DE102019212168A1 - Process for the sensorless operation of a three-phase machine - Google Patents

Process for the sensorless operation of a three-phase machine Download PDF

Info

Publication number
DE102019212168A1
DE102019212168A1 DE102019212168.3A DE102019212168A DE102019212168A1 DE 102019212168 A1 DE102019212168 A1 DE 102019212168A1 DE 102019212168 A DE102019212168 A DE 102019212168A DE 102019212168 A1 DE102019212168 A1 DE 102019212168A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
determined
stator
phase
integration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019212168.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Volker Schueren
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102019212168.3A priority Critical patent/DE102019212168A1/en
Priority to CN201910815724.4A priority patent/CN112398404A/en
Publication of DE102019212168A1 publication Critical patent/DE102019212168A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/28—Stator flux based control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine, insbesondere einer Reluktanzmaschine oder einer Synchronmaschine mit eingebetteten Magneten, mit einem Stator und einem Rotor durch eine flussorientierte Regelung, wobei im Zuge einer ersten Regelung eine d-Komponente eines Statorstroms geregelt wird und im Zuge einer zweiten Regelung eine q-Komponente des Statorstroms geregelt wird und wobei aus der d-Komponente des Statorstroms und der q-Komponente des Statorstroms eine n-phasige Statorspannung bestimmt wird, wobei ein Rotorlagewinkel mittels eines Flussmodells (200) in Abhängigkeit von der n-phasigen Statorspannung bestimmt wird, im Zuge dessen eine Integration (205, 207) der n-phasigen Statorspannung durchgeführt wird, wobei die erste Regelung der d-Komponente des Statorstroms und/oder die zweite Regelung der q-Komponente des Statorstroms in Abhängigkeit von dem bestimmten Rotorlagewinkel durchgeführt werden, wobei wenigstens ein Korrekturwert für die Integration (205, 207) im Zuge wenigstens einer dritten Regelung (259, 260) in Abhängigkeit von einem gemessenen n-phasigen Strom der Drehstrommaschine bestimmt wird, wobei die Integration (205, 207) in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Korrekturwert durchgeführt wird.The invention relates to a method for encoderless operation of a three-phase machine, in particular a reluctance machine or a synchronous machine with embedded magnets, with a stator and a rotor by a flux-oriented control, with a d component of a stator current being controlled in the course of a first control and in the course of a second control, a q-component of the stator current is regulated and an n-phase stator voltage is determined from the d-component of the stator current and the q-component of the stator current, a rotor position angle using a flux model (200) depending on the n-phase Stator voltage is determined, in the course of which an integration (205, 207) of the n-phase stator voltage is carried out, the first regulation of the d component of the stator current and / or the second regulation of the q component of the stator current as a function of the determined rotor position angle be carried out, at least one correction value fü r the integration (205, 207) is determined in the course of at least one third control (259, 260) as a function of a measured n-phase current of the three-phase machine, the integration (205, 207) being carried out as a function of the at least one correction value .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine, insbesondere einer Reluktanzmaschine, mit einem Stator und einem Rotor durch eine feldorientierte Regelung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for the sensorless operation of a three-phase machine, in particular a reluctance machine, with a stator and a rotor by means of a field-oriented control, as well as a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Drehstrommaschinen, insbesondere Elektromotoren, können in verschiedenen industriellen Anwendungen wie Schraubsystemen z.B. als Antrieb rotierender Wellen Verwendung finden. Zur Regelung von Drehzahl und/oder Drehmoment ist bei solchen Drehstrommaschinen in aller Regel die Kenntnis des aktuellen Rotorlagewinkels nötig. Während hierzu entsprechende Geber bzw. Sensoren verwendet werden können, gibt es immer mehr Bereiche, in denen eine sog. geberlose Regelung angestrebt wird, da damit ein zusätzliches Bauteil entfallen kann, das zudem oftmals aufgrund von Vibrationen bei Betrieb ungenaue Werte liefern kann.Three-phase machines, especially electric motors, can be used in various industrial applications such as screw systems, e.g. as a drive for rotating shafts. In order to regulate the speed and / or torque in such three-phase machines, knowledge of the current rotor position angle is generally necessary. While appropriate encoders or sensors can be used for this purpose, there are more and more areas in which what is known as encoderless control is sought, as this means that an additional component can be omitted, which can often deliver inaccurate values due to vibrations during operation.

Ein derartiger geberloser, feldorientierter Betrieb von Drehstrommaschinen wird beispielsweise in der DE 195 31 771 B4 und der EP 1 037 377 A2 gezeigt.Such an encoderless, field-oriented operation of three-phase machines is for example in the DE 195 31 771 B4 and the EP 1 037 377 A2 shown.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine, insbesondere einer Reluktanzmaschine oder eines Synchronmotors mit eingebetteten Magneten, mit einem Stator und einem Rotor durch eine flussorientierte bzw. feldorientierte Regelung (FOR) sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for encoderless operation of a three-phase machine, in particular a reluctance machine or a synchronous motor with embedded magnets, with a stator and a rotor by a flux-oriented or field-oriented control (FOR) and a computing unit and a computer program for its implementation with the features of the independent Claims proposed. Advantageous configurations are the subject of the subclaims and the description below.

Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens wird im Zuge einer ersten Regelung eine d-Komponente eines Statorstroms geregelt und im Zuge einer zweiten Regelung eine q-Komponente des Statorstroms. Beispielsweise kann zu diesem Zweck jeweils eine PI-Regelung vorgesehen sein. Aus der d-Komponente des Statorstroms und der q-Komponente des Statorstroms wird eine n-phasige Statorspannung bestimmt, insbesondere ein Soll-Wert der n-phasigen Statorspannung. Insbesondere wird somit ein Soll-Wert für den Statorstrom in einem d/q-Koordinatensystem bestimmt und aus diesem Soll-Wert des Statorstroms wird der Soll-Wert der n-phasigen Statorspannung bestimmt. Insbesondere wird gemäß dem bestimmten Soll-Wert der n-phasigen Statorspannung eine entsprechende Spannung an den Stator angelegt.In the context of the present method, a d component of a stator current is regulated in the course of a first regulation and a q component of the stator current is regulated in the course of a second regulation. For example, a PI control can be provided for this purpose. An n-phase stator voltage is determined from the d component of the stator current and the q component of the stator current, in particular a setpoint value for the n-phase stator voltage. In particular, a target value for the stator current is determined in a d / q coordinate system and the target value of the n-phase stator voltage is determined from this target value of the stator current. In particular, a corresponding voltage is applied to the stator according to the determined setpoint value of the n-phase stator voltage.

Im Zuge der flussorientierten bzw. feldorientierten Regelung wird mittels eines Flussmodells ein Rotorlagewinkel bestimmt. Die erste Regelung der d-Komponente des Statorstroms und/oder die zweite Regelung der q-Komponente des Statorstroms werden in Abhängigkeit von dem bestimmten Rotorlagewinkel durchgeführt.In the course of the flow-oriented or field-oriented control, a rotor position angle is determined using a flow model. The first regulation of the d component of the stator current and / or the second regulation of the q component of the stator current are carried out as a function of the rotor position angle determined.

Das d/q-Koordinatensystem bietet die Möglichkeit, n-phasige Größen der n-phasigen Drehstrommaschine in einem zweidimensionalen, drehfeldfesten Koordinatensystem darzustellen, mit den zueinander rechtwinkligen Achsen d und q, welches mit der Kreisfrequenz Ωrotor mit dem Rotor mitrotiert. Durch eine sog. d/q-Transformation oder Park-Transformation kann das n-dimensionale Koordinatensystem in das d/q-Koordinatensystem transformiert werden. Für die d/q-Transformation ist der Rotorlagewinkel θ zwischen Statorfeld und Rotorfeld von Bedeutung, um das d/q-Koordinatensystem mit korrekter Winkelgeschwindigkeit und Phasenlage mit dem Rotor mitrotieren zu lassen.The d / q coordinate system offers the possibility of displaying n-phase variables of the n-phase three-phase machine in a two-dimensional, rotating field-fixed coordinate system, with axes d and q at right angles to each other, which rotates with the rotor at the angular frequency Ω rotor . The n-dimensional coordinate system can be transformed into the d / q coordinate system by a so-called d / q transformation or Park transformation. The rotor position angle θ between the stator field and the rotor field is important for the d / q transformation in order to allow the d / q coordinate system to rotate with the rotor with the correct angular velocity and phase position.

Im vorliegenden Verfahren wird der Rotorlagewinkel mittels des Flussmodells in Abhängigkeit von der n-phasigen Statorspannung bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von dem Soll-Wert der n-phasigen Statorspannung. Im Zuge dessen wird eine Integration der n-phasigen Statorspannung durchgeführt, insbesondere eine Integration des Soll-Werts der n-phasigen Statorspannung. Dem Flussmodell werden als Eingangsgrößen insbesondere der Soll-Wert der n-phasigen Statorspannung und ein insbesondere gemessener n-phasiger Statorstrom der Drehstrommaschine zugeführt. Als Ausgangsgrößen stellt das Flussmodell zweckmäßigerweise den Rotorlagewinkel und ferner insbesondere die Drehzahl der Drehstrommaschine bereit.In the present method, the rotor position angle is determined by means of the flux model as a function of the n-phase stator voltage, in particular as a function of the setpoint value of the n-phase stator voltage. In the course of this, the n-phase stator voltage is integrated, in particular an integration of the setpoint value of the n-phase stator voltage. In particular, the setpoint value of the n-phase stator voltage and a particularly measured n-phase stator current of the three-phase machine are fed to the flux model as input variables. The flux model expediently provides the rotor position angle and also, in particular, the speed of the three-phase machine as output variables.

Der Rotorlagewinkel kann mittels des Flussmodells insbesondere aus einem magnetischen Rotorfluss ermittelt werden, wobei in dem Flussmodell anhand des im Stator (bzw. dessen Wicklungen oder Phasen) fließenden Stroms, der am Stator (bzw. dessen Wicklungen oder Phasen) anliegenden Spannung, eines ohmschem Widerstands des Stators (bzw. dessen Wicklungen oder Phasen) und der Induktivitäten des Stators der Rotorfluss ermittelt wird. Regelungstechnisch kann das Flussmodell als sog. Beobachter implementiert werden.The rotor position angle can be determined by means of the flux model, in particular from a magnetic rotor flux, with an ohmic resistance in the flux model based on the current flowing in the stator (or its windings or phases), the voltage applied to the stator (or its windings or phases) of the stator (or its windings or phases) and the inductances of the stator, the rotor flux is determined. In terms of control technology, the flow model can be implemented as a so-called observer.

Bei dem Flussmodell kann der Rotorfluss zweckmäßigerweise mittels eines Integrals über die Statorspannung, von der ein Produkt aus dem Statorstrom mit dem ohmschen Widerstand des Stators abgezogen wird, ermittelt werden. Vom Wert dieses Integrals wird insbesondere noch ein Produkt aus der Induktivität des Stators mit dem Statorstrom abgezogen. Aus dem auf diese Weise ermittelten Rotorfluss kann dann unter Anwendung der Arkustangens-Funktion der Rotorlagewinkel ermittelt werden. Eine zeitliche Ableitung des Rotorlagewinkels ergibt nach Division durch die Polpaarzahl zudem die Winkelgeschwindigkeit des Rotors, welche der Drehzahl der Drehstrommaschine entspricht.With the flux model, the rotor flux can expediently be determined by means of an integral over the stator voltage, from which a product of the stator current and the ohmic resistance of the stator is subtracted. A product of the The inductance of the stator is subtracted with the stator current. From the rotor flux determined in this way, the rotor position angle can then be determined using the arctangent function. A time derivative of the rotor position angle, after division by the number of pole pairs, also gives the angular speed of the rotor, which corresponds to the speed of the three-phase machine.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird wenigstens ein Korrekturwert für die Integration im Zuge wenigstens einer dritten Regelung bestimmt und die Integration wird in Abhängigkeit von diesem wenigstens einen Korrekturwert durchgeführt. Der wenigstens eine Korrekturwert wird im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung in Abhängigkeit von einem gemessenen n-phasigen Statorstrom der Drehstrommaschine bestimmt. Insbesondere wird der bestimmte wenigstens eine Korrekturwert vor der Integration von der Statorspannung abgezogen. Zweckmäßigerweise kann vor der Integration von der Statorspannung ebenfalls ein Produkt aus dem Statorstrom mit dem ohmschen Widerstand des Stators abgezogen werden.In the context of the present invention, at least one correction value for the integration is determined in the course of at least one third regulation and the integration is carried out as a function of this at least one correction value. The at least one correction value is determined in the course of the at least one third control as a function of a measured n-phase stator current of the three-phase machine. In particular, the determined at least one correction value is subtracted from the stator voltage before integration. A product of the stator current with the ohmic resistance of the stator can also expediently be subtracted from the stator voltage before the integration.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird somit eine geberlose Regelung von Drehstrommaschinen vorgeschlagen, die durch eine Flusssymmetrierung bzw. eine Symmetrierung von aufintegrierten Flusskomponenten erreicht wird. Diese Symmetrierung der aufintegrierten Flusskomponenten geschieht dadurch, dass sie mit Flusssignalen verglichen werden, die auf einem alternativen Weg, im Wesentlichen aus den Strömen statt aus den Spannungen berechnet werden. Aus der Differenz kann beispielsweise mittels PI-Reglern eine Korrekturspannung für die Flussintegratoren abgeleitet werden.In the context of the present invention, a sensorless control of three-phase machines is proposed, which is achieved by a flux symmetrization or a symmetrization of integrated flux components. This balancing of the integrated flux components takes place in that they are compared with flux signals, which are calculated in an alternative way, essentially from the currents instead of the voltages. A correction voltage for the flux integrators can be derived from the difference, for example by means of PI controllers.

Durch den Korrekturwert kann eine Verbesserung des Flussmodells erreicht werden und es kann eine einfache Optimierung der geberlosen Regelung erzielt werden. Drift der Integration kann durch die Winkelkorrektur verhindert werden und es kann insbesondere eine dynamische Winkelkorrektur ermöglicht werden. Eine Verfälschung des Flusses kann auch bei kleinen Drehzahlen vermieden werden. Die Drehstrommaschine kann insbesondere auch bei niedrigen Drehzahlen geberlos mit hoher Effizienz geregelt werden.The correction value can improve the flow model and a simple optimization of the sensorless control can be achieved. Integration drift can be prevented by the angle correction and, in particular, a dynamic angle correction can be made possible. A falsification of the flow can be avoided even at low speeds. The three-phase machine can be regulated with high efficiency without an encoder, especially at low speeds.

Der Korrekturwert wird dabei zweckmäßigerweise mit Hilfe von Größen bestimmt, die ohnehin bereits bekannt bzw. vorhanden sind. Es ist zweckmäßigerweise nicht notwendig, für die Bestimmung des Korrekturwerts zusätzliche Größen oder Parameter messtechnisch zu erfassen, was die Regeldynamik beeinflussen könnte. Somit wird insbesondere kein Zusatzaufwand für Messeinrichtungen benötigt. Insbesondere erfolgt die Bestimmung des Korrekturwerts zweckmäßigerweise ohne Messwerte für die Statorspannung.The correction value is expediently determined with the aid of variables that are already known or available anyway. It is expediently not necessary for the determination of the correction value to record additional quantities or parameters by measurement, which could influence the control dynamics. Thus, in particular, no additional effort is required for measuring devices. In particular, the correction value is expediently determined without measured values for the stator voltage.

Neben dem d/q-Koordinatensystem besteht ferner die Möglichkeit, das n-dimensionale Koordinatensystem durch eine sog. Clarke-Transformation in ein statorfestes α/β-Koordinatensystem zu transformieren. Bei der Clarke-Transformation wird das zugrundeliegende rechtwinklige Koordinatensystem gleich dem ruhenden Stator gewählt und in der komplexen Ebene mit dem Realteil α und dem Imaginärteil β abgebildet. Eine Achse des n-dimensionalen Koordinatensystems, üblicherweise die Achse U, fällt dabei mit der reellen Achse α zusammen. Das Flussmodell wird insbesondere im α/β-Koordinatensystem gerechnet.In addition to the d / q coordinate system, there is also the possibility of transforming the n-dimensional coordinate system into a stator-fixed α / β coordinate system using a so-called Clarke transformation. In the Clarke transformation, the underlying right-angled coordinate system is chosen to be the same as the stationary stator and mapped in the complex plane with the real part α and the imaginary part β. One axis of the n-dimensional coordinate system, usually the U axis, coincides with the real axis α. The flow model is calculated in particular in the α / β coordinate system.

Vorteilhafterweise werden in dem Flussmodell eine erste Integration einer α-Komponente der Statorspannung und eine zweite Integration einer β-Komponente der Statorspannung durchgeführt. Zu diesem Zweck wird am Eingang des Flussmodells insbesondere eine Clarke-Transformation der n-phasigen Statorspannung durchgeführt, insbesondere eine Clarke-Transformation des Soll-Werts der Statorspannung. Im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung werden vorteilhafterweise ein erster Korrekturwert für die Integration der α-Komponente der Statorspannung und ein zweiter Korrekturwert für die Integration der β-Komponente der Statorspannung bestimmt. Zweckmäßigerweise wird für die Bestimmung dieser Korrekturwerte jeweils eine PI-Regelung durchgeführt.A first integration of an α component of the stator voltage and a second integration of a β component of the stator voltage are advantageously carried out in the flux model. For this purpose, a Clarke transformation of the n-phase stator voltage is carried out at the input of the flux model, in particular a Clarke transformation of the setpoint value of the stator voltage. In the course of the at least one third regulation, a first correction value for the integration of the α component of the stator voltage and a second correction value for the integration of the β component of the stator voltage are advantageously determined. A PI control is expediently carried out in each case to determine these correction values.

Der erste Korrekturwert wird zweckmäßigerweise vor der ersten Integration von der α-Komponente der Statorspannung abgezogen. Insbesondere kann vor der ersten Integration von der α-Komponente der Statorspannung ferner ein Produkt aus der α-Komponente des Statorstroms mit dem ohmschen Widerstand des Stators abgezogen werden.The first correction value is expediently subtracted from the α component of the stator voltage before the first integration. In particular, before the first integration of the α component of the stator voltage, a product of the α component of the stator current and the ohmic resistance of the stator can also be subtracted.

Analog wird der zweite Korrekturwert zweckmäßigerweise vor der zweiten Integration von der β-Komponente der Statorspannung abgezogen. Insbesondere wird vor dieser zweiten Integration ferner ein Produkt aus der β-Komponente des Statorstroms mit dem ohmschen Widerstand des Stators von der β-Komponente der Statorspannung abgezogen.Similarly, the second correction value is expediently subtracted from the β component of the stator voltage before the second integration. In particular, before this second integration, a product of the β component of the stator current with the ohmic resistance of the stator is subtracted from the β component of the stator voltage.

Vorteilhafterweise wird eine Differenz aus der integrierten n-phasigen Statorspannung und einem Produkt einer Induktivität des Stators mit dem gemessenen n-phasigen Statorstrom bestimmt. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von dieser Differenz der wenigstens eine Korrekturwert für die Integration im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung bestimmt. Insbesondere kann der wenigstens eine Korrekturwert aus dieser Differenz mittels PI-Regler bestimmt werden.A difference is advantageously determined from the integrated n-phase stator voltage and a product of an inductance of the stator with the measured n-phase stator current. The at least one correction value for the integration in the course of the at least one third control is preferably determined as a function of this difference. In particular, the at least one correction value can be determined from this difference by means of a PI controller.

Insbesondere wird der gemessene n-phasige Statorstrom am Eingang des Flussmodells mittels Clarke-Transformation in dem α/β-Koordinatensystem ausgedrückt. Auf diese Weise können die α- und β-Komponente des Statorstroms bestimmt werden, welche mit dem ohmschen Widerstand des Stators multipliziert werden, so dass diese Produkte jeweils von der α- und β-Komponente der Statorspannung vor deren Integrationen abgezogen werden können. Anschließend wird insbesondere eine Transformation der α- und β-Komponenten des Statorstroms in das d/q-Koordinatensystem vorgenommen.In particular, the measured n-phase stator current at the input of the flux model is expressed by means of Clarke transformation in the α / β coordinate system. In this way, the α and β components of the stator current can be determined, which are multiplied by the ohmic resistance of the stator, so that these products can be subtracted from the α and β components of the stator voltage before they are integrated. In particular, a transformation of the α and β components of the stator current into the d / q coordinate system is then carried out.

Zweckmäßigerweise wird eine d-Komponente des Statorstroms mit einer Differenz einer d-Komponente und einer q-Komponente der Induktivität multipliziert. Das so erhaltene Produkt in d/q-Koordinaten wird insbesondere in α/β-Koordinaten transformiert. Somit wird insbesondere eine α-Komponente des Produkts bestimmt, welche zweckmäßigerweise zur Bildung der Differenz mit der integrierten α-Komponente der Statorspannung verwendet wird. Entsprechend wird eine β-Komponente des Produkts zur Bildung der Differenz mit der integrierten β-Komponente der Statorspannung verwendet.A d component of the stator current is expediently multiplied by a difference between a d component and a q component of the inductance. The product in d / q coordinates obtained in this way is transformed in particular into α / β coordinates. Thus, in particular an α-component of the product is determined which is expediently used to form the difference with the integrated α-component of the stator voltage. Accordingly, a β component of the product is used to form the difference with the integrated β component of the stator voltage.

Vorteilhafterweise wird der wenigstens eine Korrekturwert für die Integration im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung in Abhängigkeit von einem magnetischen Fluss, insbesondere von einem permanentmagnetischen Rotorfluss bestimmt. Insbesondere ist diese Möglichkeit für permanenterregte Synchronmaschinen mit Permanentmagneten eingebettet unterhalb der Oberfläche des Rotors (IPM) geeignet.The at least one correction value for the integration is advantageously determined in the course of the at least one third control as a function of a magnetic flux, in particular a permanent magnetic rotor flux. This option is particularly suitable for permanently excited synchronous machines with permanent magnets embedded below the surface of the rotor (IPM).

Vorzugsweise wird ein Produkt einer Induktivität des Stators mit zumindest einer Komponente des gemessenen n-phasigen Statorstroms bestimmt, besonders bevorzugt ein Produkt der d-Komponente des Statorstroms mit einer Differenz der d-Komponente und der q-Komponente der Induktivität. Zu diesem Produkt wird vorzugsweise der magnetische Fluss addiert und es wird eine Differenz aus der integrierten n-phasigen Statorspannung und dieser Summe bestimmt. Besonders bevorzugt wird eine Differenz aus der integrierten α-Komponente der Statorspannung und dieser Summe bestimmt. In Abhängigkeit von dieser Differenz wird vorteilhafterweise der wenigstens eine Korrekturwert für die Integration im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung bestimmt, insbesondere der erste Korrekturwert für die erste Integration der α-Komponente der Statorspannung.A product of an inductance of the stator with at least one component of the measured n-phase stator current is preferably determined, particularly preferably a product of the d component of the stator current with a difference between the d component and the q component of the inductance. The magnetic flux is preferably added to this product and a difference is determined between the integrated n-phase stator voltage and this sum. A difference between the integrated α component of the stator voltage and this sum is particularly preferably determined. Depending on this difference, the at least one correction value for the integration in the course of the at least one third regulation is advantageously determined, in particular the first correction value for the first integration of the α component of the stator voltage.

Eine derartige Bestimmung der Korrekturwerte anhand von d/q-Koordinaten der Induktivität bietet sich insbesondere an für Synchron-Reluktanzmotoren (SynRM) und für permanenterregte Synchronmaschinen mit unterhalb der Oberfläche des Rotors (IPM, engl. interior mounted permanent magnet) eingebetteten Magneten.Such a determination of the correction values on the basis of d / q coordinates of the inductance is particularly useful for synchronous reluctance motors (SynRM) and for permanently excited synchronous machines with magnets embedded below the surface of the rotor (IPM, interior mounted permanent magnet).

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird auf die integrierte n-phasige Statorspannung eine Arkustangens-Funktion angewendet und der wenigstens eine Korrekturwert für die Integration wird in Abhängigkeit von einer Komponente dieser Arkustangens-Funktion bestimmt. Ergebnis der Arkustangens-Funktion sind insbesondere eine erste Komponente bezüglich eines Betrags und eine zweite Komponente bezüglich eines Winkels. Insbesondere kann aus der zweiten Komponente der Rotorlagewinkel ermittelt werden. In Abhängigkeit von dem auf diese Wiese bestimmten Rotorlagewinkel wird vorzugsweise der wenigstens eine Korrekturwert Integration im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung bestimmt.According to an advantageous embodiment, an arctangent function is applied to the integrated n-phase stator voltage and the at least one correction value for the integration is determined as a function of a component of this arctangent function. The result of the arctangent function is, in particular, a first component with regard to a magnitude and a second component with regard to an angle. In particular, the rotor position angle can be determined from the second component. Depending on the rotor position angle determined in this way, the at least one correction value integration is preferably determined in the course of the at least one third control.

Die Drehstrommaschinen kann beispielsweise zum Antrieb einer Maschine verwendet werden. Eine derartige Maschine kann insbesondere als eine Werkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Schweißsystem, ein Schraubsystem, eine Drahtsäge oder eine Fräsmaschine, oder als eine Bahnbearbeitungsmaschine, wie z.B. eine Druckmaschine, eine Zeitungsdruckmaschine, eine Tiefdruck-, Siebdruckmaschine, eine Inline-Flexodruckmaschine oder eine Verpackungsmaschine ausgebildet sein. Die Maschine kann auch als eine (Band-) Anlage zur Herstellung eines Automobils oder zur Herstellung von Komponenten eines Automobils (z.B. Verbrennungsmotoren oder Steuergeräte) ausgebildet sein.The three-phase machine can be used, for example, to drive a machine. Such a machine can in particular be designed as a machine tool, such as a welding system, a screwing system, a wire saw or a milling machine, or as a web processing machine, such as a printing machine, a newspaper printing machine, a gravure printing, screen printing machine, an inline flexographic printing machine or a packaging machine be. The machine can also be designed as a (conveyor) system for the production of an automobile or for the production of components of an automobile (e.g. internal combustion engines or control units).

Ferner kann die Drehstrommaschine beispielsweise auch in einem Fahrzeug verwendet werden und dort zweckmäßigerweise generatorisch oder motorisch betrieben werden. In einem Generatorbetrieb kann die Drehstrommaschine dabei ein Antriebsmoment aufnehmen und mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. In einem Motorbetrieb kann die Drehstrommaschine elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln und ein Antriebsmoment erzeugen.Furthermore, the three-phase machine can, for example, also be used in a vehicle and expediently operated there as a generator or as a motor. In a generator mode, the three-phase machine can absorb a drive torque and convert mechanical energy into electrical energy. In motor operation, the three-phase machine can convert electrical energy into mechanical energy and generate a drive torque.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control device, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method in the form of a computer program is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is also used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs A program can also be downloaded from a computer network (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and configurations of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described in detail below with reference to the drawing.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine unter Verwendung eines Flussmodells als ein Blockschaltbild. 1 schematically shows a preferred embodiment of a method according to the invention for the sensorless operation of a three-phase machine using a flow model as a block diagram.
  • 2 zeigt schematisch ein Flussmodell gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockschaltbild. 2 shows schematically a flow model according to a preferred embodiment of a method according to the invention as a block diagram.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine unter Verwendung eines Flussmodells als ein Blockschaltbild. 1 schematically shows a preferred embodiment of a method according to the invention for the sensorless operation of a three-phase machine using a flow model as a block diagram.

Die Drehstrommaschine 150 kann beispielsweise als Asynchronmaschine (ASM) oder als permanenterregte Synchronmaschinen (PMSM; SPM, IPM) oder vorzugsweise auch als Synchron-Reluktanzmotor (SynRM) ausgebildet sein.The three-phase machine 150 can for example be designed as an asynchronous machine (ASM) or as a permanently excited synchronous machine (PMSM; SPM, IPM) or preferably also as a synchronous reluctance motor (SynRM).

Im Zuge des Verfahrens werden als Eingangswert 101 ein Soll-Wert Id* für eine d-Komponente des Statorstroms und als Eingangswert 106 ein Soll-Wert n* für eine Drehzahl der Drehstrommaschine 150 vorgegeben.In the course of the procedure, the input value 101 a target value I d * for a d component of the stator current and as an input value 106 a target value n * for a speed of the three-phase machine 150 given.

Von dem Soll-Wert Id* wird in einer Vergleichsstelle 102 ein Ist-Wert Id der d-Komponente des Statorstroms subtrahiert, der mit Hilfe eines Flussmodells 200 und einer Messung 115 bestimmt wird, wie weiter unten noch erläutert wird. In einem hier beispielsweise als PI-Regler 103 ausgebildeten Regler wird im Zuge einer ersten Regelung die d-Komponente des Statorstroms geregelt, wobei als Ausgangsgröße eine d-Komponente Ud der Statorspannung erhalten wird. Diese wird einem Eingang 105 eines Rechenglieds 104 zugeführt, welches eine Transformation von dq-Koordinaten in UVW-Koordinaten durchführt.From the nominal value I d * is in a comparison point 102 an actual value I d is subtracted from the d component of the stator current, which is calculated using a flow model 200 and a measurement 115 is determined, as will be explained below. In one here, for example, as a PI controller 103 The d-component of the stator current is regulated in the course of a first regulation, with a d-component U d of the stator voltage being obtained as the output variable. This becomes an entrance 105 of a calculator 104 supplied, which carries out a transformation of dq coordinates into UVW coordinates.

Ferner wird von dem Soll-Wert n* der Drehzahl in einer Vergleichsstelle 107 ein Ist-Wert der Drehzahl subtrahiert, der in dem Flussmodell 200 in Abhängigkeit von einem Rotorlagewinkel θ bestimmt wird, wie weiter unten erläutert wird. In einem hier beispielsweise als Pl-Regler 108 ausgebildeten Regler wird eine Drehzahlregelung durchgeführt, wobei als Ausgangsgröße ein Sollwert für eine q-Komponente Iq des Statorstroms erhalten wird. Von diesem wird in einer Vergleichsstelle 109 ein Istwert der q-Komponente subtrahiert, der mit Hilfe des Flussmodells 200 und einer Messung 115 bestimmt wird.Furthermore, from the setpoint value n *, the speed is used in a comparison point 107 an actual value of the speed is subtracted from that in the flow model 200 is determined as a function of a rotor position angle θ, as will be explained below. In one here, for example, as a PI controller 108 speed control is carried out in the form of a controller, a setpoint value for a q component I q of the stator current being obtained as the output variable. This is in a comparison junction 109 an actual value of the q component is subtracted using the flow model 200 and a measurement 115 is determined.

In einem hier beispielsweise als Pl-Regler 110 ausgebildeten Regler wird im Zuge einer zweiten Regelung die q-Komponente des Statorstroms geregelt, wobei als Stellgröße eine q-Komponente Uq der Statorspannung erhalten wird. Diese wird einem Eingang 111 des Rechenglieds 104 zugeführt.In one here, for example, as a PI controller 110 trained controller, the q-component of the stator current is controlled in the course of a second control, a q-component U q of the stator voltage being obtained as a manipulated variable. This becomes an entrance 111 of the calculator 104 fed.

Ferner wird einem Eingang 112 des Rechenglieds 104 der in dem Flussmodell 200 bestimmte Ist-Wert des Rotorlagewinkels θ zugeführt. An einem Ausgang 113 stellt das Rechenglied 104 einen Soll-Wert Vuvw für die Statorspannung der Drehstrommaschine 150 bereit, der einer Leistungs- bzw. Regelelektronik 114 für die Drehstrommaschine 150 zugeführt wird, so dass eine Spannung entsprechend diesem Soll-Wert Vuvw anliegt.There is also an entrance 112 of the calculator 104 the one in the flow model 200 certain actual value of the rotor position angle θ supplied. At an exit 113 represents the calculator 104 a target value Vuvw for the stator voltage of the three-phase machine 150 ready, that of a power or control electronics 114 for the three-phase machine 150 is supplied so that a voltage corresponding to this target value Vuvw is applied.

Im Zuge der Messung 115 wird ein n-phasiger Statorstrom luvw gemessen. Dieser gemessene n-phasige Strom wird einem Eingang 116 des Flussmodells 200 zugeführt. Ferner wird einem Eingang 117 des Flussmodells 200 der vom Rechenglied 104 ausgegebene Soll-Wert VUVW der Statorspannung zugeführt. An einem Ausgang 118 stellt das Flussmodell 200 in die Drehzahl der Drehstrommaschine 150 bereit und an einem Ausgang 119 den Rotorlagewinkel θ.In the course of the measurement 115 an n-phase stator current luvw is measured. This measured n-phase current becomes an input 116 of the flow model 200 fed. There is also an entrance 117 of the flow model 200 the one from the calculator 104 output target value V UVW supplied to the stator voltage. At an exit 118 represents the flow model 200 into the speed of the three-phase machine 150 ready and at an exit 119 the rotor position angle θ.

Der Rotorlagewinkel θ wird ferner einem Eingang 121 eines Rechenglieds 120 zugeführt, welchem an einem Eingang 122 weiterhin der gemessene Statorstrom luvw zugeführt wird. Das Rechenglied 120 führt eine dq-Transformation durch und stellt an einem Ausgang 123 einen Ist-Wert für die d-Komponente des gemessene Statorstroms und an einem Ausgang 124 einen Ist-Wert für die q-Komponente des gemessene Statorstroms bereit, welche den Vergleichsstellen 102 und 109 zugeführt werden.The rotor attitude angle θ also becomes an input 121 of a calculator 120 fed, which at an input 122 the measured stator current luvw is still supplied. The calculator 120 performs a dq transformation and provides an output 123 an actual value for the d component of the measured stator current and at an output 124 an actual value for the q-component of the measured stator current, which the comparison points 102 and 109 are fed.

Somit werden die erste Regelung 103 der d-Komponente des Statorstroms und die zweite Regelung 110 der q-Komponente des Statorstroms in Abhängigkeit von dem bestimmten Rotorlagewinkel θ durchgeführt.Thus, the first scheme 103 the d component of the stator current and the second regulation 110 the q component of the stator current in Carried out as a function of the determined rotor position angle θ.

In 2 ist schematisch ein Flussmodell 200 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als ein Blockschaltbild dargestellt, welches insbesondere von Vorteil für Synchron-Reluktanzmotoren (SynRM) und Synchronmotoren mit vergrabenen Magneten (IPM) ist.In 2 is a schematic flow model 200 according to a preferred embodiment of the invention shown as a block diagram, which is particularly advantageous for synchronous reluctance motors (SynRM) and synchronous motors with buried magnets (IPM).

Wie oben erläutert, wird dem Flussmodell 200 an dem Eingang 116 der gemessene Statorstrom IUVW zugeführt und an dem Eingang 117 der Soll-Wert VUVW der Statorspannung. Die Werte werden insbesondere zyklisch abgetastet.As explained above, the flow model 200 at the entrance 116 the measured stator current I UVW is supplied and at the input 117 the target value V UVW of the stator voltage. In particular, the values are scanned cyclically.

In einem Rechenglied 201 wird eine Clarke-Transformation durchgeführt, um die Statorspannung VUVW in aß-Koordinaten auszudrücken. An einem Ausgang 202 des Rechenglieds 201 wird als eine erste Ausgangsgröße ein Sollwert für eine α-Komponente Vα der Statorspannung bereitgestellt und an einem Ausgang 203 als zweite Ausgangsgröße ein Sollwert für eine β-Komponente Vβ der Statorspannung.In one calculator 201 a Clarke transformation is carried out to express the stator voltage V UVW in aβ coordinates. At an exit 202 of the calculator 201 a setpoint value for an α component V α of the stator voltage is provided as a first output variable and at an output 203 as the second output variable, a desired value for a β component V β of the stator voltage.

Ferner wird in einem Rechenglied 220 eine Clarke Transformation durchgeführt, um den Statorstrom luvw in aß-Koordinaten auszudrücken. An einem Ausgang 221 stellt dieses Rechenglied 220 als erste Ausgangsgröße einen Istwert für eine α-Komponente Iα des Statorstroms bereit und an einem Ausgang 222 als zweite Ausgangsgröße einen Istwert für eine β-Komponente Iβ des Statorstroms.Furthermore, in a calculator 220 performed a Clarke transformation in order to express the stator current luvw in aß coordinates. At an exit 221 represents this calculator 220 as a first output variable an actual value for an α component I α of the stator current ready and at an output 222 as a second output variable an actual value for a β component I β of the stator current.

Die α-Komponente Iα des Statorstroms wird einer Multiplikationsstelle 223 zugeführt und dort mit dem ohmschen Widerstand Rs der Stators multipliziert. Dieses Produkt wird einer Vergleichsstelle 204 zugeführt und dort von der α-Komponente Vα der Statorspannung subtrahiert. Weiterhin wird ein Korrekturwert aus einem Block 250, wie weiter unten noch erläutert, ebenfalls berücksichtigt.The α component I α of the stator current becomes a multiplication point 223 and multiplied there by the ohmic resistance Rs of the stator. This product becomes a cold junction 204 supplied and there subtracted from the α component V α of the stator voltage. Furthermore, a correction value is made from a block 250 , as explained below, is also taken into account.

In einer Multiplikationsstelle 224 wird die β-Komponente Iβ des Statorstroms mit dem ohmschen Widerstand Rs der Stators multipliziert und dieses Produkt wird in einer Vergleichsstelle 206 von der β-Komponente Vβ der Statorspannung subtrahiert. Weiterhin wird ein Korrekturwert aus einem Block 250, wie weiter unten noch erläutert, ebenfalls berücksichtigt.In a multiplication point 224 the β component I β of the stator current is multiplied by the ohmic resistance Rs of the stator and this product is in a comparison junction 206 subtracted from the β component V β of the stator voltage. Furthermore, a correction value is made from a block 250 , as explained below, is also taken into account.

In einem ersten Integrator 205 wird eine erste Integration des korrigierten Vergleichsergebnisses der α-Komponente der Statorspannung durchgeführt und in einem zweiten Integrator 207 wird eine zweite Integration des korrigierten Vergleichsergebnisses der β-Komponente der Statorspannung durchgeführt.In a first integrator 205 a first integration of the corrected comparison result of the α component of the stator voltage is carried out and in a second integrator 207 a second integration of the corrected comparison result of the β component of the stator voltage is carried out.

Die am Ausgang 221 bereitgestellte α-Komponente Iα des Statorstroms wird ferner einer Multiplikationsstelle 240 zu geführt und dort mit der q-Komponente Lq der Induktivität des Stators multipliziert. Dieses Produkt wird in einer Vergleichsstelle 241 von der integrierten α-Komponente der Statorspannung subtrahiert.The one at the exit 221 Provided α component I α of the stator current is also a multiplication point 240 led to and multiplied there by the q component L q of the inductance of the stator. This product is in a cold junction 241 subtracted from the integrated α component of the stator voltage.

Die am Ausgang 222 bereitgestellte β-Komponente Iβ des Statorstroms wird in einer Multiplikationsstelle 242 mit der q-Komponente Lq der Induktivität des Stators multipliziert. In einer Vergleichsstelle 243 wird dieses Produkt von der integrierten β-Komponente der Statorspannung subtrahiert.The one at the exit 222 provided β component I β of the stator current is in a multiplication point 242 multiplied by the q component L q of the inductance of the stator. In a comparison junction 243 this product is subtracted from the integrated β component of the stator voltage.

In einem Rechenglied 208 wird eine Arkustangens-Funktion auf die integrierte α-Komponente der Statorspannung und auf die integrierte der β-Komponente der Statorspannung angewendet. An Ausgang 210 wird eine Komponente bezüglich eines Winkels bereitgestellt.In one calculator 208 an arctangent function is applied to the integrated α-component of the stator voltage and to the integrated β-component of the stator voltage. At the exit 210 a component relating to an angle is provided.

Die Komponente bezüglich des Winkels wird als der Rotorlagewinkel θ an Ausgang 119 bereitgestellt. Im Rechenglied 213 wird durch eine zeitliche Ableitung des Rotorlagewinkels θ eine Winkelgeschwindigkeit des Rotors, welche der Drehzahl der Drehstrommaschine 150 entspricht, bestimmt und an Ausgang 118 bereitgestellt.The component related to the angle is called the rotor attitude angle θ at output 119 provided. In the calculator 213 a time derivative of the rotor position angle θ becomes an angular speed of the rotor, which is the speed of the three-phase machine 150 corresponds, determined and at output 118 provided.

Im Rahmen der vorliegende Erfindung wird in Block 250 wenigstens ein Korrekturwert für die Integrationen 205, 207 im Zuge wenigstens einer dritten Regelung 259, 260 bestimmt und die Integrationen 205, 207 werden in Abhängigkeit von diesem wenigstens einen Korrekturwert durchgeführt.In the context of the present invention, in block 250 at least one correction value for the integrations 205 , 207 in the course of at least one third regulation 259 , 260 determined and the integrations 205 , 207 at least one correction value is carried out as a function of this.

Der wenigstens eine Korrekturwert wird in Abhängigkeit von dem am Eingang 116 bereitgestellten gemessenen n-phasigen Statorstrom luvw der Drehstrommaschine 150 und/oder in Abhängigkeit von dem am Eingang 117 bereitgestellten Soll-Wert der VUVW der Statorspannung der Drehstrommaschine 150 bestimmt.The at least one correction value is dependent on that at the input 116 provided measured n-phase stator current luvw of the three-phase machine 150 and / or depending on the one at the entrance 117 provided setpoint value of the V UVW of the stator voltage of the three-phase machine 150 certainly.

Zu diesem Zweck wird die α-Komponente Iα des Statorstroms einem Eingang 226 eines Rechenglieds 225 zugeführt und die die β-Komponente Iβ des Statorstroms wird dem Rechenglied 225 am Eingang 227 zugeführt. Ferner wird dem Rechenglied 225 am Eingang 228 der Rotorlagewinkel θ zugeführt.For this purpose, the α component I α of the stator current becomes an input 226 of a calculator 225 fed and the β component I β of the stator current is the arithmetic element 225 at the entrance 227 fed. Furthermore, the calculator 225 at the entrance 228 the rotor position angle θ supplied.

Das Rechenglied 225 führt eine dq-Transformation des Statorstroms durch und stellt am Ausgang 229 eine d-Komponente Id des Statorstroms bereit und am Ausgang 230 eine q-Komponente Iq des Statorstroms.The calculator 225 performs a dq-transformation of the stator current and provides at the output 229 a d component I d of the stator current ready and at the output 230 a q component I q of the stator current.

Die d-Komponente Id des Statorstroms wird in einer Multiplikationsstelle 231 mit einer Differenz (Ld-Lq) einer d-Komponente Ld und einer q-Komponente Lq der Induktivität des Stators multipliziert.The d component I d of the stator current is in a multiplication point 231 with a difference (L d - L q ) a d component L d and a q component L q of the inductance of the stator are multiplied.

Beim einer permanenterregten Synchronmaschine mit Permanentmagneten eingebettet unterhalb der Oberfläche des Rotors (IPM) wird zu dem in der Multiplikationsstelle 231 gebildeten Produkt in einer Additionsstelle 232 ein magnetischer Fluss ΨM addiert. Der magnetische Fluss ΨM, insbesondere der permanentmagnetische Rotorfluss, wird in Block 233 bestimmt.In the case of a permanent magnet synchronous machine with permanent magnets embedded below the surface of the rotor (IPM) it becomes that in the multiplication point 231 formed product in an addition point 232 a magnetic flux Ψ M is added. The magnetic flux Ψ M , in particular the permanent magnetic rotor flux, is in block 233 certainly.

Diese Summe wird einem Rechenglied 251 an einem Eingang 252 zugeführt. Dem Eingang 253 des Rechenglieds 251 wird von dem Glied 234 der Wert Null zugeführt. Ferner wird dem Rechenglied 251 am Eingang 254 der Rotorlagewinkel θ zugeführt.This sum becomes an arithmetic element 251 at an entrance 252 fed. The entrance 253 of the calculator 251 becomes of the limb 234 the value zero is supplied. Furthermore, the calculator 251 at the entrance 254 the rotor position angle θ supplied.

Das Rechenglied 251 führt wiederum eine Transformation in aß-Koordinaten durch und stellt am Ausgang 255 eine α-Komponente und am Ausgang 256 eine β-Komponente der Produkte des Statorstoms mit der Statorinduktivität bereit.The calculator 251 again carries out a transformation in aß-coordinates and puts at the output 255 an α component and at the output 256 a β component of the products of the stator current with the stator inductance ready.

In einer Vergleichsstelle 257 wird von dieser α-Komponente der Produkte die aufintegrierte α-Komponente der Statorspannung subtrahiert. In einem hier beispielsweise als Pl-Regler 259 ausgebildeten Regler wird eine Regelung dieser Differenz durchgeführt, um einen ersten Korrekturwert für die erste Integration 205 zu bestimmen. Dieser Korrekturwert wird in der Vergleichsstelle 204 von der α-Komponente der Statorspannung subtrahiert. Somit wird die erste Integration 205 in Abhängigkeit von diesem ersten Korrekturwert durchgeführt.In a comparison junction 257 the integrated α component of the stator voltage is subtracted from this α component of the products. In one here, for example, as a PI controller 259 trained controller, this difference is regulated to a first correction value for the first integration 205 to determine. This correction value is stored in the reference junction 204 subtracted from the α component of the stator voltage. Thus the first integration 205 carried out as a function of this first correction value.

In einer Vergleichsstelle 258 wird von der β-Komponente der Produkte die aufintegrierte β-Komponente der Statorspannung subtrahiert. In einem hier beispielsweise als Pl-Regler 260 ausgebildeten Regler wird eine Regelung dieser Differenz durchgeführt, um einen zweiten Korrekturwert für die zweite Integration 207 zu bestimmen. Dieser Korrekturwert wird in der Vergleichsstelle 206 von der β-Komponente der Statorspannung subtrahiert und die zweite Integration 207 wird in Abhängigkeit von dem zweiten Korrekturwert durchgeführt.In a comparison junction 258 the integrated β component of the stator voltage is subtracted from the β component of the products. In one here, for example, as a PI controller 260 trained controller, this difference is controlled to a second correction value for the second integration 207 to determine. This correction value is stored in the reference junction 206 subtracted from the β component of the stator voltage and the second integration 207 is carried out as a function of the second correction value.

Durch die Korrekturwerte kann eine Verbesserung des Flussmodells erreicht werden und es kann eine einfache Optimierung der geberlosen Regelung der Drehstrommaschine 150 erzielt werden. Drift der Integrationen 205, 207 kann durch die Korrekturwerte verhindert werden und es kann insbesondere eine dynamische Winkelkorrektur ermöglicht werden. Eine Verfälschung des Flusses kann auch bei kleinen Drehzahlen vermieden werden. Die Drehstrommaschine 150 kann insbesondere auch bei niedrigen Drehzahlen geberlos mit hoher Effizienz geregelt werden.The correction values can improve the flux model, and the sensorless control of the three-phase machine can be optimized in a simple manner 150 be achieved. Drift of integrations 205 , 207 can be prevented by the correction values and, in particular, a dynamic angle correction can be made possible. A falsification of the flow can be avoided even at low speeds. The three-phase machine 150 can be regulated with high efficiency without an encoder, especially at low speeds.

Die Korrekturwerte werden mit Hilfe von Größen bestimmt, die ohnehin bereits bekannt bzw. vorhanden sind, insbesondere in Abhängigkeit von dem am Eingang 116 bereitgestellten gemessenen n-phasigen Statorstrom IUVW der Drehstrommaschine 150 und in Abhängigkeit von dem am Eingang 117 bereitgestellten Soll-Wert VUVW der Statorspannung der Drehstrommaschine 150. Es ist daher insbesondere nicht notwendig, für die Bestimmung der Korrekturwerte zusätzliche Größen oder Parameter messtechnisch zu erfassen, insbesondere Messwerte für die Statorspannung, was die Regeldynamik beeinflussen könnte. Somit wird insbesondere kein Zusatzaufwand für Messeinrichtungen benötigt.The correction values are determined with the aid of variables that are already known or available anyway, in particular as a function of that at the input 116 provided measured n-phase stator current I UVW of the three-phase machine 150 and depending on the one at the entrance 117 provided target value V UVW of the stator voltage of the three-phase machine 150 . It is therefore not necessary, in particular, to record additional quantities or parameters by measuring technology in order to determine the correction values, in particular measured values for the stator voltage, which could influence the control dynamics. Thus, in particular, no additional effort is required for measuring devices.

In 2 ist schematisch ein Flussmodell 200b gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welches besonders geeignet ist für permanenterregte Synchronmaschinen mit Permanentmagneten eingebettet unterhalb der Oberfläche des Rotors (IPM).In 2 is a schematic flow model 200b shown in accordance with a further preferred embodiment of the method according to the invention, which is particularly suitable for permanent-magnet synchronous machines with permanent magnets embedded below the surface of the rotor (IPM).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 19531771 B4 [0003]DE 19531771 B4 [0003]
  • EP 1037377 A2 [0003]EP 1037377 A2 [0003]

Claims (10)

Verfahren zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine (150), insbesondere einer Reluktanzmaschine oder eines Synchronmotors mit eingebetteten Magneten, mit einem Stator und einem Rotor durch eine feldorientierte Regelung, wobei im Zuge einer ersten Regelung (103) eine d-Komponente eines Statorstroms geregelt wird und im Zuge einer zweiten Regelung (110) eine q-Komponente des Statorstroms geregelt wird und wobei aus der d-Komponente des Statorstroms und der q-Komponente des Statorstroms eine n-phasige Statorspannung (104, 114) bestimmt wird, wobei ein Rotorlagewinkel mittels eines Flussmodells (200) in Abhängigkeit von der n-phasigen Statorspannung bestimmt wird, im Zuge dessen eine Integration (205, 207) der n-phasigen Statorspannung durchgeführt wird, wobei die erste Regelung (103) der d-Komponente des Statorstroms und/oder die zweite Regelung (110) der q-Komponente des Statorstroms in Abhängigkeit von dem bestimmten Rotorlagewinkel durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Korrekturwert für die Integration (205, 207) im Zuge wenigstens einer dritten Regelung (259, 260) in Abhängigkeit von einem gemessenen n-phasigen Statorstrom der Drehstrommaschine bestimmt wird, wobei die Integration (205, 207) in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Korrekturwert durchgeführt wird.A method for the encoderless operation of a three-phase machine (150), in particular a reluctance machine or a synchronous motor with embedded magnets, with a stator and a rotor by a field-oriented control, with a d component of a stator current being controlled in the course of a first control (103) and in In the course of a second control (110), a q-component of the stator current is regulated and an n-phase stator voltage (104, 114) is determined from the d-component of the stator current and the q-component of the stator current, a rotor position angle using a flux model (200) is determined as a function of the n-phase stator voltage, in the course of which an integration (205, 207) of the n-phase stator voltage is carried out, the first regulation (103) of the d component of the stator current and / or the second Regulation (110) of the q component of the stator current can be carried out as a function of the determined rotor position angle, characterized in that d ass at least one correction value for the integration (205, 207) is determined in the course of at least one third control (259, 260) as a function of a measured n-phase stator current of the three-phase machine, the integration (205, 207) as a function of the at least a correction value is carried out. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Flussmodell (200) eine erste Integration (205) einer α-Komponente der Statorspannung und eine zweite Integration (207) einer β-Komponente der Statorspannung durchgeführt werden und wobei im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung (259, 260) ein erster Korrekturwert für die Integration (205) der α-Komponente der Statorspannung und ein zweiter Korrekturwert für die Integration (207) der β-Komponente der Statorspannung bestimmt werden.Procedure according to Claim 1 , a first integration (205) of an α-component of the stator voltage and a second integration (207) of a β-component of the stator voltage being carried out in the flow model (200), and with at least one third control (259, 260) being performed first correction value for the integration (205) of the α component of the stator voltage and a second correction value for the integration (207) of the β component of the stator voltage can be determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Produkt einer Induktivität des Stators mit dem gemessenen n-phasigen Statorstrom bestimmt wird (231), wobei eine Differenz aus der integrierten n-phasigen Statorspannung und diesem Produkt bestimmt wird (257, 258) und wobei in Abhängigkeit von dieser Differenz der wenigstens eine Korrekturwert für die Integration (205, 207) im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung (259, 260) bestimmt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein a product of an inductance of the stator with the measured n-phase stator current is determined (231), a difference between the integrated n-phase stator voltage and this product is determined (257, 258) and depending on this difference the at least a correction value for the integration (205, 207) is determined in the course of the at least one third control (259, 260). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Korrekturwert für die Integration (205, 207) im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung (259, 260) in Abhängigkeit von einem magnetischen Fluss, insbesondere von einem permanentmagnetischen Rotorfluss bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one correction value for the integration (205, 207) is determined in the course of the at least one third control (259, 260) as a function of a magnetic flux, in particular a permanent magnetic rotor flux. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Produkt einer Induktivität des Stators mit zumindest einer Komponente des gemessenen n-phasigen Statorstroms bestimmt wird (231), wobei zu diesem Produkt der magnetische Fluss addiert wird (232, 233), wobei eine Differenz aus der integrierten n-phasigen Statorspannung und dieser Summe bestimmt wird (257) und wobei in Abhängigkeit von dieser Differenz der wenigstens eine Korrekturwert für die Integration (205) im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung (259) bestimmt wird.Procedure according to Claim 4 , wherein a product of an inductance of the stator with at least one component of the measured n-phase stator current is determined (231), the magnetic flux being added to this product (232, 233), with a difference from the integrated n-phase stator voltage and this sum is determined (257) and the at least one correction value for the integration (205) is determined in the course of the at least one third control (259) as a function of this difference. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine d-Komponente und eine q-Komponente des gemessenen n-phasigen Statorstroms bestimmt werden (225, 229, 230), wobei in Abhängigkeit von der d-Komponente und von dem Rotorlagewinkel eine α-Komponente und eine β-Komponente des gemessenen n-phasigen Statorstroms bestimmt werden (251, 255, 256) und wobei der wenigstens ein Korrekturwert im Zuge wenigstens einer dritten Regelung (259, 260) in Abhängigkeit von dieser α-Komponente und dieser β-Komponente des gemessenen n-phasigen Statorstroms bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a d-component and a q-component of the measured n-phase stator current are determined (225, 229, 230), an α-component and an α-component as a function of the d-component and of the rotor position angle a β component of the measured n-phase stator current can be determined (251, 255, 256) and the at least one correction value in the course of at least one third control (259, 260) as a function of this α component and this β component of the measured n-phase stator current is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf die integrierte n-phasige Statorspannung eine Arkustangens-Funktion angewendet wird (208) und wobei in Abhängigkeit von einer Komponente dieser Arkustangens-Funktion der wenigstens eine Korrekturwert für die Integration (205, 207) im Zuge der wenigstens einen dritten Regelung (259,260) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein an arctangent function is applied (208) to the integrated n-phase stator voltage and wherein, depending on a component of this arctangent function, the at least one correction value for the integration (205, 207) in the course of the at least one third control (259, 260) is determined. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Computing unit which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Computerprogramm, das eine Recheneinheit veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.Computer program that prompts a computing unit, a method according to one of the Claims 1 to 7th to be performed when it is executed on the computing unit. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 9 .
DE102019212168.3A 2019-08-14 2019-08-14 Process for the sensorless operation of a three-phase machine Pending DE102019212168A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019212168.3A DE102019212168A1 (en) 2019-08-14 2019-08-14 Process for the sensorless operation of a three-phase machine
CN201910815724.4A CN112398404A (en) 2019-08-14 2019-08-30 Method for operating a three-phase electric machine without a transmitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019212168.3A DE102019212168A1 (en) 2019-08-14 2019-08-14 Process for the sensorless operation of a three-phase machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019212168A1 true DE102019212168A1 (en) 2021-02-18

Family

ID=74239753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019212168.3A Pending DE102019212168A1 (en) 2019-08-14 2019-08-14 Process for the sensorless operation of a three-phase machine

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112398404A (en)
DE (1) DE102019212168A1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CN112398404A (en) 2021-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008036013B4 (en) Absolute position sensor for field-oriented control of an induction motor
DE102008021425A1 (en) Method and system for aligning a resolver in an electric motor system
EP3296701A1 (en) Sensor device for the determination of the position of the rotor of an electric machine and control device for an electric motor
DE102016201746A1 (en) Method, angle determination device and control device
WO2023208272A1 (en) Method for determining an initial rotor position of a rotor, computer program product, control unit, electric machine, inspection and/or test method and test stand
DE102019134768A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING A MOTOR
WO2013149921A2 (en) Method and device for sensorless control of a separately excited synchronous machine
EP0085871A1 (en) Method for increasing the maximum speed of a synchronous motor with a given exciting field power and terminal voltage and apparatus therefor
DE102017012027A1 (en) Method for the encoderless rotor position determination of a rotary field machine and device for the encoderless control of a three-phase motor
WO2018072778A1 (en) Method for correcting measurement deviations of a sine-cosine rotation sensor
DE102014112266A1 (en) Method for calibrating a three-phase permanent magnet synchronous machine
DE102008007100A1 (en) Device i.e. pre-controller, for e.g. linear actuator, in field-oriented co-ordinate system, has synchronous machine, where manipulated variable over plugged by device over integral divider of electrical angle in circuit
DE102012100130A1 (en) Method for current sensor-less controlling of electric motor of electrical power steering apparatus, involves successively calculating actual current values during sampling time of cyclic current calculation process
DE102019212168A1 (en) Process for the sensorless operation of a three-phase machine
DE10333414A1 (en) Method for operating a motorized positioning device and associated positioning device
DE102018103831A1 (en) Method and apparatus for adaptive rotor-oriented control and torque estimation of a permanent magnet synchronous machine based on steady state magnetic flux estimates
DE102008045622A1 (en) Method for adaptation of estimated polar wheel angle of converter fed, operated in polar wheel oriented, encoder less, non-linear, permanently excited synchronous machine, involves generating polar wheel oriented stator current components
DE102021200182A1 (en) Calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, control unit and computer program
DE102019130180A1 (en) Method for determining an offset of an angular position encoder on a rotor shaft of an electrical synchronous machine with a current or voltage timing offset of an inverter
DE19928481A1 (en) Simplified, field-oriented regulation of asynchronous machines involves computing main field voltage on basis of demand parameters for flux- and torque-generating currents
EP3476038B1 (en) Method for controlling a synchronous machine and control device for a synchronous machine
EP3676952B1 (en) Method for field-oriented control of a permanently excited synchronous reluctance machine and controller comprising the same
DE102019212176A1 (en) Process for the sensorless operation of a three-phase machine
DE102013222539A1 (en) Method and apparatus for operating a permanent-excited synchronous machine
EP3695508A1 (en) Method for operating an electric machine