DD298866A5

DD298866A5 - Verfahren zur identifikation der laeuferzeitkonstante von drehstromasynchronmaschinen

Info

Publication number: DD298866A5
Application number: DD34032190A
Authority: DD
Inventors: Andreas Dittrich; Jens Weidauer
Original assignee: Technische Universitaet Dresden Direktorat Forschung,De
Priority date: 1990-05-03
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1992-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation der Laeuferzeitkonstante von Drehstromasynchronmaschinen und kann zur automatisierten Inbetriebnahme derartiger Maschinen angewandt werden. Ziel ist eine schnelle, automatisierte Inbetriebnahme eines feldorientiert gesteuerten Drehstromasynchronantriebes ohne Drehzahl- und Strangspannungsmessung. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dasz durch Aufschalten eines sprungfoermigen Spannungssignals auf eine oder mehrere in Reihe geschaltete Staenderwicklungen der stillstehenden Maschine und Auswerten des Stromuebergangsvorgangs die Streuzeitkonstante (Ts) und die Hauptfeldzeitkonstante (Th) gemessen und ein erster Staenderstrom nach einer Zeit von * sowie ein zweiter Staenderstrom nach einer Zeit von * gemessen wird. Die Laeuferzeitkonstante wird aus dem mit der Hauptfeldzeitkonstante multiplizierten Verhaeltnis von erstem zu zweitem Staenderstrom gebildet.{Identifikation; Laeuferzeitkonstante; Drehstromasynchronmaschine, feldorientiert gesteuert; Inbetriebnahme; Staenderwicklung; Streuzeitkonstante; Hauptfeldzeitkonstante; Staenderstrom}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation der Läuferzeitkonstante von Drehstromasynchronmaschinen und kann in der elektrischen Antriebstechnik für die automatisierte Inbetriebnahme von Drehstromasynchronmaschinen angewendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Wird eine feldorienüert geregelte Drehstromasynchronmaschine mit Drehzahlregelung und überlagerter Stromregelung ausgerüstet, ist für deren exakte Funktion der Einsatz von Entkopplungsnetzwerken erforderlich. Diese haben die Aufgabe, mtischinenseitige Verkopplungen zu kompensieren. In den zu realisierenden Entkopplungsnetzwerken treten als Maschinenparameter der Ständerwiderstand, die Ständerzeitkonstante, der Streufaktor und die Läuferzeitkonstante auf. Da diese Parameter bei der Inbetriebnahme des Antriebes i.a. nicht exakt bekannt sind, macht sich ihre Identifikation erforderlich. Bei dem in /1/ angegebenen Parameteridentifikationsverfahren erfolgt die Bestimmung der Maschinenkenngrößen durch Vergleich zweier auf unterschiedlichen Wegen ermittelter Werte der Rotorflußverkettung. Auftretende Abweichungen werden zur Korrektur jeweils eines Maschinenparameters bei Konstanthalten der restlichen Parameter verwendet. Durch mehrmalige Anwendung dieses Verfahrens ist eine iterative Identifikation der Maschinenkenngrößen möglich. Diese Methode erfordert jedoch Drehzahlen ungleich Null und ist deshalb vorzugsweise für die on-line-ldentifikation der Maschinenparameter geeignet. In 121 wird ein vollständiges Verfahren zur 'dentifikation der Parameter einer Asynchronmaschine angegeben, welches auf der Auswertung von Strom- und Spannungsübergangsfunktionen beruht. Die Berechnungsvorschriften für die Parameter und die einzuhaltenden Betriebsbedingungen ergeben sich aus dem die stillstehende Asynchronmaschine beschreibenden Zustandsyleichungssystem. Da die entsprechenden Betriebsbedingungen jedoch nicht exakt einzuhalten sind, wird eine nachfolgende Optimierung der Parameterschätzwerte in einem Hochlaufversuch (Drehzahlmessung erforderlich) benötigt. Weiterhin erfordert die Bestimmung der Läuferzeitkonstante nach 111 die Erfassung der Strangspannung im untersuchten Wicklungszweig.

/1/ Patentschrift 3034275

Verfahren zum Ermitteln der Parameterwerte für Ständerwiderstand, Hauptinduktivität und Streuinduktivität einer

Asynchronmaschine /2/ Schierling, H.

Selbsteinstellendes und selbstanpassendes Antriebssystem für die Asynchronmaschine mit Pulswechselrichter Dissertation TH Darmstadt 1987

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine schnelle, automatisierte Inbetriebnahme eines feldorientiert gesteuerten Drehstromasynchronantriebes ohne Drehzahl- und Strangspannungsmessung zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die für eine feldorientiert betriebene Asynchronmaschine benötigte Läuferzeitkonstante bei Erfassung günstiger elektrischer Größen, ohne Hochlauf des Asynchronmotors zu ermitteln.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch Aufschalten eines sprungförmigen Spannungssignals auf eine oder mehrere in Reihe geschaltete Ständerwicklur.gen der stillstehenden Maschine und Auswerten des Stromübergangsvorgangs die Streuzeitkonstante (T₀) und die Hauptfeldzeitkonstante (TJ gemessen und ein erster Ständerstrom (ii) nach einer Zeit von (3... 5)T₀ sowie ein zweiter Ständerstrom (i₂) nach einer Zeit von (3... 5)T_h gemessen werden. Die Läuferzeitkonstante (T,) wird jus diesen gemessenen Strömen nach der Beziehung

ermittelt.

Der Ständerstromverlauf nach einer sprungförmigen Änderung der Ständerspannung läßt sich mit folgender Gleichung beschreiben:

R. \ Th-T₀ T_h-T₀

Nach Abklingen des Übergangsvorganges, der von der Zeitkonstante T₀ bestimmt wird, erreicht der Ständerstrom einen „stationäron Endwert", für den näherungsweise gilt (Th > T₀):

R. T_h Nach Abklingen beider Übergangsvorgänge gilt für den Ständerstrom:

Dia Läuforzeitkonstante kann somit aus dem Verhältnis beider Ströme ermittelt werden. Die Erfindung kann unter Verwendung eines Rechners oder einer Schaltungsanordnung realisiert werden. Bei Realisierung der Erfindung mit schaltungstechnischen Mitteln arbeitet ein Steuerblock auf zwei Zeitgeber sowie auf die Wechselrichteransteuerung. Über ein Meßglied wird der Ständerstrom gemessen. Dem Meßglied sind über Taster Abtasthalteglieder nachgeschaltet. Die Taster werden von den Zeitgebern gesteuert. Die Zeitgeber sind auf (3...5)T_O bzw. (3...5)Th eingestellt. Die Ausgänge der Abtasthalteglieder werden über einen Dividierer auf einen Verstärker geführt. Mit der Auslösung eines Ständerspannungssprungs über die Wechselrichteransteuarung durch den Steuerblock werden gleichzeitig die Zeitgeber ausgelös'. Über das Meßglied wird der Ständerstrom gemessen, entsprechend der in den Zeitgebern eingestellten Verzögerungszeiten abgetastet und in den Abtasthaltegliedern gespeichert. Somit stehen der erste Ständerstromwert als Divident und der zweite als Divisor für den Dividierer zur Verfügung. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers ist die Hauptfeldzeitkonstante, so daß am Ausgang des Verstärkers die Läuferzeitkonstante anliegt. Damit steht ein einfaches Verfahren zur Identifikation der Läuferzeitkonstante zur Verfugung, das lediglich einen Übergangsvorgang des Ständerstromes für seine Funktionsfähigkeit benötigt, weshalb sehr schnell ist und so die Identifikation effektiviert. Ein weiterer Vorteil des srfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß v\ oder die angelegte Ständerspannung noc.i u-r genaue Ständerwiderstand der Maschine bekannt sein müssen, sofern die Ständerspannung während des Übergangsvorganges konstant bleibt. Auf eine Spannungsmessung kann deshalb verzichtet werden.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1: das Blockschaltbild einer Antriebsstruktur, wie sie in der Praxis oft anzutreffen ist und für die sich die angegebene Lösung

eignet und Fig.2: ein Blockschaltbild zur schaltungstechnischen Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung.

Ein Wechselrichter 3, der seine Steuersignale von einer Ansteuereinrichtung 2 erhält, speist einen Drehstromasynchronmotor 4. Die Soll-Werte der Stpnderspannungen U₁, Ub, U_c werden von einem Sollwortgeber 1 vorgegeben. ,

Als Spannungsquelle für den Betrieb des Motors dient die konstante Zwischenkreisspannung des Wechselrichters 3. Aus diesem Grund macht sich eine diskontinuierliche Anregung des Systems erforderlich (Pulsung). Die zur Identifikation (Spannungssprung) benötigte konstante Spannung läßt sich deshalb nur im Mittel einstellen. ·*

Ein sprungförmiges Spannungssignal U, wird auf mehrere in Reihe geschaltete Ständerwicklungen der stillstehenden Maschine 4 abgeschaltet. Durch Auswerten des Stromübergangsvorgangs wird die Streuzeitkonstante T₀ und die Hauptfeldzeitkonstante Th gemessen. Ein erster Ständerstrom it wird nach einer Zeit von 4T₀ und ein zweiter Ständerstrom h nach einer Zeit von 4T_h gemessen. Die Läuterzeitkonstante T, wird aus diesen gemessenen Strömen nach der Beziehung

τ - τ ''

ermittelt.

Die Erfindung wird unter Verwendung eines Rechners oder mit nachstehend beschriebener Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 realisiert.

Dabei arbeitet ein Steuerblock 12 auf zwei Zeitgeber 5 und 6 sowie auf die Wechselrichteransteuerung 13. Über das Meßglied 7 wird der Ständerstrom !,gemessen. Dem Meßglied sind über Taster 8 Abtasthalteglieder 9 nachgeschaltet. DieTaster 8 werden von den Zeitgebern 5 und 6 gesteuert. Zeitgeber 5 ist auf 4T₀ und Zeitgeber 6 auf 4T_h eingestellt. Die Ausgänge der Abtasthalteglieder 9 werden über einen Dividierer 10 auf einen Vers;ärker 11 geführt.

Mit der Auslösung eines Ständerspannungssprungs über die Wechselrichteransteuerung 13 durch den Steuerblock 12 werden gleichzeitig die Zeitgeber 5 und 6 ausgelöst. Das Meßglied 7 erfaßt den Ständerstrom i„ der entsprechend der in den Zeitgebern 5 und 6 eingestellten Verzögerungszeiten abgetastet und in den Abtasthaltegliedern 9 gespeichert wird. Somit stehen die Ständerstromwerte I₁ als Divident und i₂ als Divisor für dsn Dividierer 10zur Verfügung. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 11 ist die Hauptfeldzeitkonstante T_h, so daß am Ausgang des Verstärkers die Läuferzeitkonstante T, zur Verfugung stoht.

Claims

Verfahren zur Identifikation der Läuferzeitkonstante von Drehstromasynchronmaschinen, bei dem durch Aufschalten eines sprungförmigen Spannungssignals auf eine oder mehrere in Reihe geschaltete Ständerwicklungen der stillstehenden Maschine und durch Auswerten des Stromübergangsvorgangs die Streuzeitkonstante und die Hauptfeldzeitkonstante ermittelt werden, gekennzeichnet dadurch, daß ein erster Ständerstrom (h) nach einer Zeit von (3... 5)T„ und ein zweiter Ständerstrom (i₂) nach einer Zeit von (3...5)T_h gemessen und die Läuferzeitkonstante (T_r) aus dem mit der Hauptfeldzeitkonstante (T_h) multiplizierten Verhältnis von erstem zu zweitem Ständerstrom (11/12) gebildet wird.

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2 Seiten Zeichnungen