CN1947026B - 用于识别多相电机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别与一个变流器(10)连接的多相电机(1)的方法，以使变流器(10)适配于所连接的电机(1)，该方法在有效的生产运行以前进行。建议如下：将多相电机以其多个电机相连接到变流器(10)上。将至少一个第一和及第二测试信号从变流器(10)导入到所连接的多相电机(1)的多个电机相的至少一个相上。测量测试信号的至少两个因果序列。对测量结果进行分析以得到测量值(r1、r2)并且将这些测量值归入一个比较函数(60、50)。将该比较函数与一个参考函数(60a、60b、50a、50b)相比较，该参考函数代表多相电机的一个类型。

Description

用于识别多相电机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别与一个变流器连接的、具有一个定子和一个转子以及作为绕组的“电机相”的多相电机(电动机或发电机)的方法。

背景技术

控制多相电设备(电机)、如同步电机或异步电机的现代变流器(Umrichter)其本身就是可换接的。它们并非固定地针对一种电机类型，而是包括用于多种电机类型的程序段及控制功能，例如用于所述的同步电机或异步电机或其它的多相电机如磁阻电机或类似同步的电机或伺服驱动装置等。不同的电机类型有意义地用不同的控制函数、调节函数及不同的参数进行控制及调节。并且对于不同的电机类型其可能的监控函数也不一定绝对相同。

因此在调试运行时必需识别所连接的电机的类型，该类型由调试人员在变流器以其它参数进一步地适配于驱动环境(电动机情况下)及实际的电机以前预定给变流器。

但负责调试运行的人员不总是了解电机类型。他必需基于检验目录、型号目录及其它的信息获得关于当前待调试运行的电机类型的可靠性。与在其结构形式上不能简单地从外部区分伺服电动机相比，更为困难的是确定它们是否是同步电机类型还是异步电机类型。在视觉上这些伺服驱动装置从外部几乎不可区分；通常借助一个铭牌来区分，但不总是以清晰的文字给出关于电机类型的信息，而其它的数据列举了驱动装置的外围环境如电压、功率或电机相的端子布局。

发明内容

因此本发明的任务在于，简化并更可靠地进行调试运行且使其时间缩短，无需为了能够识别电动机类型而提供实施该调试运行的目录或数阵。换句话说，它应减轻负责该问题人员的负担，自动地确定电机类型或根据人员本身的知识将电机类型预定给变流器。就这方面来说，该系统本身应可在调整到所连接的设备(＝电机)的类型上。

为此变流器保存一些函数，这些函数允许它本身识别所连接电机的类型。对此还涉及控制部分，该控制部分包括能够选择的程序段。并且该任务也可通过一个装置来解决(，该装置可实施规定的方法步骤，只要它们不在于：电动机或发电机及变流器的接线端子必需被连接。

这些函数允许自动地识别，无需输入电机类型。该识别例如这样来进行，即通过适当的激励来识别在定子角上的电阻或阻抗分布。对于至少一个另外的测试信号设置至少一次的重复。由此得到至少一个另外的测量值，它成为比较函数的组成部分，该比较函数根据特征(g)与多个参考函数的至少一个相比较。

重复涉及步骤(b)至(d)，并且也可进行多次重复，同时形成(补充及扩展)比较函数。该时间区段也被称为“识别阶段”，必要时被扩展以进行比较步骤(特征(g))，并且在该阶段期间，电机可通过轴已与从动侧刚性地耦合。如果设置了这种耦合，则电机在识别阶段期间不转动。

在重复时，关于测试信号的类型具有不同的形式。测试信号可以相同，但施加在不同的电机相和/或定子场的不同电角位置上。在此情况下，应避免与角位置相结合的测试信号，它们提供冗余的信息。但冗余测量也可被归纳，以便得到一个平均值，该平均值在一定的角位置上与同一个测试信号多次地得到一个第一测量值，其中该第一测量值被归纳为多个测量值的第一平均值。

对于所连接的电机，对在角度上的阻抗分布进行识别。如果角度上的阻抗分布近似恒定，则可推断出例如为异步电机。如果阻抗分布具有至少一个单值的最高点和一个最低点(最大值和最小值)，则可推断为例如恒定激磁的同步电机。

通过变流器本身识别的可能性是在其控制部分的范围内实现的，该控制部分根据识别结果释放地或调节地得到用于变流器的控制程序，这由识别程序自动地进行，无需受负责电机调试运行的人员的影响。

这里对变流器应理解为任何类型的功率装置，该功率装置能够输出用于控制所述多相电机的功率-调节信号。在此情况下其出发点是，不同类型的变流器(逆变器，可控整流器，变频器，频率转换器及其它类型)在这里被概括地描述为一个“变流器”的概念。变流器由一个电网供电，该电网也可具有交变电压，但并非绝对必需具有交变电压。也可以由一个直流电压回路供电，后者也可被设置为在两个不同交流电压回路之间的中间回路，它不一定仅是一个变流器的组成部分，而是使用了该中间回路的整个变流器族的组成部分。

在将多相电动机或发电机的电机相连接到变流器的电相(输出端)上之后，在一个生产运行开始之前，即在调试运行时，进行第一测试信号的导入。该测试信号通过在变流器与多相电机之间的连接导线被传送并且具有至少一个序列(Folge)。该因果序列(

 Folge)例如是多相电机的电流、电压或其它物理量的改变，它将由所属的测量装置进行检测。对该检测的(第一)测量结果进行分析并作为测量值归入一个比较函数。

多个相继接收的测量结果给出了待形成的比较函数的多个测量点。由分析出的测量结果得到的比较函数与一个参考函数相比较。

与可电气驱动的多相电机的可识别的类型的数目相应地，可以提供多个参考函数用于进行比较。一个变流器可具有与它能够操作的针对类型的控制程序或调节程序或监控程序一样多的参考函数。每个参考函数用于一种类型的多相电机，使得最类似的参考函数的选择与通过测量结果求得的比较函数的比较同时地确定出哪种电机类型是最可能的。

当通过该第一次比较可求得适合的电机类型时，用多个参考函数中的一个进行比较就能满。也可以进行多个比较并对比较的相似性结果进行相互比较，以便求得最类似的参考函数，它被作为最可能的电机类型

根据这样进行的类型识别可从供生产运行支配的多个系统程序中选择并给定出一个系统程序。对于这些程序可理解为如调节部分、控制部分或监控部分这样的程序段或程序部分。如果识别出一个异步电动机，则装载用于异步电动机的调节程序部分，用于变流器的所属控制程序部分及专门针对异步电机的监控程序。也可不是由一个本地存储器直接地进行选择，而是可以通过数据连接部分来提供这些程序，通过该数据连接部分调用它们并预定给用于运行的变流器。

通过这种预定，变流器(与控制部分)适配于所连接的多相电机，而无需由实施该调试运行的人员在这方面进行选择。

在有效的生产运行之前，由该测试运行求得的比较函数与至少一个参考函数相比较。这样的比较可以多种方式进行，不一定要通过一种视觉上的比较，但该视觉上的比较非常适合图示说明。例如可通过待比较的函数的一种相关性来进行比较。也可使用一种点对点-比较或统计学的其它的比较函数。“比较”在这里仅象征性地代表求出比较函数和参考函数的相似性。

最好为电阻或阻抗的并且在多个测量和多个测试信号的序列中得出一个电阻或阻抗分布的测量结果涉及多相电机的所有电流及所有电压。因此也可涉及多个多相的或多相-测试信号。将一个多相的测试信号施加到所述电机相上，该测试信号共同地形成所述的测试信号。由测试信号引起的因果序列可以是在一个相应定子角上的电流及电压的改变，或转速或位置-改变。对这些改变进行测量并且然后进行分析，用于逐点地形成所述的比较函数。

测试信号的特性可具有统计学的性质，也可设置一个脉冲信号或一个交变信号，该信号可作为静止的交变信号或作为短时的交变信号施加影响，例如仅施加这样长的时间，即转子确定的实际转动位置实际保存不变。

如果由多个测量值形成比较函数，则相对不转动的定子或不转动的定子场的多个角位置是共同的量，通过该量存储、描绘或显示由测量值影响的物理量的分布。在此进行这种显示或描述象征性地用于说明工作方式，但在该方法流程中不仅以这里说明的图示方式显示，而且还为了识别目的被存储。这些值的分布被存储在一个存储区域中，它们既涉及至少一个参考函数，也涉及比较函数及然后由所述的比较步骤彼此位置正确地进行比较。

多相电机的可转动的转子的位置(转动位置)连续改变不会发生，但也可如此缓慢地进行改变，以致对于该运动来说，具有更高频率的叠加的测试信号总是可以在近似静止的位置点上或定子系统中的转动位置上按因果关系产生一个有代表性的测量值。在此情况下转子可能的运动频率与测试信号频率是明显不同的。

要求保护的本发明的一个优点在于这样的能力，即电机(通过轴)已耦合到或可耦合到从动侧的机械上并且在此情况下可以进行识别阶段。在此情况下尽可能地不产生轴的旋转运动。在识别阶段结束及识别出电动机类型后，在该情况下变流器被调整到电机的旋转运动上，才允许该旋转运动。这允许即使在调试运行后且各生产运行之间电机类型的识别，变流器将要进行一次初始化或被更换及在事先被编程的电机类型将失去其存储。

为激励所使用的测试信号之所以被这样地描述，是因为它被施加在电机端子上。与此相对地，在其电路框图形成上或在电路技术上也有不同于测试信号的先导信号

它们并非绝对必需被看成测试信号，尤其是不在磁场定向控制或调节时。这里在磁场或磁通定向系统(d-q变换及定向)中可给定d分量的调制，然后它将作用在变流器之后的多相电机的所有相上。并且从在电机上测出的因果序列获得的物理的测量值，例如阻抗，也可在信号流程图的不同平面上得到。因此在磁场定向系统中可求得一个电流矢量并且在该象征性的平面上计算一个阻抗。

只要前面作为测量结果的分析提到电阻或阻抗以及测试信号，它们并非绝对必需理解为仅在信号流程图的一个确定平面上。不过应电气上在多相电机的附近进行因果序列的物理测量，但当在变流器上进行测量并且电流或电压的源(Ursache)通过长导线传送到多相电机时，这在空间上也可以是非常远的。

大多数情况下人们考虑的是一个三相系统，在三相电流和电机的电机相情况下，优选一个作为同步电机或异步电机的驱动装置。

由于在一个电机中可存在多个极，故该说法涉及这样一种“电机”，在更高的极对数情况下，它在机械系统中多重地分布在圆周上。

在假定二极电机(p＝2)的最简单的情况下，该电机相应于一个机械机，它作为例子被表示在附图中。它相应地转换到一个更高的极对数上。

比较函数被配置给所连接的电机并且通过测试信号求得；参考函数被配置给电机类型，由此比较可得出所连接的电机是何类型。

在此情况下可从外部向一个相应连接的电机内“向内电观察”，但这种观察通常在视觉上仅当电机被解体时才可能。因此，观察的正常情况结束在用于将变流器的电相连接到电机的电机相上的接线盒上。在测试工作中进行的向电机内的电观察允许检查测试信号相对转子位置的多个角位置。在此情况下，当在定子系统中不同的测试信号在圆周上相对转子运动并且在离散角位置上、但基本上全面地在比较函数中描述电机时，转子可基本上保持不转动；但在此情况下也可考虑，转子位置在一个转动角上改变而电测试信号不转动地保持在定子的同一角位置上。在此情况下调节信号使转子运动到不同的实际转动位置上而作为多相测试信号的电测试信号保持在定子系统中的同一角位置上。

如果转过多个转子位置，例如多于50个转动位置，则可很有把握地推断出所连接的电机的类型。与转子可转动类似地，电测试信号也可在圆周上移动，而转子的转动位置基本保持相同。转子受电机相上电测试信号的影响也有微小的运动是不可排除的，即使在信号值小且频率低时也如此。因此有利的是，进行交变信号多次的方向改变，以致第一测试信号的运行方向与例如第二或一个另外的测试信号的运行方向相反地相互补偿。一个多重的交替改变是有利的，以便使转子产生的有效转动尽可能地小。

通常地说，电角的转动位置是变化的、由测试信号的相对转子的转动位置的磁通矢量来代表，或通过转子的转动或通过测试信号的电角的转动。该相对的位置改变可以作到：向所连接的电机内电观察并且在多个不同的位置关系上检测对用于比较目的的测量量的作用。

相应地，最小数目的测量值在测试信号相继改变的情况下被传送到定子系统中的最小数目的角位置上。通过测试信号的角位置给出了扫描间隔(Abtastraster)，它最好小于10°(电机)，在更高的分辨率时也可小于3°。在用360°的电角进行比较时得到相应数目的测量值。

可以理解，离散的测量值在时间上相继地被记录，即使在多个多相测试信号的情况下在时间上也相互隔开间隔地产生。

彼此相继的测试信号的施加点之间的时间间隔愈小，配置给所连接的电机的比较函数的建立工作愈快，该比较函数的建立在为识别电机类型与参考函数进行比较以前发生。

多相测试信号具有所连接电机的多个电机相的其含义。但也可是在多个这样的测试信号相继地施加到所连接的电机上的意义上的多重使用，其中所述多个测试信号，即第一、第二、第三等测试信号确定了待求的比较函数分布的离散点的数目。

多个测试信号给出大量的点继而对于所连接的电机得到可很好复现的比较函数。分辨率愈粗，分布愈不精确并且偏差值或测量误差的影响愈大，如通常的扫描系统就是这样的情况。

附图说明

以下将借助实施例深入且充实地描述本发明。

图1表示调节及控制系统的具有象征性表示的各单元的一个电路框图，该调节及控制系统用于通过一个由电网N供电的变流器10对一个多相电机1进行调试运行，

图2表示对于两种不同的电机类型即异步电机DAM和同步电机DSM的、相对于定子角α描绘的标识(测量)比较函数的用符号表示的图，

图3表示用于多种类型的多相电机的、相对于定子角α描绘和参考函数，

图4表示多相电机在调试运行(测试运行)期间，即在作为多相电机1的电动机的有效生产运行以前用于图1或图5的多相电机1的类型识别的流程图(flow-chat)，

图5a、

图5b、

图5c表示与电机轴或驱动轴线垂直的各个截面图，用于说明不同的电机类型和用于类型识别所使用的在定子中的角位置，这些角位置用α_i(或αi)表示。

具体实施方式

在图4中表示用于识别作为具有定子1a和转子1b的电动机的、与一个变流器10连接的多相电机的一个示范性的方法流程。用于这种识别的控制程序的流程对于该例子被转移到调试运行中。该方法开始于调试运行80a而结束于在80e上的由该控制程序作出的相关电动机类型的选择。该程序是根据图1的一个控制程序20的一部分，在图1中表示出外围环境，该识别将在该外围环境中在标识的意义上进行。

多相电机1的常规运行流程被视为生产运行，也被称为MPA。在这以前进行的是调试运行操作。

也可以是，当电动机被更换、在其位置上出现一个不同的电动机1或在调试运行后在第一次生产运行中未达到可靠的结果时，在以后根据图4重复流程控制来进行调试运行。对于调试运行的概念应普遍地理解，它既包括第一次调试，也包括今后的重新的调试，或在生产运行暂停期间对调试运行的验证。

这里在该例中所示的电动机1是多相电机的一种可能性，它也可包括发电机。作为可能的电动机和发电机涉及异步电机、同步电机、这些电机的专门构型，如伺服电动机、磁阻电机及其它的旋转磁场电机。为了识别根据图4的流程图及图5a、5b及5c中概要表示的一种相应类型的电机，负责调试运行的人员将多相电动机以其现有的多个电机相(作为绕组的)连接到变流器上。这将通过接线箱3及多芯导线4来实现，该导线的另一侧连接在变流器端子上。基于变流器10的高开关频率该导线可被屏蔽。通常使用的相数为三。在导线连接方面最好设置三根导线(及一个PE接线)，在接线箱中被接线，并且该变流器10通过一个用于调试运行的控制装置20投入运行。

电动机1被表示为其输出轴2还未与待驱动的系统机械耦合。当电动机被识别并且变流器10被调整到其上时，该机械耦合可在以后进行。但该驱动装置也可已耦合到从动侧的机械上(通过轴或其它的离合器)，在此状态中在进行识别时应尽可能没有轴(和机器)的旋转运动。

根据图1的电动机具有一个象征性表示的定子1a及一个象征性表示的转子1b。电动机具有一个作为旋转位置的转子角和一个表征定子系统的定子角α。

在变流器的输入端上该变流器由多相电网、通常三相电网N通过馈入导线9供电。该电网被象征性地表示为通过一个整流器转换成一个中间回路。该中间回路对一个功率-未级供电，该功率-未级也被象征性地表示为可控的功率半导体器件。这些同样被象征性表示的可控半导体器件通过LED控制装置(例如作为光耦合器)由控制部分11来控制。该控制部分包括所有用于变流器所需的控制程序、调节程序及监控程序，这些程序例如涉及电流测量、电流监控、转速监控及其它的测量与监控功能。控制部分11由电动机1得到测量值，如电压值及电流值或由这里未分开表示的(与轴2耦合的)发送器得到一个位置值分布。

为了控制和调试运行，设有一个分开的控制电路20，该控制电路通过控制信号25影响变流器10的控制部分11，以便不仅由此间接地影响输出导线4上的信号，而且也获得其测量信号并且可以在图4的框架内进行分析。

实际的识别也在控制电路20中进行，它也可作为程序段或控制程序被组合在控制部分11中。

由变流器10输出的功率信号通过连接导线4被视为调节信号。这些调节信号由控制电路20控制及引起，并在一个测试工作中被转换成测试信号。这些测试信号在控制部分11的控制及调节过程中形成及通过变流器10的功率部分来转换，以致它们以一个或另一个待描述的方式馈入或输入电动机。

这样的测试信号的序列的测量，如电流测量、电压测量、转速测量或位置测量通过信号发送器来进行，这些信号发送器未被单独地描述并且传动技术领域中是通常的测量传感器。这些测量传感器的信号作为因果序列被传送回控制电路20，这象征性地通过一个传送多个信号的连接部分24来表示，或通过导线24′来实现。

电动机1由所述多相测试信号的激励不需要任何的导线或附加测量传感器，而仅使用在变流器与电动机之间的自然连接。

对源自测试信号的测量值进行分析，对于该分析在以下还要说明。该分析将导致一个比较函数，该比较函数用于两种不同的电动机类型，即异步电机及同步电机，在图2中用点(同步电机)及用叉(异步电机)来表示。这里该比较函数是一个相对于定子角α的阻抗分布Z(α)。

作为比较函数可描绘多个阻抗曲线或电阻曲线，该描绘为在一个存储器区域中的存储，并非绝对必要在视觉上显示出该函数分布。但对于说明及解释电机识别的工作原理，在存储器区域中相对定子角存储的测量值的图形表达是有意义的，在需要时对于负责调试运行的人员来说在显示器上的显示亦是重要的。但对于类型识别的功能不需要可视地显示。

在控制电路20或在变流器10的控制部分11的一个存储器区域中存储了至少一个、最好多个参考函数，其中的一些被表示在图3中。对于这些参考函数的每个配置给一个确定的电机类型(电动机类型)。每个参考函数代表唯一的一个配置给它的电机类型。在所示的例子中设有两个参考函数50a、50b，它们代表异步电机。参考函数60a、60b代表同步电机。参考曲线60a代表一个两极电机，而参考函数60b表示一个四极电机。它们也是根据图2相对一个假定电动机的角α来描绘代表该电动机特征的阻抗分布Z(α)。

对于参考函数并非绝对需要对于同一电动机类型保持多个函数，只要使参考函数50b及60a的存储及给定能代表一个异步电机及一个同步电机就足够了。但在同步电机的专门构型或确定的电动机类型的结构类别，如伺服电动机的情况下，被证明有利的是，设有多个参考函数，它们以其电阻或阻抗值分布调整到确定的电动机类型及结构类别上，以致可实现电动机的可靠识别。

如果电动机类型被识别，则控制部分11中的控制环境也调整到该类型上。这可如此地实现：由在一个程序存储器12中的多个控制程序12a、12b、12c选择或释放出一个控制程序，而用于其它电动机类型的其它控制程序保持不使用或静态。这可这样地实现，由一个主存储器将用于调节已识别的电动机类型所使用的控制程序装载到工作存储器中。

也可取代控制程序，以同样的方式方法给定一个调节程序，也可以是一个监控程序。

接着控制部分11被调整到该电动机上并且可根据使用环境的给定值来控制变流器10。该变流器匹配于所连接的电机1。

准备识别无需程序的选择及比较，而已存在了相应于图2的一个比较函数，该比较函数可应用或使用来确定所连接的电动机的类型。在难以识别或当自动识别得到不可靠结果的情况下，可在这里未示出的但上面已提到的显示器上对使用者显示这种比较函数，以便可作到由此显示相应的结论。该显示结果本身固有地带有配置给一个确定电动机类型的信息，但它借助在控制电路20中存在的参考函数通过自动比较可能不够可靠地识别。

根据图4，在电动机1通过连接导线4连接到变流器10上后开始起动调试运行，并且在步骤79中负责调试运行的人员通知控制电路20：借助操作装置输入不知道该电动机类型。如果该电动机是已知的，则该识别很简单及沿路径78进行。然后跟着两个询问：是同步电机还是异步电机，需要时也可有多个其它类型的发电机或电动机，以便将所属的程序装载到控制部分11的工作存储器12中。

在步骤96中，装载异步电机的程序；在步骤95中，则装载同步电机的程序。因此结束该调试运行过程并且由使用者的给定或输入识别出电动机类型。如果该输入为不可能，则电动机识别进行到第一询问步骤79的NO(否)分支。

在第一流程步骤90中，通过电流或电压信号激励(“通电流”)该电动机，如上所述，这些信号通过变流器10传送到控制导线4上。在第二步骤91接收与角度相关的测量值。角度相关性相应于定子角α并以其离散的给定值“i”来指示，如α₁、α₂、α₃、α_i，其中i＝1至p，它们表示不同的定子角及由此表示定子磁场1的不同角度。i是1与p之间的递增变量，其中p最好在50与360之间。

在第三步骤中，作为对电动机1上因果序列进行分析的例子确定阻抗。作为因果序列，例如当电压或电流给定时，可考虑电流及电压。这些量的测量导致了导入的测试信号的序列。在这里未示出的例子中，该对该序列的分析可通过电阻或阻抗的确定来实现。在分析时，对于所调节到的任何角度α_i计算出阻抗作为测量值。

在第四步骤93中，在该阻抗函数与图3中所示的、优选多个给定的函数相比较的意义上，对作为阻抗分布Z(α)的多个已分析出的阻抗进行描述和分析。比较-阻抗分布的确定与图2相对应。

在步骤92中对确定的阻抗值的配置可在阻抗值确定后来进行，使得在步骤93中，渐渐地形成阻抗曲线或阻抗分布。但对这些阻抗也可暂缓其计算，以便首先收集用于多个旋转位置的测量值，及然后总地将这些测量值换算成阻抗且建立并存储阻抗分布。

在步骤100中进行分析。对该阻抗分布进行分析，看它是否为恒定的或基本上恒定地分布，这在步骤100a中进行。它相应于根据图2的阻抗分布50。如果对该询问的回答为肯定(YES，是)的，则控制电路20在步骤96中将用于异步电机的程序12a装载到控制部分11的程序存储器12中，即引起该装载或释放程序存储器中的该程序段。其它的程序段12b、12c则被锁止。

如果对询问100a的回答不是肯定的，则进行关于阻抗分布60的显著的最小值或最大值的一个另外的询问100b，变换地，对于多相电机也可有多个这样的最小值及最大值。这些极值由阻抗分布Z(α)中的各个计算的测量值r1、r2...来表示。如果对该询问100b的回答为肯定，则在步骤95中释放用于同步电机的程序12c(或多个程序部分)或引起装载或被装载，这通过在控制部分11的工作存储器12中取入或存入一个用于同步电机的程序段12c来实现。程序12a、12b被锁止或不被装载。

询问步骤100也可被修改及仅由一个询问100a组成，这时将保证，仅产生两种电动机类型选择并且否定一种电动机类型的存在将自动地导致：确定出连接了不同的电动机类型。

但当适于被识别的电动机类型被分开地询问及用相应的询问及相应的特性比较(根据配置给它的比较函数与至少一个、最好所有其它的参考函数的比较)被肯定地确认时，该相对简单的询问可改善其可靠性。当设置了各个询问100a、100b以便每种电动机类型分开地肯定选择及识别时，在最大可能相似性意义上的一致性将分开地确定出每种电动机类型，而不是通过否定选择来确定，在否定的情况下将这样来确定，即现有的n种电动机类型中的n-1种电动机类型不能被满足时，则“必定是”第n种电动机类型。

如果在图4所示的控制流程中在两种假定电动机类型的情况下对于所连接的一个电动机类型其询问100a、100b得不到肯定的回答，则假定存在接线上或系统中的差错。则必需检查电动机及电缆接线，这由步骤94给出。然后重新开始该识别方法，或是如所述地通过电动机类型的询问步骤79，或是由使用者发出的一个释放的询问，及根据步骤90在不同的角位置上激励电动机。

在图4中简化表示的按识别100的询问100a、100b也可包括多个阶段及多个询问，如在开始部分借助图3的多个参考函数所描述的。

这些象征性地并且简化地表示的“询问”也可包括计算在内，计算包括所求得的参考函数50或60与至少一个、优选所有存在于控制电路20中的参考函数60a、60b、50a、50b。比较可通过公知的计算方法、尤其是统计学的计算方法来进行。对于两个函数检查其相似性的一种可能性的例子是相关性。它可出现在图4的流程图的询问100的位置上。

可被使用的测试信号是多种多样的。它们可以带有统计信号的特征，也可带有交变信号的特征，也可用脉冲信号工作，及也可给定短的交变信号，该短的交变信号仅在保持测量角α_i的持续时间上通过连接导线4馈送到电动机。所有测试信号都是多相的，在大多数情况下它们涉及三相测试信号，这些三相测试信号总地通过其连接导线4影响电动机。

不同类型的测试信号增益一方面在于磁场定向的d-q侧上的调制。但也可能在信号电路图的其它位置上进行电动机1的相应激励，其中多个、尤其是表征三相的三个电压值，这些电压值确定角位置或位置α，所属的测试回答属于这些位置(作为因果序列)。

不一定是慢速的旋转定子磁场作为磁场定向的矢量在圆周上扫描电动机1。也可以是各个扫描点，这些扫描点不必彼此直接跟随。它们仅在确定例如阻抗的分布情况下才重新正确地配置。

信号脉冲在变流器10的输出侧上也可作为电压脉冲，如在三相上调制的电压系统，该电压系统本身以一个磁场定向的矢量慢速地旋转。

具有d/q定向的磁路图是用于计算的一个例子，其中使用作为α(定子角)函数的阻抗值Z(α)。也可使用电流值，这时这些电流值是输入信号的一个(因果)序列，该输入信号作为测试信号(激励信号)使用。

在图2及3中所述的比较还将详细地描述，该比较在流程图中发生在区域100中。

在该例中使用的计算量“阻抗”可对于多个位置来确定，它可作为离散的量α₁、α₂、α₃、...α_i，也就是以电流测量及电压测量为依据，通过按阻抗值的计算分析测量值来确定。

也可使用其它的计算量。还可直接地使用电流信号以取代计算来用于比较函数的表示及配置。

需要比较的量必需是可比较的，例如横坐标，这里为定子角，必需是可与根据图3的参考函数相比较的，而纵坐标，这里是阻抗值也必需是可比较的。如果为了进行比较描绘了电流值、电压值或位置值或转速值，则根据图3的参考函数具有相应的构型或函数。

通过控制导线4由这里来单独表示、但上面已描述的测试信号的多相激励将离散地在多个α值上，即电动机1的多个定子角上进行。

也可在1Hz的转速范围中进行角度的缓慢改变，以致在相应的时刻短时地连接测试信号，该信号被配置给一个固定的离散的角位置。在此情况下测试信号具有比旋转磁场频率ω_d显著地高的频率，它使还未识别出的多相电机的转子运动。

对于这种运动及这种控制，按照一个信号的纯控制和给定值来说，调节还未调整到电动机类型上，该调节也可以与电动机类型是否已知无关地进行，。

作为测试信号的一个例子，以控制信号出现的或仅在确定的角位置上给定的频率信号最好具有多个10Hz的频率，以便使多相电机1在其对于测量给定的转动位置上不会改变。作为测试信号的交变信号也可被选择较高的频率，如100Hz以上。只要是统计的或脉冲的信号，所使用的频率总是远超过所述的10Hz的最低频率。

作为结果记录测量值，这些测量值被看成测试信号的“因果序列”(测试应答)。由这些测量信号或确定出测量值，例如阻抗Z，或确定出其它的计算量，这些量用于借助一个参考函数与一个比较函数进行比较。

这样绘制和分析出以及赋于一个比较函数的测量值r1、r2、...不应选择得太少。试验表明，沿一个电旋转角的分布的50个测量值可导致可靠的结果。当测量多个测试值、直至以1°的角增量测试360个值时，可得到高的精确度。有时10°至低于3°(120个测量值)的角度差(增量)就足够了。

作为比较函数的图形50自然地得到一个非连续分布的函数，它在一个理想的连续的函数周围具有一定的测量值的带宽，在图2中对于一个同步电机该比较函数由测量值或计算值表示在分布图形60中，而对于异步电机则表示在分布图形50的一个带宽区域b中。

不可避免的是，在一个近似的分布中也存在偏差值，这些偏差值通过滤波或似然性控制可首先作为过大地偏离平均值的值而被剔除，以便不会歪曲实际测量结果。然后保留位于带宽中的用于这里为阻抗Z的物理量的测量或计算值，这些值能够与根据图2的参考函数相比较。用于DSM(同步电机)的函数60具有一个显著的最小值61及一个显著的最大值62；相反地，作为一个对所连接的异步电机求得的不同的比较函数的函数50则无这样显著的最大值及最小值。所有测量值或计算值位于一个容差带的范围中，该容差带可被选择在±20％的范围中或低于±10％或更低。其参照量是所有测量值(所有测试信号)的平均值。

该容差带可在识别图2的函数时使用，或也可在根据函数50b的参考量的情况下用容差带b1作为比较的基础，而无需对图2中的函数分布50的各个计算值或测量值先进行分析或解析。如果多个获得的计算值在比较带宽b1以内，则在根据图4的判断框100中可被推断为异步电机。

为了确定容差带适合的方式是形成平均值。所有被测的量的平均值形成是允许的容差带的百分比数据的给定值，这时应这样地解析：所有测量值是否“基本上恒定地”分布，即在一个给定的容差带以内，或无显著的最大值或最小值。

多个参考函数，例如50a、50b可被推断为同一类型，一方面在参考函数50a的情况下用于精确地识别恒定的测量值而另一方面在参考函数50b的情况下用于识别较大的容差带宽b1。

用于同步电机的参考函数可能与极数相关地具有不同数目的最小值及最大值。这里也可进行标准化，它用于规则地仅比较与参考函数60a相应的一个最小值及一个最大值。

如果根据图2的识别得到多个最小值及最大值，则函数60a被相应地压缩，以便可以用作比较比例尺。

在α1、α2、α3上的各个离散的测量值形成了根据图2的比较函数，其中后标i从1至p递增。也可采纳电阻r_i来取代阻抗z_i。

对于其中转子角实际保持不变的例子，描绘在定子系统α中测量值。当各个测量信号在时间上这样间隔地导入，以致它们具有不同的旋转方向并且在此情况下作为交变信号构成很小的幅值时，则不产生转子1b的任何运动。这里当交变信号相继依次取得不同的旋转方向时，将起到有利的作用，这将在控制系统中通过相位的极性变换来实现。频繁的交替变化用于使转子的运动有效地(在测试持续时间上)累积到实际为零。

如果在信号交变的情况下转子通过其转子-位置角改变时，测试信号的角α基本上保持相同。两种可能性允许转子位置及测试信号的角位置相对地转动。

图5a至5c表示具有转子1b及定子1a的各种电动机的截面图。

在图5a中象征性地表示出定子的槽1a′及转子的槽1b′，在其中嵌入定子或转子的绕组。在该截面图中可看到气隙δ(delta)。在定子和/或转子绕组“通过电流”时，通过相应的绕组，在气隙中产生出一个具有一个磁场的序列的相应电流负荷，该电流负荷通过多相测试信号定位及由此给定测试信号的磁通矢量的一个角位置，这些角位置在根据图5a的异步电机的情况下具有六个离散的角位置α1至α6。

如果在根据图5a的电机上以α1，然后α2、α6，然后α3、α5，最后α4的顺序进行测量，则总体上得不到转子1b相对定子1a的有效转动。这样用六个测试信号在定子位置α1至α6时对于图5a的电机求得的比较函数相应于图2中作为异步电机的函数50。转子在其圆周上没有气隙的实质性波动。

在图5b中表示一个同步电机，该电机通过控制信号使其转子1b的转子角改变而在定子角α1、α2...αn时总是停留在定子的同一角位置上。

转子及定子的零角度

在测量期间被弃掉，而转子与定子之间的相对位置允许测量出根据图2的作为比较函数的函数60并存储到控制部分11的存储器中。用虚线象征性地表示出转子的旋转位置

它相应于当转子仍留在

时定子的角位置α为α＝-90°。

最后图5c表示同步电机的测量，根据转子1b的一个实际上不变的机械转动角

和用于多个测试信号的一个离散变化的定子角αi的给定值，在所示的例子中使用了其中八个测量信号，从i＝1至i＝8。由此可得到根据图2的具有八个离散点(测量值)的比较函数60，这些离散点在其分布中具有一个显著的最小值及一个显著的最大值。

Claims (73)

1.用于识别与一个变流器(10)连接的、具有一个定子和一个转子(1a、1b)的多相电机(1)的方法，具有以下的方法步骤：

(a)将多相电机以其多个电机相连接到变流器(10)上，其中所述多相电机是同步或异步电机；

(b)将一个第一测试信号从变流器(10)导入到所连接的、作为同步电机或者异步电机的多相电机(1)的多个电机相的至少一个相上；

(c)测量第一测试信号的至少一个因果序列；

(d)对作为因果序列的测量结果进行分析以得到一个第一测量值(r1)；

(e)对于至少一个另外的测试信号至少一次地重复步骤(b)至(d)，以得到至少一个另外的因果序列和至少一个另外的测量值(r2)；

(f)将这些测量值归入一个测量的比较函数(60、50)；

(g)将该比较函数与多个参考函数(60a、60b、50a、50b)中的至少一个相比较，其中每个参考函数代表唯一的多相电机的类型，其中一个参考函数代表同步电机，另一个参考函数代表异步电机；

(h)选择与比较函数(50、60)最接近的参考函数；

(i)借助选择出的参考函数，在变流器(10)的一个控制部分(11)中，给定(25)多个可支配的系统程序(12a、12b、12c)中的一个；

以使变流器(10)适配于受它控制的多相电机。

2.根据权利要求1的方法，其中，对于多相电机的至少一个作为电机相的绕组利用多个测试信号的多个测量结果建立比较函数，这些多个测量结果通过扩展或补充逐渐地形成比较函数。

3.根据权利要求2的方法，其中，比较函数与多个参考函数相比较，以便确定与它最接近的参考函数及借助它确定所属的电机类型。

4.根据权利要求3的方法，其中，至少两个参考函数代表不同一的多相电机类型，即同步或异步电机。

5.根据权利要求1的方法，其中，根据特征(e)，对多相电机(1)的至少一个不同的电机绕组进行步骤(b)至(d)的重复，以得到第一测量值(r1)。

6.根据权利要求5的方法，其中，所述电机绕组是一个电机相。

7.根据权利要求2的方法，其中，对于所有电机绕组建立比较函数。

8.根据权利要求1的方法，其中，变流器具有一个控制部分(11)及一个功率部分(10)。

9.根据权利要1的方法，其中，变流器是一个功率装置，该功率装置通过多个电输出相输出(n，4)功率-调节信号并且由一个中间回路获得调节信号，该中间回路由一个整流器从电网(9，N)供电。

10.根据权利要求1的方法，其中，比较函数(60、50)和所述至少一个参考函数(50a、60a)将相同的物理量描述为在同一系统参数(α)上的测量值(r1、r2)的序列。

11.根据权利要求10的方法，其中，该物理量是在所连接的多相电机的定子角(α)上的电阻或阻抗(Z)。

12.根据权利要求10的方法，其中，该物理量的分布作为测量值序列在参考函数(50a、50b)中在定子角(α)上恒定地分布。

13.根据权利要求10的方法，其中，至少一个参考函数(50a、50b)没有显著的最大值及显著的最小值。

14.根据权利要求10的方法，其中，至少一个参考函数的物理量的分布具有至少一个显著的最小值及至少一个显著的最大值(60a、60b)。

15.根据权利要求11的方法，其中，描绘在定子角(α)上的被测量的并作为测量值求得的电阻或阻抗值(r1、r2、...)的至少绝大多数位于一个带(b)以内，该带不大于一个平均值的±20％地构成，该平均值由测量值得到。

16.根据权利要求11至15中一项的方法，其中，由第一测试信号的测量的因果序列得出的测量量是不同于阻抗或电阻的物理量。

17.根据权利要求1或10的方法，其中，对多个测量结果进行分析并且作为多个测量值归入比较函数(50、60)，其中分析包括一个换算，用于由测量结果确定测量值。

18.根据权利要求1的方法，其中，具有用于多相电机(1)的多个类型的多个系统程序(12a、12b、12c)，作为调节程序部分、控制程序部分或监控程序部分。

19.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一个因果序列是一个或多个电流、电压、转速或位置改变。

20.根据权利要求1的方法，其中，所述至少第一测试信号是一个静止的交变信号、一个脉冲信号或一个短时的频率-交变信号。

21.根据权利要求20的方法，其中，交变信号具有至少10Hz的频率，以便当该交变信号出现在多相电机(1)的电机相或绕组上时，多相电机的转子不明显改变其转动位置

22.根据权利要求1、2或20的方法，其中，一个相应的测试信号同时地被施加到多个相上并且是一个相应的多相测试信号。

23.根据权利要求20的方法，其中，第一测试信号具有100Hz以上的频率。

24.根据权利要求1、20或23的方法，其中，一个低于10Hz的交变-基本信号作为多相-调节量允许多相电机(1)的转子(1b)按其转动位置缓慢地转动，并且多个测试信号按时间间隔被调制到该多相-调节量上。

25.根据权利要求1或20的方法，其中，多相电机的转子(1b)通过一个调节信号被运动到多个不相等的转子位置

上，以便保留在相应转动位置上地将一个相应的测试信号导入到电机相上，并且测量相应的因果序列，用于对用于比较函数(50、60)的多个测量值进行分析。

26.根据权利要求25的方法，其中，转到多相电机的多个转子位置上，并且在一个相应的测试信号情况下对相应的因果序列进行测量。

27.根据权利要求1的方法，其中，对于一个另外的测试信号重复步骤(b)至(d)，以便得到一个另外的测量值(r2)。

28.根据权利要求27的方法，其中，根据权利要求1的特征(e)进行多次重复，直到形成一个具有多个测量值的比较函数(50、60)，将该比较函数与所述至少一个参考函数(60a、60b、50a、50b)相比较。

29.根据权利要求27或28的方法，其中，作为第二或第三测试信号的每个另外的多相测试信号都是一个多相信号，以形成在多相电机(1)的定子系统(α)中的多个磁通位置矢量，在转子(1b)实际上不运动的情况下，将这些矢量分布在定子的不同角位置(α1、α2、α3)上。

30.用于准备将所连接的作为具有一个转子(1b)和一个定子(1a)的电机的多相电机(1)的类型识别为同步电机或者异步电机的方法，该电机可借助用于多个电机相的调节信号(4)由一个变流器(10、11)进行控制；其中

-在转子(1b)不运动的情况下，在多个定子角(α1，α2，α3)上经由电机的一个多相电绕组用多个多相测试信号对连接到变流器上的多相电机(1)加载；

-由在所连接的多相电机的定子的相应定子角位置上测量的、一个相应的多相测试信号的因果序列来确定一个测量值(r1、r2；z_i)；

-多个这样确定的测量值(Z_i(α))确定出一个比较函数(60、50)；

以准备从多个可能的不同电机类型中对多相电机(1)类型作出确定。

31.根据权利要求30的方法，其中，在一个相应的定子角(α、α1、α2)上的一个相应测试信号的因果序列为电流值，而一个由此确定的测量值为一个在一个相应定子角位置(α_i)上的相应的电阻或阻抗值(r_i、z_i)。

32.根据权利要求31的方法，其中，通过所述多个定子角位置(α_i)得出多个这样确定的电阻或阻抗值(z_i)，作为“电转动角”，以形成作为旋转电场角(α)的函数(Z(α))的比较函数。

33.根据权利要求1的方法，其中，所述至少第一测试信号及所有另外的测试信号被给定在一个三相电流(N)的三相系统中。

34.根据权利要求30的方法，其中，每个测试信号是一个三相信号，它形成在定子角系统(α)中的一个磁通矢量，并且在多个不等的角(α1、α2、α3)上给定测试信号，以形成一个可相对定子角(α)存储或描绘的测量值函数(50、60)作为所连接的多相电机(1)的比较函数。

35.根据权利要求34的方法，其中，这样地实现测试信号，使得转子不转动或仅很小地转动，直至完成建立一个完整的比较函数为止。

36.根据权利要求30的方法，其中，使多个测试信号的电角(α1、α2)和转子(1b)的机械角位置

彼此相对改变，以便可由定子检测转子相对于测试信号的角的不同位置。

37.根据权利要求30或36的方法，其中，该角涉及一个极对。

38.根据权利要求36的方法，其中，在两个测试信号的相邻角之间的角度差小于10°。

39.根据权利要求36的方法，其中，在建立比较函数(50、60)期间，多次改变测试信号的运行方向，以便使转子(1b)的有效转动减至最小。

40.根据权利要求38的方法，其中，所述角度差小于3°。

41.用于识别与一个变流器(10)连接的、具有一个定子和一个转子(1a、1b)的多相电机(1)的方法，该方法在电机的有效生产运行以前进行，具有以下的方法步骤：

(a)将多相电机以其多个电机相连接到变流器(10)上；

(b)将一个第一测试信号从变流器(10)导入到所连接的、作为同步电机或者异步电机的多相电机(1)的多个电机相的至少数个相上；

(c)测试第一测试信号的至少一个因果序列；

(d)对作为因果序列的测量结果进行分析以得到一个第一测量值(r1、r2)并且将这些测量值归入一个比较函数(60、50)；

(e)将该比较函数与多个参考函数(60a、60b、50a、50b)中的至少一个相比较，其中每个参考函数代表多相电机的一个作为电机类型的类型，其中一个参考函数代表同步电机，另一个参考函数代表异步电机以便选择与比较函数(50、60)最接近的参考函数；

(f)借助选择出的参考函数，在变流器(10)的控制部分(11)中，给定(25)多个可支配的系统程序(12a、12b、12c)中的一个；以使变流器(10)适配于受它控制的、作为同步电机或异步电机的电机类型。

42.根据权利要求41的方法，其中，对于多相电机的所有绕组利用多个测试信号的多个测量结果建立比较函数，这些多个测量结果逐渐地形成或扩展比较函数。

43.根据权利要求42的方法，其中，比较函数与多个参考函数相比较，以便确定与它最接近的参考函数及借助它确定所属的电机类型。

44.根据权利要求43的方法，其中，至少两个参考函数代表不同一的多相电机类型。

45.根据权利要求41的方法，其中，所述分析由电流测量计算电阻或阻抗。

46.根据权利要求41的方法，其中，所述多个系统程序具有调节程序部分、控制程序部分或监控程序部分。

47.根据权利要求41的方法，其中，一个参考函数代表一个作为同步电机的同步发电机。

48.根据权利要求41的方法，其中，变流器具有一个控制部分(11)和一个功率部分(10)。

49.根据权利要41的方法，其中，变流器是一个功率装置，该功率装置通过多个电输出相输出(n，4)功率-调节信号并且由一个中间回路获得调节信号，该中间回路由一个整流器从电网(9，N)供电。

50.根据权利要求41的方法，其中，比较函数(60、50)和所述至少一个参考函数(50a、60a)将相同的物理量描述为在同一系统参数(α)上的测量值(r1、r2)的序列。

51.根据权利要求50的方法，其中，该物理量是在所连接的多相电机的定子角(α)上的电阻或阻抗(Z)。

52.根据权利要求50的方法，其中，该物理量的分布作为测量值序列在参考函数(50a、50b)中在定子角(α)上恒定地分布。

53.根据权利要求50或52的方法，其中，至少一个参考函数(50a、50b)没有显著的最大值及显著的最小值。

54.根据权利要求50的方法，其中，至少一个参考函数的物理量的分布具有至少一个显著的最小值及至少一个显著的最大值(60a、60b)。

55.根据权利要求41的方法，其中，描绘在定子角(α)上的被测量的并作为测量值求得的电阻或阻抗值(r1、r2、...)的至少绝大多数位于一个带(b)以内，该带不大于一个平均值的±20％地构成，该平均值由测量值得到。

56.根据以上权利要求41至44中一项的方法，其中，由第一测试信号的测量的因果序列得出的测量量是不同于阻抗或电阻的物理量。

57.根据权利要求41或50的方法，其中，对多个测量结果进行分析并且作为多个测量值归入比较函数(50、60)，其中分析包括一个换算，用于由测量结果确定测量值。

58.根据权利要求41的方法，其中，具有用于多相电机(1)的多个类型的多个系统程序(12a、12b、12c)。

59.根据权利要求41的方法，其中，所述至少一个因果序列是一个或多个电流、电压、转速或位置改变。

60.根据权利要求41的方法，其中，所述至少第一测试信号是一个静止的交变信号、一个脉冲信号或一个短时的频率-交变信号。

61.根据权利要求60的方法，其中，交变信号具有至少10Hz的频率，以便当该交变信号出现在多相电机(1)的电机相或绕组上时，多相电机的转子不明显改变其转动位置

62.根据权利要求41、42或60的方法，其中，一个相应的测试信号同时地被施加到多个相上并且是一个相应的多相测试信号。

63.根据权利要求60的方法，其中，第一测试信号具有100Hz以上的频率。

64.根据权利要求41、60或63的方法，其中，一个低于10Hz的交变-基本信号作为多相-调节量允许多相电机(1)的转子(1b)按其转动位置缓慢地转动，并且多个测试信号按时间间隔被调制到该多相-调节量上。

65.根据权利要求41或60的方法，其中，多相电机的转子(1b)通过一个调节信号被运动到多个不相等的转子位置

上，以便保留在相应转动位置上地将一个相应的测试信号导入到电机相上，并且测量相应的因果序列，用于对用于比较函数(50、60)的多个测量值进行分析。

66.根据权利要求65的方法，其中，转到多于50个的多相电机的多个转子位置上，并且在一个相应的测试信号情况下对相应的因果序列进行测量。

67.根据权利要求41的方法，其中，对于一个另外的测试信号重复步骤(b)至(d)，以便得到一个另外的测量值(r2)。

68.根据权利要求67的方法，其中，根据权利要求41的特征(e)进行多次重复，直到形成一个具有多个测量值的比较函数(50、60)，将该比较函数与所述至少一个参考函数(60a、60b、50a、50b)相比较。

69.根据权利要求67或68的方法，其中，作为第二或第三测试信号的每个另外的多相测试信号都是一个多相信号，以形成在多相电机(1)的定子系统(α)中的多个磁通位置矢量，在转子(1b)实际上不运动的情况下，将这些矢量分布在定子的不同角位置(α1、α2、α3)上。

70.根据权利要求1的方法，其中，当至少进行步骤(b)至(f)期间，多相电机(1)已通过一根轴(2)耦合到一个从动侧上。

71.根据权利要求1的方法，其中，在至少一次或多次地用步骤(b)至(f)进行的识别阶段期间，多相电机(1)实际上不转动。

72.根据权利要求1的方法，其中，在定子场的每个不同的电角位置(α)上导入另外的测试信号。

73.根据权利要求72的方法，其中测试信号是相同的。

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