DE102013004589A1

DE102013004589A1 - Regelvorrichtung für einen Synchronmotor

Info

Publication number: DE102013004589A1
Application number: DE201310004589
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Uematsu; Seung Jun Lee
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2033-03-16
Also published as: CN103326655B; CN103326655A; DE102013004589B4; US9000694B2; US20150048766A1; JP5391347B2; US9136789B2; US20130249449A1; JP2013226033A

Abstract

Eine Regelvorrichtung 1 für einen Permanentmagnet-Synchronmotor umfasst: eine Recheneinheit 11, die einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage eines Stromgrenzwerts, eines Spannungsgrenzwerts und einer Motordrehzahl errechnet; eine Regelvorrichtung 12, die einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage eines Spannungsgrenzwerts und einer Motordrehzahl errechnet; eine Einheit 13 für den Strombefehl für die q-Phase, die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, und eine Einheit 14 für den Strombefehl für die d-Phase, die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, aber im Übrigen den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als den Stromgrenzwert für die d-Phase voreinstellt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmotor und insbesondere auf eine Regelvorrichtung für einen Synchronmotor, die eine Vektorregelung des Stroms eines Permanentmagnet Synchronmotors auf der Grundlage von q-Phasen- und d-Phasen-Strombefehlen ausführt.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Vektorregelung des Stroms ist im Stand der Technik als eine Methode zur Regelung eines Dreiphasen-Permanentmagnet Synchronmotors unter Verwendung der Strombefehle für die q-Phase und der Strombefehle für die d-Phase bekannt. 7 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie die Strombefehle für die q-Phase und die Strombefehle für die d-Phase für die Vektorregelung des Stroms eines Synchronmotors mit den Dreiphasen-Strombefehlen verknüpft sind. In einer Regelvorrichtung zur Regelung eines Dreiphasen-Permanentmagnet-Synchronmotors 3 verwendet einen Vektorregelungsblock 51 für den Strom als Eingangssignale den Strombefehle für die q-Phase i_q und den Strombefehle für die d-Phase i_d, die auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls an den Synchronmotor 3 erzeugt worden sind, die vom Synchronmotor 3 rückgekoppelte Motordrehzahl usw., und erzeugt einen Strombefehle für die q-Phase i_q* und einen Strombefehle für die d-Phase i_d* zur Erzielung der gewünschten Vektorregelung des Stroms. Ein DQ/Dreiphasen-Konvertierungsblock 52 führt eine Zweiphasen- zu Dreiphasen-Konvertierung zum Konvertieren des Strombefehle für die q-Phase i_q* und des Strombefehle für die d-Phase i_d* zu Strombefehlen i_u*, i_v* und i_w* für die u-Phase, die v-Phase und die w-Phase des Synchronmotors 3. Normalerweise wird der Synchronmotor 3 über einen nicht dargestellten Inverter und werden die von dem DQ/Dreiphasen-Konvertierungsblock 52 ausgegebenen Dreiphasen-Strombefehle i_u*, i_v* und i_w* als Schaltbefehle zur Regelung von Schaltvorgängen einer Halbleiterschaltvorrichtung verwendet, die in dem Inverter für die entsprechenden Phasen vorgesehen sind. Der Inverter führt die Antriebsenergie den entsprechenden Phasenwicklungen des Synchronmotors 3 zu, in dem er die Schaltvorgänge auf der Grundlage der Dreiphasen-Strombefehle i_u*, i_v* und i_w* ausführt.
8 ist ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Spannungen, die in einem Permanentmagnet-Synchronmotor erzeugt werden. In einer Ebene der d-q-Stromkoordinaten werden eine induzierte Spannung ωΨ_a, die von der Flussverkettung Ψ_a des Permanentmagneten und der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω des Synchronmotors (die nachfolgend nur als ”Motordrehzahl” bezeichnet wird), wenn der Permanentmagnet-Synchronmotor mit hoher Drehzahl gedreht wird, und eine Spannung ωL_qi_q, die von der Motordrehzahl ω und der Induktanz der q-Achse L_q und dem Strom der q-Phase i_q des Synchronmotors abhängt, erzeugt. Wenn deren Summenspannung V den Spannungsgrenzwert Vom, der in der Regelvorrichtung voreingestellt ist, übersteigt, wie dies in 8 dargestellt ist, tritt bei der Antriebsspannung eine Fehlersituation auf, was dazu führt, dass die Drehung des Synchronmotors unmöglich wird.
9 ist ein Vektordiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Regeln des Stroms eines Servomotors, das in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. H09-084400 offenbart ist. Entsprechend dem in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. H09-084400 beschriebenen Verfahren, das eine Drehung mit hoher Drehzahl des Synchronmotors durch Beheben des oben erwähnten Fehlerproblems der Antriebspannung des Motors erzielt, wird der Strom der d-Phase i_d dazu veranlasst, zum Beispiel in Richtung der negativen d-Achse zur Erzeugung einer Spannung ωL_di_d zu fließen, die von der Motordrehzahl ω, der Induktanz L_d der d-Achse und dem Strom der d-Phase i_d abhängt, um dadurch die Antriebspannung des Motors zu verringern, so dass der in der Regelvorrichtung voreingestellte Spannungsgrenzwert V_om nicht überschritten wird.
Es ist auch allgemein bekannt, dass Fehlern der Antriebspannung des Motors mit einer ”Flussschwächungsregelung” (flux weakening control) begegnet werden kann, wie sie in dem Buch "Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor" von Yoji Takeda, Nobuyuki Matsui, Shigeo Morimoto, and Yukio Honda, veröffentlicht bei Ohmsha, 2007, 1. Auflage, 4. Druck, Seiten 17–27 und 38–46, beschrieben ist. Gemäß dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” erhält man, wenn die Motordrehzahl des Synchronmotors mit ω, die Flussverkettung der Spule mit Ψ_a, die Induktanz der q-Achse und der d-Achse mit L_q und L_d, den in der Regelvorrichtung voreingestellten Spannungsgrenzwert mit V_om, den Strom der q-Phase mit i_q, den Strom der d-Phase mit i_d und die induzierte Spannung mit V_o bezeichnet wird, und wenn die induzierte Spannung V_o auf dem Spannungsgrenzwert Vom gehalten wird, erhält man die durch die nachfolgende Gleichung (1) definierte Beziehung
Bei der Flussschwächungsregelung ist der Strombefehl für die d-Phase i_d durch die dargestellte nachfolgende Gleichung (2) bestimmt, wenn die Motordrehzahl ω des Synchronmotors und der Strombefehle für die q-Phase i_q gegeben sind.
Die durch die oben angegebene Gleichung (2) gegebene Flussregelung kann die Spannungsgrenze berücksichtigen, kann aber nicht die Stromgrenze einhalten. Wenn sowohl die Spannungsgrenze als auch die Stromgrenze zu beachten sind, besteht eine Möglichkeit dafür darin, ein Regelverfahren einzusetzen, wie das, das in dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” beschrieben ist, das den Regelmodus entsprechend der Motordrehzahl ω des Synchronmotors umschaltet.
10 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens zur Regelung des Synchronmotors mit mehreren Regelmodi, die in dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” beschrieben sind. Entsprechend der in dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” enthaltenen Beschreibung muss der Stromvektor entsprechend der Motordrehzahl ω des Synchronmotors auf geeignete Weise geregelt werden, wenn maximale Ausgangsregelung, die die maximale Ausgangsleistung erzeugt, durch Berücksichtigung der Spannungsgrenze und der Stromgrenze erzielt werden soll. Im Einzelnen: eine Drehzahlbewertungseinheit 53, die die Motordrehzahl ω des Synchronmotors misst, ist innerhalb der Regelvorrichtung für den Synchronmotor vorgesehen und wenn die Motordrehzahl ω nicht größer als die ”Basisdrehzahl ω_Basis, die den Stromgrenzwert erreicht” ist, werden der Strombefehle für die q-Phase i_q und der Strombefehle für die d-Phase i_d auf der Grundlage eines Regelmodus I erzeugt, der das Drehmoment unter Berücksichtigung nur des Stromgrenzwerts erzeugt. Auf der anderen Seite werden, wenn die Motordrehzahl ω größer als die Basisdrehzahl ω_Basis aber nicht größer als die vorgegebene hohe Drehzahl ω_d ist, die Strombefehle auf der Grundlage eines Regelmodus II erzeugt, der das Drehmoment unter Berücksichtigung sowohl der Stromgrenze als auch der Spannungsgrenze maximiert, und wenn die Motordrehzahl ω größer als die vorgegebene hohe Drehzahl ω_d ist, werden die Strombefehle auf der Grundlage eines Regelmodus III erzeugt, der das Drehmoment unter Berücksichtigung nur der Spannungsgrenze maximiert.
Als ein der oben beschriebenen Flussschwächungsregelung ähnliches Verfahren ist ein Regelungsverfahren, das den d-Phasen-Strombefehl auf der Grundlage des Drehmomentbefehls verändert, zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2003-052199 offenbart. Nach diesem Regelungsverfahren werden ein Strombefehl für die d-Phase für maximale Last, der die Klemmenspannung des Motors bei maximaler Last auf innerhalb der maximalen Ausgangsspannung der Motor Regelvorrichtung regelt, und einen Strombefehle für die d-Phase für minimale Last, der die Klemmenspannung des Motors auf innerhalb der maximalen Ausgangsspannung der Motor Regelvorrichtung steuert, entsprechend der Anzahl der Drehungen des Motors erhalten, und wird ein Wert aus diesen beiden Strombefehlen für die d-Phase entsprechend der Größe des Drehmomentbefehls, der aus dem Strombefehle für die d-Phase gewonnen wird, interpoliert.
Andererseits offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2006-020397 zum Beispiel ein Verfahren zur Regelung eines Permanentmagnet-Synchronmotors, bei dem die an einen Leistungsverstärker abzugebende Wechselstrom-Speisespannung oder die Gleichspannungs-Zwischenspannung (DC link voltage), die durch Gleichrichten der Eingangsspannung gewonnen wird, gemessen wird, und der Blindstrom (Strom der d-Achse) oder der Betrag, um den zum Verschieben der Stromregelphase die Speisespannung entsprechend verändert wird, um dadurch den Blindstrom oder die Phase in Übereinstimmung mit der Schwankung der Eingangsspeisespannung zu regeln.
Ferner sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, die dem d-Achsen-Strombefehl bei Berücksichtigung der Motordrehzahl unter Verwendung einer vorgeschriebenen mathematischen Gleichung, zum Beispiel, der in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2008-138086 angegebenen Gleichung, begrenzen.
Es ist noch ein weiteres Regelverfahren vorgeschlagen worden, wie das in der WO-Schrift 2008/038338 offenbarte Verfahren, das die Regelung des maximalen Drehmoments bzw. Stroms, das in dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” beschrieben ist, durch Berechnungen unter Verwendung von Näherungsgleichungen erzielt.
In Übereinstimmung mit dem Regelverfahren, das den Regelmodus entsprechend der Motordrehzahl ω des Synchronmotors umschaltet, wie dies in dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” beschrieben ist, werden die Grunddrehzahl ω_Basis und die Drehzahl ω_d unter Bezugnahme auf welchen Modus zwischen dem Steuermodus II und dem Steuermodus III umgeschaltet wird, vorherbestimmt und vorweg voreingestellt und werden der Strombefehl für die q-Phase und der Strombefehle für die d-Phase durch Umschalten des Steuermotors voneinander unabhängig berechnet. Dies führt zu dem Problem, dass wenn die Grunddrehzahl ω_Basis und die Drehzahl ω_d nicht richtig vorherbestimmt werden, der Stromfluss, wenn der Regelmodus umgeschaltet wird, unterbrochen wird, was zu Vibrationen des Synchronmotors führt.
Ferner macht die mathematische Gleichung, wie die Gleichung (1), die Rechenoperationen wie das Berechnen der Quadratwurzel und von Brüchen beinhaltet, das Programm komplex und führt zu einer geringen Geschwindigkeit der Berechnung. Es ist deshalb schwierig, die Regelvorrichtung des Synchronmotors mit einer kurzen Regelperiode zu betreiben und folglich ist es schwer, die Regelbarkeit des Permanent Magnet-Synchronmotors zu erhöhen.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgrund der oben beschriebenen Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Regelvorrichtung für einen Synchronmotor zu schaffen, die einen Permanentmagnet-Synchronmotor auf stabile Weise regeln kann, indem mit hoher Geschwindigkeit der Strombefehl für die q-Phase und der Strombefehl für die d-Phase für die Vektorregelung des Stroms des Synchronmotors gewonnen werden.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine Regelvorrichtung für einen Synchronmotor geschaffen, die eine Vektorregelung des Stroms eines Permanentmagnet-Synchronmotors auf der Grundlage eines Strombefehl für die q-Phase und eines Strombefehl für die d-Phase ausführt, die umfasst:
eine Recheneinheit für einen ersten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und eines Stromgrenzwerts der Regelvorrichtung und eines in der Regelvorrichtung voreingestellten Spannungsgrenzwerts, einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen ein strombegrenzender Kreis, der eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung in einer d-q-Stromkoordinatenebene beschreibt, eine spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, ie der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt;
eine Recheneinheit für einen zweiten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und des Spannungsgrenzwerts der Regelvorrichtung einen zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die d-Phase und einen zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung in der d-q-Stromkoordinatenebene maximiert, die spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die die Stromvektorortskurve wiedergibt, die den Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt;
eine Einheit für den Strombefehl für die q-Phase, die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, und, wenn der Strombefehl für die q-Phase, der auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die q-Phase übersteigt, dann den Strombefehl für die q-Phase auf den Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten Strombefehl für die q-Phase ausgibt, und
eine Einheit für den Strombefehl für die d-Phase, die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für die Stromgrenzwert für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als den Stromgrenzwert für die d-Phase voreinstellt, und, wenn der Strombefehl für die d-Phase, der auf der Grundlage der Motordrehzahl und des Strombefehls für die q-Phase erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die d-Phase übersteigt, dann den Strombefehl für die d-Phase auf den Stromgrenzwert für die d-Phase begrenzt und den begrenzten Strombefehl für die d-Phase ausgibt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist eine Regelvorrichtung für einen Synchronmotor, die eine Vektorregelung des Stroms eines Permanentmagnet-Synchronmotors auf der Grundlage eines Strombefehls für die q-Phase und eines Strombefehls für die d-Phase ausführt, geschaffen, die umfasst:
eine Recheneinheit für einen ersten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und eines Stromgrenzwerts der Regelvorrichtung und eines in der Regelvorrichtung voreingestellten Spannungsgrenzwerts, einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen ein strombegrenzender Kreis, der eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung in einer d-q-Stromkoordinatenebene beschreibt, eine spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt;
eine Recheneinheit für einen zweiten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und eines Spannungsgrenzwerts der Regelvorrichtung einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung auf der d-q-Stromkoordinatenebene maximiert, die spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt;
eine Einheit für den ersten Strombefehl für die q-Phase die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerks des Stromgrenzwerts für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwertes des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, und, wenn ein erster Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase, der auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die q-Phase übersteigt, dann den ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase auf den Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt;
eine Einheit für den ersten Strombefehl für die d-Phase die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerks des Stromgrenzwerts für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerks des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als den Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, und, wenn ein erster Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase, der auf der Grundlage der Motordrehzahl erzeugt wird, und der erste Strombefehl für die q-Phase den Stromgrenzwert für die d-Phase übersteigt, dann den ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase auf den Stromgrenzwert für die d-Phase begrenzt und den begrenzten ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase ausgibt, eine Recheneinheit für einen dritten Prüfwert, die einen dritten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen dritten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die erzeugtes Drehmoment für den gleichen Strom maximiert, in der d-q-Stromkoordinatenebene den strombegrenzenden Kreis, der die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung beschreibt, schneidet;
eine Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase die, wenn ein zweiter Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase, der auf der Grundlage des Drehmomentbefehls erzeugt wird, den dritten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase übersteigt, dann den zweiten Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase auf den dritten Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten zweiten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt;
eine Einheit für den zweiten Strombefehl für die d-Phase, die einen zweiten Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase, der unter Verwendung des zweiten Prüfwerts des Strombefehls für die q-Phase, der von der Einheit für den zweiten Strombefehls für die q-Phase (26) ausgegeben wird, erzeugt wird, und die maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die auf der d-q-Stromkoordinatenebene die Stromvektorortskurve, die für den gleichen Strom erzeugtes Drehmoment maximiert, wiedergibt, ausgibt, und
eine Bewertungseinheit für die Strombefehle für die d-Phase und die q-Phase, die, wenn der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Strombefehls für die d-Phase größer ist als der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Strombefehls für die d-Phase, dann den zweiten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase und den zweiten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt und ansonsten den ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase beziehungsweise den ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase als den Strombefehl für die d-Phase beziehungsweise den Strombefehl für die q-Phase ausgibt.
In der ersten Ausführungsform der Erfindung errechnet die Einheit für den zweiten Strombefehl für die d-Phase den zweiten Prüfwert für den Strombefehl für die d-Phase mit einer Näherungsgleichung, die als quadratische Funktion gegeben ist, deren Variable der zweite Prüfwert für den Strombefehl für die q-Phase ist, der von der Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase ausgegeben wird.
In der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung können die Recheneinheit für den ersten Prüfwert und die Recheneinheit für den zweiten Prüfwert den ersten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase, den ersten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase beziehungsweise den zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase nach einer Näherungsgleichung berechnen, die als quadratische Funktion gegeben ist, deren Veränderliche die Motordrehzahl des Synchronmotors ist.
In der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die Regelvorrichtung ferner eine Vorgabeeinheit für Koeffizienten umfassen, die in einer durch die Näherungsgleichung angegebenen Funktion zu verwendende Koeffizienten auf eine Eingangsspannung hin voreinstellt, die an den Synchronmotor angelegt und durch einen Spannungsmesssensor gemessen wird, der an einem Anschluss für die Stromzufuhr vorgesehen ist.
Alternativ kann die Regelvorrichtung ferner eine Vorgabeeinheit für Koeffizienten umfasst, die in einer durch die Näherungsgleichung angegebenen Funktion zu verwendende Koeffizienten auf die von einem in der näheren Umgebung des Synchronmotors vorgesehenen Temperatursensor gemessene Temperatur des Synchronmotors hin voreinstellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen,
Ein erhöhtes Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus einer Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen.
1 ist eine Darstellung des Grundfunktionsblocks der Regelvorrichtung für einen Synchronmotor gemäß der ersten Ausführungsform.
2 ist eine Darstellung des Grundfunktionsblocks der Regelvorrichtung für einen Synchronmotor gemäß der zweiten Ausführungsform.
3 ist eine Darstellung, die die d-q-Stromkoordinatenebene zur Erläuterung zeigt, wie das Schalten auf der Grundlage des Stromgrenzwerts für die q-Phase und des Stromgrenzwert für die d-Phase in einer Regelvorrichtung für einen Synchronmotor gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.
4a ist ein Diagramm, das die Ströme der q-Phase und der d-Phase, insbesondere den Strom der q-Phase als eine Funktion der Motordrehzahl zeigt, wenn der Stromgrenzwert für die q-Phase und Stromgrenzwert für die d-Phase die in 3 dargestellte Beziehung bzw. Abhängigkeit haben.
4b ist ein Diagramm, das die Ströme der q-Phase und d-Phase zeigt, insbesondere des Stroms der d-Phase, als eine Funktion der Motordrehzahl für den Fall, dass der Stromgrenzwert für die q-Phase und der Stromgrenzwert für die d-Phase die in 3 gezeigte Beziehung zueinander haben.
5 ist eine Diagramm, das das Ergebnis eines Vergleichs der Ströme in der d-Phase zeigt, die in der zweiten beziehungsweise dritten Ausführungsform erhalten werden.
6 ist eine Diagramm, das das Ergebnis des Vergleichs der Ströme der q-Phase, die in der zweiten beziehungsweise dritten Ausführungsform erhalten werden, zeigt.
7 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie die q-Phasen- und d-Phasen-Strombefehle für die Vektorregelung des Stroms eines Synchronmotors mit den Dreiphasen-Strombefehlen verknüpft sind.
8 ist ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Spannungen, die in einem Permanentmagnet-Synchronmotor erzeugt werden.
9 ist ein Vektordiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Regelung des Stroms eines Servomotors, das in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. H09-084400 offenbart ist.
10 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens zur Regelung des Synchronmotors mit mehreren Regelmodi, die in dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” beschrieben sind.
Ausführliche Beschreibung
Eine Regelvorrichtung für einen Synchronmotor wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beigefügten Zeichnungen beschränkt ist, noch auf die hier beschriebenen besonderen Ausführungsformen eingeschränkt sein soll.
Eine Regelvorrichtung für einen Synchronmotor, der eine Vektorregelung des Stroms eines Permanentmagnet-Synchronmotors auf der Grundlage von Strombefehlen für die q-Phase und d-Phase vornimmt, die auf der Basis eines an den Synchronmotor abgegebenen Drehmoments und der Motordrehzahl des Synchronmotors erzeugt werden, wird nachfolgend in Verbindung mit der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Die Regelvorrichtung für einen Synchronmotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform, die eine Vektorregelung des Stroms des Permanentmagnet-Synchronmotors auf der Grundlage der Strombefehle für die q-Phase und die d-Phase ausführt, umfasst: eine Recheneinheit für einen ersten Prüfwert 11, die einen ersten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase und einen ersten Prüfwert für eine Stromgrenzwert für die q-Phase unter Verwendung der Motordrehzahl des nicht dargestellten Synchronmotors und eines Stromgrenzwerts einer Regelvorrichtung und eines in der Regelvorrichtung 1 voreingestellten Spannungsgrenzwerts berechnet; eine Einheit für den Strombefehl für die q-Phase 13, die einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und des Spannungsgrenzwerts der Regelvorrichtung berechnet; eine Einheit für den Strombefehl für die q-Phase 13, die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase kleiner ist als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als einen Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, und ansonsten den zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, und, wenn der Strombefehl für die q-Phase, der auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die q-Phase übersteigt, dann den Stromgrenzwert für die q-Phase auf den Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten Stromgrenzwert für die q-Phase ausgibt; und eine Einheit für den Strombefehl für die d-Phase 14, die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwert für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als den Stromgrenzwert für die d-Phase voreinstellt, und, wenn der d-Phasen-Strombefehl, der auf der Grundlage der Motordrehzahl und des -Strombefehls für die q-Phase erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die d-Phase übersteigt, dann den Strombefehl für die d-Phase auf den Stromgrenzwert für die d-Phase begrenzt und den begrenzten Strombefehl für die d-Phase ausgibt. Der Strombefehl für die q-Phase 13 und der Strombefehl für die d-Phase, die von der Einheit für den Strombefehl für die q-Phase 13 für die q-Phase und die 14 Einheit für den Strombefehl für die d-Phase 14 für die d-Phase ausgegeben werden, werden anschließend in Dreiphasen-Strombefehle konvertiert. Die Dreiphasen-Strombefehle werden an eine Invertervorrichtung gesendet, die den Synchronmotor antreibt und auf der Grundlage der empfangenen Strombefehle steuert die Invertervorrichtung die Schaltoperationen der internen Halbleiter-Schaltvorrichtungen zur Erzeugung des dreiphasigen Antriebsstroms, der dem Synchronmotor zugeführt wird.
Der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung entspricht dem maximal zulässigen Strom des Motors oder des Inverters bzw. Umsetzers. Auf der anderen Seite entspricht der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung der maximalen Spannung, die der den Synchronmotor antreibende Inverter abgeben kann, und hängt von der Gleichspannungs-Link-Spannung auf der Gleichspannungsseite des Inverters ab. Die verschiedenen Bauelemente werden nachstehend beschrieben.
Die Recheneinheit 11 für den ersten Prüfwert, die in 1 dargestellt ist, berechnet den ersten Prüfwert des Stromgrenzwert für die d-Phase und den ersten Stromgrenzwert für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten, an denen ein Strom begrenzender Kreis, der eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung beschreibt, auf einer d-q-Stromkoordinatenebene eine spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die den Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt.
Nach dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” ist der Stromvektorort, den der Stromgrenzwert I_am der Regelvorrichtung auf der d-q-Stromkoordinatenebene beschreibt, ein den Strom begrenzender Kreis, der durch nachfolgende Gleichung (3) gegeben ist. i_d ² + i_q ² = I_am ² (3)
Nach dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” ist die Stromvektorortskurve, die der Spannungsgrenzwert V_com der Regelvorrichtung auf der d-p-Stromkoordinatenebene beschreibt, eine die Spannung begrenzende Ellipse, die durch nachfolgende Gleichung (4) gegeben ist.
Wenn die Motordrehzahl des Synchronmotors mit ω, die Flussverkettung der Spule mit ψa, die Induktanz der q-Achse mit L_q und die Induktanz der d-Achse mit L_d, der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung mit Vom und der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung mit Iam bezeichnet wird, errechnet die Recheneinheit 11 für einen ersten Prüfwert den ersten Prüfwert I_d1 für den Stromgrenzwert für die d-Phase und den ersten Prüfwert I_q1 für den Stromgrenzwert für die q-Phase auf der d-q-Stromkoordinatenebene auf der Grundlage von Schnittpunkten, an denen der strombegrenzende Kreis, der eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert I_am der Regelvorrichtung auf der d-q-Stromkoordinatenebene beschreibt, die spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Spannungsgrenzwert V_om der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl ω beschreibt. Die folgende Gleichung (5) wird aus den Gleichungen (3) und (4) gewonnen.
Eine erste Recheneinheit 11-1 in der Recheneinheit 11 für einen ersten Prüfwert berechnet den ersten Prüfwert I_d1 des Stromgrenzwerts für die d-Phase mit Hilfe der Gleichung (5).
Auf der anderen Seite errechnet eine zweite Recheneinheit 11-2 in der ersten Recheneinheit (11) für einen ersten Prüfwert den ersten Prüfwert I_q1 für einen Stromgrenzwert für die q-Phase mit Hilfe der nachfolgenden Gleichung (6), die durch Transformation der Gleichung (5) erzeugt ist.
Die zweite Recheneinheit 12 für einen zweiten Prüfwert, die in 1 dargestellt ist, berechnet den zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die d-Phase und den zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die q-Phase auf der Basis von Schnittpunkten der maximales Drehmoment/Flusskurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung auf der d-q-Stromkoordinatenebene wiedergibt, die spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die die Stromvektorortskurve, die der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehlzahl beschreibt.
Nach dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor”, wird die Flussverkettung Ψ₀ des Permanentmagnet-Synchronmotors (Ψ_od und Ψ_oq in der d-q-Stromkoordinatenebene) durch die beiden nachfolgend angegebenen Gleichungen (7) und (8) wiedergegeben.
Ferner ist nach dem Buch ”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” das Drehmoment T des Permanentmagnet-Synchronmotors ausgedrückt, wie dies in der nachfolgenden Gleichung (9) angegeben ist, in der Tm das Magnet-Drehmoment und T_r das Reluktanz-Drehmoment ist.
Der Strom für die q-Phase i_q wird aus der Gleichung (9) unter Verwendung der Gleichung (8) entfernt, die die Flussverkettung ω_o wiedergibt, und das Drehmoment T ist unter Verwendung des d-Phasenstroms i_d und der Flussverkettung Ψ_o wieder gegeben. Dann kann unter Vorgabe von ∂T/∂_id = 0 die Bedingung, die die Flussverkettung für das gleiche Drehmoment minimiert, wie in den nachfolgenden Gleichungen (10), (11) und (12) angegeben wiedergegeben werden. Dies ist auch die Bedingung, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung maximiert.
Wenn man in die obigen Gleichungen (10), (11) und (12) Ψ_o = V_om/ω einsetzt und sie als eine Funktion der Motordrehzahl ω wiedergibt, werden die nachfolgenden Gleichungen (13), (14) und (15) erhalten.
Wenn die Beziehungen der oben wiedergegebenen Gleichungen (13), (14) und (15) in der d-q Stromkoordinatenebene definiert werden, wird eine Kurve erzeugt. Diese Kurve gibt die Stromvektorortskurve wieder, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung maximiert, auf die hier als die ”maximales Drehmoment/Fluss-Kurve” Bezug genommen wird.
Die Recheneinheit 12 für den zweiten Prüfwert errechnet den zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 und den zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q2 auf der Grundlage von Schnittpunkten, in denen die maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung in der d-q-Stromkoordinatenebene maximiert, die spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Spannungsgrenzwert V_om der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl ω beschreibt.
Eine dritte Recheneinheit 12-1 in der Recheneinheit 12 für den zweiten Prüfwert berechnet den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase I_d2 mit Hilfe der Gleichungen (13) und (14).
Eine vierte Recheneinheit 12-2 in der Recheneinheit 12 für den zweiten Prüfwert berechnet den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase I_q2 mit Hilfe der Gleichung (15).
Die in 1 dargestellte Einheit für den Strombefehl für die q-Phase 13 erzeugt den Strombefehl für die q-Phase i_q auf der Grundlage des Drehmomentbefehls. In der ersten Ausführungsform wird der Stromgrenzwert für die q-Phase I_qo1, den die Einheit für den Strombefehl für die q-Phase 13 verwendet, wenn der Strombefehl für die q-Phase i_q erzeugt wird, aus dem ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase I_q1 und dem zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase gewählt. Die Bestimmung, welcher der Prüfwerte auszuwählen ist, wird auf der Grundlage des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase I_d1 und des zweiten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase vorgenommen. Dabei vergleicht die Einheit für den Strombefehl für die q-Phase 13 den ersten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1 und den zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 miteinander und, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase I_d1 kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Grenzwerts für die d-Phase I_d2 ist, wird der erste Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q1 als der Stromgrenzwert für die q-Phase I_qo1 gewählt, der für die Erzeugung des Strombefehls für die q-Phase iq zu verwenden ist. Andererseits wird, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1 größer als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 ist, der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q2 als der Stromgrenzwert für die q-Phase I_qo1 gewählt, der für die Erzeugung des Strombefehls für die q-Phase i_q zu verwenden ist. Wenn der auf der Basis des Drehmomentbefehls erzeugte Strombefehl für die q-Phase i_q den Stromgrenzwert für die q-Phase I_qo1 übersteigt, begrenzt die Einheit für den Strombefehl für die q-Phase 13 den Strombefehl für die q-Phase i_q auf den Stromgrenzwert für die q-Phase I_qo1 und gibt den so begrenzten Strombefehl für die q-Phase aus.
Die in 1 dargestellte Einheit 14 für Strombefehl für die d-Phase erzeugt den Strombefehl für die d-Phase id auf der Grundlage der Motordrehzahl ω und des Strombefehls für die q-Phase i_q. Die nachfolgende Gleichung (16) wird zur Erzeugung des Strombefehls für die d-Phase i_d verwendet. Die Gleichung (16) ist identisch mit der an früherer Stelle angegebenen Gleichung (1) und wird daher hier nicht nochmals im Einzelnen beschrieben.
In der ersten Ausführungsform wird der Stromgrenzwert für die d-Phase I_do1, den die Einheit für den Strombefehl für die d-Phase 14 bei der Erzeugung des Strombefehls für die d-Phase i_d verwendet, aus dem ersten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1 und dem zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 ausgewählt. Genauer gesagt vergleicht die Einheit für den Strombefehl für die d-Phase 14 den ersten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1 mit dem zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 und wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1 kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 ist, wird der erste Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase Idol als der für die Erzeugung des Strombefehls für die d-Phase i_d zu verwendende ausgewählt. Auf der anderen Seite, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1 größer als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 ist, wird der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase als der Stromgrenzwert für die d-Phase I_do1, der für die Erzeugung des Strombefehls für die d-Phase id zu verwenden ist, ausgewählt. Wenn der Strombefehl für die d-Phase id auf der Grundlage der Motordrehzahl ω und des Strombefehls für die q-Phase i_q unter Verwendung der Gleichung (16) erzeugt wird, und diese den Stromgrenzwert für die d-Phase Idol übersteigt, begrenzt die Einheit 14 für den Strombefehl für die d-Phase den Strombefehl für die d-Phase id auf den Stromgrenzwert für die d-Phase Idol und gibt den so begrenzten Strombefehl für die d-Phase aus.
2 ist eine Darstellung des Grundfunktionsblocks der Regelvorrichtung für einen Synchronmotor gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die Regelvorrichtung 2 für einen Synchronmotor, der eine Vektorregelung des Stroms des Permanentmagnet-Synchronmotors auf der Grundlage des Strombefehls für die q-Phase und des Strombefehls für die d-Phase gemäß der zweiten Ausführungsform ausführt, umfasst: eine Recheneinheit 21 für einen ersten Prüfwert, die einen ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und eines Stromgrenzwerts der Regelvorrichtung und eines Spannungsgrenzwerts der Regelvorrichtung, die in der Regelvorrichtung 2 voreingestellt sind, errechnet; eine Recheneinheit 22 für einen zweiten Prüfwert, die einen zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die d-Phase und einen zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die q-Phase unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und des Spannungsgrenzwerts der Regelvorrichtung errechnet;
eine Recheneinheit für einen zweiten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und eines Spannungsgrenzwerts der Regelvorrichtung einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen zweiten Prüfwert eines Strom-grenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung auf der d-q-Stromkoordinatenebene maximiert, die spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt;
eine Einheit für den ersten Strombefehl der q-Phase, die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwertes des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, und, wenn ein erster Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase, der auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die q-Phase übersteigt, dann den ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase auf den Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt;
eine Einheit für den ersten Strombefehl der d-Phase die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als den Stromgrenz-wert für die d-Phase vorgibt, und, wenn ein erster Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase, der auf der Grundlage der Motordrehzahl erzeugt wird, und der erste Strombefehl für die q-Phase den Stromgrenzwert für die d-Phase übersteigt, dann den ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase auf den Stromgrenzwert für die d-Phase begrenzt und den begrenzten ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase ausgibt,
eine Recheneinheit für einen dritten Prüfwert, die einen dritten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen dritten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die erzeugtes Drehmoment für den gleichen Strom maximiert, in der d-q Stromkoordinatenebene den strombegrenzenden Kreis, der die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung beschreibt, schneidet;
eine Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase die, wenn ein zweiter Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase, der auf der Grundlage des Drehmomentbefehls erzeugt wird, den dritten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase übersteigt, dann den zweiten Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase auf den dritten Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten zweiten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt;
eine Einheit für den zweiten Strombefehl für die d-Phase, die einen zweiten Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase, der unter Verwendung des zweiten Prüfwerts des Strombefehls für die q-Phase, der von der Einheit für den zweiten Strombefehls für die q-Phase (26) ausgegeben wird, erzeugt wird, und die maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die auf der d-q-Stromkoordinatenebene die Stromvektorortskurve, die für den gleichen Strom erzeugtes Drehmoment maximiert, wiedergibt, ausgibt, und
eine Bewertungseinheit für die Strombefehle für die d-Phase und die q-Phase (28), die, wenn der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Strombefehls für die d-Phase größer ist als der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Strombefehls für die d-Phase, dann den zweiten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase und den zweiten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt und ansonsten den ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase beziehungsweise den ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase als den Strombefehl für die d-Phase beziehungsweise den Strombefehl für die q-Phase ausgibt.
Die von der Bewertungseinheit für die Strombefehle für die d-Phase und die q-Phase 28 ausgegebenen Strombefehle für die q-Phase und d-Phase werden anschließend in Dreiphasen-Strombefehle konvertiert. Die Dreiphasen-Strombefehle werden an eine Invertervorrichtung weitergeleitet, die den Synchronmotor auf der Grundlage der empfangenen Strombefehle antreiben, wobei die Invertervorrichtung die Schaltoperationen seiner internen Halbleiter-Schaltbauteile steuert, um die an den Synchronmotor abzugebende erforderliche drei-phasige Antriebsenergie abzugeben.
Die Regelvorrichtung 2 für einen Synchronmotor der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Regelvorrichtung 1 für einen Synchronmotor der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Einheit für den Strombefehl für die q-Phase 13 und die Einheit für den Strombefehl für die d-Phase 14 durch eine Einheit für den ersten Strombefehl für die q-Phase 23 und eine Einheit für den ersten Strombefehl für die d-Phase 24 ersetzt ist, und dadurch, dass die Recheneinheit (25) für einen dritten Prüfwert, die Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase (26) und die Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase 27 und die Bewertungseinheit für die Strombefehle für die d-Phase und die q-Phase 28 hinzugefügt sind.
Die Recheneinheit 21 für einen ersten Prüfwert und die Recheneinheit 22 für einen zweiten Prüfwert in 2 sind identisch mit der Recheneinheit 11 für einen ersten Prüfwert und der Recheneinheit 12 für einen zweiten Prüfwert, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden, und werden daher nicht noch einmal erläutert.
Die Einheit für den ersten Strombefehl der q-Phase 23 und Einheit für den ersten Strombe-fehl für die d-Phase 24, die in 2 dargestellt sind, entsprechen der Einheit für den ersten Strombefehl für die q-Phase 13 und der Einheit für den ersten Strombefehl für die d-Phase 14, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden und deren Betriebsablauf die gleichen sind. Das bedeutet, dass der Strombefehl für die q-Phase, der von der Einheit für den ersten Strombefehl für die q-Phase 13 ausgegeben wird, in der ersten Ausführungsform nur durch den Prüfwert für den ersten Strombefehl für die q-Phase, der von der Einheit für den ersten Strombefehl für die q-Phase 13 ausgegeben wird, in der zweiten Ausführungsform zu ersetzen ist, und dass der Strombefehl für die d-Phase, der von der Einheit für den ersten Strombefehl für die d-Phase 14 in der ersten Ausführungsform ausgegeben wird, nur durch den Prüfwert für den ersten Strombefehl für die d-Phase, der von der Einheit für den ersten Strombefehl für die d-Phase 24 ausgegeben wird, in der zweiten Ausführungsform ersetzt werden muss.
Die folgende Beschreibung behandelt die Recheneinheit 25 für den dritten Prüfwert, die Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase 26, die Einheit für den zweiten Strombefehl für die d-Phase 27 und Bewertungseinheit für die Strombefehle für die d-Phase und die q-Phase 28, die in der ersten Ausführungsform nicht vorgesehen sind, aber in der zweiten Ausführungsform vorhanden sind.
Die Recheneinheit 25 für den dritten Prüfwert errechnet den Prüfwert für den dritten Stromgrenzwert für die d-Phase und den Prüfwert für den dritten Stromgrenzwert für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die erzeugtes Drehmoment für den gleichen Strom maximiert, in der d-q-Stromkoordinatenebene den strombegrenzenden Kreis, der die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung beschreibt, schneidet.
Die optimale Stromphase, die die Bedingung, die das erzeugte Drehmoment für den gleichen Strom maximiert, erfüllt, ist, wie dargestellt, durch die nachfolgende Gleichung (17) durch partielles Differenzieren der Gleichung für das Drehmoment, das heißt, der zuvor angegebenen Gleichung (9) nach β und durch Gleichsetzung mit dem Wert 0 gegeben. Hier bezeichnet Ia die Amplitude des Stroms und β die Phase des Stroms.
Aus der Gleichung (17) wird die Beziehung zwischen dem Strom für die q-Phase i_q und dem Strom für die d-Phase id durch die nachfolgende Gleichung (18) gegeben.
Das bedeutet, dass in der d-q-Stromkoordinatenebene die Kurve, die die Beziehung zwischen dem Strom für die q-Phase i_q und dem Strom für die d-Phase i_d, die die oben gegebene Gleichung (18) erfüllt, die Kurve ist, die das erzeugte Drehmoment für den gleichen Strom maximiert und auf die hier als ”maximales Drehmoment/Strom-Kurve” bezeichnet ist. In der zweiten Ausführungsform errechnet die Recheneinheit 25 für den dritten Prüfwert den dritten Prüfwert für den dritten Stromgrenzwert für die d-Phase I_d3 und den Prüfwert für den dritten Stromgrenzwert für die q-Phase I_q3 anhand der Schnittpunkte, an denen die maximales Drehmoment/Strom-Kurve, die die Stromvektorortskurve, die das erzeugte Drehmoment für den gleichen Strom maximiert, auf der d-q-Stromkoordinatenebene den strombegrenzenden Kreis, der die Stromvektorortskurve wiedergibt, die den Stromgrenzwert der Regelvorrichtung beschreibt, schneidet.
Eine fünfte Recheneinheit 25-1 in der Recheneinheit 25 für den dritten Prüfwert berechnet den Prüfwert für den dritten Stromgrenzwert für die d-Phase I_d3 mit Hilfe der nachfolgenden Gleichung (19), die aus der Gleichung (3), die den strombegrenzenden Kreis beschreibt, und der Gleichung (18), die die maximales Drehmoment/Strom-Kurve beschreibt, gewonnen wird.
Eine sechste Recheneinheit 25-2 in der dritten Recheneinheit 25 für einen Prüfwert berechnet den dritten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q3 mit Hilfe der Gleichung (20), die durch eine Transformation der Gleichung (3), die den strombegrenzenden Kreis beschreibt, erzeugt wird.
Die zweite, in 2 dargestellte Einheit für einen zweiten Strombefehl für die q-Phase 26 erzeugt einen Prüfwert für einen Strombefehl für die q-Phase I_qo2 auf der Basis eines Drehmomentbefehls. In der zweiten Ausführungsform wird der dritte Stromgrenzwert für die q-Phase I_q3 als der Stromgrenzwert für die q-Phase I_qo2, der von der Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase 26 I_qo2 verwendet wird, vorgegeben. Wenn der Prüfwert für den zweiten Strombefehl für die q-Phase I_qo2, der anhand des Drehmomentbefehls erzeugt wird, den dritten Stromgrenzwert für die q-Phase I_q3 übersteigt, begrenzt die Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase 26 den Prüfwert für den zweiten Strombefehl für die q-Phase auf den dritten Stromgrenzwert für die q-Phase I_q3 und gibt den so begrenzten zweiten Prüfwert für den Strombefehl für die q-Phase aus.
Die Einheit für den zweiten Strombefehl für die d-Phase 27, die in 2 dargestellt ist, gibt den zweiten Prüfwert für den Strombefehl für die d-Phase aus, der unter Verwendung des zweiten Prüfwerts für den Strombefehl für die q-Phase I_qo2, der von der Einheit 26 für den zweiten Strombefehl für die q-Phase ausgegeben wurde, der maximales Drehmoment/Strom-Kurve, die in der d-q-Stromkoordinatenkurve die Stromvektorortskurve wiedergibt, die das erzeugte Drehmoment für den gleichen Strom maximiert, erzeugt wird. Die nachfolgende Gleichung (21) wird zur Gewinnung des Prüfwerts des zweiten Strombefehls für die d-Phase verwendet. Die Gleichung (21) ist mit der an früherer Stelle angegebenen Gleichung (18) identisch.
Die in 2 dargestellte Bewertungseinheit 28 für den d-Phasen- und den Strombefehl für die q-Phase wählt den Strombefehl für die q-Phase i_q und den Strombefehl für die d-Phase I_d, die letztlich auszugeben sind, aus dem ersten Prüfwert für den Strombefehl für die q-Phase I_qo1 und den Prüfwert für den ersten Strombefehl für die d-Phase I_do1, der von der Einheit 23 für den ersten Strombefehl für die q-Phase und der Einheit 24 für den ersten Strombefehl für die d-Phase ausgegeben wird und den zweiten Prüfwert für den Strombefehl für die q-Phase und I_qo2 und den zweiten Prüfwert für den Strombefehl für die d-Phase Idol, der von der Einheit 26 für den zweiten Strombefehl für die q-Phase und der Einheit 27 für den zweiten Strombefehl für die d-Phase ausgegeben wird. Die Bestimmung, welchen der Prüfwerte auszuwählen ist, erfolgt auf der Basis des Prüfwerts des ersten Strombefehls für die d-Phase I_do1 und des Prüfwerts des zweiten Strombefehls für die d-Phase I_do2. Im Einzelnen, die Bewertungseinheit für die Strombefehle für die d-Phase und die q-Phase 28 vergleicht den ersten Prüfwert für den Strombefehl für die d-Phase I_do1 und den zweiten Prüfwert für den Strombefehl für die d-Phase I_do1 und wenn der Absolutwert des zweiten Prüfwerts für den Strombefehl für die d-Phase I_do1 größer als der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Strombefehl für die d-Phase I_do1 ist, werden der zweite Prüfwert für den Strombefehl für die q-Phase I_qo2 und der zweite Prüfwert für den Strombefehl für die d-Phase I_do2 als der Strombefehl für die q-Phase i_q und als Strombefehl für die d-Phase id gewählt, die schlussendlich auszugeben sind, und die somit ausgewählten Befehle werden ausgegeben. Auf der anderen Seite, wenn der Absolutwert des zweiten Prüfwerts für den Strombefehl für die d-Phase I_do2 kleiner als der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Strombefehl für die d-Phase I_do1 ist, werden der erste Prüfbefehl für den Strombefehl für die q-Phase I_qo1 und der erste Prüfwert für den Strombefehl für die d-Phase I_do1 als der Strombefehl für die q-Phase i_q und der Strombefehl für die d-Phase i_d als schlussendlich auszugeben ausgewählt und werden die so ausgewählten Befehle ausgegeben.
Das Maximieren des erzeugten Drehmoments ist eines der Hauptziele bei der Entwicklung von Synchronmotoren. Da das Drehmoment proportional zum Strom i_q der q-Phase ist, ist es jedoch wünschenswert, das Drehmoment während der Regelung zu maximieren, so dass der Strom iq der q-Phase weder den Spannungsgrenzwert noch den Stromgrenzwert übersteigt. Das erzeugte Drehmoment des Synchronmotors ist durch den Stromgrenzwert der Invertervorrichtung begrenzt, die zum Antrieb des Synchronmotors eingesetzt wird, und den durch die Eingangs-Versorgungsspannung bestimmten Spannungsgrenzwert, usw. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform wird, wenn der Synchronmotor innerhalb eines Bereichs betrieben wird, in dem er die Strombegrenzung oder die Spannungsbegrenzung nicht erreicht, wird, eine Reluktanz-Drehmomentregelung durchgeführt, die die Summe des Magnet-Drehmoments und des Reluktanz-Drehmoments des Synchronmotors maximiert, während auf der anderen Seite, wenn der Synchronmotor in einem Bereich betrieben wird, in dem die Strombegrenzung eingesetzt wird, die Flussabschwächungsregelung durchgeführt wird, um das Drehmoment des Synchronmotors zu maximieren. Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wird, da entweder die Reluktanz-Drehmomentregelung oder die Flussabschwächungsregelung, welche auch immer das erzeugte Drehmoment maximiert, eingesetzt wird, wird der Absolutwert des ersten Strombegrenzwerts für die d-Phase I_d1 mit dem Absolutwert des zweiten Stromgrenzwerts für die d-Phase I_d2 verglichen, um zu bestimmen, ob die Reluktanz-Drehmomentregelung oder die Flussabschwächungsregelung vorzunehmen ist. 3 ist eine Darstellung, die die d-q-Stromkoordinatenebene zur Erläuterung zeigt, wie das Schalten auf der Grundlage des Stromgrenzwerts für die q-Phase und des Stromgrenzwert für die d-Phase in einer Regelvorrichtung für einen Synchronmotor gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform ausgeführt wird. 3 repräsentiert die spannungsbegrenzende Ellipse, die Stromvektorortskurve der Vorrichtung für Spannungsgrenzwerte für die Motordrehzahlen ω1, ω2 und ω3 (mit ω1 < ω2 < ω3) mit P1, P2, und P3 bezeichnet sind und die den strombegrenzenden Kreis, der die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung beschreibt, mit Q bezeichnet ist. Die Recheneinheiten 11, 21 für Prüfwerte berechnen den ersten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die q-Phase I_q1 und den ersten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1, in dem q und d Koordinaten für jeden der Punkte verwendet werden (durch dicke Punkte ”•” in der 3 bezeichnet sind), an denen der strombegrenzende Kreis Q die jeweiligen spannungsbegrenzenden Ellipsen P1, P2 und P3 schneidet. Auf der anderen Seite berechnen die Recheneinheiten 12, 22 für zweite Prüfwerte die zweiten Prüfwerte für die -Stromgrenzwerte für die q-Phase I_q2 und die zweiten Prüfwerte für die Stromgrenzwerte für die d-Phase I_d2, in den q und d Koordinaten von jedem der in 3 durch Dreiecke ”Δ” bezeichneten Punkte an denen der strombegrenzende Kreis Q die maximales Drehmoment/Fluss-Kurve schneidet, die die Stromvektorortskurve, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung maximiert, wiedergibt. In dem dargestellten Beispiel ist die maximales Drehmoment/Fluss-Kurve als von einem konstanten Wert I_d2 zum Zwecke der Darstellung wiedergegeben. Man kann 3 entnehmen, dass, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1 kleiner ist als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase I_d2, der erste Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q1 und der erste Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d1 als der Stromgrenzwert für die q-Phase und der Stromgrenzwert für die d-Phase verwendet werden und dass, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase I_d1 größer als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase I_d2 ist, der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q2 und der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 als der Stromgrenzwert für die q-Phase beziehungsweise der Stromgrenzwert für die d-Phase verwendet werden. Auf diese Weise kann, da der Strombefehl für die q-Phase durch den größtmöglichen Grenzwert begrenzt werden kann, das erzeugte Drehmoment proportional zum Strom der q-Phase maximiert werden kann.
4a ist ein Diagramm, das die Ströme der q-Phase und der d-Phase, insbesondere den Strom der q-Phase als eine Funktion der Motordrehzahl zeigt, wenn der Stromgrenzwert für die q-Phase und Stromgrenzwert für die d-Phase die in 3 dargestellte Beziehung bzw. Abhängigkeit haben. 4b ist ein Diagramm, das die Ströme der q-Phase und d-Phase zeigt, insbesondere des Stroms der d-Phase, als eine Funktion der Motordrehzahl für den Fall, dass der Stromgrenzwert für die q-Phase und der Stromgrenzwert für die d-Phase die in 3 gezeigte Beziehung zueinander haben. Wenn die Motordrehzahl als ω₂, wenn der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q2 und der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d2 als die Stromgrenzwerte verwendet werden, dass der Stromgrenzwert I_am der Regelvorrichtung überschritten werden wird. Folglich werden in diesem Fall der erste Prüfwert für den Stromgrenzwert der q-Phase I_q1 und der erste Prüfwert für den Stromgrenzwert der d-Phase I_d1 als die Stromgrenzwerte verwendet. Wenn auf der anderen Seite die Motordrehzahl nicht kleiner als ω₂ ist, weil der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert der q-Phase I_q2, der die Komponente der q-Achse, die sich auf die Größe des erzeugten Drehmoments bezieht, größer als der erste Prüfwert für den Stromgrenzwert der q-Phase ist, werden der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert der q-Phase I_q2 und der zweite Grenzwert für den Stromgrenzwert der d-Phase I_d2 als die verwendet, die ein größeres Drehmoment erzeugen können.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform werden die Prüfwerte für die Stromgrenzwerte berechnet und die Strombefehle der q-Phase und der d-Phase auf der Grundlage theoretischer Gleichungen bestimmt. Im Gegensatz hierzu werden bei der dritten Ausführungsform, die an späterer Stelle zu beschreiben ist, Strombefehle der q-Phase und d-Phase durch Substituieren verschiedener Parameter des Synchronmotors und verschiedener Arten von im aktuellen Betrieb des Synchronmotors gewonnenen Daten in Näherungsgleichungen bestimmt.
In der dritten Ausführungsform kann für den Stromgrenzwert der q-Phase zunächst die dritte Recheneinheit 25 für einen Prüfwert den dritten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q3 mit Hilfe einer Näherungsgleichung berechnen, bezeichnet als ein dritter Prüfwert für den Stromgrenzwert der q-Phase I_q3-approx, wie dies durch die nachfolgende Gleichung (22) dargestellt ist. i_{q3_approx} = c1 (22)
Die Recheneinheit 11, 21 für einen ersten Schätzwert und die Recheneinheit 12, 22 für einen zweiten Schätzwert können den ersten Schätzwert für den Stromgrenzwert der q-Phase q₁ und den zweiten Schätzwert für den Stromgrenzwert der q-Phase I_q2 jeweils mit Hilfe einer Näherungsgleichung berechnen, die als quadratische Funktion gegeben ist, deren Variable die Motordrehzahl ω des Synchronmotors ist. Bei einem Beispiel wird hier davon ausgegangen, dass der erste Schätzwert für den Stromgrenzwert der q-Phase (die gemeinsam als I_q12-approx bezeichnet werden) mit Hilfe einer Näherungsgleichung, wie beispielsweise die nachfolgend gegebene Gleichung (23), berechnet werden. I_q12_approx = (a₂ω² + b₂ω + c₂) (23)
Für den Strom der q-Phase werden die Absolutwerte der Schätzwerte I_{q3_approx} und I_q12-approx, die mit Hilfe der angegebenen Näherungsgleichung berechnet werden, miteinander verglichen und der kleinere Wert wird als der Stromgrenzwert für die q-Phase i_q-lim verwendet.
Für den Stromgrenzwert der d-Phase kann als nächstes die Recheneinheit 25 für einen dritten Schätzwert den Schätzwert für den dritten Stromgrenzwert der d-Phase I_d3 unter Verwendung einer Näherungsgleichung berechnen, die als dritte Schätzwerte für den d-Phasen-Stromgrenzwert I_d3-appro, die durch die nachfolgende Gleichung (24) gegeben ist, berechnet werden. I_{d3_approx} = 3 (24)
Die Recheneinheit 11, 21 für einen ersten Schätzwert und die Recheneinheit 12, 22 für einen zweiten Schätzwert können den Schätzwert für den ersten Stromgrenzwert der d-Phase _d1 und den Schätzwert für den zweiten Stromgrenzwert der d-Phase I_d2 jeweils mit Hilfe einer Näherungsgleichung berechnen, die als quadratische Funktion gebildet ist, deren Variable die Motordrehzahl ω des Synchronmotors ist. Der erste Schätzwert des Stromgrenzwert der d-Phase I_d1-approx wird z. B. unter Verwendung einer Näherungsgleichung berechnet, wie zum Beispiel die nachfolgende Gleichung (25). Auf der anderen Seite wird für den zweiten Schätzwert des Stromgrenzwerts I_{d2_approx} der d-Phase angenommen, dass der mit Hilfe der Näherungsgleichung berechnete Wert eine Konstante ist (die Koeffizienten der Terme des zweiten Grads und des ersten Grads der Motordrehzahl ω sind beide 0), wie sich dies aus der nachfolgenden Gleichung (26) ergibt. i_{d1_}approx = (a₄ω² + b₄ω + c₄) (25) i_{d2_}approx = c₅ (26)
Die Absolutwerte der Schätzwerte I_d3-approx und I_d1-approx werden für den Strom der d-Phase mit Hilfe der oben angegebenen Näherungsgleichungen verglichen. Wenn der Absolutwert von I_d3-approx größer ist als der Absolutwert von I_d1-approx wird I_d3-approx als der Stromgrenzwert für die d-Phase i_d-lim eingestellt, und wenn der Absolutwert von I_d1-approx größer als der Absolutwert von I_d2-approx ist, wird I_d2-approx als der Stromgrenzwert der d-Phase i_d-lim eingesetzt, ansonsten wird I_d1-approx als der Stromgrenzwert der d-Phase i_d-lim vorgegeben.
Als nächstes wird eine Beschreibung über die Art, wie die Strombefehle für die q-Phase und die d-Phase unter Verwendung von Näherungsgleichungen bestimmt werden, gegeben.
Die Einheit 27 für den zweiten d-Phasenbefehl berechnet den Schätzwert für den zweiten d-Phasen-Strombefehl i_d2-approx* mit Hilfe einer Näherungleichung, die als eine quadratische Funktion ausgedrückt ist und deren Variable der Schätzwert des zweiten Strombefehls der q-Phase i_q2 ist, der von der Einheit 26 für den zweiten Strombefehl der q-Phase ausgegeben wird, wie dies durch die nachfolgende Gleichung (27) wiedergegeben wird. i_d2-approx = d₆i_q2 ² + e₆i_q2 + f₆ (27)
Die Einheit 14 für den Strombefehl für die d-Phase und die Einheit 24 für den Strombefehl für die d-Phase berechnen den ersten Strombefehl für die d-Phase und den ersten Schätzwert für den Strombefehl für die d-Phase i_d1 mit Hilfe einer Näherungsgleichung, die durch die nachfolgende Gleichung (28) gegeben ist, worin ω die Motordrehzahl des Synchronmotors wiedergibt, i_q1 den Strombefehl für die q-Phase oder den ersten Schätzwert des Strombefehl für die q-Phase bezeichnet, der von der Einheit 13 für den Strombefehl für die q-Phase ausgegeben wird oder der Einheit 23 für den ersten Strombefehl für die q-Phase. a₇, b₇, c₇, d₇, e₇, f₇, und g₇ sind vorgegebene Koeffizienten. I_d1-approx = (a₇w² + b₇w + c)(d₇i_q + e₇i_q + f₇) – g₇ (28)
Wenn der Absolutwert des Strombefehls für die d-Phase oder der erste Schätzwert für den Strombefehl der d-Phase i_d1 größer als der Absolutwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase i_d-lim ist, werden der Strombefehl für die d-Phase oder der erste Schätzwert des Strombefehls für die d-Phase auf diesen Grenzwert beschränkt.
5 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Vergleiche der Ströme der d-Phase zeigt, die mit Hilfe der zweiten und dritten Ausführungsformen erhalten sind, und 6 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse des Vergleichs der Ströme der q-Phase zeigt, die mit Hilfe der zweiten und dritten Ausführungsformen jeweils gewonnen wurden. In den 5 und 6 sind die Beziehungen zwischen der Motordrehzahl ω und dem Strom der d-Phase i_d und dem Strom der q-Phase i_q gezeigt, die in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform bezeichnet wurden, und die Beziehung zwischen der Motordrehzahl ω und dem Strom der d-Phase i_d und dem Strom der q-Phase i_q, die in Übereinstimmung mit den Näherungsgleichungen der dargestellten dritten Ausführungsform für einen Dreiphasen-Permanentmagnet-Synchronmotor berechnet sind, wenn die Flussverkettung der Spule Ψ_a je Phase = 0,0965 V_p sec/rad, die Induktanz der q-Achse Lq = 0,00227 H, die Induktanz der d-Achse Ld = 0, die Grenzspannung V₀ = 200 V_rms und der Stromgrenzwert I_am = 42,4 Arms ist. Die Koeffizienten der Gleichungen (22) bis (28) sind wie folgt voreingestellt: c1 = 39.69, a2 = 0.0001539, b2 = –0.1938, c2 = 76.18, c3 = 15, a4 = –0.0002477, b4 = 0.3112, c4 = –42.78, c5 = 36, d6 = 1, e6 = 0.142, f6 = 0.4, a7 = –0.0001267, b7 = 0.1592, c7 = –18, d7 = 1.2, e7 = 0, f7 = 1, und g7 = 30. Wie sich aus den 5 und 6 ergibt, kann die Regelvorrichtung für einen Synchronmotor mit Hilfe der Näherungsgleichungen der dritten Ausführungsform ausreichend modelliert bzw. angepasst werden, selbst wenn dies mit der zweiten Ausführungsform verglichen wird.
Die in den Gleichungen (22) bis (28) verwendeten Koeffizienten sollten aufgrund zuvor vorgenommener Messungen von charakteristischen Werten, wie der gegenelektromotorische Kraft und der Induktanz des Synchronmotors für jeden einzelnen Motor. Durch Variieren der Koeffizienten entsprechend den gemessenen Werten für jeden besonderen Motor, ist es möglich, eine Regelung mit höherer Ausgangsleistung und höherer Effizienz bzw. höherem Wirkungsgrad auszuführen, die für den speziellen Synchronmotor gelten. Wenn die charakteristischen Werte für jeden speziellen Motor gemessen werden, zuvor in einem Speicher oder dergleichen, der dem speziellen Synchronmotor zugeordnet ist, gespeichert werden, können die Koeffizienten ohne weiteres nur durch Verbindung des Synchronmotors an die Regelvorrichtung der vorliegenden Erfindung voreingestellt werden. Alternativ kann die Vorrichtung ferner eine Koeffizienten voreinstellende Einheit (nicht dargestellt) aufweisen, die die in den Funktionen zu verwendenden Koeffizienten, die durch die oben angegebenen Näherungsgleichungen gegeben sind, entsprechend der Eingangsspannung, die an den Synchronmotor angelegt und die von einem Spannungsmesssensor gemessen wird, der am Stromeingangsanschluss des Synchronmotors vorgesehen ist, einstellt. Ferner kann die Vorrichtung alternativ noch eine Einheit zum Voreinstellen von Koeffizienten haben, die die in den obigen Näherungsgleichungen zu vrwendenden Funktionen in Abhängigkeit von der Temperatur des Synchronmotors, die mit Hilfe eines in der näheren Umgebung des Synchronmotors vorgesehenen Temperatursensors gemessen wird, voreinstellt.
Jede Komponenteneinheit der zuvor beschriebenen Regelvorrichtung ist in Form eines Prozessors oder dergleichen implementiert, der in der Regelvorrichtung für den Synchronmotor eingebaut ist.
Die vorliegende Erfindung kann bei einer Regelvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmotor eingesetzt werden. Insbesondere im Falle eines Synchronmotors mit einem Permanentmagneten, der auf der Außenseite des Rotors (SPMSM) vorgesehen ist, da kein Reluktanz-Drehmoment erzeugt wird, ist es vom Standpunkt der Effizienz her vorteilhaft, eine Regelvorrichtung für einen Synchronmotor der ersten Ausführungsform zu verwenden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Regelvorrichtung für einen Synchronmotor geschaffen werden, die einen Permanentmagnet-Synchronmotor in stabiler Weise, in dem er mit hoher Geschwindigkeit die Strombefehle für die q-Phase- und die d-Phase erzeugt, regeln kann, die für eine Vektorregelung des Stroms des Synchronmotors angewendet werden. Das bedeutet, dass, da die Berechnung der Strombefehle für die q-Phase und die d-Phase kein Umschalten des Regelmodus in Abhängigkeit der Motordrehzahl beinhaltet, eine Unterbrechung des Stromflusses wie bei der Umschaltung des Regelmodus nicht auftritt und folglich existiert auch das Problem von Vibrationen des Synchronmotors nicht. Da ferner die mathematischen Gleichungen, die zur Regelung eingesetzt werden, nicht komplex sind, kann die Rechengeschwindigkeit verbessert werden und kann der Synchronmotor mit erhöhter Stabilität geregelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 09-084400 [0004, 0004, 0032]
JP 2003-052199 [0009]
JP 2006-020397 [0010]
JP 2008-138086 [0011]
WO 2008/038338 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor” von Yoji Takeda, Nobuyuki Matsui, Shigeo Morimoto, and Yukio Honda, veröffentlicht bei Ohmsha, 2007, 1. Auflage, 4. Druck, Seiten 17–27 und 38–46 [0005]

Claims

Regelvorrichtung für einen Synchronmotor, die eine Vektorregelung des Stroms eines Permanentmagnet-Synchronmotors auf der Grundlage eines Strombefehls für die q-Phase und eines Strombefehls für die d-Phase ausführt, die umfasst: eine Recheneinheit (11) für einen ersten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und eines Stromgrenzwerts der Regelvorrichtung und eines in der Regelvorrichtung (1) voreingestellten Spannungsgrenzwerts, einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen ein strombegrenzender Kreis, der eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung in einer d-q-Stromkoordinatenebene beschreibt, eine spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt; eine Recheneinheit (12) für einen zweiten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und des Spannungsgrenzwerts der Regelvorrichtung einen zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die d-Phase und einen zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, der das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung in der d-q-Stromkoordinatenebene maximiert, die spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die die Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt; eine Einheit für den Strombefehl für die q-Phase (13), die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für den Stromgrenzwert für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, und, wenn der Strombefehl für die q-Phase, der auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die q-Phase übersteigt, dann den Strombefehl für die q-Phase auf den Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten Strombefehl für die q-Phase ausgibt, und eine Einheit für den Strombefehl für die d-Phase (14), die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts für die Stromgrenzwert für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als den Stromgrenzwert für die d-Phase voreinstellt, und, wenn der Strombefehl für die d-Phase, der auf der Grundlage der Motordrehzahl und des Strombefehls für die q-Phase erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die d-Phase übersteigt, dann den Strombefehl für die d-Phase auf den Stromgrenzwert für die d-Phase begrenzt und den begrenzten Strombefehl für die d-Phase ausgibt.
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor, die eine Vektorregelung des Stroms eines Permanentmagnet-Synchronmotors auf der Grundlage eines Strombefehls für die q-Phase und eines Strombefehls für die d-Phase ausführt, die umfasst: eine Recheneinheit (21) für einen ersten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und eines Stromgrenzwerts der Regelvorrichtung und eines in der Regelvorrichtung (2) voreingestellten Spannungsgrenzwerts, einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen ersten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen ein strombegrenzender Kreis, der eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung in einer d-q-Stromkoordinatenebene beschreibt, eine spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt; eine Recheneinheit (22) für einen zweiten Prüfwert, die, unter Verwendung der Motordrehzahl des Synchronmotors und eines Spannungsgrenzwerts der Regelvorrichtung einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen zweiten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die das Drehmoment für die gleiche Flussverkettung auf der d-q-Stromkoordinatenebene maximiert, die spannungsbegrenzende Ellipse schneidet, die die Stromvektorortskurve wiedergibt, den der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung als eine Funktion der Motordrehzahl beschreibt; eine Einheit (23) für den ersten Strombefehl für die q-Phase die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwertes des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase als den Stromgrenzwert für die q-Phase vorgibt, und, wenn ein erster Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase, der auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls erzeugt wird, den Stromgrenzwert für die q-Phase übersteigt, dann den ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase auf den Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt; eine Einheit (24) für den ersten Strombefehl für die d-Phase die, wenn der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase kleiner als der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Stromgrenzwerts für die d-Phase ist, dann den ersten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als einen Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, aber ansonsten den zweiten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase als den Stromgrenzwert für die d-Phase vorgibt, und, wenn ein erster Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase, der auf der Grundlage der Motordrehzahl erzeugt wird, und der erste Strombefehl für die q-Phase den Stromgrenzwert für die d-Phase übersteigt, dann den ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase auf den Stromgrenzwert für die d-Phase begrenzt und den begrenzten ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase ausgibt, eine Recheneinheit (25) für einen dritten Prüfwert, die einen dritten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase und einen dritten Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase auf der Grundlage von Schnittpunkten errechnet, an denen eine maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die eine Stromvektorortskurve wiedergibt, die erzeugtes Drehmoment für den gleichen Strom maximiert, in der d-q-Stromkoordinatenebene den strombegrenzenden Kreis, der die Stromvektorortskurve wiedergibt, die den Stromgrenzwert der Regelvorrichtung beschreibt, schneidet; eine Einheit (26) für den zweiten Strombefehl für die q-Phase die, wenn ein zweiter Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase, der auf der Grundlage des Drehmomentbefehls erzeugt wird, den dritten Prüfwert eines Stromgrenzwerts für die q-Phase übersteigt, dann den zweiten Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase auf den dritten Stromgrenzwert für die q-Phase begrenzt und den begrenzten zweiten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt; eine Einheit (27) für den zweiten Strombefehl für die d-Phase, die einen zweiten Prüfwert eines Strombefehls für die q-Phase, der unter Verwendung des zweiten Prüfwerts des Strombefehls für die q-Phase, der von der Einheit für den zweiten Strombefehls für die q-Phase (26) ausgegeben wird, erzeugt wird, und die maximales Drehmoment/Fluss-Kurve, die auf der d-q-Stromkoordinatenebene die Stromvektorortskurve, die für den gleichen Strom erzeugtes Drehmoment maximiert, wiedergibt, ausgibt, und eine Bewertungseinheit (28) für die Strombefehle für die d-Phase und die q-Phase, die, wenn der Absolutwert des zweiten Prüfwerts des Strombefehls für die d-Phase größer ist als der Absolutwert des ersten Prüfwerts des Strombefehls für die d-Phase, dann den zweiten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase und den zweiten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase ausgibt und ansonsten den ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase beziehungsweise den ersten Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase als den Strombefehl für die d-Phase beziehungsweise den Strombefehl für die q-Phase ausgibt.
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (1), (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der, wenn die Motordrehzahl des Synchronmotors mit ω, die Flussverkettung der Spule mit Ψ_a, die Induktanz der q-Achse mit L_q und die Induktanz der d-Achse mit L_d, der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung mit Vom, der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung mit I_am, der erste Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase mit I_d1 und der erste Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase mit I_q1 bezeichnet wird, die Recheneinheit (11), (21) den ersten Prüfwert I_d1 für den Stromgrenzwert für die d-Phase mit der nachfolgenden Gleichung errechnet
und den ersten Prüfwert I_q1 für den Stromgrenzwert für die q-Phase mit der nachfolgenden Gleichung errechnet
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (1), (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der, wenn die Motordrehzahl des Synchronmotor mit ω, die Flussverkettung der Spule mit Ψ_a, die Induktanz der q-Achse mit L_q und die Induktanz der d-Achse mit L_d, der Spannungsgrenzwert der Regelvorrichtung mit Vom, der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung mit I_am, der zweite Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase mit I_d2 und der zweite Prüfwert des Stromgrenzwert für die q-Phase mit I_q2 bezeichnet wird, die Recheneinheit (11), (21) für den zweiten Prüfwert den zweiten Prüfwert für den Grenzwert für die d-Phase I_d2 mit den nachfolgenden Gleichungen errechne
und den zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase I_q2 mit der nachfolgenden Gleichung errechnet
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (2) nach Anspruch 2, bei der, wenn die Motordrehzahl des Synchronmotor mit ω, die Flussverkettung der Spule mit Ψ_a, die Induktanz der q-Achse mit L_q und die Induktanz der d-Achse mit L_d, der Stromgrenzwert der Regelvorrichtung mit I_am, der dritte Prüfwert des Stromgrenzwerts für die d-Phase mit I_d2 und der zweite Prüfwert des Stromgrenzwerts für die q-Phase mit I_q3 bezeichnet wird, die Recheneinheit (25) für den dritten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase I_d3 mit der nachfolgenden Gleichung errechnet
und den dritten Prüfwert I_q3 für Stromgrenzwert für die q-Phase mit der nachfolgenden Gleichung errechnet
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (2) nach Anspruch 2, bei der, wenn die Motordrehzahl des Synchronmotors mit ω, die Flussverkettung der Spule mit Ψ_a, die Induktanz der q-Achse mit L_q und die Induktanz der d-Achse mit L_d, der zweite Prüfwert für den Stromgrenzwert für die q-Phase, der von der Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase (26) ausgegeben wird, mit i_q2 und der zweiten Prüfwert für den Stromgrenzwert für die d-Phase mit i_d2 bezeichnet wird, die Einheit für den zweiten Strombefehl für die d-Phase (27) den zweiten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase i_d2 mit der nachfolgend angegebenen Gleichung errechnet
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (1) nach Anspruch 1, bei der, wenn die Motordrehzahl des Synchronmotors mit ω, die Ausgabe des Strombefehls für die q-Phase von der Einheit (13) für den Strombefehl für die q-Phase i_q1 und der Strombefehl für die d-Phase mit i_d1, und gegebene Koeffizienten mit a, b, c, d, g, f und g bezeichnet werden, die Einheit (14) für den Strombefehl der d-Phase den Strombefehl i_d1 für die d-Phase mit der nachfolgend angegebenen Näherungsgleichung errechnet i_d1 = (aω² + bω + c)·(di_q1 ² + ei_q1 + f) – g
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (2) nach Anspruch 2, bei der, wenn die Motordrehzahl des Synchronmotors mit ω, der von der Einheit (23) für den ersten Strombefehl für die q-Phase ausgegebene erste Prüfwert des Strombefehls für die q-Phase mit i_q1, vorgegebene Koeffizienten mit a, b, c, d, g, f und g und der erste Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase mit i_d1 bezeichnet wird, die Einheit (24) für den ersten Strombefehl für die d-Phase den ersten Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase i_d1 anhand der nachfolgenden Näherungsgleichung errechnet i_d1 = (aω² + bω + c)·(di_q12 + ei_q1 + f) – g
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (2) nach Anspruch 2, bei der die Einheit für den zweiten Strombefehl für die d-Phase (27) den zweiten Prüfwert für den Strombefehl für die d-Phase anhand einer Näherungsgleichung, die als eine quadratische Funktionen gegeben ist, deren Veränderliche der zweite Prüfwert des Strombefehls für die d-Phase ist, der von der Einheit für den zweiten Strombefehl für die q-Phase (26) ausgegeben wird.
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (1), (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Recheneinheit für einen ersten Prüfwert (11), (21) und die Recheneinheit für einen zweiten Prüfwert (12), (12) den ersten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die d-Phase beziehungsweise den zweiten Prüfwert für einen Stromgrenzwert für die q-Phase anhand einer Näherungsgleichung errechnen, die als eine quadratische Funktion gegeben ist, deren Veränderliche die Motordrehzahl des Synchronmotors ist.
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (1), (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, die ferner eine Vorgabeeinheit für Koeffizienten umfasst, die in einer durch die Näherungsgleichung angegebenen Funktion zu verwendende Koeffizienten auf eine Eingangsspannung hin voreinstellt, die an den Synchronmotor angelegt und durch einen Spannungsmesssensor gemessen wird, der an einem Anschluss für die Stromzufuhr vorgesehen ist.
Regelvorrichtung für einen Synchronmotor (1), (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, der ferner eine Vorgabeeinheit für Koeffizienten umfasst, die in einer durch die Näherungsgleichung angegebenen Funktion zu verwendende Koeffizienten auf die von einem in der näheren Umgebung des Synchronmotors vorgesehenen Temperatursensor gemessene Temperatur des Synchronmotors hin voreinstellt.