DE102011086794A1

DE102011086794A1 - Verfahren zur feldorientierten Steuerung einer Drehfeld-Asynchronmaschine

Info

Publication number: DE102011086794A1
Application number: DE201110086794
Authority: DE
Inventors: Hassan Lamsahel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2013-05-23

Abstract

Verfahren zur feldorientierten Steuerung einer Drehfeld-Asynchronmaschine (4), welche einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei das Verfahren die Ermittlung von Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}) eines Statorspannungsraumzeigers in einem umlaufenden allgemeinen, insbesondere mit dem Rotorfluss umlaufenden, Koordinatensystem bzw. A,B-Koordinatensystem basierend auf Soll-Statorstromvorgaben (I_{1A_k}, I_{1B_k}) in dem A,B-Koordinatensystem in einem jeweiligen Abtastschritt vorsieht, wobei die Ermittlung von Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}) im A,B-Koordinatensystem in einem aktuellen Abtastschritt basierend auf Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k-1}, U_{1B_k-1}) und/ oder Soll-Statorstromkomponenten (I_{1A_k-1}, I_{1B_k-1}) des A,B-Koordinatensystems des vorhergehenden Abtastschritts erfolgt, wobei die ermittelten Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}) zur Ansteuerung der Asynchronmaschine (4) bereitgestellt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur feldorientierten Steuerung einer Drehfeld-Asynchronmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Ansteuerung von Asynchronmaschinen mit einer dreisträngigen Drehfeldwicklung bzw. Drehfeld-Asynchronmaschinen bekannt, insbesondere Verfahren zur feldorientierten Regelung. Ein Konzept besteht hierin, die Asynchronmaschine mit konstanter Rotorflussverkettung zu betreiben und die Ständerdurchflutung senkrecht dazu einzustellen.
Im Rahmen der feldorientierten Regelung werden die Spannungen und Ströme der einzelnen Stränge in Form von Raumzeigern zusammengefasst. Raumzeiger können sich auf das statorfeste α,β-Koordinatensystem beziehen und insoweit asynchron mit dem Rotor rotieren. Für einen Rotorbezug können die Zeiger in das rotorfeste d,q-Koordinatensystem transformiert werden. Um einen zusätzlichen Freiheitsgrad zur Verfügung zu haben und eine einfache Möglichkeit zur Darstellung der Drehfeld-Asynchronmaschine zu erhalten, wird der Raumzeiger bzw. werden die Raumzeigerkomponenten auf an sich bekannte Weise bevorzugt in ein mit beliebiger Geschwindigkeit rotierendes bzw. umlaufendes Koordinatensystem transformiert – vorliegend als A,B-Koordinatensystem bezeichnet. Dieses ist bevorzugt am Rotorfluss orientiert. Der Rotorfluss wird hierbei nicht direkt gemessen sondern unter Zuhilfenahme eines Flussmodells ermittelt. Für das Flussmodell kann ein Strommodell- oder ein Spannungsmodell oder ein Kombimodell aus beiden zum Einsatz kommen. Als Eingangsgröße des Flussmodells werden die Maschinenströme und/ oder Maschinenspannungen sowie die elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors verwendet. Die Phasenspannungen können zum Beispiel mittels der Zwischenkreisspannung berechnet werden.
Zur Durchführung der feldorientierten Regelung sind neben der Drehzahl und der Zwischenkreisspannung Informationen über die Phasenströme erforderlich, um die Rückkopplung des Regelkreises zu gewährleisten. Dies bedeutet, dass Stromesssensoren zur Messung der Ströme benötigt werden.
Verzichtet man auf die Stromsensoren, können die Sensorkosten gespart sowie der damit verbundene Aufwand, zum Beispiel hinsichtlich der Leitungen, Platinen, etc., reduziert werden.
Bei Low-Cost-Varianten, zum Beispiel Servolenkungen, können Shunts als Stromsensoren eingesetzt werden. Wegen des Schwingungsverhaltens des Stromes beim Ein-und Ausschalten des Halbleiters in der Endstufe, verursacht durch Streuinduktivitäten in der Endstufe, kann der Strom jedoch nicht richtig gemessen werden. Wird eine Totzeit eingeführt, um den Strom korrekt messen zu können, kann dies einen Spannungsverlust, einhergehend mit einem unerwünschten Leistungsverlust bedeuten.
In bestimmten Antriebsbereichen, zum Beispiel bei Traktionsantrieben, ist die Strommessung ungenau oder verrauscht, so dass die Regelung auf den falschen Signalen fußt. Hierbei können Effekte resultieren, zum Beispiel Geräusch, Oberschwingungen, ..., die zur Beeinträchtigung der Funktion des Antriebes führen.
Will man auf die Strommessung verzichten, das heißt die Asynchronmaschine ohne Stromsensoren aber mittels des Drehzahlsensors und des Zwischenkreisspannungssensors betreiben, kann neben der bekannten U/f-Steuerung die feldorientierte Steuerung als Ansteuerverfahren infrage kommen. Eine solche Steuerung wird jedoch auf nachteilige Weise mit der der Maschine eigenen Dynamik betrieben, welche von den elektrischen Parametern der Maschine abhängig ist. Nachteilig ist auch, dass die Maschine eine veränderliche Dynamik aufweist, da die Induktivitäten bei hohen Strömen in Sättigung übergehen bzw. abnehmen und der Widerstand temperaturabhängig ist.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, vorstehend geschilderte Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur feldorientierten Steuerung einer Asynchronmaschine vorzuschlagen, welches die Einstellung der Dynamik auf einfache Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur feldorientierten Steuerung einer Drehfeld-Asynchronmaschine. Eine solche ist – als dreisträngig ausgeführte Drehfeldmaschine – z. B. eine Käfigläufer- oder eine Schleifringläufer-Asynchronmaschine, und weist einen Stator und einen Rotor bzw. Läufer auf. Zum Betrieb der Drehfeldmaschine im Rahmen der feldorientierten Steuerung wird die Ständerwicklung geeignet angesteuert bzw. gespeist.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, Soll-Statorspannungskomponenten eines einzustellenden Statorspannungsraumzeigers bzw. Soll-Statorspannungsraumzeigers in einem umlaufenden allgemeinen, insbesondere mit dem Rotorfluss umlaufenden, Koordinatensystem, welches vorliegend als A,B-Koordinatensystem bezeichnet ist, basierend auf Soll-Statorstromvorgaben in dem A,B-Koordinatensystem in einem jeweiligen Abtastschritt zu ermitteln, d. h. Raumzeigerkomponenten zur Ansteuerung der Maschine. Das A,B-Koordinatensystem kann hierbei auf bekannte Weise durch eine Transformation um je einen Drehwinkel in ein rotorfestes d,q-Koordinatensystem oder in ein ständerfestes α,β-Koordinatensystem, welche sämtlich Zweigrößensysteme zur Darstellung von Maschinengrößenraumzeigern bezeichnen, transformiert werden. Durch Verwendung des A,B-Koordinatensystems steht eine einheitliche Darstellungsmöglichkeit der Maschine zur Verfügung, i.e. insbesondere für einen Signalfluss.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ermittlung von Soll-Statorspannungskomponenten im A,B-Koordinatensystem in einem aktuellen Abtastschritt basierend auf Soll-Statorspannungskomponenten und/ oder Soll-Statorstromkomponenten des A,B-Koordinatensystems des vorhergehenden Abtastschritts erfolgt, wobei die ermittelten Soll-Statorspannungskomponenten zur Ansteuerung der Asynchronmaschine bereitgestellt werden.
Bevorzugt wird bzw. werden in dem aktuellen Abtastschritt eine Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse des A,B-Koordinatensystems in Abhängigkeit einer Soll-Statorstromkomponente in Richtung der A-Achse und/ oder einer Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse und/ oder eine Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse des A,B-Koordinatensystems in Abhängigkeit einer Soll-Statorstromkomponente in Richtung der B-Achse und/ oder einer Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse jeweils des vorhergehenden Abtastschritts ermittelt. Angemerkt sei hierbei, dass vom Begriff Richtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl die positive als auch die negative Richtung umfasst ist.
Die Ermittlung der Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse im aktuellen Abtastschritt erfolgt bevorzugt basierend auf dem Bestimmen der Lösung einer Relation, insbesondere einer Gleichung, in welcher die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse des aktuellen Abtastschritts eine Funktion der Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente in Richtung der A-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/ oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente in Richtung der B-Achse des aktuellen Abtastschritts ist. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Ermittlung der Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse im aktuellen Abtastschritt bevorzugt basierend auf dem Bestimmen der Lösung einer Relation, insbesondere einer Gleichung, in welcher die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse des aktuellen Abtastschritts eine Funktion der Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/ oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente in Richtung der B-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente in Richtung der A-Achse des aktuellen Abtastschritts ist.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bevorzugt vorgesehen, dass in dem aktuellen Abtastschritt zur Ermittlung der Soll-Statorspannungskomponenten in Richtung der A-Achse und der B-Achse (U_{1A_k}, U_{1,B_k}) im A,B-Koordinatensystem die Gleichung 1) für die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse:
und die Gleichung 2) für die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse:
gelöst werden. Hierbei kennzeichnet die Indizierung _{_k} die Größen des aktuellen und _{_k-1} des vorhergehenden Abtastschritts der Dauer T, wobei U_{1A_k} bzw. U_{1A_k-1} die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse, U_{1B_k} bzw. U_{1B_k-1} die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse je des A,B-Koordinatensystems, T₁ und T₂ einstellbare Zeitkonstanten, T_E1G eine Zeitkonstante resultierend aus L_1σ/R_1G darstellt, wobei L_1σ mit der Streuziffer σ sowie der Stator-Selbstinduktivität L₁ als Produkt aus σ und L₁ gebildet ist und wobei R_1G als Summe des Stator-Widerstands R₁ und des Quotienten, welcher als Dividend das Produkt des Rotorwiderstands R₂ und des Quadrats der Hauptinduktivität M und als Divisor das Quadrat der Rotor-Selbstinduktivität L₂ aufweist, gebildet ist, d.h.
Angemerkt sei, dass die Streuziffer σ gemäß
gebildet ist.
In den erfindungsgemäßen Gleichungen 1) und 2) bezeichnet I_{1A_k} bzw. I_{1A_k-1} weiterhin die vorgegebene Soll-Statorstromkomponente in Richtung der A-Achse, I_{1B_k} bzw. I_{1B_k-1} die vorgegebene Soll-Statorstromkomponente in Richtung der B-Achse, ω_m die elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors, sowie ω_K die Winkelgeschwindigkeit der Ständergrößen. Ψ_2A stellt die Rotorflusskomponente in Richtung der A-Achse im A,B-Koordinatensystem dar.
Über Implementierung der insbesondere diskreten Gleichungen 1) und 2) in einer Steuerstruktur kann eine einstellbare Dynamik der feldorientierten Steuerung erzielt werden. In einem jeweiligen Abtastschritt können unterschiedliche und/oder gleiche einstellbare Zeitkonstanten, d. h. T₁ ≠ T₂ bzw. T₁ = T₂, bei der Ansteuerung der jeweiligen Achsen A bzw. B eingestellt werden.
Die im aktuellen Abtastschritt im A,B-Koordinatensystem bereitgestellten Soll-Statorspannungskomponenten werden nachfolgend in einem weiteren Schritt bevorzugt in Sollspannungskomponenten eines α,β-Koordinatensystems, welches insbesondere ein statorfestes Koordinatensystem ist, transformiert. In einem weiteren Schritt können aus den Sollspannungskomponenten des α,β-Koordinatensystems PWM-Vorgabewerte für einen Wechselrichter zur Speisung der Asynchronmaschine über deren dreisträngige Wicklung erzeugt werden. Der Wechselrichter kann nunmehr die Asynchronmaschine in Abhängigkeit der PWM-Vorgabewerte ansteuern, i.e. pulsweitenmoduliert.
Vorgeschlagen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Vorrichtung zum Betrieb einer Drehfeld-Asynchronmaschine, welche einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des wie vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann bevorzugt als Steuerstruktur ausgebildet sein.
Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Funktionseinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, mittels einer vorgegebenen Soll-Statorstromkomponente in Richtung der A-Achse eines A,B-Koordinatensystems und einer vorgegebenen Soll-Statorstromkomponente in Richtung der B-Achse des A,B-Koordinatensystems sowie der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors ω_m, der Winkelgeschwindigkeit der Ständergrößen ω_K, und der Rotorflusskomponente in Richtung der A-Achse im A,B-Koordinatensystem Ψ_2A, welche jeweils geeignet bereitgestellt sein können, die Gleichung 1)
und die Gleichung 2)
zur Bereitstellung einer Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse und einer Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse im A,B-Koordinatensystem in einem jeweiligen Abtastschritt zu lösen, insbesondere einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, wobei die Funktionseinheit ferner einen Ausgang aufweist zur Bereitstellung der ermittelten Soll-Statorspannungskomponenten.
Bevorzugt weist die Vorrichtung weiterhin eine Funktionseinheit auf, welche basierend auf den Stator-Sollspannungskomponenten Stator-Sollspannungskomponenten eines α,β-Koordinatensystems ermittelt, insbesondere eine Transformationseinheit.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist auch vorgesehen, dass die Vorrichtung eine weitere Funktionseinheit aufweist, welche basierend auf den Stator-Sollspannungskomponenten des α,β-Koordinatensystems PWM-Vorgabewerte zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung eines Wechselrichters zum Betrieb der Asynchronmaschine erzeugt. Die weitere Funktionseinheit kann hierbei als Vektormodulator ausgebildet sein.
Vorgeschlagen wird weiterhin ein Antriebssystem mit einem Wechselrichter sowie einer mittels des Wechselrichters ansteuerbaren Drehfeld-Asynchronmaschine, wobei das Antriebssystem eine wie vorstehend beschriebene Vorrichtung, insbesondere in Form einer Steuerstruktur, aufweist.
Vorgeschlagen wird auch ein Computerprogrammprodukt, welches ein computerlesbares Medium mit Programmanweisungen umfasst, die durch einen Computer ausführbar sind und die vorgesehen sind zum Betrieb einer Drehfeld-Asynchronmaschine gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren.
Das vorgeschlagene Verfahren, die Vorrichtung, das Antriebssystem bzw. das Computerprogrammprodukt werden bevorzugt in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, insbesondere in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs. Die hiermit gesteuerte Drehfeld-Asynchronmaschine dient dabei bevorzugt zur Betätigung einer Aktorik des Antriebsstranges, d. h. zum Ausführen einer Stellfunktion des Antriebsstranges, beispielsweise zur Durchführen von Gangschaltungen in einem mehrgängigen Fahrzeuggetriebe, zum An-/Abkoppeln von Antriebswellen, zur Durchführung eines Startvorgangs eines Verbrennungsmotors etc. Ebenso bevorzugt dient die Drehfeld-Asynchronmaschine als Traktionsantrieb (Antriebsmotor) in dem Fahrzeugantriebsstrang, d. h. zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs. In letzterem Fall handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug insbesondere um ein Elektrofahrzeug oder ein Elektromotor-Verbrennungsmotor-Hybridfahrzeug. Die Drehfeld-Asynchronmaschine kann allerdings auch bevorzugt für eine anderweitige Aktorik des Kraftfahrzeugs dienen. Insbesondere kann die Drehfeld-Asynchronmaschine in einem Fahrzeuglenksystem zur elektromotorischen Lenkkraftunterstützung (elektrische Servolenkung) genutzt werden oder zur Verstellung einer Fahrwerkskomponente, wie beispielsweise eines elektrisch verstellbaren Fahrzeugfahrwerksstabilisators oder Fahrzeugfahrwerksquerlenkers. Das vorgeschlagene Verfahren, die Vorrichtung, das Antriebssystem bzw. das Computerprogrammprodukt sind hierauf jedoch nicht beschränkt. So kann hiermit beispielsweise auch die Steuerung einer Drehfeld-Asynchronmaschine eines Aufzugsantriebs, eines Seilbahnantriebs, eines Werkzeugmaschineantriebs oder -stellsystems oder eines Windkraftanlagenstellsystems erfolgen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figur der Zeichnung, die nähere Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 exemplarisch und schematisch ein erfindungsgemäßes Antriebssystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Die 1 zeigt exemplarisch und schematisch ein erfindungsgemäßes Antriebssystem 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Antriebssystem 1 weist einen Positionsgeber bzw. Positionssensor 3 auf, z. B. in Form eines Inkrementalgebers oder eines Resolvers, welcher der Ermittlung der mechanischen ω_r und elektrischen ω_m Winkelgeschwindigkeit des Rotors bzw. Polrades einer Asynchronmaschine 4 des Antriebssystems 1 dient.
Die Asynchronmaschine 4 des Antriebssystems 1 ist eine mittels Dreiphasen-Drehstrom betreibbare Drehfeld-Asynchronmaschine. Die Asynchronmaschine 4 ist insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, z. B. zur Verwendung in einer Servolenkung. Die Asynchronmaschine 4 weist einen Stator mit einer Ständerwicklung, insbesondere mit drei Wicklungssträngen U, V, W auf, welche vorzugsweise symmetrisch gewickelt und um 120 Grad versetzt angeordnet sind, und weiterhin insbesondere einen Rotor bzw. Läufer mit einer Läuferwicklung, insbesondere einer ebenfalls dreisträngigen Wicklung.
Zum Betrieb der Asynchronmaschine 4 weist das Antriebssystem 1 auf bekannte Weise vorzugsweise einen Inverter bzw. Wechselrichter 5 auf, insbesondere einen Pulswechselrichter. Der Wechselrichter 5 ist z.B. dazu vorgesehen, die Asynchronmaschine 4 im Motor- und Generatorbetrieb mit Drehstrom zu versorgen, wozu der Wechselrichter 5 einen Leistungsteil mit z. B. Leistungstransistoren bzw. -schaltern umfasst. Der Wechselrichter 5 ist zur Versorgung der Wicklungsstränge u, v, w der Asynchronmaschine 4 mit jeweiligen Phasenspannungen geeignet mit diesen gekoppelt.
Das Antriebssystem 1 weist weiterhin eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 auf, insbesondere in Form einer Steuerstruktur zur feldorientierten Steuerung, mittels derer der Wechselrichter 5 zum Betrieb der Asynchronmaschine 4 geeignet ansteuerbar ist. Die Vorrichtung 2 umfasst eine mittels eines Mikrocontrollers gebildete Funktionseinheit 6, welche dazu vorgesehen ist, mittels – je Betriebssituation – vorgegebener Stator-Stromkomponenten I_{1A_k}, I_{1B_k} im A,B-Koordinatensystem, i.e. je A- bzw. B-Achse, eine Stator-Spannungsvorgabe bzw. Soll-Statorspannungskomponente U_{1A_k}, U_{1B_k} in Richtung der A-Achse bzw. der B-Achse jeweils im A,B-Koordinatensystem zu ermitteln und bereit zu stellen. Das A,B-Koordinatensystem bezeichnet dabei ein Koordinatensystem, welches auf bekannte Weise mit dem Rotorfluss umläuft, d. h. als ein Rotorflusskoordinatensystem. Angemerkt sei, dass vom Begriff Richtung vorliegend sowohl die positive als auch die negative Richtung umfasst ist.
Die Funktionseinheit 6 weist einen Eingang 7 auf, welchem die Soll-Statorstromkomponenten I_1A und I_1B in die A- bzw. die B-Achse des jeweiligen aktuellen Abtastschritts, vorliegend gekennzeichnet durch die Indizierung _{_k}, im A,B-Koordinatensystem bzw. Bezugssystem, als Eingangsgrößen bzw. Vorgaben zuführbar sind, um ein gewünschtes Drehmoment der zu betreibenden Asynchronmaschine 4 abhängig von ihrer Drehzahl via der Soll-Statorstromkomponente I_{1A_k} und der Soll-Statorstromkomponente I_{1B_k} im jeweiligen Abtastschritt der Dauer T einzustellen. Die Soll-Statorstromkomponenten I_{1A_k}, I_{1B_k} werden z.B. von einer Steuerung vorgegeben, wobei eine solche z.B. zur Interaktion mit einem Nutzer vorgesehen ist.
Weiterhin weist die erste Funktionseinheit 6 einen Eingang 8 auf, an welchem als zusätzliche Eingangsgröße die tatsächliche elektrische Winkelgeschwindigkeit ω_m des Rotors zur Verfügung gestellt wird. Die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω_m wird in Abhängigkeit der Polpaarzahl Zp auf bekannte Weise ermittelt, wozu eine entsprechend ausgebildete weitere Funktionseinheit 9 vorgesehen ist. Der Eingang 8 ist z.B. mit einem Ausgang 10 der zweiten Funktionseinheit 9 verbunden, z.B. mittels einer elektrischen Verbindungsleitung.
Die Funktionseinheit 6 ist erfindungsgemäß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, i.e. zur Ermittlung von Soll-Statorspannungskomponenten U_{1A_k}, U_{1B_k} im A,B-Koordinatensystem in einem aktuellen Abtastschritt basierend auf Soll-Statorspannungskomponenten U_{1A_k-1}, U_{1B_k-1} und/oder Soll-Statorstromkomponenten I_{1A_k-1}, I_{1B_k-1} im A,B-Koordinatensystem des vorhergehenden Abtastschritts, i.e. entsprechend einem iterativen Verfahren, wobei die ermittelten Soll-Statorspannungskomponenten U_{1A_k}, U_{1B_k} zur Ansteuerung der Asynchronmaschine 4 bereitgestellt werden, z. B. an einem Ausgang 11 der ersten Funktionseinheit 6. Die erfindungsgemäße, o.a. Ermittlung der Soll-Statorspannungskomponenten im aktuellen Abtastschritt korrespondiert insbesondere mit einem ersten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt.
Bei der Ermittlung der Stator-Sollspannungskomponenten U_{1A_k}, U_{1B_k} in dem jeweiligen aktuellen Abtastschritt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bzw. werden insbesondere die Soll-Statorspannungskomponente U_{1A_k} in die A-Achse in Abhängigkeit einer Soll-Statorstromkomponente I_{1A_k-1} in die A-Achse und/ oder einer Soll-Statorspannungskomponente U_{1A_k-1} in die A-Achse und/oder die Soll-Statorspannungskomponente U_{1B_k} in die B-Achse in Abhängigkeit einer Soll-Statorstromkomponente I_{1B_k-1} in die B-Achse und/oder einer Soll-Statorspannungskomponente U_{1B_k-1} in die B-Achse jeweils des vorhergehenden Abtastschritts ermittelt, insbesondere durch die Funktionseinheit 6. Durch Berücksichtigung von Sollvorgaben bzw. Komponenten des jeweiligen vorangegangenen Abtastschritts im aktuellen Abtastschritt kann vorteilhaft eine hochdynamische Steuerung realisiert werden.
Erfindungsgemäß ist dabei verfahrensgemäß auch vorgesehen, dass die Ermittlung der Soll-Statorspannungskomponente U_{1A_k} in die A-Achse durch insbesondere die Funktionseinheit 6 im aktuellen Abtastschritt basierend auf dem Bestimmen der Lösung einer Relation, insbesondere einer ersten Gleichung, erfolgt, in welcher die Soll-Statorspannungskomponente U_{1A_k} des aktuellen Abtastschritts eine Funktion der Soll-Statorspannungskomponente U_{1A_k-1} des vorausgehenden Abtastschritts und/ oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente I_{1A_k-1} in die A-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente I_{1B_k} in die B-Achse des aktuellen Abtastschritts ist.
Erfindungsgemäß ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens in gleicher Weise vorgesehen, dass die Ermittlung der Sollquerspannungskomponente U_{1B_k} in die B-Achse durch insbesondere die erste Funktionseinheit 6 im aktuellen Abtastschritt basierend auf dem Bestimmen der Lösung einer Relation, insbesondere einer zweiten Gleichung, erfolgt, in welcher die Soll-Statorspannungskomponente U_{1B_k} des aktuellen Abtastschritts eine Funktion der Soll-Statorspannungskomponente U_{1B_k-1} in die B-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente I_{1B_k-1} des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente I_{1A_k} in die A-Achse des aktuellen Abtastschritts ist.
Die Funktionseinheit 6 ist insbesondere zur Lösung nachfolgend aufgeführter Gleichungen 1) und 2) im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, d. h. zur Lösung der Gleichung 1) für die Stator-Sollspannungskomponente in die A-Achse:
und 2) für die Stator-Sollspannungskomponente in die B-Achse:
im jeweiligen aktuellen bzw. durchzuführenden Abtastschritt.
Die ermittelten Soll-Statorspannungskomponenten U_{1A_k}, U_{1B_k} werden zur Ansteuerung der Asynchronmaschine 4 bereitgestellt, z.B. an dem Ausgang 11 der Funktionseinheit 6. Die Gleichungen 1) und 2) sind z.B. in einem Festspeicher der Funktionseinheit 6 hinterlegt oder werden z. B. bedarfsabhängig in einen volatilen Speicher geladen, auf welchen die Funktionseinheit 6 zugreift.
In den, insbesondere diskreten, Gleichungen 1) und 2) bezeichnet die Indizierung _{_k,} wie bereits erwähnt, ebenfalls die Größen des aktuellen und _{_k-1} die Größen des vorhergehenden Abtastschritts der Dauer T. U_{1A_k} bzw. U_{1A_k-1} bezeichnen die Soll-Statorspannungskomponente in die A-Achse, U_{1B_k} bzw. U_{1B_k-1} die Soll-Statorspannungskomponente in die B-Achse, d. h. jeweils Vorgaben für z. B. weitere Funktionseinheiten des Antriebssystems 1 bzw. zur Ansteuerung der Asynchronmaschine 4.
T₁ und T₂ stellen weiterhin die einstellbaren Zeitkonstanten zur Einstellung der gewünschten Dynamik dar, T_E1G eine Zeitkonstante resultierend aus L_1σ dividiert durch R_1G, bei L_1σ mit der der Streuziffer σ sowei der Stator-Selbstinduktivität L₁ als Produkt aus σ und L₁ gebildet ist und wobei R_1G als Summe des Stator-Widerstands R₁ und des Quotienten, welcher als Dividend das Produkt des Rotorwiderstands R₂ und des Quadrats der Hauptinduktivität M und als Divisor das Quadrat der Rotor-Selbstinduktivität L₂ aufweist, gebildet ist, d.h.
Angemerkt sei, dass die Streuziffer σ gemäß
gebildet ist.
In den erfindungsgemäßen Gleichungen 1) und 2) bezeichnet I_{1A_k} bzw. I_{1A_k-1} weiterhin die vorgegebene Soll-Statorstromkomponente in Richtung der A-Achse, I_{1B_k} bzw. I_{1B_k-1} die vorgegebene Soll-Statorstromkomponente in Richtung der B-Achse, ω_m die elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors, sowie ω_K die Winkelgeschwindigkeit der Ständergrößen. Ψ_2A stellt die Rotorflusskomponente in Richtung der A-Achse im A,B-Koordinatensystem dar.
Das Antriebssystem 1, insbesondere die Vorrichtung 2, weist weiterhin eine Flussmodellfunktionseinheit 12 mit einem Flussmodell auf, welches mittels Kennlinien gebildet ist, wobei die Flussmodellfunktionseinheit 12 zur Lösung der Gleichungen 1) und 2) die anhand des Flussmodells ermittelte Rotorflusskomponente Ψ_2A über einen Ausgang 13 einem weiteren Eingang 14 der Funktionseinheit 6 im jeweiligen Abtastschritt bereitstellt. Die Flussmodellfunktionseinheit 12 nutzt für insbesondere kleine Drehzahlen ein Strommodell, für insbesondere große Drehzahlen ein Spannungsmodell. Alternativ ist die ausschließliche Verwendung eines Strom- oder Spannungsmodells oder eines Kombimodells denkbar.
Neben der Rotorflusskomponente Ψ_2A stellt die Flussmodellfunktionseinheit 12 über einen weiteren Ausgang 15 eine anhand des Flussmodells ermittelte Winkelgeschwindigkeit ω_K der Ständergrößen an einem weiteren Eingang 16 der Funktionseinheit 6 zur Verfügung, d. h. über eine Leitung.
Basierend auf den den jeweiligen Eingängen 7, 8, 14, 16 zugeführten Größen ermittelt die Funktionseinheit 6 anhand der Gleichungen 1) und 2) nunmehr die Stator-Sollspannungskomponenten U_{1A_k}, U_{1B_k} im jeweiligen Abtastschritt, wobei die weiteren benötigten Größen zur Lösung der Gleichungen 1) und 2) für einen Zugriff durch die Funktionseinheit 6 geeignet hinterlegt sind bzw. werden können, z. B. in einem Speicher.
In einem Speicher für die Funktionseinheit 6 hinterlegt werden insbesondere auch die Stator-Sollstromkomponenten I_{1A_k-1} und I_{1B_k-1} sowie die Stator-Sollspannungskomponenten U_{1A_k-1}, U_{1B_k-1} des jeweils vorangegangenen Abtastschritts, welche zum Lösen der Gleichung 1) und 2) in einem gegenwärtigen Abtastschritt _{_k} erforderlich sind. Die Hinterlegung und ein Zugriff auf die gespeicherten Werte wird insbesondere von der Funktionseinheit 6 veranlasst. Der Speicher ist z. B. ein volatiler bzw. ein RAM-Speicher.
Gemäß der erfindungsgemäßen Gleichungen 1) und 2) kann die Dynamik einer feldorientierten Steuerung (FOS), welche mittels der ersten Funktionseinheit 6 realisierbar ist bzw. ermöglicht wird, hierbei vorteilhaft wahlfrei über die Zeitkonstanten T₁ und T₂ eingestellt werden, z. B. durch zusätzliche Übertragungsglieder. Die Zeitkonstante T_E1G der (Steuer-)Strecke kann somit vorteilhaft kompensiert werden. Eine Rückkopplung von Ist-Werten an einen Eingang zum Zwecke des Soll-/Ist-Vergleichs ist – im Gegensatz zu einer feldorientierten Regelung (FOR) – nicht erforderlich. Eine teure Sensorik zur Durchführung einer aufwändigen Messung von Ist-Stromwerten an den Wicklungssträngen U, V, W ist somit entbehrlich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 weist zur Ansteuerung einer Asynchronmaschine 4 des Antriebssystems 1 weiterhin z. B. eine Funktionseinheit 17 auf, welche dazu vorgesehen ist, die von der Funktionseinheit 6 bereitgestellten Stator-Sollspannungskomponenten U_{1A_k}, U_{1B_k} in Spannungskomponenten eines α,β-Koordinatensystems zu transformieren, i.e. in einem weiteren bzw. zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der weitere Schritt wird z. B. ebenfalls innerhalb des jeweiligen aktuellen Abtastschritts absolviert.
Die Funktionseinheit 17 weist einen Eingang 18 auf, welcher mit dem Ausgang 11 der Funktionseinheit 6 in Verbindung steht, z. B. über elektrische Verbindungsleitungen. Die der Funktionseinheit 6 insbesondere nachgeordnete Funktionseinheit 17 ist als Transformationseinheit ausgebildet, welche z. B. in die Funktionseinheit 6 zum Lösen der Gleichung 1) und 2) integriert ist oder alternativ z.B. mittels einer weiteren, davon getrennten Funktionseinheit gebildet ist, z. B. in Form einer elektronischen Schaltung, z. B. eines Mikrocontrollers oder Mikrocomputers.
Zur Ermittlung der α,β-Stator-Sollspannungskomponenten wird der Funktionseinheit 17 eine Winkelinformation an einem Eingang 19 zur Verfügung gestellt, i.e. der elektrische Drehwinkel β_ψ des Rotorflusses. Diese Größe wird von der Flussmodellfunktionseinheit 12 ermittelt.
Basierend auf den von der Funktionseinheit 17 an einem Ausgang 20 ausgegebenen Stator-Sollspannungskomponenten U_1α, U_1β im α,β-Koordinatensystem werden anschließend, insbesondere in einem weiteren bzw. dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens PWM-Vorgabewerte PWM1, PWM2, PWM3 erzeugt, welche dem mit der Asynchronmaschine 4 zu deren Betrieb verbundenem Wechselrichter 5, vorliegend insbesondere einem Dreiphasen-Wechselrichter 5, des erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 eingangsseitig, Bz. 21, zugeführt werden und insbesondere den erforderlichen Spannungsvektor zum Betrieb der Asynchronmaschine 4 pulsweitenmoduliert bilden. Basierend auf den PWM-Vorgabewerten PWM1, PWM2, PWM3 stellt der Wechselrichter 5 bzw. dessen Leistungselektronik die Phasenspannungen U, V, W in den Wicklungssträngen u, v, w der Asynchronmaschine 4 auf an sich bekannte Weise ein bzw. steuert darauf basierend die Asynchronmaschine 4 an. Der weitere Schritt bzw. dritte Schritt wird z. B. ebenfalls innerhalb des jeweiligen aktuellen Abtastschritts absolviert.
Die Generierung der PWM-Vorgabewerte PWM1, PWM2, PWM3 basierend auf den Stator-Sollspannungskomponenten U_1α, U_1β im α,β-Koordinatensystem erfolgt z. B. durch eine Funktionseinheit 22 der Vorrichtung 2 in Form eines Vektormodulators bzw. Raumzeiger-Pulsweitenmodulators, welchem zudem die Gleichspannung U_dc des Zwischenkreises des Wechselrichters 5 als weitere Eingangsgröße zugeführt wird, i.e. an einen Eingang 23. Die Stator-Sollspannungskomponenten U_1α, U_1β im α,β-Koordinatensystem liegen an einem Eingang 24 der Funktionseinheit 22 an, die PWM-Vorgabewerte stehen an einem Ausgang 25 zur Verfügung, welcher mit dem Eingang 21 des Wechselrichters 5 verbunden ist. Die Funktionseinheit 22 ist z. B. in eine der vorstehend beschriebenen Funktionseinheiten integriert oder z. B. alternativ davon getrennt gebildet.
Für die Flussmodellfunktionseinheit 12 werden die PWM-Vorgabewerte über einen Abgriff an einem Eingang 26 zur Verfügung gestellt, welche hieraus sowie aus der Zwischenkreisspannung U_dc, welche einem weiteren Eingang 27 bereitgestellt ist, die Phasenspannungen zur Korrelation mit hinterlegten Kennlinien berechnet. Daneben steht als Eingangsgröße die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω_m des Rotors an einem weiteren Eingang 28 an. Für die Flussmodelleinheit 12 werden des Weiteren die Stator-Sollstromkomponenten I_{1A_k} und I_{1B_k} am Eingang der Funktionseinheit 6 abgegriffen und der Funktionseinheit 29 an einem Eingang 30 zugeführt, i.e. in 1 als I_1Aref, I_1BRef, welche diese zunächst in das α,β-Koordinatensystem transformiert und an einem Ausgang 31 als I_1αRef bzw. I_1βRef im α,β-Koordinatensystem ausgibt. Hierzu wird der Funktionseinheit 29 ebenfalls der elektrische Drehwinkel β_Ψ von der Flussmodellfunktionseinheit 12 an einem Eingang 32 bereitgestellt.
Nachfolgend werden die am Ausgang 31 ausgegebenen α,β-Soll-Statorstromkomponenten in einer weiteren Funktionseinheit 33, welche ebenfalls als Transformationseinheit ausgebildet ist, auf die Dreiphasen u, v, w umgerechnet bzw. zurücktransformiert, und die erhaltenen Größen I_1uRef, I_1vRef und I_1wRef, der Flussmodellfunktionseinheit 12 ebenfalls als Eingangsgröße an dem Eingang 34 zu einer Korrelation mit hinterlegten Kennlinien insbesondere anstelle gemessener Ist-Ströme zugeführt.
Die Funktionalität der vorstehend beschriebenen Funktionseinheiten kann teilweise oder vollständig mittels Software und/ oder Hardware ausgebildet sein, wobei insbesondere die Gleichungen 1) und 2) z. B. als Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Medium, z. B. einem Speicherelement, implementiert sind. Ein solches Medium mit Programmanweisungen, welche durch einen Computer ausführbar sind, ist zum Beispiel zur Steuerung der Asynchronmaschine 4 vorgesehen. Das Computerprogrammprodukt kann mittels einer CD-Rom, einer Festplatte, eines Datenträgers, oder z. B. eines Netzwerks gebildet sein. Vorzugsweise sind die beschriebenen Funktionseinheiten z. B. durch einen Mikrocontroller gebildet, welcher z. B. auf eine Speichereinheit, insbesondere eine damit integral gebildete Speichereinheit, zugreift, in welcher insbesondere die Gleichungen 1) und 2) als Programmcode abgelegt sind.
Erfindungsgemäß weist das Antriebssystem 1 bzw. die Vorrichtung 2 keinen Stromschätzer auf. Darüber hinaus weist das Antriebssystem 1 bzw. die Vorrichtung 2 keine Stromsensoren auf, welche eine Feststellung von Istwerten des Phasenstroms ermöglichen. Somit kann das Antriebssystem 1 bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 zur feldorientierten Steuerung günstig realisiert werden. Lediglich die Zwischenkreisspannung U_dc wird gemessen und benötigt, jedoch keine Messungen der Phasenspannungen der Maschine. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Dynamik der Steuerung vorteilhaft einstellbar. Eine solche Steuerung kann z. B. bei Traktionsantrieben in Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeugen vorteilhaft angewendet werden, z. B. auch bei Stellantrieben, z. B. einer Servolenkung.
Bezugszeichenliste

1: Antriebssystem
2: Vorrichtung
3: Positionssensor
4: Asynchronmaschine
5: Wechselrichter
6: Funktionseinheit
7: Eingang 6
8: Eingang 6
9: Funktionseinheit
10: Ausgang 9
11: Ausgang 6
12: Flussmodellfunktionseinheit
13: Ausgang 12
14: Eingang 6
15: Ausgang 12
16: Eingang 6
17: Funktionseinheit
18: Eingang 17
19: Eingang 17
20: Ausgang 17
21: Eingang 5
22: Funktionseinheit
23: Eingang 22
24: Eingang 22
25: Ausgang 22
26: Eingang 12
27: Eingang 12
28: Eingang 12
29: Funktionseinheit
30: Eingang 29
31: Ausgang 29
32: Eingang 29
33: Funktionseinheit
34: Eingang 12

Claims

Verfahren zur feldorientierten Steuerung einer Drehfeld-Asynchronmaschine (4), welche einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei das Verfahren die Ermittlung von Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}) eines Statorspannungsraumzeigers in einem umlaufenden allgemeinen, insbesondere mit dem Rotorfluss umlaufenden, Koordinatensystem bzw. A,B-Koordinatensystem basierend auf Soll-Statorstromvorgaben (I_{1A_k}, I_{1B_k}) in dem A,B-Koordinatensystem in einem jeweiligen Abtastschritt vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}) im A,B-Koordinatensystem in einem aktuellen Abtastschritt basierend auf Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k-1}, U_{1B_k-1}) und/ oder Soll-Statorstromkomponenten (I_{1A_k-1}, I_{1B_k-1}) des A,B-Koordinatensystems des vorhergehenden Abtastschritts erfolgt, wobei die ermittelten Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}) zur Ansteuerung der Asynchronmaschine (4) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem aktuellen Abtastschritt eine Soll-Statorspannungskomponente (U_{1A_k}) in Richtung der A-Achse des A,B-Koordinatensystems in Abhängigkeit einer Soll-Statorstromkomponente (I_{1A_k-1}) in Richtung der A-Achse und/oder einer Soll-Statorspannungskomponente (U_{1A_k-1}) in Richtung der A-Achse und/ oder eine Soll-Statorspannungskomponente (U_{1B_k}) in Richtung der B-Achse des A,B-Koordinatensystems in Abhängigkeit einer Soll-Statorstromkomponente (I_{1B_k-1}) in Richtung der B-Achse und/ oder einer Soll-Statorspannungskomponente (U_{1B_k-1}) in Richtung der B-Achse jeweils des vorhergehenden Abtastschritts ermittelt wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Soll-Statorspannungskomponente (U_{1A_k}) in Richtung der A-Achse im aktuellen Abtastschritt basierend auf dem Bestimmen der Lösung einer Relation, insbesondere einer Gleichung, erfolgt, in welcher die Soll-Statorspannungskomponente (U_{1A_k}) in Richtung der A-Achse des aktuellen Abtastschritts eine Funktion der Soll-Statorspannungskomponente (U_{1A_k-1}) in Richtung der A-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/ oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente (I_{1A_k-1}) in Richtung der A-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/ oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente (I_{1B_k}) in Richtung der B-Achse des aktuellen Abtastschritts ist und/ oder die Ermittlung der Soll-Statorspannungskomponente (U_{1B_k}) in Richtung der B-Achse im aktuellen Abtastschritt basierend auf dem Bestimmen der Lösung einer Relation, insbesondere einer Gleichung, erfolgt, in welcher die Soll-Statorspannungskomponente (U_{1B_k}) in Richtung der B-Achse des aktuellen Abtastschritts eine Funktion der Soll-Statorspannungskomponente (U_{1B_k-1}) in Richtung der B-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/ oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente (I_{1A_k-1}) in Richtung der A-Achse des vorausgehenden Abtastschritts und/ oder eine Funktion der Soll-Statorstromkomponente (I_{1A_k}) in Richtung der A-Achse des aktuellen Abtastschritts ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem aktuellen Abtastschritt zur Ermittlung der Soll-Statorspannungskomponenten in Richtung der A-Achse und der B-Achse (U_{1A_k}, U_{1,B_k}) im A,B-Koordinatensystem die Gleichung 1) für die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse:
und die Gleichung 2) für die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse:
gelöst werden, wobei die Indizierung _{_k} die Größen des aktuellen und _{_k-1} des vorhergehenden Abtastschritts der Dauer T kennzeichnet, wobei U_{1A_k} bzw. U_{1A_k-1} die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse, U_{1B_k} bzw. U_{1B_k-1} die Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der B-Achse je des A,B-Koordinatensystems, T₁ und T₂ einstellbare Zeitkonstanten, T_E1G eine Zeitkonstante resultierend aus L_1σ/R_1G darstellt, wobei L_1σ mit der Streuziffer σ sowie der Stator-Selbstinduktivität L₁ als Produkt aus σ und L₁ gebildet ist und wobei R_1G als Summe des Stator-Widerstands R₁ und des Quotienten, welcher als Dividend das Produkt des Rotorwiderstands R₂ und des Quadrats der Hauptinduktivität M und als Divisor das Quadrat der Rotor-Selbstinduktivität L₂ aufweist, gebildet ist, wobei I_{1A_k} bzw. I_{1A_k-1} die vorgegebene Soll-Statorstromkomponente in Richtung der A-Achse, I_{1B_k} bzw. I_{1B_k-1} die vorgegebene Soll-Statorstromkomponente in Richtung der B-Achse, ω_m die elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors, und ω_K die Winkelgeschwindigkeit der Ständergrößen bezeichnet, und wobei Ψ_2A die Rotorflusskomponente in Richtung der A-Achse im A,B-Koordinatensystem darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass in einem jeweiligen Abtastschritt unterschiedliche und/ oder gleiche einstellbare Zeitkonstanten (T1, T2) bei der Ansteuerung der jeweiligen Achsen (A, B) eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt die im aktuellen Abtastschritt bereitgestellten Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}) im A,B-Koordinatensystem in Sollspannungskomponenten (U_1α, U_1β) eines α,β-Koordinatensystems, welches insbesondere ein statorfestes Koordinatensystem ist, transformiert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt aus den Sollspannungskomponenten (U_1α, U_1β) des α,β-Koordinatensystems PWM-Vorgabewerte (PWM1, PWM2, PWM3) für einen Wechselrichter (5) zur Speisung der Asynchronmaschine (4) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (5) die Asynchronmaschine (4) in Abhängigkeit der PWM-Vorgabewerte (PWM1, PWM2, PWM3) ansteuert.
Vorrichtung (2) zum Betrieb einer Drehfeld-Asynchronmaschine (4), welche einen Stator und einen Rotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Funktionseinheit (6) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, mittels einer vorgegebenen Soll-Statorstromkomponente in Richtung der A-Achse eines A,B-Koordinatensystems und einer vorgegebenen Soll-Statorstromkomponente in Richtung der B-Achse des A,B-Koordinatensystems sowie insbesondere der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors ω_m, der Winkelgeschwindigkeit der Ständergrößen ω_K, und der Rotorflusskomponente in Richtung der A-Achse im A,B-Koordinatensystem Ψ_2A die Gleichung 1)
und die Gleichung 2)
zur Bereitstellung einer Soll-Statorspannungskomponente in Richtung der A-Achse und einer Soll-Statorspannungskomponente (U_{1A_k}, U_{1B_k}) in Richtung der B-Achse im A,B-Koordinatensystem in einem jeweiligen Abtastschritt zu lösen, insbesondere einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, wobei die Funktionseinheit (6) ferner einen Ausgang (11) aufweist zur Bereitstellung der ermittelten Soll-Statorspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}).
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) eine Funktionseinheit (17) aufweist, welche basierend auf den Stator-Sollspannungskomponenten (U_{1A_k}, U_{1B_k}) Sollspannungswerte (U_1α, U_1β) eines α,β-Koordinatensystems ermittelt.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Funktionseinheit (22) aufweist, welche basierend auf den Sollspannungswerte (U_1α, U_1β) eines α,β-Koordinatensystems PWM-Vorgabewerte (PWM1, PWM2, PWM3) zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung eines Wechselrichters (5) zum Betrieb der Asynchronmaschine (4) erzeugt.
Antriebssystem (1) mit einem Wechselrichter (5) sowie einer mittels des Wechselrichters (5) ansteuerbaren Drehfeld-Asynchronmaschine (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) eine Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 aufweist.
Computerprogrammprodukt, welches ein computerlesbares Medium mit Programmanweisungen umfasst, die durch einen Computer ausführbar sind und die vorgesehen sind zum Betrieb einer Drehfeld-Asynchronmaschine (4) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.