DE10120639A1 - Steuersystem für einen Permanentmagnetmotor - Google Patents

Steuersystem für einen Permanentmagnetmotor

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Abstract

Es ist ein Steuersystem für einen Innenpermanentmagnetmotor vorgesehen, der fünf Regler umfaßt um eine wirksame Steuerung des Motors zu schaffen. Eine Abweichung von einer gewünschten Trajektorie für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) wird dadurch minimiert, daß zwei der fünf Regler als feldschwächende Regler ausgebildet werden. Erste und zweite Regler sehen eine Stromsteuerung des Querachsenstromes bzw. des Längsachsenstromes vor. Eine Begrenzungseinheit begrenzt den Längsachsenstrom vor einer Überschreitung des maximal zulässigen Statorstromes, und überschüssiger Strom wird dem Querachsenstrom hinzugeführt. Vierte und fünfte Regler sind feldschwächende Regler. Der vierte Regler erzeugt ein erstes feldschwächendes Signal, das das Längsachsensignal erhöht, wenn sich die Querachsenspannung einer erwünschten maximalen Spannung annähert. Der fünfte Regler erzeugt ein zweites feldschwächendes Signal, das das Querachsenstromsignal verringert, wenn sich die Längsachsenspannung einer gewünschten maximalen Spannung annähert. Eine Wechselrichterschaltung legt ein moduliertes Stromsignal an den Motor gemäß den fünf Reglern an.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft Steuersysteme für Permanentmagnetmotoren und insbesondere ein Steuersystem für einen Permanentmagnetmotor, der fünf Regler aufweist, um einen optimalen Motorwirkungsgrad unter verschie­ denen Betriebsbedingungen zu erhalten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist in der Technik auf dem Gebiet der Permanentmagnetmotoren be­ kannt, das Drehmoment des Motors durch Steuerung des an den Motor gelieferten Stromes zu steuern. Typischerweise umfaßt ein Innenperma­ nentmagnetmotor einen Stator mit Mehrphasenwicklungen und einen Rotor mit Permanentmagneten, die innen angeordnet und von Polstücken umgeben sind. Das Magnetfeld des Stators, das durch die Statorwicklun­ gen erzeugt wird, steht mit dem Magnetfeld des Rotors in Wechselwirkung, wodurch sich der Rotor dreht. Das Rotormagnetfeld wird durch Perma­ nentmagnete erzeugt.
Die Drehung oder das Drehmoment des Motors wird durch Regeln der Größe und Dauer des an die Statorwicklungen angelegten Stromes ge­ steuert. Um das Magnetfeld zu erzeugen, wird der Statorstrom in jeder Statorphasenwicklung in einer vorbestimmten Folge, die mit der Rotor­ stellung synchronisiert ist, ein- und ausgeschaltet. Gewöhnlich ist das Statorstromsignal ein pulsbreitenmoduliertes Signal, das durch einen Wechselrichter (Inverter) an die Wicklungen angelegt wird. Ein Anwei­ sungssignal für den Statorstrom kann auf Grundlage einer Trajektorie für maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) bestimmt werden. Nach­ dem die gewünschte Trajektorie bestimmt ist, behalten Stromregler das Stromanweisungssignal an den Statorwicklungen bei. Die Stromregler können Stromregler vom Hysteresetyp oder Proportional-Integral-PI- Stromregler sein. Der Motor läuft bei der Trajektorie für maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) am wirksamsten. Daher ist es er­ wünscht, ein Steuersystem für einen Permanentmagnetmotor zu schaffen, das die Abweichung von der Trajektorie für maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) minimiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht ein Steuersystem zur Steuerung eines Permanentmagnetmotors vor, der fünf Regler umfaßt. Der erste Regler empfängt ein Drehmomentanweisungssignal, das das gewünschte Motor­ drehmoment angibt, und ein tatsächliches Motordrehmomentsignal und liefert in Ansprechen auf die Differenz zwischen dem tatsächlichen Motor­ drehmoment und einem Drehmomentanweisungssignal ein Anweisungs­ signal für den Statorstrom. Aus dem Drehmomentanweisungssignal wird eine Trajektorie für maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) be­ stimmt. Die Trajektorie ist in eine Sinus- und Kosinuskomponente geteilt und weist einen Winkel β auf, der den Winkel zwischen dem Statorstrom und der Querachse (Quadraturachse) darstellt.
Als nächstes wird das Anweisungssignal für den Statorstrom mit den Si­ nus- und Kosinusfunktionen multipliziert, um ein Anweisungssignal für den Längsachsenstrom (Direktachsenstrom) bzw. ein Anweisungssignal für den Querachsenstrom (Quadraturachsenstrom) zu erhalten. Die An­ weisungssignale der Quer- und Längsachsenströme werden mit Motor­ quer- und -längsachsenstromsignalen kombiniert, um modifizierte Anwei­ sungssignale für den Längsachsenstrom und den Querachsenstrom zu bilden, die das gewünschte Motordrehmoment angeben. Nachdem die mo­ difizierten Anweisungssignale für den Längsachsenstrom und den Quer­ achsenstrom vorgesehen sind, verhindert eine Begrenzungseinheit, daß das modifizierte Anweisungssignal für den Längsachsenstrom einen ma­ ximalen Statorstrom überschreitet, und jeder überschüssige Strom des maximalen Statorstromes wird dem modifizierten Anweisungssignal für den Querachsenstrom hinzugefügt.
Die zweiten und dritten Regler sind Stromregler, die geregelte Anwei­ sungssignale für den Querachsenstrom und den Längsachsenstrom vor­ sehen, die auf die Differenz zwischen den jeweiligen Stromanweisungs­ signalen und den Motorstromsignalen ansprechen.
Ein vierter Regler ist vorgesehen, um ein erstes feldschwächendes Signal zu erzeugen, das das Längsachsenstromsignal erhöht, wenn sich die Spannung der Querachse (Querspannung) einer maximalen Sollspannung annähert. Ein fünfter Regler ist vorgesehen, um ein zweites feldschwä­ chendes Signal zu erzeugen, das das Längsachsenstromsignal erhöht, wenn sich die Spannung der Querachse einer maximalen Sollspannung annähert. Die geregelten Signale für den Längsachsenstrom und Querach­ senstrom werden kombiniert, um ein pulsbreitenmoduliertes Signal zu bilden, das durch einen Wechselrichter an den Motor angelegt wird. Die vierten und fünften Regler wirken unabhängig voneinander bei der Modifi­ kation der Signale für den Längsachsenstrom und den Querachsenstrom. Jedes feldschwächende Signal arbeitet unabhängig von Motorparametern, was eine stabilere Steuerung des Motors zur Folge hat.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Motordrehmoment durch eine Drehmomentrechnereinheit berechnet. Die Drehmomentrech­ nereinheit bestimmt das Motordrehmoment aus den Motorquer- und -längsachsenstromsignalen, der Motordrehzahl und der an den Wechsel­ richtung gelieferten DC-Spannung. Die Rechnereinheit verwendet bei den Berechnungen eine Äquivalenz zwischen elektrischer Leistung und me­ chanischer Leistung, so daß gemessene magnetische Kernverluste, Kup­ ferverluste und andere Systemverluste durch Interpolation kompensiert werden. Daher kompensiert dieses Verfahren automatisch Änderungen der Induktivität oder des Magnetflusses mit Last und Temperatur. Die ein­ zige Ausnahme ist jedoch der Statorwiderstand, der sich mit der Tempe­ ratur ändert, was kleine Änderungen im Drehmoment zur Folge hat, die unkompensiert bleiben. Somit kann die vorliegende Erfindung ein Drehmoment schaffen, das bei Temperaturänderungen des Motors und bei einer starken Motormagnetsättigung genauer ist. Ferner kann die Erfin­ dung ein Steuersystem schaffen, das den Motor in der Nähe einer Trajekt­ orie für ein optimales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) betreibt, was eine verringerte Wechselrichternennleistung und auch verringerte Wech­ selrichterkosten zur Folge hat.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgen­ den anhand bestimmter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug­ nahme auf die begleitenden Zeichnungen nur beispielhaft beschrieben.
ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystemes für einen Per­ manentmagnetmotor gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Stirnansicht eines Rotors eines Innenpermanent­ magnetmotors, die die Querachse und Längsachse zeigt.
Fig. 3 ist ein Diagramm der Trajektorie für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) für einen Innenper­ manentmagnetmotor.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das das Drehmoment in Abhängigkeit der cos-β-Komponente der Trajektorie für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) ist.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das ein Drehmoment in Abhängigkeit der sin-β-Komponente der Trajektorie für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet Bezugszeichen 10 allgemein ein Steuersy­ stem für einen Innenpermanentmagnetmotor 12. Der Motor 12 umfaßt im allgemeinen einen Stator (nicht gezeigt) und einen Rotor. Der Rotor dreht sich, wenn ein Magnetfeld des Stators, das durch die Statorwicklungen erzeugt wird, mit dem Magnetfeld des Rotors in Wechselwirkung tritt. Das Rotormagnetfeld wird durch Permanentmagnete erzeugt. Die Permanent­ magnete können an der Oberfläche des Rotors oder wie bei einem Innen­ permanentmagnetmotor in dem Innenraum des Rotors umgeben durch Polstücke angeordnet sein.
In Fig. 2 ist ein Innenpermanentmagnetrotor 14 gezeigt. Der Rotor 14 be­ steht aus einem Stapel von Rotorlaminierungen (Rotorankerblechen), die mit einer Welle (nicht gezeigt) verbunden sind. Jede Laminierung weist ei­ ne Vielzahl von Polstücken 16, 18, 20, 22 auf Permanentmagnete 24, 26, 28, 30 sind jeweils zwischen Polstücken 16, 18, 20, 22 und dem Rotorla­ minierungskern 32 eingesetzt. N und S geben die Nord- bzw. Südpole der Magnete 24, 26, 28, 30 an. Axiale Lücken 34 können mit Aluminium ver­ kleidet sein, um Magnete 24, 26, 28, 30 zu halten und einen Abschnitt eines Anlaßkäfigs (nicht gezeigt) zu bilden.
Die Permanentmagnete 24, 26, 28, 30 sind derart angeordnet, um einen vierpoligen Rotor zu bilden. Der Rotor 14 weist eine Längsachse (Direktachse) oder d-Achse in Linie mit der Nordpolzentrallinie des Rotors auf. Eine Querachse (Quadraturachse) oder q-Achse ist um 90 elektrische Grad von der d-Achse zwischen benachbarten Polen versetzt angeordnet. Bei dem vierpoligen Rotor ist die q-Achse 45 mechanische Grad von der d- Achse versetzt. Obwohl die vorliegende Erfindung für einen vierpoligen Rotor beschrieben wird, kann sie auf andere Anzahlen von Polen (beispielsweise 2,6 etc.) unter der Voraussetzung verallgemeinert werden, daß die q-Achse zwischen benachbarten Polen angeordnet ist.
Das von dem Innenpermanentmagnetmotor entwickelte Drehmoment kann durch Steuern des Statorstromes gesteuert werden, der an die Sta­ torphasenwicklungen des Motors angelegt wird. Der Statorstrom Is kann in kartesischen Koordinaten durch eine d-Achsenkomponente Id und q- Achsenkomponente Iq dargestellt werden, was ausgedrückt werden kann als:
Id = Is sin β
Iq = Is cos β
Der Winkel β ist der Winkel, um den der Statorstrom von der q-Achse ver­ setzt ist. Es ist möglich, eine gewünschte Trajektorie so zu definieren, daß der Statorstrom Is in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung folgt, was einen optimalen Motorbetrieb, beispielsweise eine Trajektorie für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) zur Folge hat. Fig. 3 zeigt eine gewünschte Trajektorie (Solltrajektorie) für ein maximales Drehmo­ ment pro Stromstärke (Amp.) für einen Innenpermanentmagnetmotor. Die x-Achse stellt β (Radiant) dar, und die y-Achse stellt den Statorstrom (Ampere) dar. Die topographischen Linien folgen gleichem Motordrehmo­ ment und die Bereiche sind auch schattiert, wobei die weiße Fläche das höchste Drehmoment und die schwarze Fläche das niedrigste Drehmo­ ment darstellt. Für ein gegebenes Drehmomentanweisungssignal wird das größte Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) an dem Punkt erreicht, an dem der Statorstrom für dieses Drehmoment am niedrigsten ist. Um den Motor an diesem Minimalpunkt auf der Linie, die das erwünschte Drehmoment darstellt, zu betreiben, wird der Winkel β eingestellt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung setzt eine Steuerung das Steu­ ersystem der vorliegenden Erfindung um. Die Steuerung kann ein her­ kömmlicher Mikroprozessor oder Mikrocontroller sein, der Elemente um­ faßt, wie beispielsweise eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), Nurlese­ speichervorrichtungen (ROM), Direktzugriffsspeichervorrichtungen (RAM), Eingangs-Ausgangs-Schaltungen (I/O) und einen A/D-Wandler. Allgemein umfaßt das System die Steuerung, die ein Drehmomentanweisungssignal Te* bestimmt, das das erwünschte Motordrehmoment erzeugt. Aus dem Drehmomentanweisungssignal Te* wird bei Block 36 eine Trajektorie für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) bestimmt. Nachdem die Trajektorie bestimmt ist, behalten fünf Regler 38, 40, 42, 44, 46, wie in Fig. 1 gezeigt ist, eine genaue Drehmomenterzeugung unter verschiedenen Betriebsbedingungen auf Grundlage dieser Trajektorie bei. Ein Wechsel­ richter 48 legt ein moduliertes Stromsignal über Signalleitung 49 an die Statorwicklungen an. Das modulierte Stromsignal wird gemäß den fünf Reglern 38, 40, 42, 44, 46 erzeugt.
Genauer empfängt der erste Regler 38 das Drehmomentanweisungssignal Te* und ein Motordrehmomentsignal Te, das das tatsächliche Motor­ drehmoment angibt, und liefert ein Anweisungssignal Is* für den Stator­ strom. Das Signal Is* spricht auf die Differenz zwischen dem Drehmo­ mentanweisungssignal Te* und dem Motordrehmomentsignal Te an.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Motordrehmoment Te durch eine Drehmomentrechnereinheit 50 bestimmt. Die Drehmo­ mentrechnereinheit 50 bestimmt das Motordrehmoment aus den Motor­ quer- und -längsachsenstromsignalen Iq, Id, der Motordrehzahl und der DC-Spannung VDC, die an den Motor geliefert wird. Die Motorquer- und -längsachsenstromsignale Iq, Id werden von einem Stromsensor 52 gemes­ sen, der mit den Statorphasenwicklungen 54 verbunden ist. Die Motor­ drehzahl wird durch einen Drehzahldetektor 56 gemessen, und die DC- Spannung 58, die an den Wechselrichter 48 angelegt wird, wird durch den Sensor 60 gemessen. Die Rechnereinheit 50 verwendet bei den Berech­ nungen eine Äquivalenz zwischen elektrischer Leistung und mechanischer Leistung, so daß gemessene magnetische Kernverluste, Kupferverluste und andere Systemverluste durch Interpolation kompensiert werden. Da­ her kompensiert dieses Verfahren automatisch Änderungen in der Induk­ tivität und dem Magnetfluß mit Last und Temperatur. Die einzige Aus­ nahme ist jedoch der Statorwiderstand, der sich mit der Temperatur än­ dert, was kleine Änderungen des Drehmomentes zur Folge hat, die un­ kompensiert bleiben. Somit ist das Drehmoment bei Temperatur­ änderungen des Motors und bei starken Motormagnetsättigungen genau­ er.
Anschließend wird bei Block 36 die Trajektorie für das maximale Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) bestimmt und in zwei Komponenten sin β und cos β geteilt. Fig. 4 zeigt den gewünschten cos β in Abhängigkeit des Drehmomentanweisungssignales, und Fig. 5 zeigt den gewünschten sin β in Abhängigkeit des Drehmomentanweisungssignales. Ein Anwei­ sungssignal Id* für den Längsachsenstrom wird durch Multiplizieren des Statorstromanweisungssignales Is* mit sin β in der Multipliziereinheit 62 vorgesehen, und ein Anweisungssignal Iq* für den Querachsenstrom wird durch Multiplizieren des Statorstromanweisungssignales Is* mit cos β in der Multipliziereinheit 64 vorgesehen. Diese beiden Komponenten erzeu­ gen die richtige Stromgröße und den richtigen Winkel für die gewünschte Trajektorie.
Die Anweisungssignale Iq*, Id* für den Querachsenstrom und den Längs­ achsenstrom werden mit Motorquer- und -längsachsenstromsignalen Iq und Id an Summiereinheiten 66, 68 kombiniert, um modifizierte Anwei­ sungssignale Imd, Imq für den Längsachsenstrom und den Querachsen­ strom zu bilden. Ferner wird an der Begrenzungseinheit 70 verhindert, daß das modifizierte Anweisungssignal Imd für den Längsachsenstrom ei­ nen maximalen Statorstrom Imax überschreitet, und der überschüssige Strom des maximalen Statorstromes wird bei Begrenzungseinheit 72 dem Anweisungssignal Imq für den Querachsenstrom hinzugefügt. Der maxi­ male Statorstrom läßt sich aus der folgenden Gleichung ableiten.
Der zweite Regler 40 empfängt das modifizierte Anweisungssignal für den Querachsenstrom über Signalleitung 41 und liefert ein geregeltes Anwei­ sungssignal für den Querachsenstrom, das auf die Differenz zwischen dem modifizierten Anweisungssignal Imq für den Querachsenstrom und dem Motorquerachsenstromsignal Iq anspricht. Der dritte Regler 42 empfängt das modifizierte Anweisungssignal für den Querachsenstrom über Signal­ leitung 43 und liefert ein geregeltes Anweisungssignal für den Längsach­ senstrom, das auf die Differenz zwischen dem modifizierten Anweisungs­ signal Imd für den Längsachsenstrom und dem Motorlängsachsenstromsi­ gnal Id anspricht.
Die vierten und fünften Regler 44, 46 sind feldschwächende Regelschlei­ fen. Die Größe der Feldschwächung, die von den Reglern 44, 46 vorgese­ hen wird, wird durch vorbestimmte Spannungsgrenzen bezüglich der Längsachse und Querachse und ferner durch die Motorstabilität be­ stimmt. Die Stabilität erfordert, daß der Längsachsenspannung (Längsspannung, Direktspannung) gegenüber der Querachsenspannung (Querspannung, Quadraturspannung) Priorität gegeben wird. Somit nimmt die Längsachsenspannung an Begrenzungseinheit 74 eine maxi­ male Spannung auf, und überschüssige Spannung wird von der Querach­ senspannung an Begrenzungseinheit 76 aufgenommen.
Der vierte Regler 44 empfängt das geregelte Querachsenstromsignal über Signalleitung 45 und erzeugt ein erstes feldschwächendes Signal Iqf-w, das das Längsachsenstromsignal an Summiereinheit 68 erhöht, wenn sich die Querachsenspannung einer gewünschten maximalen Spannung annähert, die durch die Begrenzungseinheit 74 festgelegt ist. Ein fünfter Regler 46 empfängt das geregelte Längsachsenstromsignal über Signalleitung 47 und erzeugt ein zweites feldschwächendes Signal Idf-w, das das Querach­ senstromsignal an Summiereinheit 66 verringert, wenn sich die Längsach­ senspannung einer gewünschten maximalen Spannung annähert, die durch die Begrenzungseinheit 76 festgelegt ist. Die vierten und fünften Regler 44, 46 wirken unabhängig voneinander bei der Modifikation der Längsachsen- und Querachsenstromsignale. Jedes feldschwächende Si­ gnal wirkt unabhängig von Motorparametern, was eine stabilere Steue­ rung des Motors zur Folge hat.
Die geregelten Längsachsen- und Querachsenstromsignale werden bei Block 78 kombiniert, um ein pulsbreitenmoduliertes Signal zu bilden, das über Signalleitung 49 an den Motor angelegt wird. Vorzugsweise wird eine Raumvektormodulation verwendet, um das modulierte Signal zu erhalten. Das modulierte Signal wird von dem Wechselrichter 48 aufgenommen, und der Wechselrichter 48 legt das Signal an den Motor 12 an. Der Wech­ selrichter 48 kann ein Isolierschicht-Bipolartransistor-(IGBT)- Wechselrichter sein, der sechs Transistoren umfaßt, die durch das modu­ lierte Stromsignal an- und ausgeschaltet werden, um in jeder der Phasen­ wicklungen 54 einen Strom in einer vorbestimmten Folge zu bilden, die mit der Winkelstellung des Rotors 14 synchronisiert ist. Das Steuersystem 10 der vorliegenden Erfindung sieht eine nahezu optimale Trajektorie für ein Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) vor, was eine verringerte Wech­ selrichternennleistung und auch verringerte Wechselrichterkosten zur Folge hat.
Es ist ein Steuersystem für einen Innenpermanentmagnetmotor vorgese­ hen, der fünf Regler umfaßt, um eine wirksame Steuerung des Motors zu schaffen. Eine Abweichung von einer gewünschten Trajektorie (Solltrajektorie) für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) wird dadurch minimiert, daß zwei der fünf Regler als feldschwächende Regler ausgebildet werden. Erste und zweite Regler sehen eine Strom­ steuerung des Querachsenstromes bzw. des Längsachsenstromes vor. Ei­ ne Begrenzungseinheit begrenzt den Längsachsenstrom vor einer Über­ schreitung des maximal zulässigen Statorstromes, und überschüssiger Strom wird dem Querachsenstrom hinzugefügt. Vierte und fünfte Regler sind feldschwächende Regler. Der vierte Regler erzeugt ein erstes feld­ schwächendes Signal, das das Längsachsensignal erhöht, wenn sich die Querachsenspannung einer erwünschten maximalen Spannung annähert. Der fünfte Regler erzeugt ein zweites feldschwächendes Signal, das das Querachsenstromsignal verringert, wenn sich die Längsachsenspannung einer gewünschten maximalen Spannung annähert. Eine Wechselrichter­ schaltung legt gemäß den fünf Reglern ein moduliertes Stromsignal an den Motor an.

Claims (14)

1. Steuersystem für einen Innenpermanentmagnetmotor mit einem Ro­ tor, der eine Vielzahl von Rotorpolen definiert, einem Stator, der eine Vielzahl von Statorpolen definiert, und zumindest einer Phasenwick­ lung in Verbindung mit zumindest einem Statorpol, wobei das Steu­ ersystem umfaßt:
einen ersten Regler zur Aufnahme eines Drehmomentanwei­ sungssignales und eines Motordrehmomentsignales und zur Liefe­ rung eines Statorstromanweisungssignales, das auf die Differenz zwi­ schen dem Motordrehmoment und dem Drehmomentanweisungs­ signal anspricht, wobei das Statorstromanweisungssignal in ein An­ weisungssignal für einen Längsachsenstrom, das mit der Längsachse des Rotors in Ausrichtung ist, und ein Anweisungssignal für einen Querachsenstrom unterteilt ist, das mit einer Querachse des Rotors in Ausrichtung ist;
einem zweiten Regler zur Aufnahme eines modifizierten Anwei­ sungssignales für den Querachsenstrom in Ansprechen auf eine Summierung des Anweisungssignales für den Querachsenstrom mit einem Motorquerachsenstromanweisungssignal, das den tatsächli­ chen Querachsenstrom des Motors angibt, und zur Lieferung eines geregelten Querachsenstromsignales, das auf die Differenz zwischen dem modifizierten Anweisungssignal für den Querachsenstrom und dem Motorquerachsenstromsignal anspricht;
einem dritten Regler zur Aufnahme eines modifizierten Anwei­ sungssignals für den Längsachsenstrom in Ansprechen auf die Summierung des Anweisungssignals für den Längsachsenstrom mit einem Motorlängsachsenstromsignal, das einen tatsächlichen Längs­ achsenstrom des Motors angibt, und zur Lieferung eines geregelten Längsachsenstromsignals, das auf die Differenz zwischen dem modi­ fizierten Anweisungssignal für den Längsachsenstrom und dem Mo­ torlängsachsenstromsignal anspricht;
einer Begrenzungseinheit, um zu verhindern, daß das modifizierte Anweisungssignal für den Längsachsenstrom einen maximalen Sta­ torstrom überschreitet, und um zuzulassen, daß überschüssiger Strom des maximalen Statorstromes dem modifizierten Anweisungs­ signal für den Querachsenstrom hinzugefügt wird;
einem vierten Regler zur Aufnahme des geregelten Querachsen­ stromsignales und zur Lieferung eines ersten feldschwächenden Si­ gnales, das das Anweisungssignal für den Längsachsenstrom erhöht, wenn sich eine Querachsenspannung einer erwünschten Maxi­ malspannung annähert;
einem fünften Regler zur Aufnahme des geregelten Längsachsen­ stromsignales und zur Lieferung eines zweiten feldschwächenden Si­ gnales, das das Anweisungssignal für den Querachsenstrom verrin­ gert, wenn sich eine Längsachsenspannung einer erwünschten Ma­ ximalspannung annähert;
einer Wechselrichterschaltung, die mit dem Motor gekoppelt ist, um ein moduliertes Stromsignal, das eine Funktion des geregelten Längsachsenstromsignales und des geregelten Querachsenstromsi­ gnales darstellt, an die Statorwicklungen des Motors in einer vorge­ wählten Folge anzulegen, um den Rotor zu drehen.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Anweisungssignal für den Querachsenstrom durch Multiplikation des Statorstromanweisungs­ signales mit einer Kosinuskomponente einer Trajektorie für ein ma­ ximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) erhalten wird, die einen Winkel β aufweist, wobei β der Winkel zwischen dem Statorstroman­ weisungssignal und der Querachse des Rotors ist.
3. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Anweisungssignal für den Längsachsenstrom durch Multiplikation des Statorstromanweisungs­ signales mit einer Sinuskomponente einer Trajektorie für ein maxi­ males Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) erhalten wird, die einen Winkel β aufweist, wobei β der Winkel zwischen dem Statorstroman­ weisungssignal und der Querachse des Rotors ist.
4. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der maximale Statorstrom aus einer Quadratwurzel der Summe des Längsachsenstromes im Qua­ drat und des Querachsenstromes im Quadrat abgeleitet ist.
5. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Regler Proportional-Integral-(PI)-Regler sind.
6. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Motordrehmomentsignal von einer Drehmomentrechnereinheit bestimmt wird.
7. Steuersystem nach Anspruch 6, wobei die Drehmomentrechnerein­ heit das Motordrehmoment gemäß dem Motorlängsachsenstromsi­ gnal, dem Motorquerachsenstromsignal, der Motordrehzahl und einer an den Motor angelegten DC-Spannung bestimmt.
8. Verfahren zur Steuerung eines Innenpermanentmagnetmotors mit einem Rotor, der eine Vielzahl von Rotorpolen definiert, einem Stator, der eine Vielzahl von Statorpolen definiert, und zumindest einer Pha­ senwicklung in Verbindung mit zumindest einem Statorpol, wobei das Verfahren zumindest die Schritte umfaßt:
Bildung eines Statorstromanweisungssignales, das auf eine Diffe­ renz zwischen einem Motordrehmomentsignal und einem Drehmo­ mentanweisungssignal anspricht;
Trennen des Statorstromanweisungssignales in ein Anweisungs­ signal für einen Längsachsenstrom, das mit einer Längsachse des Rotors in Ausrichtung ist, und ein Anweisungssignal für einen Quer­ achsenstrom, das mit einer Querachse des Rotors in Ausrichtung ist;
Summieren des Anweisungssignales für den Querachsenstrom und eines Motorquerachsenstromsignales, um ein modifiziertes An­ weisungssignal für den Querachsenstrom zu bilden;
Summieren des Anweisungssignal für den Längsachsenstrom und eines Motorlängsachsenstromsignales, um ein modifiziertes Anwei­ sungssignal für den Längsachsenstrom zu bilden;
Begrenzen des modifizierten Anweisungssignal für den Längsach­ senstrom vor einem Überschreiten eines maximalen Statorstromes und Zulassen eines Hinzufügens von überschüssigem Strom des ma­ ximalen Statorstromes an das modifizierte Anweisungssignal für den Querachsenstrom;
Vorsehen eines geregelten Querachsenstromsignales, das auf eine Differenz zwischen dem Motorquerachsenstromsignal und dem modi­ fizierten Anweisungssignal für den Querachsenstrom anspricht;
Vorsehen eines geregelten Längsachsenstromsignales, das auf ei­ ne Differenz zwischen dem Motorlängsachsenstromsignal und dem modifizierten Anweisungssignal für den Längsachsenstrom anspricht;
Vorsehen eines ersten feldschwächenden Signales, das das An­ weisungssignal für den Querachsenstrom erhöht, wenn sich eine Längsachsenspannung einer gewünschten maximalen Spannung an­ nähert;
Vorsehen eines zweiten feldschwächenden Signals, das das An­ weisungssignal für den Längsachsenstrom verringert, wenn sich eine Querachsenspannung einer erwünschten maximalen Spannung an­ nähert;
Kombinieren des geregelten Längsachsenstromsignales und des geregelten Querachsenstromsignales, um ein moduliertes Stromsi­ gnal zu bilden; und
Anlegen des modulierten Stromsignales an die Statorwicklungen in einer vorgewählten Folge, um den Rotor zu drehen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zum Trennen des Statorstromanweisungssignales eine Multiplikation des Statorstro­ manweisungssignales mit einer Kosinuskomponente einer Trajektorie für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) umfaßt, die einen Winkel β aufweist, wobei β der Winkel zwischen dem Stator­ stromanweisungssignal und der Querachse des Rotors ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt zum Trennen des Statorstromanweisungssignales eine Multiplikation des Statorstro­ manweisungssignales mit einer Sinuskomponente einer Trajektorie für ein maximales Drehmoment pro Stromstärke (Amp.) umfaßt, die einen Winkel β aufweist, wobei β der Winkel zwischen dem Stator­ stromanweisungssignal und der Querachse des Rotors ist.
11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das modulierte Stromsignal, das an den Motor angelegt wird, ein vektorraummoduliertes Signal ist.
12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Motordrehmomentsignal von einer Drehmomentrechnereinheit bestimmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Drehmomentrechnereinheit das Motordrehmoment gemäß dem Motorlängsachsenstromsignal, dem Motorquerachsenstromsignal, der Motordrehzahl und einer an den Motor angelegten DC-Spannung bestimmt.
14. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der maximale Statorstrom als die Quadratwurzel aus der Summe des Längsachsenstromes im Quadrat und des Querachsenstromes im Quadrat bestimmt wird.
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