DD269960A1 - METHOD FOR FIELD-ORIENTED MANAGEMENT OF ASYNCHRONOUS MACHINE BY RIVER DIFFERENTIAL METHOD - Google Patents

METHOD FOR FIELD-ORIENTED MANAGEMENT OF ASYNCHRONOUS MACHINE BY RIVER DIFFERENTIAL METHOD Download PDF

Info

Publication number
DD269960A1
DD269960A1 DD31195287A DD31195287A DD269960A1 DD 269960 A1 DD269960 A1 DD 269960A1 DD 31195287 A DD31195287 A DD 31195287A DD 31195287 A DD31195287 A DD 31195287A DD 269960 A1 DD269960 A1 DD 269960A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
rotor
vector
asynchronous machine
stator
coordinate system
Prior art date
Application number
DD31195287A
Other languages
German (de)
Inventor
Rolf Schoenfeld
Volkmar Mueller
Wilfried Hofmann
Joachim Krause
Original Assignee
Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elektroprojekt Anlagenbau Veb filed Critical Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority to DD31195287A priority Critical patent/DD269960A1/en
Publication of DD269960A1 publication Critical patent/DD269960A1/en

Links

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur feldorientierten Fuehrung einer Asynchronmaschine nach dem Flussdifferenzverfahren durch Vorgabe der Komponenten der Staenderstromsollwerte ueber einen Sollwertrechner in einem an den Vektor des Rotorflusses orientierten Koordinatensystem und Regelung dieser vorgegebenen Sollwerte durch je einen Stromkomponentenregler fuer die Laengs- und Querkomponenten des Staenderstromes, die die entsprechenden Stellgroessen fuer die Ansteuerung eines Entkopplungsnetzwerkes zur Kompensation des Staenderspannungskreises der Asynchronmaschine errechnen. Bei dem erfindungsgemaessen Verfahren wird die maximal moegliche Dynamik der Asynchronmaschine erreicht. Der Einfluss der nichtlinearen Magnetisierungskennlinie sowie der temperaturabhaengigen Widerstandsaenderung im Rotor werden beruecksichtigt. Der Sollwertrechner berechnet aus dem Motormomentsollwert und dem am Pulswechselrichter ueber den Ansteuerautomaten anliegenden Staenderspannungssollwert erfindungsgemaess die Stromkomponentensollwerte, die Schlupffrequenz sowie den Sollwert des Rotorflussvektors. Ein Flussmodell berechnet ueber die Rotorspannungsgleichung im am Vektor des Rotorflusses orientierten Koordinatensystem aus den Istwerten der Stromkomponenten sowie der mechanischen Rotordrehzahl den Istwert des Rotorflussvektors. Soll- und Istwert des Rotorflussvektors werden verglichen und daraus ein Fehlervektor abgeleitet, der einem Adaptionsmechanismus zur Bestimmung der Verstellung des Parameters Rotorzeitkonstante zugefuehrt wird. Diese Verstellung liegt sowohl am Sollwertrechner als auch am Flussmodell an. Fig. 1The invention relates to a method for field-oriented management of an asynchronous machine according to the flow difference method by specifying the components of Ständerstromsollwerte via a setpoint computer in a vector of the rotor flux oriented coordinate system and control of these predetermined setpoints by a respective current component controller for the Laengs- and transverse components of Staenderstromes calculate the corresponding manipulated variables for the control of a decoupling network for the compensation of the stator voltage circuit of the asynchronous machine. In the method according to the invention, the maximum possible dynamics of the asynchronous machine are achieved. The influence of the non-linear magnetization characteristic and the temperature-dependent change in resistance in the rotor are taken into account. The command value calculator calculates, according to the invention, the current component nominal values, the slip frequency as well as the nominal value of the rotor flux vector from the desired engine torque and the stator voltage command value applied to the pulse inverter via the automatic control unit. A flow model calculates the actual value of the rotor flux vector via the rotor voltage equation in the coordinate system oriented on the vector of the rotor flux from the actual values of the current components and the mechanical rotor speed. The setpoint and actual values of the rotor flux vector are compared and from this an error vector is derived, which is fed to an adaptation mechanism for determining the adjustment of the parameter rotor time constant. This adjustment is applied both to the setpoint calculator and to the flow model. Fig. 1

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur feldorientierten Führung einer Asynchronmaschine naoh dem FlußdifferenzverfahrenMethod for field-oriented guidance of an asynchronous machine using the flow difference method

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur feldorientierten Steuerung einer Asynchronmaschine naoh dem Flußdifferenz veriahren duroh Vorgabe der Komponenten der Ständerstromsollwerte über einen Sollwertrechner.The invention relates to a method for field-oriented control of an asynchronous machine by the flow difference by setting the components of the stator current setpoints via a setpoint computer.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Steuerung und Regelung der Asynchronmaschine mit Kurzschlußläufer sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt. Das Ziel der meisten Steuerungs- und Regelungsverfahren besteht darin, duroh geeignete Maßnahmen das ! System zu entkoppeln, so daß ein Reglerentwurf mit den Methoden der linearen Regelungstheorie möglich ist. Die gewünschte gute Dynamik der Regelung der Asynchronmaschine erfordert weiterhin eine vom jeweiligen Arbeit spunkt abhängige betrags- und phasenriohtige Führung der Ständerspannung oder des Ständerstromes. Eine besonders einfache und übersichtliche Beschreibung des Be-/ triebsverhaltens der Asynchronmaschine gewinnt man, wenn alle Ströme, Spannungen und Flüsse der Maschine auf ein mit dem Vektor der Rotorflußverkettung umlaufendes Koordinatensystem bezogen v/erden. (Verfahren der ' Feldorientierung) .For controlling and regulating the asynchronous machine with squirrel-cage rotor, a large number of methods are known. The aim of most control and regulatory procedures is to take appropriate action ! System decouple, so that a controller design with the methods of linear control theory is possible. The desired good dynamics of the control of the asynchronous machine further requires a point of the respective work point dependent and phasenriohtige leadership of the stator voltage or the stator current. A particularly simple and clear description of the loading / operating behavior of the asynchronous machine is obtained if all the currents, voltages and flows of the machine are related to a coordinate system revolving around the vector of the rotor flux linkage. (Method of field orientation).

Ausgangspunkt der regelungstechnisohen Behandlung der Asynchronmaschine ist ein Grundwellenmodell mit den bekannten Vereinfachungen:The starting point for the control-technological treatment of the asynchronous machine is a fundamental wave model with the known simplifications:

- verlustfreier linearer m&guotisoher Kreis ohne magnetische Vorzugsriohtunglossless linear m & circle without magnetic preferential ring

2 6 9 9 i ο2 6 9 9 i o

- stromverdrängungsfreie Läufer- Current-displacement rotor

- Annahme konzentrierter Parameter- Acceptance of concentrated parameters

- sinusförmige Eingangsgrößen- sinusoidal input variables

Ytegen der Rotationssymmetrie der Masohine erweist sich zur einfacheren mathematischen Beschreibung der Maschine die Einführung von komplexen Vektoren für Strom, Spannung und Fluß als günstig« Damit ist die Abbildung der resultierenden Stranggrößen als Vektoren in der komplexen Ebene möglioh. Es läßt sich folgendes Gleiohungssystem zur Beschreibung der Asynchronmaschine in einem mit Wk umlaufenden Koordinatensystem angeben»The symmetry of the Masohines, in order to simplify the mathematical description of the machine, makes the introduction of complex vectors for current, voltage, and flux favorable. Thus, the mapping of the resulting string sizes as vectors in the complex plane is possible. The following equation system for describing the asynchronous machine can be specified in a coordinate system revolving around Wk »

(. Bewegungsgleichung Momentengleiohung(Equation of motion Momentegleiohung

LäuferflußverkettungLäuferflußverkettung

/3// 3 /

StänderflußverkettungStänderflußverkettung

r Lsh +Lm\r /4/ r Lsh + Lm \ r / 4 /

Läuferspejinungsgleichung (Kurzschlußläufer)Rotor equation (squirrel cage)

StänderspannungsgleichungStator voltage equation

Naoh der Zweichsentheorie kann der Übergang von den komplexen Systemgleichungen zu reellen Gleichungen durch 'j Aufspaltung der Vektorgleichungen in Real- und Imaginär- " | teil erfolgen^ Von besonderer Bedeutung für weitere Ver-According to two-branch theory, the transition from complex system equations to real equations can be made by splitting the vector equations into real and imaginary parts.

9 9*09 9 * 0

einfachungen und die Auslegung der Regelungsstruktur ist die Wahl eines geeigneten Koordinatensystems, auf das alle Vektoren zu beziehen sind.Simplifications and the design of the control structure is the choice of a suitable coordinate system to which all vectors are to be referred.

Zur übersichtlichsten Beschreibung der Asynchronmaschine gelangt man duroh die Einführung eines rotierenden Koordinatensystems, dessen reelle Achse mit dem Vektor der Rotorflußverkettung zusammenfällt. Die Vektoren für Strom, Spannung und Fluß sind dann im stationären Zustand Gleichgroßen. In diesem feldorientierten Koordinatensystem (d-q-System) lassen sioh die flußbildende und die momentbildende Komponente des Ständervektors i getrennt einprägen. Das ist aus regelungs;echnisoher · Sicht besonders vorteilhaft, da es damit gelingt, die Dynamik der D.vehstromasynchronmasohine auf iie einer fremderregten Gleichstromnebenschlußmaschine abzubilden.For the clearest description of the asynchronous machine one arrives duroh the introduction of a rotating coordinate system whose real axis coincides with the vector of Rotorflußverkettung. The vectors for current, voltage and flux are then equal in steady state. In this field-oriented coordinate system (d-q system), the flow-forming and moment-forming components of the stator vector i can be impressed separately. This is particularly advantageous from a control, economic point of view, since it succeeds in depicting the dynamics of the D.vehstromasynchronmasohine on iie a separately excited Gleichstromnebenschlußmaschine.

Im feldorientierten Koordinatensystem gehen die Span- ,· nungsgleichungen /5/> /6/ über inIn the field-oriented coordinate system, the chip equations / 5 /> / 6 / go over

/τ// Τ /

/8//8th/

Aus den Gleichungen /2/-/4/» /7/» /Bf:lassen sich die Ständerflußverkottung und der Rotoistrom i eliminieren. Bei Einführung der Komponentendarstellung der VektorenFrom equations / 2 / - / 4 / »/ 7 /» / Bf: the stator fluxing and the rotor current i can be eliminated. At the introduction of the component representation of the vectors

und Beachtung der Peldorientierung, d»h. die reelle Ach se des feldorientierten Koordinatensystem stimmt auoh während dynamischer Vorgänge mit χ Uberein» gilt:and observance of the Peld orientation, ie. the real axis of the field-oriented coordinate system agrees with χ during dynamic processes.

und die Gleichungen /2/-/4/, /7/, /8/ lassen sioh zu dem reellen Gleiohungssystera der Asynohronmasohine zusammenfassen:and the equations / 2 / - / 4 /, / 7 /, / 8 / can be summarized as the real equation of the asynohrone masohine:

- iss(i+/t>r4tf)ts tpKr ffef-tyLis Zs9 /10/- iss (i + / t> r4t f ) ts tpKr ffef-tyLis Zs 9/10 /

Dabei bezeichnen ig, die feldbildende und i die momentbildende Komponente des Ständerstromvektors i .In this case, ig, the field-forming and i designate the torque-forming component of the stator current vector i.

Die wesentliche Aufgabe der Drehmoment und KLußführung der Asynchronmaschine besteht in der Beseitigung der gegenseitigen Verkopplung der Zustandsgrößen durch vorge-j schaltete Entkopplungsnetzwerke. Zum Entwurf wird das mathematische Modell der Maschine invertiert. Die Ausgangsgrößen der Maschine dienen ala Modelleingangswerte (Sollwerte) und die Ausgangssignale des Modells steuern die Eingänge der Maschine.The essential task of torque and torque control of the asynchronous machine is to eliminate the mutual coupling of the state variables through pre-switched decoupling networks. For the design, the mathematical model of the machine is inverted. The outputs of the machine are used as model input values (set points) and the output signals of the model control the inputs of the machine.

Bei der Asynchronmaschine werden zwei Teilmodelle zur Kompensation verwendet: Das erste Teilmodell dien': der Entkopplung des Ständerkreises (Entkopplungsnetzwerk II -EK II-) und das zweite zur Kompensation des Läuferkreises (Entkopplungsnetzwerk I). Bei Speisung der Asynchronmaschine duroh einen Wechselrichter mit Ständerstromeinprägung kann das Entkopplungsnetzwerk II entfallen, da dann die Spannungseingänge der Asynchronmaschine nicht benutzt werden und der Ständerspannungskreis unwirksam bleibt. Die duroh das Entkopplungsnetzwerk I zu realisierenden Beziehungen ergeben sioh duroh Umstellung der Gleichungen des Läuferkreises. Aus den EingangsgrößenIn the asynchronous machine, two partial models are used for compensation: The first partial model is used: the decoupling of the stator circuit (decoupling network II -EK II-) and the second to compensate for the rotor circuit (decoupling network I). When feeding the asynchronous duroh an inverter with Ständerstromeinprägung the decoupling network II can be omitted, since then the voltage inputs of the asynchronous machine are not used and the stator voltage circuit is ineffective. The duroh the decoupling network I relationships to be achieved sioh duroh conversion of the equations of the rotor circuit. From the input variables

2699 4ο2699 4o

des Modells Momentsoliwert und Flußsollwert werden dirokt die Sollwerte für die Stromkomponenten igd und i sowie die Schlupffrequenz coT bereohnet. Das entspricht dem Prinzip der feldorientie-rten Steuerung (z.B. naoh Flügel): "Drehzahlregelung umriohtergespeister Asynohronmasohlnen bei Steuerung des Flusses durch Entkopplungsnetzwerke" Diss. TU Münohen 1981).of the model torque value and flux setpoint, the desired values for the current components i gd and i as well as the slip frequency co T are reproduced dirokt. This corresponds to the principle of field-oriented control (eg the wing): "Speed control of regenerated Asynohronmasohlnen in controlling the flow through decoupling networks" Diss. TU Münohen 1981).

Die vollständige Kompensation der Asynchronmaschine gelingt nur, wenn diö Parameter der Entkopplungsnetzwerke mit den entsprechenden Motorparametern übereinstimmen und bei veränderlichen Motorparametern naohgeführt werden. Der Hauptvorteil best.ht in der Einfachheit der Aus-The complete compensation of the asynchronous machine succeeds only if the parameters of the decoupling networks coincide with the corresponding motor parameters and are carried out with variable motor parameters. The main advantage best.ht in the simplicity of the

> führung. Außer der mechanischen Rotordrehzahl zur Festlegung der Ständerfrequenz zur Vorgabe der Feldorientierung werden keine weiteren Meßwerte benötigt. Eine andere Möglichkeit besteht in der Rückführung der Zustandsgrößen Rotorfluß und Motormoment und Einsatz eines Flußreglers zur Vorgabe des Sollwertes für die Stromkomponente ig^ao-iT sowie eines Momentenreglers zur Festlegung des Sollwertes der Stromkomponente iflaso;Q· Das entspricht der Methode der feldorientierten Regelung (z.B. nach Ge.briel, R.: "Feldorientierte Regelung einer Asynchronmaschine ,nit einem Mikrorechner" Diss. TU Braunschweig 1982)> leadership. Apart from the mechanical rotor speed for determining the stator frequency for specifying the field orientation, no further measured values are required. Another possibility consists in the feedback of the state variables rotor flux and engine torque and use of a flux controller for specifying the setpoint value for the current component ig ^ ao -iT and a torque controller for determining the setpoint value of the current component i flaso ; Q · Da s corresponds to the method of field-oriented control (eg according to Ge.briel, R .: "Field-oriented control of an asynchronous machine with a microcomputer" diss. TU Braunschweig 1982)

Die Hauptschwierigkeit bei der Anwendung des geregelten The main difficulty in the application of the regulated

C. Verfahrens besteht in der Erfassung des einer direkten Messung i,a. nicht zugänglichen Vektors des Rotorflusses zur Ermittlung der Istwerte für die Flußkomponente und das Motormoment sowie die Vorgabe der Ständerfrequenz zur Einhaltung der Feldorientierung. Die Istwertberechnung ist nur über Modelle durchführbar. Grundsätzlich bietet sich die Möglichkeit, ein Flußmodell auf der Grundlage der Ständerspannungsgleiohung oder der Rotorspannungsgleichung zu bilden. Dabei w:.rd dem'Modell überC. Method consists of detecting the direct measurement i, a. inaccessible vector of the rotor flux for determining the actual values for the flux component and the engine torque and the specification of the stator frequency for maintaining the field orientation. The actual value calculation can only be carried out via models. In principle, it is possible to form a flux model based on the stator voltage equation or the rotor voltage equation. W: it's the model over

2 4.99. < ρ-2 4.99. <ρ-

die Rotorspänniingsgleiohung im d-q-Kocrdinatenaystem wegen des größeren Betriebsbereiohes bei niedrigen Drehzahlen und bei Stillstand der Masohine der Vorzug gegeben. Nachteilig ist die große Abhängigkeit des ModellUbertragungsverhaltens von der temperaturabhängigen Rotorzeitkonstante. Zur Beseitigung diese; Nachteils sind verschiedene adaptive Maßnahmen für die Nachführung der Rotorzeitkonstante des Flußmodells bekannt. Es wird beispielsweise der Vektor der gemessenen Ständerspannung mit dem aus dem Flußmodell abgeleiteten Ständerspannungsvektor verglichen und das entstandene Fehlersignal einem Indentifikationsregler zugeführt, der auf die Rctorzeitkonstante des Flußmodells einwirkt (nach Garces, 7j. ι "Parameter Adaption for the Speed-Controlled Static AO Drive with a Squirrel-Cage Induction Motor» in IEEE-Trans. IA 16 (1980)2, S. 173-178). Es ist ein erheblioher Aufwand zur Berechnung des Feh- < lersignals notwendig.the Rotorspänniingsgleiohung in the d-q-Kocrdinatenaystem because of the larger Betriebsbereiohes given at low speeds and at standstill Masohine preference. A disadvantage is the great dependence of the model transfer behavior on the temperature-dependent rotor time constant. To eliminate these; Disadvantageously, various adaptive measures for tracking the rotor time constant of the flux model are known. For example, the vector of the measured stator voltage is compared with the stator voltage vector derived from the flux model, and the resulting error signal is fed to an indentification controller, which acts on the reactor time constant of the flux model (according to Garces, Parameter Adaption for the Speed-Controlled Static AO Drive with A Squirrel-Cage induction engine "in IEEE Trans. IA 16 (1980) 2, pp. 173-178.) A considerable effort is required to calculate the error signal.

Eine sehr einfaohe Methode ist das Verfahren der Korrelation, bei den fortlaufend zusätzliche Teitsignale auf die d-Achse des Ständerstromes gegeben werden, um eventuelle Verkopplungen mit der q-Achse festzustellen (nach Gabriel, R.: "Feldorientierte Regelung einer Asynchronmaschine mit einem Mikrorechner" Diss. TU Braunschweig 1982), Nachteilig ist die Notwendigkeit zusätzlicher Testsignale die den Betriebsablauf stören. Weilerhin treten Abbildungsfehler des Modells u.a. wegen des frequenzabhängigen Amplitudenverhältnisses und der frequenzabhängigen Phasendifferenz der Ein- und Ausgangsgrößen des Modells bei der Strom- und Spannungserfassung sowie v/egen statischer und dynamischer Gleichanteile in den Ausgangsgrößen der Meßglieder auf. Die genannten Schwferigkeiten führen dazu, daß in hochdynamisohen Antrieben größere Probleme bei der Istwertbereoh*- nung über das Flußmodell auftreten.A very simple method is the method of correlation, in which additional time signals are continuously added to the d-axis of the stator current in order to determine possible couplings with the q-axis (according to Gabriel, R .: "field-oriented control of an asynchronous machine with a microcomputer" Diss. TU Braunschweig 1982), a disadvantage is the need for additional test signals that interfere with the operation. Weilerhin occur model error u.a. because of the frequency-dependent amplitude ratio and the frequency-dependent phase difference of the input and output variables of the model in the current and voltage detection and v / egen static and dynamic DC components in the output variables of the measuring elements. The above-mentioned difficulties mean that in highly dynamic drives major problems occur in the actual value calculation over the flux model.

Aus der DE-OS 30 34 251 (H 02 P 5/40) alnd ein Verfahren und eine Vorriohtung zum Ermitteln des Läuferwiderstandea einer Aaynohronmasohine bekannt. Danaoh erfolgt die EMK- und Flußbereohnung duroh Differentiation und Verreohnung gemessener Strom- und Spannungawerte« Modellparameteränderungen werden über interne Regelkreise vermindert.From DE-OS 30 34 251 (H 02 P 5/40) alnd a method and Vorriohtung for determining the Läuferwiderstandea aaynohrone masohine known. Danaoh performs EMF and flux reconciliation by differentiation and calibration of measured current and voltage values. "Model parameter changes are reduced via internal control circuits.

Bekannt ist aus der DE-OS 31 44 188 (H 02 P 5/34) eine Flußbestimmungseinrichtung für die feldorientierte Steuerung einer Drehfeldmaschine. Es wird ein Spannungs- und ein Strommodell zur Flußbestimmung vorgeschlagen, zwischen dem in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt umgeschaltet wird. Auf diesem Prinzip baut ein großer Teil der feldorieitierten Regelungen auf.It is known from DE-OS 31 44 188 (H 02 P 5/34) a flow determination device for the field-oriented control of a rotating field machine. A voltage and a current model for flux determination is proposed, between which it is switched depending on the operating point. A large part of the field-oriented regulations builds on this principle.

Ziel der· Erfindung ! Aim of the invention !

Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur feldorientierten FUhrung einer Asynchronmaschine nach dem Plußdifferenzverfahren vorzuschlagen, das mit vertretbarem Aufwand die maximal mögliche Dynamik der Asynchronmaschine bei einer geringer Abhängigkeit von der Magnetisierungskeunlinie und der Rotortemperatur.The aim of the invention is to propose a method for field-oriented guidance of an asynchronous machine according to the differential plus method, which with justifiable outlay the maximum possible dynamics of the asynchronous machine with a low dependence on the magnetization Keunlinie and the rotor temperature.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.- The technical problem which is solved by the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur r-_do??ientierten Führung einer Asynchronmaschine nach dem Flußdifferanzverfahren duroh Vorgabe der Komponenten der Ständerstromsollwerte über einen Sollwertrechner in einem an den Vektor des Rotorflusses orientierten Koordinatensystem und Regelung dieser vorgegebenen Sollwerte durch je einen Stromkomponentenregler für die Längs- undThe invention is based on the object, the method for r-_doIentierten leadership of an asynchronous machine according to the Flußdifferanzverfahren duroh specification of the components of the Ständerstromsollwerte via a setpoint computer in an oriented to the vector of the rotor flux coordinate system and control of these predetermined setpoints by a respective current component controller for the longitudinal and

die Querkomponente des Ständerstromes, die die entsprechenden Stellgrößen für die Ansteuerung eines Entkopplungsnetzwerkes zur Kompensation des Ständerspannungekreises der Asynchronmaschine errechnen so zu verändern, daß der Einfluß der nichtlinearen Magnetisierungskennlinie z.B. im Feldschwächbereich sowie der temperaturabhängigen V/iderstandsänderungen im Rotor berücksichtigt werden.the lateral component of the stator current, which calculate the corresponding control variables for the control of a decoupling network to compensate for the stator voltage circuit of the asynchronous machine so that the influence of the non-linear magnetization characteristic e.g. be taken into account in the field weakening range as well as the temperature-dependent V / dererstandsänderungen in the rotor.

- Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren errechnet der Sollwertrechner aus dem Motormomentsollwert und dem am Pulswechselrichter über einen Ansteuercatomaten anliegenden Ständerspannungssollwert die Stromkomponentensollwerte, die Schlupffrequenz sov/ie den Sollwert des Rotorflußvektors. Der Sollwertrechner berechnet die Sollwerte für die Strorakomponenten, die Schlupffrequenz und dem Rotorflußvektor so, daß die Steuerung nur im linearen Arbeitsbereich dey Antriebssystems arbeitet und Begrenzungen durch den Wechselrichter sowie die Asynchronmaschine hinsichtlich der" maximal möglichen Ständerspannung und die zulässigen Ständerstromes nicht wirksam werden. Ein Flußmodell berechnet über die Rotorspannungsgleichung im am Vektor des »Rotorflusses orientierten Koordinatensystem entweder aus den Istwerten der Stromkomponenten iS(jist» i . . und den Steuersignalen U ,5 U im flußsynchronen Koordinatensystem oder den Istwerten der Stromkomponenten i . . , j ^s λ is+ un(* ^en Steuerspannungssignalen ^8-J U Λ im ständerfesten Koordinatensystem sowie der mecha-According to the method of the invention, the command value calculator calculates from the engine torque command value and the stator voltage command value applied to the pulse inverter via a drive commutation the current component nominal values, the slip frequency and the target value of the rotor flux vector. The set point calculator calculates the setpoint values for the current components, the slip frequency and the rotor flux vector so that the control operates only in the linear operating range of the drive system and limitations by the inverter and the asynchronous machine with regard to the maximum possible stator voltage and the permissible stator current are not effective calculated using the rotor tension equation in the coordinate system oriented on the vector of the rotor flux, either from the actual values of the current components i S ( ji s t »i) and the control signals U, 5 U in the flux synchronous coordinate system or the actual values of the current components i λ is + un ( * ^ en control voltage signals ^ 8 -JU Λ in the stator fixed coordinate system and the mecha-

nischen Rotordrehzahl den Istwert des Rotorflußvektors. Der Istwert des Rotorflußvektors wird mit seinem Sollwert an einer Summationsstelle verglichen und daraus ein Fehlervektor abgeleitet. Der Fehlervektor wird einem Adaptionsmechanismus zugeführt und dieser bestimmt daraus die Verstellung des Parameters Rotorzeitkonstante derrotor speed is the actual value of the rotor flux vector. The actual value of the rotor flux vector is compared with its nominal value at a summation point, and an error vector is derived therefrom. The error vector is fed to an adaptation mechanism and this determines the adjustment of the parameter rotor time constant of

Steuereinrichtung der Asynchronmaschine zur Anpassung an zeitlich oder vom Betriebszustand abhängige Änderung der Parameter der Asynchronmaschine. Die Verstellung wird sowohl dem Sollwertrechner als auch dem Fiußmodell zugeführt. Die Parameteranpassung über den Adqptionsmechanismus arbeitet langsam gegenüber den mechanischen Vorgängen in der Asynchronmaschine, so daß Störungen im elektrischen Teil des Antriebssystems durch die Stromkomponentenregler ausgeglichen werden können.Control device of the asynchronous machine for adaptation to temporally or the operating state dependent change of the parameters of the asynchronous machine. The adjustment is supplied to both the setpoint calculator and the Fiußmodell. The parameter adjustment via the adoption mechanism works slowly with respect to the mechanical operations in the asynchronous machine so that disturbances in the electrical part of the drive system can be compensated by the current component controllers.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:

Pig. 1: eine Anordnung nach dem Flußdifferenzverfahren mit Indirekter Ständerwinkelbildung aus dem PiußmodellPig. 1: an arrangement according to the flux difference method with indirect stator angle formation from the Piußmodell

Pig. 2: eine Anordnung nach dem Plußdifferenzverfahren mit direkter Ständerwinkelbildung aus Drehzahlistwert und SchlupffrequenzsollwertPig. 2: an arrangement according to the plus / minus method with direct stator angle formation from actual speed value and slip frequency reference value

In einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung werden ausgehend von einem Momentensollwert m ,., sowie einem Ständerspannungsistwert ü_, der über einen Spannungsbegrenzungsregelkrels die Einstellung des Plußsollwertes 3Γτ30Ί1 innerkalb des linearen Regelbereiches vornimmt, im Sollwertrechner 1 die fluß- und momentenbildenden Komponenten ia(qao;n un<^ ^anaoll berechnet. Nachfolgend v/erden die Stromkomponentensollw6rte mit den Stromkomponentenistwerten verglichen, die nach vorheriger Koordinatenwandlung im Koordinatenwandler 9 von zwei bzw. drei Phasenströmen in die rechtwinkligen Stromkomponenten ig^ig-fc» -^s/? ist ^urc^ Vektort/re/itfMj imIn a first embodiment of the invention, starting from a torque setpoint m,., And a Ständerspannungsistwert ü _, which makes the setting of the Plußsollwertes 3Γτ30 Ί 1 i cal cal of the linear control range via a Spannungsbegrenzungsregelkrels, in setpoint calculator 1, the flow and torque-forming components i a. (q ao n un <^ ^ a naoll calculated following v / ground the Stromkomponentensollw6rte with Stromkomponentenistwerten compared to prior coordinate conversion in coordinate converter 9 of two or three phase currents in the rectangular current components ig ^ ig-f "- ^ s /? is ^ urc ^ vector / re / itfMj im

- ίο -- ίο -

Vektordreher 10 im flußsynohronen Koordinatensystem mit dem Ständerwinkel tf transformiert werden. Die Regelabweichungen der Ständerstromkomponenten R. -.} R. werden jeweils auf die Strorakomponentenregler 2;3 geleitet, deren Ausgangsgrößen y^ und y einem Entkopplungsnetzwerk 4 zugeführt werden, wo außerdem der Flußsol'.'.wert fre0-n und die mechanische Winkelgeschwindigkeit to zur Entkopplung der Stromkcmponenten "benutzt werden. Die dann entstehenden Signale sind die Steuerspannungskomponenten U„At U des Ständerspannungsvektors, die mittels Vektordrehung im Vektordreher 5 über den Ständerwinkel ifi eines ständerfesten Koordina- 'Vector rotator 10 are transformed in the Flußsynohronen coordinate system with the stator angle tf . . The control deviations of the stator current components R. -} R. are each the Strorakomponentenregler 2; passed 3 whose output variables y ^ and y are supplied to a decoupling network 4, also where the Flußsol value f RE0 -n and di e mechanical '.'. angular velocity to the decoupling of the Stromkcmponenten "are used. the signals are then generated the control voltage components U" at the stator voltage vector U, which by means of vector rotation in the vector rotator 5 through the angular stator ifi a stator-fixed coordination '

tensystems als u , y . überführt und in einem Ansteuerautomaten 6 zu Zündsignalen für den Zwischenkreisumrichter 7 umgewandelt werden, der aus Eingangsgleichrichter und mit konstante Gleichspannung gespeistem Pulswechselrichter zur Speisung einer Asynchronmaschine besteht.tensystems as u , y. transferred and converted in a Ansteuerautomaten 6 to ignition signals for the DC link converter 7, which consists of input rectifier and fed with constant DC voltage pulse inverter for feeding an asynchronous machine.

Zur Bildung des Istwertvektors des Rotorflusses ytiti und des Ständerwinkels <iT im Flußmodell 11 werden die Istwertkomponenten des Ständerstromvektors i und die Steuerkomponenten des Spannungsvektors ua sowie die mechanisehe Winkelgeschwindigkeit to herangezogen, wobei die Ständerstrom- und Ständerspannungskomponenten entweder im ständerfesten Koordinatensystem als i-Bc( jB^t i ö/3 ist und u , u- oder im flußsynchronen Koordinatensystem als 1SdISt' 1SqISt und usd' us« vorliegen können. Der di h Sikl ^l id KditTo form the actual value vector of the rotor flux ytiti and the stator angle <iT in the flux model 11, the actual value components of the stator current vector i and the control components of the voltage vector u a and the mechanisehe angular velocity to be used, wherein the stator current and stator voltage components either in the stator fixed coordinate system as i- Bc ( j B ^ t i ö / 3 i s t and u, u- or in the flux-synchronous coordinate system can be present as 1 SdISt ' 1 SqISt and u sd' u s. "The di h Sikl ^ l id Kdit

q dabei entstehende Ständerwinkel ^l wird aur Koordinatentransformation in den Vektordrehern 5 und 10 aowie ggf* im Plußmodell 11 selbst benutzt. Der berechnete Istwertvektor des Rotorflußes Υ*τ^β^ iat nachfolgend auf eine Summationssteile 12 geführt, mit d«r die Abweichung ,e vom im Sollv/ertrechner 11 gebildeten Sollwertvektor des RotorfluUes lf^rsonn festgestellt wird, die in einemq resulting stator angle φ1 is used for coordinate transformation in the vector rotors 5 and 10 and, if necessary, in the positive model 11 itself. The calculated actual value vector of the rotor flux Υ * τ ^ β ^ iat is subsequently guided to a summation part 12, with which the deviation, e, of the target value vector of the rotor flux lf ^ rso nn formed in the nominal value calculator 11 is determined

- 11 -- 11 -

Adctptionsmechanismus 13 die Änderung der temperatürabhängigen Rotorzeitkonstante ermittelt. Das Änderungssignal für die Rotorzeitkonstante Λ T wird zur Korrektur der im Sollwertrechner 1 verwendeten Rotorzeitkonstante benutzt und kann außerdem zur Korrektur der Modellrechnungen im Flußmodell 11 herangezogen werden.Adctptionsmechanismus 13 determines the change of the temperature-dependent rotor time constant. The change signal for the rotor time constant Λ T is used to correct the rotor time constant used in the setpoint calculator 1 and can also be used to correct the model calculations in the flow model 11.

Gemäß einer weiteren AusfuhrungsVariante nach Fig. kann der Ständerwinkel τ/1 zur Koordinatentransformation in den Vektordrehern 5 und 10 aus einer Summationsstelle 14 des im Sollwertrechner 1 gebildeten Schlupffrequenzsollwertes tJ und der mechanischen V/inkelgeschwindigkeit cj zur Ständerfrequenz α und nachfolgender Integration im Integrator 15 gewonnen v/erden. Die im Flußmodell evtl. benötigten Koordinatentransformation»** wird dann durch interne Bildung eines Tränsformationswinkels realisierbar Durch die schnalle unterlagerte Stromkomponentenregelung im feldorientierten Koordinatensystem wird eine schnelle und feinfühlige Beeinflussung des Motormoments des spannungseingeprägten Wechselrichters %xpeicm. <2/folgt ein Ausgleich von Störungen im elektrischen Teil des Antriebssystems und verbessert die Dynamik bei Führungsgrößenänderungen und Fehlanpassungen des Entkopplungsnetzwerkes. Mit vertretbarem Aufwand wird eine maximal möglich«) Dynamik erreicht. Der Einfluß der nichtlinearen Magnetisierungskennlinie, z.B. im Feldschwächbereich, sowie der temperaturabhängigen Widerstandsänderung im Rotor werden berücksichtigt.According to a further embodiment variant of FIG. 1, the stator angle τ / 1 for the coordinate transformation in the vector rotators 5 and 10 can be calculated from a summation point 14 of the slip frequency setpoint tJ formed in the setpoint calculator 1 and the mechanical velocity cj to the stator frequency α and subsequent integration in the integrator 15 The required coordinate transformation ** in the flux model can then be realized by internal formation of a tearing angle. The buckle lower-level current component control in the field-oriented coordinate system leads to a fast and sensitive influencing of the motor torque of the voltage- injected inverter % xpeicm Compensates for disturbances in the electrical part of the drive system and improves the dynamics of reference variable changes and mismatches of the decoupling network. At a reasonable cost, the maximum possible dynamics is achieved. The influence of the non-linear magnetization characteristic, eg in the field weakening range, as well as the temperature-dependent change in resistance in the rotor are taken into account.

Claims (1)

Patentanspruchclaim Verfahren ßur feldorientierten Führung einer Ayöyxi-· ohronmasohine nach dem Flußdifferenzverfahren duroh Vorgabe der Komponenten der S,tänderstromsollwerfce über einen Sollwert rechner in ein<rji an den Vektoi? des Rotorflusses orientierten Koordinatensystem und Regelung dieser vorgegebenen Sollwerte duroh je einen Stromkomponentenregl-ir für die Längskomponente des Ständerströmes und die Querkomponente des Ständerstromes, die die entsprechenden Stellgrößen y^ und y für die Ansteuerung einoe Entkopplungsnetawerkes zur Kompensation des Ständerspannungskreisea der Asynchronmaschine errechnen,Method for field-oriented guidance of an Ayyxi-ohronmasohine according to the Flußdifferenzverfahren duroh specification of the components of the S, tänderstromsollwerfce about a setpoint calculator in a <rji to the Vektoi? the rotor flux oriented coordinate system and control of these predetermined setpoints duroh ever a Stromkomponentenregl-ir for the longitudinal component of Ständerströmes and the transverse component of the stator current, which calculate the corresponding manipulated variables y ^ and y for driving einoe Entkopplungsnetawerkes to compensate the Ständerspannungskreisea the asynchronous machine daduroh gekennzeichnet, daß der Sollwertreohner (t) v_ aus dem Motormcmentsollwert(m_ -^) und dem am PuIswoohselrichter (7) über einen Ansteuerautomaten (6) anliegenden Ständerspannungssoliwert die Stromhromponentensollwerte(iadsoll} ieqeoll), die Schlupffre- quenz(O r)sowie den Sollwert des Rotorflußvektors ίψ Q0-I-I) so berechnet, daß die Steuerung nur im linearen Arbeitsbereich des Antriebssystems arbeitet und Begrenzungen durch den Wechselrichter (7) sowie die Asynchronmaschine (8) hinsichtlich der maximal möglichen Ständerspannung und des zulässigen Ständerstromes nicht wirksam werden,daduroh characterized in that the set value converter (t) v_ from the Motormcmentsollwert (m_ - ^) and the PuIswoohselrichter (7) via a Ansteuerautomaten (6) applied Ständerspannungssoliwert the Stromhromponentensollwerte (i adsoll } i eqeoll ), the slip frequency ( O r ) and the setpoint of the rotor flux vector ίψ Q 0 -II) calculated so that the controller only works in the linear operating range of the drive system and limits by the inverter (7) and the asynchronous machine (8) with respect to the maximum possible stator voltage and the permissible stator current not effective become, daß ein Flußmodell (11) über die Rotorspannungsglei- f chung im am Vektor des Rotorflusses orientierten Koordinatensystem entweder aus den Istwerten der Stromkomponenten(i di +j igai«+)1111^ ^en Steuerspannungssignalen (u,j U ) im flußsynchronen Koordinatensystem oder den Istwerten der Stromkomponenten ^ saist* 1SAiSt)1111^ den s'fceuersPannunSssignalen(Us^·, U)im ständerfesten Koordinatensystem sowie der mechanischen Rotordrehzahl(td!)d8n|Istwert des Eotorflußvektors(γrist)berechnet, that a flow model (11) over the Rotorspannungsglei- f deviation in the vector of the rotor flux oriented coordinate system, either from the actual values of the current components (i d i + j igai "+) 1111 ^ ^ s control voltage signals (u, j U) in flußsynchronen coordinate system or Actual values of the current components ^ saist * 1 SAiSt) 1111 ^ the s ' fceuers P annun Sssignalen (U s ^ ·, U ) in the stator-fixed coordinate system as well as the mechanical rotor speed (td!) D8n | actual value of the Eotorflußvektors (γ rist ) calculated -f3--F3- daß der Istwert des Rotorflußvektors mit seinem Sollwert an einer Summationsstelle (12) verziehen und daraus ein Fehlervektor(e)abgeleitet wird, daß der Fehlervektor einem Adctptionsmeohanismus (13) zugeführt wird und dieser daraus die Verstellung (j Tx) des Parameters Rotorzeitkonstante der Steuereinrichtung der Asynchronmaschine (8) zur Anpassung an zeitlioh oder vom Betriebszustand abhängige Änderung der Parameter der Asynchronmaschine bestimmt, daß die Verstellung ( 4 1^x) sowohl dem Sollwertreohner (1) als auch dem Flußmodell (11) zugeführt wird, daß die Parameteranpassung über den Adcfptionsmachanis- , mus (13) langsam gegenüber den mechanischen Vorgängen in der Asynchronmaschine (8) arbeitet, so daß Störungen im elektrischen Teil des Antriebssystems durch die Stromkomponentenregler (2} 3) ausgeglichen werden können.that the actual value of the rotor flux vector with its setpoint at a summation point (12) forgave and from an error vector (e) is derived, that the error vector is fed to a Adctptionsmeohanismus (13) and this from the adjustment ( j T x ) of the parameter rotor time constant of the control device the asynchronous machine (8) for adaptation to Zeitlioh or the operating state dependent change of the parameters of the induction machine determines that the adjustment ( 4 1 ^ x ) both the set value element (1) and the flow model (11) is supplied, that the parameter adjustment on the Adcfptionsmachanis- , mus (13) slowly compared to the mechanical operations in the asynchronous machine (8) works, so that disturbances in the electrical part of the drive system by the current component controller (2} 3) can be compensated. Hierau X leitenLead Hierau X
DD31195287A 1987-12-31 1987-12-31 METHOD FOR FIELD-ORIENTED MANAGEMENT OF ASYNCHRONOUS MACHINE BY RIVER DIFFERENTIAL METHOD DD269960A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD31195287A DD269960A1 (en) 1987-12-31 1987-12-31 METHOD FOR FIELD-ORIENTED MANAGEMENT OF ASYNCHRONOUS MACHINE BY RIVER DIFFERENTIAL METHOD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD31195287A DD269960A1 (en) 1987-12-31 1987-12-31 METHOD FOR FIELD-ORIENTED MANAGEMENT OF ASYNCHRONOUS MACHINE BY RIVER DIFFERENTIAL METHOD

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DD269960A1 true DD269960A1 (en) 1989-07-12

Family

ID=5596342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DD31195287A DD269960A1 (en) 1987-12-31 1987-12-31 METHOD FOR FIELD-ORIENTED MANAGEMENT OF ASYNCHRONOUS MACHINE BY RIVER DIFFERENTIAL METHOD

Country Status (1)

Country Link
DD (1) DD269960A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19539557B4 (en) * 1995-10-13 2006-11-23 Transresch Antriebssysteme Berlin Gmbh Method for controlling a mains converter with voltage intermediate circuit
CN106602953A (en) * 2016-12-16 2017-04-26 浙江大学 Method for verifying induction motor rotor time constant based on magnetic field orientation accuracy

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19539557B4 (en) * 1995-10-13 2006-11-23 Transresch Antriebssysteme Berlin Gmbh Method for controlling a mains converter with voltage intermediate circuit
CN106602953A (en) * 2016-12-16 2017-04-26 浙江大学 Method for verifying induction motor rotor time constant based on magnetic field orientation accuracy
CN106602953B (en) * 2016-12-16 2018-11-09 浙江大学 The verification method of induction electromotor rotor time constant based on field orientation accuracy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0043973B1 (en) Rotating-field machine drive consisting of an inverter-controlled rotating-field machine, and a control system for an inverter connected to two alternating voltage integrators and a model computer circuit
DE3034275C2 (en)
DE3212439C2 (en) Method for operating an asynchronous machine fed by fast electrical actuators
DE4240210C2 (en) Control device for field-oriented control of an asynchronous motor
DE3600661C2 (en)
EP0127158B1 (en) Method and apparatus to derive the flux vector of an induction machine from the stator current and the stator voltage, and application thereof
DE102005032703A1 (en) An origin offset calculating method of a rotational position detecting device of an electric motor and a motor control device using the calculating method
DE19532149A1 (en) Method and device for correcting a flow direction of a model flow of an encoderless, field-oriented rotating field machine up to frequency zero
DE19523971B4 (en) Method and device for controlling an induction motor
EP0161615B1 (en) Method and device for defining the flux vector of a rotating field machine
DE2813253C2 (en) Circuit arrangement for starting a track-bound electric motor vehicle with an ironless synchronous linear motor
DE3820125C2 (en) Method for controlling an inverter-fed asynchronous motor
EP0161616B1 (en) Method and device for stabilizing the local curve of a vector formed by integration
DE19615199C2 (en) Field-oriented control for an induction motor
DE4413809A1 (en) Method for controlling an induction motor, and devices driven by such an induction motor
DE102019116339B4 (en) Motor control device
EP0071847A2 (en) Method and apparatus for determining the time constant of the rotor of a field orientated induction machine
DE10204110B4 (en) Motor driver circuit and method of controlling the motor driver circuit
DE19929649A1 (en) Control device to control speed of induction motor having no speed sensor
DD269960A1 (en) METHOD FOR FIELD-ORIENTED MANAGEMENT OF ASYNCHRONOUS MACHINE BY RIVER DIFFERENTIAL METHOD
DE102017012027A1 (en) Method for the encoderless rotor position determination of a rotary field machine and device for the encoderless control of a three-phase motor
EP0065722B1 (en) Apparatus for controlling a salient pole machine and asimulator circuit for such a machine
DE4433551C2 (en) Speed estimation procedure for the speed-less operation of inverter-fed asynchronous motors
WO2021213814A1 (en) Method and device for controlling an electric machine
DE3430386C2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
NPI Change in the person, name or address of the patentee (addendum to changes before extension act)
EP Request for examination under paragraph 12(1) filed
WP12 As result of examination under paragraph 12 erstrg. patent revoked