DE19640591C1

DE19640591C1 - Verfahren zur Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine

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Publication number: DE19640591C1
Application number: DE19640591A
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Flach; Rolf Hoffmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2016-10-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fluß- und Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine gemäß dem Anspruch 1.

Aufgabenstellung

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.

Stand der Technik

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.

Bekannte Verfahren

Die zahlreichen Verfahren lassen sich in drei große Gruppen einteilen:

1. Verfahren mit Modulatoren

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.

2. Direkte Verfahren

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.

3. Prädiktive Verfahren

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]).

Diskussion der aufgezählten Verfahren 1. Verfahren mit Modulatoren

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.

2. Direkte Verfahren

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.

3. Prädiktive Verfahren

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.

Das erfindungsgemäße Verfahren Grundprinzip

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 ψ_soll gehalten werden. Die Flußänderung läßt sich beschreiben durch die Gleichung:

_s = ∫ (u-R_s _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 ψ_a und ψ_b 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

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 Δt_Zyklus 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 Δt_SR des SR und Δt_NV 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:

M_Zyklus= (M_SR.Δt_SR + M_NV.(Δt_Zyklus-Δt_SR))/Δt_Zyklus (5)

Man erhält aus der linearen Näherung

M_SR = (M(t_n)+M(t_n + Δ_SR))/2 (6)

und

M_NV = (M(t_n + Δt_SR)+M(t_n + Δt_Zyklus))/2 (7)

Die Drehmomentwerte M(t_n + Δt_SR) und M(t_n + Δt_Zyklus) ergeben sich am einfachsten durch lineare Prädiktion. Man erhält zum Schaltzeitpunkt M_SR

M(t_n + Δt_SR) = M(t_n) + _SR.Δt_SR (8)

und am ZyklusendeM(t_n + Δt_Zyklus) = M(t_n)+_SR.Δt_SR +_NV.(Δt_Zyklus-Δt_SR) (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(t_n+) und setzt es für M_SR 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 M_soll angestrebt. Aufgelöst nach der gesuchten Einschaltzeit des SR und nur Zeiten Δt_SR < Δt_Zyklus 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 (t_n-) 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

Ausnahmebehandlung

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

Unter Inkaufnahme von kurzen Drehmomentspitzen läßt sich Δt_SR für den stark flußstützenden SR so festlegen, daß der Flußbetrag zu t_n + Δt_SR 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.

Vorzüge der Erfindung

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.

Ausführungsbeispiel Übersicht

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.

Besonderheiten der Implementierung 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:

Ablauf

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 M_soll = 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.

Liste der Figuren

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.

Literaturverzeichnis

[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

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.