DE102010021865A1 - Method for controlling synchronous machine e.g. three-phase motor, involves regulating flux-forming current component of motor current such that regenerative energy generated in motor is transformed into heat - Google Patents

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Abstract

The method involves determining a stator current space vector, and calculating torque and a flux-forming current component. The flux-forming current component of motor current is regulated such that regenerative energy generated in the motor is transformed into heat. Inverter supply voltage i.e. intermediate supply voltage, is detected and regulated to a predetermined set point. A deviation of direct current voltage is supplied to a linear regulator element at a nominal value. An output signal is used as a reference value for regenerative operation of a synchronous motor (6). Independent claims are also included for the following: (1) a method for braking a synchronous machine (2) an inverter powered synchronous machine comprising a controller.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln oder Abbremsen einer Synchronmaschine und eine umrichtergespeiste Synchronmaschine.The invention relates to a method for controlling or decelerating a synchronous machine and a converter-fed synchronous machine.

Bei modernen elektrischen Antrieben kommen zunehmend umrichtergespeiste Synchronmaschinen zum Einsatz. Insbesondere die Ausführungsform der Synchronmaschine mit Dauermagneten im Rotor ermöglicht hohe Systemwirkungsgrade, da keine ohmsche Erregerverluste auftreten können.In modern electric drives increasingly inverter-fed synchronous machines are used. In particular, the embodiment of the synchronous machine with permanent magnets in the rotor allows high system efficiencies, since no ohmic pathogen losses can occur.

Als Regelsystem kommt dabei häufig eine feldorientierte Regelung zum Einsatz, wobei ein Statorstromraumzeiger bestimmt wird und daraus ein momentbildender und flussbildender Stromanteil ermittelt wird, wobei diese Werte von entsprechenden Sollwerten abgezogen werden und Regeleinheiten zugeführt werden, die als Ausgangsgröße einen Sollspannungsraumzeiger erzeugen, aus dem wiederum Ansteuersignale für die Leistungsschalter eines Wechselrichters ermittelt werden. Der Sollwert für den drehmomentbildenden Strom wird dabei oftmals mittels funktionaler Abhängigkeit aus einem Drehmomentsollwert bestimmt und der Sollwert des flussbildenden d-Stroms wird im Grunddrehzahlbereich auf den Wert Null gesetzt.As a control system, a field-oriented control is often used, wherein a Statorstromraumzeiger is determined and from a moment-forming and flow-forming current component is determined, these values are subtracted from corresponding setpoints and control units are supplied, which generate a setpoint voltage space pointer as the output, from which in turn drive signals for the circuit breakers of an inverter. The setpoint for the torque-forming current is often determined by means of functional dependence of a torque setpoint and the setpoint of the flow-forming d-current is set to zero in the base speed range.

Ein negativer Drehmomentsollwert führt bei positiver Istdrehzahl zum Abbremsen, also der betragsmäßigen Verkleinerung der Istdrehzahl, und ein positiver Drehmomentsollwert führt bei negativer Istdrehzahl zum Abbremsen des mittels feldorientierter Regelung betriebenen Synchronmotors. In beiden generatorischen Betriebsfällen wird mechanische Bewegungs/Rotationsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Dies wiederum bewirkt, dass die Spannung am üblichen Zwischenkreiskondensator ansteigt. Diese Zwischenkreisspannung darf aus Schutzgründen einen Grenzwert nicht überschreiten.A negative torque setpoint leads to deceleration at a positive actual speed, that is to say the reduction in magnitude of the actual speed, and a positive torque setpoint leads to deceleration of the synchronous motor operated by field-oriented control when the actual speed is negative. In both regenerative operating cases, mechanical motion / rotational energy is converted into electrical energy. This in turn causes the voltage at the usual DC link capacitor increases. For reasons of safety, this DC link voltage must not exceed a limit value.

Um die Zwischenkreisspannung unter diesem Grenzwert zu halten, kommen in der Praxis häufig zwei verschiedene Lösungsvarianten zum Einsatz. Bei der ersten Variante, bekannt als Netzrückspeisung, wird der netzseitige Gleichrichter mit steuerbaren Schaltern versehen, die über eine Regeleinheit in einer Steuerelektronik angesteuert werden können. Dadurch ist es möglich den Leistungsfluss zwischen Netz und Zwischenkreiskondensator zu steuern. Eine zweite häufige Variante ist der Anschluss eines Bremswiderstandes an den Zwischenkreiskondensator, wobei zwischen Widerstand und Kondensator ein ansteuerbarer Schalter sitzt.In order to keep the DC link voltage below this limit, in practice often two different solution variants are used. In the first variant, known as power feedback, the network-side rectifier is provided with controllable switches that can be controlled via a control unit in a control electronics. This makes it possible to control the power flow between the network and the DC link capacitor. A second common variant is the connection of a braking resistor to the DC link capacitor, wherein between resistor and capacitor sits a controllable switch.

Beide Varianten haben allerdings den Nachteil, dass die Kosten der umrichtergespeisten Synchronmaschine durch den Mehraufwand bei den Bauteilen ansteigen.However, both variants have the disadvantage that the costs of the inverter-fed synchronous machine increase due to the additional expenditure on the components.

Um den Nachteil der erhöhten Systemkosten zu vermeiden ist ein Verfahren erforderlich, das es ermöglicht ohne Mehraufwand an Bauteilen eine umrichtergespeiste Synchronmaschine abzubremsen.In order to avoid the disadvantage of increased system costs, a method is required which makes it possible to brake a converter-fed synchronous machine without additional expenditure of components.

In der europäischen Patentanmeldung EP 0 742 637 A1 wird ein Verfahren zum Abbremsen einer umrichtergespeisten Synchronmaschine beschrieben bei dem zyklisch ein Ankerkurzschluss hergestellt wird, indem die eine Wechselrichterbrücke sicher gesperrt wird und die andere Wechselrichterbrücke von einem getakteten Signal angesteuert wird, wobei die Frequenz des Ansteuersignals z. B. von einer mechanikspezifischen Kennlinie abhängt.In the European patent application EP 0 742 637 A1 a method for decelerating a converter fed synchronous machine is described in which an armature short circuit is cyclically established by one inverter bridge is securely locked and the other inverter bridge is driven by a clocked signal, the frequency of the drive signal z. B. depends on a mechanic-specific characteristic.

In der deutschen Patentschrift DE 100 59 173 C1 wird das Verfahren der EP 0 742 637 A1 weiterentwickelt, indem durch eine elektronische Schaltung der zyklische Ankerkurzschluss in sehr vorteilhafter Art und Weise mit dem Verfahren der Impussprerre von Leistungshalbleitern im Fehlerfall kombiniert wird.In the German patent DE 100 59 173 C1 will the procedure of EP 0 742 637 A1 developed by an electronic circuit, the cyclic armature short circuit is combined in a very advantageous manner with the method of impulse prerence of power semiconductors in case of failure.

In der ebenfalls deutschen Patentschrift DE 103 00 953 B4 wird ein Verfahren vorgestellt, das es ermöglicht eine von einem Stromrichter gespeiste Drehfeldmaschine abzubremsen, indem von der üblichen feldorientierten Regelung umgeschaltet wird, in ein Verfahren das einen Sollspannungsvektor ermittelt, indem ein erfasster Statorstromraumzeiger mit einer komplexen Impedanz multipliziert wird.In the also German patent DE 103 00 953 B4 A method is presented which makes it possible to decelerate a rotary field machine fed by a power converter by switching from the conventional field-oriented control to a method which determines a target voltage vector by multiplying a detected stator current space pointer with a complex impedance.

Alle Verfahren haben den Nachteil, dass sie nicht mit einer feldorientierten Regelung kombinierbar sind, das Bremsmoment nicht exakt gesteuert werden kann und die entstehende Zwischenkreisspannung nicht berücksichtigt wird.All methods have the disadvantage that they can not be combined with a field-oriented control, the braking torque can not be controlled exactly and the resulting DC link voltage is not taken into account.

In der Offenlegungsschrift DE 198 46 079 A1 wird ein Verfahren beschrieben, wie ein Wechselstrommotor abgebremst werden kann, indem von einer Referenzspannung die gemessene Zwischenkreisspannung abgezogen wird und einer Regeleinheit zugeführt wird, wobei der momentbildende Sollwert auf den begrenzten Ausgangswert der Regeleinheit begrenzt wird und ein Sollwert für den flussbildenden Stromanteil ermittelt wird, indem vom Sollwert des momentbildenden Stromanteils der maximal erlaubte momentbildende Stromanteil abgezogen wird und einer zweiten Regeleinheit zugeführt wird, wobei deren begrenzter Ausgangswert als flussbildender Sollwert verwendet wird.In the published patent application DE 198 46 079 A1 A method is described of how an AC motor can be decelerated by subtracting the measured intermediate circuit voltage from a reference voltage and supplying it to a control unit, limiting the torque-forming setpoint to the limited output value of the control unit and determining a set value for the flux-forming current component by is subtracted from the setpoint of the torque-forming current component of the maximum allowable moment-forming current component and a second control unit is supplied, wherein the limited output value is used as a flux-forming setpoint.

Im Prinzip handelt es sich hierbei um eine kaskadierte Regelstruktur, wobei der innere Regelkreis immer schneller sein muss als der äußere Regelkreis. Nachteilig ist dabei die geringe maximale Regeldynamik des äußeren Regelkreises und die damit verbunde Gefahr eines Überschießens der Zwischenkreisspannung infolge einer Bremsmomentanforderung die über den schnellsten Regelkreis, dem Statorstromregelkreis, realisiert wird. Insbesondere bei kleinen Kapazitätswerten des Zwischenkreiskondensators verstärkt sich die beschriebene Problematik.In principle, this is a cascaded rule structure, where the inner loop must always be faster than the outer loop. The disadvantage here is the low maximum control dynamics of the outer control loop and the associated danger of overshoot of the DC link voltage as a result Braking torque request realized via the fastest control circuit, the stator current control circuit. Particularly with small capacitance values of the DC link capacitor, the described problem is intensified.

Aufgabenstellungtask

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln oder Abbremsen einer Synchronmaschine zu entwickeln, welches ein geregeltes Abbremsen einer umrichtergespeisten Synchronmaschine ermöglicht, wobei eine Netzrückspeisung und ein Bremswiderstand einsparbar sind und wobei die Zwischenkreisspannung sicher unter einem bestimmten Grenzwert gehalten wird und das mit einer feldorientierten Regelung kombinierbar ist.The invention is therefore an object of the invention to develop a method for controlling or decelerating a synchronous machine, which allows a controlled braking an inverter-fed synchronous machine, with a regenerative power supply and a braking resistor can be saved and the DC link voltage is safely kept below a certain threshold and with a field-oriented control can be combined.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren zum Regeln einer Synchronmaschine nach den in Anspruch 1, bei dem Verfahren zum Abbremsen einer Synchronmaschine nach den in Anspruch 9 und bei der umrichtergespeisten Synchronmaschine nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the method for controlling a synchronous machine according to claim 1, in the method for braking a synchronous machine according to the in claim 9 and in the inverter-fed synchronous machine according to the features indicated in claim 15.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zum Abbremsen einer Synchronmaschine sind, dass
aus einem Drehmomentsollwert und einer mechanischen Winkelgeschwindigkeit eine mechanische Sollleistung berechnet wird,
wobei diese mechanische Sollleistung im generatorischen Fall begrenzt wird auf eine Leistung, deren Wert maximal so groß ist, wie die maximal erlaubte Verlustleistung der umrichtergespeisten Synchronmaschine,
wobei aus dieser begrenzten mechanischen Sollleistung und der mechanischen Winkelgeschwindigkeit ein begrenztes Solldrehmoment ermittelt wird,
wobei dieses begrenzte Solldrehmoment mittels funktionaler Abhängigkeit in einen Sollwert für den momentbildenden q-Stromanteil umgerechnet wird,
wobei einer Zwischenkreisenergie-Regeleinheit die Differenz von Soll- und ein Istwert der Zwischenkreisenergie zugeführt werden,
wobei die Zwischenkreisenergie-Regeleinheit als Ausgangsgröße eine Leistung aufweist, die mit dem Kehrwert des ohmschen Widerstandes multipliziert wird und somit das Quadrat eines Sollverluststroms ermittelt wird,
wobei vom Quadrat des Sollverluststroms das Quadrat des momentbildenden q-Stromanteils abgezogen wird, anschließend auf den unteren Grenzwert von Null begrenzt wird und durch Ziehen der Quadratwurzel der Sollwert des flussbildenden d-Stroms ermittelt wird.
Important features of the invention in the method for braking a synchronous machine are that
a nominal mechanical power is calculated from a torque setpoint and a mechanical angular velocity,
wherein this mechanical target power is limited in the generator case to a power whose value is at most as large as the maximum allowable power loss of the inverter-fed synchronous machine,
wherein a limited setpoint torque is determined from this limited mechanical target power and the mechanical angular speed,
wherein this limited target torque is converted by means of functional dependency into a setpoint value for the torque-forming q-current component,
wherein the difference between desired value and an actual value of the intermediate circuit energy are supplied to a DC link energy control unit,
the intermediate circuit energy control unit having as its output a power which is multiplied by the reciprocal of the ohmic resistance and thus the square of a desired leakage current is determined,
wherein the squared of the desired leakage current, the square of the torque-forming q-current component is subtracted, then limited to the lower limit of zero and is determined by pulling the square root of the setpoint of the flow-forming d-current.

Von Vorteil ist dabei, dass die generatorische Sollleistung so begrenzt wird, dass deren Betrag maximal so groß ist, wie die maximal erlaubte Verlustleistung, wodurch in Kombination mit einem Zwischenkreisenergieregler gewährleistet werden kann, dass die Zwischenkreisenergie unter einem systemspezifischen Grenzwert bleibt.The advantage here is that the generator target power is limited so that their amount is at most as large as the maximum allowable power loss, which can be ensured in combination with a DC link regulator that the DC link energy remains below a system-specific limit.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der Abbremsvorgang der umrichtergespeisten Synchronmaschine mit der maximal erlaubten Leistung durchgeführt werden kann. Diese kann deutlich über der maximalen Dauerverlustleisung der umrichtergespeisten Synchronmaschine liegen.Another advantage of the method according to the invention is that the deceleration of the inverter-fed synchronous machine can be performed with the maximum allowable power. This can be significantly higher than the maximum continuous power loss of the inverter-fed synchronous machine.

Weiterhin ist von Vorteil, dass das begrenzte Solldrehmoment direkt von der mechanischen Winkelgeschwindigkeit abhängt, was dazu führt, dass das Bremsdrehmoment bei gewünschter bzw. maximaler Bremsleistung direkt und ohne Verzögerung entsprechend größer wird, wenn der Betrag der Istdrehzahl sinkt, was eine konstante Bremsleistung bedeutet.Furthermore, it is advantageous that the limited target torque depends directly on the mechanical angular velocity, which means that the braking torque at desired or maximum braking power directly and without delay is correspondingly larger when the amount of the actual speed decreases, which means a constant braking power.

Weiterhin ist von Vorteil, dass der Wirkpfad der Verlustleistung das Quadrat des Sollverluststroms als Ausgangswert hat von dem dann das Quadrat des momentbildenden Stromanteils, der direkt vom Sollmoment abhängt, abgezogen wird, wobei dadurch das Quadrat des Sollwertes für den flussbildenden d-Strom ermittelt werden kann. Aus diese Weise wird es möglich, dass genau die Verlustleistung in der umrichtergespeisten Synchronmaschine realisiert wird die gewünscht wurde.Furthermore, it is advantageous that the path of action of the power loss has the square of the desired leakage current as the initial value from which the square of the moment-forming current component, which depends directly on the nominal torque, is subtracted, whereby the square of the nominal value for the flux-forming d-current can be determined , In this way, it is possible that exactly the power loss is realized in the inverter-fed synchronous machine was desired.

Weiterhin ist von Vorteil, dass die Begrenzung des Quadrats des Sollwertes des flussbildenden d-Stromanteils auf den unteren Grenzwert von Null das Ziehen der Quadratwurzel ermöglicht und damit nur Verluste durch d-Strom realisiert werden, wenn der gewünschte Verlust-Sollwert größer/gleich Null sind. Dies ist genau dann der Fall, wenn die gewünschten Verluste größer sind, als die Verluste, die durch den momentbildenden q-Stromanteil verursacht werden.Furthermore, it is advantageous that the limitation of the square of the nominal value of the flow-forming d-current component to the lower limit of zero allows the square root to be drawn and thus only losses due to d-current can be realized if the desired loss setpoint is greater than or equal to zero , This is the case when the desired losses are greater than the losses caused by the torque-generating q-current component.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Sollverlustleistung vorgesteuert, indem ein Wert zum Ausgangswert des Zwischenkreisenergiereglers addiert wird, der zum Betrag der begrenzten mechanischen Sollleistung proportional ist.In an advantageous embodiment of the invention, the desired power loss is pre-controlled by a value is added to the output value of the Zwischenkreisenergiereglers, which is proportional to the amount of the limited mechanical target power.

Von Vorteil ist dabei, dass somit noch besser verhindert werden kann, dass die Zwischenkreisenergie infolge einer Änderung des Drehmomentsollwerts ansteigt.The advantage here is that thus can be better prevented that the DC link energy increases due to a change in the torque setpoint.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Wert des ohmschen Widerstandes über der Temperatur nachgeführt. In a further advantageous embodiment of the invention, the value of the ohmic resistance is tracked over the temperature.

Von Vorteil ist dabei, dass die ohmsche Verlustleistung genauer bekannt ist.The advantage here is that the ohmic power loss is known in more detail.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der maximale zulässige Strom Imax durch ein thermisches Schutzmodell so begrenzt, dass der Schutz von Motor und Umrichter gewährleistet ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the maximum permissible current I max is limited by a thermal protection model so that the protection of motor and inverter is guaranteed.

Von Vorteil ist dabei, dass beim Abbremsvorgang der Betrag des maximal zulässigen Stromes (Imax) entsprechend der maximal zulässigen Überlastgrenzen von Umrichter und Motor gewählt werden kann, wobei der thermische Schutz über das thermische Schutzmodell gewährleistet wird. Damit wird ein Abbremsvorgang an den physikalischen Grenzen der umrichtergespeisten Synchronmaschine möglich.The advantage here is that during braking the amount of maximum allowable current (I max ) can be selected according to the maximum allowable overload limits of inverter and motor, the thermal protection is ensured by the thermal protection model. This makes a deceleration process possible at the physical limits of the inverter-fed synchronous machine.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Ausgangswert des Zwischenkreisenergiereglers so in verschiedene Wirkpfade aufgeteilt, dass sowohl die Verlustleistung als auch die generatorische Leistung beeinflusst werden können.In a further advantageous embodiment of the invention, the output value of the DC link energy regulator is divided into different active paths, that both the power loss and the regenerative power can be influenced.

Von Vorteil ist dabei, dass bei Erreichen der Stromgrenze, womit verbunden auch keine weitere Erhöhung der ohmschen Verlustleistung mehr möglich ist, ein Anstieg der Zwischenkreisenergie dadurch verhindert werden kann, dass die begrenzte generatorische Sollleistung betragsmäßig reduziert wird.The advantage here is that when reaching the current limit, which connected and no further increase in the ohmic power loss is possible, an increase in the DC link energy can be prevented that the limited regenerative target power is reduced in amount.

Wichtige Merkmale bei der Synchronmaschine zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens sind, dass die Synchronmaschine von einem Umrichter gespeist ist, der eine Steuerelektronik, umfassend einen Regler aufweist, wobei die Steuerelektronik Ansteuersignale für Halbleiterschalter eines Wechselrichters des Umrichters aufweist, wobei die Synchronmaschine aus dem Wechselrichter speisbar ist.Important features in the synchronous machine for carrying out the aforementioned method are that the synchronous machine is fed by a converter having control electronics, comprising a controller, wherein the control electronics drive signals for semiconductor switch of an inverter of the inverter, wherein the synchronous machine can be fed from the inverter ,

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination possibilities of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or posing by comparison with the prior art task arise.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to figures and an embodiment.

1 zeigt einen Synchronmotor 006 der mit einem Wechselrichter 004 verbunden ist, wobei der Wechselrichter 004 mit einer Elektronikeinheit/Steuerelektronik 005, mit einem Zwischenkreiskondensator 003 und mit einem Gleichrichter 002 verbunden ist und wobei der Gleichrichter 002 mit einem elektrischen Wechselspannungsnetz 001 verbunden ist. 1 shows a synchronous motor 006 the one with an inverter 004 is connected, wherein the inverter 004 with an electronic unit / control electronics 005 , with a DC link capacitor 003 and with a rectifier 002 is connected and where the rectifier 002 with an electrical alternating voltage network 001 connected is.

Der Synchronmotor 006 ist dabei als Drehstrommotor ausgeführt, wobei die am Statur angebrachten Wicklungen als Statorwicklungen bezeichnet werden und auf seinem gegenüber dem Statur des Motors drehbar gelagerten Rotor Permanentmagnete angebracht sind oder der eine Erregerfeldwicklung aufweist die zur Ausbildung von magnetischen Polen von Gleichstrom durchflossen wird.The synchronous motor 006 is designed as a three-phase motor, the mounted on the stature windings are referred to as stator windings and mounted on its opposite the stature of the motor rotatably mounted rotor permanent magnets or has an excitation field winding which is traversed by the formation of magnetic poles of direct current.

2 zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren 001 in eine mittels feldorientierter Regelung 100 betriebenen Synchronmaschine 401 integriert werden kann. Die Statorwicklungen der Synchronmaschine 401 sind mit einem Wechselrichter 201 verbunden, wobei mindestens zwei der drei Statorströme mittels Messung erfasst werden 301 und ein Stromvektor ermittelt wird, dessen Komponenten z. B. in dem statorfesten Koordinatensystem mit den beiden Achsbezeichnungen α und β darstellbar sind. In einer Transformationseinheit 106 wird der im Statorkoordinatensystem dargestellte Stromvektor, auch als Stromraumzeiger bezeichenbar, unter Verwendung eines sogenannten Feldwinkels in das Feldkoordinatensystem transformiert. Die Achsen des Feldkoordinatensystems, im Folgenden auch als dq-Koordinatensystem bezeichnet, zeigen in Richtung des momentbildenden q-Stromanteils und in Richtung des flussbildenden d-Stromanteils. Der Feldwinkel kann unter Zuhilfenahme eines Geberwinkels 402 ermittelt werden 107 oder durch ein Modell 108, dessen Eingangsgrößen z. B. der Stromraumzeiger des Iststroms in Statorkoordinaten und der Sollspannungsraumzeiger sind, bestimmt werden. Sind beide Einheiten 107, 108 zur Ermittlung des Feldwinkels vorhanden, muss ein Winkel ausgewählt werden 109. Oftmals wird mittels einer Drehzahlberechnungseinheit 111 durch Differentiation oder über ein Modell eine Winkelgeschwindigkeit ermittelt, die z. B. von einer übergeordneten Drehzahlregeleinheit benötigt wird. 2 shows how the inventive method 001 in a field-oriented control 100 operated synchronous machine 401 can be integrated. The stator windings of the synchronous machine 401 are with an inverter 201 connected, wherein at least two of the three stator currents are detected by measurement 301 and a current vector is determined whose components z. B. in the stator-fixed coordinate system with the two axis names α and β can be displayed. In a transformation unit 106 the current vector represented in the stator coordinate system, which can also be called a current space vector, is transformed into the field coordinate system using a so-called field angle. The axes of the field coordinate system, also referred to below as the dq coordinate system, point in the direction of the moment-forming q-current component and in the direction of the flux-forming d-current component. The field angle can be determined with the help of a encoder angle 402 be determined 107 or by a model 108 whose input variables z. B. the current space pointer of the actual current in Statorkoordinaten and the Sollspannungsraumzeiger are determined. Are both units 107 . 108 To determine the field angle, an angle must be selected 109 , Often, by means of a speed calculation unit 111 determined by differentiation or a model, an angular velocity z. B. is required by a parent speed control unit.

Der Regeleinheit des flussbildenden d-Stromanteils 103, welche vorzugsweise einen P- und einen I-Kanal aufweist, wird die Differenz zwischen d-Stromsollwert und d-Stromistwert 101 zugeführt, wobei die Stellgröße der Regeleinheit eine Spannung ist.The control unit of the flow-forming d-current component 103 , which preferably has a P- and an I-channel, becomes the difference between d-current setpoint and d-current actual value 101 supplied wherein the manipulated variable of the control unit is a voltage.

Der Regeleinheit des momentbildenden q-Stromanteils 104, welche vorzugsweise einen P- und einen I-Kanal aufweist, wird die Differenz zwischen q-Stromsollwert und q-Stromistwert 102 zugeführt, wobei die Stellgröße der Regeleinheit eine Spannung ist.The control unit of the torque-generating q-power component 104 , which preferably has a P- and an I-channel, becomes the difference between the q-current setpoint and the q-current actual value 102 supplied, wherein the manipulated variable of the control unit is a voltage.

In einer weiteren Transformationseinheit 105 wird der von den Statorstromregeleinheiten 103, 104 ausgegebene Sollspannungsraumzeiger vom Feldkoordinatensystem unter Verwendung des Feldwinkels in das statorfeste αβ-Koordinatensystem transformiert.In another transformation unit 105 becomes that of the stator current control units 103 . 104 outputted Sollspannungsraumzeiger transformed by the field coordinate system using the field angle in the stator fixed αβ coordinate system.

Eine weitere Einheit 110 ermittelt aus dem Sollspannungsraumzeiger, dargestellt im statorfesten αβ-Koordinatensystem, unter Verwendung der Spannung am Zwischenkreiskondensator die Ansteuersignale für die Leistungshalbleiter im Wechselrichter 201.Another unit 110 determined from the Sollspannungsraumzeiger, shown in the stator fixed αβ coordinate system, using the voltage at the DC link capacitor, the drive signals for the power semiconductors in the inverter 201 ,

Das erfindungsgemäße Verfahren 001, weist als Eingangswerte den Soll- und den Istwert der Zwischenkreisenergie, den Drehmomentsollwert und die mechanische Winkelgeschwindigkeit und als Ausgangswerte die Sollwerte für die beiden Statorstromregler (id_soll, Iq_soll) auf.The inventive method 001 , has as input values the setpoint and the actual value of the intermediate circuit energy , the torque setpoint and the mechanical angular velocity and as output values the setpoint values for the two stator current regulators (i d_soll , I q_soll ).

Der Soll- und Istwert der Zwischenkreisenergie kann gemäß

Figure 00080001
ermittelt werden, wobei die Ermittlung des Istwertes der Zwischenkreisenergie inThe setpoint and actual value of the DC link energy can according to
Figure 00080001
be determined, wherein the determination of the actual value of the DC link energy in

2 im Block mit der Beschriftung 002 durchgeführt wird. 2 in the block with the label 002 is carried out.

3 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegen Erfindung, wobei in einem ersten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt die maximal mögliche mechanische Sollleistung (Pmech_soll_begrenzt) berechnet wird, indem das, von einem übergeordneten System vorgebare, Solldrehmoment (Msoll) mit der mechanischen Winkelgeschwindigkeit (ωmech) multipliziert wird und anschließend auf einen negativen, für den generatorischen Fall gültigen, Leistungsgrenzwert (–Pv_max = –Imax 2·R) begrenzt wird. 3 shows a first embodiment of the present invention, wherein in a first inventive step, the maximum possible mechanical target power (P mech_soll_begrenzt ) is calculated by the vorgebare by a parent system, target torque (M soll ) with the mechanical angular velocity (ω mech ) is multiplied and then limited to a negative, valid for the generator case, power limit value (-P v_max = -I max 2 · R) is limited.

Werden bei diesem generatorischen Grenzwert die maximal möglichen ohmschen Verluste berücksichtigt, ist sichergestellt, dass der Betrag der begrenzten mechanischen Sollleistung kleiner ist, als die maximal mögliche Gesamtverlustleistung, welche u. a. noch Reibungs-, und Eisenverluste umfasst.If the maximum possible ohmic losses are taken into account in this regenerative limit value, it is ensured that the amount of the limited mechanical nominal power is smaller than the maximum possible total power loss, which u. a. still includes friction and iron losses.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird die begrenzte mechanische Sollleistung durch die mechanische Winkelgeschwindigkeit dividiert und begrenztes ein Solldrehmoment (Msoll_begrenzt) ermittelt, welches unter Berücksichtigung einer funktionalen Abhängigkeit in einen Sollwert des drehmomentbildenden q-Stromes überführt wird.In a further method step according to the invention, the limited mechanical nominal power is divided by the mechanical angular velocity and limited one target torque (M soll_begrenzt ) determined, which is converted taking into account a functional dependence in a target value of the torque-forming q-current.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird erkannt, dass die mechanische Leistung bei einer mechanischen Winkelgeschwindigkeit von Null ebenfalls Null sein muss, was wiederum bedeutet, dass die vorhergehende Begrenzung nicht im Eingriff war und beim Abfangen der Division durch Null der originale Drehmomentsollwert an die Sollstromermittlung (Bestimmung eines q-Stromsollwertes über funktionale Abhängigkeit) weitergegeben werden kann.In an advantageous embodiment, it is recognized that the mechanical power must also be zero at zero mechanical angular velocity, which in turn means that the previous limit was not engaged and when intercepting the division by zero, the original torque reference to the target current determination (determination of a q-current setpoint via functional dependency) can be passed on.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird vom Sollwert der Zwischenkreisenergie der aktuelle Istwert der Zwischenkreisenergie abgezogen und einer Regeleinheit für die Zwischenkreisenergie, die vorzugsweise einen P-Kanal und einen I-Kanal aufweist, zugeführt, wobei der Stellwert der Regeleinheit eine Leistung (PR) ist. Wird in der Regeleinheit der Zwischenkreisenergie keine Vorzeicheninversion durchgeführt, muss dies separat durchgeführt werden, indem z. B. mit dem Wert Minus Eins multipliziert wird, wobei das Ergebnis als Verlustleistungs-Sollwert (Pv_soll) bezeichnet wird.In a further method step according to the invention, the actual value of the intermediate circuit energy is subtracted from the nominal value of the intermediate circuit energy and fed to a control unit for the intermediate circuit energy, which preferably has a P channel and an I channel, wherein the control value of the control unit is a power (P R ) , If no sign inversion is performed in the control unit of the DC link energy, this must be done separately by B. multiplied by the value minus one, wherein the result is referred to as a power dissipation target value (P v_soll ).

In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird die Sollverlustleistung (Pv_soll) durch den ohmschen Widerstandswert dividiert, wodurch das Quadrat eines Sollverluststromes ermittelt wird, wobei bei einer vorteilhaften Ausführungsform der ohmsche Widerstandswert über der Temperatur nachgeführt wird.In a further method step according to the invention, the desired power loss (P v_setpoint ) is divided by the ohmic resistance value, whereby the square of a desired leakage current is determined, wherein in an advantageous embodiment the ohmic resistance value is tracked over the temperature.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird vom Quadrat des ermittelten Sollverluststromes das Quadrat des momentbildenden Soll-q-Stromes abgezogen wodurch das Quadrat eines d-Stromsollwertes ermittelt wird, welches auf den unteren Grenzwert von Null begrenzt wird und schließlich durch Ziehen der Quadratwurzel ein Sollwert für den d-Strom gebildet wird.In a further method step according to the invention, the square of the determined target leakage current is subtracted from the square of the torque-forming desired q-current, whereby the square of a d-current nominal value is determined, which is limited to the lower limit of zero, and finally, by pulling the square root, a nominal value for the d-current is formed.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die auf der ersten Ausführungsform aufbaut. 4 shows a second embodiment of the present invention, which is based on the first embodiment.

Dabei wird bei der Begrenzung der mechanischen Sollleistung (Pmech_soll) auch ein oberer Grenzwert (Pmech_max) verwendet, der sich an der maximal erwünschten bzw. zulässigen motorischen Leistung orientiert.In this case, when limiting the mechanical target power (P mech_soll ), an upper limit value (P mech_max ) is used, which is based on the maximum desired or permissible motor power.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Ausgangsgröße des Zwischenkreisenergiereglers (PR) mit dem Faktor 0,5 multipliziert und auf den positiven Grenzwert von Null und den negativen Grenzwert (–Pmech_max) begrenzt und es wird dieser begrenzte Wert (ΔPmech) von der begrenzten mechanischen Sollleistung (Pmech_soll_begrenzt) abgezogen. Da die Änderung der mechanischen Sollleistung (ΔPmech) durch die Begrenzung maximal den Wert Null annimmt, kann im generatorischen Fall (Pmech_soll_begrenzt < 0) das Bremsmoment nicht erhöht werden, was wiederum bedeutet, dass der Leistungsfluss in den Zwischenkreis über diesen Pfad nicht erhöht werden kann. Der Zwischenkreisregler kann über diesen Pfad allerdings die Sollleistung in Richtung motorischen Betrieb verschieben, was bedeutet, dass dem Zwischenkreis Energie entnommen wird.In a further method step, the output of the intermediate circuit energy regulator (P R ) multiplied by the factor 0.5 and the positive limit of zero and the negative limit value (-P mech_max ) is limited and this limited value (ΔP mech ) is deducted from the limited mechanical nominal power (P mech_soll_begrenzt ). Since the change of the nominal mechanical power (ΔP mech ) through the limitation takes on the maximum value of zero, in the regenerative case (P mech_soll_begrenzt <0), the braking torque can not be increased, which in turn means that the power flow into the DC bus does not increase over this path can be. However, the DC link controller can shift the setpoint power in the direction of motor operation via this path, which means that energy is drawn from the DC link.

Der zweite Wirkungspfad der Stellgröße des Zwischenkreisenergiereglers geht auf die Sollverlustleistung, wobei eine Änderung der Sollverlustleistung (ΔPv) gebildet wird, indem von dem Teil des ersten Pfades der aufgrund der Begrenzung nicht realisiert werden kann (ΔPmech – 0,5·PR) die halbe Reglerausgangsleistung (0,5·PR) abgezogen wird. So wird sichergestellt, dass der vom Regler vorgegebene Wert (PR) im Rahmen der gültigen Stromgrenzen realisiert werden kann.The second path of action of the manipulated variable of the intermediate circuit energy regulator is based on the desired power loss, wherein a change in the desired power loss (ΔP v ) is formed by the part of the first path which can not be realized due to the limitation (ΔP mech - 0.5 · P R ) Half the controller output power (0.5 · P R ) is subtracted. This ensures that the value specified by the controller (P R ) can be realized within the valid current limits.

Die Sollverlustleistung (Pv_soll) wird gebildet, indem vom Änderungswunsch der Verlustleistung (ΔPv) die begrenzte mechanische Sollleistung (Pmech_soll_begrenzt) abgezogen wird. Damit ist eine effiziente Vorsteuerung realisiert.The desired power loss (P v_soll ) is formed by subtracting from the desired change of the power loss (ΔP v ) the limited mechanical target power (P mech_soll_begrenzt ). This realizes efficient precontrol.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird die Sollverlustleistung (Pv_soll) auf den positiven Grenzwert (Imax 2·R) und den negativen Grenzwert von Null begrenzt, wodurch sichergestellt wird, dass im motorischen Betrieb keine künstlichen Zusatzverluste erzeugt werden.In a further method step according to the invention, the desired power loss (P v_setpoint ) is limited to the positive limit value (I max 2 * R) and the negative limit value of zero, which ensures that no additional artificial losses are generated during motor operation.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsform wird das Quadrat des d-Stromsollwerts (Id_soll 2) nicht nur auf den unteren Grenzwert von Null begrenzt, sondern auch auf den oberen Grenzwert des Quadrats des maximal erlaubten Stroms (Imax 2).In contrast to the first embodiment, the square of the d-current setpoint (I d_setpoint 2 ) is limited not only to the lower limit of zero, but also to the upper limit of the maximum allowed current square (I max 2 ).

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird der ermittelte Sollwert des flussbildenden d-Stroms mit einem negativen Vorzeichen versehen, sodass dieser feldschwächend wirkt, was die Spannungsreserve der unterlagerten Stromregelalgorithmen vergrößert.In an advantageous embodiment of the determined setpoint of the flow-forming d-current is provided with a negative sign, so that this acts field weakening, which increases the voltage reserve of the subordinate current control algorithms.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Msoll M shall
DrehmomentsollwertTorque setpoint
Msoll_begrenzt M should be limited
begrenzter Drehmomentsollwertlimited torque setpoint
ωmech ω mech
mechanische Winkelgeschwindigkeitmechanical angular velocity
Pmech_soll P mech_soll
mechanische Sollleistungmechanical nominal power
Pmech_soll_begrenzt P mech_soll_begrenzt
begrenzte mechanische Sollleistunglimited mechanical target power
Pmech_max P mech_max
maximal erlaubte mechanische Leistungmaximum permitted mechanical power
Wsoll W should
Sollwert der im Spannungszwischenkreis gespeicherten EnergieSetpoint of the energy stored in the voltage intermediate circuit
Wist W is
Istwert der im Spannungszwischenkreis gespeicherten EnergieActual value of the energy stored in the voltage intermediate circuit
Uz_soll U z_soll
Sollwert der Spannung des ZwischenkreiskondensatorsSetpoint of the voltage of the DC link capacitor
Uz_ist U z_ist
Istwert der Spannung des ZwischenkreiskondensatorsActual value of the voltage of the DC link capacitor
PR P R
Stellgröße des ZwischenkreisenergiereglersManipulated variable of the intermediate circuit energy regulator
ΔPmech ΔP mech
Vom Zwischenkreisenergieregler bewirkte Änderung der mechanischen SollleistungChange in mechanical nominal power caused by the intermediate circuit regulator
ΔPv ΔP v
Änderungswunsch der VerlustleistungChange request of the power loss
Pv_soll P v_soll
Sollwert der VerlustleistungSetpoint of the power loss
Pv_soll_begrenzt P v_soll_begrenzt
begrenzter Sollwert der Verlustleistunglimited setpoint of the power loss
Pv_max P v_max
maximal erlaubte Verlustleistungmaximum permitted power loss
Imax I max
maximal erlaubter Strombetragmaximum permitted amount of electricity
Iv_soll I v_soll
Sollwert des VerlustleistungsstromsSetpoint of the power loss current
Iq_soll I q_soll
Sollwert des drehmomentbildenden StromesSetpoint of the torque-generating current
Id_soll I d_soll
Sollwert des flussbildenden StromesSetpoint of the flow-forming current
Id_soll_begrenzt I d_soll_begrenzt
begrenzter Sollwert des flussbildenden Stromeslimited setpoint of the flux-forming current
RR
ohmscher Widerstandohmic resistance
CC
Kapazitätswert des ZwischenkreiskondensatorsCapacitance value of the DC link capacitor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0742637 A1 [0008, 0009] EP 0742637 A1 [0008, 0009]
  • DE 10059173 C1 [0009] DE 10059173 C1 [0009]
  • DE 10300953 B4 [0010] DE 10300953 B4 [0010]
  • DE 19846079 A1 [0012] DE 19846079 A1 [0012]

Claims (15)

Verfahren zum Regeln einer Synchronmaschine, insbesondere eines Synchronmotors, insbesondere wobei die Synchronmaschine von einem Wechselrichter und/oder Umrichter speisbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorstromraumzeiger bestimmt wird und daraus ein momentbildender und ein flussbildender Stromanteil bestimmt wird, wobei der flussbildende Stromanteil des Motorstroms auf einen derartigen Sollwert hin geregelt wird, dass generatorisch erzeugte Energie im Motor in Wärme verwandelt wird.A method for controlling a synchronous machine, in particular a synchronous motor, in particular wherein the synchronous machine by an inverter and / or inverter is fed, characterized in that the Statorstromraumzeiger is determined and from a moment-forming and a flow-forming current component is determined, wherein the flow-forming current component of the motor current on a setpoint value is controlled so that regenerated energy generated in the engine is converted into heat. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreisspannung, insbesondere also die den Wechselrichter versorgende Spannung, erfasst wird und auf einen vorgebbaren Sollwert hin geregelt wird, insbesondere indem aus der Abweichung zum Sollwert der Sollwert für den flussbildenden d-Stromanteil bestimmt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the intermediate circuit voltage, in particular therefore the voltage supplying the inverter, is detected and regulated to a predefinable desired value, in particular, by determining the desired value for the flow-forming d-current component from the deviation from the desired value. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Zwischenkreisspannung zu ihrem Sollwert einem linearen Reglerglied, insbesondere einem PI-Glied, zugeführt wird und das Ausgangssignal als Sollwert für den flussbildenden Stromanteil verwendet wird, insbesondere im generatorischen Betrieb der Synchronmaschine, insbesondere nicht im motorischen Betrieb.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the deviation of the intermediate circuit voltage is fed to its setpoint a linear regulator member, in particular a PI member, and the output signal is used as the setpoint for the flow-forming current component, in particular in the generator mode of the synchronous machine, especially not in engine operation. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung des flussbildenden Stromanteils von seinem Sollwert einem linearen Reglerglied, insbesondere einem PI-Glied, zugeführt wird und das Ausgangssignal als Stellwert verwendet wird, insbesondere wobei das Ausgangssignal der Anteil des vom Wechselrichter zu stellenden Spannungsraumzeigers in Richtung des flussbildenden Stromanteils ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the deviation of the flow-forming current component from its setpoint to a linear controller element, in particular a PI element, is supplied and the output signal is used as a control value, in particular wherein the output signal, the proportion of the inverter to in the direction of the flow-forming current component. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der momentbildende Stromanteil auf einen Sollwert hin geregelt wird, insbesondere wobei der Sollwert einem vorgebbaren Bremsmoment entspricht.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the torque-forming current component is regulated to a desired value, in particular wherein the desired value corresponds to a predetermined braking torque. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den momentbildenden Stromanteil aus einer stromabhängigen Kennlinie bestimmt wird, insbesondere wobei die Kennlinie eine Abhängigkeit des Drehmoments vom Motorstrom beschreibt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the desired value for the moment-forming current component is determined from a current-dependent characteristic, in particular wherein the characteristic describes a dependence of the torque on the motor current. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Wärmemodells für die Synchronmaschine ein Temperaturwert gebildet wird und bei Überschreiten eines kritischen Temperaturwertes eine Aktion ausgeführt wird, wie Herausgeben einer Warninformation, Anzeigen einer Warninformation, Abschalten der Synchronmaschine und/oder des Wechselrichters, Auslösen einer Bremse und/oder Reduzieren des Bremsmoments.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that by means of a heat model for the synchronous machine, a temperature value is formed and when a critical temperature value, an action is performed, such as issuing a warning information, displaying a warning information, switching off the synchronous machine and / or the inverter , Triggering a brake and / or reducing the braking torque. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronmaschine permanent erregt ist, insbesondere also der Rotor Permanentmagnete aufweist zur Erzeugung eines Dauermagnetfeldes, insbesondere auch im unbestromten Zustand der SynchronmaschineMethod according to at least one of the preceding claims, characterized in that the synchronous machine is permanently energized, in particular therefore the rotor has permanent magnets for generating a permanent magnetic field, in particular in the de-energized state of the synchronous machine Verfahren zum Abbremsen einer Synchronmaschine, insbesondere eines umrichtergespeisten Synchronmotors, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Drehmomentsollwert und einer mechanischen Winkelgeschwindigkeit eine mechanische Sollleistung berechnet wird, wobei diese mechanische Sollleistung im generatorischen Fall begrenzt wird auf eine Leistung, deren Wert maximal so groß ist, wie die maximal erlaubte Verlustleistung der umrichtergespeisten Synchronmaschine, wobei aus dieser begrenzten mechanischen Sollleistung und der mechanischen Winkelgeschwindigkeit ein begrenztes Solldrehmoment ermittelt wird, wobei dieses begrenzte Solldrehmoment mittels funktionaler Abhängigkeit in einen Sollwert für den momentbildenden q-Stromanteil umgerechnet wird, wobei einer Zwischenkreisenergie-Regeleinheit die Differenz von Soll- und ein Istwert der Zwischenkreisenergie zugeführt werden, wobei die Zwischenkreisenergie-Regeleinheit als Ausgangsgröße eine Leistung aufweist, die mit dem Kehrwert des ohmschen Widerstandes multipliziert wird und somit das Quadrat eines Sollverluststroms ermittelt wird, wobei vom Quadrat des Sollverluststroms das Quadrat des momentbildenden q-Stromanteils abgezogen wird, anschließend auf den unteren Grenzwert von Null begrenzt wird und durch Ziehen der Quadratwurzel der Sollwert des flussbildenden d-Stroms ermittelt wird.Method for decelerating a synchronous machine, in particular a converter-fed synchronous motor, characterized in that a nominal mechanical power is calculated from a torque setpoint and a mechanical angular velocity, wherein this mechanical target power is limited in the generator case to a power whose value is at most as large as the maximum allowable power loss of the inverter-fed synchronous machine, wherein a limited setpoint torque is determined from this limited mechanical target power and the mechanical angular speed, wherein this limited target torque is converted by means of functional dependency into a setpoint value for the torque-forming q-current component, wherein the difference between desired value and an actual value of the intermediate circuit energy are supplied to a DC link energy control unit, the intermediate circuit energy control unit having as its output a power which is multiplied by the reciprocal of the ohmic resistance and thus the square of a desired leakage current is determined, wherein the squared of the desired leakage current, the square of the torque-forming q-current component is subtracted, then limited to the lower limit of zero and is determined by pulling the square root of the setpoint of the flow-forming d-current. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollverlustleistung vorgesteuert wird, indem ein Wert zum Ausgangswert des Zwischenkreisenergiereglers addiert wird, der zum Betrag der begrenzten mechanischen Sollleistung proportional ist. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the desired power loss is precontrolled by a value is added to the output value of the Zwischenkreisenergiereglers, which is proportional to the amount of the limited mechanical target power. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassder Wert des ohmschen Widerstandes über der Temperatur nachgeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the value of the ohmic resistance is tracked over the temperature. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermisches Schutzmodell den maximalen Strom Imax so begrenzt, dass Schutz von Motor und Umrichter gewährleistet ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a thermal protection model, the maximum current I max limited so that protection of the motor and inverter is guaranteed. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswert des Zwischenkreisenergiereglers so in verschiedene Wirkpfade aufgeteilt wird, dass sowohl die Verlustleistung als auch die generatorische Leistung beeinflusst werden können.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the output value of the DC link energy regulator is divided into different paths of action, that both the power loss and the regenerative power can be influenced. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Zwischenkreisenergie dadurch erfolgt, dass einer Regeleinheit der Soll- und Istwert der Zwischenkreisspannung zugeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control of the intermediate circuit energy is effected in that a control unit of the setpoint and actual value of the intermediate circuit voltage is supplied. Umrichtergespeiste Synchronmaschine zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronmaschine von einem Umrichter gespeist ist, der eine Steuerelektronik, umfassend einen Regler aufweist, wobei die Steuerelektronik Ansteuersignale für Halbleiterschalter eines Wechselrichters des Umrichters aufweist, wobei die Synchronmaschine aus dem Wechselrichter speisbar ist.Inverter-fed synchronous machine for carrying out a method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the synchronous machine is fed by a converter which has control electronics comprising a regulator, the control electronics having drive signals for semiconductor switches of an inverter of the converter, wherein the synchronous machine can be fed from the inverter.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8716965B2 (en) 2012-04-13 2014-05-06 Fanuc Corporation Synchronous motor control device for controlling synchronous motor to carry out power regenerative operation and stop synchronous motor at the time of power failure
DE102013221957A1 (en) * 2013-10-29 2015-04-30 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method and device for operating a permanent-magnet synchronous machine
DE102013222539A1 (en) * 2013-11-06 2015-05-07 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method and apparatus for operating a permanent-excited synchronous machine
WO2017053443A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-30 Lord Corporation Improved actuator motion controller with regeneration compensation
CN109905068A (en) * 2019-03-13 2019-06-18 阳光电源股份有限公司 Electric machine controller and its active short circuit current and method

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0742637A1 (en) 1995-05-11 1996-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for safely braking of an electric drive
DE19846079A1 (en) 1998-10-07 2000-04-13 Stromag Ag AC motor braking method involves regulating converter stage intermediate voltage to demand value above ideal supply voltage and torque-generating transverse current component
DE19509974C2 (en) * 1994-03-25 2002-01-31 Abb Industry Oy Helsinki Method for braking an AC motor
DE10059173C1 (en) 2000-11-29 2002-03-07 Siemens Ag Drive control for AC motor e.g. for numerically-controlled machine tool drive, provides integrated armature short-circuit braking function
DE10106944A1 (en) * 2001-02-15 2002-09-19 Bosch Gmbh Robert Power output regulation of electrical machine prevents critical temperature from being exceeded at temperature-critical components by control measures using measurement/ modeling
DE102005034635A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-23 Hitachi, Ltd. Generator system for wind turbine
DE10300953B4 (en) 2003-01-13 2006-04-27 Siemens Ag Method of braking a motor fed by a power converter
DE102007022515A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Siemens Ag Method and device for operating a control unit for controlling an electrical machine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19509974C2 (en) * 1994-03-25 2002-01-31 Abb Industry Oy Helsinki Method for braking an AC motor
EP0742637A1 (en) 1995-05-11 1996-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for safely braking of an electric drive
DE19846079A1 (en) 1998-10-07 2000-04-13 Stromag Ag AC motor braking method involves regulating converter stage intermediate voltage to demand value above ideal supply voltage and torque-generating transverse current component
DE10059173C1 (en) 2000-11-29 2002-03-07 Siemens Ag Drive control for AC motor e.g. for numerically-controlled machine tool drive, provides integrated armature short-circuit braking function
DE10106944A1 (en) * 2001-02-15 2002-09-19 Bosch Gmbh Robert Power output regulation of electrical machine prevents critical temperature from being exceeded at temperature-critical components by control measures using measurement/ modeling
DE10300953B4 (en) 2003-01-13 2006-04-27 Siemens Ag Method of braking a motor fed by a power converter
DE102005034635A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-23 Hitachi, Ltd. Generator system for wind turbine
DE102007022515A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Siemens Ag Method and device for operating a control unit for controlling an electrical machine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bon-Ho Bae, Patel, N., Schulz, S., Seung-Ki Sul: "New field weakening technique for high saliency interior permanent magnet motor", In: Industry Applications Conference, 2003, 38th IAS Annual Meeting, 12-16 Oct. 2003, Vol. 2, Pages: 898-905 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8716965B2 (en) 2012-04-13 2014-05-06 Fanuc Corporation Synchronous motor control device for controlling synchronous motor to carry out power regenerative operation and stop synchronous motor at the time of power failure
DE102013005941B4 (en) 2012-04-13 2023-02-09 Fanuc Corporation Synchronous motor control apparatus for controlling a synchronous motor when performing a power regeneration operation and stopping the synchronous motor when the power supply fails
DE102013221957A1 (en) * 2013-10-29 2015-04-30 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method and device for operating a permanent-magnet synchronous machine
DE102013222539A1 (en) * 2013-11-06 2015-05-07 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method and apparatus for operating a permanent-excited synchronous machine
WO2017053443A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-30 Lord Corporation Improved actuator motion controller with regeneration compensation
US11205982B2 (en) 2015-09-21 2021-12-21 Lord Corporation Actuator motion controller with regeneration compensation
CN109905068A (en) * 2019-03-13 2019-06-18 阳光电源股份有限公司 Electric machine controller and its active short circuit current and method
US11177751B2 (en) 2019-03-13 2021-11-16 Sungrow Power Supply Co., Ltd. Motor controller, active short circuit thereof, and method for controlling active short via the same

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