DE102014210027A1

DE102014210027A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Initialisieren einer Regelung für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine

Info

Publication number: DE102014210027A1
Application number: DE201410210027
Authority: DE
Inventors: Hassan Lamsahel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2015-01-22

Abstract

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren 400 zum Initialisieren einer Regelung für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine bei einem Übergang von einer Unterbrechung einer Versorgungsspannung der Asynchron-Drehstrommaschine zu einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine an einem aktuellen Samplezeitpunkt. Das Verfahren 400 umfasst ein Initialisieren 410 eines Entkopplungsnetzwerks mit einem Startwert für eine Spannungsvorgabe zu einem einem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet des Initialisierens eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine, insbesondere bei einem Übergang von einer Unterbrechung einer Versorgungsspannung der Asynchron-Drehstrommaschine zu einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine.
Zur Umwandlung elektrischer in kinetische Energie werden nebst anderen Bauformen von Elektromotoren sogenannte Drehfeld- oder Drehstrommaschinen verwendet. Drehfeldmaschinen umfassen einen Stator mit einer ringförmigen Anordnung sogenannter Phasen, die zeitlich variable Magnetfelder erzeugen können, und dadurch einen magnetischen Rotor, beispielsweise einen Läufer mit einem Permanentmagneten, in Rotation versetzen können. Drehfeldmaschinen, beispielsweise permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) oder Asynchronmaschinen (ASM), werden in unterschiedlichen Anwendungen, z. B. Hybridauto, Elektroauto, Servoantriebe, Werkzeugmaschinen, etc. eingesetzt.
Bei einer feldorientierten Regelung (FOR) werden die Zustandsgrößen des elektrischen Motors in ein Koordinatensystem transformiert, in dem sich die differenziellen Gleichungen, die ein dynamisches Verhalten des elektrischen Motors beschreiben, vereinfachen. In diesen Koordinaten kann die Maschine ähnlich einer Gleichstrommaschine geregelt werden. Für die Durchführung der FOR können neben der Drehzahl, Rotorposition oder der Zwischenkreisspannung Informationen über die Phasenströme erforderlich sein, um die Rückkupplung des Regelkreises zu gewährleisten. Dies kann bedeuten, dass Strommesssensoren zur Messung der Ströme benötigt werden.
In vielen Fällen wird die Maschine in einem gesamten technisch möglichen Drehzahlbereich in Betrieb genommen. In manchen Fällen kann die Maschine abgebremst werden, und dadurch ungewünschte Betriebszustände vermieden werden, z. B. wenn die Drehzahl durch äußere Einflüsse (z. B. Belastung) die maximale Drehzahl übersteigt, oder wenn die Batteriespannung zur Versorgung der Maschine sinkt, was ein Absenken der Drehzahl der Maschine auf einen kleineren Wert zur Folge haben kann. In diesem Fall kann es erforderlich sein, dass die Maschine schnell abgebremst wird. Dies kann z. B. durch einen aktiven Kurzschluss der Maschine (AKS) geschehen, oder durch ein Ausschalten der Endstufe. Im Vergleich zum AKS führt die Maßnahme des Ausschaltens der Endstufe (bzw. Öffnen aller Stromschalter im Wechselrichter) zu einer sanften Senkung des Drehmomentes der Maschine ohne große Stromüberschwinger. Das kann z. B. daran liegen, dass an der Maschine häufig eine gleiche oder kleinere Spannung als die Batteriespannung anliegt. Dies kann dazu führen, dass nur ein kleiner Strom am Anfang oder gar kein Strom zum Zwischenkreiskondensator fließt. Die Ströme können sich schnell abbauen und das Drehmoment auf null sinken. Aufgrund der großen Hauptinduktivitat in der ASM kann der Abbau des Flusses der ASM länger dauern.
In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die Maschine nicht bis zum Stillstand, sondern lediglich so weit abzubremsen, bis der ungewünschte Betriebszustand verlassen wird, und anschließend wieder mit der FOR zu regeln. Dabei können möglicherweise Probleme bei einem Wiedereinschalten der Maschine auftreten. Während des AKS der Maschine können beispielsweise die Regler von Strömen Werte annehmen, die nicht mehr zu einem aktuellen Zustand bei dem Wiedereinschalten passen. Das Ergebnis können hohe Phasenströme sein, die möglicherweise zu einer Belastung der Batterie oder einer Zerstörung der Endstufe bzw. Versorgungsspannungsquelle führen können.
Nach einer konventionellen Vorgehensweise werden Integratoren von PI-Reglern in beiden Achsen des verwendeten Koordinatensystems beim AKS auf null zurückgesetzt, wenn die FOR nicht aktiv (bzw. der AKS aktiv) ist. Die Wahrscheinlichkeit eines Aufbaus der Integratorwerte nach Unendlich oder eines Abbaus kann dadurch vermindert werden. Dies kann bei Einschalten der FOR jedoch die Gefahr des Auftretens von hohen Strömen trotzdem nicht vollständig verhindern. Bleibt der Fluss in der Maschine beim Wiedereinschalten der FOR vorhanden, so kann bei drehender Maschine eine induzierte Spannung in der Maschine gebildet werden. Sobald man die FOR in diesem Zustand mit den Integratoren gleich Null wieder einschaltet, können hohe Phasenströme entstehen. Schäden an der Maschine, beispielsweise an in einem Wechselrichter befindlichen, zu einer Regelung der Phasen dienenden Halbleiterbauteilen, können eine mögliche Folge sein. Ferner kann ein erhöhter Verschleiß, beispielsweise an der Endstufe oder der Batterie auftreten, was deren Lebensdauer verringern kann.
Es ist daher wünschenswert, ein verbessertes Konzept für die Ansteuerung einer Asynchron-Drehstrommaschine bei einem Übergang von einer Unterbrechung eines Versorgungsstromes der Asynchron-Drehstrommaschine zu einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine zu schaffen.
Diesem Bedarf tragen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Initialisieren einer Regelung für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine bei einem Übergang von einer Unterbrechung eines Versorgungsspannung der Asynchron-Drehstrommaschine zu einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine an einem aktuellen Samplezeitpunkt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen Rechnung.
Gemäß einem ersten Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Verfahren zum Initialisieren einer Regelung für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine bei einem Übergang von einer Unterbrechung einer Versorgungsspannung der Asynchron-Drehstrommaschine zu einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine an einem aktuellen Samplezeitpunkt. Das Verfahren umfasst ein Initialisieren eines Entkopplungsnetzwerks mit einem Startwert für eine Spannungsvorgabe zu einem einem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt. Ein Auftreten von Spitzen bei einem Phasenstrom, einem Drehmoment oder einem Rotorfluss kann somit reduziert oder sogar vermieden werden. Mögliche Folgeschäden durch Strompeaks, beispielsweise an Endstufe, Batterie, Halbleiterelementen oder Magneten, ungewollte Geräuschentwicklung oder ein ungewolltes Abschalten der Endstufe der Maschine lassen sich dadurch möglicherweise verhindern.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Initialisieren eines Regelkreises mit einem integrativen Anteil des Regelkreises zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt, welcher auf einer Stellgröße Y basiert. Dabei wird der integrative Anteil unter Berücksichtigung einer Sollstromvorgabe für den aktuellen Samplezeitpunkt bestimmt.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird der integrative Anteil Y_I zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt (k – 1) unter Berücksichtigung einer Sollstromvorgabe I_Ref(k) zu dem aktuellen Samplezeitpunkt (k), der Stellgröße Y zu dem aktuellen Samplezeitpunkt (k), und eines Koeffizienten für einen Vorsteuerungsanteil K_V einer Proportional-Integral-Regelung basierend auf der Gleichung: Y_I = Y – K_V·I_Ref(k). bestimmt. Dadurch kann bewirkt werden, dass sich die FOR so verhält, als sei diese bereits zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt aktiv gewesen. Auch können Unstetigkeiten in den neu berechneten Spannungen der FOR vermindert werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen erfolgt das Initialisieren des Entkopplungsnetzwerks oder des Regelkreises frühestens, wenn eine Mindestzeitdauer seit einem Beginn der Unterbrechung erreicht ist. Dies kann dazu führen, dass anfangs noch vorhandene Induktionsströme abgebaut werden, und damit ein störender Einfluss derselben verringert oder sogar vermieden wird.
Bei manchen Ausführungsbeispielen entspricht die Mindestzeitdauer T_offmin wenigstens einem Doppelten und höchstens einem Fünffachen einer elektrischen Zeitkonstante T_el der Asynchron-Drehstrommaschine.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird die elektrische Zeitkonstante gemäß der Gleichung:
mit L_1σ = σL₁ und
bestimmt. Dabei gibt σ eine Streuziffer, L₁ eine Selbstinduktivität des Stators, M eine Hauptinduktivität, R₁ einen Widerstand einer Statorwicklung des Stators, L₂ eine Selbstinduktivität des Rotors, und R₂ einen Widerstand einer Rotorwicklung des Rotors an.
Bei einigen Ausführungsbeispielen dient der Regelkreis zu einer feldorientierten Regelung der Asynchron-Drehstrommaschine. Die FOR kann ein Regeln der Maschine ähnlich einer Gleichstrommaschine erlauben.
Bei manchen Ausführungsbeispielen geht der vorangegangene Samplezeitpunkt dem aktuellen Samplezeitpunkt unmittelbar voraus. Eine Bestimmung eines integrativen Anteils Y_I einer Stellgröße Y kann hierdurch erleichtert werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Startwert für die Spannungsvorgabe zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt (k – 1) eine Komponente U_1A und eine Komponente U_1B eines mit einem Statorfeld mitbewegten Koordinatensystems. Der Startwert für die Spannungsvorgabe wird basierend auf den Gleichungen:
bestimmt. Dabei gibt M eine Hauptinduktivität, L₂ eine Selbstinduktivität des Rotors, R₂ ein Widerstand einer Rotorwicklung des Rotors, Ψ_2A(k) ein geschätzter Flussbetrag aus einem Flussmodell zu dem aktuellen Samplezeitpunkt (k), und ω_m(k) eine elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors zu dem aktuellen Samplezeitpunkt (k) an.
Bei manchen Ausführungsbeispielen verwendet der Regelkreis ausschließlich eine Proportional-Integral-Regelung. Durch das Integral-Glied (I-Glied) kann in einem stationären Zustand bei konstantem Sollwert die Regelabweichung zu Null werden. Ein Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) kann bereits mit zwei Einstellparametern betrieben werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf eine Vorrichtung zum Initialisieren eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine bei einem Übergang von einer Unterbrechung eines Versorgungsstromes der Asynchron-Drehstrommaschine zu einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine an einem aktuellen Samplezeitpunkt. Die Vorrichtung umfasst ein Entkopplungsnetzwerk, welches dazu ausgebildet ist, eine Spannungsvorgabe, die zu einem Betriebszustand der Drehstrommaschine an dem aktuellen Samplezeitpunkt korrespondiert, basierend auf einer Spannungsvorgabe zu einem dem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt und einer Stellgröße Y des Regelkreises, die zu einem Betriebszustand der Drehstrommaschine an dem aktuellen Samplezeitpunkt korrespondiert, zu initialisieren. Die Vorrichtung umfasst zudem einen Regler, welcher dazu ausgebildet ist, die Stellgröße Y auf einen Wert von Null zu setzen. Es kann so möglicherweise ein verbesserter Schutz der Maschine erreicht werden, und dabei unter Umständen eine Abbremsung der Maschine bis zu einem Stillstand vermieden werden.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Verfahren zum Unterbrechen eines Betriebs eines mittels feldorientierter Regelung betriebenen elektrischen Motors. Das Verfahren umfasst ein Unterbrechen einer Versorgungsspannung des elektrischen Motors. Das Verfahren umfasst außerdem ein Warten um eine vordefinierte Wartezeit. Das Verfahren umfasst zudem ein Initialisieren eines Entkopplungsnetzwerkes mit einem Startwert für eine Spannungsvorgabe zu einem einem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Initialisieren eines Regelkreises mit einer Stellgröße Y, welche auf einem integrativen Anteil des Regelkreises zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt basiert, wobei der integrative Anteil unter Berücksichtigung einer Sollstromvorgabe für den aktuellen Samplezeitpunkt bestimmt wird. Darüber hinaus umfasst das Verfahren ein Starten einer feldorientierten Regelung. Eine auftretende Belastung der Versorgungsspannungsquelle durch Spannungsspitzen kann dadurch ggf. verringert oder sogar vermieden werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen entspricht die vordefinierte Wartezeit wenigstens einem Doppelten einer elektrischen Zeitkonstante des elektrischen Motors
Störeffekte durch Induktionsströme können dadurch unter Umständen minimiert werden.
Ausführungsbeispiele beziehen sich außerdem auf ein Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Illustration unterschiedlicher Koordinatensysteme, die bei einer Bestimmung von für eine feldorientierte Regelung relevanten Größen bei einer ASM verwendet werden können;
2 ein Blockschaltbild für eine feldorientierte Regelung bei einer ASM gemäß einem Vergleichsbeispiel;
3 ein Vergleichsbeispiel eines Wechselrichters, der als Spannungsquelle für einen elektrischen Motor verwendet werden kann;
4 ein Verfahren zum Initialisieren eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb einer Drehstrommaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 ein Verfahren zum Initialisieren eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb einer Drehstrommaschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
6 eine Vorrichtung zum Initialisieren eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb einer ASM gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 ein Flussdiagramm zum Ablauf eines Initialisierens eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb einer ASM gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8a Diagramme zu Verläufen von Phasenströmen, Rotorfluss, Drehmoment und Drehzahl bei einer ASM-Maschine gemäß einem Vergleichsbeispiel;
8b Diagramme zu Verläufen von Phasenströmen, Rotorfluss, Drehmoment und Drehzahl bei einer ASM-Maschine gemäß einem weiteren Vergleichsbeispiel; und
8c Diagramme zu Verläufen von Phasenströmen, Rotorfluss, Drehmoment und Drehzahl bei einer ASM-Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hier-in ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden” oder „verkoppelt” bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden” oder „direkt verkoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z. B., „zwischen” gegenüber „direkt dazwischen”, „angrenzend” gegenüber „direkt angrenzend” usw.).
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer”, „eine”, „eines” und „der, die, das” auch die Plural-formen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z. B. „beinhaltet”, „beinhaltend”, aufweist” und/oder „aufweisend”, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z. B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
1 gibt der Vollständigkeit halber einen Überblick über drei Koordinatensysteme einer Maschine, die für eine Berechnung oder eine Beschreibung eines beliebigen Raumzeigers 100 verwendet werden können. Für eine Regelung der Maschine bzw. des elektrischen Motors können Zustandsgrößen, beispielsweise ein Phasenstrom, eine Spannung oder ein Fluss, in ein mit dem Rotor drehendes Koordinatensystem, das d,q-Koordinatensystem transformiert werden. Die d-Achse 120-1 verläuft parallel zum maximal magnetischen Fluss des permanent erregten Läufers und die q-Achse 120-2 senkrecht dazu.
Ferner können die Größen auch in einem kartesischen zweidimensionalen Koordinatensystem, dem α,β-Koordinatensystem beschrieben werden. Dabei ist in der in 1 gezeigten Darstellung ohne Beschränkung der Allgemeinheit die α-Achse 130-1 so gewählt, dass diese durch eine Position einer einzelnen Spule des Stators gegeben ist. Die β-Achse 130-2 verläuft darauf senkrecht. Mit anderen Worten ist das α,β-Koordinatensystem ein statorfestes Zwei-Koordinaten-System.
Bei der im weiteren Verlauf genauer beschriebenen feldorientierten Regelung (FOR) können die Zustandsgrößen des elektrischen Motors in einigen Fällen in das d,q-Koordinatensystem transformiert werden, da sich in diesen Koordinaten die differenziellen Gleichungen, die das dynamische Verhalten des elektrischen Motors beschreiben, vereinfachen können. In diesen Koordinaten kann es möglich sein, eine Maschine ähnlich einer Gleichstrommaschine zu regeln.
Eine ASM kann beispielsweise eine Drehfeldwicklung mit drei Strängen aufweisen. Elektromagnetische Flüsse, Spannungen oder Ströme der einzelnen Stränge können bei der FOR in Form von Raumzeigern 100 zusammengefasst werden, wie in 1 dargestellt. Diese Raumzeiger 100 können sich auf das statorfeste α,β-Koordinatensystem mit der α-Achse 130-1 und der β-Achse 130-2 beziehen und daher asynchron mit dem Rotor rotieren. Um die Größen auf den Rotor zu beziehen, können die Zeiger auf das rotorfeste d,q-Koordinatensystem mit der d-Achse 120-1 und der q-Achse 120-2 transformiert werden. Auch können die Raumzeiger 100 für ein beliebiges a,b-Koordinatensystem mit einer a-Achse 140-1 und einer b-Achse 140-2 transformiert werden. Es kann möglich sein, dabei lediglich Transformationswinkel γ, γ_A zu ermitteln.
Eine Transformation umfasst dabei eine Verdrehung um den entsprechenden Transformationswinkel γ, γ_A. Beispielsweise ist ein Raumzeiger 100 eines Flusses Ψ in dem rotorfesten und in dem statorfesten beliebigen a,b-Koordinatensystem in 1 dargestellt. Hierbei bezeichnen Ψ_d, Ψ_q, Ψ_α, Ψ_β, Ψ_a und Ψ_b jeweils die einzelnen Vektorkomponenten des Flusses Ψ in den verschiedenen Koordinatensystemen. Ferner bezeichnen α^S, α^R und α^A jeweils verschiedene Phasenwinkel des Raumzeigers 100 für das statorfeste, rotorfeste oder beliebige Koordinatensystem. Eine Strategie bei der Regelung eines Drehmoments eines elektrischen Drehstromantriebs kann ein Regeln einer Stator- oder einer Rotorflussverkettung auf einen konstanten Wert umfassen.
Mit einer jeweils komplementären Flussverkettung kann das Drehmoment derart verstellt werden, dass dessen Zeitkonstante eine momentane Regelzeit begrenzt. Die Betriebsweise mit konstanter Statorflussverkettung kann mit geringem Aufwand realisierbar sein, da für die Regelung erforderliche Zustandsgrößen für eine direkte Messung zugänglich sein können.
Im Gegensatz hierzu kann bei einem Betrieb mit konstanter Rotorflussverkettung eine Transformation auf einen Magnetisierungsstromvektor vorgenommen werden, der nicht direkt messbar sein, sondern z. B. aus einem Maschinenmodell (Flussmodell) über eine Online-Datenbank ermittelt werden kann. Die transformierten Ströme können dann aber wie bei der fremderregten Gleichstrommaschine in ihre feld-. bzw. momentbildenden Komponenten zerlegt und einzeln geregelt werden. Das Konzept kann ein Halten des Rotorflusses auf einem konstanten Wert und ein Einstellen der Ständerdurchflutung senkrecht dazu umfassen. Eine Regelung der ASM kann ähnlich der Regelung einer Gleichstrommaschine erfolgen. Bei Drehfeldmaschinen spricht man in diesem Fall von feldorientierter Regelung (FOR).
2 zeigt ein Blockschaltbild für eine FOR bei einer ASM gemäß einem Vergleichsbeispiel. Für die Strommessung wird in jede Phase oder mindestens in zwei der Phasen ein Stromsensor eingesetzt. Zum besseren Verständnis wird nachfolgend kurz anhand von 2 das generelle Vorgehen bei der FOR anhand des Blockschaltbildes eines FOR-Reglers 200 erläutert. Dieser erhält als Führungsgrößen 252-1; 252-1 Sollstromvorgaben, um eine gewünschte Drehzahl und ein gewünschtes Drehmoment der Drehfeldmaschine, genauer gesagt der ASM 290, vorzugeben. Die Sollstromvorgaben beziehen sich bei der ASM auf die A-Komponente 252-1 und die B-Komponente 252-2 des Stromes im A,B-Koordinatensystem. Die Regelabweichung wird durch Subtraktion der tatsächlichen A-Komponente 254-1 und der tatsächlichen B-Komponente 254-2 von der Sollstromvorgabe bestimmt. Die A-Komponente 254-1 und die B-Komponente 254-2 ergeben zusammen eine Möglichkeit, ein Feedbacksignal 255 bereitzustellen, dass eine Information über einen Strom in jeder der Mehrzahl von Phasen enthält.
Die Regelabweichung einer jeden Komponente des Stromes wird von einem Proportional-Integral(PI)-Regler 256-1; 256-2 verarbeitet, die jeweils eine Stellgröße 257-1; 257-2 erzeugen. Aus den Stellgrößen 257-1; 257-2 werden über ein Entkopplungsnetzwerk (in 2 genauer gesagt über Größen, die durch einen Entkoppler 288 bereitgestellt werden) eine erste Spannungskomponente 258-1 (U_1A) und eine zweite Spannungskomponente 258-2 (U_1B), also ein gewünschter Spannungsvektor im A,B-Koordinatensystem erzeugt. Bei Betrieb des elektrischen Motors oder der Drehfeldmaschine 290 wird jeweils eine Spannung für jede Phase erzeugt. Da diese Spannungen in dem ortsfesten Koordinatensystem vorliegen, dient bei der ASM ein A,B/α,β-Wandler 260 dazu, die Spannungskomponenten 258-1 und 258-2 bzw. die einzustellenden Spannungen in das α,β-Koordinatensystem zu transformieren, um die Spannungsvorgaben 262-1 (U_1α) und 262-2 (U_1β) zu erhalten.
Ein PWM-Generator oder Vektormodulator 264 dient dazu, aus dem Spannungsvektor im ortsfesten Koordinatensystem Ansteuerungssignale für einen Wechselrichter 266 bzw. für eine Endstufe zu erzeugen. Insbesondere erzeugt der Wechselrichter 266 oder Pulswechselrichter für jede der Phasen (z. B. bei einer dreiphasigen Maschine mit U, V und W bezeichnet) ein pulsweitenmoduliertes Signal 268-1; 268-2; 268-3, mittels dessen die einzelnen Phasen des Wechselrichters 266 angesteuert werden. Die generierten PWM-Werte aus der Regelung oder der Steuerung zur Erzeugung eines bestimmten Spannungsvektors können sich mit der gewünschten Spannungsfrequenz ändern. Die Größe der Spannungsamplitude kann ein Maß für die Länge des gestellten Spannungsvektors an dem Wechselrichter 266 sein. Zwischen Wechselrichter 266 und Vektormodulator 264 liegt ferner eine Zwischenkreisspannung U_dc an, die z. B. bei manchen Anwendungen im Automobilbereich einer Batteriespannung entsprechen kann.
Am Ausgang des Wechselrichters 266 liegen die Betriebsspannungen 270-1; 270-2; 270-3 vor, die an jede der Spulen der unterschiedlichen Phasen angelegt werden. Der in den Versorgungsleitungen der Betriebsspannung 270-1; 270-2; 270-3 fließende Strom wird gemessen und als Rückführung bzw. Feedbacksignal der Regelschleife verwendet. Da bei der feldorientierten Regelung der Sollstrom bzw. die Führungsgröße im A,B-Koordinatensystem vorliegt, werden die Ströme in den drei Versorgungsleitungen mittels eines Umwandlers 274 zunächst in das α,β-Koordinatensystem, und mittels eines weiteren Umwandlers 276 in das A,B-Koordinatensystem transformiert, wo das Feedbacksignal 255 direkt verwendet werden kann.
Bei 2 ist für die Transformation vom α,β-Koordinatensystem in das A,B-Koordinatensystem eine Information über eine Komponente eines elektrischen Flusses 278 (β_Ψ) erforderlich. Zu diesem Zweck kann mittels eines Winkelgebers 280 die elektrische Läuferkreisfrequenz 282 (ω_r) bestimmt und dem System zur Verfügung gestellt werden. Aus der elektrischen Läuferkreisfrequenz 282 kann beispielsweise durch Multiplikation mit der Polpaarzahl Z_p die mechanische Winkelgeschwindigkeit 284 (ω_m) bestimmt, und daraus über ein Flussmodell 286 die Flusskomponente 278 (β_Ψ) ermittelt werden, die zur Transformation von dem α,β- in das A,B-Koordinatensystem und zurück benötigt wird. Das Flussmodell 286 kann für eine Berechnung ferner Information über die zu den Betriebsspannungen 270-1; 270-2; 270-3 korrespondierenden Ströme oder die pulsweitenmodulierten Signale 268-1; 268-2; 268-3 nutzen.
2 zeigt die zusätzliche Möglichkeit, mittels des Entkopplers 288 Wechselwirkungen zwischen den d-Komponenten und den q-Komponenten des Stroms, oder auch den A-Komponenten und den B-Komponenten des Stroms, einer Winkelgeschwindigkeit einer Ständergröße (ω_K), einer Rotorflusskomponente (Ψ_2A) einer A-Achse des A,B-Koordinatensystems, der mechanischen Winkelgeschwindigkeit 284 (ω_m) und der Zwischenkreisspannung U_dc bei einem Berechnen der Spannungskomponenten 258-1; 258-2 zu berücksichtigen.
Das in 2 veranschaulichte Modell der Feldorientierten Regelung weist eine konstante Rotorflussverkettung auf. Um die gegenseitige Wirkung der beiden Ströme I_1A und I_1B zu kompensieren, können Entkopplungen vermittels des Entkopplers 288 eingeführt werden. Der Rotorfluss kann unter Umständen nicht direkt messbar sein. Zur Ermittlung des Rotorflusses sowie des Rotorflusswinkels wird das Flussmodell 286 verwendet. Für das Flussmodell 286 kann ein Strommodell oder ein Spannungsmodell oder ein Kombimodell aus beiden zum Einsatz kommen. Als Eingangsgrößen des Flussmodells 286 werden die Maschinenströme und/oder Maschinenspannungen sowie die elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors verwendet. Die Phasenspannungen können aus den PWM-Werten und der Zwischenkreisspannung U_dc berechnet werden.
Der Wechselrichter zur Erzeugung der gewünschten Spannungen aus den berechneten PWMs wird in 3 näher beschrieben. Es wird als Beispiel für eine Spannungsversorgung für eine dreiphasige Drehfeldmaschine 350 ein Wechselrichter 300 mit MOSFETs 310-X; 320-X und 330-X gezeigt, wobei X = 1; 2 ist. Mit den MOSFETs 310-X; 320-X und 330-X kann der Strom in beide Richtungen durchgeschaltet werden. Weitere Ausführungsbeispiele können auch andere Leistungshalbleiter verwenden, beispielsweise IGBT's (Insulated Gate Bipolar Transistoren) oder GTO's (Gate Turn-Off Thyristor). Nur während der Sperrzeit zwischen dem oberen MOSFET 310-1; 320-1 und 330-1 und dem unteren MOSFET 310-2; 320-2 und 330-2 werden in jeder Phase x (U, V oder W) die Rücklaufdioden 315-1; 325-1 und 335-1 bzw. 315-2; 325-2 und 335-2 in dieser Phase x den Strom übernehmen. Abhängig von Vorzeichen des Stromes kann der Strom über die untere (z. B. 315-1) oder die obere Diode (z. B. 315-2) einer Phase geleitet werden. Der obere MOSFET (z. B. 310-1) bzw. die obere Diode (z. B. 315-2) einer Phase x ist immer an +U_dc angeschlossen und der untere MOSFET (z. B. 310-2) bzw. die untere Diode (z. B. 315-2) ist immer an –U_dc angeschlossen. Bei dem in 3 gezeigten Spannungszwischenkreis-Wechselrichter 300 wer-den durch unterschiedliche Modulationsverfahren die gewünschten Spannungen (z. B. für eine Drehfeldmaschine) an seinem Ausgang eingestellt. Als Modulationsverfahren werden oft ein Unterschwingungsverfahren, Pulsweitenmodulation (PWM) oder Raumzeigermodulation verwendet.
Gemäß Ausführungsbeispielen wird im Folgenden ein Konzept zum besseren Umschalten zwischen der Unterbrechung der Versorgungsspannung der Maschine und der FOR der Maschine dargestellt, wodurch ein sanfter Übergang oder eine Entlastung eines Antriebs der Maschine erreicht werden kann. Bei einem Wiedereinschalten (bzw. Aktivieren) der FOR kann auch die Endstufe wieder eingeschaltet werden. Die Unterbrechung der Versorgungsspannung kann bei Verwendung einen verbesserten Schutz der Maschine bewirken.
4 zeigt ein Verfahren 400, gemäß einem Ausführungsbeispiel, zum Initialisieren einer Regelung für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine bei einem Übergang von einer Unterbrechung einer Versorgungsspannung der Asynchron-Drehstrommaschine zu einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine an einem aktuellen Samplezeitpunkt. Das Verfahren umfasst ein Initialisieren 410 eines Entkopplungsnetzwerks mit einem Startwert für eine Spannungsvorgabe zu einem einem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt. Ein Auftreten von Spitzen bei einem Phasenstrom, einem Drehmoment oder einem Rotorfluss kann somit reduziert oder sogar vermieden werden. Mögliche Folgeschäden durch Strompeaks, beispielsweise an Endstufe, Batterie, Halbleiterelementen oder Magneten, ungewollte Geräuschentwicklung oder ein ungewolltes Abschalten der Endstufe der Maschine lassen sich dadurch möglicherweise verhindern.
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren 400 ferner ein Initialisieren 420 des Regelkreises mit einer Stellgröße Y, welche auf einem integrativen Anteil des Regelkreises zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt basiert. Dabei wird der integrative Anteil unter Berücksichtigung einer Sollstromvorgabe für den aktuellen Samplezeitpunkt bestimmt.
Bei der FOR ist jeweils ein PI-Regler für eine Komponente eines Stromes vorhanden, welche bei einer ASM beispielsweise mit I_1A und I_1B bezeichnet werden. Die FOR wird durchgeführt, indem die aktuelle Differenz zwischen Soll und Istwert des Stromes als Eingang des PI-Regler verwendet wird. Abhängig von dieser aktuellen Differenz wird eine Spannung oder eine Stellgröße (Y_A, Y_B) als Ausgang des Reglers generiert, der sich so ändert, bis die aktuelle Differenz verschwindet. Dazu kann ein Vorsteuerungsanteil für den Regler verwendet werden.
Bei der ASM gilt für den Regler in A-Achse an seinem Ausgang:
Für den Regler in B-Achse gilt:
In diskreter Form ergeben sich aus GL. 1 und GL. 2 die GL. 3 und GL. 4 nach Euler-Diskretisierungsansatz:
Dabei gilt:

Y_Ak:: aktueller Ausgang des PI-Reglers in A-Achse
Y_VAk:: aktueller Vorsteuerungsanteil des Ausganges des PI-Reglers in A-Achse
Y_PAk:: aktueller P-Anteil des Ausganges des PI-Reglers in A-Achse
Y_IAk:: aktueller I-Anteil (Integratorwert) des Ausganges des PI-Reglers in A-Achse
Y_IAk-1:: I-Anteil des PI-Regler-Ausganges in A-Achse von dem vorherigen Abtastschritt
ΔI_1Ak:: aktuelle Differenz zwischen Soll- und Istwert des Stromes in A-Achse
I_1ARef:: aktueller Sollwert des Stromes in A-Achse
T:: Abtastzeit des Reglers
Y_Bk:: aktueller Ausgang des PI-Reglers in B-Achse
Y_VBk:: aktueller Vorsteuerungsanteil des Ausganges des PI-Reglers in B-Achse
Y_PBk:: aktueller P-Anteil des Ausganges des PI-Reglers in B-Achse
Y_IBk:: aktueller I-Anteil (Integratorwert) des Ausganges des PI-Reglers in B-Achse
Y_IBk-1:: I-Anteil des PI-Regler-Ausganges in B-Achse von dem vorherigen Abtastschritt
ΔI_1Bk:: aktuelle Differenz zwischen Soll- und Istwert des Stromes in B-Achse
I_1BRef:: aktueller Sollwert des Stromes in B-Achse.

Die Ausgänge der PI-Regler Y_A und Y_B werden einem Entkopplungsnetzwerk übergeben, um die gewünschten Spannungen U_{1A_FOR} und U_{1B_FOR} zu berechnen. Das Entkopplungsnetzwerk kompensiert die gegenseitige Abhängigkeit der beiden Achsen A und B und kann unterschiedliche Ausführungen in der Literatur haben. Im Allgemeinen kann der Zusammenhang zwischen der gestellten Spannung, des Stromes (Ist- oder Sollwert), der elektrischen Winkelgeschwindigkeit und dem Ausgang des Reglers in dem Entkopplungsnetzwerk als Funktion dargestellt werden:
Bei solchen Ausführungsbeispielen, bei denen das Entkopplungsnetzwerk-Konzept keine Ströme (I_1A, I_1B) umfasst, wird nur der Ausgang der PI-Regler,
die Winkelgeschwindigkeiten ω_m und ω_k und der Rotorfluss Ψ_2A für die Berechnungen der Spannungen U_1A und U_1B verwendet.
Eine Diskreditierung des Entkopplungsnetzwerks ergibt die Abhäingigkeit der Ausgangspannungen von alten (einen Abtastschritt zuvor) ermittelten Werten in der Form: U_{1A_FOR} = U_1A = f(U_{1A_1}, Y_A, Y_{A_1}, Y_B, ω_k) GL. 7 U_{1B_FOR} = U_1B = f(U_{1B_1}, Y_B, Y_{B_1}, Y_A, ω_k) GL. 8
Hierbei sind:

U_1A:: berechnete Spannung der FOR nach Entkopplungsnetzwerk in A-Achse
U_{1A_1}:: berechnete Spannung der FOR nach Entkopplungsnetzwerk in A-Achse vom vorherigen Abtastschritt
Y_A:: Ausgang des PI-Reglers in A-Achse
Y_{A_1}:: Ausgang des PI-Reglers in A-Achse vom vorherigen Abtastschritt
U_1B:: berechnete Spannung der FOR nach Entkopplungsnetzwerk in B-Achse
U_{1B_1}:: berechnete Spannung der FOR nach Entkopplungsnetzwerk in B-Achse vom vorherigen Abtastschritt
Y_B:: Ausgang des PI-Reglers in B-Achse
Y_{B_1}:: Ausgang des PI-Reglers in B-Achse vom vorherigen Abtastschritt
ω_m:: elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors
ω_k:: Winkelgeschwindigkeit der Ständergrößen

Es kann durch die Umrechnung der Integratorwerte Y_IAk und Y_IBk und der alten Spannungswerte des Entkopplungsnetzwerks ein glatter Übergang beim Wiedereinschalten der Endstufe zu FOR erreicht werden, beispielsweise, wenn das Ausschalten der Endstufe zum Schutz des Antriebes nach kurzer Zeit wieder behoben wird. Das Einschalten der Endstufe kann dabei nach einer vordefinierten Mindestzeitspanne T_offmin erfolgen, und dadurch die Phasenströme auf null abgesenkt werden. Diese Zeitspanne kann abhängig von der Maschine sehr klein werden. Durch einen in der Maschine noch vorhanden Fluss und die möglicherweise noch drehende Maschine beim Wiedereinschalten der FOR können die induzierten Spannungen in der Maschine ungleich Null sein.
Die Gleichungen der Maschine im Rotorflusskoordinatensystem (A,B-Koordinatensystem) lassen sich folgendermaßen schreiben:
Dabei gilt:

σ:: Streuziffer

M:: Hauptinduktivität [H] (gemeinsame Induktivität von Rotor und Stator)
L₁:: Stator-Selbstinduktivität [H]
L₂:: Rotor-Selbstinduktivität [H]
R₁: Stator-Widerstand [Ω]
R₂:: Rotor-Widerstand [Ω]
U_1A, U_1B:: Maschinenspannungen in dem A,B-Koordinatensystem (Rotorflusskoordinatensystem)
I_1A, I_1B:: Maschinenströme in dem A,B-Koordinatensystem (Rotorflusskoordinatensystem)
ω_m:: elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors
ω_k:: Winkelgeschwindigkeit der Ständergrößen
Ψ_2A:: Rotorflusskomponente in A-Achse in dem A,B-Koordinatensystem (entspricht dem Rotorflussbetrag).

Eine vereinfachte Darstellung der beiden Gleichungen GL. 9 und GL. 10 ergibt:
Hierbei gilt:
Im stationären Zustand werden die Ableitungen gleich Null. Für die Berechnung der Spannungen sowie der Integratoren ersetzen die Ausgänge der PI-Regler (Y_A und Y_B) aus GL. 11 und 12 die Ströme I_1A und I_1B. Man bekommt im stationären Zustand:
Durch das Ausschalten der Endstufe für die Mindestzeitspanne T_offmin sind die Phasenströme (bzw. alle transformierten Ströme) gleich Null, wodurch man die beiden Ausgänge des PI-Reglers Y_A und Y_B auf null setzen kann. Das ergibt die neu berechneten Spannungen U_1A und U_1B zum Zeitpunkt des Umschaltens von der ausgeschalteten Endstufe auf FOR:
Dabei gilt:

Ψ_2A(k):: geschätzter Flussbetrag aus dem Flussmodell zum Zeitpunkt (k)
ω_m:: elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors zum Zeitpunkt (k)

Aus den neu berechneten Ausgängen der beiden Regler Y_A(k) und Y_B(k) werden die Integratorwerte Y_IA(k-1) und Y_IA(k-1) zurückberechnet. Für die B-Achse gilt:
Für die A-Achse gilt:
Hierbei gilt:

I_1ARef(k):: Sollwert des Stromes in A-Achse zum Zeitpunkt (k)
I_1BRef(k):: Sollwert des Stromes in B-Achse zum Zeitpunkt (k)

Dabei sind die PI-Ausgänge YA(k), und YB(k), gleich Null.
Werden zum Zeitpunkt der Umschaltung von der ausgeschalteten Endstufe in die FOR die Integratorwerte aus GL. 18 und GL. 19 als Startwerte und die Spannungen U1A(k – 1), und U1B(k – 1) aus GL. 16 und GL. 17 eingesetzt, so verhält sich die FOR, als ob sie einen Abtastschritt zuvor aktiv war. Die neu berechneten Spannungen der FOR im Entkopplungsnetzwerk U1A(k), und U1B(k) (z. B. GL. 7 und GL. 8) zeigen lediglich geringfügige oder keine Unstetigkeiten. Damit können ggf. die Strompeaks im Übergang von ausgeschalteter Endstufe zu FOR verhindert werden. Mit anderen Worten basieren bei einem Ausführungsbeispiel die neu berechneten Spannungen U1A(k), und U1B(k) auf den Spannungen U1A(k – 1), und U1B(k – 1) aus GL. 16 und GL. 17, sowie Ausgangswerten Y_A,B (Stellgrößen) der PI-Regler zu dem aktuellen und dem vorangegangenen Samplezeitpunkt. Dabei werden die Spannungen U1A(k – 1), und U1B(k – 1) basierend auf dem Flussbetrag Ψ_2A(k) aus dem Flussmodell ermittelt. Die neu berechneten Spannungen U1A(k), und U1B(k) können also auf einer Schätzung oder Interpolation des Flussbetrags Ψ_2A(k) basieren.
GL. 18 und 19 liegt die Annahme zugrunde, dass die Regelabweichung zu dem Zeitpunkt des Wiedereinschaltens der Endstufe gleich Null ist. Mit anderen Worten kann ein Sollwert einem Istwert eines Stromes entsprechen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann jedoch auch eine Regelabweichung vorhanden sein. GL. 18 und 19 können bei einem solchen Ausführungsbeispiel um einen zusätzlichen Summanden in Form eines Proportionalanteils erweitert sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Initialisieren des Entkopplungsnetzwerks oder des Regelkreises frühestens, wenn die Mindestzeitdauer T_offmin seit einem Beginn der Unterbrechung erreicht ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel entspricht die Mindestzeitdauer T_offmin wenigstens einem Doppelten und höchstens einem Fünffachen einer elektrischen Zeitkonstante T_el der Asynchron-Drehstrommaschine. Dabei wird die elektrische Zeitkonstante gemäß der Gleichung:
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines weiteren Verfahrens 500 zum Unterbrechen eines Betriebs eines mittels feldorientierter Regelung betriebenen elektrischen Motors. Das Verfahren 500 umfasst ein Unterbrechen 510 einer Versorgungsspannung des elektrischen Motors. Das Verfahren 500 umfasst außerdem ein Warten 520 um eine vordefinierte Wartezeit, welche der Mindestzeitdauer T_offmin entsprechen kann. Das Verfahren 500 umfasst zudem ein Initialisieren 530 eines Entkopplungsnetzwerkes mit einem Startwert für eine Spannungsvorgabe zu einem einem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt. Weiterhin umfasst das Verfahren 500 ein Initialisieren 540 eines Regelkreises mit einer Stellgröße Y, welche auf einem integrativen Anteil des Regelkreises zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt basiert, wobei der integrative Anteil unter Berücksichtigung einer Sollstromvorgabe für den aktuellen Samplezeitpunkt bestimmt wird. Darüber hinaus umfasst das Verfahren 500 ein Starten 550 einer feldorientierten Regelung. Eine auftretende Belastung der Versorgungsspannungsquelle durch Spannungsspitzen kann dadurch ggf. verringert oder sogar vermieden werden.
Anhand von 6 ist die erweiterte FOR mit einer Überwachung der Drehzahl und einer Batterie erläutert. Es wird hier eine Vorrichtung 600 zum Initialisieren eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb der ASM 690 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Zur besseren Übersicht sind Komponenten, die eine Entsprechung in 2 aufweisen, nicht nochmals beschrieben. Es wird hierin lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
In 6 ist ein Prozessor 691 von der Vorrichtung 600 umfasst. Der Prozessor 691 empfängt eine Drehzahl 692, die einer mechanischen Winkelgeschwindigkeit entsprechen kann. Der Prozessor 691 empfängt zudem einen Batteriestrom 693, eine Batteriespannung 694 und eine elektrische Winkelgeschwindigkeit 687 (ω_s) Die Batteriespannung 694 kann bei einigen Ausführungsbeispielen der Versorgungsspannung Udc entsprechen. Die empfangenen Größen können z. B. mit einem Referenz- oder Schwellenwert verglichen werden, und bei Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes ein Signal 695 von dem Prozessor 691 an einen Wechselrichter 666 bereitgestellt werden. Durch das Signal 695 wird bei einigen Ausführungsbeispielen zunächst ein Abschalten der ASM 690 bewirkt. Die Spannungen 670-1 bis 670-3 für die Phasen der Drehstrommaschine 690 nehmen in Reaktion auf das Signal 695 bei manchen Ausführungsbeispielen einen Wert ungleich Null an, da unter Umständen in der Maschine elektromagnetische Flüsse vorhanden sein können, oder die Maschine sich ggf. weiterhin dreht. Ferner wird bei manchen Ausführungsbeispielen durch das Signal 695 ein Wiedereinschalten der ASM 690 bewirkt. Der Prozessor 691 empfängt ferner Führungsgrößen 652-1; 652-2 (I_1A; I_1B), und verwendet diese zum Berechnen von Integratorwerten 696-1; 696-2 (Y_IA, Y_IB). Die Integratorwerte 696-1; 696-2 werden jeweils an die PI-Regler 656-1; 656-2 bereitgestellt. Dadurch wird zu dem aktuellen Samplezeitpunkt (k) eine Berechnung von Stellgrößen 657-1; 657-2 zu einem dem aktuellen Samplezeitpunkt (k) vorangegangenen Samplezeitpunkt (k – 1) initialisiert. Durch eine von einem Entkoppler 688 bereitgestellte Größe wird aus den Stellgrößen 657-1; 657-2 jeweils eine Spannungskomponente 658-1; 658-2 errechnet. Ferner umfasst die Vorrichtung 600 eine Versorgungsspannungsquelle, welche dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf das Signal 695 eine Spannung 670-1 bis 670-3 für eine Phase der ASM 690 zu verändern. Die Versorgungsspannungsquelle kann beispielsweise eine Batterie oder den Wechselrichter 666 umfassen.
Ein zusätzlicher Umwandler 677 transformiert die den Versorgungsspannungen 670-1 bis 670-3 zugeordneten Ströme I1u, I1v und I1w in das A,B-Koordinatensystem für eine weitere Verwendung in einem Flussmodell 686.
Das Flussmodell 686 wird durch ein Strommodell (GL. 21 bis 24) beschrieben. Folgende Gleichungen beschreiben das diskrete Stromflussmodell der Maschine:
Durch die Diskretisierung nach Euler erhält man:
Die Winkelgeschwindigkeit ω_K erhält man durch:
Durch Integration der Winkelgeschwindigkeit ω_K erhält man den elektrischen Winkel β_Ψ, des Rotorflusskoordinatensystems (A,B): β_Ψ = ω_K·T_abt + β_Ψ(k-1) GL. 23
Den elektrischen Winkel β_Ψv für die Transformation der Ströme am Eingang des Flussmodells erhält man durch Vordrehen des Winkels β_Ψ um einen Abtastschritt T_abt: β_Ψv = β_Ψ + ω_K·T_abt GL. 24
Hierbei bezeichnen:

T_abt:: die Abtastzeit des Flussmodells
L₂:: Rotor-Selbstinduktivität [H]
R₂:: Rotor-Widerstand [Ω], und
T₂:: die elektrische Zeitkonstante des Rotors (= L₂/R₂).

Bei einem Ausführungsbeispiel wird alternativ ein anderes Flussmodell für die normale FOR verwendet, und bei einem Notbetrieb mit dem Ausschalten der Endstufe auf das in Zusammenhang mit 6 beschriebene Flussmodell 686 umgeschaltet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird Flussmodell 686 bei dem normalen Betrieb mit FOR und auch bei dem Notbeitrieb mit dem Ausschalten der Endstufe verwendet. Beim Notbetrieb mit dem Ausschalten der Endstufe können die Eingangsspannungen unter Umständen lediglich indirekt aus den PWM-Signalen und der Zwischenkreisspannung berechenbar sein. Deswegen kann ein Flussmodell mit Spannungen als Eingang während des Ausschaltens der Endstufe für die weitere Berechnung des Rotorflusses möglicherweise nur eingeschränkt anwendbar sein.
7 zeigt ein Laufdiagramm eines Algorithmus 700 zur Überwachung der ASM. In normalen Fall wird die Maschine mit FOR wie Bild 2 betrieben. Der Algorithmus 700 kann beispielsweise mittels des Prozessors 691 (vgl. 6) ausgeführt werden. Zunächst erfolgt ein Start 702 des Algorithmus 700. In einem normalen Fall wird die Maschine mittels der Sollstromvorgaben IsARef und IsBRef mit der konventionellen FOR 704 (vgl. 2) betrieben. Durch ein Überwachen 706 von Drehzahl, Batteriestrom oder Batteriespannung wird ermittelt, ob ein Ausschalten des Wechselrichters (und damit der ASM) zu einem aktuellen Zeitpunkt erforderlich ist. Ist ein Ausschalten erforderlich, oder mit anderen Worten ein unerwünschter Betriebszustand, z. B. überhöhte Drehzahl, zu niedrige Batteriespannung bei hohen Drehzahlen, überhöhte Batterieströme oder überhöhte Zwischenkreisspannung in einem Kondensator aufgetreten, so wird der Zwischenkreisspannungs-Wechselrichter (engl.: Source Voltage Inverter, SVI) über ein SVI-Off-Signal (vgl. Signal 695 in 6) in einen ausgeschalteten Zustand 708 versetzt. Ob ein Wert überhöht ist, kann bei einem Ausführungsbeispiel an einem Überschreiten eines Schwellwertes erkannt werden. Ist ein Ausschalten des Wechselrichters nicht oder nicht mehr erforderlich (der Wechselrichter kann ggf. bereits ausgeschaltet sein) wird eine Zeitüberwachung 710 durchgeführt. Ist die Mindestzeit T_offmin noch nicht abgelaufen, wird der ausgeschaltete Zustand 708 des Wechselrichters beibehalten. Ist T_offmin abgelaufen, folgt eine Zustandsermittlung 712 des Wechselrichters für den letzten Abtastschritt. Falls der Wechselrichter in dem letzten Abtastschritt nicht ausgeschaltet war, kann die konventionelle FOR 704 weiter durchgeführt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen beträgt die Zeitspanne T_offmin z. B. höchstens ein Fünffaches einer elektrischen Zeitkonstante T_el der ASM, da die elektrische Streu-Zeitkonstante der Maschine zum Abbauen des Stromes sehr klein im Vergleich zur elektrischen Zeitkonstante zum Auf- oder Abbau des Flusses sein kann. Während des ausgeschalteten Zustands 708 der Endstufe wird weiterhin eine Berechnung 714 des Flusses der Maschine gemäß GL. 21 bis GL. 24 vorgenommen. Falls der Wechselrichter ausgeschaltet war, erfolgt ein Umschalten 716 von ausgeschalteter Endstufe auf FOR. Dabei wird eine Rückberechnung der alten Spannungen für das Entkopplungsnetzwerk und der Integratoren für die PI-Regler vorgenommen. Es erfolgt ein Setzen 718 der Ausgangswerte des A-PI-Reglers und des B-PI-Reglers auf einen Wert von Null, und anschließend eine Berechnung 720 der Integratoren in A-Achse und B-Achse nach GL. 18 und 19. Für das Entkopplungsnetzwerk wird zudem eine Ermittlung 722 der alten Werte der Spannungen U_1A(k-1) und U_1B(k-1) nach GL. 16 und 17 aus der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors ω_m und dem Rotorfluss Ψ_2A der Maschine durchgeführt. Anschließend werden diese für die Berechnung der neuen Sollspannungen der FOR 724 gemäß 6 U_1A(k) und U_1B(k) eingesetzt. Bei einem darauffolgenden Einstellschritt 726 werden die bei der konventionellen FOR 704 oder der FOR 724 resultierenden PWM-Signale an dem Wechselrichter eingestellt, oder der Wechselrichter ist ausgeschaltet. Es folgt ein Ende 728 des Algorithmus.
8a bis 8c zeigen die Simulationsergebnisse für eine ASM-Maschine bei einem Notbetriebsfall. Dargestellt sind jeweils die Verlaufskurven von Phasenströmen 810-1; 810-2; 810-3, Rotorflüssen 820-1; 820-2; 820-3, Drehmomenten 830-1; 830-2; 830-3 und Drehzahlen 840-1; 840-2; 840-3. Dabei wird zu einem Zeitpunkt t1 die Endstufe ausgeschaltet und zu einem Zeitpunkt t2 wieder eingeschaltet. 8a zeigt einen konventionellen Fall ohne zusätzliche Maßnahmen. Beim Wiedereinschalten der Endstufe werden die Phasenströme 810 (600 A) und das Drehmoment 830 (250 Nm) sehr hoch. Dies kann unter Umständen die Endstufe zerstören und sehr große unkontrollierte Drehmomente verursachen. Setzt man die Integratoren auf null (vgl. Y_IA(k-1), Y_IB(k-1) in GL. 18 und 19), so wie es im Stand der Technik der Fall ist, so zeigt 8b, dass die Phasenströme 810-2 und das Übergangsdrehmoment 830-2 kleiner sind als im Fall von 8a. Sie können jedoch in einigen Fällen für die Endstufe und die Maschine immer noch zu hoch und möglicherweise schädlich sein. 8c zeigt die Ergebnisse mit den Maßnahmen aus 7. Man kann feststellen, dass der Übergang von ausgeschalteter Endstufe auf FOR sanfter als gemäß konventioneller Lösungen geschieht, und keine Strom- oder Drehmomentspitzen entstehen. Der Rotorfluss 820-3 verläuft zudem weniger sprunghaft als die Rotorflüsse 820-1 und 820-2. Damit können bei einem Notbetrieb eventuelle Schäden an dem Antrieb (z. B. Maschine oder Endstufe) während dem Wiedereinschalten der FOR und der Endstufe verringert oder sogar vermieden werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann ein Schutz der Maschine durch das Ausschalten der Endstufe verbessert werden. Mit anderen Worten kann die Maschine geschützt werden, und dabei möglicherweise ein Ausschalten bzw. Abbremsen bis zum Stillstand vermieden werden. Ferner können unter Umständen hohe Drehzahlen (und daraus ggf. resultierende Zerstörungen der Maschinenlager) oder ungewünschte Belastungen der Batterie (Spitzenleistungen) vermieden werden. Zusätzlich kann es möglich sein, eventuell auftretende Konsequenzen von Strompeaks beim Übergang von ausgeschalteter Endstufe zu FOR durch das Wiedereinschalten der Endstufe und erneutes Starten der FOR gemäß Ausführungsbeispielen zu verhindern. Diese Konsequenzen können ein Verursachen akustischer Probleme, ein unbeabsichtigtes Ausschalten der Endstufe, ein Verringern der Lebensdauer der Endstufe oder Batterie, ein Zerstören von Halbleiterbauteilen, eine Beeinträchtigung einer Funktionalität der Maschine oder ein Auftreten großer Stoßmomente, welche ein mechanisches Teil des Antriebs (z. B. Getriebe) möglicherweise zerstören können, umfassen. Durch Ausführungsbeispiele kann anders ausgedrückt eine Möglichkeit des Vermeidens von Strompeaks geschaffen werden. Mögliche Einsatzgebiete von Ausführungsbeispielen umfassen z. B. Stellantriebe (z. B. Servolenkung, Servomaschinen in unterschiedlichen Industriezweigen) oder Traktionsantriebe (Hybridfahrzeug, Elektromobilität, Servoantriebe in der Industrie).
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System an Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezugszeichenliste

100: Phasenstromvektor
120-1; 120-2: d,q-Koordinaten
130-1; 130-2: α,β-Koordinaten
140-1; 140-2: a,b-Koordinaten
200: FOR-Regler
252-1; 252-2: Führungsgrößen
254-1; 254-2: Sollstromvorgaben
255: Feedbacksignal
256-1; 256-2: PI-Regler
257-1; 257-2: Stellgrößen
258-1; 258-2: Spannungskomponenten
260: A,B/α,β-Wandler
262-1; 262-2; 262-3: Spannungsvorgaben
264: PWM Generator
266: Wechselrichter
268-1; 268-2; 268-3: PWM-Signale
270-1; 270-2; 270-3: Betriebsspannung
274: Umwandler
276: Weiterer Umwandler
278: Elektrischer Fluss
280: Winkelgeber
282: Elektrische Läuferkreisfrequenz
284: Mechanische Winkelgeschwindigkeit
286: Flussmodell
288: Entkoppler
290: Asynchronmaschine
310-1; 320-1; 330-1: oberer MOSFET
315-1; 325-1; 335-1: obere Diode
310-2; 320-2; 330-2: unterer MOSFET
315-2; 325-2; 335-2: untere Diode
400: Verfahren
410: Initialisieren
420: Initialisieren
500: Verfahren
510: Unterbrechen
520: Warten
530: Initialisieren
540: Initialisieren
550: Starten
600: Vorrichtung
652-1; 652-2: Führungsgrößen
654-1; 654-2: Sollstromvorgaben
655: Feedbacksignal
656-1; 656-2: PI-Regler
657-1; 657-2: Stellgrößen
658-1; 658-2: Spannungskomponenten
660: A,B/α,β-Wandler
662-1; 662-2; 662-3: Spannungsvorgaben
664: PWM Generator
666: Wechselrichter
668-1; 668-2; 668-3: PWM-Signale
670-1; 670-2; 670-3: Betriebsspannung
674: Umwandler
676: Weiterer Umwandler
677: Zusätzlicher Umwandler
678: Elektrischer Fluss
680: Winkelgeber
682: Elektrische Läuferkreisfrequenz
684: Mechanische Winkelgeschwindigkeit
686: Flussmodell
687: Elektrische Winkelgeschwindigkeit
688: Entkoppler
690: Asynchronmaschine
691: Prozessor
692: Drehzahl
693: Batteriestrom
694: Batteriespannung
695: Signal
696-1; 696-2: Integratorwerte
700: Algorithmus
702: Start
704: konventionelle FOR
706: Überwachen
708: Ausgeschalteter Zustand
710: Zeitüberwachung
712: Zustandsermittlung
714: Berechnung
716: Umschalten
718: Setzen
720: Berechnung
722: Ermittlung
724: FOR
726: Einstellschritt
728: Ende
810-1; 810-2; 810-3: Verlauf des Phasenstroms
820-1; 820-2; 820-3: Verlauf des Rotorflusses
830-1; 830-2; 830-3: Verlauf des Drehmoments
840-1; 840-2; 840-3: Verlauf der Drehzahl

Claims

Ein Verfahren (400) zum Initialisieren einer Regelung für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine bei einem Übergang von einer Unterbrechung einer Versorgungsspannung der Asynchron-Drehstrommaschine an einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine an einem aktuellen Samplezeitpunkt, umfassend: Initialisieren (410) eines Entkopplungsnetzwerks mit einem Startwert für eine Spannungsvorgabe an einem einem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend ein Initialisieren (420) eines Regelkreises mit einem integrativen Anteil des Regelkreises zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt, welcher auf einer Stellgröße Y basiert, wobei der integrative Anteil unter Berücksichtigung einer Sollstromvorgabe für den aktuellen Samplezeitpunkt bestimmt wird.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der integrative Anteil Y_I zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt (k – 1) unter Berücksichtigung einer Sollstromvorgabe I_Ref(k) für den aktuellen Samplezeitpunkt (k), der Stellgröße Y zu dem aktuellen Samplezeitpunkt (k), und eines Koeffizienten für einen Vorsteuerungsanteil K_V einer Proportional-Integral-Regelung basierend auf der Gleichung: Y_I = Y – K_V·I_Ref(k). bestimmt wird.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Initialisieren (410; 420) des Entkopplungsnetzwerks oder des Regelkreises frühestens erfolgt, wenn eine Mindestzeitdauer seit einem Beginn der Unterbrechung der Versorgungsspannung erreicht ist.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 4, wobei die Mindestzeitdauer T_offmin wenigstens einem Doppelten und höchstens einem Fünffachen einer elektrischen Zeitkonstante T_el der Asynchron-Drehstrommaschine entspricht.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 5, wobei die elektrische Zeitkonstante gemäß der Gleichung:
mit L_1σ = σL₁ und
bestimmt wird, wobei σ eine Streuziffer, L₁ eine Selbstinduktivität des Stators, M eine Hauptinduktivität, R₁ einen Widerstand einer Statorwicklung des Stators, L₂ eine Selbstinduktivität des Rotors, und R₂ einen Widerstand einer Rotorwicklung des Rotors angibt.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Regelkreis zur feldorientierten Regelung der Asynchron-Drehstrommaschine dient.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der vorangegangene Samplezeitpunkt dem aktuellen Samplezeitpunkt unmittelbar voraus geht.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Startwert für die Spannungsvorgabe zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt (k – 1) eine Komponente U_1A und eine Komponente U_1B eines mit einem Statorfeld mitbewegten Koordinatensystems umfasst, und basierend auf den Gleichungen:
bestimmt wird, wobei M eine Hauptinduktivität, L₂ eine Selbstinduktivität des Rotors, R₂ ein Widerstand einer Rotorwicklung des Rotors, Ψ_2A(k) ein geschätzter Flussbetrag aus einem Flussmodell zu dem aktuellen Samplezeitpunkt (k), und ω_m(k) eine elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors zu dem aktuellen Samplezeitpunkt (k) angibt.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Regelkreis ausschließlich eine Proportional-Integral-Regelung verwendet.
Vorrichtung (600) zum Initialisieren eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb einer Asynchron-Drehstrommaschine (690) bei einem Übergang von einer Unterbrechung eines Versorgungsstromes der Asynchron-Drehstrommaschine (690) zu einem geregelten Betrieb der Asynchron-Drehstrommaschine (690) an einem aktuellen Samplezeitpunkt, umfassend: ein Entkopplungsnetzwerk (688), welches dazu ausgebildet ist, eine Spannungsvorgabe (658-1; 658-2), die zu einem Betriebszustand der Asynchron-Drehstrommaschine (690) an dem aktuellen Samplezeitpunkt korrespondiert, basierend auf einer Spannungsvorgabe zu einem dem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt und einer Stellgröße Y des Regelkreises, die zu einem Betriebszustand der Drehstrommaschine an dem aktuellen Samplezeitpunkt korrespondiert, zu initialisieren; und einen Regler (656-1; 656-2), welcher dazu ausgebildet ist, die Stellgröße Y auf einen Wert von Null zu setzen.
Verfahren (500) zum Unterbrechen eines Betriebs eines mittels feldorientierter Regelung betriebenen elektrischen Motors, umfassend: Unterbrechen (510) einer Versorgungsspannung des elektrischen Motors; Warten (520) um eine vordefinierte Wartezeit; Initialisieren (530) eines Entkopplungsnetzwerkes mit einem Startwert für eine Spannungsvorgabe zu einem einem aktuellen Samplezeitpunkt vorangegangenen Samplezeitpunkt; Initialisieren (540) eines Regelkreises mit einer Stellgröße Y, welche auf einem integrativen Anteil des Regelkreises zu dem vorangegangenen Samplezeitpunkt basiert, wobei der integrative Anteil unter Berücksichtigung einer Sollstromvorgabe für den aktuellen Samplezeitpunkt bestimmt wird; und Starten (550) einer feldorientierten Regelung.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 12, wobei die vordefinierte Wartezeit wenigstens einem Doppelten einer elektrischen Zeitkonstante des elektrischen Motors
entspricht.
Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 12 oder 13, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.