DE102008007100A1 - Device i.e. pre-controller, for e.g. linear actuator, in field-oriented co-ordinate system, has synchronous machine, where manipulated variable over plugged by device over integral divider of electrical angle in circuit - Google Patents

Device i.e. pre-controller, for e.g. linear actuator, in field-oriented co-ordinate system, has synchronous machine, where manipulated variable over plugged by device over integral divider of electrical angle in circuit Download PDF

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Abstract

The device i.e. pre-controller (13), has a synchronous machine, where integral electrical speed and/or speed of the machine are compared with frequency of a manipulated variable (U-d, komp). A sinusoidal shaped manipulated variable is over plugged by the device in field-oriented co-ordinates over an integral divider of an electrical angle in a current control circuit or a torque control circuit of the machine. An amplitude (A-d) and phase angle (gamma-d) of the integral divider are mapped by an analytic function of rotational speed and/or longitudinal and/or cross flow of the machine. Independent claims are also included for the following: (1) a method for current or momentum controlling a synchronous machine (2) a computer program with program code unit for performing a method for current or momentum controlling a synchronous machine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stromregelung oder Momentenregelung, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt.The The present invention relates to an apparatus and a method for current regulation or torque control, a computer program as well a computer program product.

Stand der TechnikState of the art

Synchronmaschinen werden in den meisten Fällen im feldorientierten Koordinatensystem geregelt.synchronous machines are in most cases in the field-oriented coordinate system regulated.

In der feldorientierten Regelung regeln zwei unabhängige Stromregler den Längsstrom Id und den Querstrom Iq. Zum Erfolg dieser Regelung muss die Synchronmaschine möglichst gut zwei Voraussetzungen erfüllen. Zum einen muss die magnetische Flussdichte im Luftspalt der unbestromten Maschine über eine elektrische Umdrehung sinusförmig sein. Dies wird als Grundwellenmodell bezeichnet. Des weiteren muss an jedem Ort in der Maschine die magnetische Feldstärke proportional zur magnetischen Flussdichte sein. Dies wird als Linearität bezeichnet.In field-oriented control, two independent current regulators regulate the longitudinal current I d and the cross-current I q . For the success of this scheme, the synchronous machine must meet two conditions as well as possible. On the one hand, the magnetic flux density in the air gap of the no-current machine must be sinusoidal over one electrical revolution. This is called a fundamental wave model. Furthermore, at any location in the machine, the magnetic field strength must be proportional to the magnetic flux density. This is called linearity.

Sind beide Bedingungen erfüllt, so gilt, dass die durch die Drehung des Rotors induzierte Spannung (EMK) rein sinusförmig und in ihrer Amplitude proportional zur Drehzahl ist. Ferner sind die Induktivitäten konstant. Das Drehmoment der Maschine ist proportional zum Querstrom Iq im feldorientierten Koordinatensystem. Die durch die Drehung des Rotors induzierte Spannung (EMK) stellt im feldorientierten Koordinatensystem eine Gleichspannung dar, die in ihrer Höhe proportional zur Drehzahl ist.If both conditions are satisfied, then the induced by the rotation of the rotor voltage (EMF) is purely sinusoidal and in amplitude proportional to the speed. Furthermore, the inductances are constant. The torque of the machine is proportional to the cross-flow I q in the field-oriented coordinate system. The induced by the rotation of the rotor voltage (EMF) is in the field-oriented coordinate system, a DC voltage, which is proportional to the speed in height.

Im feldorientierten Koordinatensystem ergibt sich aus dem Grundwellenmodell das folgende Differentialgleichungssystem.in the field-oriented coordinate system results from the fundamental wave model the following differential equation system.

Figure 00020001
Figure 00020001

9 zeigt einen zeitdiskreten Längsstromregler mit einer Entkopplungsvorsteuerung. Der zeitdiskrete Längsstromregler weist einen Längsstromregler 1, eine Zeitverzögerung 2 um einen Stromreglertakt aufgrund von Rechenzeit und eine Querinduktivität 3 auf. 9 shows a time-discrete longitudinal flow controller with a decoupling precontrol. The discrete-time flow regulator has a flow regulator 1 , a time delay 2 by a current controller clock due to computational time and a transverse inductance 3 on.

10 zeigt einen zeitdiskreten Querstromregler mit einer Entkopplungsvorsteuerung. Der zeitdiskrete Querstromregler weist eine Zeitverzögerung 2 um einen Stromreglertakt aufgrund von Rechenzeit, einen Querstromregler 4, eine Längsinduktivität 5 und eine Rotorflussverkettung 6 auf. 10 shows a time-discrete cross-flow controller with a decoupling feedforward. The discrete-time cross-flow controller has a time delay 2 by a current controller clock due to computing time, a cross-flow controller 4 , a longitudinal inductance 5 and a rotor flux linkage 6 on.

Neben dem PI-Regler 1 für den Längsstromzweig und dem PI-Regler 4 für den Querstromzweig kann in der Regelung, wie in den 9 und 10 gezeigt, durch Vorsteuerung eine Grundwellenentkopplung durch die gezeigten Elemente 3, 5, 6 vorgenommen werden. Dadurch kann die Grundwellenkopplungen in Gl. 1 kompensiert werden.In addition to the PI controller 1 for the longitudinal branch and the PI controller 4 for the cross-flow branch can in the scheme, as in the 9 and 10 shown, by pre-control a fundamental wave decoupling by the elements shown 3 . 5 . 6 be made. As a result, the fundamental wave couplings in Eq. 1 compensated.

Bei realen Synchronmaschinen sind die oben genannten Bedingungen nicht in allen Betriebspunkten erfüllt. So wird zum Beispiel bei hohen Strömen das Eisen an einzelnen Orten der Maschine gesättigt. Dies hat eine Verzerrung des Luftspaltfeldes zur Folge.at real synchronous machines are not the above conditions fulfilled in all operating points. For example At high currents, the iron at individual locations of the machine saturated. This has a distortion of the air gap field result.

Aus Kostengründen können bei Maschinen sehr einfach geformte Permanentmagnete auf den Rotor geklebt und weiterhin die Statornuten nicht geschrägt werden. Das hat zur Folge, dass die durch die Drehung des Rotors induzierte Spannung nicht sinusförmig ist. Ähnliches ist der Fall bei gewissen Motoren, welche in der Vergangenheit als sogenannte Brushless DC-Maschinen mit rechteckförmigen Phasenströmen betrieben wurden und aus diesem Grunde mit einer trapezförmigen induzierten Spannung EMK konstruiert wurden.Out Cost reasons can be very simple with machines molded permanent magnets glued to the rotor and continue the Stator slots are not beveled. As a result, that the voltage induced by the rotation of the rotor is not sinusoidal. The same is the case with certain Motors, which in the past as so-called brushless DC machines operated with rectangular phase currents and for this reason induced with a trapezoidal Voltage EMK were constructed.

Bei der Regelung in feldorientierten Koordinaten machen sich diese Abweichungen einer realen Maschine von dem idealen, linearen Grundwellenmodell auf verschiedene Weise bemerkbar. So treten beispielsweise bei vielen Maschinen bei hohen Strömen Oszillationen in den Sromregelkreisen auf, welche mit dem Sechsfachen der elektrischen Drehzahl schwingen. Dies entspricht der sechsten Oberschwingung. Bei Maschinen mit nicht-sinusförmigen induzierten Spannungen (EMK) treten diese Schwingungen bereits im unbestromten Zustand auf. Bei niedrigen Drehzahlen vermögen es die Stromregler, diese Oszillationen auf ein akzeptables Maß zu unterdrücken. Bei hohen Drehzahlen hingegen reicht die Bandbreite der Stromregler oftmals nicht aus und die Amplituden der sechsten Oberschwingungen nehmen störende Ausmaße an.In the case of control in field-oriented coordinates, these deviations of a real machine from the ideal, linear fundamental wave model manifest themselves in various ways. For example, in many machines at high currents, oscillations occur in the sirloop control circuits, which oscillate at six times the electrical speed. This corresponds to the sixth harmonic. In machines with non-sinusoidal induced voltages (EMF), these vibrations already occur in the unbe power up state. At low speeds, the current regulators are able to suppress these oscillations to an acceptable level. At high speeds, however, the bandwidth of the current controller is often insufficient, and the amplitudes of the sixth harmonics take on disturbing proportions.

Ein weiterer Effekt ist das Auftreten von Rastmomenten und/oder Momentenwelligkeit. Das Motormoment ist in solchen Szenarien nicht mehr proportional zum Querstrom. Falls das Drehmoment des Motors gemessen oder durch einen Beobachter geschätzt werden kann, kann ein Momentenregler implementiert werden, der ähnlich zum Querstromregler strukturiert ist, jedoch die Regelabweichung des Drehmoments zum Eingang hat.One Another effect is the occurrence of cogging torque and / or torque ripple. The engine torque is no longer proportional in such scenarios to the cross flow. If the torque of the motor is measured or by an observer can be appreciated, a torque controller be implemented, which structured similar to the cross-flow controller is, however, has the deviation of the torque to the input.

11 zeigt einen Momentenregler mit einer Zeitverzögerung 2, einer Längsinduktivität 5, einer Rotorflussverkettung 6 und einem Momentenregler 7. 11 shows a torque controller with a time delay 2 , a longitudinal inductance 5 , a rotor flux linkage 6 and a torque controller 7 ,

Aus Sicht der Stromregler können die Oszillationen als zyklische Störspannungen aufgefasst werden. Möglichkeiten zur Kompensation dieser Störspannungen werden in der Literatur nicht vorgestellt.Out View of the current regulator, the oscillations as cyclic Interference voltages are understood. options to compensate for these interference voltages are in the literature not presented.

Aus Sicht eines Momentenreglers können die Rastermomente und die Momentenwelligkeit als Störmomente formuliert werden.Out View of a torque controller, the grid moments and the torque ripple are formulated as disturbance torques.

Die bekannten Methoden zur Momentenwelligkeitskompensation wirken durch eine Beeinflussung des Stromsollwertes, welcher der Bandbreite und der Parametrierung des Stromregelkreises unterliegt.The known methods for torque ripple compensation act through an influence of the current setpoint, which of the bandwidth and the parameterization of the current loop is subject.

Weiterhin gibt es Konzepte zur Kompensation periodischer Störmomente oder Störkräfte, die auch auf den Sollwert des Stromreglers wirken. Solche Konzepte sind beispielsweise in der DE 40 26 091 A1 beschrieben. Diese Konzepte ermitteln die Amplitude und die Phasenlage des Kompensationssignals durch Beobachter. Durch die Eigendynamik der Beobachter wirken diese Methoden jedoch nicht bei starken Drehzahländerungen.Furthermore, there are concepts for the compensation of periodic disturbance torques or disturbing forces, which also affect the setpoint of the current controller. Such concepts are for example in the DE 40 26 091 A1 described. These concepts determine the amplitude and phase of the compensation signal by observers. However, due to the momentum of the observers, these methods do not work at high speed changes.

Die bekannten Konzepte wirken durch Beobachter oder Filter, die bei sich schnell ändernden Drehzahlen oder Strömen zu unerwünschten Nebeneffekten führen. Außerdem wird auf die Sollströme und nicht direkt auf Spannungen eingewirkt. Dadurch ergibt sich eine Abhängigkeit von der Stromreglerparameterisierung.The Known concepts work through observers or filters fast changing speeds or currents lead to undesirable side effects. Furthermore is on the nominal currents and not directly on voltages acted. This results in a dependence on the Stromreglerparameterisierung.

Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stromregelung oder Momentenregelung, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.In front In this background, the present invention provides a device and a method for current regulation or torque control, a computer program and a computer program product according to the independent ones Claims presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Ansatz eignet sich zur Stromregelung bzw. Momentenregelung von Synchronmaschinen. Insbesondere lässt sich eine Glättung der Stromwelligkeit oder Momentenwelligkeit bei feldorientiert geregelten Synchronmaschinen erzielen.Of the inventive approach is suitable for current regulation or torque control of synchronous machines. In particular, lets a smoothing of the current ripple or torque ripple achieve in field-oriented controlled synchronous machines.

Der erfindungsgemäße Ansatz eignet sich zum einen zur Kompensation der Stromoszillationen oder zur Kompensation der Momentenwelligkeit und der Rastmomente.Of the inventive approach is suitable for a to compensate for the current oscillations or to compensate for the Torque ripple and the cogging moments.

Vorteilhafterweise wird dabei direkt auf die Motorspannung eingewirkt. Der erfindungsgemäße Ansatz ist somit unabhängig von Strom- oder Momentenreglereinstellungen. Die Kompensation kann durch das vorsteuernde Aufschalten von Kompensationsspannungen aus Kennfeldern erfolgen. Dadurch muss nicht die Dynamik von Beobachtern berücksichtigt werden.advantageously, is acted directly on the motor voltage. The inventive Approach is thus independent of current or torque controller settings. Compensation can be achieved by pre-triggering compensation voltages made of maps. This does not require the dynamics of observers be taken into account.

Wird zu einem Momentenregler eine Momentenglättung implementiert, können durch eine Referenzfahrt die Stromoszillationen automatisch berücksichtigt werden.Becomes implemented a torque smoothing for a torque controller, can by a reference trip the current oscillations be automatically taken into account.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist alle Mittel zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf.A Device according to the invention has all means for carrying out a method according to the invention Procedure on.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Stromregelung oder Momentenregelung, um in einem Stromregelkreis oder Momentenregelkreis der Synchronmaschine mindestens eine, in feldorientierten Koordinaten über einen ganzzahligen Teiler des elektrischen Winkels sinusförmige Stellgröße aufzuschalten.The present invention provides a device and a method for current regulation or torque control to sinusoidal in a current control loop or torque control loop of the synchronous machine at least one, in field-oriented coordinates over an integer divisor of the electrical angle Switch on the manipulated variable.

Ferner kann eine Frequenz der mindestens einen Stellgröße einem ganzzahligen Vielfachen einer elektrischen Drehzahl und/oder Geschwindigkeit der Synchronmaschine entsprechen.Further may be a frequency of at least one manipulated variable an integer multiple of an electrical speed and / or Speed of the synchronous machine correspond.

Eine Amplitude und eine Phasenlage der mindestens einen über einen ganzzahligen Teiler des elektrischen Winkels sinusförmigen Stellgröße kann durch Kennfelder und/oder durch analytische Funktionen der Drehzahl und/oder des Längs- und/oder Querstroms und/oder des Ist-Moments und/oder des Soll-Moments der Synchronmaschine abgebildet werden.A Amplitude and a phase angle of at least one over an integer divider of the electrical angle sinusoidal Manipulated variable can by maps and / or by analytical functions of the rotational speed and / or the longitudinal and / or cross-current and / or the actual torque and / or the desired torque of the Synchronous machine can be imaged.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Stromregelung oder Momentenregelung einer Synchronmaschine mit einem parallel geschalteten zeitdiskreten Filter mit einem konjugiert-komplexen Polstellenpaar, wobei das Polstellenpaar in seinem Argument mit einem ganzzahlig Vielfachen einer elektrischen Drehzahl und/oder Geschwindigkeit der Synchronmaschine nachführbar ist.The The present invention further provides an apparatus and a Method for current regulation or torque control of a synchronous machine with a time-discrete filter connected in parallel with a complex conjugate Polstellenpaar, where the Polstellenpaar in his argument with an integer multiple of an electrical speed and / or Speed of the synchronous machine is trackable.

Das Filter kann ausgebildet sein, um eine Kompensationsspannung zur Glättung einer Stromwelligkeit in einem Längs- und/oder Querstromregelkreis oder zur Glättung von Momentenwelligkeit in einem Momentenregelkreis der Synchronmaschine aufzuschalten.The Filter may be configured to provide a compensation voltage for Smoothing of a current ripple in a longitudinal and / or cross-flow control loop or for smoothing torque ripple aufzuschalten in a torque control loop of the synchronous machine.

Vorteilhafterweise werden die Amplitude und die Phasenlage der Sinusspannung der Stellgröße mittels eines Kennfelds bestimmt, wobei die Bestimmung der Kennfelder in einer Referenzfahrt mit zur Regelung parallelgeschaltetem Filter (siehe bspw. 4 und 5) erfolgt. Die Synchronmaschine kann jeweils als Linearantrieb oder als rotative Maschine ausgebildet sein.Advantageously, the amplitude and the phase position of the sinusoidal voltage of the manipulated variable are determined by means of a characteristic map, wherein the determination of the characteristic maps in a reference run with parallel-connected filter for control (see, for example. 4 and 5 ) he follows. The synchronous machine can be designed in each case as a linear drive or as a rotary machine.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm mit Programmcodemitteln ist dazu ausgelegt, alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn dieses Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, durchgeführt wird.The Computer program according to the invention with program code means is designed to handle all steps of the invention Procedure to perform when using this computer program on a computer or a corresponding computing unit, in particular a device according to the invention is performed.

Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, wenn dieses Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, durchgeführt wird.The Computer program product according to the invention with program code means, stored on a computer-readable medium are, is to carry out the invention Procedure provided when this computer program on a computer or a corresponding arithmetic unit, in particular an inventive Device is performed.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The Invention is based on embodiments in the drawings schematically and will be described below with reference to the drawings described in detail.

Figurenbeschreibungfigure description

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Längsstromregelung mit Grundwellenentkopplung und Kompensation der K-ten Oberschwingung; 1 shows a block diagram of a longitudinal flow control with fundamental decoupling and compensation of the Kth harmonic;

2 zeigt ein Blockschaltbild einer Querstromregelung mit Grundwellenentkopplung und Kompensation der K-ten Oberschwingung; 2 shows a block diagram of a cross-flow control with fundamental decoupling and compensation of the Kth harmonic;

3 zeigt einen Prüfstand für eine Referenzfahrt; 3 shows a test bench for a reference run;

4 zeigt ein Blockschaltbild einer modifizierten Längsstromregelung mit Grundwellenentkopplung und nachgeführtem Störgrößenkompensationsfilter; 4 shows a block diagram of a modified longitudinal flow control with fundamental decoupling and tracked Störkompensationsfilter;

5 zeigt ein Blockschaltbild einer modifizierten Querstromregelung mit Grundwellenentkopplung und nachgeführtem Störgrößenkompensationsfilter; 5 shows a block diagram of a modified cross-flow control with fundamental decoupling and tracked Störkompensationsfilter;

6 zeigt eine kanonische Darstellung eines autonomen Störgrößenkompensationsfilters im eingeschwungenen Zustand des Regelkreises; 6 shows a canonical representation of an autonomous disturbance compensation filter in the steady state of the control loop;

7 zeigt eine kanonische Darstellung eines autonomen Störgrößenkompensationsfilters im eingeschwungenen Zustand des Regelkreises; 7 shows a canonical representation of an autonomous disturbance compensation filter in the steady state of the control loop;

8 zeigt ein Blockschaltbild einer Momentenregelung mit Grundwellenentkopplung und Kompensation der K-ten Oberschwingung; 8th shows a block diagram of a torque control with fundamental decoupling and compensation of the Kth harmonic;

9 zeigt einen zeitdiskreten Längsstromregler mit Entkopplungsvorsteuerung; 9 shows a time-discrete longitudinal flow controller with decoupling precontrol;

10 zeigt einen zeitdiskreten Querstromregler mit Entkopplungsvorsteuerung; und 10 shows a discrete-time cross-flow controller with decoupling precontrol; and

11 zeigt einen Momentenregler. 11 shows a torque controller.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Oberwellenkompensation bzw. Oberwellenmodifikation in den Längs- und Querstromregelkreisen einer feldorientiert geregelten Synchronmaschine. Die Kompensation ist für Oberwellen beliebiger Ordnung geeignet, und wird im Folgenden beispielhaft für die Kompensation der sechsten Oberschwingung einer rotativen Synchronmaschine erklärt. Die eigentliche Kompensation bzw. Modifikation im Normalbetrieb kann über das Aufschalten von vorsteuernden Sinusspannungen, deren Amplituden und Phasenlagen entweder aus Kennfeldern oder aus analytischen Ausgleichsfunktionen drehzahl-, querstrom- und längsstromabhängig angepasst werden erfolgen.The The present invention is concerned with harmonic compensation or harmonic modification in the longitudinal and cross-flow control loops a field-oriented controlled synchronous machine. The compensation is suitable for harmonics of any order, and will in the following example for the compensation of the sixth Harmonics of a rotary synchronous machine explained. The actual compensation or modification in normal operation can be achieved by switching on pre-controlling sinusoidal voltages, their amplitudes and phase angles either from maps or off Analytical compensation functions dependent on speed, cross-flow and longitudinal flow be adjusted.

Die Generierung der Kennfelder- bzw. Ausgleichsfunktionen kann während einer Referenzfahrt erfolgen, bei der die Zustände von stromreglerparallelen drehzählabhängig nachgeführten Filtern direkt in Kennfeldstützpunkte umgerechnet werden können. Während der Referenzfahrt kann die zu untersuchende Maschine in einer modifizierten Stromregelung betrieben werden und über einen Antriebsmotor geschwindigkeitsgeregelt werden.The Generation of the map or compensation functions can during a reference run, in which the states of Current controller-parallel rotation counter-dependent tracked Filtering directly into Kennfeldstützpunkte be converted can. During the reference journey, the too operating machine operated in a modified current control be speed controlled by a drive motor become.

Analog lassen sich die Oberwellen im Querstrom auch dahingehend modifizieren, dass Rastmomente und/oder Momentenwelligkeiten der Maschine kompensiert werden können.Analogous can the harmonics in cross-flow also be modified to that effect that cogging moments and / or torque ripples of the machine compensated can be.

Vorteil der beschriebenen Verfahren ist, dass die Kompensation bzw. Modifikation über die Aufschaltung einer zusätzlichen Spannung erfolgen und somit unabhängig von der Bandbreite des Strom- bzw. Momentenreglers erfolgen kann.advantage the method described is that the compensation or modification over the connection of an additional voltage is done and thus independent of the bandwidth of the current or torque controller can be done.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ermöglicht der erfindungsgemäße Ansatz eine Kompensation beliebiger Oberschwingungen in den Stromregelkreisen durch Vorsteuerung. Oberschwingungen haben eine Frequenz, die dem ganzzahligen Vielfachen der elektrischen Drehzahl entspricht. Die maschinentypspezifischen Parameter der Vorsteuerung können dabei während einer Referenzfahrt aus den Stromreglern parallelgeschalteten Störgrößenfiltern extrahiert werden.According to one Embodiment allows the invention Approach a compensation of any harmonics in the current control circuits by pilot control. Harmonics have a frequency that is integer multiples of the electrical speed corresponds. The Machine type specific parameters of the pilot control can during a reference run from the current regulators parallel interference filters be extracted.

Im folgen wird der erfindungsgemäße Ansatz zur Oberschwingungskompensation am Beispiel der K-ten Oberwelle mit einem Längsstromsollwert von NULL beschrieben.in the will follow the inventive approach to harmonic compensation using the example of the Kth harmonic with a longitudinal current setpoint described by NULL.

Es wird angenommen, dass die K-te Oberwelle jeweils als Störspannung (Ud,Stör, Uq,Stör) auf die Regelkreise wirkt. Die Amplitude (Ad(Iq)·ωel, Aq(Iq)·ωel) der jeweiligen Störspannung ist aufgrund der lokalen magnetischen Sättigung querstromabhängig sowie drehzahlproportional. Wird der Längsstrom nicht zu NULL geregelt, beispielsweise im Feldschwächebetrieb, wird auch eine Längsstromabhängigkeit berücksichtigt.It is assumed that the K th harmonic acts as interference voltage (U d, disturbance , U q, disturbance ) on the control circuits. The amplitude (A d (I q ) · ω el , A q (I q ) · ω el ) of the respective noise voltage is due to the local magnetic saturation cross-dependent and speed proportional. If the longitudinal current is not regulated to zero, for example in field weakening mode, a longitudinal current dependency is also taken into account.

Die Frequenz der Störsignale entspricht jeweils dem K-fachen der elektrischen Drehzahl. Die Phasenlage (γd(Iq, ωel), γq(Iq, ωel)) der Störgrößen ist drehzahl- und querstromabhängig. Wird der Längsstrom nicht zu NULL geregelt, beispielsweise im Feldschwächebetrieb, wird auch eine Längsstromabhängigkeit berücksichtigt. Ud,stör = –Ad(Iq)·ωel·cos(6·φel + γd(Iq)) Gl. 2 Uq,stör = –Aq(Iq)·ωel·cos(6·φel + γq(Iq)) Gl. 3 The frequency of the interference signals corresponds in each case to K times the electrical speed. The phase position (γ d (I q , ω el ), γ q (I q , ω el )) of the disturbances is speed and cross-current dependent. If the longitudinal current is not regulated to zero, for example in field weakening mode, a longitudinal current dependency is also taken into account. U d, sturgeon = -A d (I q ) · Ω el * Cos (φ 6 · el + γ d (I q )) Eq. 2 U q, sturgeon = -A q (I q ) · Ω el * Cos (φ 6 · el + γ q (I q )) Eq. 3

Um diese Störspannungen zu kompensieren, wird nun im Längs- und im Querstromregelkreis die jeweilige Gegenspannung auf geschaltet. Dabei wird aufgrund der Stellgrößenverzögerung um einen Stromreglertakt im Block 2 (gezeigt in den 1 und 2) eine andere Phasenlage (γ*d(Iq, ωel), γ*q(Iq, ωel)) berücksichtigt.In order to compensate for these disturbing voltages, the current will now be in the longitudinal and in the cross-circuit control loop The reverse voltage is switched on. Due to the manipulated variable delay, this is a current controller cycle in the block 2 (shown in the 1 and 2 ) takes into account a different phase position (γ * d (I q , ω el ), γ * q (I q , ω el )).

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Längsstromregelung mit Grundwellenentkopplung und Kompensation der K-ten Oberschwingung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Längsstromregelung weist einen Längsstromregler 1, eine Zeitverzögerung 2 um einen Stromreglertakt aufgrund einer Rechenzeit, eine Querinduktivität 3, einen Block 8 mit einer Ordnung K der zu kompensierenden/manipulierenden Oberwelle, ein Kennfeld 9 oder eine Ausgleichsfunktion 9 zur Abbildung der Phasenlage γ*d in Abhängigkeit von Querstrom und elektrischer Drehzahl, einen Block 10 zum Bilden des Kosinus des Eingangssignals, ein Kennfeld 11 oder eine Ausgleichsfunktion 11 zur Abbildung der Amplitude Ad in Abhängigkeit von Querstrom und elektrischer Drehzahl und eine Regelstrecke 12 für den d-Stromzweig auf. Die Blöcke 8, 9, 10, 11 formen eine Vorsteuerung 13 zur Kompensation der Störspannung bzw. Stromwelligkeit im Längsstromregelkreis. 1 shows a block diagram of a longitudinal flow control with fundamental decoupling and compensation of the Kth harmonic according to an embodiment of the present invention. The flow control has a flow regulator 1 , a time delay 2 by a current controller clock due to a computing time, a transverse inductance 3 , a block 8th with an order K of the harmonic to be compensated / manipulated, a map 9 or a compensation function 9 for mapping the phase angle γ * d as a function of cross-current and electrical speed, one block 10 for forming the cosine of the input signal, a map 11 or a compensation function 11 for mapping the amplitude A d as a function of cross-flow and electrical speed and a controlled system 12 for the d-current branch on. The blocks 8th . 9 . 10 . 11 form a feedforward control 13 for compensation of the interference voltage or current ripple in the longitudinal current control loop.

Der Block 1 ist ausgebildet, um eine Regelabweichung eId zu empfangen und über einen ersten Summationsblock ein Signal an den Block 2 bereitzustellen. Der Block 2 ist ausgebildet, um ein Signal Ud über einen zweiten Summationsblock an den Block 12 bereitzustellen. Der zweite Summationsblock ist ausgebildet, um zusätzlich ein Signal Ud,Grundwellenkopplung und ein Signal Ud,stör zu empfangen. Der Block 12 ist ausgebildet um ein Ausgangssignal Id der Längsstromregelung bereitzustellen. Der Block 3 ist ausgebildet, um von einem dritten Multiplizierblock ein Signal zu empfangen. Der dritte Multiplizierblock ist ausgebildet, um ein Signal ωel und ein Signal Iq zu empfangen. Der Block 3 ist ferner ausgebildet, um über einen vierten Summationsblock ein Signal an den ersten Summationsblock bereitzustellen.The block 1 is configured to receive a control deviation e Id and a signal to the block via a first summation block 2 provide. The block 2 is configured to apply a signal U d to the block via a second summation block 12 provide. The second summation block is designed to additionally receive a signal U d, fundamental wave coupling and a signal U d, sturgeon . The block 12 is designed to provide an output signal I d of the flow control. The block 3 is configured to receive a signal from a third multiplier block. The third multiplier block is configured to receive a signal ω el and a signal I q . The block 3 is further configured to provide a signal to the first summation block via a fourth summation block.

Der Block 8 ist ausgebildet, um ein Signal fel zu empfangen und ein Signal an einen fünften Summationsblock bereitzustellen. Der Block 9 ist ausgebildet, um ein Signal Iq und ein Signal ωel zu empfangen und ein Signal γ*d an den fünften Summationsblock bereitzustellen. Der fünfte Summationsblock ist ausgebildet, um ein Signal an den Block 10 bereitzustellen. Der Block 11 ist ausgebildet, um ein Signal Iq zu empfangen und ein Signal Ad an einen sechsten Multiplizierblock bereitzustellen. Der sechste Multiplizierblock ist ferner ausgebildet, um ein Signal ωel und ein Signal von dem Block 10 zu empfangen und ein Signal Ud,komp an den vierten Summationsblock bereitzustellen.The block 8th is configured to receive a signal f el and provide a signal to a fifth summation block. The block 9 is configured to receive a signal I q and a signal ω el and to provide a signal γ * d to the fifth summation block. The fifth summation block is configured to send a signal to the block 10 provide. The block 11 is configured to receive a signal I q and provide a signal A d to a sixth multiplier block. The sixth multiplier block is further configured to receive a signal ω el and a signal from the block 10 receive and provide a signal U d, komp to the fourth summation block.

2 zeigt ein Blockschaltbild einer Querstromregelung mit Grundwellenentkopplung und Kompensation der K-ten Oberschwingung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Querstromregelung weist eine Zeitverzögerung 2 um einen Stromreglertakt aufgrund der Rechenzeit, einen Querstromregler 4, eine Längsinduktivität 5, eine Rotorflussverkettung 6, einen Block 8 mit einer Ordnung K der zu kompensierenden/manipulierenden Oberwelle, einen Block 10 zum Bilden des Kosinus des Eingangssignals, ein Kennfeld 14 oder eine Ausgleichsfunktion 14 zur Abbildung der Phasenlage γ*d in Abhängigkeit von Querstrom und elektrischer Drehzahl, ein Kennfeld 15 oder eine Ausgleichsfunktion 15 zur Abbildung der Amplitude Aq in Abhängigkeit vom Querstrom und eine Regelstrecke 17 auf. 2 shows a block diagram of a cross-flow control with fundamental decoupling and compensation of the Kth harmonic according to an embodiment of the present invention. The cross-flow control has a time delay 2 by a current controller cycle due to the computing time, a cross-flow regulator 4 , a longitudinal inductance 5 , a rotor flux linkage 6 , a block 8th with an order K of the harmonic to be compensated / manipulated, one block 10 for forming the cosine of the input signal, a map 14 or a compensation function 14 for mapping the phase position γ * d as a function of cross-current and electrical speed, a characteristic diagram 15 or a compensation function 15 for mapping the amplitude A q as a function of the cross flow and a controlled system 17 on.

Die Blöcke 8, 10, 14, 15 formen eine Vorsteuerung 16 zur Kompensation der Störspannung bzw. Stromwelligkeit im Querstromregelkreis.The blocks 8th . 10 . 14 . 15 form a feedforward control 16 for compensation of the interference voltage or current ripple in the cross-flow control circuit.

Der Block 4 ist ausgebildet, um eine Regelabweichung eIq zu empfangen und über einen ersten Summationsblock ein Signal an den Block 2 bereitzustellen. Der Block 2 ist ausgebildet, um ein Signal Uq über einen zweiten Summationsblock an den Block 17 bereitzustellen. Der zweite Summationsblock ist ausgebildet, um zusätzlich ein Signal Uq,Grundwellenkopplung und ein Signal Uq,stör zu empfangen. Der Block 17 ist ausgebildet um ein Ausgangssignal Iq der Querstromregelung bereitzustellen. Der Block 5 ist ausgebildet, um von einem dritten Multiplizierblock ein Signal zu empfangen. Der dritte Multiplizierblock ist ausgebildet, um ein Signal ωel und ein Signal Id zu empfangen. Der Block 5 ist ferner ausgebildet, um über einen vierten Summationsblock ein Signal an den ersten Summationsblock bereitzustellen. Der Block 6 ist ausgebildet, um ein Signal ωel zu empfangen und über einen fünften Summationsblock ein Signal an den vierten Summationsblock bereitzustellen.The block 4 is configured to receive a control deviation e Iq and a signal to the block via a first summation block 2 provide. The block 2 is configured to apply a signal U q to the block via a second summation block 17 provide. The second summation block is designed to additionally receive a signal U q, fundamental wave coupling and a signal U q, sturgeon . The block 17 is designed to provide an output signal I q of the cross-flow control. The block 5 is configured to receive a signal from a third multiplier block. The third multiplier block is configured to receive a signal ω el and a signal I d . The block 5 is further configured to provide a signal to the first summation block via a fourth summation block. The block 6 is configured to receive a signal ω el and to provide a signal to the fourth summation block via a fifth summation block.

Der Block 8 ist ausgebildet, um ein Signal fel zu empfangen und ein Signal an einen sechsten Summationsblock bereitzustellen. Der Block 14 ist ausgebildet, um ein Signal Iq und ein Signal ωel zu empfangen und ein Signal γ*q an den sechsten Summationsblock bereitzustellen. Der sechste Summationsblock ist ausgebildet, um ein Signal an den Block 10 bereitzustellen. Der Block 15 ist ausgebildet, um ein Signal Iq zu empfangen und ein Signal Aq an einen siebten Multiplizierblock bereitzustellen. Der siebte Multiplizierblock ist ferner ausgebildet, um ein Signal ωel und ein Signal von dem Block 10 zu empfangen und ein Signal Uq,komp an den vierten Summationsblock bereitzustellen.The block 8th is configured to receive a signal f el and provide a signal to a sixth summation block. The block 14 is configured to receive a signal I q and a signal ω el and to provide a signal γ * q to the sixth summation block. The sixth summation block is configured to send a signal to the block 10 provide. The block 15 is configured to receive a signal I q and provide a signal A q to a seventh multiply block. The seventh multiply block is further configured to receive a signal ω el and a signal from the block 10 to receive and send a signal U q, komp to the fourth To provide summation block.

Während wie bei der in den 9 und 10 gezeigten Regelung die Grundwellenkopplung zwischen Längszweig, Querzweig und Rotor (Ud,Grundwellenkopplung, Uq,Grundwellenkopplung) durch die Grundwellenentkopplungsvorsteuerung 3, 5, 6 kompensiert wird, kann durch den erfindungsgemäßen Ansatz zusätzlich die K-te Oberwelle 13, 16 kompensiert werden. Dazu wird der elektrische Winkel fel mit der Ordnung K der zu kompensierenden Oberschwingung multipliziert (8) und anschließend mit der Phase γ*d bzw. γ*q addiert. Die Phase wird über ein Kennfeld oder eine analytische Ausgleichsfunktion aus dem Querstrom Iq und der elektrischen Drehzahl ωel berechnet (9, 14). Der Block 10 bildet den Kosinus aus der Summe aus Phase und multipliziertem elektrischen Winkel. Anschließend wird das Signal mit der jeweiligen Amplitude Ad bzw. Aq und der elektrischen Drehzahl ωel multipliziert. Die Amplitude Ad bzw. Aq wird über ein Kennfeld oder eine analytische Ausgleichsfunktion aus dem Querstrom Iq berechnet (11, 15).While as in the 9 and 10 The scheme shown the basic wave coupling between longitudinal branch, shunt branch and rotor (U d, fundamental coupling, U q, fundamental coupling ) by the fundamental decoupling feedforward control 3 . 5 . 6 can be compensated, in addition to the K-th harmonic by the inventive approach 13 . 16 be compensated. For this purpose, the electrical angle f el is multiplied by the order K of the harmonic to be compensated ( 8th ) and then with the phase γ * d or γ * q added. The phase is calculated via a characteristic diagram or an analytical compensation function from the transverse current I q and the electrical rotational speed ω el ( 9 . 14 ). The block 10 is the cosine of the sum of phase and multiplied electrical angle. Subsequently, the signal is multiplied by the respective amplitude A d or A q and the electrical speed ω el . The amplitude A d or A q is calculated from the cross-current I q via a characteristic diagram or an analytical compensation function ( 11 . 15 ).

Die in den 1 und 2 gezeigten parallel geschalteten Vorsteuerungen 13, 16 sind zur Stromsteuerung des Längs- und/oder Querzweiges einer Synchronmaschine geeignet. Die Vorsteuerungen 13, 16 sind ausgebildet, um eine oder mehrere, in feldorientierten Koordinaten über einen ganzzahligen Teiler des elektrischen Winkels sinusförmige Stellgrößen aufzuschalten. Die Frequenzen der Stellgrößen entsprechen somit einem ganzzahlig Vielfachen der elektrischen Drehzahl/Geschwindigkeit.The in the 1 and 2 shown parallel connected feedforward controls 13 . 16 are suitable for current control of the longitudinal and / or transverse branch of a synchronous machine. The pilot controls 13 . 16 are configured to turn on one or more, in field-oriented coordinates sinusoidal manipulated variables over an integer divider of the electrical angle. The frequencies of the manipulated variables thus correspond to an integer multiple of the electrical speed / speed.

Die Amplitude 11, 15 und die Phasenlage 9, 14 der jeweiligen Sinusspannung können dabei sowohl durch Kennfelder als auch durch analytische Funktionen der Drehzahl oder des Längs- und des Querstroms mit Soll- oder Istwerten abgebildet werden.The amplitude 11 . 15 and the phase position 9 . 14 The respective sinusoidal voltage can be imaged with nominal values or actual values both by characteristic diagrams and by analytical functions of the rotational speed or of the longitudinal and the transverse flow.

Es können mehrere der Vorsteuerungen 13, 16 parallel geschaltet werden, um Oberschwingungen unterschiedlicher Ordnung gleichzeitig zu kompensieren.There may be several of the pilot controls 13 . 16 be switched in parallel to compensate for harmonics of different order at the same time.

Im Folgenden wird die Parametrierung der Oberwellenkompensation beschrieben.in the The following describes the parameterization of harmonic compensation.

Kernstück der Oberwellenkompensation sind die folgenden Funktionen zur Abbildung der Amplituden und Phasenlagen der Kompensationsspannungen: Funktionsbezeichnung Block aus den Figuren 1 und 2 γ*d = fd,1(Iq, ωel) Block 9 Ad = fd,2(Iq) Block 11 γ*q = fq,1(Iq, ωel) Block 14 Aq = fq,2(Iq) Block 15 At the heart of the harmonic compensation are the following functions for mapping the amplitudes and phases of the compensation voltages: function name Block of Figures 1 and 2 γ * d = f d, 1 (I q , ω el ) block 9 A d = f d, 2 (I q ) block 11 γ * q = f q, 1 (I q , ω el ) block 14 Aq = fq, 2 ( Iq ) block 15

Die Abbildung erfolgt primär durch Kennfelder. Die Kennfelder können jedoch auch zum Beispiel über die Gaußsche Methode der kleinsten Fehlerquadratsumme in Ausgleichsfunktionen, beispielsweise Polgnome überführt werden.The Illustration is done primarily by maps. The maps but also for example about the Gaussian Least squares method in balancing functions, For example, polynomials are transferred.

In jedem Fall werden zuerst die Kennfelder ermittelt. Dies kann in einer Referenzfahrt erfolgen, bei der die zu vermessende Synchronmaschine, der Prüfmotor, in Stromregelung mit modifizierten Stromreglern betrieben wird und über einen Antriebsmotor mit vorgegebener Drehzahl gedreht wird, wie es nachfolgend in 3 gezeigt ist.In any case, the maps are first determined. This can be done in a reference run, in which the synchronous machine to be measured, the test engine is operated in current control with modified current regulators and is rotated by a drive motor with a predetermined speed, as described in 3 is shown.

3 zeigt einen Prüfstand für eine Referenzfahrt mit einem Antriebsmotor 31, der über eine Kupplung 32 mit einem Prüfmotor 33 gekoppelt ist. 3 shows a test bench for a reference run with a drive motor 31 that has a clutch 32 with a test engine 33 is coupled.

Im Folgenden wird die Modifizierung der Stromregler zur Kennfelddatengenerierung beschrieben.in the The following is the modification of the current controller for map data generation described.

Die Stromregelung des Prüfmotors wird dahingehend modifiziert, dass parallel zu dem jeweiligen PI-Stromregler des Längszweiges 1 bzw. des Querzweiges 4 drehzahlabhängig nachgeführte Störgrößenkompensationsfilter 18, 19 (gezeigt in den 4 und 5) geschaltet werden.The current control of the test engine is modified so that parallel to the respective PI current regulator of the longitudinal branch 1 or the transverse branch 4 Speed-dependent tracking of disturbance compensation filters 18 . 19 (shown in the 4 and 5 ).

4 zeigt ein Blockschaltbild einer modifizierten Längsstromregelung mit Grundwellenentkopplung und nachgeführtem Störgrößenfilter, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die modifizierte Längsstromregelung weist einen Längsstromregler 1, eine Zeitverzögerung 2 um einen Stromreglertakt aufgrund der Rechenzeit, eine Querinduktivität 3, eine Regelstrecke 12 für den d-Stromzweig und ein drehzahlabhängig nachgeführtes Störgrößenkompensationsfilter 18 auf. 4 shows a block diagram of a modified longitudinal flow control with fundamental uncoupling and tracked disturbance filter, according to an embodiment of the present invention. The modified flow control has a flow regulator 1 , a time delay 2 by a current controller clock due to the computing time, a transverse inductance 3 , a controlled system 12 for the d-current branch and a speed-dependent tracked disturbance compensation filter 18 on.

Der Block 1 ist ausgebildet, um ein Signal eId zu empfangen und über einen ersten Summationsblock ein Signal an den Block 2 bereitzustellen. Der Block 2 ist ausgebildet, um ein Signal Ud über einen zweiten Summationsblock an den Block 12 bereitzustellen. Der zweite Summationsblock ist ausgebildet, um zusätzlich ein Signal Ud,Grundwellenkopplung und ein Signal Ud,stör zu empfangen. Der Block 12 ist ausgebildet um ein Ausgangssignal Id der modifizierten Längsstromregelung bereitzustellen. Der Block 18 ist ausgebildet, um das Signal eId zu empfangen und ein Signal Ud F über einen dritten Summationsblock an den ersten Summationsblock bereitzustellen. Der Block 3 ist ausgebildet, um von einem vierten Multiplizierblock ein Signal zu empfangen. Der vierte Multiplizierblock ist ausgebildet, um ein Signal ωel und ein Signal Iq zu empfangen. Der Block 3 ist ferner ausgebildet, um ein Signal an den dritten Summationsblock bereitzustellen.The block 1 is configured to receive a signal e Id and a signal to the block via a first summation block 2 provide. The block 2 is configured to apply a signal U d to the block via a second summation block 12 provide. The second summation block is designed to additionally receive a signal U d, fundamental wave coupling and a signal U d, sturgeon . The block 12 is designed to provide an output signal I d of the modified flow control. The block 18 is configured to receive the signal e Id and to provide a signal U d F to the first summation block via a third summation block. The block 3 is configured to receive a signal from a fourth multiplier block. The fourth multiplier block is configured to receive a signal ω el and a signal I q . The block 3 is further configured to provide a signal to the third summation block.

5 zeigt ein Blockschaltbild einer modifizierten Querstromregelung mit Grundwellenentkopplung und nachgeführtem Störgrößenkompensationsfilter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die modifizierte Querstromregelung weist eine Zeitverzögerung 2 um einen Stromreglertakt aufgrund der Rechenzeit, einen Querstromregler 4, eine Längsinduktivität 5, eine Rotorflussverkettung 6, eine Regelstrecke 17 des q-Stromzweigs und ein drehzahlabhängiges nachgeführtes Störgrößenkompensationsfilter 19 auf. 5 shows a block diagram of a modified cross-flow control with fundamental decoupling and tracked Störkompensationsfilter according to an embodiment of the present invention. The modified cross-flow control has a time delay 2 by a current controller cycle due to the computing time, a cross-flow regulator 4 , a longitudinal inductance 5 , a rotor flux linkage 6 , a controlled system 17 of the q-current branch and a speed-dependent tracked Störgrößenkompensationsfilter 19 on.

Der Block 4 ist ausgebildet, um ein Signal eIq zu empfangen und über einen ersten Summationsblock ein Signal an den Block 2 bereitzustellen. Der Block 2 ist ausgebildet, um ein Signal Uq über einen zweiten Summationsblock an den Block 17 bereitzustellen. Der zweite Summationsblock ist ausgebildet, um zusätzlich ein Signal Uq,Grundwellenkopplung und ein Signal Uq,stör zu empfangen. Der Block 17 ist ausgebildet um ein Ausgangssignal Iq der modifizierten Querstromregelung bereitzustellen. Der Block 19 ist ausgebildet, um das Signal eIq zu empfangen und ein Signal über einen dritten Summationsblock an den ersten Summationsblock bereitzustellen. Der Block 5 ist ausgebildet, um von einem vierten Multiplizierblock ein Signal zu empfangen. Der vierte Multiplizierblock ist ausgebildet, um ein Signal ωel und ein Signal Id zu empfangen. Der Block 5 ist ferner ausgebildet, um über einen fünften Summationsblock ein Signal an den dritten Summationsblock bereitzustellen. Der Block 6 ist ausgebildet, um ein Signal ωel zu empfangen und ein Signal an den fünften Summationsblock bereitzustellen.The block 4 is configured to receive a signal e Iq and a signal to the block via a first summation block 2 provide. The block 2 is configured to apply a signal U q to the block via a second summation block 17 provide. The second summation block is designed to additionally receive a signal U q, fundamental wave coupling and a signal U q, sturgeon . The block 17 is designed to provide an output signal I q of the modified cross-flow control. The block 19 is configured to receive the signal e Iq and provide a signal via a third summation block to the first summation block. The block 5 is configured to receive a signal from a fourth multiplier block. The fourth multiplying block is configured to receive a signal ω el and a signal I d . The block 5 is further configured to provide a signal to the third summation block via a fifth summation block. The block 6 is configured to receive a signal ω el and provide a signal to the fifth summation block.

Die Störgrößenkompensationsfilter haben folgende drehzahlabhängige zeitdiskrete Übertragungsfunktion:

Figure 00190001
wobei TI A die Stromreglerabtastzeit und ZGF(z) ein frei wählbares Zählerpolynom zweiter Ordnung in z ist. Das Zählerpolynom wird anhand von Stabilitätsbetrachtungen bestimmt und wird unter Umständen auch drehzahlabhängig nachgeführt. Das Filter zeichnet sich dadurch aus, dass es ein konjugiert-komplexes Polstellenpaar auf dem Umfang des Einheitskreises in der z-Ebene besitzt, welches in seinem Argument als ein K-faches von ωel·TI A nachgführt wird. K ist eine ganze Zahl und entspricht der Ordnung der zu kompensierenden bzw. zu modifizierenden Oberschwingung.The disturbance compensation filters have the following speed-dependent time-discrete transfer function:
Figure 00190001
where T I A is the current regulator sampling time and Z GF (z) is a second order arbitrary numerator polynomial in z. The numerator polynomial is determined on the basis of stability considerations and under certain circumstances is also tracked depending on the speed. The filter is characterized by having a conjugate-complex pole pair on the circumference of the unit circle in the z-plane, which is traced in its argument as a K-fold of ω el · T I A. K is an integer and corresponds to the order of the harmonic to be compensated or modified.

Im eingeschwungenen Zustand beider Stromregler bei konstanter Maschinendrehzahl und konstanten Sollströmen kompensiert die Ausgangsspannungen UF d und UF q der Filter die Störspannungen Ud,stör bzw. Uq,stör.In the steady state of both current controller at a constant engine speed and constant setpoint currents, the output voltages U F d and U F q of the filter compensates the interference voltages U d, disturbance or U q, noise .

6 zeigt eine kanonische Darstellung des autonomen Störgrößenkompensationsfilters 18 im eingeschwungenen Zustand des Regelkreises gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Störgrößenkompensationsfilter 18 weist einen drehzahlabhängig nachgeführten Filterkoeffizient 20 auf. 6 shows a canonical representation of the autonomous disturbance compensation filter 18 in the steady state of the control loop according to an embodiment of the present invention. The disturbance compensation filter 18 has a speed-dependent tracked filter coefficient 20 on.

7 zeigt eine kanonische Darstellung des autonomen Störgrößenkompensationsfilters 19 im eingeschwungenen Zustand des Regelkreises gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Störgrößenkompensationsfilter 19 weist einen nachgeführten Filterkoeffizienten 20 auf. 7 shows a canonical representation of the autonomous disturbance compensation filter 19 in the steady state of the control loop according to an embodiment of the present invention. The disturbance compensation filter 19 has a tracked filter coefficient 20 on.

Die 6 und 7 zeigen die kanonischen Wirkungspläne der Filter 18, 19. Sind die Regelkreise eingeschwungen, werden die Störspannungen kompensiert und die Regelabweichungen verschwinden. Die Filtereingänge sind somit NULL und nicht in den 6 und 7 dargestellt. Da das Filter somit ohne Eingangssignal wirkt, wird von der Autonomie des Filters gesprochen. Der Block 20 wird mit 2·cos(k·ωel·TI A) mit dem K-fachen der elektrischen Drehzahl nachgeführt.The 6 and 7 show the canonical action plans of the filters 18 . 19 , Once the control circuits have settled, the interference voltages are compensated and the system deviations disappear. The filter inputs are thus zero and not in the 6 and 7 shown. Since the filter thus acts without input signal, it is spoken of the autonomy of the filter. The block 20 is tracked with 2 · cos (k · ω el · T I A ) with K times the electrical speed.

Das zeitdiskrete Filter 20 ist zur Stromregelung im Längs- und/oder Querzweig einer Synchronmaschine geeignet. Das Filter 20 weist ein konjugiert-komplexes Polstellenpaar auf, das in seinem Argument mit einem ganzzahlig Vielfachen der elektrischen Drehzahl/Geschwindigkeit der Synchronmaschine nachgeführt wird.The discrete-time filter 20 is for current regulation in the longitudinal and / or transverse branch of a synchronous machine ne suitable. The filter 20 has a conjugate-complex pole pair, which is tracked in its argument with an integer multiple of the electrical speed / speed of the synchronous machine.

Es können mehrere dieser Filter parallel geschaltet werden, um Oberschwingungen unterschiedlicher Ordnung gleichzeitig zu kompensieren. Die Besonderheit dieses Filters ist, dass es direkt eine Kompensationsspannung generiert, welche die Stromwelligkeit im Längs- und Querstromregelkreis glättet.It several of these filters can be switched in parallel, to compensate for harmonics of different order at the same time. The peculiarity of this filter is that it is directly a compensation voltage generates the current ripple in the longitudinal and cross-circuit loop smoothes.

Der Verlauf des Filterzustands qd2 bzw. qq2 entspricht dem invertierten und um einen Reglertakt verzögerten Verlauf des Zustands qd1 bzw. qq1: qd1 = Ad·ωel·cos(K·φel + γ*d )) Gl. 5 qd2 = –Ad·ωel·cos(K·φel + γ*d – K·ωel·TIA ) Gl. 6 qq1 = Aq·ωel·cos(K·φel + γ*q ) Gl. 7 qq2 = –Aq·ωel·cos(K·φel + γ*q – K· ωel·TIA ) Gl. 8 The course of the filter state q d2 or q q2 corresponds to the inverted and delayed by a controller clock history of the state q d1 or q q1 : q d1 = A d · ω el * Cos (K · φ el + γ * d )) Eq. 5 q d2 = -A d · ω el * Cos (K · φ el + γ * d - K · ω el * T I A ) Eq. 6 q q1 = A q · ω el * Cos (K · φ el + γ * q ) Eq. 7 q q2 = -A q · ω el * Cos (K · φ el + γ * q - K · ω el * T I A ) Eq. 8th

Aus den Filterzuständen qd1, qd2 sowie qq1 und qq2 des autonomen Filters können für den jeweiligen Betriebspunkt (Iq, ωel und unter Umständen Id) zu jedem Zeitpunkt aus den Gleichungen Gl. 9 bis Gl. 12 die Parameter der beiden Kompensationsspannungen berechnet werden:

Figure 00210001
K... Ordnung der zu kompensierenden Oberschwingung.From the filter states q d1 , q d2 as well as q q1 and q q2 of the autonomous filter, for the respective operating point (I q , ω el and possibly I d ) the equations Eq. 9 to Eq. 12 the parameters of the two compensation voltages are calculated:
Figure 00210001
K ... Order of the harmonic to be compensated.

Diese Auswertung wird für verschiedene Querströme und unter Umständen für verschiedene Längsströme bei unterschiedlichen Drehzahlen durchgeführt und bildet jeweils eine Stützstelle für die zu generierenden Kennfelder. Die Stützstellen, bestehend aus Amplitude und Phasenlage der Kompensationsspannungen, werden dann in Kennfeldern zusammengefasst oder in geeignete Ausgleichsfunktionen überführt.These Evaluation is made for different cross currents and possibly for different longitudinal currents performed at different speeds and forms one support point each for the to be generated Maps. The support points, consisting of amplitude and Phase position of the compensation voltages, are then in maps summarized or converted into suitable compensation functions.

Zur Synthese des Filterausgangs im eingeschwungenen Zustand (Vorsteuerung) kann entsprechend den Gleichungen Gl. 9 bis Gl. 12 eine Kennfelddatengenerierung aus den Zuständen (qd1, qd2 bzw. qq1, qq2) eines oder mehrerer Filters 18, 19 erfolgen. Bei den Filtern 18, 19 handelt es sich bevorzugterweise um einem Strom- oder Momentenregler parallel geschaltete, eingeschwungene, drehzahlabhängig und/oder geschwindigkeitsabhängig nachgeführte Filter.In order to synthesize the filter output in the steady state (precontrol), Eq. 9 to Eq. 12 is a map data generation from the states (q d1 , q d2 and q q1 , q q2 ) of one or more filters 18 . 19 respectively. At the filters 18 . 19 it is preferably a current or torque controller connected in parallel, steady, speed-dependent and / or speed-dependent tracked filter.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ermöglicht der erfindungsgemäße Ansatz eine Kompensation von Momentenwelligkeit oder Rastmomenten im Momentenregler durch ein vorsteuerndes Aufschalten einer oder mehrerer Sinusspannungen. Die maschinentypspezifischen Parameter der Vorsteuerung können dabei während einer Referenzfrequenz aus zu dem Momentenregler parallelgeschalteten Störgrößenfiltern extrahiert werden. Das Ist-Moment kann dabei aus diversen Beobachtern, aus Maschinenmodellen oder aus Messwerttabellen stammen.According to a further embodiment, the inventive approach allows Kompen sation of torque ripple or cogging torque in the torque controller by a vorsteuerndes intrusion of one or more sinusoidal voltages. The machine-type-specific parameters of the precontrol can be extracted during a reference frequency from disturbance-size filters connected in parallel to the torque controller. The actual moment can come from various observers, from machine models or from measured value tables.

Im Folgenden wird ein Ansatz zur Rastmoment- bzw. Momentenwelligkeitskompennsation am Beispiel der K-ten Oberwelle mit einem Längsstromsollwert von NULL beschrieben.in the The following is an approach to Rastmoment- and Momentenwelligkeitskompennsation using the example of the Kth harmonic with a longitudinal current setpoint described by NULL.

Es wird angenommen, dass ein Ist-Moment der Maschine für eine Momentenregelung zur Verfügung steht. In diesem Fall kann der Querstromregler 4 durch eine Momentenregelung 7 ersetzt werden. Die Maschine besitzt im Allgemeinen eine beliebige, über eine elektrische Umdrehung periodische Momentenwelligkeit der Ordnung k. Die Momentenwelligkeit wird für die Momentenregelung als ein Störmoment Mstör mit einer Amplitude AM(Mist) und einer Phasenlage γM(Mist) abhängig vom Längsstrom und vom Ist-Moment Mist interpretiert. Dabei sind Rastmomente automatisch berücksichtigt. Die Amplitude (AM(Mist)) des Störmoments ist abhängig vom Ist-Moment Mist. Wird der Längsstrom nicht zu NULL geregelt, z. B. im Feldschwächebetrieb, muss auch eine Längsstromabhängigkeit berücksichtigt werden. Die Frequenz des Störsignals entspricht dem K-fachen der elektrischen Drehzahl. Die Phasenlage γM(Mist) der Störgrößen ist abhängig vom Ist-Moment. Mstör = –AM(Mist)·cos(K·φel + γM(Mist)) Gl. 13 It is assumed that an actual torque of the machine is available for a torque control. In this case, the cross-flow regulator 4 by a torque control 7 be replaced. The machine generally has any torque ripple of order k that is periodic over one electrical revolution. The torque ripple is interpreted for the torque control as a disturbance torque M sturgeon with an amplitude A M (M ist ) and a phase position γ M (M ist ) depending on the longitudinal flow and the actual torque manure. Cogging moments are automatically taken into account. The amplitude (A M (M is )) of the disturbance torque is dependent on the actual moment M ist . If the longitudinal flow is not ZERO regulated, z. B. field weakening operation, a longitudinal flow dependence must also be considered. The frequency of the interference signal corresponds to K times the electrical speed. The phase angle γ M (M ist ) of the disturbance variables depends on the actual torque. M sturgeon = -A M (M is ) * Cos (K · φ el + γ M (M is )) Eq. 13

Um dieses Störmoment zu kompensieren, wird nun im Momentenregelkreis eine entsprechende Spannung aufgeschaltet, die das Störmoment kompensiert. Phase und Amplitude der Kompensationsspannung werden dabei abhängig von der Maschinendrehzahl und dem Ist-Moment nachgeführt.Around To compensate for this disturbance torque is now in the torque control loop a corresponding voltage is applied, the disturbing torque compensated. Phase and amplitude of the compensation voltage depending on the engine speed and the actual torque tracked.

8 zeigt ein Blockschaltbild einer Momentenregelung mit Grundwellenentkopplung und Kompensation der K-ten Oberschwingung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Momentenregelung weist eine Zeitverzögerung 2 um einen Stromreglertakt aufgrund der Rechenzeit, einen Momentenregler 7, eine Längsinduktivität 5, eine Rotorflussverkettung 6, einen Block 8 mit einer Ordnung K der zu kompensierenden/manipulierenden Oberwelle, einen Block 10 zum Bilden des Kosinus des Eingangssignals, eine Regelstrecke 17, ein Kennfeld 21 oder eine Ausgleichsfunktion 21 zur Abbildung der Phasenlage γ*M, in Abhängigkeit von Ist-Moment und elektrischer Drehzahl, ein Kennfeld 22 oder eine Ausgleichsfunktion 22 zur Abbildung der Amplitude A*M in Abhängigkeit von Ist-Moment und elektrischer Drehzahl und einen Block 24 mit einem maschinenspezifischen Zusammenhang zwischen Querstrom und Gleichanteil des Istmoments auf. Die Blöcke 8, 10, 21, 22 formen eine Vorsteuerung 23 zur Kompensation des Störmoments bzw. Momentenwelligkeit im Momentenregelkreis. 8th shows a block diagram of a torque control with fundamental decoupling and compensation of the Kth harmonic according to an embodiment of the present invention. The torque control has a time delay 2 by a current controller clock due to the computing time, a torque controller 7 , a longitudinal inductance 5 , a rotor flux linkage 6 , a block 8th with an order K of the harmonic to be compensated / manipulated, one block 10 for forming the cosine of the input signal, a controlled system 17 , a map 21 or a compensation function 21 for mapping the phase angle γ * M , as a function of actual torque and electrical speed, a map 22 or a compensation function 22 for mapping the amplitude A * M as a function of actual torque and electrical speed and one block 24 with a machine-specific relationship between cross-flow and DC component of the actual torque. The blocks 8th . 10 . 21 . 22 form a feedforward control 23 for compensation of the disturbance torque or torque ripple in the torque control circuit.

Der Block 7 ist ausgebildet, um ein Signal eM zu empfangen und über einen ersten Summationsblock ein Signal an den Block 2 bereitzustellen. Der Block 2 ist ausgebildet, um ein Signal Uq über einen zweiten Summationsblock an den Block 17 bereitzustellen. Der zweite Summationsblock ist ausgebildet, um zusätzlich ein Signal Uq,Grundwellenkopplung und ein Signal Uq,stör zu empfangen. Der Block 17 ist ausgebildet um ein Signal Iq an den Block 24 bereitzustellen. Der Block 24 ist ausgebildet, um ein Signal an einen dritten Summationsblock bereitzustellen. Der dritte Summationsblock ist ausgebildet, um ferner ein Signal Mstör zu empfangen und ein Ausgangssignal Mist der Momentenregelung bereitzustellen. Der Block 5 ist ausgebildet, um von einem vierten Multiplizierblock ein Signal zu empfangen. Der vierte Multiplizierblock ist ausgebildet, um ein Signal ωel und ein Signal Id zu empfangen. Der Block 5 ist ferner ausgebildet, um über einen fünften Multiplizierblock ein Signal an den ersten Summationsblock bereitzustellen. Der Block 6 ist ausgebildet, um ein Signal ωel zu empfangen und über einen sechsten Summationsblock ein Signal an den fünften Summationsblock bereitzustellen.The block 7 is configured to receive a signal e M and a signal to the block via a first summation block 2 provide. The block 2 is configured to apply a signal U q to the block via a second summation block 17 provide. The second summation block is designed to additionally receive a signal U q, fundamental wave coupling and a signal U q, sturgeon . The block 17 is formed by a signal I q to the block 24 provide. The block 24 is configured to provide a signal to a third summation block. The third summation block is adapted to further receive a signal M sturgeon and an output signal M is to provide the torque control. The block 5 is configured to receive a signal from a fourth multiplier block. The fourth multiplying block is configured to receive a signal ω el and a signal I d . The block 5 is further configured to provide a signal to the first summation block via a fifth multiplier block. The block 6 is configured to receive a signal ω el and to provide a signal to the fifth summation block via a sixth summation block.

Der Block 8 ist ausgebildet, um ein Signal fel zu empfangen und ein Signal an einen siebten Summationsblock bereitzustellen. Der Block 21 ist ausgebildet, um ein Signal Mist und ein Signal ωel zu empfangen und ein Signal γ*M an den siebten Summationsblock bereitzustellen. Der siebte Summationsblock ist ausgebildet, um ein Signal an den Block 10 bereitzustellen. Der Block 22 ist ausgebildet, um ein Signal Mist und ein Signal ωel zu empfangen und ein Signal A*M an einen achten Multiplizierblock bereitzustellen. Der achte Multiplizierblock ist ferner ausgebildet, um ein Signal ωel und ein Signal von dem Block 10 zu empfangen und ein Signal Uq,komp an den sechsten Summationsblock bereitzustellen.The block 8th is configured to receive a signal f el and provide a signal to a seventh summation block. The block 21 is formed to a signal M, and for receiving a signal and provide a signal el ω γ * M to the seventh summation block. The seventh summation block is configured to send a signal to the block 10 provide. The block 22 is formed to a signal M, and for receiving a signal ω el and to provide a signal A * M of an eighth multiplier block. The eighth multiplier block is further configured to generate a signal ω el and a signal from the block 10 to receive and provide a signal U q, komp to the sixth summation block.

Im Längsstromzweig ist weiterhin eine Oberwellenkompensation sinnvoll, wie sie anhand der 1 bis 7 beschrieben ist.In the series current branch harmonic compensation is still useful, as they are based on the 1 to 7 is described.

Die Generierung der Kennfelder kann analog zu den anhand der 4 bis 7 beschriebenen Verfahren erfolgen. Allerdings werden die Kennfelder nicht in Abhängigkeit vom Querstrom, sondern vom Ist- oder Sollmoment gebildet. Das Filter, das während der Referenzfahrt zur Generierung der Kennfelddaten parallel zum Momentenregler 7 geschaltet wird, hat als Eingangssignal die Regelabweichung des Momentenreglers eM. Das Filter selbst kann dem anhand von 5 beschriebenen Filter 19 entsprechen.The generation of the maps can analogous to those based on the 4 to 7 described method. However, the maps are not formed depending on the cross-flow, but the actual or target torque. The filter, which during homing to generate the map data parallel to the torque controller 7 is switched, has as an input signal, the control deviation of the torque controller e M. The filter itself can be based on 5 described filter 19 correspond.

Das zur Momentenregelung der Synchronmaschine parallel geschaltete zeitdiskrete Filter weist ein konjugiertkomplexes Polstellenpaar auf. Das Polstellenpaar wird in seinem Argument mit einem ganzzahlig Vielfachen der elektrischen Drehzahl und/oder Geschwindigkeit nachgeführt. Es können mehrere dieser Filter parallel geschaltet werden, um Oberschwingungen unterschiedlicher Ordnung gleichzeitig zu kompensieren.The for the torque control of the synchronous machine parallel discrete time discrete Filter has a complex conjugate pair of poles. The pole pair is in his argument with an integer multiple of the electrical Tracking speed and / or speed. It can several of these filters are connected in parallel to harmonics different order at the same time to compensate.

Die zur Momontenregelung der Synchronmaschine parallel geschaltete Vorsteuerung 23 ist ausgebildet, um eine oder mehrere in feldorientierten Koordinaten über einen ganzzahligen Teiler des elektrischen Winkels sinusförmige Stellgrößen aufzuschalten, deren Frequenzen somit einem ganzzahlig Vielfachem der elektrischen Drehzahl und/oder Geschwindigkeit entsprechen. Eine Amplitude 21 und Phasenlage 22 der jeweiligen Sinusspannung können dabei sowohl durch Kennfelder als auch durch analytische Funktionen der Drehzahl, des Längsstroms, des Ist-Moments und des Soll-Moments abgebildet werden. Es können mehrere dieser Vorsteuerungen parallel geschaltet werden, um Oberschwingungen unterschiedlicher Ordnung gleichzeitig zu kompensieren.The feedforward control connected in parallel to the torque control of the synchronous machine 23 is designed to turn on one or more in field-oriented coordinates via an integer divider of the electrical angle sinusoidal manipulated variables whose frequencies thus correspond to an integer multiple of the electrical speed and / or speed. An amplitude 21 and phasing 22 The respective sinusoidal voltage can be imaged both by maps and by analytical functions of the rotational speed, the longitudinal current, the actual torque and the target torque. Several of these pilot controls can be connected in parallel to compensate for harmonics of different orders at the same time.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. Bei der Synchronmaschine kann es sich beispielsweise um einen Linearantrieb oder um eine rotative Maschine handeln. Die Maschine kann durch Permanentmagnete oder elektrisch erregt werden. Auch ein Betrieb der Maschine in Feldschwächung ist möglich. Wird der Längsstrom im Feldschwächebetrieb nicht zu NULL geregelt, so erweitert sich die Abhängigkeit der Kennfelder bzw. Ausgleichsfunktionen der Gleichungen Gl. 9 bis Gl. 12 um die zusätzliche Abhängigkeit vom Längsstrom. Wird eine elektrisch erregte Synchronmaschine in Feldschwächung betrieben, so ergibt sich zusätzlich eine Abhängigkeit der Kennfelder vom Rotorstrom.The described embodiments are chosen by way of example and can be combined with each other. In the synchronous machine For example, it can be a linear drive or a act rotary machine. The machine can be powered by permanent magnets or electrically excited. Also operating the machine in Field weakening is possible. Becomes the longitudinal flow not controlled to ZERO in field weakening, so extended the dependence of the maps or compensation functions the equations Eq. 9 to Eq. 12 for the additional dependency from the longitudinal flow. Is an electrically excited synchronous machine operated in field weakening, this results in addition a dependence of the maps of the rotor current.

In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die folgenden Terme und Abkürzungen verwendet:

eId
Regelabweichung des Längsstromreglers
eIq
Regelabweichung des Querstromreglers
eM
Regelabweichung des Momentenreglers
TI A
Stromreglertaktzeit
z
Operator der z-Transformation
ΨR
Rotorflossverkettung
Ld, Lq
Längs- und Querinduktivität
ωel
Elektrische Drehzahl/Geschwindigkeit
fel
Elektrischer Winkel/Lage
Id, Iq
Längs- und Querstrom
Ud,stör, Uq,stör
Periodische Störspannung im Längs- bzw. Querstromregelkreis
Mstör
Periodisches Störmoment
Ad, Aq
Amplitude der Störspannung im Längs- bzw. Querstromregelkreis
AM
Amplitude des Störmoments
γd, γq
Phasenlage der Störspannung im Längs- bzw. Querstromregelkreis
γM
Phasenlage des Störmoments
γ*d, γ*q
Phasenlage der Kompensationsspannung im Längs- bzw. Querstromregelkreis
γ*M
Phasenlage der Spannung zur Kompensation des Störmoments
A*M
Amplitude der Spannung zur Kompensation des Störmoments
In the description and claims the following terms and abbreviations are used:
e Id
Control deviation of the flow controller
e Iq
Control deviation of the cross-flow controller
e M
Control deviation of the torque controller
T I A
Current controller cycle time
z
Operator of the z transformation
Ψ R
Rotor Floss concatenation
L d , L q
Longitudinal and transverse inductance
ω el
Electrical speed / speed
f el
Electrical angle / position
I d , I q
Longitudinal and cross flow
U d, sturgeon , U q, sturgeon
Periodic interference voltage in the longitudinal or cross-circuit control loop
M sturgeon
Periodic disturbance torque
A d , A q
Amplitude of the interference voltage in the longitudinal or cross-circuit control loop
A M
Amplitude of the disturbance moment
γ d , γ q
Phase of the interference voltage in the longitudinal or cross-circuit control loop
γ M
Phase position of the disturbance moment
γ * d , γ * q
Phase angle of the compensation voltage in the longitudinal or cross-circuit control loop
γ * M
Phase of the voltage to compensate for the disturbance torque
A * M
Amplitude of the voltage for compensation of the disturbance torque

11
LängsstromreglerLongitudinal current controller
22
Zeitverzögerung um einen Stromreglertakt aufgrund der Rechenzeit (z–1)Time delay by one current controller cycle due to the computing time (z -1 )
33
Querinduktivität (Lq)Transverse inductance (L q )
44
QuerstromreglerCross-flow regulator
55
Längsinduktivität (Ld)Longitudinal inductance (L d )
66
Rotorflussverkettung (ΨR)Rotor flux linkage (Ψ R )
77
Momentenreglertorque controller
88th
Ordnung K der zu kompensierenden/manipulierenden Oberwelleorder K of the harmonic to be compensated / manipulated
99
Kennfeld oder Ausgleichsfunktion zur Abbildung der Phasenlage γ*d in Abhängigkeit von Querstrom und elektrischer DrehzahlCharacteristic map or compensation function for mapping the phase position γ * d as a function of cross-flow and electrical speed
1010
Bildet den Kosinus des Eingangssignalsforms the cosine of the input signal
1111
Kennfeld oder Ausgleichsfunktion zur Abbildung der Amplitude Ad in Abhängigkeit von Querstrom und elektrischer DrehzahlMap or compensation function for mapping the amplitude A d as a function of the cross-flow and electrical speed
1212
Regelstrecke d-Stromzweigcontrolled system d-current branch
1313
Vorsteuerung zur Kompensation der Störspannung bzw. Stromwelligkeit im Längsstromregelkreisfeedforward for compensation of the interference voltage or current ripple in the longitudinal flow control loop
1414
Kennfeld oder Ausgleichsfunktion zur Abbildung der Phasenlage γ*q in Abhängigkeit von Querstrom und elektrischer DrehzahlCharacteristic map or compensation function for mapping the phase position γ * q as a function of cross-current and electrical speed
1515
Kennfeld oder Ausgleichsfunktion zur Abbildung der Amplitude Aq in Abhängigkeit von Querstrom und elektrischer DrehzahlCharacteristic map or compensation function for mapping the amplitude A q as a function of cross-flow and electrical speed
1616
Vorsteuerung zur Kompensation der Störspannung bzw. Stromwelligkeit im Querstromregelkreisfeedforward for compensation of the interference voltage or current ripple in the cross-flow control loop
1717
Regelstrecke q-Stromzweigcontrolled system q current branch
1818
Drehzahlabhängig nachgeführtes Störgrößenkompensationsfilter im LängsstromzweigSpeed Dependent tracked disturbance compensation filter in the longitudinal flow branch
1919
Drehzahlabhängig nachgeführtes Störgrößenkompensationsfilter im QuerstromzweigSpeed Dependent tracked disturbance compensation filter in the crossflow branch
2020
Nachgeführter Filterkoeffizienttracked filter coefficient
2121
Kennfeld oder Ausgleichsfunktion zur Abbildung der Phasenlage γ*M, in Abhängigkeit von Ist-Moment und elektrischer DrehzahlCharacteristic map or compensation function for mapping the phase position γ * M , as a function of actual torque and electrical speed
2222
Kennfeld oder Ausgleichsfunktion zur Abbildung der Amplitude A*M in Abhängigkeit von Ist-Moment und elektrischer DrehzahlMap or compensation function for mapping the amplitude A * M as a function of actual torque and electrical speed
2323
Vorsteuerung zur Kompensation des Störmoments bzw. Momentenwelligkeit im Momentenregelkreisfeedforward for compensation of the disturbance torque or torque ripple in torque control loop
2424
Maschinenspezifischer Zusammenhang zwischen Querstrom und Gleichanteil des IstmomentsSpecific equipment Relationship between cross-flow and DC component of the actual torque
3131
Antriebsmotordrive motor
3232
Kupplungclutch
3333
Prüfmotortest engine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4026091 A1 [0017] - DE 4026091 A1 [0017]

Claims (14)

Vorrichtung (13; 16; 23) zur Stromregelung oder Momentenregelung einer Synchronmaschine, die ausgebildet ist, um in einem Stromregelkreis oder Momentenregelkreis der Synchronmaschine mindestens eine, in feldorientierten Koordinaten über einen ganzzahligen Teiler des elektrischen Winkels sinusförmige Stellgröße (Ud,komp; Uq,komp) aufzuschalten.Contraption ( 13 ; 16 ; 23 ) for current regulation or torque control of a synchronous machine, which is designed to switch on in a current control loop or torque control loop of the synchronous machine at least one, in field-oriented coordinates over an integer divider of the electrical angle sinusoidal manipulated variable (U d, comp ; U q, komp ). Vorrichtung (13; 16; 23) nach Anspruch 1, wobei eine Frequenz der mindestens einen Stellgröße (Ud,komp; Uq,komp) einem ganzzahligen Vielfachem einer elektrischen Drehzahl und/oder Geschwindigkeit der Synchronmaschine entspricht.Contraption ( 13 ; 16 ; 23 ) according to claim 1, wherein a frequency of the at least one manipulated variable (U d, comp ; U q, comp ) corresponds to an integer multiple of an electrical speed and / or speed of the synchronous machine. Vorrichtung (13; 16; 23) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Amplitude (Ad; Aq; A*M) und eine Phasenlage (γ*d; γ*q; γ*M;) der mindestens einen über einen ganzzahligen Teiler des elektrischen Winkels sinusförmigen Stellgröße (Ud,komp; Uq,komp) durch Kennfelder und/oder durch analytische Funktionen der Drehzahl und/oder des Längs- und/oder Querstroms und/oder des Ist-Moments und/oder des Soll-Moments der Synchronmaschine abgebildet werden.Contraption ( 13 ; 16 ; 23 ) according to one of the preceding claims, wherein an amplitude (A d ; A q ; A * M ) and a phase position (γ * d ; γ * q ; γ * M ;) of the at least one manipulated variable sinusoidal over an integer divisor of the electrical angle (U d, comp ; U q, comp ) are mapped by maps and / or by analytical functions of the speed and / or the longitudinal and / or transverse flow and / or the actual torque and / or the desired torque of the synchronous machine. Vorrichtung (13; 16; 23) nach Anspruch 3, wobei diese ausgebildet ist, um eine Kennfelddatengenerierung aus Zuständen (qd1, qd2, qq1, qq2) mindestens eines zeitdiskreten drehzahlabhängig nachgeführten Filters (18, 19) gemäß der folgenden Gleichungen durchzuführen:
Figure 00310001
K... Ordnung der zu kompensierenden Oberschwingung.
Contraption ( 13 ; 16 ; 23 ) according to claim 3, which is designed to generate a map data generation from states (q d1 , q d2 , q q1 , q q2 ) of at least one time-discrete speed-dependent tracked filter ( 18 . 19 ) according to the following equations:
Figure 00310001
K ... Order of the harmonic to be compensated.
Vorrichtung zur Stromregelung oder zur Momentenregelung einer Synchronmaschine, gekennzeichnet durch ein parallel geschaltetes zeitdiskretes Filter (18; 19) mit einem konjugiert-komplexen Polstellenpaar, wobei das Polstellenpaar in seinem Argument mit einem ganzzahlig Vielfachen einer elektrischen Drehzahl und/oder Geschwindigkeit der Synchronmaschine nachführbar (20) ist.Device for current regulation or torque control of a synchronous machine, characterized by a time-discrete filter connected in parallel ( 18 ; 19 ) with a conjugate-complex pole pair, wherein the pole pair in its argument with an integral multiple of an electrical speed and / or speed of the synchronous machine trackable ( 20 ). Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Filter (18; 19) ausgebildet ist, um eine Kompensationsspannung (UF d, UF q) zur Glättung einer Stromwelligkeit in einem Längs- und/oder Querstromregelkreis und/oder einer Momentenwelligkeit im Momentenregelkreis der Synchronmaschine zu glätten.Apparatus according to claim 5, wherein the filter ( 18 ; 19 ) is designed to smooth a compensation voltage (U F d , U F q ) for smoothing a current ripple in a longitudinal and / or cross-current control circuit and / or a torque ripple in the torque control circuit of the synchronous machine. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronmaschine als Linearantrieb oder als rotative Maschine ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the synchronous machine as a linear drive or is designed as a rotary machine. Verfahren zur Stromregelung oder Momentenregelung einer Synchronmaschine, wobei in einem Stromregelkreis der Synchronmaschine mindestens eine, in feldorientierten Koordinaten über einen ganzzahligen Teiler des elektrischen Winkels sinusförmige Stellgröße (Ud,komp; Uq,komp) aufgeschaltet wird.Method for current regulation or torque control of a synchronous machine, wherein in a current control loop of the synchronous machine at least one, in field-oriented coordinates over an integer Divider of the electrical angle sinusoidal manipulated variable (U d, comp ; U q, komp ) is switched. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine Frequenz der mindestens einen Stellgröße (Ud,komp; Uq,komp) einem ganzzahligen Vielfachen einer elektrischen Drehzahl und/oder Geschwindigkeit der Synchronmaschine entspricht.The method of claim 7 or 8, wherein a frequency of the at least one manipulated variable (U d, comp ; U q, comp ) corresponds to an integral multiple of an electrical speed and / or speed of the synchronous machine. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei eine Amplitude (Ad; Aq; A*M) und eine Phasenlage (γ*d; γ*q; γ*M;) einer Sinusspannung der mindestens einen über einen ganzzahligen Teiler des elektrischen Winkels sinusförmigen Stellgröße (Ud,komp; Uq,komp) durch Kennfelder und/oder durch analytische Funktionen der Drehzahl und/oder des Längs- und/oder Querstroms und/oder des Ist-Moments und/oder des Soll-Moments der Synchronmaschine abgebildet werden.Method according to one of claims 7 to 9, wherein an amplitude (A d ; A q ; A * M ) and a phase position (γ * d ; γ * q ; γ * M ;) of a sine voltage of at least one over an integer divider of electrical angle sinusoidal manipulated variable (U d, comp ; U q, comp ) by maps and / or by analytical functions of the speed and / or the longitudinal and / or transverse flow and / or the actual torque and / or the desired torque of the Synchronous machine can be imaged. Verfahren nach Anspruch 10, wobei zur Kennfelddatengenerierung aus Zuständen mindestens eines Filters die folgenden Gleichungen ausgeführt werden:
Figure 00320001
Figure 00330001
K... Ordnung der zu kompensierenden Oberschwingung.
The method of claim 10, wherein for map data generation from states of at least one filter the following equations are executed:
Figure 00320001
Figure 00330001
K ... Order of the harmonic to be compensated.
Verfahren zur Stromregelung oder Momentenregelung einer Synchronmaschine, wobei ein parallel geschaltetes zeitdiskretes Filter (18; 19) mit einem konjugiertkomplexen Polstellenpaar eingesetzt wird, wobei das Polstellenpaar in seinem Argument mit einem ganzzahlig Vielfachen einer elektrischen Drehzahl und/oder Geschwindigkeit der Synchronmaschine nachführbar (20) ist.Method for current regulation or torque control of a synchronous machine, wherein a time-discrete filter connected in parallel ( 18 ; 19 ) is used in its argument with an integer multiple of an electrical speed and / or speed of the synchronous machine ( 20 ). Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Rechnereinheit ausgeführt wird.Computer program with program code means to all Steps of a method according to one of the claims 8 to 12 when the computer program on a Computer or a corresponding computer unit executed becomes. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 12 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Rechnereinheit ausgeführt wird.Computer program product with program code means, stored on a computer-readable medium are to complete all steps of a procedure according to one of the claims 8 to 12 perform when the computer program product on a computer or on a corresponding computer unit is performed.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010003094A1 (en) * 2010-03-22 2011-09-22 Robert Bosch Gmbh Method and device for determining a delivery torque of an electric drive
DE102011004384A1 (en) * 2011-02-18 2012-08-23 Zf Lenksysteme Gmbh Control system of synchronous motor of power steering system for vehicle, has compensation device supplied with desired angle and compensation angle to prevent torque ripple of synchronous motor
EP2626998A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Voltage control for an electric machine and corresponding control method
DE102010052156B4 (en) * 2009-12-22 2013-09-05 Fanuc Corporation A motor control apparatus having a function of calculating the amount of cogging torque compensation
DE102014105730A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 Kastanienbaum GmbH Method and arrangement for reducing the torque ripple of a DC motor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4026091A1 (en) 1990-08-17 1992-02-27 Kokes Michael Dipl Ing Fh Regulation system for electrical machine drive - uses predicted variation for calculation of required optimal compensation
DE4122393A1 (en) * 1991-07-05 1993-01-07 Bosch Gmbh Robert Compensating pendulum movement for sync. motor - regulating motor current via reference system attached to rotor
DE10007120A1 (en) * 2000-02-17 2001-08-30 Lfk Gmbh Current regulation of permanent magnet excited synchronous motors for guided missiles involves deriving current vector, magnitude/angle corrections from measurement currents
DE102006042041A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-27 Siemens Ag Method for operating a synchronous motor, involves applying harmonical voltage fundamental oscillation, and amplitude satisfies harmonic relative to amplitude of voltage fundamental oscillation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4026091A1 (en) 1990-08-17 1992-02-27 Kokes Michael Dipl Ing Fh Regulation system for electrical machine drive - uses predicted variation for calculation of required optimal compensation
DE4122393A1 (en) * 1991-07-05 1993-01-07 Bosch Gmbh Robert Compensating pendulum movement for sync. motor - regulating motor current via reference system attached to rotor
DE10007120A1 (en) * 2000-02-17 2001-08-30 Lfk Gmbh Current regulation of permanent magnet excited synchronous motors for guided missiles involves deriving current vector, magnitude/angle corrections from measurement currents
DE102006042041A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-27 Siemens Ag Method for operating a synchronous motor, involves applying harmonical voltage fundamental oscillation, and amplitude satisfies harmonic relative to amplitude of voltage fundamental oscillation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010052156B4 (en) * 2009-12-22 2013-09-05 Fanuc Corporation A motor control apparatus having a function of calculating the amount of cogging torque compensation
DE102010003094A1 (en) * 2010-03-22 2011-09-22 Robert Bosch Gmbh Method and device for determining a delivery torque of an electric drive
DE102011004384A1 (en) * 2011-02-18 2012-08-23 Zf Lenksysteme Gmbh Control system of synchronous motor of power steering system for vehicle, has compensation device supplied with desired angle and compensation angle to prevent torque ripple of synchronous motor
EP2626998A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Voltage control for an electric machine and corresponding control method
DE102014105730A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 Kastanienbaum GmbH Method and arrangement for reducing the torque ripple of a DC motor
US10069447B2 (en) 2014-04-23 2018-09-04 Kastanienbaum GmbH Method and arrangement for reducing the torque ripple of a DC motor

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