电压的d分量和q分量。呈二进制噪声信号形式的电流指示用于激励测量。电流指示的定位借助相应设定换向角来进行。分别测量定子电流和/或定子电压的d分量和q分量。为了获得另外的调节参数，也能够测量在短路的励磁绕组中的电流。在例如通过数据的快速傅里叶变换(FFT)相应处理之后，能够计算单独的调节参数或定子阻抗的频率响应作为调节参数。此外，当在d轴上进行测量时，能够计算励磁电流与定子电流的比率的频率响应作为另外的调节参数。
然后，这些频率响应能够基于已知的d轴和q轴上的等效电路图被求出并且借助于巧妙地选择等效电路元件而如此转换成电阻、电感以及在励磁绕组和定子绕组之间的匝数比，使得能够建立尽可能好的一致性。为此，能够使用已知的内插方法。
因此在限定的位置上进行测量，在第一测量步骤中，通过激励电流的最小值探测q轴。电流指示在机器中以非常低的频率旋转。同时，通过另外的电流测量装置使励磁绕组短路，从而也能够测量励磁电流。励磁绕组上的感应信号在q轴上达到最小值。所属的转换角则相应于q轴。在此，激励电流能够通过励磁电流或通过定子电流来求出。
在本发明的有利的设计方案中，通过伪随机数序列利用反馈移位寄存器产生二进制噪声信号，其中，移位寄存器具有移位时钟，其中，借助移位时钟产生能预设的频谱。通过借助反馈移位寄存器产生噪声信号，能够以特别简单的方式与频谱进行简单的配设。该电流指示不仅能够以简单的方式例如在给电机馈电的变流器中产生，而且此外测量信号能够以简单的方式在频率响应的评估中配设给相应的频率。在此，以有利的方式可设定用于使比特通过寄存器移动的移位时钟。在此，利用不同的移位时钟能够产生相应的频谱。另外，对于每个移位时钟，周期的数量被限定以确定测量的精度和测量的持续时间。利用基于伪随机数序列的噪声信号，能够以简单的方式在对电机馈电的变流器的调节或控制单元中不仅进行测量而且进行评估。由此也能够自动地实施这些参数识别。
在本发明的另外的有利的设计方案中，定子阻抗根据频率借助快速傅里叶变换来求出。快速傅里叶变换是测量数据的简单的数值评估并且允许不仅生成单个的与频率无关的参数而且生成频率响应作为调节参数。因此能够明显更准确地描述电机的工作点和行为。由此电机能够明显更简单且更精确地被调节。此外也能够更准确地描述例如由于谐振引起的临界的工作点。于是调节可能在这些工作点中也产生稳定的调节行为。
在本发明的另外的有利的设计方案中，为定子阻抗的实部和虚部计算定子阻抗的频率响应。已经证明有利的是，将阻抗的复值作为实部和虚部来说明。由此产生与等效电路图的参量的逻辑关系。因为该等效电路图通常形成了相对于调节参量的基础和物理关系，所以由此能够特别简单地建立调节。也能够以简单的方式基于可信性检查来求出在参数识别中的错误。因此通过该划分得到特别稳健的且不易出错的调节。
在本发明的另外的有利的设计方案中，通过短路的励磁绕组测量励磁电流，其中，从定子电流的励磁电流和d分量确定励磁电流与定子电流的比率作为第二调节参数。以这种方式能够确定另外的调节参数，另外的调节参数允许进一步改进调节行为。
在本发明的另外的有利的设计方案中，将已求出的、计算的和/或确定的调节参数存储以在矢量调节中使用。通过存储也能够在调节装置外部执行参数的求出。但是即使当在调节装置中求出这些参数时，也能够通过自身的软件程序来执行该求出。在该求出结束之后，数据被存储并且用于驱动器的调节，尤其是用于矢量调节。然后能够彼此独立地执行不同的软件程序，如求出调节参数和借助矢量调节执行调节。由此能够优化调节装置的结构。
附图说明
下面借助于在附图中示出的实施例更详细描述和解释本发明。附图示出了：
图1示出电驱动器，
图2示出流程图，并且
图3示出定子阻抗的频率响应。
具体实施方式
图1示出具有电机2的电驱动器1，该电机通过变频器5被供应有电能。变频器5在此具有调节装置4。该调节装置4具有用于执行所提出的方法的测量装置3。在此，该测量装置3不必一定是变频器5的一部分或调节装置4的一部分。然而合适的是，使用变频器5作为用于电驱动器1的电压源，该电驱动器的电压由测量装置3预设。绕组端子U、V、W是电机2的接线夹。这些绕组端子与电机2的定子绕组连接。在绕组端子U、V、W上借助电流测量装置6测量定子电流并且借助电压测量装置8测量绕组端子之间的电压。在此足够的是，确定三个电压或电流中的仅两个，因为第三电压或第三电流能够从另外两个中以数学方式确定。
为了确定调节参数，电流测量装置6和电压测量装置8的信号被传输到测量装置3上。
此外，电机2在转子中还具有励磁绕组7，该励磁绕组也被称为转子绕组。借助于另外的电流测量装置9将励磁绕组7短路。在此所测量的电流同样能够传送给测量装置3。能够从另外的电流测量装置9的信号求出激励电流，利用该激励电流能够进行d轴和q轴的定向。
图2示出参数确定的流程图。在第一测量步骤11中，电机被定向。这意味着，确定d轴和与其错开90°的q轴的位置。为此，将旋转的电流指示馈入到电机2中，其中，在激励电流的最小值中探测q轴。
在成功地结束探测之后，该方法变换到第二测量步骤12中。在该测量步骤中测量定子电流和定子电压并且由此求出定子阻抗Zd作为第一调节参数。测量能够在频率范围上进行，从而也就是说根据频率的不同值得到定子阻抗作为频率响应。
如果该第二测量步骤也结束，则调节装置能够借助于这些数据实施矢量调节并且精确地控制和稳定地调节电机2。
图3示出定子阻抗的典型的测量结果，定子阻抗被划分为实部和虚部。在此，左边的纵坐标说明了实部的数值，右边的纵坐标说明了虚部的数值。从这些测量点中能够利用已经公知的内插方法来求出定子阻抗的频率响应。
总体上，本发明涉及一种用于确定用于调节电驱动器的参数的方法，其中，电驱动器具有至少一个电机。为了改进电驱动器的启动而提出，在电机的三相绕组端子上施加电流指示作为信号，其中，在绕组端子处分别测量定子电压和定子电流的d分量和q分量，其中，在第一测量步骤中，将旋转的电流指示施加到三相绕组端子上并且将电机定向成使得q轴上的激励电流呈现最小值，其中，在第二测量步骤中，在电机的转子静止的情况下使电机的励磁绕组短路并且将电流指示以二进制噪声信号的形式施加到绕组端子处，其中，由测量值确定作为第一调节参数的定子阻抗。本发明还涉及一种用于电驱动器的调节装置，其中，调节装置被设置用于执行这种方法。
Claims (8)
1.一种用于确定调节参数的方法，所述调节参数用于经由矢量调节来调节电驱动器(1)，其中，所述电驱动器(1)具有至少一个电机(2)，其中，将电流指示作为信号施加到所述电机(2)的三相绕组端子(U，V，W)处，其中，在绕组端子(U，V，W)处分别测量定子电压和定子电流的d分量和q分量，其中，在第一测量步骤(11)中，将旋转的电流指示施加到所述三相绕组端子(U，V，W)处，并且将所述电机(2)定向成使得q轴上的激励电流呈现最小值，其中，在第二测量步骤中，在所述电机(2)的转子静止的情况下，使所述电机(2)的励磁绕组(7)短路并且将电流指示以二进制噪声信号的形式施加到所述三相绕组端子(U，V，W)处，其中，从所述定子电压和所述定子电流的测量的所述d分量和所述q分量确定作为第一调节参数的定子阻抗(Zd)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用反馈移位寄存器由伪随机数序列生成所述二进制噪声信号，其中，所述移位寄存器具有移位时钟，其中，借助所述移位时钟生成能预设的频谱。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助快速傅里叶变换根据频率求出所述定子阻抗(Zd)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，针对所述定子阻抗(Zd)的实部和虚部计算所述定子阻抗(Zd)的频率响应。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，由短路的所述励磁绕组(7)测量励磁电流(iF)，其中，从所述定子电流的励磁电流(iF)和d分量确定作为第二调节参数的励磁电流(iF)与定子电流的比率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，将求出的、计算的和/或确定的调节参数存储以在矢量调节中使用。
7.一种用于电驱动器(1)的调节装置(4)，所述调节装置用于执行矢量调节，其中，所述调节装置(4)被设置用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，借助所述调节装置(4)在启动阶段中能确定并且能存储用于矢量调节的至少一个调节参数，其中，在所述启动阶段结束后，至少一个存储的调节参数能用于所述矢量调节。
8.一种电驱动器(1)，具有：
-变频器(5)，和
-至少一个电机(2)，
其中，所述变频器(5)具有根据权利要求6所述的调节装置(4)，其中，电压测量装置(8)和电流测量装置(6)设置在变频器(5)与电机(2)之间的电连接中。
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