-
Gebiet der Technik
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Steuerung für einen geschalteten Reluktanzmotor und, insbesondere, ein Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor, um eine optimierte Steuerung des geschalteten Reluktanz-Phasenstroms in einem kontinuierlichen Leitungsmodus für einen geschalteten Reluktanzmotor bereitzustellen.
-
Stand der Technik
-
Eine Maschine kann ein Getriebe beinhalten, das mit einer Energiequelle, wie z. B. einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, gekoppelt ist, um der Maschine ein Neupositionieren und/oder ein Fahren zwischen Standorten zu ermöglichen. Mit zunehmendem Interesse an Energieeinsparung und Vermeidung des Einsatzes fossiler Brennstoffe wird der Einsatz von Elektromotoren immer üblicher. Zur Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie zum Antrieb der Maschine können Elektromotoren verwendet werden. Als Beispiel können Elektromotoren in einem Fahrzeug, einem Schaufelbagger, einer Kaltfräse, einem Radlader, einem Verdichter, einem Biomasse-Vollernter, einer Forstmaschine, einem Verlader, einer Erntemaschine, einem Bagger, einem Baggerlader, einem Gelenkausleger-Lader, einem Materialförderer, einem Motorgrader, einem Rohrverleger, einem Straßenaufbereiter, einem Kompaktlader, einem Forstschlepper, einem Telehandler, einem Traktor, einem Bulldozer, einem Traktor-Flachbagger oder einer anderen Ausrüstung verwendet werden. Alternativ können einige Maschinen sowohl einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor umfassen. Beispielsweise kann ein elektrischer Antriebsstrang einer Maschine, wie einem Traktor, einen Verbrennungsmotor, einen mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Generator, eine Gleichstrom-Energiequelle und einen Motor umfassen. In diesem Fall kann der Verbrennungsmotor zur Neupositionierung der Maschine verwendet werden, und der Generator, die Gleichstrom-Energiequelle und der Motor können zum Antreiben eines oder mehrerer Arbeitsgeräte der Maschine verwendet werden.
-
Der Motor kann ein geschalteter Reluktanz-(SR-)Motor sein. Eine dem geschalteten Reluktanzmotor bereitgestellte Strommenge kann basierend auf einem Betriebsmodus des geschalteten Reluktanzmotors gesteuert werden. Eine Steuerung kann zum Beispiel einen Stromregelungsbetriebsmodus implementieren, wie z. B. für Aufgaben mit niedrigerer Geschwindigkeit (z. B. weniger als eine Schwellengeschwindigkeit), die größere Beträge an Motordrehmoment erfordern (z. B. größer als ein Schwellenmotordrehmomentwert). Im Stromregelungsbetriebsmodus kann die Steuerung den Strom in Verbindung mit einer Menge der gegenelektromotorischen Kraft des geschalteten Reluktanzmotors begrenzen, wodurch ein konstantes Motordrehmoment bei steigenden Motordrehzahlen erreicht wird.
-
Im Gegensatz dazu kann die Steuerung einen Einzelpulsbetriebsmodus für Aufgaben mit höherer Geschwindigkeit implementieren, die größere Mengen an Leistung relativ zum Stromregelungsmodus erfordern. Im Einzelpulsbetriebsmodus kann die Steuerung sequentiell eine Phase des Stroms vorrücken, der dem geschalteten Reluktanzmotor bereitgestellt wird, um eine konstante Leistung bei steigenden Motordrehzahlen und abnehmenden Motordrehmomenten aufrechtzuerhalten.
-
Ferner kann die Steuerung einen kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus implementieren, der durch eine feste Schließdauer definiert sein kann. Die feste Schließdauer, die manchmal als statische Schließdauer bezeichnet wird, kann ein Leitungsfenster darstellen, während dessen Spannung an jede Phase des geschalteten Reluktanzmotors angelegt wird, und einer Differenz zwischen einem Theta-Ein-Winkel, bei dem Spannung angelegt wird, und einem Theta-Aus-Winkel, bei dem keine Spannung angelegt wird, entsprechen. Der Theta-Ein-Winkel und Theta-Aus-Winkel kann Positionen des geschalteten Reluktanzrotors, des Motors, relativ zu einem Stator, des geschalteten Reluktanzmotors darstellen. Die Schließdauer kann in einem Winkel von mehr als 180 Grad (z. B. 181 Grad, 182 Grad, 185 Grad usw.) festgelegt werden, wodurch ein vorübergehendes Überdrehmoment für eine feste Gleichspannung bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann die Steuerung eine erhöhte Motorleistung ermöglichen, um eine erhöhte Motordrehzahl relativ zum Einzelpulsmodus bei verringerten Stufen des Motordrehmoments zu erreichen. Ein Übergang zwischen einem Einzelpulsbetriebsmodus und einem kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit einer festen Schließdauer kann jedoch bei einigen Lastbedingungen zu einem harten Übergang in einem Motordrehmoment führen.
-
Ein Versuch, Motorsteuerungen zu verbessern, wird in der US-Patentanmeldung Publikation Nr.
2014/0184131 offenbart, die von Samsung Electro-Mechanics Co., LTD. am 26. Dezember 2013 eingereicht wurde („die '131-Patentpublikation“). Insbesondere offenbart die ' 131-Patentpublikation ein Verfahren zur Steuerung eines geschalteten Reluktanzmotors. Das in der ' 131-Patentpublikation offenbarte Verfahren beinhaltet das Erfassen einer Variation einer Last eines geschalteten Reluktanzmotors und das Steuern sowohl eines Schließwinkels als auch eines Pulsbreitenmodulation-Einschaltverhältnisses des geschalteten Reluktanzmotors.
-
Die Steuerung sowohl eines Schließwinkels als auch eines Pulsbreitenmodulation-Einschaltverhältnisses eines geschalteten Reluktanzmotors ermöglicht jedoch keine optimierte Steuerung eines geschalteten Reluktanzmotors bei unterschiedlichen Motordrehzahlen, Motordrehmomenten, Leistungen und/oder dergleichen. Das Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor zur Betriebsmodusauswahl der vorliegenden Offenbarung löst eines oder mehrere der vorstehend aufgeführten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik.
-
Kurzdarstellung
-
Gemäß einigen Implementierungen betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren. Das Verfahren kann das Auswählen, durch eine Steuerung, eines Betriebsmodus basierend auf mindestens einem von einer Motordrehzahl, einer Motorübergangsdrehzahl oder einem Motorleistungsbefehlswert beinhalten. Der Betriebsmodus kann aus einer Gruppe von Betriebsmodi ausgewählt werden, die einen Einzelpulsmodus, einen kontinuierlichen Leitungsmodus und einen kontinuierlichen Leitungsmodus mit variabler Schließdauer beinhalten. Das Verfahren kann das Steuern, durch den Prozessor, eines geschalteten Reluktanzmotors unter Verwendung des Betriebsmodus beinhalten.
-
Gemäß einigen Implementierungen betrifft die vorliegende Offenbarung ein Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor. Das Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotorsteuerung kann einen Speicher und einen Prozessor beinhalten. Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er den Übergang von einem Einzelpulsbetriebsmodus zu einem kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus bestimmt. Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er basierend auf dem Bestimmen, in den kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus überzugehen, einen kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer oder einen kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit festem Leitungswinkel auswählt. Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er einen geschalteten Reluktanzmotor unter Verwendung des kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer oder des kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit festem Leitungswinkel steuert.
-
Gemäß einigen Implementierungen betrifft die vorliegende Offenbarung eine Maschine. Die Maschine kann einen Motor, einen mit dem Motor gekoppelten Wechselrichter und einen Prozessor beinhalten. Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er einen Betriebsmodus einer Vielzahl von Betriebsmodi auswählt, um einen Strom, der von dem Wechselrichter an den Motor bereitgestellt wird, basierend auf mindestens einem von Motordrehzahl, einer Motorübergangsdrehzahl oder einem Motorleistungsbefehlswert zu steuern. Ein erster Betriebsmodus der Vielzahl von Betriebsmodi kann einem ersten festen Stromwert und einem ersten festen Leitungswinkel und einer Motordrehzahl kleiner als oder gleich einem Schwellenwert zugeordnet sein. Ein zweiter Betriebsmodus der Vielzahl von Betriebsmodi kann einem zweiten festen Stromwert und einem variablen Leitungswinkel und einer Motordrehzahl größer als der Schwellenwert zugeordnet sein. Ein dritter Betriebsmodus der Vielzahl von Betriebsmodi kann einem variablen Stromwert und einem zweiten festen Leitungswinkel und der Motordrehzahl größer als der Schwellenwert zugeordnet sein. Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er den Motor unter Verwendung des ausgewählten Betriebsmodus steuert.
-
Figurenliste
-
- 1 ist ein Diagramm einer exemplarischen Maschine, die ein Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor beinhaltet.
- 2 ist ein Diagramm eines exemplarischen Steuersystems für einen geschalteten Reluktanzmotor, das mit der Maschine von 1 verwendet werden kann.
- 3 ist ein Ablaufdiagramm eines exemplarischen Prozesses zum Bestimmen eines Betriebsmodus für einen geschalteten Reluktanzmotor.
- 4 ist ein Diagramm von Bedingungen eines Motors in Verbindung mit dem exemplarischen Prozess, der in 3 dargestellt ist.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm eines exemplarischen Prozesses zum Bestimmen eines Betriebsmodus für einen geschalteten Reluktanzmotor.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Diese Offenbarung betrifft ein Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor, um eine Betriebsmodusauswahl für einen geschalteten Reluktanzmotor durchzuführen. Das Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor ist universell auf jedwede Maschine anwendbar, die ein solches Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor verwendet. Der Begriff „Maschine“ kann sich auf jedwede Maschine beziehen, die einen Betrieb durchführt, der mit einer Branche, wie zum Beispiel dem Bergbau, dem Baugewerbe, der Landwirtschaft, dem Lokomotiv- und/oder Eisenbahnsektor, dem Transport oder einer anderen Branche, assoziiert ist. Als einige Beispiele kann die Maschine ein Fahrzeug, ein Schaufelbagger, eine Kaltfräse, ein Radlader, ein Verdichter, ein Biomasse-Vollernter, eine Forstmaschine, ein Verlader, ein Mähdrescher, ein Bagger, ein Baggerlader, ein Gelenkausleger-Lader, ein Materialförderer, ein Motorgrader, ein Rohrverleger, ein Straßenaufbereiter, ein Kompaktlader, ein Forstschlepper, ein Telehandler, ein Traktor, ein Bulldozer, ein Traktor-Flachbagger und/oder dergleichen sein. Darüber hinaus können ein oder mehrere Arbeitsgeräte mit der Maschine verbunden sein und unter Verwendung eines Elektromotors gesteuert werden, der dem hierin beschriebenen Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor zugeordnet ist.
-
1 ist eine Darstellung einer beispielhaften Maschine 100, die ein Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor beinhaltet. Die Maschine 100 ist als Raupenschlepper dargestellt, kann jedoch jede Art von Maschine beinhalten, die ein Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor beinhaltet, das in der Lage ist, einen Elektromotor (z. B. einen geschalteten Reluktanzmotor) der Maschine 100 zu steuern.
-
Wie dargestellt, kann die Maschine 100 eine Energiequelle 102, ein elektrisches Antriebssystem 104, ein Traktionssystem 106, einen Wechselrichter 108, einen Motor 110 und eine Antriebswelle 112 aufweisen. Die Energiequelle 102 ist zur Versorgung der Maschine 100 mit Leistung ausgebildet. In einigen Implementierungen kann die Energiequelle 102 eine Gleichstrom-Energiequelle sein. Die Energiequelle 102 kann für das Empfangen von Steuersignalen von Bedienersteuerungen 114 in der Bedienerstation 116 funktionsfähig angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Energiequelle 102 mit dem elektrischen Antriebssystem 104 und/oder einem Arbeitsgerät 118 funktionsfähig angeordnet sein, um das elektrische Antriebssystem 104 und/oder das Arbeitsgerät 118 gemäß von den Bedienersteuerungen 114 empfangenen Steuersignalen selektiv zu betreiben. Die Energiequelle 102 kann Betriebsenergie für den Antrieb des elektrischen Antriebssystems 104 und/oder den Betrieb des Arbeitsgeräts 118 über beispielsweise das elektrische Antriebssystem 104, den Wechselrichter 108, den Motor 110, die Antriebswelle 112 und/oder dergleichen bereitstellen. Das elektrische Antriebssystem 104 kann mit der Energiequelle 102 funktionsfähig angeordnet sein, um die Maschine 100 gemäß Steuersignalen von den Bedienersteuerungen 114 selektiv anzutreiben. Das elektrische Antriebssystem 104 kann funktionsfähig mit einer Vielzahl von in den Boden eingreifenden Elementen verbunden sein, wie beispielsweise dem Traktionssystem 106, wie dargestellt, das über Achsen, Antriebswellen, ein Getriebe und/oder andere Komponenten beweglich mit der Maschine 100 verbunden sein kann und das über den Motor 110 und die Antriebswelle 112 beweglich mit dem elektrischen Antriebssystem 104 verbunden sein kann. In einigen Implementierungen kann das Traktionssystem 106 in Form eines Ketten-Antriebssystems, eines Rad-Antriebssystems oder einer anderen Art von Antriebssystem vorgesehen werden, das für den Antrieb der Maschine 100 ausgebildet ist. In einigen Implementierungen kann das elektrische Antriebssystem 104 funktionsfähig mit der Energiequelle 102 angeordnet sein, um das Arbeitsgerät 118, das beweglich mit der Maschine 100 und mit dem elektrischen Antriebssystem 104 verbunden sein kann, selektiv zu betreiben. Der Wechselrichter 108 kann elektrisch mit der Energiequelle 102 und/oder dem elektrischen Antriebssystem 104 verbunden sein. In einigen Implementierungen kann der Wechselrichter 108 einen Gleichstrom von der Energiequelle 102 empfangen und eine Phase des Gleichstroms steuern, um einen Wechselstrom für den Motor 110 bereitzustellen, der ein geschalteter Reluktanzmotor (SR-Motor) sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann der Wechselrichter 108 den Wechselstrom einem Generator bereitstellen. Auf diese Weise kann der Wechselrichter 108 Betriebsenergie für den Antrieb der Maschine 100 und/oder den Betrieb des Arbeitsgeräts 118 bereitstellen. Der Wechselrichter 108 und/oder der Motor 110 kann Steuersignale von dem Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor empfangen, um einen Betriebsmodus des Motors 110 zu steuern; um einen Strom, eine Spannung, ein Motordrehmoment und/oder dergleichen, der/die/das dem Motor 110 bereitgestellt wird, zu steuern; um eine Phase des Stroms, der dem Motor 110 bereitgestellt wird, zu steuern; und/oder dergleichen.
-
Der Motor 110 kann elektrisch mit einem Sensor 120 gekoppelt sein, der eine Rückmeldung an das Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor 200 bereitstellen kann, um die Steuerung des Wechselrichters 108, des Motors 110 und/oder dergleichen zu ermöglichen. Der Sensor 120 kann zum Beispiel ein Stromsensor, ein Motordrehzahlsensor, ein Motordrehmomentsensor und/oder dergleichen sein, der Rückmeldungsinformationen für das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor bereitstellt, um es dem Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor zu ermöglichen, einen Betriebsmodus für den Motor 110 auszuwählen und den Wechselrichter 108 und den Motor 110 in Verbindung mit dem Betriebsmodus zu steuern. Der Motor 110 kann einen Rotor 122 und einen Stator 124 beinhalten. Der Rotor 122 und/oder der Stator 124 können elektrisch mit dem Sensor 120 gekoppelt sein, der Rückmeldungsinformationen bereitstellen kann, die eine Position des Rotors 122 relativ zum Stator 124 identifiziert, um die Steuerung des Motors 110 zu ermöglichen. Das Arbeitsgerät 118 kann funktionsfähig mit dem elektrischen Antriebssystem 104 angeordnet sein, sodass das Arbeitsgerät 118 durch Steuersignale, die von den Bedienelementen 114 an das elektrische Antriebssystem 104, den Wechselrichter 108, den Motor 110, die Antriebswelle 112 und/oder dergleichen übertragen werden, selektiv bewegbar ist. Das dargestellte Arbeitsgerät 118 ist ein Traktorlader. Andere Ausführungsformen können jedes andere geeignete Arbeitsgerät für eine Vielzahl von Aufgaben beinhalten, wie beispielsweise das Planieren, Räumen, Bürsten, Verdichten, Gradieren, Heben, Aufreißen, Pflügen und/oder dergleichen. Beispielhafte Arbeitsgeräte beinhalten Planierraupen, Löffel, Brecher/Hämmer, Bürsten, Verdichter, Schneidwerkzeuge, Gabelhubvorrichtungen, Grader-Bohrmeißel und -Endmeißel, Greifer und/oder dergleichen.
-
Wie oben angegeben, wird 1 als Beispiel bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem unterscheiden, was in Verbindung mit 1 beschrieben ist.
-
2 ist ein Diagramm eines beispielhaften Steuersystems für einen geschalteten Reluktanzmotor 200 und zugehörige Komponenten, die mit dem Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor 200 zusammenwirken können.
-
Das Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor 200 beinhaltet einen oder mehrere Prozessoren 202. Der Prozessor 202 ist in Hardware, Firmware oder einer Kombination aus Hardware und Software implementiert. Der Prozessor 202 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein Grafikprozessor (GPU), eine Accelerated Processing Unit (APU), ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein digitaler Signalprozessor (DSP), ein Universalschaltkreis (FPGA), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine andere Art von Verarbeitungskomponente. In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozessor 202 ein oder mehrere Prozessoren, die für die Durchführung einer Funktion programmiert werden können. Der Arbeitsspeicher 204 beinhaltet einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen schreibgeschützten Speicher (ROM) und/oder eine andere Art von dynamischer oder statischer Speichervorrichtung (z. B. einen Flash-Speicher, einen Magnetspeicher und/oder einen optischen Speicher), der Informationen und/oder Anweisungen für die Verwendung durch den Prozessor 202 speichert.
-
In einigen Implementierungen kann das Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor 200 eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU), ein elektronisches Steuermodul (Electronic Control Module, ECM), eine Steuerung und/oder dergleichen der Maschine 100 und/oder des Motors 110 sein. Der Prozessor 202 kann eine oder mehrere Anweisungen und/oder Befehle zur Steuerung einer oder mehrerer Komponenten der Maschine 100 ausführen, beispielsweise zur Steuerung des Betriebs des Wechselrichters 108, des Motors 110 und/oder dergleichen. Der Speicher 204 kann Programmcode zur Ausführung durch den Prozessor 202 speichern und/oder Daten in Verbindung mit der Ausführung eines solchen Programmcodes durch den Prozessor 202 speichern.
-
Das Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor 200 kann ein oder mehrere Eingabesignale von verschiedenen Komponenten der Maschine 100 empfangen, kann bei den ein oder mehreren Eingabesignalen betrieben werden, um ein oder mehrere Ausgabesignale zu erzeugen (z. B. durch Ausführen eines Programms mithilfe der Eingabesignale als Eingabe in das Programm), und kann das eine oder die mehreren Ausgabesignale an verschiedene Komponenten der Maschine 100 ausgeben. Beispielsweise kann das Steuersystem für einen geschalteten Reluktanzmotor 200 elektronisch (z. B. über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung) mit einem oder mehreren Sensoren 206 (die z. B. dem Sensor 120 entsprechen können), dem Motor 110 und/oder dergleichen verbunden sein und kann Eingaben von den Sensoren 206 und/oder dem Motor 110 empfangen. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor den Übergang von einem Einzelpulsbetriebsmodus zu einem kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus bestimmen. In diesem Fall kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor einen kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer oder einen kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit fester Schließdauer auswählen und einen geschalteten Reluktanzmotor unter Verwendung des kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer oder des kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit fester Schließdauer steuern. Die Sensoren 206 beinhalten einen Satz von Sensorvorrichtungen, die Informationen über einen Status der Maschine 100 bereitstellen. Die Sensoren 206 können zum Beispiel einen Stromsensor, einen Flusssensor, einen Motordrehzahlsensor (z. B. einen Sensor zum Bestimmen einer Drehzahl des Rotors 122), einen Motordrehmomentsensor, einen Motorübergangsgeschwindigkeitssensor, einen Motorleistungssensor, einen Positionssensor (z. B. einen Sensor zum Bestimmen einer Position des Rotors 122 relativ zum Stator 124) und/oder dergleichen beinhalten. Ein erster Sensor 206 kann zum Beispiel Informationen bereitstellen, die eine Motordrehzahl identifizieren, und ein zweiter Sensor 206 kann Informationen bereitstellen, die eine Motorübergangsdrehzahl identifizieren, und das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann einen Betriebsmodus für den Motor 110 bestimmen. In diesem Fall kann, basierend auf dem Betriebsmodus, das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor den Motor 110 basierend auf der Motordrehzahl und der Motorübergangsgeschwindigkeit steuern.
-
Die Anzahl und Anordnung der in 2 dargestellten Komponenten sind nur als Beispiel bereitgestellt. In der Praxis kann es zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 2 dargestellten geben. Außerdem können zwei oder mehr in 2 dargestellte Komponenten in einer einzigen Komponente implementiert sein, oder eine einzige in 2 dargestellte Komponente kann als mehrere, getrennte und/oder verteilte Komponenten implementiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Satz von Komponenten (z. B. ein oder mehrere Komponenten) ein oder mehrere Funktionen durchführen, die als durch einen anderen Satz von Komponenten durchgeführt beschrieben sind.
-
3 ist ein Ablaufdiagramm eines exemplarischen Prozesses 300 zur Steuerung eines geschalteten Reluktanzmotors. In einigen Implementierungen kann der Prozess 300 durch das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor durchgeführt werden. 4 ist ein Diagramm eines Beispiels 400 der Steuerung eines geschalteten Reluktanzmotors.
-
Wie in 3 dargestellt, kann der Prozess 300 das Bestimmen beinhalten, ob eine Motordrehzahl größer als eine Schwellendrehzahl ist (Block 305). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel bestimmen, ob die Motordrehzahl größer als die Schwellendrehzahl ist. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor die Motordrehzahl basierend auf einer Rückmeldung von einem Sensor 206 bestimmen, der mit dem Motor 110 gekoppelt ist. Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel eine Rückmeldung empfangen, die die Motordrehzahl identifiziert, und kann bestimmen, ob die Motordrehzahl größer als eine Schwellendrehzahl ist, die der Verwendung des Stromregelungsbetriebsmodus zugeordnet ist. Auf diese Weise kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor, bei kleiner als oder gleich der Schwellendrehzahl, hohe (z. B. größer als ein Schwellenwert) Stufen des Motordrehmoments bei niedrigen (z. B. kleiner als oder gleich dem Schwellenwert) Motordrehzahlen erreichen.
-
Wie in 3 dargestellt, kann der Prozess 300, basierend darauf, dass die Motordrehzahl nicht größer als die Schwellendrehzahl ist (Block 305 - NEIN), das Steuern eines Motors im Stromregelungsbetriebsmodus beinhalten (Block 310). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel basierend darauf, dass die Motordrehzahl nicht größer als die Schwellendrehzahl ist, den Motor 110 in dem Stromregelungsbetriebsmodus steuern, wie in 4 und durch Bezugsziffer 410 dargestellt. In diesem Fall kann der Strom in Verbindung mit einer dem Motor 110 zugeordneten gegenelektromotorischen Kraft (EMK) begrenzt werden. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor bei einem ersten Bereich von Drehzahlen, die kleiner als die Schwellendrehzahl sind, einen Strom steuern, der dem Motor 110 bereitgestellt wird, um eine dem Motor 110 zugeordnete Temperatur zu regeln. Auf diese Weise erreicht das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor ein thermisches Management im ersten Drehzahlbereich. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor bei einem zweiten Bereich von Drehzahlen, die kleiner als die Schwellendrehzahl sind, den Motor 110 steuern, um die Motordrehmomentwelligkeit für den Motor 110 zu optimieren (z. B. zu minimieren).
-
Wie in 3 dargestellt, kann der Prozess 300, basierend darauf, dass die Motordrehzahl größer als die Schwellendrehzahl ist (Block 305 - JA), das Bestimmen beinhalten, ob eine Motordrehzahl größer ist als eine Motorübergangsdrehzahl (Block 315). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel bestimmen, ob die Motordrehzahl größer als die Motorübergangsdrehzahl ist. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor die Motordrehzahl und/oder die Motorübergangsdrehzahl basierend auf Informationen bestimmen, die von einem Sensor, wie z. B. einem Sensor 206, empfangen werden.
-
Wie in 3 dargestellt, kann der Prozess 300, basierend darauf, dass die Motordrehzahl nicht größer als die Motorübergangsdrehzahl ist (Block 315 - NEIN), das Steuern des Motors im Einzelpulsbetriebsmodus beinhalten (Block 320). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann den Motor 110 zum Beispiel in dem Einzelpulsbetriebsmodus steuern, wie in 4 und durch Bezugsziffer 420 dargestellt. In diesem Fall kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor bei erhöhten Motordrehzahlen und mit reduzierten Motordrehmomenten relativ zur Steuerung im Stromregelungsbetriebsmodus eine konstante Leistung aufrechterhalten. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor einen Strombefehl festlegen, wenn der Motor 110 im Einzelpulsbetriebsmodus gesteuert wird. Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel einen Strom auf einen Spitzenstromwert für den Motor 110 festlegen. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor einen Theta-Aus-Wert und einen Theta-Ein-Wert für ein Leitungsfenster des Motors 110 auf maximale effektive Werte für den Motor 110 einstellen, die basierend auf gespeicherten Informationen bezüglich einer Konfiguration des Motors 110 bestimmt werden können.
-
Wie in 3 dargestellt, kann der Prozess 300, basierend darauf, dass die Motordrehzahl größer als die Motorübergangsdrehzahl ist (Block 315 - JA), das Bestimmen beinhalten, ob ein Leistungsbefehl kleiner ist als ein maximaler Leistungsbefehl (Block 325). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel bestimmen, ob der Leistungsbefehl kleiner ist als der maximale Leistungsbefehl für den Motor 110. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor den maximalen Leistungsbefehl basierend auf gespeicherten Informationen bestimmen, die den maximalen Leistungsbefehl für den Motor 110 identifizieren.
-
Wie in 3 dargestellt, kann der Prozess 300, basierend darauf, dass der Leistungsbefehl kleiner ist als der maximale Leistungsbefehl (Block 325 - JA), das Steuern des Motors im kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus beinhalten (Block 330). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann den Motor 110 in dem kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit einer festen Schließdauer steuern, wie in 4 und durch Bezugsziffer 430 dargestellt. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor die Schließdauer auf einen festen Wert im kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus einstellen. So kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor zum Beispiel basierend auf einer Konfiguration des Motors 110 einen Theta-Aus-Wert und einen Theta-Ein-Wert so einstellen, dass eine Schließdauer einen Wert größer als 180 Grad, wie z. B. 181 Grad, 182 Grad, 185 Grad und/oder dergleichen, darstellt. Obwohl hierin beschriebene Implementierungen anhand von exemplarischen Schließdauerwerten beschrieben werden, sind andere Schließdauerwerte möglich.
-
In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor Strom-Zerhacken im kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus durchführen. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor einen Strombefehl für das Steuern eines Drehmoments des Motors 110 bestimmen. So kann zum Beispiel, basierend auf einer Nachschlagetabelle, einer gespeicherten Konfiguration, einem Interpolationswert, der basierend auf einem Interpolationsverfahren bestimmt wird, und/oder dergleichen das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor einen variablen Leistungsbefehl bestimmen und den variablen Leistungsbefehl und die feste Schließdauer verwenden, um eine konstante Leistung für den Motor 110 aufrechtzuerhalten.
-
Wie in 3 dargestellt, kann der Prozess 300, basierend darauf, dass der Leistungsbefehl nicht kleiner ist als der maximale Leistungsbefehl (Block 325 - NEIN), das Steuern des Motors im kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer beinhalten (Block 335). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann den Motor 110 zum Beispiel in dem kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer steuern, wie in 4 und durch Bezugsziffer 440 dargestellt. In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor einen festen Strombefehl für den Motor 110 verwenden. Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel einen Strombefehl auswählen, der dem Erreichen eines Spitzenstroms in einem Einzelpulsbetriebsmodus zugeordnet ist.
-
In einigen Implementierungen kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor eine Schließdauer für den kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer bestimmen. Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel einen Theta-Aus-Wert auf einen maximalen effektiven Wert für Theta-Aus für den Motor 110 einstellen und kann den Theta-Wert basierend auf einem Motordrehmoment des Motors 110 bestimmen. In diesem Fall kann das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor den Theta-Ein-Wert basierend auf einer Nachschlagetabelle, einem gespeicherten Satz von Werten, einem Interpolationswert, der basierend auf einem Interpolationsverfahren bestimmt wird, und/oder dergleichen bestimmen. Auf diese Weise erreicht das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor einen lastabhängigen weichen Übergang für einen Drehmomentbefehl beim Umschalten von zum Beispiel dem Einzelpulsbetriebsmodus in einen kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung eines Motors relativ zu einem harten Übergang, der dem Übergang von dem Einzelpulsbetriebsmodus in den kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit fester Schließdauer bei allen Motordrehmomentlastzuständen zugeordnet ist, verringert wird.
-
Auch wenn 3 Beispielblöcke von Prozess 300 darstellt, kann Prozess 300, in einigen Implementierungen, zusätzliche Blöcke, weniger Blöcke, andere Blöcke oder anders angeordnete Blöcke als die in 3 dargestellten beinhalten. Zusätzlich oder alternativ können zwei oder mehr der Blöcke von Verfahren 300 parallel durchgeführt werden. Wie oben angegeben, wird 4 als Beispiel bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem unterscheiden, was in Verbindung mit 4 beschrieben ist.
-
5 ist ein Ablaufdiagramm eines exemplarischen Prozesses 500 zur Steuerung eines geschalteten Reluktanzmotors. In einigen Implementierungen kann der Prozess 500 durch das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor durchgeführt werden.
-
Wie in 5 dargestellt, kann der Prozess 500 das Auswählen eines Betriebsmodus basierend auf mindestens einem von einer Motordrehzahl, einer Motorübergangsdrehzahl oder einem Motorleistungsbefehlswert beinhalten (Block 510). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann zum Beispiel (z. B. unter Verwendung des Prozessors 202 und/oder ein oder mehrerer Regeln, die im Speicher 204 gespeichert sind) einen Betriebsmodus basierend auf mindestens einem von einer Motordrehzahl, einer Motorübergangsdrehzahl oder einem Motorleistungsbefehlswert auswählen. In einigen Implementierungen wird der Betriebsmodus aus einer Gruppe von Betriebsmodi ausgewählt, die einen Einzelpulsmodus, einen kontinuierlichen Leitungsmodus und einen kontinuierlichen Leitungsmodus und mit variabler Schließdauer beinhalten.
-
Wie in 5 ferner dargestellt, kann der Prozess 500 das Steuern eines geschalteten Reluktanzmotors unter Verwendung des Betriebsmodus beinhalten (Block 520). Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotors kann (z. B. unter Verwendung des Prozessors 202 und/oder ein oder mehrerer Regeln, die im Speicher 204 gespeichert sind) zum Beispiel einen geschalteten Reluktanzmotor unter Verwendung des Betriebsmodus, durch die Steuerung, steuern.
-
Der Prozess 500 kann zusätzliche Implementierungen beinhalten, wie z. B. eine einzelne Implementierung oder eine beliebige Kombination von Implementierungen, die nachfolgend und/oder in Verbindung mit einem oder mehreren anderen Prozessen beschrieben sind, die an anderer Stelle hierin beschrieben sind.
-
In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozess 500 das Bereitstellen eines Satzes von Motorleistungsbefehlen, um ein Motordrehmoment des geschalteten Reluktanzmotors zu steuern. In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozess 500 das Bestimmen, dass die Motorübergangsdrehzahl größer als die Motordrehzahl ist, und das Auswählen des Einzelpulsmodus basierend auf dem Bestimmen, dass die Motorübergangsdrehzahl größer als die Motordrehzahl ist. In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozess 500 das Bestimmen, dass die Motordrehzahl größer als oder gleich der Motorübergangsdrehzahl ist, das Bestimmen, dass der Motorleistungsbefehlswert einen Schwellenwert erfüllt, und das Auswählen des kontinuierlichen Leitungsmodus mit einem statischen Leitungswinkelwert basierend auf dem Bestimmen, dass die Motordrehzahl größer als oder gleich der Motorübergangsdrehzahl ist, und das Bestimmen, dass der Motorleistungsbefehlswert den Schwellenwert erfüllt.
-
In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozess 500 das Bestimmen, dass die Motordrehzahl größer als oder gleich der Motorübergangsdrehzahl ist, das Bestimmen, dass der Motorleistungsbefehlswert einen Schwellenwert nicht erfüllt, und das Auswählen des kontinuierlichen Leitungsmodus mit variabler Schließdauer basierend auf dem Bestimmen, dass die Motordrehzahl größer als oder gleich der Motorübergangsdrehzahl ist, und das Bestimmen, dass der Motorleistungsbefehlswert den Schwellenwert nicht erfüllt. In einigen Implementierungen ist der Betriebsmodus der kontinuierliche Leitungsmodus mit variabler Schließdauer und der kontinuierliche Leitungsmodus mit variabler Schließdauer wird durch einen dynamischen Leitungswinkelwert definiert. In einigen Implementierungen ist der Betriebsmodus der kontinuierliche Leitungsmodus mit variabler Schließdauer und der kontinuierliche Leitungsmodus mit variabler Schließdauer wird durch einen lastabhängigen weichen Übergang definiert.
-
In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozess 500 das Interpolieren aus einem Satz von Motordrehmomentwerten, um einen Motordrehmomentwert basierend auf dem Betriebsmodus zu bestimmen, und das Steuern des geschalteten Reluktanzmotors basierend auf dem Motordrehmomentwert. In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozess 500 das Ausführen des aktuellen Zerhackens basierend auf dem Betriebsmodus. In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozess 500 das Aufrechterhalten einer konstanten Leistung basierend auf dem Betriebsmodus.
-
Auch wenn 5 Beispielblöcke von Prozess 500 darstellt, kann Prozess 500, in einigen Implementierungen, zusätzliche Blöcke, weniger Blöcke, andere Blöcke oder anders angeordnete Blöcke als die in 5 dargestellten beinhalten. Zusätzlich oder alternativ können zwei oder mehr der Blöcke von Verfahren 500 parallel durchgeführt werden.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor kann mit jedweder Maschine 100 verwendet werden, die einen Motor 110 verwendet. Während des Betriebs der Maschine 100 bestimmt das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor ein oder mehrere Parameter, die sich auf den Motor 110 beziehen, wie z. B. eine Motordrehzahl, ein Motordrehmoment, eine Motorübergangsdrehzahl, einen Leistungsbefehl, der dem Motor 110 bereitgestellt wird, und/oder dergleichen, und verwendet die ein oder mehreren Parameter, um einen Betriebsmodus zum Steuern des Motors 110 auszuwählen. Auf diese Weise ermöglicht das Steuersystem 200 für den geschalteten Reluktanzmotor ein lastabhängiges weiches Übergehen, wie z. B. vom Einzelpulsbetriebsmodus in den kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer, der bei einem Übergang vom Einzelpulsbetriebsmodus in den kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit fester Schließdauer unter verschiedenen Belastungsbedingungen möglicherweise nicht erreichbar ist. Auf diese Weise verbessert das Steuersystem 200 für einen geschalteten Reluktanzmotor die Steuerung des Motors 110, reduziert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Motors 110 und/oder dergleichen.
-
Somit kann die Implementierung eines kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit variabler Schließdauer und eines kontinuierlichen Leitungsbetriebsmodus mit fester Schließdauer zur Steuerung des Motors 110 den Betrieb der Maschine 100 und/oder des Motors 110 verbessern. In der hierin verwendeten Form sollen die Artikel „ein/eine/einer/eines“ ein oder mehrere Elemente beinhalten und können mit „ein oder mehr“ austauschbar verwendet werden. Auch die Begriffe „aufweist“, „aufweisen“, „aufweisend“ oder dergleichen sind als offene Begriffe gedacht. Ferner soll der Ausdruck „basierend auf‟ zumindest teilweise basierend auf bedeuten.
-
Die vorstehende Offenbarung stellt eine Veranschaulichung und Beschreibung bereit, soll jedoch nicht erschöpfend sein oder die Implementierungen auf die präzise, offenbarte Form beschränken. Modifizierungen und Varianten sind angesichts der obigen Offenbarung möglich oder können aus der Praxis der Implementierungen erhalten werden. Es ist beabsichtigt, dass die Spezifikation nur als Beispiel angesehen wird, wobei ein tatsächlicher Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angegeben ist. Auch wenn bestimmte Kombinationen von Merkmalen in den Ansprüchen vorgetragen und/oder in der Spezifikation offenbart werden, sollen diese Kombinationen die Offenbarung der möglichen Implementierungen nicht beschränken. Auch wenn jeder abhängige Anspruch, der unten aufgeführt ist, nur von einem Anspruch direkt abhängen kann, beinhaltet die Offenbarung der möglichen Implementierungen jeden abhängigen Anspruch in Kombination mit jedem anderen Anspruch im Anspruchssatz.
-
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
-
