DE19962690B4

DE19962690B4 - Verfahren und Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho

Info

Publication number: DE19962690B4
Application number: DE19962690A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Heinle; Franz Dr. Bauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: DE19962690A1

Abstract

Verfahren zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine (2) mit einem Tacho (4) mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Ermittlung eines Drehmoment-Sollwertes (m^*) in Abhängigkeit einer gemessenen Rotordrehzahl (n_ist) und eines Rotordrehzahl-Sollwertes (n^*) mittels einer Drehzahlregelung (14),
b) Ermittlung eines Wirkstrom-Sollwertes (iq^*) aus dem ermittelten Drehmoment-Sollwert (m^*) durch Division eines Fluß-Sollwertes (ψ^*),
c) Ermittlung eines Schlupffrequenz-Sollwertes (f2^*) in Abhängigkeit des ermittelten Drehmoment-Sollwertes (m^*), eines Fluß-Sollwertes (ψ^*) und eines Rotorwiderstandswertes (r2) der Drehfeldmaschine (2),
d) Ermittlung eines Ständerfrequenz-Sollwertes (f^*) der Drehfeldmaschine (2) durch Addition des ermittelten Schlupffrequenz-Sollwertes (f2^*) und der gemessenen Rotordrehzahl (n_ist) der Drehfeldmaschine (2),
e) Ermittlung von kartesischen feldorientierten Spannungs-Sollwerten (ud^*, uq^*) in Abhängigkeit des Fluß-Sollwertes (ψ^*), eines Blindstrom-Sollwertes (id^*), des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes (iq^*), der ermittelten Ständerfrequenz (f^*) und von Parametern (r1, x2, xσ, F_nenn) der Drehfeldmaschine (2) und
f) Ermittlung von Steuersignalen (S1, ..., S6) für die stromrichtergespeiste Drehfeldmaschine (2) in Abhängigkeit dieser ermittelten kartesischen...

Description

Verfahren und Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho und auf eine Verwendung der Vorrichtung bei einem Konsumer-Antrieb.
Im Handel sind Stromrichtergeräte erhältlich, die mit verschiedenen Steuerungsarten ausgestattet sind. Für einfache Anwendungen werden Steuerungsarten mit U/f-Kennlinie und für mittel- bis hochdynamische Antriebe werden Vektor-Regelungsarten verwendet. Die Steuerungsarten mit U/f-Kennlinie unterscheiden sich nach U/f-Kennlinie mit Drehzahl-Istwertgeber, U/f-Kennlinie für allgemeine Anwendungen und U/f-Kennlinie für Textilanwendungen. Die Steuerungsart U/f-Kennlinie mit Drehzahl-Istwertgeber wird bei Einzelantrieben mit Asynchronmotor verwendet, die mit Schlupfkompensation keine ausreichende Drehzahlgenauigkeit erreichen. Die Steuerungsart U/f-Kennlinie für allgemeine Anwendungen wird bei Einzel- und Gruppenantrieben mit Asynchronmotor ohne große Anforderung an die Dynamik verwendet. Bei dieser Steuerungsart weist die Frequenzsteuerung eine Schlupfkompensation auf. Die Steuerungsart U/f-Kennlinie für Textilanwendungen wird bei Einzel- und Gruppenantrieben mit Reluktanzmotoren mit hoher Drehzahlgenauigkeit angewendet.
Die Vektorregelungsarten sind bei Drehfeldmaschinen als Einzel- oder Gruppenantrieben mit mechanisch gekoppelter Last anwendbar. Mit dieser Regelungsart wird eine Dynamik, vergleichbar mit der eines Gleichstromantriebes, erreicht. Ermöglicht wird das durch die genau ermittelten und ausgeregelten drehmoment- und flußbildenden Stromkomponenten. Mit dieser Vektorregelung lassen sich vorgegebene Drehmomente einhalten und wirkungsvoll begrenzen.
Die Vektorregelungsarten unterscheiden sich nach Frequenzregelung oder feldorientierter Regelung ohne Drehzahl-Istwertgeber und nach Drehzahlregelung als feldorientierte Regelung mit Drehzahl-Istwertgeber. Die zuerst genannte Regelungsart wird vorzugsweise bei Einzelantrieben mit Asynchronmotoren verwendet, wobei geringe bis hohe Anforderungen an die Dynamik gestellt werden. Das heißt, diese Regelungsart wird bei einer Großzahl der Industrieanwendungen verwendet. Die zweitgenannte Regelungsart wird bei Einzelantrieben mit Asynchronmotoren mit hohen Anforderungen an die Dynamik, auch bei kleinen Drehzahlen, verwendet. Für die Drehzahlregelung ist ein Impulsgeber, beispielsweise ein Inkrementalgeber, erforderlich. Ein Gleichstromtacho ist von den Genauigkeitsanforderungen her nicht ausreichend.
Beiden Vektorregelungen gemeinsam sind ein Motor-Modell mit Vektor-Transformation, ein EMK-Rechner zur Vorsteuerung, zwei Stromregelungen, eine Drehzahlregelung und ein Modulator mit Koordinatenwandler. Dem EMK-Rechner, der auch als Vorsteuernetzwerk bzw. als Entkopplungsnetzwerk bezeichnet wird, werden folgende Eingangsgrößen: Drehzahl-Istwert (gemessen oder gerechnet), fluß- und drehmomentbildende Stromkomponenten-Sollwert und Parameter der Drehfeldmaschine zugeführt. Die Ausgangsgrößen dieses EMK-Rechners werden den Ausgangsgrößen der beiden Stromregelungen überlagert. Aus diesen so ermittelten Spannungskomponenten werden dann mittels des Modulators mit Koordinatenwandler Steuersignale für den die Drehfeldmaschine speisenden Stromrichter generiert. Für die Drehzahl und den beiden Stromregelungen werden noch Istwerte benötigt, die mittels des Motor-Modells mit Vektor-Transformation ermittelt werden. Aus diesem Grund wird das Motor-Modell mit Vektor-Transformation auch als Istwert-Rechner bezeichnet. Diesem Istwert-Rechner werden zwei Strom-Istwerte und zwei Spannungs-Istwerte zugeführt. Die Spannungs-Istwerte werden vom Modulator geliefert, wogegen die Strom-Istwerte von zwei Gebern geliefert werden müssen.
Ein preisgünstiger stromrichtergespeister Antrieb weist somit eine Steuerungsart mit U/f-Kennlinie ohne Strom-Istwert-Erfassung auf. Ein Tacho greift nur korrigierend auf die Motorfrequenz ein, wodurch keine Feldorientierung erreicht wird, sondern nur eine verbesserte stationäre Drehzahlgenauigkeit. Solche Antriebe neigen zum Kippen und erfüllen nur geringe Anforderungen an die Dynamik. Wird eine Strom-Istwert-Erfassung verwendet, so besteht die Möglichkeit, eine Schlupfkompensation, eine IR-Kompensation und eine Strombegrenzungsregelung zu realisieren, wodurch die Frequenz und die Spannung genauer ermittelt werden können.
Ein dynamischer stromrichtergespeister Antrieb gemäß dem Anwendungsaufsatz mit dem Titel "Mikrorechnergeregelte Asynchronmaschine, ein Antrieb für hohe dynamische Anforderungen", abgedruckt in der DE-Zeitschrift "Regelungstechnik", 32. Jahrgang, 1984, Heft 1, Seiten 18 bis 26, weist eine Vektor-Regelungsart auf, die jedoch durch einen Istwert-Rechner, der eine Strom-Istwert-Erfassung bedingt, nicht mehr als preisgünstig bezeichnet werden kann. Wird bei einem Konsumer-Antrieb auch noch bei kleinen Drehzahlen eine hohe Anforderung an die Dynamik gestellt, so verteuert sich die Vektorregelung durch die Verwendung eines Inkrementalgebers erheblich. Somit entfällt eine feldorientierte Regelung bei Konsumer-Antrieben.
Neben Vektorregelungen, die einen Istwert-Rechner (Motor-Modell mit Vektor-Transformation) aufweisen, dem zwei Strom-Istwerte zugeführt werden, ist aus der EP 0 121 792 B1 eine feldorientierte Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho bekannt, die keine zwei Stromregelungen aufweist, wodurch auch keine Strom-Istwerte erfasst werden müssen. Diese feldorientierte Regelung weist eine Drehzahlregeleinrichtung, einen Spannungsrechner und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ständerfrequenz auf. Mit der Drehzahlregeleinrichtung wird in Abhängigkeit eines Drehzahl-Sollwertes und eines Drehzahl-Istwertes ein Wirkstrom-Soll wert bestimmt. Mittels dieses Wirkstrom-Sollwertes, eines vorbestimmten Blindstrom-Sollwertes und des Drehzahl-Istwertes wird die Ständerfrequenz ermittelt. In Abhängigkeit der beiden Strom-Sollwerte und Motorparameter bestimmt der Spannungsrechner zwei Spannungs-Sollwerte, die mittels einer Transformationsrichtung mit Hilfe eines Sinus/Kosinus-Generators in Phasenspannungs-Sollwerte gewandelt werden, aus denen Steuersignale für die Stromrichterventile des Stromrichters generiert werden. Da ein Fluss-Sollwert bei dieser feldorientierten Regelung nicht vorgesehen ist, kann diese feldorientierte Regelung nicht im Feldschwächbereich eingesetzt werden, wodurch Drehzahlen größer einer vorbestimmten Nenndrehzahl nicht möglich sind. Dadurch ist die Verwendung dieser Vektorregelung bei einem Konsumer-Antrieb ausgeschlossen.
Aus der EP 0 903 845 A2 ist ein Waschmaschinen-Antrieb bekannt, der eine stromrichtergespeiste Asynchronmaschine aufweist. Dieser Stromrichter weist eine Regelung auf, bei der ein Wirkstrom-Sollwert mittels einer Drehzahlregeleinrichtung und ein Blindstrom-Sollwert vorgegeben wird. Diese beiden feldorientierten Sollwerte werden mittels einer Vektortransformation und eines Koordinatenwandlers in drei Phasenströme umgewandelt, die jeweils einer Stromregeleinrichtung zugeführt sind. Jeder Stromregeleinrichtung wird ein Phasenstrom-Istwert zugeführt. Damit Drehzahlen über einer Nenndrehzahl erreicht werden können, ist eine Feldschwächeinrichtung vorgesehen. An dieser Vorrichtung steht eingangsseitig ein Drehzahl-Sollwert an, und an deren Ausgang steht ein Blindstrom-Sollwert an. Bei dieser Regelung handelt es sich nicht um eine feldorientierte Regelung.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho anzugeben, das bzw. die kostengünstig und robust ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 (Verfahren) oder Anspruch 10 (Vorrichtung) gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Ständerfrequenz-Sollwert durch Addition eines ermittelten Schlupffrequenz-Sollwertes und einer gemessenen Rotordrehzahl bestimmt, wobei der Schlupffrequenz-Sollwert in Abhängigkeit eines ermittelten Drehmoment-Sollwertes, eines Fluß-Sollwertes und eines Rotorwiderstandes der Drehfeldmaschine ermittelt wird. Der Drehmoment-Sollwert wird mittels eines Rotordrehzahl-Soll wertes und der gemessenen Rotordrehzahl mittels einer Drehzahlregelung bestimmt. Damit die Spannungskomponenten berechnet werden können, wird ein Wirkstrom-Sollwert aus den ermittelten Drehmoment-Sollwert durch Division eines Fluß-Sollwertes berechnet, wobei ein Blindstrom-Sollwert und ein Fluß-Sollwert vorgegeben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur feldorientierten Regelung einer Stromrichter gespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho ist dadurch gekennzeichnet, daß kein Strom-Istwert mehr benötigt wird. Dadurch entfällt auch die aufwendige Berechnung der Stromkomponenten-Istwerte und die beiden Stromkomponenten-Regelverfahren. Außerdem wird anstelle eines Inkrementalgebers nur ein einfacher Tacho benötigt.
Bei einem vorteilhaften Verfahren wird ein Blindstrom-Sollwert gemäß einer Kennlinie aus dem Betrag des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes ermittelt und ein Fluß-Sollwert mittels eines Flußmodells aus diesem ermittelten Blindstrom-Sollwert bestimmt. Dadurch wird die Drehfeldmaschine im Stromminimum betrieben und man erhält einen lastabhängigen Fluß-Sollwert. Die Betreibung der Drehfeldmaschine im Stromminimum ist genau dann notwendig, wenn aufgrund einer hohen Last und einer niedrigen Drehzahl im Motor extreme Temperaturen auftreten. Diesen Betrieb in Stromminimum erreicht man durch Führen des Blindstrom-Sollwertes abhängig vom ermittelten Wirkstrom-Sollwert.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird ein maximaler Fluß-Sollwert in Abhängigkeit des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes der ermittelten Ständerfrequenz, einer maximalen Stromrichter-Ausgangsspannung und von Parametern der Drehfeldmaschine ermittelt, der als Fluß-Sollwert bei der Ermittlung der Spannungs-Sollwerten verwendet wird, sobald dieser maximale Fluß-Sollwert kleiner als ein vorbestimmter Fluß-Sollwert (z. B. Fluß-Nennwert oder ein adaptierter Fluß-Sollwert) ist. Dadurch kann das Verfahren der feldorientierten Regelung auch im Feldschwächbereich eingesetzt werden, so daß Drehzahlen der doppelten bzw. dreifachen Nenndrehzahl möglich sind. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei dynamischen Antrieben mit sehr hohen Drehzahlen verwendet werden.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird ein Momenten-Grenzwert in Abhängigkeit eines ermittelten Wirkstrom-Sollwertes, der ermittelten Ständerfrequenz, einer maximalen Stromrichter-Ausgangsspannung und von Parametern der Drehfeldmaschine ermittelt, der den ermittelten Drehmoment-Sollwert begrenzt. Durch diese Begrenzung des ermittelten Drehmoment-Sollwertes wird ein Kippen der Drehfeldmaschine trotz fehlender Stromregelung verhindert. Entscheidend für den Kippschutz ist eine geeignete Begrenzung des Drehmoment-Sollwertes oder des Wirkstrom-Sollwertes.
Ein derartiger Kippschutz ist vor allem bei Antrieben wichtig, die einen großen Feldschwächbereich, bedingt durch eine hohe Drehzahl, benötigen. Somit ist es besonders vorteilhaft, wenn das vorteilhafte Verfahren zur Ermittlung des maximalen Fluß-Sollwertes (Feldschwächbereich) und das vorteilhafte Verfahren zur Ermittlung eines Momenten-Grenzwertes (Kippschutz) gemeinsam verwendet werden.
Durch die Kombination der einzelnen Verfahrensteile erhält man ein kostengünstiges und robustes Verfahren zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine, insbesondere eines Konsumer-Antriebs. Bei diesem Verfahren wird als einzige Rückführungsgröße für die feldorientierte Regelung nur der gemessene Drehzahl-Istwert verwendet. Hierbei genügt ein sehr einfacher Drehzahl-Istwertgeber, beispielsweise ein Klauenpoltacho, der besonders preiswert ist. Aufgrund der geringen Kosten, der Robustheit, des hohen Drehzahlbereiches, des hohen Feldschwächbereiches, der guten Dynamik und der Kippsicherheit eignete sich dieses vorteilhafte Verfahren vor allem für Konsumer-Antriebe. Im besonderen Maße gilt dies für einen Waschmaschinenantrieb, bei dem die genannten Vorteile für einen einwandfreien Betrieb erforderlich sind.
Den Unteransprüchen 5 bis 9 sind die Vorschriften für die Berechnung des maximalen Fluß-Sollwertes und des Momenten-Grenzwertes entnehmbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho ist dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Istwert-Rechners und zweier Stromregeleinrichtungen eine Einrichtung zur Berechnung eines Schlupffrequenz- und eines Wirkstrom-Sollwertes vorgesehen ist, die ausgangsseitig mittels eines Addierers mit einem Frequenzsignal-Eingang und direkt mit einem Stromsignaleingang des Spannungsrechners und eingangsseitig mit einer bekannten Drehzahlregeleinrichtung verbunden ist. An den weiteren Eingängen dieses bekannten Spannungsrechners steht ein Fluß-Sollwert, ein Blindstrom-Sollwert und Parameter der Drehfeldmaschine an. Ein zweiter Eingang des Addierers ist ebenfalls mit dem Ausgang des Tachos verknüpft. Der Ausgang des Addierers und die Ausgänge des Spannungsrechners sind mit einem bekannten Modulators verknüpft, an dessen Ausgängen Steuersignale für das Stromrichtergerät der Drehfeldmaschine anstehen.
Durch das Weglassen einer Strom-Isterfassung vereinfacht sich eine bekannte Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho dermaßen, daß diese Vorrichtung nun auch bei Konsumer-Antrieben verwendet werden kann. Da alle Ströme und Spannungen in einem mit einem Fluß, insbesondere dem Rotorfluß verbundenen Koordinatensystem berechnet und in die Drehfeldmaschine eingeprägt werden, liegt ein feldorientierter Betrieb dieser Drehfeldmaschine vor. Der wesentliche Teil dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Berechnung der Sollfrequenz und des Wirkstrom-Sollwertes in Abhängigkeit eines ermittelten Dreh moment-Sollwertes, einer gemessenen Rotordrehzahl, eines vorbestimmten Fluß-Sollwertes und des Parameters "Rotorwiderstand" der Drehfeldmaschine.
Bei einer vorteilhaften Vorrichtung ist zusätzlich eine Adaptionsschaltung vorgesehen, die eingangsseitig mit einem Ausgang der Einrichtung zur Berechnung eines Schlupffrequenz- und Wirkstrom-Sollwertes verbunden ist, an der ein Wirkstrom-Sollwert ansteht und ausgangsseitig mit zwei Eingängen des Spannungsrechners verknüpft ist. Durch diese zusätzliche Adaptionsschaltung wird der Blindstrom-Sollwert dermaßen in Abhängigkeit des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes geführt, daß die Drehfeldmaschine im Stromminimum betrieben wird. Dadurch werden extreme Temperaturen in der Drehfeldmaschine infolge einer hohen Last bei einer niedrigen Drehzahl verhindert. Dies erreicht man durch einen lastabhängigen Fluß-Sollwert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Vorrichtung ist zusätzlich eine Einrichtung zur Ermittlung eines maximalen Fluß-Sollwertes und eine Minimal-Auswahleinrichtung vorgesehen. Die Einrichtung zur Ermittlung eines maximalen Fluß-Sollwertes ist mit einem Eingang der Minimal-Auswahleinrichtung verbunden, die ausgangsseitig mit einem Flußsignaleingang des Spannungsrechners verbunden ist. Eingangsseitig ist diese Einrichtung einerseits mit einem Ausgang der Einrichtung zur Berechnung eines Schlupffrequenz- und Wirkstrom-Sollwertes, an dem ein Wirkstrom-Sollwert ansteht, und andererseits mit einem Ausgang des Addierers, an dem ein Frequenz-Sollwert ansteht, verbunden. An den weiteren Eingängen dieser Einrichtung stehen eine maximale Stromrichter-Ausgangsspannung und mehrere Parameter der Drehfeldmaschine an. An einem zweiten Eingang der Minimal-Auswahleinrichtung steht ein Fluß-Nennwert an. Mit diesen zusätzlichen Einrichtungen kann diese vorteilhafte Vorrichtung bei Antrieben mit einem großen Feldschwächbereich eingesetzt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Vorrichtung ist zusätzlich eine Einrichtung zur Berechnung eines Momenten-Grenzwertes vorgesehen. Diese Einrichtung ist eingangsseitig mit einem Ausgang des Addierers und ausgangsseitig mit einer Begrenzerschaltung, die der Drehzahlregeleinrichtung nachgeschaltet ist, verbunden. An den weiteren Eingängen dieser Einrichtung stehen ein Blindstrom-Sollwert, eine maximale Stromrichter-Ausgangsspannung und mehrere Parameter der Drehfeldmaschine an. Mit dieser zusätzlichen Einrichtung wird ein Kippen der Drehfeldmaschine verhindert. Die Gefahr des Kippens der Drehfeldmaschine besteht bei Antrieben mit einem großen Feldschwächbereich. Aus diesem Grund ist eine Kombination dieses Kippschutzes mit der zuvor erwähnten Feldschwächung vorteilhaft.
Eine beliebige Kombination dieser zusätzlichen Einrichtungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist möglich. Wenn alle zusätzlichen Einrichtungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kombiniert werden, erhält man eine Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine eines Konsumer-Antriebs, insbesondere eines Waschmaschinenantriebs.
Den Unteransprüchen 14 bis 19 sind vorteilhafte Ausführungsformen der zusätzlichen Einrichtungen zu entnehmen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho schematisch veranschaulicht sind.
1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine mit einem Tacho, die
2 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 mit einer Adaptionsschaltung, in der
3 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 mit einer Einrichtung zur Flußschwächung dargestellt, in
4 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 mit einer Kippschutzeinrichtung dargestellt, die
5 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 mit einer Adaptionsschaltung und einer Einrichtung zur Flußschwächung, und in
6 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 mit einer Einrichtung zur Flußschwächung und einer Kippschutzeinrichtung dargestellt.
In den nachfolgenden Figuren sind gleiche Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen. Außerdem werden in den Blockschaltbildern normierte Größen verwendet. Diese sind durch kleine Buchstaben gekennzeichnet.
Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine 2 mit einem einfachen Tacho 4. Diese Vorrichtung weist eine feldorientierte Regelung 6 und einen Modulator 8 auf. Ausgangsseitig ist dieser Modulator 8 mit Steuer-Eingängen des Stromrichters 10 verbunden, der die Drehfeldmaschine 2 speist. Die feldorientierte Regeleinrichtung 6 weist einen Spannungsrechner 12, eine Drehzahlregeleinrichtung 14, eine Einrichtung 16 zur Berechnung eines Schlupffrequenz-Sollwertes f2^* und eines Wirkstrom-Sollwertes iq^* und einen Addierer 18 auf. Die Drehzahlregeleinrichtung 14 ist ausgangsseitig mit einem Eingang der Einrichtung 16 verbunden, die mit ihrem Frequenzsignal-Ausgang 20 mit einem Eingang des Addierers 18 verknüpft ist. Ausgangsseitig ist dieser Addierer 18 einerseits mit einem Fre quenzsignal-Eingang 22 des Modulators 8 und andererseits mit einem Frequenzsignal-Eingang 24 des Spannungsrechners 12 verbunden. Ein Stromsignal-Ausgang 26 der Einrichtung 16 ist mit einem ersten Stromsignal-Eingang 28 des Spannungsrechners 12 verknüpft. Am zweiten Stromsignal-Eingang 30 steht ein Blindstrom-Sollwert id^* an. Diese Blindstromkomponente id ist eine parallel zum Rotorfluß ψ verlaufende Stromkomponente eines Strom-Raumzeigers. Diese parallel zum Rotorfluß ψ verlaufende Stromkomponente id wird auch als feldorientierte flußbildende Stromkomponente bezeichnet. Am Flußsignal-Eingang 32 des Spannungsrechners 12 steht ein vorbestimmter Fluß-Sollwert ψ^*, insbesondere ein Fluß-Nennwert ψ_nenn, an. Außerdem weist der Spannungsrechner 12 noch weitere Parameter-Eingänge auf, an denen folgende Parameter Statorwiderstand r1, Hauptinduktivität x2, totale Steuerung xσ und Motornennfrequenz F_nenn anstehen. An den beiden Ausgängen dieses Spannungsrechners 12 steht jeweils ein feldorientierter Spannungs-Sollwert ud^* und uq^* an. Diese beiden kartesischen, feldorientierten Spannungs-Sollwerte ud^* und uq^* werden jeweils einem Spannungssignal-Eingang des Modulators 8 zugeführt.
Der Modulator 8 weist eingangsseitig einen Koordinatenwandler mit nachgeschaltetem Dividierer und ausgangsseitig einen Raumzeigermodulator mit einem Winkelintegrator, einem Addierer und einer Recheneinheit auf. Mit dem Koordinatenwandler werden die kartesischen, feldorientierten Spannungs-Sollwerte ud^* und uq^* in Polarkoordinaten (Betrag und Phasenwinkel) gewandelt. Die Betragskoordinate wird mittels des Dividierers, an dessen zweiten Eingang eine Gleichspannung U_ZW des Stromrichters 10 ansteht, normiert. Diese normierte Größe gibt die Modulationamplitude für die Recheneinheit des Raumzeigermodulators an. Mittels des Winkelintegrators wird der am Frequenzsignal-Eingang 22 des Modulators 8 anstehende ermittelte Ständerfrequenz-Sollwert f^* in eine Flußlage im ständerorientierten Koordinatensystem gewandelt, die zur Winkellage des Spannungs-Raumzeigers im flußorientierten Koordinatensystem addiert wird. Als Summe dieser beiden Winkel erhält man die Lage des Spannungs-Raumzeigers im ständerorientierten Koordinatensystem. Somit ist mittels des Winkelintegrators und des Addierers eine Transformation vom flußorientierten ins ständerorientierte Koordinatensystem durchgeführt worden. Aus der Modulationsamplitude und der Lage des ständerorientierten Spannungs-Raumzeigers werden mittels der Recheneinheit des Raumzeigermodulators die Steuersignal S1, ..., S6 für den Stromrichter 10 bestimmt.
Ein derartiger Modulator ist beispielsweise aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 95/03649 A1 bzw. aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 884 835 A1 bekannt.
Der Spannungsrechner 12, der auch als Vorsteuernetzwerk bzw. Entkopplungsnetzwerk bzw. als EMK-Rechner bezeichnet wird, ist ebenfalls aus den beiden genannten Offenlegungsschriften bekannt. Der Spannungsrechner 12 berechnet aufgrund der Sollwerte id^*, iq^* und ψ^* und der Parameter r1, x2, xσ, F_nenn die Spannungs-Sollwerte ud^*, uq^* in Flußkoordinaten. Als flußorientiertes Koordinatensystem wird ein rotorfestes Koordinatensystem d/q gewählt, wobei die d-Achse parallel zum Rotorfluß und die q-Achse senkrecht zum Rotorfluß verlaufen. Damit der Spannungsrechner 12 die feldorientierten Sollwerte ud^* und uq^* berechnen kann, sind die beiden folgenden Spannungsgleichungen
hinterlegt.
Diese Gleichungen (1) und (2) müssen nicht vollständig implementiert werden. Es genügen Näherungen, wodurch die Belastung des Spannungsrechners 12 verringert wird. Bei der Gleichung (1) können die dynamischen Terme in Flußrichtung, nämlich
in der Regel vernachlässigt werden, da sich der Blindstrom id und der Fluß ψ in der Drehfeldmaschine 2 nur langsam ändert. Falls auch keine sehr hohe Dynamik notwendig ist, kann auch der dynamische Term quer zur Flußrichtung, nämlich
entfallen.
Die einfachste Näherung der Gleichungen (1) und (2) sehen wie folgt aus: ud* = 0 (3) uq* = ψ*·f* (4)
Das heißt, der Spannungsrechner 12 berechnet nur die EMK und gibt dieser als Spannungs-Sollwert uq^* quer zur Flußrichtung heraus. Der Spannungs-Sollwert ud^* parallel zur Flußrichtung ist dann Null.
Den Gleichungen (1) und (2) sind zu entnehmen, daß neben dem Blindstrom-Sollwert id^* auch ein Wirkstrom-Sollwert iq^* benötigt wird. Diese quer zur Flußrichtung des Rotorflusses der Drehfeldmaschine 2 verlaufende Stromkomponente des Strom-Raumzeigers wird auch als drehmomentbildende Stromkomponente des Strom-Raumzeigers bezeichnet. Dieser Wirkstrom-Sollwert iq^* wird mittels der Einrichtung 16 zur Berechnung eines Schlupffrequenz-Sollwertes f2^* und eines Wirkstrom-Sollwertes iq^* aus einem ermittelten Drehmoment-Sollwert m^* ermittelt. Dazu ist dieser Einrichtung 16 ein Fluß-Sollwert ψ^* und ein Parameter Rotorwiderstand r2 der Drehfeldmaschine 2 zugeführt. Der Wirkstrom-Sollwert iq^* wird gemäß folgender Gleichung:
berechnet.
Dieser Wirkstrom-Sollwert iq^* steht am Stromsignal-Ausgang 26 dieser Einrichtung 16 an. Den Schlupffrequenz-Sollwert f2^*, der zur Bestimmung des Sollwertes der Rotorflußfrequenz f^* benötigt wird, wird anhand folgender Gleichung:
berechnet.
Das heißt, der Schlupffrequenz-Sollwert f2^* wird in Abhängigkeit des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes iq^*, des Fluß-Sollwertes ψ^* und des Parameters Rotorwiderstand r2 ermittelt. Dieser Schlupffrequenz-Sollwert f2^* steht am Frequenzsignal-Ausgang 20 der Einrichtung 16 an.
Der Tacho 4, beispielsweise ein Klauenpoltacho, weist ausgangsseitig eine Elektronik 34 auf, die aus dem Analogsignal des Tachos einen Rotordrehzahl-Istwert n_ist bestimmt. Diese gemessene Rotordrehzahl n_ist wird einerseits der Drehzahlregeleinrichtung 14 und andererseits einen zweiten Eingang des Addierers 18 zugeführt. In der Drehzahlregeleinrichtung 14 wird diese gemessene Rotordrehzahl n_ist mittels eines Vergleichers 36 mit einem Rotordrehzahl-Sollwert n^* verglichen. Eine ermittelte Regelabweichung wird einem PI-Regler 38 dieser Drehzahlregeleinrichtung 14 zugeführt, die derart einen Drehmoment-Sollwert m^* generiert, daß die ermittelte Regelabweichung zu Null wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich gegenüber einer bekannten feldorientierten Regelung dadurch aus, daß keine Strom-Istwert-Erfassung benötigt wird. Dadurch werden kei ne Stromregeleinrichtungen und kein Istwert-Rechner benötigt. Außerdem wird anstelle eines Inkrementalgebers nur ein einfacher Tacho benötigt. Somit ist diese erfindungsgemäße Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine 2 derart kostengünstig, daß diese Vorrichtung bei einem Konsumer-Antrieb verwendet werden kann.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer Drehfeldmaschine 2 mit einem Tacho 4. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 dadurch, daß die feldorientierte Regeleinrichtung 6 eine Adaptionsschaltung 40 aufweist. Diese Adaptionsschaltung 40 ist eingangsseitig mit dem Stromsignal-Ausgang 26 der Einrichtung 16 zur Berechnung eines Schlupffrequenz-Sollwertes f2^* und eines Wirkstrom-Sollwertes iq^* und ausgangsseitig mit dem zweiten Stromsignal-Eingang 30 und mit dem Flußsignal-Eingang 32 des Spannungsrechners 12 verbunden.
Die Adaptionsschlatung 40 weist einen Betragsbildner 42, einen Kennliniengeber 44, ein Glättungsfilter 46 und ein Flußmodell 48 auf. Der Betragsbildner 42 ist eingangsseitig angeordnet, dem der Kennliniengeber 44 nachgeschaltet ist. Dieser Kennliniengeber weist im einfachsten Fall eine Kennlinie auf, die eine obere und untere Begrenzung und einen linearverlaufenden Verbindungsast aufweist. Diese linearverlaufende Verbindungsast dieser Kennlinie könnte eine Steigung von Eins aufweisen. Ausgangsseitig ist dieser Kennliniengeber 44 einerseits mittels des Glättungsfilters 46 direkt mit dem Stromsignal-Eingang 30 und mittels einer Reihenschaltung des Glättungsfilters 46 und des Flußmodells 48 mit dem Flußsignal-Eingang 32 des Spannungsrechners 12 verknüpft.
Mittels dieser Adaptionsschaltung 40 wird der Blindstrom-Sollwert id^*, abhängig vom Betrag des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes iq^*, geführt. Um dies kennlich zu machen, sind die Ausgangs-Signale dieser Adaptionsschaltung 40 mit einem Index "a" gekennzeichnet. Durch die Führung des Blindstrom-Sollwertes id^* _a durch den ermittelten Wirkstrom-Sollwert iq^* wird die Drehfeldmaschine 2 im Stromminimum betrieben. Diese Betriebsart ist dann zu empfehlen, wenn aufgrund einer hohen Last und einer niedrigen Rotordrehzahl (schlechte Kühlung) extreme Temperaturen in der Drehfeldmaschine 2 auftreten. Durch den Betrieb der Drehfeldmaschine 2 im Stromminimum treten keine extremen Temperaturen in der Drehfeldmaschine 2 beim beschriebenen Lastzustand auf.
Ein derartiger Lastzustand tritt beispielsweise während des Waschens bei einem Waschmaschinenantrieb auf. Da der Waschmaschinenantrieb aufgrund des großen Luftspaltes (hohe Maximaldrehzahl) nur eine geringe Sättigung aufweist, ist die Bedingung der Linearität gut erfüllt. Durch die Hinzuführung der Adaptionsschaltung 40 kann die Vorrichtung gemäß 1 besonders vorteilhaft bei einem Waschmaschinenantrieb eingesetzt werden.
In der 3 ist eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer Drehfeldmaschine 2 mit einem Tacho 4 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 dadurch, daß eine Einrichtung 50 zur Ermittlung eines maximalen Fluß-Sollwertes ψ * / max vorgesehen ist, die ausgangsseitig mittels einer Minimal-Auswahleinrichtung 52 mit dem Flußsignal-Eingang 32 des Spannungsrechners 12 verknüpft ist. Die Einrichtung 50 ist eingangsseitig einerseits mit dem Stromsignal-Ausgang 26 der Einrichtung 16 zur Berechnung eines Schlupffrequenz-Sollwertes f2^* und eines Wirkstrom-Sollwertes iq^* und andererseits mit dem Ausgang des Addierers 18 verbunden, an dem der ermittelte Frequenz-Sollwert f^* ansteht. Außerdem sind dieser Einrichtung 50 eine maximale Stromrichter-Ausgangsspannung u_max und mehrere Parameters xσ, x2 und r1 der Drehfeldmaschine 2 zugeführt. Als Einrichtung 50 ist beispielsweise eine Recheneinheit vorgesehen, in der folgende Gleichung:
zur Berechnung von ψ * / max implementiert ist.
Anstelle dieser Gleichung (7) kann eine Näherungsgleichung verwendet werden. Eine erste Näherungsgleichung erhält man dadurch, daß die Parameter r1 und xσ auf Null und die normierte maximale Stromrichter-Ausgangsspannung u_max auf Eins gesetzt werden. Die Näherungsgleichung lautet dann:
Eine weitere einfache Näherung für die Berechnung des maximalen Fluß-Sollwertes ψ * / max erhält man durch eine Linearisierung der Gleichung (7) in einem kritischen Betriebspunkt eines Antriebs. Die linearisierte Gleichung lautet:
Bei einem Waschmaschinenantrieb kann ein kritischer Betriebspunkt die maximale Schleuderdrehzahl sein.
Dieser ermittelte maximale Fluß-Sollwert ψ * / max wird der Minimal-Auswahleinrichtung 52 zugeführt, an deren zweiten Eingang ein Fluß-Nennwert ψ_nenn ansteht. Wird eine Adaptionsschaltung 40 verwendet, so wird dem zweiten Eingang ein lastabhängiger Fluß-Sollwert ψ * / a zugeführt. Solange der ermittelte maximale Fluß-Sollwert ψ * / max größer als der Fluß-Nennwert ψ_nenn ist, wird der Fluß-Nennwert ψ_nenn als Fluß-Sollwert ψ^* für den Spannungsrechner 12 verwendet. Diese Bedingung ist immer un terhalb des Feldschwächbereiches einer Drehfeldmaschine 2 erfüllt. Im Feldschwächbereich wird dann der ermittelte maximale Fluß-Sollwert ψ * / max als Fluß-Sollwert ψ^* dem Spannungsrechner 12 zugeführt. Somit kann diese Vorrichtung bei Antrieben verwendet werden, die aufgrund hoher Drehzahlen einen Feldschwächbereich haben. Derart hohe Drehzahlen treten bei Konsumer-Antrieben, insbesondere bei Waschmaschinenantrieben, auf.
In der 4 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer Drehfeldmaschine 2 mit einem Tacho 4 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 dadurch, daß eine Einrichtung 54 zur Berechnung eines Momenten-Grenzwertes m_max vorgesehen ist. Außerdem ist eine Begrenzerschaltung 56 vorgesehen, die der Drehzahlregeleinrichtung 14 nachgeschaltet ist. Der Ausgang der Einrichtung 54 ist mit einem Eingang dieser Begrenzerschaltung 56 verknüpft. Mittels dieser Einrichtung 54 und der Begrenzerschaltung 56 wird der mittels der Drehzahlregeleinrichtung 14 ermittelte Drehmomenten-Sollwert m^* auf den Momenten-Grenzwert m_max begrenzt. Eingangsseitig ist diese Einrichtung 54 mit dem Ausgang des Addierers 18 verbunden, an dem ein ermittelter Frequenz-Sollwert f^* ansteht. Dieser Einrichtung 54 sind außerdem ein Blindstrom-Sollwert id^*, eine maximale Stromrichter-Ausgangsspannung u_max und die Parameter r1, r2, x2 und xσ zugeführt. In Abhängigkeit dieser Werte berechnet die Einrichtung 54 einen Momenten-Grenzwert m_max. Als Einrichtung 54 ist beispielsweise eine Recheneinheit vorgesehen, in der folgende Gleichung:
implementiert ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, eine Näherungsgleichung anstelle der Gleichung (10) zu implementieren. Diese Näherungsgleichung ergibt sich dadurch, daß bei kleinen Motorwiderständen auch r_ges klein ist, wodurch x ebenfalls klein ist. Der Term A der Gleichung (10) wird dann näherungsweise zu Eins. Man enthält dann die folgende einfache Näherungsgleichung:
Durch die Begrenzung des ermittelten Drehmoment-Sollwertes m^* auf den berechneten Momenten-Grenzwert m_max wird die Drehfeldmaschine 2 vor dem Kippen geschützt. Somit stellt diese Einrichtung 54 in Verbindung mit der Begrenzerschaltung 56 einen Kippschutz dar. Ein derartiger Kippschutz ist bei Antrieben mit einem großen Feldschwächbereich erforderlich. Ein derartiger Antrieb ist ein Waschmaschinenantrieb. Durch die Begrenzung des Drehmoment-Sollwertes m^* wird im feldorientierten Betrieb das Kippen der Drehfeldmaschine 2 auf einfache Art und Weise verhindert.
In der 5 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer Drehfeldmaschine 2 dargestellt, die die beiden Ausführungformen gemäß der 2 und 3 kombiniert. Das heißt, mit dieser Vorrichtung wird einerseits die Drehfeldmaschine 2 im Stromminimum geführt und andererseits der Betrieb in einem Feldschwächbereich ermöglicht.
In der 6 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer Drehfeldmaschine 2 dargestellt, die die beiden Ausführungsformen gemäß der 3 und 4 kombiniert. Bei dieser Vorrichtung ist die Einrichtung 50 zur Ermittlung eines maximalen Fluß-Sollwertes ψ * / max und die Einrichtung 54 zur Berechnung eines Momenten-Grenzwertes m_max zu einer Einrichtung 58 zusammengefaßt worden, das heißt, diese Vorrichtung ermöglicht dem Betrieb der Drehfeldmaschine 2 in einem Feldschwächbereich und schützt gleichzeitig diese Drehfeldmaschine 2, insbesondere im Feldschwächbereich, vor dem Kippen.
Durch den modularen Aufbau der Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer Drehfeldmaschine 2 mit einem Tacho 4 kann man die erfindungsgemäße Vorrichtung an beliebige Antriebe, insbesondere Konsumer-Antriebe, anpassen.

Claims

Verfahren zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine (2) mit einem Tacho (4) mit folgenden Verfahrensschritten: a) Ermittlung eines Drehmoment-Sollwertes (m^*) in Abhängigkeit einer gemessenen Rotordrehzahl (n_ist) und eines Rotordrehzahl-Sollwertes (n^*) mittels einer Drehzahlregelung (14), b) Ermittlung eines Wirkstrom-Sollwertes (iq^*) aus dem ermittelten Drehmoment-Sollwert (m^*) durch Division eines Fluß-Sollwertes (ψ^*), c) Ermittlung eines Schlupffrequenz-Sollwertes (f2^*) in Abhängigkeit des ermittelten Drehmoment-Sollwertes (m^*), eines Fluß-Sollwertes (ψ^*) und eines Rotorwiderstandswertes (r2) der Drehfeldmaschine (2), d) Ermittlung eines Ständerfrequenz-Sollwertes (f^*) der Drehfeldmaschine (2) durch Addition des ermittelten Schlupffrequenz-Sollwertes (f2^*) und der gemessenen Rotordrehzahl (n_ist) der Drehfeldmaschine (2), e) Ermittlung von kartesischen feldorientierten Spannungs-Sollwerten (ud^*, uq^*) in Abhängigkeit des Fluß-Sollwertes (ψ^*), eines Blindstrom-Sollwertes (id^*), des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes (iq^*), der ermittelten Ständerfrequenz (f^*) und von Parametern (r1, x2, xσ, F_nenn) der Drehfeldmaschine (2) und f) Ermittlung von Steuersignalen (S1, ..., S6) für die stromrichtergespeiste Drehfeldmaschine (2) in Abhängigkeit dieser ermittelten kartesischen Spannungs-Sollwerten (ud^*, uq^*) und der ermittelten Ständerfrequenz (f^*).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Blindstrom-Sollwert (id * / a) gemäß einer Kennlinie aus dem Betrag des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes (iq^*) ermittelt wird und wobei ein Fluß-Sollwert (ψ * / a) mittels eines Flußmodells aus diesem ermittelten Blindstrom-Sollwert (id * / a) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein maximaler Fluß-Sollwert (ψ * / max) in Abhängigkeit des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes (iq^*), der ermittelten Ständerfrequenz (f^*), einer maximalen Stromrichter-Ausgangsspannung (u_max) und von Parametern (r1 xr, x2) der Drehfeldmaschine (2) ermittelt wird, der als Fluß-Sollwert (ψ^*) bei der Ermittlung der Spannungs-Sollwerte (ud^*, uq^*) verwendet wird, sobald dieser maximale Fluß-Sollwert (ψ * / max) kleiner als ein vorbestimmter Fluß-Sollwert (ψ_nenn, ψ * / a) ist.
Verfahren nach einem der zuvor genannten Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Momenten-Grenzwert (m_max) in Abhängigkeit des ermittelten Wirkstrom-Sollwertes (iq^*), der ermittelten Ständerfrequenz (f^*), einer maximalen Stromrichter-Ausgangsspannung (u_max) und von Parameters (r1, r2, x2, xσ) der Drehfeldmaschine (2) ermittelt wird, der den ermittelten Drehmoment-Sollwert (m^*) begrenzt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der maximale Fluß-Sollwert (ψ * / max) gemäß folgender Gleichung:
bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der maximale Fluß-Sollwert (ψ * / max) gemäß folgender Gleichnung:
bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der maximale Fluß-Sollwert (ψ * / max) gemäß folgender Gleichnung:
mit Δf = f* – fmax und Δiq = iq* – iqschleuder bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Momenten-Grenzwert (m_max) gemäß folgender Gleichnung:
bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Momenten-Grenzwert (m_max) gemäß folgender Gleichung:
bestimmt wird.
Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine (2) mit einem Tacho (4), mit einer feldorientierten Regeleinrichtung (6) und mit einem Modulator (8), wobei dieser Modulator (8) ausgangsseitig mit Steuereingängen des die Drehfeldmaschine (2) speisenden Stromrichters (10) und eingangsseitig mit Ausgängen der feldorientierten Regeleinrichtung (6) verknüpft ist, wobei die feldorientierte Regeleinrichtung (6) eingangsseitig eine Drehzahlregeleinrichtung (14) mit nachgeschalteter Einrichtung (16) zur Berechnung eines Schlupffrequenz-Sollwertes (fs^*) und eines Wirkstrom-Sollwertes (iq^*) und ausgangsseitig einen Spannungsrechner (12) aufweist, wobei ein Ausgang (20) der Einrichtung (16), an dem ein Schlupffrequenz-Sollwert (f2^*) ansteht, mittels eines Addierers (18) und ein Ausgang (26) der Einrichtung (16), an dem ein Wirkstrom-Sollwert (iq^*) ansteht, jeweils mit einem Eingang (24, 28) des Spannungsrechners (12) verknüpft sind, wobei ein Ausgang des Tachos (4) einerseits mit einem Eingang des Addierers (18) und andererseits mit einem invertierenden Eingang eines Vergleichers (36) der Drehzahlregeleinrichtung (14) verbunden ist, wobei dem Spannungsrechner (12) ein Fluß- und Blindstrom-Sollwert (ψ^*, id^*) und Parameter (r1, x2, xσ, F_nenn) der Drehfeldmaschine (2) zugeführt sind und wobei am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers (36) der Drehzahlregeleinrichtung (14) ein Rotordrehzahl-Sollwert (n^*) ansteht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine Adaptionsschaltung (40) vorgesehen ist, die eingangsseitig mit dem Ausgang (26) der Einrichtung (16), an dem ein Wirkstrom-Sollwert (iq^*) ansteht, und ausgangsseitig mit zwei Eingängen (30, 32) des Spannungsrechners (12) verknüpft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Einrichtung (50) zur Ermittlung eines maximalen Fluß-Sollwertes (ψ * / max) vorgesehen ist, die ausgangsseitig mittels einer Minimal-Auswahlumrichtung (52) mit einem Eingang (32) des Spannungsrechners (12) und eingangsseitig einerseits mit einem Ausgang des Addierers (18) und andererseits mit einem Ausgang (26) der Einrichtung (16), an dem ein Wirkstrom-Sollwert (iq^*) ansteht, verknüpft ist, wobei dieser Einrichtung (50) eine maximale Stromrichter-Ausgangsspannung (u_max) und mehrere Parameter (r1, x2, xσ) der Drehfeldmaschine (2) zugeführt sind, und wobei an einem zweiten Eingang der Minimal-Auswahleinrichtung (52) ein Fluß-Nennwert (ψ_nenn) ansteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei eine Einrichtung (54) zur Berechnung eines Momenten-Grenzwertes (m_max) vorgesehen ist, die eingangsseitig mit einem Ausgang des Addierers (18) und ausgangsseitig mit einer Begrenzerschaltung (56), die der Drehzahlregeleinrichtung (14) nachgeschaltet ist, verknüpft ist, und wobei dieser Einrichtung (54) eine maximale Stromrichter-Ausgangsspannung (u_max), ein Blindstrom-Sollwert (id^*), mehrere Parameter (r1, xσ, x2, r2) der Drehfeldmaschine (2) zugeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Adaptionsschaltung (40) eingangsseitig einen Betragsbildner (42) und ausgangsseitig ein Glättungsfilter (46) und ein Flußmodell (48) aufweist, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, und wobei der Betragsbildner (42) ausgangsseitig mittels eines Kennliniengebers (44) mit einem Eingang des Glättungsfilters (46) verknüpft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung (50) zur Ermittlung eines maximalen Fluß-Sollwertes (ψ * / max) ein Rechenbaustein ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Einrichtung (54) zur Berechnung eines Momenten-Grenzwertes (m_max) ein Rechenbaustein ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, wobei die beiden Rechenbausteine eine Baueinheit bilden.
Verwendung der Vorrichtung zur feldorientierten Regelung nach einem der Ansprüche 10 bis 17 bei einem Konsumer-Antrieb.
Verwendung der Vorrichtung zur feldorientierten Regelung nach einem der Ansprüche 10 bis 17 bei einem Waschmaschinenantrieb.