DE3034275A1 - Vorrichtung zum ermitteln der parameterwerte fuer staenderwiderstand, hauptinduktivitaet und streuinduktivitaet einer asynchronmaschine - Google Patents

Description

AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 80 P 3 1 6 8 DE

Vorrichtung zum Ermitteln der Parameterwerte für Ständerwider st and, Hauptinduktivität und Streuinduktivität einer Asynchronmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln wenigstens eines Parameterwertes für den Ständerwiderstand und/oder die Hauptinduktivität und/oder die S treu induktivität einer Asynchronmaschine.

Für die Steuerung von Asynchronmaschinen ist es vorteilhaft, getrennte Sollwerte für den Fluß und das Drehmoment der Maschine vorzugeben. Man erhält dann einerseits ein übersichtliches, leicht regelbares dynamisches Verhalten, andererseits eine gute Ausnutzung der Maschine. Zur Einstellung des gewünschten Flusses muß der mag- netisierende Anteil des Ständerstromes, zur Regelung des Drehmomentes bzw. der Drehzahl der Wirkstromanteil des Ständerstromes eingestellt werden können, wobei diese beiden Anteile dann zum gewünschten Gesamt-Ständerstrom zusammengesetzt werden.

Für die Beschreibung der Asynchronmaschine ist es vorteilhaft, die in den Ständerwicklungen fließende Ströme zu einem Gesamt-Ständerstromvektor jl mit dem Betrag i, die Ständerspannungen zu einem Ständerspannungsvektor u mit dem Betrag u zusammenzusetzen. Das magnetische Feld der Maschine kann durch einen Flußvektor, die induzierte EMK durch einen EMK-Vektor beschrieben werden. In dieser Erörterung wird zur Beschreibung von Fluß und EMK der Maschine nur der Flußvektor Ψ (Betrag S^) in der Läuferwicklung und der EMK-Vektor e (Betrag e) in der Läuferwicklung betrachtet. Zum Aufbau des magnetischen

KbI 2 Ts / 05.08.1980

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Feldes trägt nur der zum Flußvektor 3. parallele Anteil Iy₁ des Ständerstromvektors 3. als Magnetisierungsstrom i bei, während der Wirkstrom durch die zum Flußvektor senkrechte Komponente i^ des Ständerstromes gegeben ist. Ständerstromvektor j. und Ständerspannungsvektor u können an den Maschinenklemmen abgegriffen werden und durch die Komponenten in einem ständerbezogenen (d.h. ortsfesten) Koordinatensystem, z.B. einem mit den Indizes e^1, e£ 2 bezeichneten kartesischen ortsfesten Koordinatensystem, beschrieben werden. Bezüglich der <£Λ-Achse weist der Ständerstrom den Winkel € auf, dessen zeitliche Ableitung durch die Ständerfrequenz Cu gegeben ist. Für die Beschreibung der Asynchronmaschine ist es jedoch vorteilhaft, von einem feldorientierten Koordinatensystem auszugehen, das mit dem Flußvektor Hf umläuft und durch eine zum Flußvektor parallele Achse (Indexl#^) und eine dazu senkrechte Achse ψ2 gegeben ist. Das feldorientierte Koordinatensystem ist demnach gegenüber dem Ständerbezugssystem um den Winkel^f gedreht, der vom Flußvektor Y und der 0CI-Achse eingeschlossen wird. Für den oben erwähnten feldorientierten Betrieb einer umrichtergespeisten Asynchronmaschine werden demnach die Sollwerte des Ständerstromes im feldorientierten Bezugssystem vorgegeben, woraus die entsprechenden Sollwerte für den im ortsfesten Ständerbezugssystem vorzugebenden Ständerstromvektor ermittelt werden müssen. Hierzu ist eine Information über die gegenseitige Lage zwischen feldorientierten Bezugssystem und Ständerbezugssystem (d.h. den Winkel V) erforderlich.

Der EMK-Vektor kann _e aus den an der Maschine abgegriffenen ständerbezogenen Koordinaten des Ständerstromvektors i und des Ständerspannungsvektors u berechnet werden gemäß der Beziehung

e = u - i · r^s - x^ i (D

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Durch Integration dieses EMK-Vektors kann der Flußvektor

S^=Je dt (1a)

gebildet werden. Da für die feldorientierte Regelung häufig nur die Information über die Richtung des Flußvektors benötigt wird, und im stationären Fall Flußvektor und EMK-Vektor senkrecht aufeinander stehen, kann anstelle der Integration auch eine Drehung des EMK-Vektors um 90° vorgenommen werden oder die Richtung des EMK-Vektors selbst herangezogen werden. Für die Regelung, wie sie z.B. in der DE-PS 19 41 312 ' beschrieben ist, ist demnach ein EMK-Bildner eifbrderlich, dem der Ständerspannungsvektor und der Ständerstromvektor sowie die Parameterwerte für den Ständerwiderstand r^s und die Streuinduktivität χ ^eingegeben ist. Die Güte dieser Regelung ist von der genauen Einstellung

der Parameter r^s, χ ^abhängig.

Bei einer anderen Methode zur Flußbestimmung geht man, nicht von der induzierten EMK aus, sondern von den zur Entstehung des Feldes in der Drehfeldmaschine führenden Vorgängen. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung sind die folgenden Beziehungen wichtig:

Mit den in Figur 1 dargestellten Beziehungen ergibt sich die zum Flußvektor Ψ parallele Komponente des Ständerstromvektors i, zu
30

i^ = i cos(€-f).

Diese Komponente ist im stationären Fall gleich dem Magnetisierungsstrom i/ui bei dynamischen Zuständen baut sich der Magnetisierungsstrom in der Maschine mit einem Zeitverhalten auf, das unter Benutzung des Laplace-Ope- -ators S und der Zeitkonstante T geschrieben werden kann:

VPA 80 P 3 1 6 8 DE (2)

Das von diesem Magnetisierungsstrom im Läufer erzeugte Feld wird durch Flußvektor
5

Ϊ - i ^h

Ϊ - i/u *

beschrieben, der im Läufer eine EMK induziert, die durch

e = ^y (3a)

gegeben ist. Stationär kann die Differentiation durch eine Drehung um 90° und eine Multiplikation mit der Winkelgeschwindigkeit ωdes Ständerstromvektors dargestellt werden, so daß für die Vektorbeträge gilt:

e = i M_x · χ*¹ · ω

Da der Magnetisierungsstrom ILn_x nur im stationären Fall gleich der feldparallelen StänderStromkomponente i^ ist, wird diese zum Flußvektor yparallele Ständerstromkomponente als ^wMagnetisierungsstromkomponente^w bezeichnet. Dabei geht der Parameterwert für die Hauptinduktivität χ der Maschine entscheidend ein.

Da sich die Parameter (z.B. r^s infolge thermischer Erwärmung und xr infolge Sättigung beim Betrieb der Asynchronmaschine) ändern, ist es für eine genaue feldorientierte Regelung erforderlich, die zu den einzelnen Betriebszuständen gehörenden Parameterwerte zu ermitteln.

Es sind bereits nicht vorveröffentlichte Vorschläge gemacht worden, zur Bestimmung eines Parameterwertes die beiden Gleichungen (1) und (3) heranzuziehen, indem der Vektor e oder der dazugehörige Flußvektor £ auf zwei Wegen, die in unterschiedlicher Weise von den eingestellten Parameterwerten abhängen, berechnet werden. Betrach-

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tet man eine Bestimmungsgröße der auf unterschiedlichen Wegen berechneten Vektoren, z.B. den Betrag oder eine zum Ständerstrom parallele oder senkrechte Komponente, so ergibt sich eine Differenz dieser Bestimmungsgrößen, die von der Genauigkeit der verwendeten Parameterwerte abhängt. Führt man daher diese Differenz der Bestimmungsgrößen einem integrierenden Regler zu und verstellt entsprechend dem Reglerausgangssignal den Parameterwert für den zu ermittelenden Maschinenparameter, so kann man durch Abgleich der beiden auf unterschiedlichen Wegen berechneten Vektoren einen Abgleich des verwendeten Parameterwertes auf den zu ermittelnden Maschinenparameter erreichen.

Bei diesen nichtvorveröffentlichten Vorschlägen wird der Vektor £ bzw. ^K einmal nach Gleichung (1) über einen EMK-Bildner ermittelt. Der andere Weg zur Berechnung von y bzw. e besteht nach einem Vorschlag darin, in einer Rechenmodellschaltung, die von den tatsächlichen Maschinenströmen und der Läuferstellung sowie einem veränderbaren Parameterwert für den Läuferwiderstand ausgehend einen Modell-Flußvektor bzw. Modell-EMK-Vektor berechnet. Da der Rechenmodellschaltung der tatsächliche Ständerstromvektor eingeprägt ist, gelten gleiche Kreisdiagramme für Ψ bzw. e_, wobei Jedoch die Schlupf Skalierung unterschiedlich ist, wenn der Parameterwert des Läuferwiderstandes vom Maschinen-Läuferwiderstand abweicht. Obwohl die Rechenmodellschaltung mit der tatsächlichen Läuferstellung arbeitet, weicht der Modell-Vektor bei ungenauer Einstellung des Parameterwertes für den Läuferwiderstand von dem im EMK-Bildner ermittelten Vektor ab. Diese Abweichung kann nun dazu benutzt werden, um den im Modell verwendeten Parameterwert dem Maschinenparameter nachzuführen. Bei einem anderen Vorschlag wird der Modellfektor in einer Rechenmodellschaltung aus dem Spannungsvektor und dem Läuferdrehwinkel berechnet. In diesem Fall ist

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dem Rechenmodell der tatsächliche Spannungsvektor eingeprägt, wobei auch hier deckungsgleiche Kreisdiagramme für e bzw. Ψ gelten, die nur in der SchlupfSkalierung entsprechend der Fehleinstellung des Läuferwiderstand-Parameterwertes abweichen. Zur Ermittlung des Ständerwiderstandes kann in beiden Fällen ausgenutzt werden, daß die zum Ständerstromvektor parallele Komponente (Wirkkomponente) des EMK-Vektors sich von der entsprechenden Komponente eines Vektors, der aus dem Ständerspannungsvektor lediglich durch Abzug der induktiven Streuspannung gebildet ist, nur um den ohmschen Ständerspannungsabfall unterscheidet. Wird daher zum Nachführen des Läuferwiderstandsparameters als bestimmende Größe für den EMK-Vektor und den Modell-EMK-Vektor die zum Ständerstromvektor senkrechte Komponente verwendet, so unterscheiden sich bei vollzogenem Abgleich die Blindkomponenten des im EMK-Bildner ermittelten Vektors und des Modell-Vektors nur um das Produkt aus Ständerstrom und Ständerwiderstand.

Bei beiden Vorschlägen ist der Läuferwinkel als Istwert erforderlich, was meßtechnisch häufig schwer oder gar nicht realisierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Vorrichtung zur Ermittlung der Parameterwerte für den Ständerwiderstand und/oder die Streuinduktivität und/ oder die Hauptinduktiv!tat einer Asynchronmaschine anzugeben, die ohne eine Information über die Läuferstellung auskommt.

Das hierbei zugrundeliegende Prinzip gestattet es, im wesentlichen unter Verwendung der gleichen Bauelemente wahlweise einen dieser Parameterwerte zu bestimmen. Insbesondere kann durch geringfügige Erweiterung erreicht werden, daß mit der gleichen Vorrichtung von der Ermittlung eines Parameterwertes auf die Ermittlung eines an-

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deren Parameterwertes übergegangen werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn alle drei Maschinenparamter nicht bekannt sind. Da für eine exakte Bestimmlang eines Parameterwertes die beiden anderen Maschinenparameter bekannt sein müssen, erhält man ein konvergierendes Verfahren, wenn man zunächst von Schätzwerten für alle drei Parameterwerte ausgeht und nacheinander zur Ermittlung eines anderen Parameterwertes übergeht, wobei jeweils die zuletzt ermittelten Werte der beiden anderen Parameter als verbesserte Schätzwerte verwendet werden.

Gemäß der Erfindung besteht die Vorrichtung aus

a) einem EMK-Bildner zur Bildung eines zugeordneten, ersten Vektors,

b) einer Recheneinrichtung zur Bildung einer zugeordneten Magnetisierungskomponente und einer Bestimmungsgröße für den ersten Vektor,

c) einer Rechenmodellschaltung zur Berechnung eines

stromkomponente

zur zugeordneten MagnetLsißrungs/ gehörenden Flusses, und

d) einer Reglerstufe, die eine Bestimmungsgröße eines diesem Fluß zugeordneten zweiten Vektors errechnet und die Regelabweichung der Bestimmungsgrößen der beiden Vektoren bildet.

Der EMK-Bildner ermittelt aus den an den Maschineneingängen abgegriffenen Werten für die Komponenten i^2 ^des Ständerstromvektors und die Komponenten des Ständerspannungsvektors sowie eingestellten Para-

s σ- s

meterwerten r ', χ ' für den Ständerwiderstand r und die Streuinduktivität t("wahre" Maschinenparameter r^s, x*⁵*) einen dieser Parametereinstellung zugeordneten ersten Vektor ja' (Komponenten e^, e^<2^» *>^ζν· Ϊ!¹ (Komponenten Y'o^j, *f"<*C2^ ^{für die 1}^ ^bzw* ^{den eirts}P^recnen<ien Fluß.

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Die Recheneinrichtung enthält mindestens einen Vektoranalysator und eine Transformationsschaltung, z.B. einen Vektordreher. Der Vektoranalysator "berechnet aus dem ersten Vektor eine die Richtung dieses Vektors bestimmende Winkelgröße. Die Transformationsschaltung errechnet aus den abgegriffenen Komponenten ^₁, i^₂ ^Le s Ständerstromvektors und der Winkelgröße als der Parametereinstellung zugeordnete Magnetisierungsstromkomponente diejenige Ständerstromkomponente, die senkrecht ist zu dem dem EMK-Bildner (bzw. dessen Parametereinstellung) zugeordneten EMK-Vektor e_' oder - was wegen der Orthogonalität von je¹ und V¹ gleichbedeutend ist - parallel ist zu dem entsprechenden Fluß Ψ'. Ferner wird in der Recheneinrichtung eine weitere Bestimmungsgröße des ersten Vektors errechnet. Bezeichnet man mit £ und V¹ die Winkel zwischen der <£Λ-Achse und dem bekannten Ständerstromvektor Jl bzw. dem errechneten Flußvektor ψ¹, so ist die Lage des Flußvektors Sj,¹ z.B. durch den Winkel Y* oder den Winkel ψ^% - £ bestimmt; als Winkelgröße kann daher eine entsprechende Winkelfunktion im Vektoranalysator berechnet werden. Der Vektor Y' ist dann noch durch eine weitere Bestimmungsgröße bestimmt, z.B. den VektorbetragH", der ebenfalls vom Vektoranalysator berechnet werden kann, oder durch eine der GrößenYi₁ =f'cos (V⁵' - £.) und YI₂ = Y¹ sin Of' - £), die die Komponenten des Vektors ^¹ in einem mit dem Ständerstromvektor umlaufenden Koordinatensystem (stromorientiertes System) darstellen und aus den Ausgangsgrößen des Vektoranalysators abgeleitet werden können. Genauso kann vorgegangen werden, wenn als zugeordneter erster Vektor anstelle des Flußvektors NK' der EMK-Vektor _e' verwendet wird.

Die zugeordnete Magnetisierungsstromkomponente kann dadurch ermittelt werden, daß in der Transformationsschaltung die ortsfesten Komponenten des Ständerstromvektors in die entsprechenden Komponenten in einem

O ■- O H /. / O

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mit dem Vektor Y¹ bzw. je¹ umlaufenden Koordinatensystem Cflußorientiertes Koordinatensystem) umgerechnet werden. Während die wahre Magnetisierungsstromkomponente durch die zum wahren Flußvektor Ψ parallele Ständerstromkomponente gegeben ist, ist die hier berechnete Magnetisierungsstromkomponente IJj₁ wegen der Orientierung auf den zur Parametereinstellung des EMK-Bildners gehörenden Flußvektor % ^f ebenfalls der Parametereinstellung des EMK-Bildners zugeordnet.

Die'Rechenmodellschaltung errechnet aus der in der Recheneinrichtung berechneten Magnetisierungsstromkomponente ij).. und einem eingestellten Parameterwert χ für die Hauptfeldinduktivität der Maschine durch rechnerische Nachbildung der zur Entstehung des Feldes führenden Vorgänge einen dem eingestellten Hauptfeldinduktivitäts-Parameterwert sr zugeordneten Fluß (Betrag Yⁿ eines Flußvektors £ⁿ). Im Gegensatz zu den bekannten Vorschlägen ist für die Rechenmodellschaltung die Eingäbe der Läuferstellung nicht erforderlich, so daß z.B. ein Winkelschrittgeber für die Läuferstellungseingabe entfällt. Lediglich die Eingabe der Ständerstrom-Umlauffrequenz (Ständerfrequenz) ist an anderen Stellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, wenn eine praktisch mit der Ständerfrequenz umlaufende Größe differenziert oder integriert wird, z.B. um vom Fluß auf die EMK überzugehen oder umgekehrt. Im stationären Fall kann eine solche Differentiation oder Integration dann einfach durch Multiplikation oder Division mit der Ständerfrequenz vorgenommen werden.

Die Reglerstufe ermittelt erstens eine der Bestimmungsgröße des ersten Vektors entsprechende Bestimmungsgröße eines der Rechenmodellschaltung zugeordneten, zweiten Vektors, der aus dem in der Rechenmodellschaltung ermittelten Fluß Ψ" ableitbar ist. Als Bestimmungsgröße dieses zweiten Vektors kann insbesondere der Fluß T^w

«ft

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direkt verwendet werden, wenn als Bestimmungsgröße des ersten Vektors der Flußbetrag Y' verwendet wurde. Der zweite Vektor Ψ" selbst braucht dann gar nicht berechnet zu werden. Ist als Bestimmungsgröße des ersten Vektors der Betrag e¹ des EMK-Vektors verwendet, so kann als Bestimmungsgröße des zweiten Vektors im stationären Fall das Produkt aus Fluß ψ" und Ständerfrequenz verwendet werden, das den Betrag eines zum Fluß H"¹ gehörenden EMK-Vektors je" angibt, ohne daß dieser zweite Vektor e" selbst berechnet zu werden braucht. Ist aber als Bestimmungsgröße des ersten Vektors eine ständerstromorientierte Koordinate von V¹ bzw. £' in der Recheneinrichtung berechnet, so wird als entsprechende Bestimmungsgröße des zweiten Vektors die gleiche ständerstromorientierte Komponente des Vektors ^t" bzw. e_" verwendet. Dabei kann ausgenutzt werden, daß zur der Rechenmodellschaltung eingegebenen Magnetisierungsstromkomponente ein Vektor £^w bzw. eⁿ gehört, dessen Richtung durch die gleiche Winkelgröße wie der Vektor ^¹ bzw. je¹ gegeben ist. Die Differenz der beiden Bestimmungsgrößen wird in der Reglerstufe einem integrierenden Regler aufgeschaltet. Dessen Ausgangssignal ist einem Eingang zum Einstellen des ermittelten Parameterwertes zugeführt, also einem Eingang für den Ständerwiederstand-Parameterwertes r^s bzw. den Streuinduktivität-Parameterwert am EMK-Bildner oder den Hauptfeldinduktivität-Parameter χ an der Rechenmodellschaltung. Im abgeglichenen Zustand stellt das Ausgangssignal des Reglers den zu ermittelnden Parameterwert dar.

Die weitere Erläuterung der Erfindung geschieht anhand von 11 Figuren.

Figur 1 zeigt ein Vektordiagramm zur Beschreibung einer Asynchronmaschine. In den Figuren 2 bis 4. sind die Vek-• tordiagramme der Asynchronmaschine und der Rechenmodellschaltung Jeweils für den Fall dargestellt, daß nur der

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Parameterwert für den Ständerwiderstand, die Streuinduktivität oder die Hauptfeldinduktivität von dem entsprechenden Maschinenparameter abweicht. Figur 5 gibt vorteilhafte Betriebszustand-Bereiche an, bei denen bei laufender Maschine der jeweilige Parameterwert ermittelt wird. In Figur 6 ist eine Vorrichtung zur wahlweisen Bestimmung einer der drei Parameterwerte schematisch dargestellt, wobei als Bestimmungsgrößen der Betrag der EMK-Vektoren je¹ und ja" verwendet wird. Figur 7 betrifft verschiedene Möglichkeiten für eine Recheneinrichtung, wenn die Bestimmungsgrößen aus den Flußvektoren £·, Y" gebildet werden. In Figur 8 ist eine Recheneinrichtung und eine Rechenmodellschaltung für den Fall angegeben, daß als Bestimmungsgrößen wahlweise die Beträge der Flußvektoren T^f und *£" oder deren stromorientierten Komponenten verwendet sind. Figur 9 entspricht Figur 7, wenn die bestimmenden Größen aus den EMK-Vektoren je¹, _eⁿ gebildet werden. Figur 10 zeigt eine Rechenstufe, Rechenmodellschaltung und eine Reglerschal- tung für den Fall, daß als erster und zweiter Vektoren die EMK-Vektoren _e', <eⁿ und als Bestimmungsgrößen wahlweise die Beträge e¹, e", die zum Ständerstromvektor parallele Komponente ei^, e!L bzw. die dazu senkrechte Komponente ei?» ^e^2 ^dieser Vektoren verwendet werden.

Figur 11 stellt eine digitalisierte Einrichtung für die Reglerstufe dar.

Werden die Ständerströme und Ständerspannungen einer Asynchronmaschine zu einem Ständerstromvektor i, und Ständerspannungsvektor u zusammengesetzt, so können diese Vektoren beschrieben werden durch ihren Betrag und den Winkel, den sie z.B. mit einer Ständerachse einschließen, die als Bezugsachse o£i eines ständerorientierten (ortsfesten) Bezugssystem in Figur 1 dargestellt ist, Bevorzugt werden aus den Meßwerten für Ständerstrom und Ständerspannung an den drei Ständerwicklungen einer dreiphasigen Asynchronmaschine mittels eines Koordina-

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tenwandlers die Projektionen auf die zwei Achsen eines kartesischen ortsfesten Bezugssystems gebildet. Beschreibt also der umlaufende Vektor i. des Ständerstromes den Winkel β mit der «^1-Achse, so sind dessen ständerbezogene kartesische Komponenten durch I₀^₁ = i · cos St * * * ^sin £ S^eS^et)en· ^{Bei dem in} Figur 1 gezeigten

stationären Zustand ist der Streuspannungsabfall μ i · x⁰" gegeben durch einen auf dem Vektor i senkrecht stehenden Vektor der Länge i«x »to» wobei ω= A^- die Umlauffrequenz des Ständerstromes bedeutet. Der ohmsche Spannungsabfall ist ein reiner Wirkstromabfall und somit entgegengesetzt zum Vektor jL gerichtet und weist den Betrag i · r^s auf.

Folglich ergibt sich nach Gleichung (1) die EMK des Läufers als ein Vektor je, der in Betrag und Länge gemäß Figur 1 bestimmt ist. Für den Aufbau des Feldes ist der in ^-Richtung weisende Magnetisierungsstrom jL ^₁ verantwortlich, der im stationären Fall gleich der zu V parallelen Ständerstromkomponente i^ ist. Im stationären Zustand ist die Länge des in Richtung des Magnetisierungsstromes weisenden Flußvektors V proportional zu ±ψ^, dessen Endpunkt auf einem Halbkreis K₁ über dem Ständerstromvektor 1 liegt und auf diesem Halbkreis je nach Belastung der Maschine wandert. Dies folgt daraus, daß der für das Drehmoment entscheidende Wirkstrom senkrecht zum Magnetisierungsstrom steht.

Für die weitere Betrachtung ist es vorteilhaft, den Ständerstrom in einem kartesischen Koordinatensystem, das gegenüber der Ständerachse um den Flußwinkel ¹P gedreht ist, durch die beiden Komponenten i^ (die stationär in den Magnetisierungsstrom ί /_U übergeht) und Im₂ (Wirkstrom) zu beschreiben. Der EMK-Vektor £ ist im betrachteten stationären Fall gegenüber dem Flußvektor Y um 90° gedreht; wegen der Proportionalität zwischen e und Y liegt daher der Endpunkt des Vektors e ebenfalls

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auf einem Halbkreis (Kp). Diese Konstruktion der Vektoren et bzw. ψ geht demnach entsprechend Gleichung (1) vom Vektor u und den Parametern r^s und X^er* aus.

Es müssen jedoch auch die Gleichungen (2) und (3) bzw. (3a) erfüllt sein. Man kann daher auch vom Vektor i und dem Parameter χ ausgehend die Vektoren et bzw. Y ermitteln. Beide Wege müssen zum selben Vektor es bzw. % führen. Da es sich hierbei um ebene Vektoren handelt, die zwei Bestimmungsgrößen (z.B. Betrag e und Winkel ^ für den Vektor es) besitzen, müssen beide Wege zum selben Wert für eine Bestimmungsgröße dieses Vektors führen.

Ferner ist in Figur 1 mit e^ die zum Ständerstrom parallele Komponente und mit e-₂ die hierzu senkrechte Komponente dargestellt. Dabei gilt e.^ = e sin E-uj, β.« - ^e cos£u>(stromorientierte Komponente). Ist der Winkel £γ> demnach bekannt, so hat der Vektor «j noch eine weitere Bestimmungsgröße, wofür e, e^ oder e^ verwendet werden kann. Das gleiche gilt für den Flußvektor ¥.

Der Erfindung liegt nun folgende Überlegung zugrunde:

el ö- t

Benutzt man Schätzwerte r , χ für die Konstruktion des EMK-Vektors aus dem StänderSpannungsvektor, so wird man einen Vektor €?' ermitteln, der erheblich von dem wirklichen EMK-Vektor et abweicht. Bildet man nun anstelle der Projektion des Ständerstromes d. auf den wirklichen Flußvektor Ψ die Projektion auf einen zum geschätzten Vektor es¹ senkrechten Vektor, so erhält man einen ebenfalls auf dem Kreis K^ liegende geschätzte Magnetisierungsstromkomponente ii^ . Benutzt man diese geschätzte Magnetisierungsstromkomponente als Eingangsgröße für eine die Asynchronmaschine (z.B. entsprechend Gleichung (2) und (3)) nachbildende Rechenmodellschaltung, so erhält man einen zweiten geschätzten EMK-Vektor _§_", der

ORIGINAL INSPECTED

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von dem ersten geschätzten EMK-Vektor «5¹ abweicht. Analog kann man anste He der EMK-Vektoren £', e? auch die entsprechenden Flußvektoren ^¹ ,% ^w verwenden.

Sind nun zwei der drei betrachteten Parameter hinreichend genau bekannt, so kann die Einstellung des dritten Parameters verändert werden, bis die beiden geschätzten Vektoren zusammenfallen.

Ermittlung von r³

In Figur 2 sind die Verhältnisse gezeigt für den Fall, daß die Parameterwerte für X^er und χ hinreichend bekannt sind, jedoch für die EMK-Bildung nach Gleichung (1) ein geschätzter Parameterwert r^s verwendet wird, der kleiner ist als der tatsächliche Ständerwiderstand r^s. Somit weist der zugeordnete EMK-Vektor e' auf einen Punkt außerhalb des Kreises K₂. Mit«/" ist der Winkel zwischen je¹ und £ bezeichnet. Zu diesem geschätzten EMK-Vektor e¹ gehört ein Flußvektor Y¹, der gegenüber dem wahren Flußvektor Y ebenfalls um den Winkel <f abweicht. Als geschätzte Magnetisierungsstromkomponente i^ wird nun die Projektion i^ des wahren Ständerstromvektors auf einen in Richtung von Ψ¹ weisenden Einheitsvektor gebildet, zu dem die Rechenmodellschaltung entsprechend der Beziehung (3) einen zweiten geschätzten EMK-Vektor _e^H bildet. Dabei gilt für die Beträge dieser EMK-Vektoren e¹ - eⁿ<0, wenn r^s - r^s <£ O. Folglich kann jeweils die Differenz e' - e" einem integrierenden Regler zugeführt werden, der automatisch den Schätzwert r solange nachstellt, bis bei Deckungsgleichheit der Vektoren e¹ und eⁿ die Differenz der Beträge verschwindet.

Für die (in Figur 2 nicht bezeichneten) Projektionen der Vektoren auf einen zu dem Ständerstromvektor i_ parallelen oder senkrechten Einheitsvektor (stromorientierte Koordinaten el- , e'₂) gilt stets die gleiche Abhängigkeit von r^s' - r^s. Für die Regelung können daher auch

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je eine ständerstromorientierte Komponente der Vektoren je¹, je" als Bestimmungsgrößen verwendet werden.

In Figur 2 ist der motorische Betrieb betrachtet, der durch die Bedingung i^ ^ O bzw. m = i^/ivp] > ° gekennzeichnet ist. Für generator!sehen Betrieb kehrt sich das Vorzeichen der Differenz e' - e" um. Folglich muß der Regelsinn der Regelschaltung im Generatorbetrieb umgeschaltet werden. Als Umschaltkriterium kann das Vorzeichen des Quotienten m = 1φ₂/Αψ-) bzw. das Vorzeichen von benutzt werden.

Lediglich im Leerlauf selbst (m^o) ergeben sich Schwierigkeiten, so daß vorteilhaft in diesen Bereichen keine r^s-Ermittlung vorgenommen wird.

Sind die Parameterwerte x⁵" und χ , die bisher hinreichend genau bekannt angenommen waren, selbst nur ungenaue Schätzwerte, so zeigt sich, daß mit wachsender Ständerfrequenz t*-> der Ständerwiderstand auf diese Weise zunehmend ungenau ermittelt wird. Daher wird vorteilhaft die Ermittlung des Ständerwiderstandes nur im unteren Frequenzbereich vorgenommen. Wird der in diesem unteren Frequenzbereich ermittelte Läuferwiderstand für eine feldorientierte Regelung einer Asynchronmaschine benutzt, so bedingt dies keine wesentliche Verfälschung der Regelung, da der Ständerwiderstand ohnehin für die feldorientierte Regelung nur bei Frequenzen, die gegenüber der Nennfrequenz ^_nenn klein sind (z.B. uj/^ωJ₁₆₁₁₂₁^Ο*"¹)» genau eingestellt sein muß.

Ermittlung von x**"

In Figur 3 ist angenommen, daß die Werte für r^s und χ hinreichend genau bekannt, jedoch für die Streuinduktivität X^er ein ungenauer Schätzwert x^r verwendet wird. Für x^'< X^er ergibt sich dann nach Gleichung (1) ein geschätzter EMK-Vektor £', dessen Endpunkt für den Fall,

- χ£- VPA 80 P 3 1 6 8 DE

daß der Winkel zwischen EMK-Vektor und Ständerstromvektor kleiner als 45° ist, innerhalb des Kreises Kp liegt und gegenüber dem wahren EMK-Vektor _e um den Winkel cf verschoben ist. Entsprechend ist auch die zugehörige geschätzte Flußrichtung um den Winkel cf gegenüber der Richtung des Flußvektors V verändert, so daß sich die von der wahren Magnetisierungsstromkomponente abweichende geschätzte Magnetisierungsstromkomponente I₁L. ergibt. Nach Gleichung (3) gehört hierzu der zweite geschätzte EMK-Vektor e>^w, der vom Vektor js^f abweicht. Auch hier ergibt sich eine Monotonie zwischen der Abweichung r^s - r^s und der Differenz der Vektorbeträge e' - eⁿ bzw. der Differenz einer ständerstromorientierten Komponente dieser Vektoren. Folglich kann diese Differenz auch in diesem Fall dazu verwendet werden, um mittels eines integrierenden Reglers den geschätzten Parameterwert χ ^¹ so zu verstellen, bis für den Fall _e' = es" der Schätzwert X^er gleich der wahren Streuinduktivität X^er" ist.

Für den Fall, daß der Winkel zwischen EMK und Ständerstromvektor 45° übersteigt, ist e^f- e">0, falls χ^σ - χ <0. In diesem Bereich, der ebenfalls durch eine Bedingung für den Quotienten m = i^/ij^ , nämlich m < 1 oder die Bedingung i.fe<i.Jq^_t gegeben ist, muß daher der Regelsinn der Regeleinrichtung umgeschaltet werden. Für den Bereich m?=Ji ergeben sich Schwierigkeiten, so daß in diesem Bereich die Vorrichtung vorteilhaft abgeschaltet bleibt.

Es zeigt sich, daß eine ungenaue Vorgabe der Parameter al W

r und χ in der Nähe des Leerlaufes zu größeren Fehlbestimmungen für χ*³' führen können. Diese Fehlbestimmung wird jedoch umso kleiner, je größer die Belastung der Maschine ist, d.h..je mehr der Quotient m den Wert 1 übersteigt. Das Verfahren wird deshalb hautpsächlich bei hohen Frequenzen und großen Werten für den Quotienten m vorteilhaft anzuwenden sein.

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Bestimmung von χ

In dem Sonderfall, daß die Parameterwerte xf'und r^s exakt bekannt sind, und lediglich ein ungenauer Schätzwert für die Hauptinduktivität x^h vorliegt, ermittelt der EMK-Bildner als EMK-Vektor £' den tatsächlichen ENK-Vektor _e der Maschine (Figur 4). Daher fallen auch die Richtungen der zugehörigen Flußvektoren Ψ und ^f' und somit auch die Magnetisierungsstromkomponenten i^ und iiv. zusammen. Die Rechenmodellschaltung ermittelt jedoch einen Schätzwert €5^W für den EMK-Vektor, der zwar wegen der Orthogonal!tat zu Ύ = Ψ* die Richtung des Vektors <s = je¹, jedoch einen abweichenden Betrag e" hat und dessen Endpunkte daher entsprechend der Belastung auf einem Kreis K_o ⁿ liegen. Der Durchmesser dieses Krei-

h¹
ses ist vom Parameter χ abhängig. Daher gilt zwischen der Betragsdifferenz eⁿ und e¹ und der Schätzwert-Abweichung χ - χ des Parameters χ ein monotoner Zusammenhang und auch hier kann zum Abgleich des Parameters χ die Differenz einer Bestimmungsgröße des Vektors ej und einer entsprechenden Bestimmungsgröße des Vektors _eⁿ verwendet werden.

Sind die Werte x^und r^s nur ungenau bekannt, so ergibt sich eine Fehl-Ermittlung für den Parameterwert xr, die bei höheren Frequenzen, insbesondere ^ >0,5 im Leer-' lauf (m = 0) gering ist und erst für ^nenn größere Belastung (m>1) stärker anwächst. Daher wird die Ermittlung von χ nach diesem Verfahren vorteilhaft bei grösseren Ständerfrequenzen und geringen Maschinenbelastungen durchgeführt.

Da die Ermittlung jedes einzelnen Parameterwertes letztlich auf einen Vergleich der Vektoren je' und £ⁿ hinausläuft, kann zur Bildung der für den jeweiligen Abgleich eines Parameterwertes nötigen bestimmenden Größen der gleiche EMK-Bildner und die gleiche Rechenschaltung verwendet werden. Für die Ermittlung von χ ist an der

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Rechenmodellschaltung ein Eingang vorgesehen, an dem ein Schätzwert für diesen Parameter eingegeben werden kann. Entsprechend enthält der EMK-Bildner einen Einstelleingang für den Parameter X^er"' bzw. den Parameter r^s/. Jedem zu ermittelnden Parameterwert ist ein eigener integrierender Regler zugeordnet, dessen Ausgang mit dem Einstelleingang des zugehörigen Parameterwertes verbunden ist. Vorteilhaft sind jedem integrierenden Regler die Anfangsbedingungen für den Regelbetrieb (Regelintegration) vorgebbar. Um zu vermeiden, daß sich die Abgleichsverfahren für unterschiedliche Parameterwerte gegenseitig stören, werden vorzugsweise die Regler nur zu unterschiedlichen Zeiten, insbesondere bei unterschiedlichen Betriebszuständen, freigegeben. Kennzeichnet man die Belastung der Asynchronmaschine durch den Tangens des Winkels zwischen dem Ständerstromvektor und dem Flußvektor oder näherungsweise durch den Quotienten m = ΙΛ^/ΙΛν,, wobei mit iΛ^ , 1Λ₂ die zum im EMK-Bildner ermittelten Vektor e_· senkrechte bzw. parallele Ständer-Stromkomponente bezeichnet ist, so kann man die Betriebszustände, bei denen jeweils einer der Parameterwerte ermittelt wird, so gegeneinander abgrenzen, daß bei niedrigen Ständerfrequenzen und höherer Belastung der Ständerwiderstand, bei höheren Frequenzen und in Nähe des Leerlaufs die Hauptinduktivität und bei höheren Frequenzen und höheren Belastungen die Streuinduktivität berechnet wird.

Figur 6 zeigt schematisch eine vollständige Anordnung zur Ermittlung aller drei Parameterwerte. Die Anordnung besteht aus dem EMK-Bildner 1, der Recheneinrichtung 2, der Rechenmodellschaltung 3 und der Reglerstufe 4. An den Eingangsklemmen einer dreipoligen Asynchronmaschine 5 werden die Ständerspannungen und Ständerströme abgegriffen, die als in Achsrichtung der jeweiligen Ständerwicklung gerichtete Vektorbeträge in entsprechenden Koordinatenwandlern 6, 7 zu einem Vektor u /■ bzw. i /-

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zusammengesetzt werden. In den Figuren ist zur vereinfachten Darstellung ein Vektor jeweils durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet, wodurch angegeben werden soll, daß es sich hierbei um die Komponenten eines Vektors in einem kartesischen Koordinatensystem handeln soll, wobei die entsprechenden, an den jeweiligen Rechenelementen durch die Schaltsymbole gekennzeichneten Rechenoperationen jeweils komponentenweise durchgeführt werden sollen. Im EMK-Bildner 1 wird durch Multiplikation (Multiplizierglied 8) des eingestellten Parameterwertes s¹

r mit den am Koordinatenwandler 7 abgegriffenen ständerbezogenen Komponenten des Ständerstromvektors ic^Tder Vektor r^s · JloC des ohmschen Ständerspannurtgsabfalls gebildet. Ebenso kann durch komponentenweises Differenzieren (Differenzierglied 9) und Multiplizieren mit einem eingestellten Parameterwert χ°* für die Streuinduktivität (Multiplizierglied 10) der Vektor der induktiven Streuspannung gebildet werden. In einer Subtraktionsstufe 12 wird aus den am Koordinatenwandler 6 abgegrif- fenen Komponenten des ständerbezogenen Ständerspannungsvektors Uo^der Vektor je¹ ("erster Vektor") der den eingestellten Werten X^er" , r^s zugeordneten EMK gebildet.

Für die feldorientierte Regelung einer Asynchronmaschine ist eine ähnliche Einrichtung als Flußdetektor zur Ermittlung der Richtung des magnetischen Feldes der Asynchronmaschine ohnehin erforderlich. Derartige Detektoren enthalten in der Regel noch einen Integrator, um durch komponentenweises Integrieren den zum EMK-Vektor gehörenden Flußvektor zu ermitteln. Dabei kann der Abzug der induktiven Streuspannung dadurch erfolgen, daß zunächst nur die Differenz u*C- r^s * j.oCintegriert und anschließend der Streuspannungsabfall durch Subtraktion des Vektors X^er"· i, < gebildet wird. Auch ein derartiger Flußdetektor kann als EMK-Bildner bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden,

2έ>

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wobei dann anstelle des Vektors e_^f der zugehörige Flußvektor *£' als der den eingestellten Parameter X^er7, r^s
zugeordneter erster Vektor gebildet wird.

Die Recheneinrichtung enthält wenigstens einen Vektoranalysator und eine Transformationsschaltung. Der Vektoranalysator 13 ermittelt aus dem vom EMK-Bildner eingegebenen Vektor e_^f einerseits eine diesen Vektor bestimmende, zugeordnete Größe, in diesem Fall den Betrag e¹ des Vektors e¹, und eine Winkelgröße. Mit dieser Winkelgröße
errechnet die Transformationsschaltung, die in diesem
Fall als Vektordreher 14 ausgebildet ist, aus den ständerbezogenen Komponenten des Ständerstromvektors JL^ ,
die zum Vektor e_· senkrechte (also zum Flußvektor Y¹

parallele) Komponente iw^ und die dazu senkrechte Komponente i/pp* ^^er ständerorientierte vorgegebene Vektor i^ wird also in eine mit dem ersten Vektor £' umlaufendes, um den Winkel ("f¹ + ¹X/2) gedrehtes Koordinatensystem
transformiert.

In der Rechenmodellschaltung 3 wird aus der zu Ϋ^f parallelen Ständerstromkomponente i<kj (zugeordnete Magnetisierungsstromkomponente) und einem eingestellten Para-

h¹
meterwert χ für die Hauptinduktivität der Asynchronmaschine durch rechnerische Nachbildung der zur Entstehung des magnetischen Feldes führenden Vorgänge ein FlußY"

ermittelt, der nunmehr dem eingestellten Hauptinduktivi-

h^f
tät-Parameter χ zugeordnet ist. Vorteilhaft geschieht diese Berechnung des Flusses ψ" dadurch, daß i^ einem
Glättungsglied 15 zur Bildung des Magnetisierungsstromes IVu nach Gleichung (2) und anschließend einem Multiplizierglied 16 zugeführt ist, dessen Multiplikator durch
einen eingestellten (z.B. geschätzten) Parameterwert
xⁿ für die Hauptfeldinduktivität gegeben ist. Das
Glättungsglied 15 bildet dabei die Dynamik nach, mit der sich in der Asynchronmaschine das Feld aufbaut. Im Idealfall entspricht die Zeitkonstante des Glättungsgliedes

- *r - VPA 80 P 3 1 6 8 DE

15 der Hauptfeld-Zeitkonstanten der Asynchronmaschine, die durch den Quotienten aus Hauptinduktivität und Läuferwiderstand gegeben ist. Da jedoch die Ermittlung der Parameterwerte praktisch bei stationären Vorgängen erfolgen kann, ist eine genaue Einstellung der Zeitkonstanten des Glättungsgliedes 15 (Verzögerungsglied 1. Ordnung) nicht erforderlich, vielmehr genügt es, die Zeitkonstante zum Beispiel auf einen Bereich von 0,5 bis 1 see. einzustellen.

Das Wesentliche der feldorientierten Regelung besteht darin, daß der Fluß und das Drehmoment durch unabhängige Sollwerte für den feldparallelen und den feldsenkrechten Anteil des Ständerstromes gesteuert werden. Man kann daher die entsprechenden Istwerte des Ständerstromes dadurch erhalten, daß die Komponenten ΙΛ^ und ΙΛρ» ^die *^m abgeglichenen Zustand, bei dem die Parameterwerte χ und r^s gleich den wahren Maschinenparametern sind, an Ausgängen 26 und 27 aus der Recheneinrichtung 2 herausführt, um somit die benötigte Information über die Richtung des Flußvektors zu erhalten. Ebenso kann am Ausgang 28 der Betrag e¹ als Istwert herausgeführt werden, um einen Istwert für den zugehörigen Fluß zu erhalten. Dadurch wird ein eigener EMK-Detektor für die Regelung eingespart. Die Ermittlung der wahren Maschinenparameter, die an einem Ausgang 29 abgegriffen werden können, ist für die eingentliche Feldorientierung nicht erforderlich.

Aus dem der Rechenmodellschaltung 3 zugeordneten Fluß Ύ^η wird in der Reglerstufe 4 zunächst eine Größe e" ermittelt, die in gleicher Weise als Bestimmungsgröße eines der Rechenmodellschaltung zugeordneten EMK-Vektors verwendet wird, wie die am Vektoranalysator abgegriffene Größe e'-als Bestimmungsgröße des Vektors _e^f dient. Hierzu kann ausgenützt werden, daß die zum Flußf" gehörende EMK durch Differentiation des Flußvektors gebildet werden kann. Im quasistationären Zustand läuft der zum

3 O 3 A 2 7 5

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Flußbetrag ψ" gehörende Flußvektor praktisch mit der Ständerfrequenz um, so daß nicht die Vektoren Ψ" und ja" ermittelt, sondern der gesuchte EMK-Betrag durch Multiplikation (Multiplizierer 17) des Flußbetrages ψ^η mit der Ständerfrequenz ω gebildet werden kann. Die auf diese Weise an der Subtraktionsstelle 18 erhaltene Differenz e¹ - e^w wird nun als Regelabweichung benutzt, um mittels eines integrierenden Reglers einen der eingestellten Parameterwerte χ , x^r , r solange nachzuführen, bis die Regelabweichung verschwindet. Der Vektor _e^f und der entsprechende Vektor e", von dem nur sein Betrag berechnet wurde, sind dann deckungsgleich. Stimmen die beiden anderen Parameterwerte hinreichend genau mit den entsprechenden Maschinenparametern überein, so stimmt der am Reglerausgang anstehende Wert des nachzuführenden Parameters dann ebenfalls mit dem entsprechenden Maschinenparameter überein.

Bei der Schaltung nach Figur 6 kann die Differenz e¹ e^w wahlweise zum Nachführen eines der Parameter verwendet werden, wobei für jeden Parameterwert ein eigener integrierender Regler 20, 21, 22, vorgesehen ist. Die Regelabweichung e' - e" wird dabei durch eine Umschalteinrichtung 23 jeweils auf den dem betreffenden, zu bestimmenden Parameterwert zugeordneten intefrierenden Regler aufgeschaltet. Da, wie bereits erläutert wurde, der Regelsinn für bestimmte Werte der Größe m = i^p/i^ umgeschaltet wird, sind den Reglern 20 und 21 entsprechende Schalteinrichtungen 24, 24' zur Vorzeichenumkehr des Reglereingangssignals vorgeschaltet. Mit 25 ist schließlich ein Ausgang bezeichnet, an dem nach einem Regelabgleich

s s*

jeweils der gesuchte Parameterwert, z.B. r = r , abgegriffen werden kann.

Wie bereits erwähnt wurde, kann anstelle des EMK-Vektors e¹ vom EMK-Bildner auch der zugehörige Flußvektor Ψ¹ ermittelt werden. In diesem Fall entfällt die Bildung des

3U34275

- ^T - VPA 80 P 3 1 6 δ DE

EMK-Betrages eⁿ in der Rechenmodellschaltung, vielmehr wird als der Rechenmodellschaltung zugeordnete Größe dann direkt der in der Rechenmodellschaltung ermittelte Fluß Y^w verwendet. Figur 7 zeigt eine der Recheneinrichtung 2 entsprechende Recheneinrichtung 30 für diesen Fall,

Der Recheneinrichtung sind die Komponenten i^, Ständerstromvektors eingegeben, die mit den Winkelbezeichnungen aus Figur 1 durch i^ = i · cos £, i^p = i sin· S iro Ständerbezugssystem gegeben sind. Durch die Integratoren 31, 32 ist angedeutet, daß als weitere Eingangsgrößen für die Recheneinrichtung 30 anstelle des EMK-Vektors _e^f die ständerbezogenen Koordinaten T^f · cos v-p¹, "ψ¹ · sin^¹ des Flußvektors T¹ = Jo?- dt eingegeben sind. Mit ^¹ ist in Analogie zum Flußwinkel ^ aus Figur der Winkel zwischen der Achse des zugehörigen Flußvektors Ψ' und derc<1-Achse bezeichnet. Dem Vektoranalysator 13 aus Figur 6 entspricht hier der Vektoranalysator 13a, der einerseits den Betrag f¹ Bestimmungsgröße ermittelt, andererseits die Winkelgrößen sin ^¹, cos φ' einem Vektordreher 14a aufschaltet, der entsprechend dem Vektordreher 14 in Figur 6 aus den Koordinaten i cos £, i sin E die entsprechenden auf den Vektor ^ bezogenen feldorientierten Koordinaten JLfa = dos (6-^), i(l>2 ^{= i} * ^sln ^ " ^f'') "bi¹^"·¹· ^{Als der} Rechenmodellschaltung zugeordnete Bestimmungsgröße wird, wie bereits erwähnt, direkt der Flußbetrag ψ" verwendet, so daß in der Reglerstufe an der entsprechenden Subtraktionsstelle 23a die Differenz ψ¹ -ψ» gebildet werden kann.

In Figur 7 ist eine weitere Möglichkeit zur Bildung einer den Vektor V¹ bestimmenden Größe dargestellt. Diese Möglichkeit besteht darin, daß in einem Vektoranalysator 33 zunächst aus den ständerbezogenen Komponenten des Ständerstromvektors der Ständerstrombetrag i und die Winkelgrößen cos £, sin £ gebildet werden. Diese Winkelgrößen werden einem Vektordreher 34 aufgeschaltet, der

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2a

34 275 ^σ

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aus den ständerbezogenen Komponenten Ύ' coswp», ψ¹ sinvjJ · durch eine Drehung des Koordinatensystems, bei der die<£1-Achse des Ständerbezugssystems um den Winkel £ in die Richtung des Ständerstromvektors gedreht wird, die ständerstrombezogenen Komponenten f¹ cos C\p ^f - Β), V¹. sin (^' -£) bildet.

Bei dieser Variante kann nun wahlweise anstelle des, Vektorbetrages ψ¹ als Bestimmungsgröße auch eine der beiden ständerstrombezogenen Koordinaten verwendet werden. Dem entspricht als der Rechenmodellschaltung zugeordnete Bestimmungsgröße eine entsprechende ständerstrombezogene Koordinate des Flußvektors^^H. Dieser Vektor ψ^η ist im Betrag durch den in der Rechenmodellschaltung berechneten Flußbetragψ^M und in der Richtung durch die Richtung des Magnetisierungsstromes 1^₁ festgelegt. Zur Bildung der ständerstromorientierten Komponente des Vektors V^w braucht daher nur mittels eines Vektoranalysators 35 die entsprechende Winkelgröße cos Gf¹ - £) bzw. sin (\p* - £) gebildet und mit dem Betrag f^w multipliziert werden (Multiplizierer 36, 37). Der Abgleich eines Parameterwertes kann jetzt durch Abgleich des Betrages oder einer ständerbezogenen Komponente der beiden Vektoren ψι _t ψ» vorgenommen werden. Hierzu dient die Subtraktionsstelle 38, falls die zum Ständerstrom senkrechte Komponente verwendet wird, bzw. die Subtraktionsstelle 39, falls die dazu parallele Komponente verwendet wird, bzw. die Subtraktionsstelle 23a, falls der Betrag ψ¹ am Vektoranalysator 35 abgegriffen und mit dem in der Rechenmodellschaltung ermittelten Fluß Y* direkt verglichen wird.

Auch bei dieser Schaltungsvariante muß die Recheneinrichtung 30 durch Koordinatentransformation die zum Flußvektor parallele Komponente des Ständers'tromvektors als Magnetisierungsstrom berechnen. Da der Vektoranalysator 35 bereits Winkelfunktionen des Differenzwinkels ·

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£- ^¹ liefert, kann der Magnetisierungsstrom durch Multiplikation (Multiplizierer 40) des am Vektoranalysator 35 ermittelten Strombetrages i mit der am Vektoranalysator 35 ermittelten Winkelgröße cos (£- ψ¹) gebildet werden. Bei dieser Variante können also die Elemente 13a, 14a eingespart werden. Sofern für die Umschaltung des Regelsinns auch die Größe 1Λ₂ verwendet wird, kann dies ebenfalls durch Multiplikation des Ständerstrombetrages i mit der Winkelfunktion sin ( £. - Lp¹) = -sin (vp » - £) geschehen.

Eine entsprechend der ersten Variante mit dem Vektoranalysator 13a und dem Vektordreher 14a aufgebaute Recheneinrichtung ist in Figur 8 dargestellt. Durch die Integrationsstufe 31a ist angedeutet, daß in der Recheneinrichtung 45 durch komponentenweises Integrieren der ständerbezogenen EMK-Komponenten (Index^jC) des der Parametereinstellung des EMK-Bildners zugeordneten Vektors je¹ der Flußvektor V¹ im Ständerbezugssystem (Index«O erzeugt wird. Im stationären Fall kann anstelle der Integration auch eine Drehung des Vektors £' um 90° entgegen dem Umlaufsinn und gegebenenfalls eine Division durch die Ständerfrequenz verwendet werden. Der Ständerstromvektor wird nun in ein mit dem Vektor "£^f umlaufendes Koordinatensystem transformiert, indem der Vektoranalysator neben dem Vektorbetrag ^V¹ auch den Drehwinkel bestimmende Winkelgrößen ermittelt, mit denen im Vektordreher 14a das Koordinatensystem für den Ständerstromvektor auf den Flußvektor Ϋ¹ ausgerichtet wird. An der Vergleichsstelle 23a wird auf die bereits beschriebene Weise die Regelabweichung Y¹ -H"¹ berechnet, falls jeweils der Flußbetrag als Bestimmungsgröße verwendet wird. Soll jedoch als Bestimmungsgröße die zum Flußvektor parallele Komponente (Index 3I) oder senkrechte Komponente (Index j2) der Flußvektoren f' bzw. ¹V" verwendet werden, so kann auch dies geschehen, indem unter Umkehrung der in Figur 7 mittels der Elemente 32, 40

ORIGINAL INSPECTED

- 26- - VPA80P3168DE

und 41 vorgenommenen Operation mittels eines Vektoranalysators 46 cosinus oder sinus des Winkels u?¹ - C berechnet und durch Multiplikation mit den Beträgen ^¹ und ^" die entsprechende Regelabweichung vpi>j »Y» cos («f« - £) -ψ» cos (ip« -£) bzw. H^₂ ~Ψή2 = V« sin (lj>· -£) -γ« sin ( ψ - £) gebildet wird.

In Figur 9 ist eine der Figur 7 entsprechende Schaltung angegeben, bei der Jedoch als der dem EMK-Bildner zugeordnete Vektor anstelle des Flußvektors ^¹ der EMK-Vektor £' eingegeben wird. Gleiche Bauteile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der den Vektordreher 14a verwendenden Variante wird in diesem Fall der Ständerstrom in ein mit dem EMK-Vektor umlaufendes Koordinatensystem transformiert. Da jedoch der EMK-Vektor _e' und der dazugehörige Flußvektor "τ^! aufeinander senkrecht stehen, bedeutet dies im wesentlichen lediglich, daß an den Ausgängen des Vektordrehers 14a die Zuordnung der Komponenten 1Λ-, und ΙΛ^ vertauscht ist.

Auch bei der Schaltung nach Figur 9 kann auf die Verwendung der Elemente 13a und 14a bei Verwendung der Bauteile 33, 34, 35, 40 und 41 verzichtet werden. Im Unterschied zur Figur 7 sind4ediglich den Komponenteneingängen des Vektoranalysators 35 Glättungsglieder vorgeschaltet, um die Oberschwingungen zu verringern. Da die Ausgangsgrößen des Vektordrehers 34 im stationären Fall Gleichspannungen sind, beeinflussen diese Glättungsglieder die Phase und den Betrag der Grundschwingung, mit der die Eingangsgrößen behaftet sind, nicht.

Da in diesem Fall die Bestimmungsgrößen für die EMK-Vektoren verwendet werden, wird ferner aus dem in der Rechenmodellschaltung berechneten Fluß V" der EMK-Betrag e^H abgeleitet, wozu der im Zusammenhang mit Figur 6 bereits erläuterte Multiplizierer 17 vorgesehen ist.

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In Figur 10 sind Rechenmodellschaltung, Recheneinrichtung und Reglerstufe für den in Figur 9 gezeigten Fall dargestellt, bei denen vom EMK-Vektor je¹ als dem EMK-Bildner zugeordneter erster Vektor ausgegangen ist. Hier ist diejenige Variante der Rechenmodellschaltung nach Figur 9 verwendet, die ohne den Vektoranalysator 13a und den Vektordreher 14 auskommt. Der EMK-Vektor wird von dem ständerbezogenen Koordinatensystem am Vektordreher 34 in ein mit dem Ständerstrom umlaufendes Koordinatensystem transformiert und die ständerstromorientierten Komponenten e ^, e ^ des transformierten Vektors werden jeweils einer eigenen Subtraktionsstelle 38 bzw. 39 zugeführt. Diesen Subtraktionsstellen sind die zugehörigen ständerstromorientierten Komponenten ei- bzw. e'L· des zweiten Vektors,zugeführt, nämlich des der Rechenmodellschaltung 3 zugeordneten EMK-Vektors €*". Dessen Komponenten können an den Multipliziergliedern 36, 37 abgegriffen werden. Ferner ist der Subtraktionsstelle 23a der am Vektoranalysator 35 gebildete Betrag des Vektors e.¹ und der zum Fluß f^M gehörende EMK-Betrag e^M aufgeschaltet. Jede der drei an den Punkten 23a, 38, 39 gebildeten Regelabweichungen ist einem eigenen integrierenden Regler 50, 51, 52 zugeleitete Der Ausgang des Reglers 50 ist dabei mit einem Eingang h' 53 zur Einstellung des Hauptinduktivität-Parameters χ an der Rechenmodellschaltung 3 zugeführt. Bei minimaler Regelabweichung am Regler 50 kann der entsprechende Maschinenparameter am Eingang 53 abgegriffen werden. Entsprechend wird der Regler 51 einem Eingang 54, an dem der Parameterwert für den Ständerwiderstand r^s/ im EMK-Bildner einstellbar ist, zugeschaltet. Der Regler 52 dient zum Einstellen des Parameters X^er7 am Einstelleingang 55 des EMK-Bildners.

Da die Bestimmung der verschiedenen Parameterwerte nicht zu gleicher Zeit erfolgen soll, sind Schalter 56, 57, vorgesehen, durch die die Regler 50, 51 und 52 abgeschal-

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tet werden können. Vorteilhaft werden aber durch die Schalter die Regler nicht vollkommen abgeschaltet, vielmehr werden nur die Reglereingänge gesperrt, während die Einstellung eines Reglers jeweils bis zur erneuten Freigabe dieses Reglers gespeichert bleiben·

Da, wie bereits erwähnt wurde, für die Ermittlung der Parameter x^ und r^s der Regelsinn unter Umständen umgeschaltet werden muß, sind den Reglern 51 und 52 entsprechende Schalteinrichtungen 56^und 57avorgeschaltet, durch die in Abhängigkeit von den Größen i^ und ij>₂ die Reglereingang-Polarität umgeschaltet werden kann.

Eine entsprechende Schaltung ist in Figur 11 dargestellt, Als integrierender Regler dient ein digitaler Vorwärts-Rückwärts-Zähler, dem durch einen Setzeingang 61 ein Anfangswert als Grundeinstellung für den Regelbetrieb eingegeben werden kann. Diese Grundeinstellung entspricht einem ersten Schätzwert, von dem aus Jeweils der Abgleich des zu bestimmenden Parameters erfolgt. Dem Zähleingang des Zählers 60 ist über eine Taktleitung 62 und ein UND-Gatter 63 eine Impulsfolge, beispielsweise mit der Frequenz 10 Hz, zugeführt.

der

Ferner ist zur Frequenz-Begrenzung/für die Parameterermittlung vorgesehenen Betriebszustände die Ständerfrequenz Cj zwei Grenzwertmeldern 64, 65 aufgeschaltet, an denen die maximale und die minimale Ständerfrequenz eingestellt werden kann. Das UND-Gatter 63 ist demnach nur im Bereich cu_min^ ^ ^^UJ _mBX freigegeben. Entsprechend können die für die Parameterermittlung vorgesehenen Betriebszustände auch auf die zugelassenen Werte für den Quotienten Ιϋ^/^Φΐ ^{β m} ^^βδ^Γβηζ^ werden. Soll z.B. die Ermittlung des Ständerwiderstand-Parameterwertes r^s nur für m ^ni^ bzw. ni<~ⁱⁿ _mj__n durchgeführt werden, so kann der an einem Quotientenbildner 66 ermittelte

-^- VPA 80 P316 8DE

Wert für m entsprechenden Gernzwertmeldern 67 und 68 aufgeschaltet werden, deren Ausgangssignal über ein ODER-Glied 69 einem weiteren Eingang des UND-Gatters 63 zugeführt sind. Da ferner z.B. für die Ermittlung des in Figur 2 betrachteten Ständerwiderstand-Parameterwertes eine positive Regelabweichung (z.B. e¹ - e">0) für den Fall m>0 einen zu klein eingestellten Parameterwert (r^s - r^s ? O) anzeigt und beim Vorzeichenwechsel von 1Λ>2 bzw. m eine Umkehr des Regelsinns erforderlich ist, kann an einem Grenzwertmelder 70, dem die Regelabweichung e¹ - eⁿ aufgeschaltet ist, das Vorzeichen der Regelabweichung sowie das am Grenzwertmelder 67 abgegriffene Vorzeichen des Quotienten m über ein EXCLUSIV-ODER-Gatter 71 dem Umschalt-Eingang des Digitalzählers 60 aufgeschaltet werden, durch den die Zähleinrichtung festgelegt ist. Am Ausgang 72 des Digitalzählers 60 steht dann der jeweilige für den tatsächlichen Maschinenparameter ermittelte Parameterwert an„

Figur 11 kann also damit zusammengefaßt werden, daß dem Regler 60 der Ausgangswert (Startwert) für die Regelintegration über die Leitung 61 eingebbar ist und daß der Regler durch ein entsprechendes Freigabesignal (z.B. durch Aufschalten des Taktsignals mittels des Schalters

73) freigebbar ist, wobei das 'Reglerausgangssignal bei nicht freigegebenem Eingang speicherbar ist. Ferner ist vorteilhaft,eine Schalteinrichtung vorgesehen, um in Abhängigkeit von I_xU oder i\^/±L· die Polarität am Reglereingang zu invertieren.

Die Schaltung nach Figur 10, bei der zum Abgleich des Ständerwiderstandes eine stromorientierte Komponente des EMK-Vektors e,¹ verwendet wird, zeichnet sich gegenüber der Schaltung nach Figur 6 zwar durch einen größeren gerätetechnischen Aufwand aus. Diese Schaltung ist jedoch vorteilhaft, wenn bei unbekannten Werten für χ und X^er der Ständerwiderstand ermittelt werden soll.

Bi

-yf- VPA 80 P 3 1 6 8 DE

Wird nämlich der Antrieb im Leerlauf betrieben (m = O), so fällt der Stromvektor bei richtig eingestelltem Ständerwiderstand-Parameter zumindest im unteren Frequenzbereich mit der Richtung des Flußvektors zusammen, so daß die zum Ständerstrom parallele Komponente des Vektors e¹ verschwindet. Dies gilt unabhängig von den

~" C^f h¹

eingestellten Werten für χ und χ , so daß für eine Voreinstellung des Ständerwiderstandes lediglich der Parameterwert r^s solange verändert werden muß, bis eL = O gilt. Hierzu ist ein Ausgang 29b vorgesehen, an dem die Komponente ei* aus dem EMK-Dektor bzw. der Recheneinrichtung herausgeführt wird. Analog kann natürlich anstelle von eL auch Yi₂ verwendet werden.

Ferner ist es vorteilhaft, daß bei der Schaltung nach Figur 10 der Abgleich der Streuinduktivität χ °~ durch Abgleich der zum Strom senkrechten Komponente der Vektoren e' und e^w verwendet wird. Dies ermöglicht es, den Parameterwert χ ** unabhängig von dem Wert für r^s in einem Kurzschlußversuch vor Beginn des Normalbetriebes der Asynchronmaschine zu ermitteln.

Hierzu wird der Läufer blockiert, während der Ständerstrom mit hoher Frequenz (vorzugsweise mehr als 50 % der Nennfrequenz) umläuft. Dadurch wird der Lastwinkel nahezu 90°, während die Magnetisierungsstromkomponente i£>* nahezu Null ist. Der EMK-Vektor e_ liegt also praktisch parallel zum Ständerstromvektor i, und der Parameterwert x⁰" braucht nun lediglich so verstellt zu werden, daß die zum Strom senkrechte Komponente elj2» die in Figur 10 am Ausgang 29a herausgeführt ist, des geschätzten EMK-Vektors e¹ Null wird. Der Parameterwert

r geht über den zum Strom parallelen ohmschen Ständerwiderstand lediglich in die Komponente eL. ein und beeinflußt daher diese Bestimmung von X^er nicht.

-X- VPA 80 P 3 1 6 8 DE

Physikalisch gleichbedeutend hierzu kann auch bei der Anordnung nach Figur 6 der Parameterwert χ ° solange verändert werden, bis die beiden an den Ausgängen 29a, 29b abgreifbaren Komponenten e¹/., £V? ^^{es vom} ^MK-Bildner 1 im Ständerbezugssystem ermittelten EMK-Vektors e¹ beide minimal sind, da eine bei ungenauem Abgleich von X^er auftretende Blindstromkomponente von £' stets eine Vergrößerung des Vektors e.^! bedeutet gegenüber einem EMK-Vektor, der nur einen Wirkstromanteil besitzt. Ebenso kann natürlich auch die Tatsache, daß beim Kurzschlußversuch die Magnetisierungsstromkomponente minimal ist, zur χ -Ermittlung ausgenutzt werden, indem X^er verändert wird, bis am Ausgang 27 ein minimaler Wert von iL· ansteht.

Im allgemeinen Fall kann der Vorabgleich des Ständerwiderstandes r^s dadurch erfolgen, daß mittels eines Meßgerätes der ohmsche Widerstand ah den Maschinenklemmen gemessen und als Grundeinstellung in den EMK-Bildner und dem zugeordneten Regler (z.B. 20 in Figur 6 oder in Figur 10) eingegeben wird. Man kann aber auch bei stillstehender Ständerfrequenz einen Ständerstrom einprägen und den Parameter r^s so verstellen, daß e¹ * 0 gilt. Ebenso kann man von beliebigen Schätzwerten für x⁰" und χ bei niedriger Ständerfrequenz den Ständerwiderstand von der Vorrichtung selbst ermitteln lassen und in dem Regler speichern, wobei die Fehleinstellung

h
der Parameter X^er und χ von geringem Einfluß ist.

Wird nicht nach dem oben erwähnten Kurzschlußversuch ein Ausgangswert für den Streuinduktivität-Parameterwert X^er ermittelt, so kann man als Ausgangswert für die Ermittlung dieses Parameters einen geschätzten Wert einspeichern und den wahren Parameterwert im Laufe des normalen Betriebes mit der Vorrichtung ermittelt, sofern

s h ein Vorabgleich für die Parameterwerte r und χ erfolgt ist. Der Vorabgleich von χ erfolgt vorteilhaft bei höhe-

VPA 80 P 3 16 8OE

ren Drehzahlen und im Leerlauf.

Werden, gegebenenfalls nach mehrfacher Wiederholung der Vorabgleiche, nunmehr beim normalen Betrieb der Asynchronmaschine jeweils in den in Figur 5 angegebenen Arbeitsbereichen mit der Vorrichtung nach der Erfindung die einzelnen Parameterwerte ermittelt und der zuletzt ermittelte Wert gespeichert, so steht in den Speichern jeweils ein Satz von Parameterwerten zur Verfügung, durch den die Parameter der Asynchronmaschine mit guter Genauigkeit wiedergegeben sind.

Wird als erster Vektor im EMK-Bildner 1 der zugeordnete Flußvektor Y" des Läuferflusses ermittelt, so kann, wie bereits erwähnt wurde, durch komponentenweises der Ständer-EMK u - r^s#,i der Ständer-Flußvektor gebildet und anschließend durch komponentenweise Subtraktion vor χ "·± der zugeordnete Läufer-Flußvektor Y¹ gebildet werden. Soll jedoch der zugeordnete EMK-Vektor e¹ gebildet werden, so ist eine Differentiation nötig, wobei der zu differenzierende Vektor keine allzu plötzliche zeitliche Änderungen aufweisen darf und daher in der Regel einer vorherigen geringen Glättung unterworfen werden muß. Eine Glättung ruft jedoch einen Fehler in Phase und Betrag hervor. Dieser Fehler ist dann praktisch bedeutungslos, wenn alle in die durch die Integration zu lösende Gleichung eingehenden Größen der gleichen Glättung unterworfen werden. Die Ausgangsgrößen sind dann Mittelwerte, die über das gleiche Glättungszeitverhalten mit den ungeglätteten Ausgangsgrößen einer mathematischen Integration zusammenhängen. Dies erfordert jedoch an sich für jede Eingangsgröße eigene, sorgfältig aufeinander abgestimmte Glättungsglieder.

Bei der Schaltung nach Figur 12 und 13 kommt man jedoch mit einem geringen Glättungsaufwand aus. Die Schaltung nach Figur 12 ist allgemein zur Lösung einer Gleichung

VPA 80 P 3 1 δ 8 DE

geeignet, wobei die Ausgangsgröße c als geglättete Größe c mit einem Glättungszeitverhalten c "« ^c erhalten wird, wobei T die Glättungszeitkonstante und s der Operator der Laplace-Transformation ist. Die geglättete Gleichung läßt sich nämlich umformen zu

^{c =} T₊IT ^-^{ai +} T₊IT
10

(1+sT) c =

c -2a_t « g| (^bi -.c)
und schließlich

c*j· (Eat - c) dt +

Entsprechend wird an einem Summenpunkt 80 der Eingangsgröße Zaj das invertierte Signal - c des Ausganges 86 über eine Rückführungsleitung 85 aufgeschaltet. Das Summensignal wird mit dem Proportionalitätsfaktor ij (Proportionalglied 81) einem Integrator 82 zugeführt

und zu dem - ebenfalls mit m multipliziert - Eingangsgrössen bj, an einem zweiten Summenpunkt 84 addiert. Das Ausgangssignal des Summenpunktes ist die gewünschte geglättete Ausgangsgröße c.
30

Figur 13 zeigt eine gerätetechnische Ausführung dieser Schaltung, die bei einem EMK-Detektor die EMK-Komponente - r^s Ij- - X^er Ai₄-SIs geglättete Komponente

(uy- -T³Ir) - |i . J-S i berechnet,

_w nenn ι+si ·*-

wobei X^er ' aus Dimensionsgründen auf die Nennfrequenz normiert ist«, Eine identische Schaltung ist auch für

- ?4 - VPA80P3168DE

e\ vorgesehen. Die Summenpunkte 80, 84 sowie der Integrator 82 sind dabei durch Operationsverstärker 90, 91, 92 realisiert, wobei die Proportionalitäten durch die Widerstands-Beschaltungen der Operationsverstärker gegeben sind.

13 Figuren

14 Patentansprüche

-H4-

Leerseite

Claims (14)

1. - MT - "■ VPA 80 P 3 1 6 8 DE

   Patentansprüche

   ίΐ. I Vorrichtung zum Ermitteln wenigstens eines Parameterwertes für den Ständerwiderstand r^s und/oder die Hauptinduktivität x^h und/oder die Streuinduktivität χ°" einer Asynchronmaschine, gekennzeichnet durch

   a) einen EMK-Bildner (1) zur Bildung eines eingestellten Parameterwerten (r , χ ) für den Ständerwiderstand und die Streuinduktivität zugeordneten, ersten Vektors (e.'), der aus den an den Maschineneingängen abgegriffenen Werten für die Komponenten des Ständerstromvektors (i.^) und des Ständerspannungsvektors CiI₀C,) sowie den eingestellten Parameterwerten den Vektor (_e^f) für die dieser Parametereinstellung zugeordnete EMK oder den entsprechenden Fluß bildet,

   b) eine Recheneinrichtung (2) zur Berechnung einer zugeordneten Magnetisierungsstromkomponente und einer Bestimmungsgröße des ersten Vektors mit wenigstens einem Vektoranalysator, der aus dem ersten Vektor (e_^f) eine die Richtung dieses Vektors bestimmende Winkelgröße ermittelt, und einer Transformationsschaltung, die aus den abgegriffenen Komponenten des Ständerstromvektors (i,^) und der Winkelgröße als zugeordnete Magnetisierungsstromkomponente CiJw) diejenige Ständerstromkomponente errechnet, die parallel zum der EMK-Bildner-Parametereinstellung entsprechenden Flußvektor ist, wobei an der Recheneinrichtung gleichzeitig auch die Bestimmungsgröße (e¹) des ersten Vektors abgegriffen ist,

   c) eine Rechenmodellschaltung (3) zur Bildung eines der zugeordneten Magnetisierungsstromkomponente (ij,*) zugeordneten Flusses (ψ¹¹)» die aus der in der Recheneinrichtung errechneten, zugeordneten Magnetisierungsstromkomponente (i,Jv,) und einem eingestellten Parameterwert (x ) für die Hauptinduktivität der Asynchronmaschine durch rechnerische Nachbildung

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   ο η ο

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   der zur Entstehung des magnetischen Feldes führenden Vorgänge den dem eingestellten Hauptinduktivität-Parameter zugeordneten Fluß (T") ermittelt, und d) eine Reglerstufe (4), die einerseits eine Be-Stimmungsgröße (e") bildet, die der Bestimmungsgröße (e¹) des ersten Vektors (e_^!) entspricht und einen der Rechenmodellschaltung (3) zugeordneten Vektor bestimmt, der aus dem in der Rechenmodellschaltung ermittelten Fluß ableitbar ist, und andererseits die Differenz der beiden Bestimmungsgrößen dem Eingang eines integralen Reglers zuführt, dessen Ausgangssignal einem Einstelleingang für den zu ermittelnden Parameterwert zugeführt ist und bei Regelabgleich als zu ermittelnder Parameterwert abgreifbar ist. (Fig. 6)
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in der Rechenmodellschaltung (3) die zugeordnete Magnetisierungsstromkomponente (IA₁) über ein Glättungsglied (15) einem Multiplizierglied (16) zugeführt ist, dessen Multiplikator durch einen eingestellten Parameterwert (x ; für die Hauptfeldinduktivität gegeben ist. (Fig. 6)
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als dem EMK-Bildner zugeordneter erster Vektor aus dem Ständerspannungsvektor (ur) durch Subtraktion eines dem eingestellten Ständerwiderstand-Parameterwert entsprechenden ohmschen Spannungsabfalles (r^s *±) und eines dem Streuinduktivität-Parameterwert zugeordneten Streuspannungsabfalles (r^tfl· g| i) ein EMK-Vektor (£') gebildet wird, daß als dessen Bestimmungsgröße der Betrag (e^f) oder der zum Ständerstromvektor parallele Anteil (e^-i) oder der zum Ständerstromvektor senkrechte Anteil (ei-p) berechnet wird, und daß als zweite Bestimmungsgröße der Betrag (e") oder die zum Ständerstromvektor parallele Komponente (e!L) oder die zum Ständerstromvektor senkrechte Korn-

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   ponente (elU^ eines zweiten Vektors (je") verwendet wird, der die zeitliche Ableitung eines in Richtung der zugeordneten MagnetisierungsStromkomponente weisenden Vektors Cj^") darstellt, dessen Länge durch den in der Rechenmodellschaltung "berechneten Fluß (Ψ") gegeben ist. (Fig. 10)
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß als erster Vektor ein Flußvektor (]f) ermittelt wird, der dem Integral des zur Parametereinstellung am EMK-Bildner gehörenden EMK-Vektors (e_^!) entspricht, daß als Bestimmungsgröße des ersten Vektors dessen Betrag (Y¹) oder dessen zum Ständerstromvektor parallele Komponente OfIL) oder dessen zum Ständerstromvektor senkrechte Komponente Cf^) ^be~ rechnet wird, und daß als Bestimmungsgröße des dem Hauptinduktivität-Parameterwert zugeordneten zweiten Vektors (^") der in der Rechenmodellschaltung ermittelten Fluß (Y") oder die zum Ständerstromvektor parallele Komponente Of¹L ) oder die zum Ständerstromvektor senkrechte Komponente (T¹Ip) eines in Richtung des ersten Vektor weisenden zweiten Vektors Q£") verwendet wird, dessen Betrag durch den in der Rechenmodellschaltung ermittelten Fluß bestimmt ist. (Fig. 8)
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Parameterwertes (r ) für den Ständerwiderstand der integrierende Regler (20) nur bei niedrigen Ständerfrequenzen und höhere Belastung der Asynchronmaschine eingeschaltet ist. (Fig. 5)
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Be-

   s¹ \

   Stimmung des Parameterwertes (x ) für die Streuinduktivität der integrierende Regler (21) nur bei höheren

   Frequenzen und höherer Belastung der Asynchronmaschine eingeschaltet ist. (Fig. 5)
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da -

   durch gekennzeichnet, daß zur Be-

   t h^f \

   Stimmung des Parameterwertes (x ; für die Hauptinduktivität der integrierende Regler (22) nur bei höheren Frequenzen und in der Nähe des Leerlaufes der Asynchronmaschine eingeschaltet ist. (Fig. 5) 10
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Ständerwiderstandes (r^s) in der Recheneinrichtung auch die zur zugeordneten Magnetisierungsstromkomponente senkrechte Komponente (ίφρ) ^des Ständerstromvektors (ir) berechnet und die Polarität am Eingang des integrierenden Reglers (20) bei Vorzeichenwechsel dieser senkrechten Komponente umgeschaltet wird. (Fig. 6)
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung des Parameterwertes für die Streuinduktivität (x⁰*) in der Recheneinrichtung auch die zur zugeordneten Magnetisierungsstromkomponente (ijO senkrechte Ständer-Stromkomponente (iA?) berechnet und der Quotient (m = iiV/i^) aus dieser senkrechten Komponente und der zugeordneten Magnetisierungsstromkomponente gebildet wird, und daß die Polarität am Eingang des integrierenden Reglers (21) jeweils umgeschaltet wird, wenn von einem Bereich m <1 auf einen Bereich m >1 übergegangen wird. (Fig. 6)
10. 10. Vorrichtung nach der Kombination der Ansprüche 4 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß für jeden Parameterwert ein eigener integrierender Regler (20, 21, 22), der dem Einstelleingang für den betreffenden Parameterwert vorgeschaltet ist, vorgesehen

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    3 Ü 3 Λ 2 7

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    ist, wobei die Regler nur zu unterschiedlichen Zeiten, vorzugsweise "bei unterschiedlichen Betriebszuständen, freigegeben sind. (Fig. 6)
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem integrierenden Regler (60) der Startwert für die Regelintegration eingebbar ist, daß der Regler durch ein Freigabesignal freigebbar ist und daß das Reglerausgangssignal bei nicht freigegebenen Eingang speicherbar ist. (Fig. 11)
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,dadurch gekennzeichnet , daß die zum Ständerstromvektor parallele Komponente (e^) des als ersten Vektor dienenden EMK-Vektors (jj¹ ) bzw. die zum Ständerstromvektor senkrechte Komponente (γ!so) des als ersten Vektor dienenden Flußvektors (£') an einem Ausgang (27) erfaßbar ist und daß der Parameterwert (r^s) für den Ständerwiderstand verstellbar ist, bis im Leerlauf und bei niedrigen Ständerfrequenzen diese Komponente ungefähr gleich Null ist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a durch gekennzeichnet, daß die zugeordnete Magnetisierungsstromkomponente (ij^) oder die zum Ständerstromvektor senkrechte Komponente (e^₂) ^des als ersten Vektor dienenden EMK-Vektors (e_') oder die zum Ständerstromvektor parallele Komponente Of Lj) des als ersten Vektor dienenden Flußvektors (Y') an einem Ausgang (26) erfaßbar ist, daß der Läufer der Asynchronmaschine blockierbar ist und daß der Parameterwert der Streuinduktivität (x^ ) bei höheren Ständerstromfrequenzen veränderbar ist, bis diese Komponente minimal ist.

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14. 14. Vorrichtung zur Ermittlung einer Größe c als geglättete Lösung einer Gleichung c =£a: +£;i= bj, mit der Glättungszeitkonstanten T, insbesondere zur Ermittlung einer Komponente des dem EMK-Bildner zugeordneten EMK-Vektors (,e¹ =u-r^s * i - x⁰* ^i) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingangsgrößen aj, und das Inverse des geglätteten Ausgangssignals c summiert und proportional zur inversen Glättungszeitkonstante einem Integrator (82) mit der Integrationzeitkonstanten T zugeführt und dessen Ausgangsgröße zusammen mit den durch die Glättungszeitkonstante dividierten Eingangsgrößen bi, zum geglätteten Ausgangssignal c zusammengesetzt werden.