DE102019212176A1 - Verfahren zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine, insbesondere einer Permanentmagnet erregten Synchronmaschine, 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 in dem Flussmodell (200) in Abhängigkeit von einem magnetischen Rotorfluss und der q-Komponente des Statorstroms ein Korrekturwert für einen Widerstand des Stators bestimmt wird (300, 310) und die Integration (205, 207) der n-phasigen Statorspannung in Abhängigkeit von dem bestimmten Korrekturwert durchgeführt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum geberlosen Betreiben von Drehstrommaschinen, insbesondere von Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) oder Asynchronmotoren (ASM), durch eine feldorientierte Regelung (FOR) sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • Ein derartiger geberloser, feldorientierter Betrieb von Drehstrommaschinen wird beispielsweise in der DE 195 31 771 B4 und der EP 1 037 377 A2 gezeigt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine, insbesondere einer Permanentmagnet-Synchronmaschine oder einer Asynchronmaschine, 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.
  • 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 Sollwert der n-phasigen Statorspannung.
  • Im Zuge der 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 so bestimmten Rotorlagewinkel durchgeführt.
  • Insbesondere wird der Rotorlagewinkel mittels des Flussmodells in Abhängigkeit von der n-phasigen Statorspannung und dem n-phasigen Statorstrom bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von dem Sollwert der n-phasigen Statorspannung und dem gemessenen Istwert des n-phasigen Statorstroms. Nach einer sogenannten Clarke-Transformation von Spannungen und Strömen in ein statorfestes aß-System erfolgt insbesondere eine Integration der n-phasigen Statorspannung. Vor der Integration wird die Spannung insbesondere um den ohmschen Spannungsabfall Iαβ * R vermindert und nach der Integration wird der Fluss insbesondere um den Streufluss Iαβ * L vermindert. Der so erhaltene Rotorfluss wird zweckmäßigerweise in Polarkoordinaten umgerechnet. Man erhält insbesondere Winkel und Betrag des Rotorflusses. Der Winkel wird zweckmäßigerweise für Hin- und Rücktransformation von Strömen und Spannungen in das dq-System verwendet und insbesondere durch Differenzierung sowie Division durch die Polpaarzahl zur Istdrehzahl aufbereitet.
  • Mit anderen Worten wird vorteilhafterweise in dem Flussmodell ein gemessener in das αβ-System transformierter Statorstrom (Iαβ) mit dem korrigierten Statorwiderstandswert (R) multipliziert, insbesondere der gemessene Statorstrom, welcher als Eingangsgröße dem Flussmodell zugeführt wird. Dieses Produkt wird vorzugsweise von der αβ-Statorspannung, insbesondere von dem Sollwert der Statorspannung, vor der Integration subtrahiert.
  • Zweckmäßigerweise wird der Modellfluss einer Symmetrierung unterzogen. Regelungstechnisch kann das Flussmodell als sog. Beobachter implementiert werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird mit anderen Worten in dem Flussmodell in Abhängigkeit von einem magnetischen Rotorfluss und der q-Komponente des Statorstroms (welche mit dem Drehmoment korrespondiert) ein Korrekturwert für einen Widerstand des Stators bestimmt und die Integration der n-phasigen Statorspannung wird in Abhängigkeit von dem bestimmten Korrekturwert durchgeführt. Insbesondere wird dabei in dem Flussmodell in Abhängigkeit von dem magnetischen Rotorfluss und der q-Komponente des Statorstroms bzw. dem damit korrespondierenden Drehmoment ein Korrekturwert für einen ohmschen Widerstand des Stators bestimmt und damit der Wert des Statorwiderstands nachgeführt. Das Flussmodell verwendet insbesondere direkt den so bestimmten (korrigierten) Statorwiderstand.
  • Ein mittels des Flussmodells geschätzter bzw. berechneter Rotorfluss ist zumeist konstant, sofern alle Modellparameter des Flussmodells korrekt sind. Der Statorwiderstand ändert sich jedoch mit der Wicklungstemperatur, so dass das Motormodell nicht mehr stimmt und der Modellfluss sich bei Laständerungen verändert. Dadurch wird die Qualität der Regelung beeinträchtigt. Durch den im Rahmen des vorliegenden Verfahrens bestimmten Wert des Statorwiderstands wird insbesondere stets ein korrigierter und korrekter Wert des Statorwiderstands in dem Flussmodell verwendet. Dadurch kann eine Verbesserung des Flussmodells erreicht werden und es kann eine einfache Optimierung der geberlosen Regelung, insbesondere bei kleinen Drehzahlen, erzielt werden.
  • Insbesondere wird somit kein Temperatursensor für den Betrieb der Drehstrommaschine benötigt, insbesondere kein Wicklungstemperatursensor, so dass ein Zusatzaufwand für eine derartige Messeinrichtung eingespart werden kann. Durch die Erfindung kann ein verbesserter, effektiver Betrieb der Drehstrommaschine ohne Drehzahlgeber und ohne Temperatursensor, insbesondere ohne Wicklungstemperatursensor ermöglicht werden und die Drehstrommaschine kann insbesondere hochdynamisch geregelt werden. Des Weiteren ist eine Überwachung der Wicklungstemperatur möglich.
  • Zur Bestimmung des Statorwiderstands werden zweckmäßigerweise der Betrag des magnetischen Rotorflusses und das elektrische Drehmoment, bewertet mit dem Vorzeichen der Drehrichtung, korreliert. Wenn sich der Fluss bei Drehmomentänderung ändert, ist der aktuelle Statorwiderstand falsch und wird nach folgender Regel korrigiert: Erhöht sich der Modellfluss bei Erhöhung des antreibenden Drehmoments, muss der Widerstand nach oben korrigiert werden. Vermindert sich der Modellfluss bei Erhöhung des antreibenden Drehmoments, muss der Widerstand nach unten korrigiert werden.
  • Für die einfache Umsetzung dieses Prinzips wird vorgeschlagen, den drehmomentbildenden Strom Iq als Größe für das Drehmoment und den Flussbetrag aus dem Flussmodell als Eingangsgrößen für die Widerstandsnachführung zu verwenden. Für die Drehrichtung kann vorteilhafterweise das Vorzeichen des Drehzahlsollwerts verwendet werden.
  • Da die Veränderungen der Eingangswerte relevant sind, werden sowohl Flussbetrag als auch Iq zweckmäßigerweise zunächst differenziert. Auch eine Hochpassfilterung mit kleiner Zeitkonstante ist möglich. Die Zeitkonstante kann dabei beispielsweise höchstens 100ms sein, ferner beispielsweise höchstens 50ms. Beispielsweise kann die Zeitkonstante zwischen 1ms und 10ms betragen. Die gefilterten Werte werden miteinander multipliziert und das Ergebnis, gewünschtenfalls nach Multiplikation mit einer Verstärkung („gain“), einem Integrator zugeführt. Der Ausgangswert des Integrators wird zweckmäßigerweise begrenzt auf Werte zwischen beispielsweise 0,8 (kalte Wicklung) und 1,5 (heiße Wicklung) und dient als Korrekturfaktor für den Nenn-Statorwiderstand.
  • Mit anderen Worten werden zur Bestimmung des Korrekturwerts bevorzugt der magnetische Rotorfluss und die q-Komponente des Statorstroms zunächst differenziert und dann miteinander multipliziert und dieses Produkt wird vorzugsweise integriert. Alternativ oder zusätzlich werden der magnetische Rotorfluss und die q-Komponente des Statorstroms vorteilhafterweise zunächst mittels Hochpassfiltern mit kleiner Zeitkonstante gefiltert und dann miteinander multipliziert und dieses Produkt wird vorzugsweise integriert. Analog zu obiger Beschreibung kann die Zeitkonstante dabei beispielsweise höchstens 100ms betragen Ferner kann zweckmäßigerweise vor der Integration eine Verstärkung („gain“) des Produkts durchgeführt werden. Diese Schritte der Widerstandsnachführung können zweckmäßigerweise in einem entsprechenden Rechenglied durchgeführt werden.
  • Vorzugsweise wird zur Bestimmung des Korrekturwerts auf eine Drehzahl der Drehstrommaschine eine Signumfunktion angewendet, insbesondere auf den Sollwert der Drehzahl. Ein Ergebnis dieser Signumfunktion wird vorzugsweise mit dem magnetischen Rotorfluss und der q-Komponente des Statorstroms multipliziert und dieses Produkt wird vorzugsweise integriert. Zweckmäßigerweise wird das Produkt vor der Integration einer Verstärkung („gain“) unterzogen.
  • Vorteilhafterweise wird in Abhängigkeit von dem bestimmten Korrekturwert für den Widerstand des Stators eine Wicklungstemperatur bestimmt, insbesondere zur Überwachung der Drehstrommaschine. Insbesondere kann der Korrekturwert dabei in die Wicklungstemperatur umgerechnet werden. Somit ist eine Überwachung der Wicklungstemperatur zum Schutz der Drehstrommaschine möglich.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere speziell für Antriebe geeignet, die regelmäßig Lastwechseln und/oder Drehzahlwechseln ausgesetzt sind, bei denen das Drehmoment also nicht konstant ist. Als Anregung kann aber beispielsweise auch ein kleines Rauschen, das dem Stromsollwert Iq * bewusst hinzugefügt wird und im Betrieb nicht stört, dienen.
  • Das Verfahren ist in analoger Weise für Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) wie für Asynchronmotoren (ASM) geeignet. Voraussetzung ist dabei zweckmäßigerweise, dass die ASM mit konstantem Magnetisierungsstrom Id betrieben wird und ein für die ASM geeignetes Flussmodell verwendet wird.
  • 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.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • 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.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • 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.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine unter Verwendung eines Flussmodells als ein Blockschaltbild.
    • 2 zeigt schematisch ein Flussmodell gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockschaltbild.
    • 3 zeigt schematisch einen Block zur Widerstandsnachführung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockschaltbild.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine unter Verwendung eines Flussmodells als ein Blockschaltbild.
  • Die Drehstrommaschine 150 kann beispielsweise als Asynchronmaschine (ASM) oder als permanenterregte Synchronmaschinen (PMSM) ausgebildet sein.
  • Im Zuge des Verfahrens werden als Eingangswert 101 ein Sollwert Id * für eine d-Komponente des Statorstroms und als Eingangswert 106 ein Sollwert n* für eine Drehzahl der Drehstrommaschine 150 vorgegeben.
  • Von dem Sollwert Id * wird in einer Vergleichsstelle 102 ein Istwert 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.
  • Ferner wird von dem Sollwert n* der Drehzahl in einer Vergleichsstelle 107 ein Istwert 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.
  • 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.
  • Ferner wird einem Eingang 112 des Rechenglieds 104 der in dem Flussmodell 200 bestimmte Istwert des Rotorlagewinkels θ zugeführt. An einem Ausgang 113 stellt das Rechenglied 104 einen Sollwert 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 Sollwert Vuvw anliegt.
  • 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 Sollwert 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.
  • 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 Istwert für die d-Komponente des gemessene Statorstroms und an einem Ausgang 124 einen Istwert für die q-Komponente des gemessene Statorstroms bereit, welche den Vergleichsstellen 102 und 109 zugeführt werden.
  • 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.
  • In 2 ist das Flussmodell 200 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Identische Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen dabei gleiche oder baugleiche Elemente.
  • Wie oben erläutert, wird dem Flussmodell 200 an dem Eingang 116 der gemessene Statorstrom IUVW zugeführt und an dem Eingang 117 der Sollwert Vuvw der Statorspannung. Die Werte werden insbesondere zyklisch abgetastet.
  • In einem Rechenglied 201 wird eine Clarke-Transformation durchgeführt, um die Statorspannung Vuvw in αβ-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.
  • Ferner wird in einem Rechenglied 220 eine Clarke Transformation durchgeführt, um den Statorstrom luvw in αβ-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.
  • Die α-Komponente Iα des Statorstroms wird einer Multiplikationsstelle 223 zugeführt und dort mit einem korrigierten Statorwiderstandswert multipliziert. Die Bestimmung dieses korrigierten Statorwiderstandswerts wird weiter unten noch erläutert.
  • Dieses Produkt wird einer Vergleichsstelle 204 zugeführt und dort von der α-Komponente Vα der Statorspannung subtrahiert. Weiterhin wird in der Vergleichsstelle 204 ebenfalls ein Korrekturwert berücksichtigt, wie weiter unten noch erläutert.
  • In einer Multiplikationsstelle 224 wird die β-Komponente Iβ des Statorstroms mit dem korrigierten Statorwiderstandswert multipliziert und dieses Produkt wird in einer Vergleichsstelle 206 von der β-Komponente Vβ der Statorspannung subtrahiert. Weiterhin wird hier ebenfalls noch ein Korrekturwert berücksichtigt, wie weiter unten noch erläutert wird.
  • 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.
  • Die am Ausgang 221 bereitgestellte α-Komponente Iα des Statorstroms wird ferner einer Multiplikationsstelle 261 zugeführt und dort mit der Induktivität L des Stators multipliziert. Dieses Produkt wird in einer Vergleichsstelle 262 von der integrierten α-Komponente der Statorspannung subtrahiert.
  • Die am Ausgang 222 bereitgestellte β-Komponente Iβ des Statorstroms wird in einer Multiplikationsstelle 263 mit der Induktivität L des Stators multipliziert. In einer Vergleichsstelle 264 wird dieses Produkt von der integrierten β-Komponente der Statorspannung subtrahiert.
  • In einem Rechenglied 208 wird die integrierte αβ-Statorspannung in Polarkoordinaten umgerechnet. An einem Ausgang 209 des Rechenglieds 208 wird eine erste Komponente bezüglich eines Betrags und an Ausgang 210 eine zweite Komponente bezüglich eines Winkels bereitgestellt.
  • Die zweite Komponente wird insbesondere am Ausgang 119 des Flussmodells als Istwert des Rotorlagewinkels θ 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.
  • Von einem Block 251 zur Flusssymmetrierung werden zweite Korrekturwerte für die Integrationen 205, 207 bestimmt und die Integrationen 205, 207 werden in Abhängigkeit von diesen zweiten Korrekturwerten durchgeführt.
  • Zu diesem Zweck wird an einem Ausgang 252 des Blocks 251 ein zweiter Korrekturwert bereitgestellt, welcher in der Vergleichsstelle 204 von der α-Komponente der Statorspannung subtrahiert wird. Somit wird die erste Integration 205 in Abhängigkeit von diesem zweiten Korrekturwert durchgeführt.
  • Ferner wird an einem Ausgang 253 des Blocks 251 ein weiterer zweiter Korrekturwert bereitgestellt und in der Vergleichsstelle 206 von der β-Komponente der Statorspannung subtrahiert. Somit wird die zweite Integration 207 in Abhängigkeit von diesem weiteren zweiten Korrekturwert durchgeführt.
  • Der am Ausgang 209 des Rechenglieds 208 bereitgestellte Betrag wird ferner als magnetischer Rotorfluss ΨM einem Eingang 301 eines Rechenglieds 300 zugeführt. Ferner werden dem Rechenglied 300 am Eingang 302 der Istwert der q-Komponente des Statorstroms Iq und am Eingang 303 der Sollwert n* für die Drehzahl der Drehstrommaschine 150 zugeführt.
  • Das Rechenglied 300 fungiert als ein Block zur Widerstandsnachführung. In dem Rechenglied 300 wird in Abhängigkeit von dem magnetischen Rotorfluss und der q-Komponente des Statorstroms ein Korrekturwert für den ohmschen Widerstand des Stators bestimmt und am Ausgang 310 bereitgestellt.
  • Dieser Korrekturwert wird in der Multiplikationsstelle 311 mit dem dort hinterlegten Statorwiderstandswert des Flussmodells multipliziert, um den oben erläuterten korrigierten Statorwiderstandswert zu bestimmen, welcher den Multiplikationsstellen 223 und 224 zugeführt wird. Somit werden die Integration 205 und 207 der n-phasigen Statorspannung in Abhängigkeit von dem bestimmten Korrekturwert und von dem korrigierten Statorwiderstandswert durchgeführt.
  • In 3 ist das Rechenglied 300 bzw. der Block zur Widerstandsnachführung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockschaltbild schematisch dargestellt.
  • Der am Eingang 301 zugeführte Betrag des magnetischen Rotorflusses ΨM wird einem Differenzierglied oder Hochpassfilter 304 und anschließend einer Multiplikationsstelle 307 zugeführt. Ebenso wird der am Eingang 302 zugeführte Istwert der q-Komponente des Statorstroms Iq einem Differenzierglied oder Hochpassfilter 305 und anschließend der Multiplikationsstelle 307 zugeführt. Der am Eingang 303 zugeführte Soll- oder Istwert der Drehzahl der Drehstrommaschine 150 wird einer Signumfunktion 306 und anschließend der Multiplikationsstelle 307 zugeführt.
  • In der Multiplikationsstelle 307 wird ein Produkt aus dem Ergebnis dieser Singnumfunktion, aus dem hochpassgefilterten magnetischen Rotorfluss ΨM und aus dem hochpassgefilterten Istwert der q-Komponente des Statorstroms Iq bestimmt.
  • Dieses Produkt wird in einem Glied 308 einer Verstärkung („gain“) unterzogen und anschließend in einem Integrator 309 integriert. Das Ergebnis dieser Integration wird am Ausgang 310 als der Korrekturwert für den Statorwiderstand bereitgestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19531771 B4 [0003]
    • EP 1037377 A2 [0003]

Claims (9)

  1. Verfahren zum geberlosen Betreiben einer Drehstrommaschine (150), insbesondere einer Permanentmagnet-Synchronmaschine oder einer Asynchronmaschine, 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 in dem Flussmodell (200) in Abhängigkeit von einem magnetischen Rotorfluss und der q-Komponente des Statorstroms ein Korrekturwert für einen Widerstand des Stators bestimmt wird (300, 310) und die Integration (205, 207) der n-phasigen Statorspannung in Abhängigkeit von dem bestimmten Korrekturwert durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Flussmodell ein gemessener, in das αβ-System transformierter Statorstrom mit dem korrigierten Statorwiderstandswert multipliziert wird (311), wobei dieses Produkt von der αβ-Statorspannung vor der Integration (205, 207) subtrahiert wird (223, 224).
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung des Korrekturwerts der magnetische Rotorfluss und die q-Komponente des Statorstroms zunächst differenziert werden und dann miteinander multipliziert werden (307) und wobei dieses Produkt integriert wird (309).
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung des Korrekturwerts der magnetische Rotorfluss und die q-Komponente des Statorstroms zunächst mittels Hochpassfiltern, insbesondere mit kleiner Zeitkonstante von insbesondere höchstens 100ms, gefiltert werden und dann miteinander multipliziert werden (307) und wobei dieses Produkt integriert wird (309).
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung des Korrekturwerts auf eine Drehzahl der Drehstrommaschine eine Signumfunktion angewendet wird (306), wobei ein Ergebnis dieser Singnumfunktion mit dem magnetischen Rotorfluss und der q-Komponente des Statorstroms multipliziert wird (307) und wobei dieses Produkt integriert wird (309).
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von dem bestimmten Korrekturwert für den Widerstand des Stators eine Wicklungstemperatur bestimmt wird, insbesondere zur Überwachung der Drehstrommaschine.
  7. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  8. Computerprogramm, das eine Recheneinheit veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
  9. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 8.
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