DE19640591C1 - Verfahren zur Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine - Google Patents
Verfahren zur Drehmomentregelung einer DrehfeldmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fluß- und Drehmomentregelung einer
Drehfeldmaschine gemäß dem Anspruch 1.
Der Fluß und das Drehmoment einer Drehfeldmaschine sollen mit festgelegter Zykluszeit durch
direkte Drehmomentregelung unabhängig voneinander geregelt werden. Das mittlere Dreh
moment soll dabei möglichst schnell dem Drehmomentsollwert entsprechen. Dabei soll die
mittlere Schaltfrequenz etwa konstant auf der vom Pulswechselrichter (PWR) zulässigen
gehalten werden, um die Drehmomentwelligkeit gering zu halten. Dies ist insbesondere bei
hochdynamischen Antrieben wünschenswert, wenn die Umrichter- und Maschinenverluste eine
untergeordnete Rolle spielen. Um den Aufwand an analogen Peripheriebausteinen gering zu
halten sowie automatische Inbetriebnahmen und Parameteranpassungen vornehmen zu können,
ist eine Implementierung als technisches Programm in einem Mikrorechner mit möglichst
wenig Peripherie zur analogen Signalverarbeitung vorteilhaft.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung einer Dreh
feldmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Speisung von Drehfeldmaschinen, deren Moment sich in einem weiten Drehzahlbereich
hochdynamisch auf gewünschte Werte einstellen läßt, werden meist PWR mit konstanter Ein
gangsgleichspannung eingesetzt. Bei einer Maschine mit drei Strängen (u, v, w) und zwei
Schaltern pro Strang ergeben sich acht verschiedene zulässige Schaltzustände. Diese können
nach Transformation in ein zweisträngiges System (a, b) als Raumzeiger dargestellt werden.
Sechs dieser Spannungsraumzeiger (SR) spannen ein regelmäßiges Sechseck auf die beiden
anderen sind Nullvektoren (NV), stellen somit einen Klemmenkurzschluß der Maschine dar.
Zur Regelung der Maschine müssen diese acht möglichen Schaltzustände des PWR abwech
selnd derart gewählt werden, daß sich das gewünschte Betriebsverhalten ergibt. Verfahren, die
hochdynamischen Anforderungen gerecht werden, bestimmen dazu mit den magnetischen Fluß
in der Maschine. Darauf baut dann ein Verfahren zur Regelung des Drehmoments auf. Die
Unterscheidung zwischen flußbildenden und drehmomentbildenden Größen wurde von [6]
und [1] eingeführt.
Die zahlreichen Verfahren lassen sich in drei große Gruppen einteilen:
Zu dieser Gruppe gehört insbesondere die klassische feldorientierte Regelung in analoger
Technik nach [6], [1] oder als Implementierung mit Mikrorechner [5]. Diese Verfahren
ermitteln aus gemessenen Strömen, Klemmenspannungen, Rotorposition und -geschwindigkeit
den Rotorflußraumzeiger. Dessen Winkellage wird zur Transformation in ein feldorientiertes
Koordinatensystem (x, y) herangezogen. Das Drehmoment ergibt sich aus der senkrecht zum
Rotorfluß liegenden Ständerstromkomponente und dem Flußbetrag. Durch separate Fluß- und
Drehmomentregler werden die Sollwerte für flußbildende und drehmomentbildende Strom
komponenten ermittelt. Aus diesen bilden die - meist linearen - Stromregler einen Soll
spannungsraumzeiger, charakterisiert durch Spannungsbetrag und -winkel. Dieser SR wird
anschließend von einem Modulator, z. B. Pulsweitenmodulator (PWM), durch abwechselndes
Schalten der acht möglichen Schaltzustände des PWR nachgebildet. Pulsweitenmodulatoren
arbeiten typischerweise mit einer konstanten Periodendauer. Diese wird einmalig nach den
zulässigen Grenzen des Umrichters oder anderen technischen Kriterien wie z. B. den Verlusten
festgesetzt.
Die linearen Stromregler mit nachgeschaltetem Modulator können auch durch Stromhyste
reseregler ersetzt werden.
Direkte Verfahren arbeiten in der Regel ständerflußorientiert. Ein derartiges Verfahren und
eine derartige Einrichtung sind aus [4] bekannt. Die aus gemessenen Strömen und Klemmen
spannungen ermittelten Werte für Fluß und Drehmoment werden durch Schaltregler
(Zwei-/Dreipunktregler, mit/ohne Hysterese) mit den Sollwerten verglichen. Mit den logischen
Ausgängen der Komparatoren wird über Schalttabellen direkt der nächste Schaltzustand fest
gelegt. Zu diesen Verfahren gehören sowohl die Direkte Selbstregelung [3] als auch das
Verfahren nach Takahashi und Noguchi [11].
Eine besondere Form direkter Verfahren stellt [7] dar. Aus einer Verknüpfung von
Wichtungsfunktionen ("Fuzzy-Logik") für Fluß und Drehmoment werden Schaltzustände
ausgewählt und deren Schaltdauern anteilig über eine Periodendauer bestimmt.
Dieses Verfahren liegt dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde.
Bei diesen Verfahren wird für Fluß und Drehmoment ein Toleranzgebiet vorgegeben. Als
nächster Schaltzustand wird derjenige gewählt, der die maximale Verweildauer in dem vorge
gebenen Toleranzgebiet ermöglicht. Dazu ist ausgehend vom aktuellen Zustand der Maschine
eine Prädiktion des Stromverlaufs bis zum Erreichen der Toleranzgrenzen notwendig
(z. B. [7], [10], Übersicht in [9]).
Diese Verfahren benötigen typischerweise einen hohen Aufwand an Signalverarbeitung zur
Feldorientierung. Die Verfahren zur Rotorflußbeobachtung sind bei vertretbarem Aufwand
zudem sehr parameterempfindlich [12]. Die feldorientierte Regelung reagiert empfindlich auf
Orientierungsfehler. Das Verfahren wird vielfach angewendet, weil ein nachgeschalteter Mo
dulator bei vertretbarem Rechenaufwand relativ hohe Schaltfrequenzen ermöglicht und die
damit verbundenen Vorteile wie z. B. niedrige Drehmomentpulsationen aufweist.
Mit einem Sollwert für eine Periode des PWM sind die nächsten - meist bis zu sechs - Schalt
handlungen festgelegt. Daraus ergibt sich eine bezogen auf die Schaltfrequenz lange Totzeit,
bis der nächste Sollwert berücksichtigt werden kann.
Ein Stromhystereseregler kann schneller auf Sollwertsprünge reagieren als lineare Stromregler
mit nachgeschaltetem PWM. Während aber der PWM je nach Realisierung meist eine kon
stante Schaltfrequenz aufweist, kann diese bei einem Stromhystereseregler abhängig vom
Betriebszustand stark schwanken. Um die vom PWR erlaubte Schaltfrequenz auszunutzen,
muß die Hysteresebreite so nachgeführt werden, daß sich die gewünschte mittlere Schaltfre
quenz ergibt.
Da der Modulator in beiden Fällen den Fluß- und Drehmomentregler nicht direkt einbezieht,
sind die resultierenden Schaltspiele in der Regel nicht optimal. Die Regler können den
schaltenden Charakter des PWR mit festen SR nicht berücksichtigen.
Jede Schalthandlung wird aus dem aktuellen Betriebszustand und den Sollwerten für Fluß und
Drehmoment einzeln abgeleitet. Dazu dienen Hysteresekomparatoren. Bei analogen Kompara
toren wirken sich Sollwertsprunge sofort auf die Komparatorergebnisse und den daraus
ermittelten Schaltzustand aus. So ergibt sich eine geringe Totzeit und eine hohe Dynamik. Dem
stehen die typischen Nachteile analoger Schaltungstechnik gegenüber. Inbetriebnahme und
Parameteranpassung sind aufwendig. Komplexe Reglerstrukturen und Rechenfunktionen sind
nur mit digitalen Systemen zu verwirklichen. Wie bei den Stromhysteresereglern hängt auch
hier die Schaltfrequenz sehr stark vom Betriebszustand ab. Deshalb ist, um eine annähernd
konstante Schaltfrequenz zu erreichen, eine Nachführung der Hysteresebreite notwendig.
Auch bei Implementierungen auf Mikrorechnersystemen erreicht man durch den schnellen
Durchgriff des Reglereingangs auf die Schalthandlung eine hohe Dynamik. Dem Vorteil der
Flexibilität steht der Nachteil einer größeren Totzeit als bei analogen Realisierungen gegen
über. Insbesondere bei Maschinen, die für hochdynamische Antriebe konstruiert sind und
deshalb geringe Streuinduktivitäten aufweisen, können die Strom- und damit auch die Dreh
momentanstiegsgeschwindigkeiten so hoch sein, daß die Hysteresebänder unvertretbar groß
ausgelegt werden müssen, um innerhalb eines Rechenzyklus eingehalten zu werden. Dieses
durch die Rechenzeit bedingte Problem läßt sich durch leistungsfähigere Mikroprozessoren
bzw. Signalprozessoren reduzieren. Der damit verbundene Aufwand erscheint aber unver
hältnismäßig hoch und teuer.
Im Verfahren nach [7] verbindet die Wichtungsfunktion den Flußregler mit dem Drehmoment
regler. Sowohl das stationäre als auch das dynamische Verhalten der Drehmomentregelung
sind mit der Flußregelung verknüpft. Ein durch die Flußregelung ausgewählter SR kann zu
höheren Drehmomentschwankungen führen als z. B. in [11], [3], wo zudem die Toleranz
bandbreite festgelegt ist. Die mehrfache Wichtung (Fluß, Drehmoment, Einschaltdauer) ist
zudem mit beträchtlichem Rechenaufwand verbunden.
Prädiktive Verfahren erfordern einen relativ hohen Signalverarbeitungsaufwand im Mikro
rechner, insbesondere, wenn die Fluß- und Drehmomentregelung in rotorflußorientierten
Koordinaten erfolgt. Die Verweildauer im Toleranzgebiet kann sehr stark variieren. Ein Be
trieb mit etwa konstanter Schaltfrequenz ist deshalb mit Mehraufwand verbunden. Je nach
Betriebszustand kann die Verweildauer sehr kurz sein. Der Mikrorechner muß deshalb schnell
sein. Die Auswahl eines für die Verweildauer im Toleranzgebiet günstig erscheinenden Span
nungsraumzeigers ist nicht unbedingt die beste Wahl für das gesamte Regelverhalten.
In [12] sind verschiedene Beobachter bekannt, mit denen der Ständerfluß der Maschine ermit
telt werden kann. Für das erfindungsgemäße Verfahren geht man am einfachsten von einer
Beschreibung der Maschine in ständerfesten Koordinaten aus:
Mit einem Integrationsverfahren, z. B. dem Runge-Kutta-Verfahren zweiter Ordnung nach [2],
kann dieses Differentialgleichungssystem durch Integration gelöst werden. Je nach Anforderun
gen an die Genauigkeit und Beschaffenheit des Antriebssystems ist auch die Implementierung
eines Zustandsbeobachters denkbar (z. B. nach [12] durch Umformung der Gleichungen, so
daß die Flüsse als Zustandsgrößen auftreten). Wesentlich für das Verfahren ist die Ermittlung
der Ableitungen der Flüsse (wie in Gl. 1) bzw. im folgenden des Drehmoments.
Das Drehmoment berechnet sich zu
Der Ständerfluß soll auf einer kreisförmigen Bahn mit Radius ψsoll gehalten werden. Die
Flußänderung läßt sich beschreiben durch die Gleichung:
s = ∫ (u-Rs s)dt (3)
Vernachlässigt man den Spannungsabfall am Ständerwiderstand, so vereinfacht sich die
Gleichung zu:
s = ∫ dt (4)
Fig. 1 illustriert die vom Wechselrichter zur Verfügung gestellten Ausgangsspannungen in
ständerfesten Koordinaten (a, b): sechs SR ({1} bis {6}) und zwei NV ({0}, {7}).
In Fig. 2 ist der angestrebte kreisförmige Flußverlauf und beispielhaft ein Augenblickswert des
Flußraumzeigers eingezeichnet. Je nach Lage des Flußraumzeigers der Maschine kann man den
zur Auswahl stehenden SR Eigenschaften zuordnen. Die zur Verfügung stehenden SR treiben
den Flußraumzeiger nach Gl. 4 in verschiedene Richtungen. Ein Nullraumzeiger ändert den
Fluß nur geringfügig. Die tangential zum Kreis verlaufende Komponente der SR beeinflußt das
Drehmoment, die Radialkomponente den Fluß. Somit ergibt sich die in Fig. 2 angegebene
Zuordnung.
Die Kreisbahn des Flußraumzeigers kann man in Sektoren einteilen, z. B. sechs wie in Fig. 2.
Den Sektor, in dem sich der Flußraumzeiger gerade befindet, erhält man aus dem Vergleich der
beiden Flußkomponenten ψa und ψb mittels Komparatoren. Eine Winkelberechnung mit der
Arcus-Tangens-Funktion und anschließende Sektorzuordnung mit der Modulo-Funktion ist
ebenfalls denkbar.
Die Regelabweichung des Drehmoments wird ebenfalls einem Komparator zugeführt. Bei
mittleren und hohen Geschwindigkeiten ist es sinnvoll, das Vorzeichen der mechanischen
Winkelgeschwindigkeit statt des Komparatorausgangs heranzuziehen. In diesem Fall wird bei
großen Drehmomentabweichungen, die nicht in einem Regelzyklus ausgeregelt werden kön
nen, der Komparatorausgang invertiert, um stark drehmomentverändernde SR auszuwählen.
Die Regelabweichung des Flusses wird einem Flußkomparator zugeführt.
Die Auswahl der SR erfolgt abhängig von den Komparatorergebnissen (A0, A1) nach folgender
Tabelle:
Auswahl des Spannungsraumzeigers
Auswahl des Spannungsraumzeigers
Das Verfahren basiert auf der Idee, daß im Normalfall immer abwechselnd ein SR und ein NV
geschaltet werden können, um den Mittelwert des Drehmoments gleich dem Sollwert zu hal
ten. Die Schalthandlungen werden jeweils für eine Zykluszeit ΔtZyklus berechnet. Über eine
Zykluszeit liegen im Normalfall genau ein SR und genau ein NV, also zwei Schaltzustände, an.
Fig. 3 illustriert das Verfahren über einen Rechenzyklus. Die Einschaltdauern ΔtSR des SR und
ΔtNV des NV werden so festgelegt, daß über die Zykluszeit der Drehmomentmittelwert dem
Sollwert entspricht. Dies ist in Fig. 3 genau dann der Fall, wenn die gegensätzlich schraffierten
Flächen gleich groß sind. Die Flußregelung erfolgt durch Zweipunktregelung, indem von
Zyklus zu Zyklus z. B. abwechselnd flußaufbauende und flußabbauende drehmomentbildende
SR gewählt werden.
Eine hinreichend kleine Zykluszeit erlaubt eine lineare Näherung des Drehmomentverlaufs für
die Mittelwertbildung. Der Drehmomentmittelwert berechnet sich aus:
MZyklus= (MSR.ΔtSR + MNV.(ΔtZyklus-ΔtSR))/ΔtZyklus (5)
Man erhält aus der linearen Näherung
MSR = (M(tn)+M(tn + ΔSR))/2 (6)
und
MNV = (M(tn + ΔtSR)+M(tn + ΔtZyklus))/2 (7)
Die Drehmomentwerte M(tn + ΔtSR) und M(tn + ΔtZyklus) ergeben sich am einfachsten durch
lineare Prädiktion. Man erhält zum Schaltzeitpunkt MSR
M(tn + ΔtSR) = M(tn) + SR.ΔtSR (8)
und am ZyklusendeM(tn + ΔtZyklus) = M(tn)+SR.ΔtSR +NV.(ΔtZyklus-ΔtSR) (9)
Die Ableitungen der Flüsse müssen ohnehin zur Integration des Differentialgleichungssystems
nach Gl. 1 berechnet werden. Daraus läßt sich die Ableitung des Drehmoments mit der
Produktregel berechnen zu:
Mit Gl. 10 berechnet man M(tn+) und setzt es für MSR in Gl. 8 ein. Anschließend setzt man
Gl. 8 und 9 in Gl. 6 und 7 und diese wiederum in Gl. 5 ein. Als Mittelwert wird für M der
Sollwert Msoll angestrebt. Aufgelöst nach der gesuchten Einschaltzeit des SR und nur Zeiten
ΔtSR < ΔtZyklus zulassend erhält man:
Bei Einschalten eines NV ändert sich die Ableitung des Drehmoments NV bei kurzer Zy
kluszeit nur wenig. Deshalb kann man einfach mit den im letzten Zyklus berechneten Flüssen
und deren Ableitungen (tn-) berechnen und für NV in Gl. 11 einsetzen. Eine weitere Mög
lichkeit besteht darin, NV aus den Drehmomentwerten zu Ein- und Ausschaltzeitpunkt des
letzten NV sowie seiner Einschaltdauer zu bestimmen.
Der nach dem SR (bzw. in Ausnahmefällen NV) einzuschaltende NV wird so ausgesucht, daß
möglichst wenige Wechselrichterzweige umgeschaltet werden müssen. Der NV ergibt sich also
abhängig vom vorherigen Schaltzustand gemäß folgender Tabelle:
Zuordnung der Nullvektoren zu vorhergehendem Schaltzustand
Zuordnung der Nullvektoren zu vorhergehendem Schaltzustand
Nur wenn die Einschaltzeit des SR oder des NV unzulässig kurz wird, verzichtet das Verfahren
auf das Umschalten und läßt einen Schaltzustand über die ganze Zykluszeit anliegen.
In bestimmten Betriebspunkten kann die am Drehmomentmittelwert orientierte Einschaltdauer
der flußbildenden SR über mehrere Zyklen so kurz werden, daß die nach Tabelle 1 ausgewähl
ten SR den durch die NV abgeschwächten Fluß nicht hinreichend aufbauen. Wenn der Fluß
eine kritische Grenze unterschreitet, ist als Sonderbehandlung die Auswahl eines stark
flußaufbauenden Vektors nach folgender Tabelle erforderlich:
Stark flußstützende Spannungsraumzeiger
Stark flußstützende Spannungsraumzeiger
Unter Inkaufnahme von kurzen Drehmomentspitzen läßt sich ΔtSR für den stark flußstützenden
SR so festlegen, daß der Flußbetrag zu tn + ΔtSR den Sollwert erreicht:
Die Ableitung des Flußbetrages ergibt sich dabei mit der Kettenregel:
Dieser Ausnahmefall kann auch durch Einschalten zweier SR und eines NV, also dreier
Schaltzustände innerhalb eines Zyklus, behandelt werden, um weiterhin den Drehmoment
mittelwert genau zu halten. Wenn die Umschaltungen der dabei gewählten SR in verschiedenen
Strängen des PWR erfolgen, ist der Anstieg der Schaltfrequenz für den Umrichter unkritisch,
weil die Ströme bei diesem Ausnahmefall deutlich unterhalb des Nennstromes liegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren verbindet eine Reihe von Vorteilen der oben aufgezählten
Verfahren (1, 2, 3), ohne deren Nachteile im Hinblick auf die Zielsetzung aufzuweisen:
- a) Durch Festlegen einer Zykluszeit für zwei aufeinanderfolgende Schalthandlungen wird die Schaltfrequenz konstant gehalten. Es ist auch möglich, die Zykluszeit an bestimmte Betriebszustände anzupassen, um z. B. eine bestimmte Summenschaltfrequenz einzuhalten.
- b) Die festgelegte Zykluszeit erlaubt eine einfache Auslegung zeitäquidistant arbeitender digitaler Regler auf übergeordneter Ebene, z. B. zur Fluß- und Drehmomentsollwert bestimmung. Die Totzeit ist gut kalkulierbar.
- c) Auf die bei direkten Verfahren schaltfrequenzbestimmende Hysterese und deren Nach führung kann verzichtet werden, weil die Schaltfrequenz durch die Zykluszeit bestimmt wird.
- d) Durch Prädiktion des Drehmomentverlaufs, Modellrechnung der Maschine und expliziter Berechnung der Schaltzeitpunkte sind keine zusätzlichen analogen Komparatoren und Regler erforderlich.
- e) Die Berechnung zweier aufeinanderfolgender Schaltzustände (SR und NV) ermöglicht es, einen davon sehr kurz (nur unwesentlich länger als die Interruptlatenzzeit des Mikro rechners bzw. Mindesteinschaltdauer der Halbleiter) einzuschalten.
- f) Die Einbeziehung der Maschinenmodellrechnung bzw. eines Beobachters in die Prädiktion erspart Rechenaufwand, weil die Modellgrößen nicht nur zur Ermittlung des Betriebs zustandes, sondern auch im Regler mitverwendet werden.
- g) Insbesondere die Eigenschaften unter a), b), c) und e) prädestinieren das Verfahren zur Implementierung als technisches Programm in einem Mikrorechner.
Das Verfahren ist auf eine Realisierung als technisches Programm in einem Mikrorechner
system mit entsprechender Peripherie ausgelegt.
Fig. 4 zeigt die Struktur der Gesamtanordnung mit Maschine, Wechselrichter, Meßwerterfassung und
Regelungsverfahren im Mikrorechner. Die Funktionsblöcke (Block) (1), (2), (4), (5) und (6) zeigen
Einrichtungen, die dem Stand der Technik entsprechen. Der Patentanspruch 1 bezieht sich auf
die Einrichtungen in den Blöcken (3) und (7). Der Patentanspruch 2 bezieht sich auf die
Einrichtung in Block (8).
Fig. 5 zeigt das Flußdiagramm des im Mikrorechner implementierten technischen Programms zur
Realisierung des Ausführungsbeispiels.
Im Ausführungsbeispiel wurde - wie in Fig. 4 angedeutet - auf die Rückführung der Meß
größen verzichtet, weil die Parameter der Anlage hinreichend genau bekannt sind, um mit dem
implementierten Modell in Block (1) die Funktion des Verfahrens nachzuweisen. Zur
Bestimmung der mechanischen Winkelgeschwindigkeit kann man bei bekanntem Last- und
Massenträgheitsmoment zu Gl. 1 die Bewegungsdifferentialgleichung hinzufügen:
Die Regelungsroutine ist als Interruptprogramm in einem Signalprozessor realisiert. Nach einer
Initialisierungsprozedur wird der Regelungsinterrupt freigegeben. Das Reglerprogramm
magnetisiert die Maschine zunächst auf Nennfluß auf. Dies geschieht mit Msoll = 0.
Anschließend kann zum Nachweis der Funktion des Verfahrens mit verschiedenen Dreh
momentvorgaben beschleunigt und abgebremst werden. Eine Geschwindigkeitsregelung ist im
einfachsten Fall in einer Hintergrundschleife durch Heranziehen der Modellgeschwindigkeit
möglich. Fig. 6 zeigt die Ergebnisse eines Probelaufs.
Fig. 1 vom Wechselrichter zur Verfügung gestellte Spannungsraumzeiger
Fig. 2 gewünschte Flußortskurve, Beispiel für Wirkung der Spannungsraumzeiger,
Fig. 3 linear angenäherter Drehmomentverlauf über einen Zyklus,
Fig. 4 Strukturbild des Ausführungsbeispiels,
Fig. 5 Flußdiagramm des Ausführungsbeispiels,
Fig. 6 Probelauf des Ausführungsbeispiels.
[1] Blaschke, F.: Das Verfahren der Feldorientierung zur Regelung der Drehfeldmaschine,
Dissertation Braunschweig 1974.
[2] Bronstein, I. N., Semendjajew, K. A.: Taschenbuch der Mathematik, 20. Auflage, Verlag
Harri Deutsch 1981.
[3] Depenbrock, M.: Verfahren und Einrichtung zur Regelung einer Drehfeldmaschine,
Offenlegungsschrift EP 0 179 356 B1.
[4] Forsell, H.: Stromrichterantrieb, Offenlegungsschrift DE-A 23 18 602, 13. April 1973.
[5] Gabriel, R.: Feldorientierte Regelung einer Asynchronmaschine mit einem Mikrorechner,
Dissertation Braunschweig 1982.
[6] Hasse, K.: Zur Dynamik drehzahlgeregelter Antriebe mit Stromrichtergespeisten
Asynchron-Kurzschlußläufermaschinen, Dissertation Darmstadt 1969.
[7] Hofmann, Wilfried, Krause Michael: Verfahren zur Selbstregelung einer umrichter
gespeisten Drehstrommaschine, Offenlegungsschrift DE-42 25 397 A1, 29. Juli 1992.
[8] Holtz, J, Stadtfeld, S.: A Predictive Controller for the Stator Current Vector of AC
Machines Fed from a Switched Voltage Source, IPEC Tokio 1983, S. 1665-1675.
[9] Leonhard, W.: 30 Years Space Vectors, 20 Years Field Orientation, 10 Years Digital
Signal Processing with Controlled AC-Drives, a Review, Part 1 & 2, EPE Journal,
Vol. 1, no. 1 & 2, Jul. & Oct. 1991.
[10] Stadtfeld, S.: Das Verfahren zur Regelung der pulsumrichtergespeisten Asynchron
maschine durch Prädiktion und Optimierung in Echtzeit, Dissertation Wuppertal 1987.
[11] Takahashi, I., und Noguchi, T.: "A New Quick-Response and High-Efficiency Control
Strategy of an Induction Motor", IEEE Transactions of Industry Applications, Vol. IA-
22, No. 5, Sept./Oct. 1986).
[12] Zägelein, W.: Drehzahlregelung des Asynchronmotors unter Verwendung eines Beob
achters mit geringer Parameterempfindlichkeit, Dissertation Erlangen
1984.
Claims (3)
1. Verfahren zur Regelung einer Drehfeldmaschine, die über einen Pulswechselrichter (PWR)
mit eingeprägter Gleichspannung (U-) gespeist wird, mit folgenden Schritten:
- a) Bilden des Flußistwertes
- b) Unterteilung der komplexen Flußebene in Sektoren und Bestimmung des Sektors, in dem der Flußraumzeiger liegt.
- c) Vergleich des Betrags des Flußistwertes mit dem Flußsollwert
- d) Berechnung des Maschinenmoments
- e) Vergleich des Drehmomentistwertes mit dem Drehmomentsollwert
- f) Ermittlung eines Spannungsraumzeigers der geeignet ist, die unter den Schritten c) und e) berechneten Abweichungen zu verringern
- g) Festlegen einer Zykluszeit
dadurch gekennzeichnet, daß - h) der Verlauf des Drehmoments bei Einschalten des unter Schritt f) ermittelten Spannungsraumzeigers und eines Nullvektors vorhergesagt wird, um daraus
- i) die Einschaltdauer des unter Schritt f) ermittelten Spannungsraumzeigers so festzu legen, daß bei Einschalten des Nullvektors für den Rest der Zykluszeit der Dreh momentmittelwert über die gesamte Zykluszeit gleich dem Drehmomentsollwert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer starken Flußsoll
wertabweichung als Ergebnis aus Anspruch 1, Schritt c) ein flußregelnder Spannungs
raumzeiger bevorzugt wird gegenüber dem Ergebnis aus Anspruch 1, Schritt f).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zykluszeit so festgelegt wird,
daß
- a) allgemein die zulässige Summenschaltfrequenz des Stromrichters ausgenutzt wird
und - b) bei niedrigen Drehzahlen die zulässige Schaltfrequenz eines einzelnen Stranges nicht überschritten wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19640591A DE19640591C1 (de) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | Verfahren zur Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19640591A DE19640591C1 (de) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | Verfahren zur Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19640591C1 true DE19640591C1 (de) | 1998-04-23 |
Family
ID=7807637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19640591A Expired - Fee Related DE19640591C1 (de) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | Verfahren zur Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19640591C1 (de) |
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EP1263125A2 (de) | 2001-05-31 | 2002-12-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Regler und Methode für einen Wechselstrommotor |
DE102013211006A1 (de) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Steuerung eines Wechselrichters für eine elektrische Maschine |
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1996
- 1996-10-01 DE DE19640591A patent/DE19640591C1/de not_active Expired - Fee Related
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