DE3144188A1 - Flux determining device for the field-oriented control of a rotating-field machine - Google Patents
Flux determining device for the field-oriented control of a rotating-field machineInfo
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Abstract
Description
Flußbestimmungseinrichtung für die feldorientierteFlux determination device for the field-oriented
Steuerung einer Drehfeldmaschine (beansprucht wird-die Priorität der japanischen Patentanmeldung T 55-157091 vom iO.li.1980 Die Erfindung betrifft eine Flußbestimmungseinrichtung für die feldorientierte Steuerung einer Drehfeldmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 (nichtvorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung P 30 26 202.3).Control of an induction machine (the priority of the Japanese patent application T 55-157091 of iO.li.1980 The invention relates to a Flux determination device for the field-oriented control of an induction machine according to the preamble of claim 1 (non-pre-published German Patent application P 30 26 202.3).
Eine derartige Flußbestimmungseinrichtung wird benötigt, um eine Drehfeldmaschine bei variabler Geschwindigkeit mit hoher Genauigkeit feldorientiert zu steuern oder regeln.Such a flux determination device is required in order to use a rotating field machine control or field-oriented at variable speed with high accuracy rules.
Die Fortschritte der Thyristortechnik brachte in den letzten Jahren Umrichter, die eine Ausgangsspannung veränderlicher Amplitude und veränderlicher Frequenz bereitstellen. Dadurch wurde es möglich, Drehstrommotoren bei veriinderlicher Geschwindigkeit wie Gleichstrommotoren zu betreiben. Nach diesem Prinzip arbeiten feldorientierte Regelungen oder Steuerungen, wie sie bereits beschrieben sind und durch die Erfindung verbessert werden.The advances in thyristor technology brought about in recent years Inverters providing an output voltage of variable amplitude and variable Provide frequency. This made it possible to use three-phase motors at variable Operate speed like DC motors. Work according to this principle field-oriented regulations or controls, as already described and can be improved by the invention.
Fig. 1 zeigt schematisch eine derartige feldorientierte Regelung einer Drehfeldmaschine, deren Wirkungsweise anhand des Vektordiagramms von Fig. 2 erläutert sei.Fig. 1 shows schematically such a field-oriented control of a Rotary field machine, the mode of operation of which is explained with the aid of the vector diagram of FIG. 2 may be.
In Fig. 2 liegt eine Darstellung in einem raumfesten Bezugssystem ("Ständerbezugssystem") aus zwei orthogonalen -Vektoren X , X zugrunde, wobei z.13. OL mit der Achse einer Ständerwicklung zusammenfallen kann. Der Ursprung dieses Ständerbezugssystems liegt in der Läufer-Drehachse und ist einem kartesischen Koordinatensystem gemeinsam, dessen eine Koordinate parallel zum Vektor # des magnetischen Flusses der Drehfeldmaschine ist ("feldorientiertes Bezugssystem"). Die Komponenten eines Vektors, z.B.In Fig. 2 there is a representation in a spatially fixed reference system ("Stand reference system") is based on two orthogonal vectors X, X, where z.13. OL can coincide with the axis of a stator winding. The origin of this The stator reference system lies in the rotor's axis of rotation and is one Cartesian coordinate system in common, one of which is parallel to the vector # of the magnetic flux of the rotating field machine is ("field-oriented reference system"). The components of a vector, e.g.
des Ständerstromvektors i, im ständerbezogenen Koordinatensystem sind mit den Indizes α und ß bezeichnet, während die Komponenten dieses Vektors im feldorientierten Bezugssystem die Indizes #1 und 92 tragen (Fig. 2). In Fig. 2 sind fcrner der Stromwinkel £ zwischen i und , der ständerorientierte Flußwinkel 19 zwischen # und α, der ständerorientierte Läuferwinkel # zwischen der Läuferlängsachse und , sowie der "läuferorientierte" Flußwinkel #L = #-#, der entgegengesetzt gleich dem Winkel zwischen Läuferlängsachse und Fluß ist, eingetragen.of the stator current vector i, in the stator-related coordinate system denoted by the indices α and ß, while the components of this vector in the field-oriented reference system have the indices # 1 and 92 (Fig. 2). In Fig. 2 are also the current angle between i and, the stator-oriented flux angle 19 between # and α, the stator-oriented rotor angle # between the longitudinal axis of the rotor and, as well as the "runner-oriented" flow angle #L = # - #, which equals opposite is the angle between the longitudinal axis of the rotor and the river.
Entsprechend den Figuren i und 2 liegt dem feldorientierten Betricb zugrunde, daß für den Ständerstromvektor i einer Drehfeldmaschinc 19 die feldparallele Komponente i 1 analog zum felderregenden Strom einer Gleichstrommaschine den Flußbetrag # bestimmt ("Magnetisierungsstrom"), während die dazu senkrechte Komponente i #2 analog dem Ständerstrom einer Gleichstrommaschine das Drehmoment bestimmt ("Wirkstrom"). Magnetisierungsstrom und Wirkstrom können dabei unabhängig voneinander gesteuert werden.According to Figures i and 2 is the field-oriented operation based on the fact that for the stator current vector i of a rotating field machine 19, the field parallel Component i 1, analogous to the field-exciting current of a DC machine, determines the amount of flux # is determined ("magnetizing current"), while the perpendicular component i # 2 the torque is determined analogously to the stator current of a DC machine ("active current"). The magnetizing current and the active current can be controlled independently of one another will.
Die Anordnung nach Fig. 1 weist einen Regler 11 auf, durch den der Fluß Y der Maschine einem eingegebenen flußsollwert #* nachgeführt wird und der einen Sollwert i*#1 für den Magnetisierungsstrom bildet. Ein Drehzahlregler 12 führt die Maschinendrchzahl n, die z.B. von einem Tacliodynamo 22 geliefert wird, einem Drehzahlsollwert n* nach und liefert einen Sollwert M* für das Drehmoment, aus dem durch division durch den fluß # an einem Dividierer 13 ein Sollwert i* 2 für den Wirkstrom geliefert wir. Der Soll-Ständerstrom ist also durch die beiden orthogonalen Komponeuten i*#1, i*#2 in dem feldorientierton, mit dem Flußvektor rotierenden System gegeben. Die Richtung des Flusses kann durch die beiden ständerbezogenen Komponenten cos # , sin # eines flußparallelen Einheitsvektors gegeben werden. Mittels dieser Komponenten kann ein Vektordreher 14 eine Koordinatentrans formation durchführen, um für den Ständerstrom-Sollvektor die entsprechenden Komponenten im Ständerbezugssystem nach folgenden Gleichungen zu bilden: = i*#1 cos# - i*#2 sin# = i*#1 sin# + i*#2 cos# Die dadurch erhaltenen Sollwerte i*α , i* werden durch einen Koordinatenwandler in drei Stellgrößen i*as i*bs i*@ umgerechnet, aus denen mittels der Regler 16A, 16B, 16C durch Vergleich mit den entsprechenden Ist-Werten ia' ib, c der Ströme an den Eingängen des Maschinenständers die Steuerimpulse für einen die Drehfeldmaschine 19 aus einem Drehstromnetz speisenden Umrichter 17 gebildet werden. Zwischen den orthogonalen Soll-Ständerstromkomponenten ist , i*ß und den entsprechenden Stellgrößen fiir den Maschinenstrom l)esteht der Zusammenhang i*a = i*=α , i*α #3 i*b = - + i*ß , 2 2 Auf diese Weise kann z.B. eine Asynchronmaschine gesteuert werden. Der dafür benötigte Fluß wird mittels einer Rechenmodellschaltung 20 ermittelt. Prinzipiell kann der Fluß von der Rechenmodellschaltung in Polarkoordinaten (Flußbetrag#, Flußwinkel#) oder in kartesischen Koordinaten erfolgen, wobei folgender Zusammenhang gilt: t = t- cos ?, #ß = #. sin# Bei der Vorrichtung nach Fig. i erfolgt die Berechnung in kartesischen Koordinaten, wobei aus den Sollwerten für den Ständerstrom ausgegangen wird. Man kann aber ebenso von den Ist-Werten ausgehen. Während der Betrag des vom Flußrechner 20 berechneten Modellflusses als Modell-Istwert vom Regler 11 und Dividierer 13 benötigt wird, ist für die Erfindung nur die Richtung des Modellflusses wichtig, für die als Modellwert der Winkel # bzw. dessen Winkelfunktionen berechnet werden.The arrangement according to FIG. 1 has a controller 11 by means of which the flux Y of the machine is tracked to an input flux setpoint # * and which forms a setpoint i * # 1 for the magnetizing current. A speed controller 12 leads the machine number n, which is supplied for example by a Tacliodynamo 22, a speed setpoint n * and supplies a setpoint M * for the torque, from which by dividing by the flow # at a divider 13 a setpoint i * 2 for the active current is supplied. The target stator current is given by the two orthogonal components i * # 1, i * # 2 in the field-oriented sound system rotating with the flux vector. The direction of the flux can be given by the two stator-related components cos #, sin # of a unit vector parallel to the flux. Using these components, a vector rotator 14 can carry out a coordinate transformation in order to form the corresponding components in the stator reference system for the stator current setpoint vector according to the following equations: = i * # 1 cos # - i * # 2 sin # = i * # 1 sin # + i * # 2 cos # The setpoint values i * α, i * obtained in this way are converted by a coordinate converter into three manipulated variables i * as i * bs i * @, from which by means of the controllers 16A, 16B, 16C by comparison with the corresponding Actual values ia 'ib, c of the currents at the inputs of the machine stand, the control pulses for a converter 17 feeding the induction machine 19 from a three-phase network. The relationship i * a = i * = α, i * α # 3 i * b = - + i * ß, 2 2 exists between the orthogonal target stator current components i * ß and the corresponding manipulated variables for the machine current l) In this way, for example, an asynchronous machine can be controlled. The flow required for this is determined by means of a computational model circuit 20. In principle, the flow from the arithmetic model circuit can take place in polar coordinates (flow amount #, flow angle #) or in Cartesian coordinates, with the following relationship: t = t-cos?, # Ss = #. sin # In the device according to FIG. i, the calculation is carried out in Cartesian coordinates, starting from the setpoint values for the stator current. But you can also start from the actual values. While the amount of the model flow calculated by the flow computer 20 is required as the actual model value by the controller 11 and divider 13, only the direction of the model flow is important for the invention, for which the angle # or its angle functions are calculated as the model value.
Die Rechenmodellschaltung 20 nach Fig. i arbeitet als "Strommodell", da es die Berechnung des Modellflusses aus dem Ständerstrom mittels arithmetischer Operationen ausführt. Das Strommodell kann mit dem Element 201 ein Verzögerungsglied erster Ordnung enthalten, das die dynamische Bildung des Flußbetrages aus dem Magnetisierungsstrom in der Drehfeldmaschine simuliert. Dazu kann für die Proportionalverstärkung des Verzögerungsgliedes die Ilauptinduktivität Lh (bezogen auf die Primärseite) der Drehfeldmaschine und für die Zeitkonstante die Läuferzeitkonstante TL der Maschine gewählt werden. Der vom Verzögerungsglied 201 gebildete Modellwert für den Flußbetrag, der auch fiii den Flußregler ii und den Dividierer 13 benötigt wird, ist einem Proportionalglied 202 (Proportionalitätsfaktor TL/Lh ) zugeführt und zur Division des Wirkstromes (z.B. dessen Sollwert i* 2) am Dividierer 207 verwendet. An dessen Ausgang entsteht nun, entsprechend den Induktionsvorgängen der Drehfeldmaschine, ein Modellwert für die Schlupffrequenz #sl an, die durch gegeben ist. Ein nachgeschalteter Zwei-Phasen-Integrator 204 (Zwei-Phasen-Sinusoszillator) bildet daraus zwei Sinusspannungen der Amplitude i und der Frequenz #sl' wie es den Beziehungen d# d# = - , sl dt dt entspricht. Ein Winkelgeber 21, der an die Läuferwicklung der Maschine 19 angeschlossen ist und ein einem Zwei-Phasen-Sinusoszillator entsprechendes Bauglied 30 enthalten kann, liefert daraus ein Winkelsignal für die Läuferstellung, z.B. für den Winkel # (bzw. das Wertepaar cos sin#) zwischen Läuferlängsachse und Ständerachse. Ein Vektordreher 205 berechnet nun entsprechend den Beziehungen cos #L cos# - sin #L sin# = cos (#L+#) = cos# sin #L sin# ~ cos #L sin# = sin (#L+#) = sin# das Wertepaar cos , sin # , das als Modellwert die Richtung des Modellflusses bestimmt und dem Vektordreher 14 zugeführt wird Für die Bestimmung des Flusses ist auch eine andere Rechenmodellschaltung bekannt, die als "Spannungsmodell" den Fluß durch Integration der EMK bildet, wobei die EMK im wesentlichen ius dem Spannungsabfall an einer Ständerwicklung bestimmt wird.The arithmetic model circuit 20 according to FIG. I operates as a "current model" since it calculates the model flow from the stator current by means of arithmetic operations. With element 201, the current model can contain a first-order delay element which simulates the dynamic formation of the amount of flux from the magnetizing current in the rotating-field machine. For this purpose, the Ilaupinductivity Lh (based on the primary side) of the induction machine can be selected for the proportional gain of the delay element and the rotor time constant TL of the machine can be selected for the time constant. The model value formed by the delay element 201 for the amount of flow, which is also required for the flow controller ii and the divider 13, is fed to a proportional element 202 (proportionality factor TL / Lh) and to divide the active current (e.g. its setpoint i * 2) at the divider 207 used. At its output, a model value for the slip frequency #sl an arises, corresponding to the induction processes of the induction machine given is. A downstream two-phase integrator 204 (two-phase sinusoidal oscillator) uses this to form two sinusoidal voltages of amplitude i and frequency #sl 'as given by the relationships d # d # = -, sl dt dt is equivalent to. An angle encoder 21, which is connected to the rotor winding of the machine 19 and can contain a component 30 corresponding to a two-phase sinusoidal oscillator, supplies an angle signal for the rotor position, e.g. for the angle # (or the value pair cos sin #) between Longitudinal rotor axis and stator axis. A vector rotator 205 now calculates according to the relationships cos #L cos # - sin #L sin # = cos (# L + #) = cos # sin #L sin # ~ cos #L sin # = sin (# L + #) = sin # the pair of values cos, sin #, which determines the direction of the model flow as a model value and is fed to the vector rotator 14. Another arithmetic model circuit is also known for determining the flow essential ius is determined by the voltage drop across a stator winding.
Fig. 3 zeigt eine feldorientierte Regelung einer Asynchronmaschine mittels eines Spannungsmodells. Auch hier ist wieder ein Flußregler 31 und ein Drehzahlregler 32 vorgesehen, die die Sollwerte i #1*, i 2* für Magnetisierungsstrom und Wirkstrom liefern. Nachgeschaltete Stromregler 33 und 34 liefern Stellgrößen für den Umrichter 17, die hier als feldorientierte Komponenten U* U* 2 des Soll-Spannungsvektors U* gebildet werden. Ein Vektordreher 35 transformiert diese feldorientierten Soll-Komponenten in entsprechende ständerorientierte Soll-Komponenten U*α , U*y , aus denen ein Koordinatenwandler 37 die entsprechenden Stellgrößen bildet, mit denen die Ausgangsspannungen des Umrichters 17 auf die entsprechenden Soll-Spannungen U*as U*bs U*c gesteuert wird. Für die Berechnung des Flusses werden der Ist-Spannungsvektor und der Ist-Stromvektor in seinen kartesischen Koordinateneingegeben, die in Umkehrung der z.B. für den Soordinatenwandler 15 angegebenen Zusammenhänge jeweils aus zwei Phasenströmen ia, ic bzw. Ua, Uc mittels Koordinatenwandlern 403, 404 gebildet werden. Aus dem ständerorientierten Ständerstrom können mittels eines Vektordrehers 36 die feldorientierten Stromkomponenten berechnet werden, die von den Reglern 33, 34 benötigt werden. In einer Integrationsschaltung 402 werden Ständerströme und Ständerspannungen zu einem EMK-Vektor zusammengesetzt und integriert. Ein nachgeschalteter Vektoranalysator 401 kann dann den netrag # des Modellflusses berechnen, der vom Regler 31 als Istwert benötigt wird. Ferner wird das ebenfalls vom Vektoranalysator 401 bereitgestellte Wertepaar sin , cos als Modellwert für die Richtung des Modellflusses den Vektordrehern 35 und 36 zugeführt.3 shows a field-oriented control of an asynchronous machine by means of a stress model. Again, there is a flux controller 31 and a speed controller 32 provided that the setpoints i # 1 *, i 2 * for magnetizing current and deliver active current. Downstream current regulators 33 and 34 supply manipulated variables for the converter 17, here as field-oriented components U * U * 2 of the target voltage vector U * can be formed. A vector rotator 35 transforms these field-oriented target components into corresponding stand-oriented target components U * α, U * y, from which a coordinate converter 37 forms the corresponding manipulated variables with which the output voltages of the converter 17 is controlled to the corresponding nominal voltages U * as U * bs U * c will. The actual voltage vector and the actual current vector are used to calculate the flux in its Cartesian coordinates, which are the inverse of, for example, the Soordinatenwandler 15 specified relationships each from two phase currents ia, ic or Ua, Uc are formed by means of coordinate converters 403, 404. From the stand-oriented Stator current can use a vector rotator 36 to generate the field-oriented current components which are required by the controllers 33, 34 are calculated. In an integration circuit 402, stator currents and stator voltages are combined to form an EMF vector and integrated. A downstream vector analyzer 401 can then measure the net amount # Calculate the model flow that is required by the controller 31 as an actual value. Further the value pair sin, cos, likewise provided by the vector analyzer 401 supplied to the vector rotators 35 and 36 as a model value for the direction of the model flow.
Eine feldorientierte Regelung mit einem derartigen Spannungsmodell ist in der nicht-vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 30 26 202.3 beschrieben. Nach diesem frijhcren Vorschlag ist der zu bestimmende Fluß an dell Ausgängen des Spannungsmodells abgegriffen, jedoch ist zusätzlich ein Strommodell vorgesehen, das ebenfalls einen Modellfluß liefert. Der Modellfluß wird dort in seinem kartesischen Koordinaten bestimmt, wodurch jedoch ebenfalls ein Modellwert für die Richtung des Modellflusses festgelegt ist. Ferner ist dort eine Regelschaltung vorgesehen, die von den beiden Modellflüssen beaufschlagt ist, wobei der Reglerausgang so in eine der beiden Rechenmodellschaltungen eingreift, daß die beiden Modeliworte aufeinander Jlbgeglichen sind. Die iteglerschaltung liegt dabei in einer Gegenkopplungsleitung des für die Integration der EMK benötigten Integrators und bewirkt, daß die Differenz der beiden Modellwerte zum Nullpunkt der Integrationsschaltung wird und verschwindet. Dadurch kann das Spannungsmodell dem Strommodell auch dann nachgeführt werden, wenn bei niedrigeren Drehzahlen der Spannungsvektor praktisch zu einer Gleichspannung wird und die Integration wegen der Nullpunktdrift der verwendeten Integratoren zu ungenau wird.A field-oriented control with such a voltage model is described in the unpublished German patent application P 30 26 202.3. According to this earlier suggestion, the flow to be determined is at the outlets of the Voltage model, but a current model is also provided, which also provides a model flow. The model flow becomes there determined in its Cartesian coordinates, which, however, is also a model value is set for the direction of the model flow. There is also a control circuit provided, which is acted upon by the two model flows, the controller output so intervenes in one of the two arithmetic model circuits that the two model words are balanced against each other. The controller circuit is in a negative feedback line of the integrator required for the integration of the EMF and causes the difference of the two model values becomes the zero point of the integration circuit and disappears. As a result, the voltage model can be tracked to the current model even if at lower speeds the voltage vector practically becomes a DC voltage and the integration increases because of the zero point drift of the integrators used becomes imprecise.
Das Strommodell weist für sich genommen den Nachteil, der beim Spannungsmodell wegen der Integration bei niedrigen Drehzahlen auftritt, nicht auf. Jedoch benötigt das Strommodell Parameter für die in der Regel nicht genau bekannten Motorkonstanten der Maschine, wobei insbesondere der Läuferwiderstand der Maschine temperaturabhängig ist. Daher ist die Genauigkeit des Strommodells geringer als die Genauigkeit des Spannungsmodells.The current model has the disadvantage of the voltage model does not occur because of the integration at low speeds. However needed the current model parameters for the motor constants, which are usually not exactly known of the machine, in particular the rotor resistance of the machine being temperature-dependent is. Therefore, the accuracy of the current model is less than the accuracy of the Stress model.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flußbestimmungseinrichtung für eine feldorientierte Drehfeld-Maschine anzugeben, die bei höheren Drehzahlen möglichst mit der Genauigkeit des Spannungsmodells arbeitet, jedoch auch bei niedrigeren Drehzahlen mindestens eine so genaue Regelung zuläßt wie das Strommodell.The invention is based on the object of a flow determination device for a field-oriented rotating field machine to be specified at higher speeds works with the accuracy of the voltage model as much as possible, but also with lower ones Speeds at least as precise a control as the current model allows.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Flußbestimmungsein richtung mit einer ersten Rechenmodellschaltung, die als Strommodell arbeitet und aus den Maschinenströmen einen ersten Modellwert für die Richtung des Flusses bestimmt, einer zweiten Rechenmodellschaltung, die als Spannungsmodell im wesentlichen aus der Ständerspannung einen zweiten Modellwert für die Richtung des Flusses bestimmt, und einer von den beiden Modellwerten beaufschlagten Reglerschaltung, deren Ausgang so in eine der beiden Rechenmodellschaltungen eingreift, daß beide Modellwerte einen der angeglichen sind. Erfindungsgemäß ist dabei eine Umschalteinrichtung vorgesehen, durch die bei höheren Drehzahlen der Reglerausgang so auf das Strommodell aufgeschaltet wird, daß der erste Richtungsmodellwert dem zweiten nichtungsmodellwert nachgeführt wird, und bei niedrigeren Drehzahlen der Eingriff des Reglerausgangs unterdrückt wird. Als Richtung des von der Flußbestimmungseinrichtung bestimmten Flusses ist der erste Richtungsmodellwert abgreifbar.This object is achieved by a flow determination device with a first arithmetic model circuit that works as a current model and from the machine currents a first model value determined for the direction of the flow, a second arithmetic model circuit, which essentially consists of a voltage model the stator voltage determines a second model value for the direction of the flow, and a regulator circuit acted upon by the two model values, the output of which so intervenes in one of the two arithmetic model circuits that both model values one which are aligned. According to the invention, a switching device is provided, due to which the controller output is switched to the current model at higher speeds it is that the first directional model value is tracked to the second non-directional model value is, and at lower speeds, the intervention of the controller output is suppressed will. As the direction of the flow determined by the flow determination device the first direction model value can be tapped.
Vorteilhaft enthält die Reglerschaltung einen Differenzwinkelbildner mit nachgeschaltetem Regler. Dabei können vorteilhaft als Modellwerte in jedem Modell sin und cos eines Modellwinkels bestimmt und gemeinsam eineX Vektordreher als Differenzwinkelbildner zugeführt sein, wobei der Sinus des Differenzwinkels dem Regler zugeführt ist.The regulator circuit advantageously contains a differential angle generator with downstream controller. It can be used advantageously as model values in each model sin and cos of a model angle are determined and together a X vector rotator as a differential angle generator be supplied, the sine of the differential angle being supplied to the controller.
Bevorzugt wird ein Regler mit integrierendem Verhalten, wobei im Strommodell aus den Maschinenströmen eine Modell-Schlupffrequenz berechnet wird, der Reglerausgang der Modellschlupffrequenz aufgeschaltet ist und der erste Modellwert durch nachfolgende Integration gebildet ist.A controller with integrating behavior is preferred, with the current model a model slip frequency is calculated from the machine currents, the controller output the model slip frequency is switched on and the first model value through the following Integration is formed.
1)ie llmscllaltllng erfolgt bevorzugt in Abhängigkelt von der Frequenz eines der beiden Modellwerte, insbesondere des ersten Modellwertes.1) The adjustment is preferably carried out as a function of the frequency one of the two model values, in particular the first model value.
Anhand der Figuren Ii bis 6 sei die Erfindung näher ererläutert.The invention is explained in more detail with the aid of FIGS.
Fig. 4 zeigt das Strommodell und die von dem Modellwert des Strommodells und des Spannungsmodells beaufschlagte Umschalteinrichtung. In Fig. 5 ist die Schaltsteuerung der Umschalteinrichtung und in Fig. 6 ein in der Umschalteinrichtung enthaltener Vektordreher dargestellt.Fig. 4 shows the current model and that of the model value of the current model and switching device applied to the voltage model. In Fig. 5 is the shift control of the switching device and in FIG. 6 one contained in the switching device Vector rotator shown.
Gemäß der Erfindung ist zwar ein Strommodell und Spannungsmodell vorgesehen, jedoch wird dabei nicht zwischen den beiden Modellen in Abhängigkeit von der Drehzahl oder einer anderen Frequenz umgeschaltet. Das Spannungsmodell könnte zur Flußbestimmung verwendet werden, wenn die Frequenz von Spannung und Strom hoch ist, d.h. der Motor bei höheren Drehzahlen läuft. Andererseits könnte das Strommodell zur Flußbestimmung bei niedrigen Frequenzen oder Drehzahlen herangezogen werden. Jedoch ist ein Umschalten zwischen den Modellen schwierig, da normalerweise die jeweils ermittelten Flußrichtungen unterschiedlich sind. Dadurch würden beim Umschalten erhebliche Unstetigkeiten in der Steuerung hervorgerufen werden. Zwar könnte ein Filter zur Dämpfung der Unstetigkeiten zwischengeschaltet werden, jedoch bedingt dieses Filter einen Phasen- und Amplitudenfehler, wenn es zur Übertragung von Wechselgrößen verwendet wird.According to the invention, although a current model and voltage model is provided, however, there is no difference between the two models depending on the speed or another frequency. The stress model could be used to determine the flux used when the frequency of voltage and current is high, i.e. the motor runs at higher speeds. On the other hand, the current model could be used to determine the flow can be used at low frequencies or speeds. However, there is a switch Difficult between the models, as the flow directions determined in each case are normally determined are different. This would result in considerable discontinuities in the switchover caused by the control. A filter could be used to dampen the discontinuities interposed, but this filter causes a phase and amplitude error, when it is used to transmit alternating quantities.
Mit der Erfindung ist es möglich, im unteren Frequenzbereich die Flußbestimmung mit der Dynamik des Strommodelles und im höheren Frequenzbereich mit der Dynamik und Genauigkeit des Spannungsmodelles durchzuführen, ohne Störungen in der entsprechenden Steuerung hervorzurufen, die auf ein Umschalten oder zusätzliche Phasen- und Amplitudenfehler zurückzuführen wären.With the invention it is possible to determine the flow in the lower frequency range with the dynamics of the current model and in the higher frequency range with the dynamics and accuracy of the voltage model without interference in the corresponding Control cause a switchover or additional phase and amplitude errors would be due.
In Fig. 4 ist mit 20 das bereits bei Fig. 1 erläuterte Strommodell dargestellt, wobei jedoch nunmehr die Richtung des vom Strommodell ermittelten Flusses durch den Modellwtnk@l #1 bzw. das den Rishtungs-Modellwer@ darstellende Wertepaar cos #i, sin tfi bezeichnet ist, um es von dem Modellwert (Wertepaar cos#v, sin#v) für die Richtung des voii einem Spannungsmodell 40 bestimmten Flusses zu unterscheiden.In FIG. 4, 20 is the current model already explained in connection with FIG. 1 shown, but now the direction of the flow determined by the current model by the Modellwtnk @ l # 1 or the Rishtungs-Modellwer @ performing Value pair cos #i, sin tfi in order to distinguish it from the model value (value pair cos # v, sin # v) for the direction of the flow determined by a stress model 40 differentiate.
Gemäß Fig. 4 werden'die Komponenten cos #v, sin#v des vom Spannungsmodell 40 berechneten Flußwinkels und die Komponenten cos #i, sin #i des vom Strommodell 20 berechneten Flußwinkels auf die Eingange eines Vektordrehers i aufgeschaltet, der aus diesen vier Eingängen an einem Ausgang die Größe sin (#i - #v) des Differenzwinkels nach folgender Beziehung ermittelt: sin #i cos #v - sin #v cos#i = sin (#i-#v) Diese Differenzwinkelgröße ist einem PI-Regler 2 aufgeschaltet, dessen Ausgangssignal über einen Schalter 3 und ein Filter 4 in die Rechenoperationen des Strommodells eingreift. Das Strommodell stellt am Ausgang des Dividierers 203 die Schlupffrequenz #sl für den Modellfluß bereit, wobei #@ die Frequenz der läuferbezogenen Richtungsgröße <?Li des im Strommodell ermittelten Flusses ist. Der Schalter 3 wird vom Ausgangssignal A einer Umschaltsteuerung 5 betätigt.According to FIG. 4, the components cos #v, sin # v des of the voltage model 40 calculated flux angle and the components cos #i, sin #i of the current model 20 calculated flux angle applied to the inputs of a vector rotator i, which from these four inputs at one output the size sin (#i - #v) of the differential angle determined according to the following relationship: sin #i cos #v - sin #v cos # i = sin (# i- # v) This Differential angle variable is connected to a PI controller 2, its output signal via a switch 3 and a filter 4 in the arithmetic operations of the current model intervenes. The current model sets the slip frequency at the output of the divider 203 #sl ready for the model flow, where # @ is the frequency of the runner-related directional variable <? Li of the flow determined in the current model. The switch 3 is from the output signal A of a switchover control 5 is actuated.
Der Schalter 3 ist geöffnet, wenn der Motor bei niedrigen Geschwindigkeiten umläuft und daher die Drehzahl bzw. die Umlaufgeschwlndigkeit des Flusses gering ist.The switch 3 is open when the engine is at low speeds rotates and therefore the speed or the circulation speed of the flow is low is.
Andererseits ist der Sehalter 3 geschlossen, wenn der Motor bei hohen-Drehzahlen und daher bei hoher Frequenz arbeitet. Der Filter 4 ist praktisch von einer Gleichspannung beaufschlagt und schützt vor Störungen in der Stabilität des Systems, die durch Änderungen des Reglerausgangssignals beim Schließen des Schalters 3 entstehen könnten und zu plötzlichen Sprüngen der Schlupffrequenz im Strommodell 20 fititren könnten. Da aber die Ändrungen der Schlupffrequenz sl der Zwei-Phasen-Integrator 204 zugeführt sind, können entsprechende Änderungen selbst dann nicht wesentliche Störunge aiii Ausgang des Strommodells hervorrufen, wenn die Schlupffrequenz #sl plötzlich geändert wird. Daher ist ein Filter 4 nicht unbedingt eriforderlich.On the other hand, the switch 3 is closed when the engine is at high speeds and therefore works at high frequency. The filter 4 is practically of a direct voltage applies and protects against disturbances in the stability of the system caused by Changes in the controller output signal when the switch 3 is closed could arise and could lead to sudden jumps in the slip frequency in the current model 20. But there the changes the slip frequency sl of the two-phase integrator 204 are supplied, corresponding changes cannot even then be significant Cause disturbances aiii output of the current model if the slip frequency #sl suddenly changed. Therefore, a filter 4 is not absolutely necessary.
Es sei angenommen, der Motor läuft bei hoher Drehzahl und der Schalter 3 ist geschlossen. Das Strommodell 20 liefert eine verhältnismäßig hohe Schlupffrequenz aufgrund von Rechenfehlern im Strommodell. Mit U.>V gilt für das Eingangssignal des Reglers 2 ebenfalls sin (#i- Yv)>O und das Reglerausgangssignal 2 wächst ständig an. Das Ausgangssignal ist einem Addierer 6 negativ aufgeschaltet und stclSt somit eine Gegenkopplung dar, wodurch die Schlupffrequenz #sl bis zum Erreichen eines Gleichgewichtszustandes abgesenkt wird. Auf diese Weise ist der vom Strommodell berechnete Flußvektor in Phase mit dem vom Spannungsmodell berechneten Flußvektor. Wenn also die Ausgänge cos #i, sin #i als Modellwert für die Richtung des Flusses am Strommodell abgegriffen werden, wird bei der Berechnung des Modellflusses die Dynamik des Strommodells erhalten, wenn bei niedrigen Geschwindigkeiten der Schalter 3 geöffnet ist, während eine Berechnung mit der Dynamik des Spannungsmodells erhalten wird, wenn der Schalter 3 bei höheren Geschwindigkeiten geschlossen ist.Assume the engine is running at high speed and the switch 3 is closed. The current model 20 provides a relatively high slip frequency due to calculation errors in the current model. With U.> V applies to the input signal of controller 2 also sin (# i- Yv)> O and controller output signal 2 increases constantly on. The output signal is applied negatively to an adder 6 and stclSt thus a negative feedback, whereby the slip frequency #sl is reached a state of equilibrium is lowered. That way it's from the current model calculated flux vector in phase with the flux vector calculated by the stress model. So if the outputs cos #i, sin #i as a model value for the direction of the flow are tapped on the current model, when calculating the model flow, the Dynamics of the current model obtained when the switch is at low speeds 3 is open while a calculation is obtained with the dynamics of the stress model when switch 3 is closed at higher speeds.
Die in Fig. 4 durch die Elemente t bis 5 dargestellte Umschalteinrichtung wird durch die Figuren 5 und 6 näher erläutert, wobei die in Fig. 5 dargestellte Umschaltsteuerung als Kriterium für die Umschaltung nicht die Motordrehzahl direkt, sondern die Umlauffrequenz des ermittelten Modellflusses verwendet. Dazu ist die Drehzahl n (Uuldrehungen pro Minuten) über ein Proportionalglied 51 der Modell-Schlupffrequcnz #sl über ein Additionsglied 50 d aufgeschaltet, um die Frequenz #i = dt zu erhalten.The switching device shown in FIG. 4 by the elements t to 5 is explained in more detail by FIGS. 5 and 6, the one shown in FIG Switching control as a criterion for switching not the engine speed directly, but the rotation frequency of the determined model flow is used. This is the Speed n (revolutions per minute) via a proportional element 51 of the model slip frequency #sl switched on via an adder 50 d in order to obtain the frequency #i = dt.
zu erhalten. Mittels eines Gleichrichters 52 und eines von einem Grenzwert o beaufschlagten Komperators wird daraus das Unlschaltsignal A gebildet, mit dem der Schalter 3 bei Überschreiten des Frequenzgrenzwertes #o geschlossen wird.to obtain. By means of a rectifier 52 and one of a limit value o applied comparator, the Unlschaltsignal A is formed therefrom, with the switch 3 is closed when the frequency limit value #o is exceeded.
Die Eingänge des Vektordrehers 1 stellen Komponenten von Einheitsvektoren dar, so daß der Vektordreher letztlich aus nur zwei Multiplizierern 8a, 8b und einer einzigen Additionsstelle 9 aufgebaut werden kann.The inputs of the vector rotator 1 represent components of unit vectors so that the vector rotator ultimately consists of only two multipliers 8a, 8b and one single addition point 9 can be built.
Die erfindungsgemäße Flußbestimmungseinrichtung berechnet somit für den Fluß einen Modellwert, der bei niedrigen Drehzahlen einem Strommodell und bei höheren Frequenzen einem Spannungsmodell entspricht, wobei der Modellfluß so geführt ist, daß eine Phasendifferenz zwischen den in den beiden Modellen berechneten Flüssen abgeglichen ist und der von der Flußbestimmungseinrichtung ermittelte Fluß für die Steuerung der Maschine verwendet werden kann, ohne daß Störungen zu befürchten wären.The flow determination device according to the invention thus calculates for the flow has a model value which at low speeds is a current model and at higher frequencies corresponds to a voltage model, whereby the model flow is guided in this way is that there is a phase difference between the fluxes calculated in the two models is balanced and the flow determined by the flow determination device for the Control of the machine can be used without the fear of malfunctions.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3221906A1 (en) * | 1982-06-08 | 1983-12-15 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Method for controlling an asynchronous machine |
| FR2533377A1 (en) * | 1982-09-22 | 1984-03-23 | Inst Komplektnogo Elektropri | Drive by asynchronous motors. |
| EP0257396A1 (en) * | 1986-08-18 | 1988-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Process and device for the operation of a field-orientated rotating-field machine fed by a controlled converter |
| EP0551450A1 (en) * | 1991-02-22 | 1993-07-21 | KENETECH Windpower, Inc. | Four quadrant motor controller |
| EP0555844A1 (en) * | 1992-02-13 | 1993-08-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Motor drive control apparatus having a plurality of motor characteristics |
| DE19724946A1 (en) * | 1997-06-12 | 1998-12-24 | Siemens Ag | Method and device for speed control of an encoderless, field-oriented asynchronous machine |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3222271C2 (en) * | 1982-06-10 | 1993-01-14 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Arrangement for operating a synchronous machine operated via controllable power converters on the mains |
| JPS63265586A (en) * | 1987-04-23 | 1988-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | Variable speed driving system for induction motor |
| KR101349929B1 (en) * | 2013-05-14 | 2014-01-14 | 두지산업 주식회사 | A cloth tapes |
| CN104617826A (en) * | 2014-12-10 | 2015-05-13 | 黑龙江真美广播通讯器材有限公司 | USS protocol based multi-motor synchronous and variable frequency type speed regulating control system |
| KR102534907B1 (en) * | 2019-03-08 | 2023-05-26 | 아사히 가세이 가부시키가이샤 | Electrolyte membrane for redox flow battery, redox flow battery, and manufacturing method of electrolyte membrane |
-
1980
- 1980-11-10 JP JP55157091A patent/JPS6016197B2/en not_active Expired
-
1981
- 1981-11-06 DE DE19813144188 patent/DE3144188A1/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3221906A1 (en) * | 1982-06-08 | 1983-12-15 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Method for controlling an asynchronous machine |
| FR2533377A1 (en) * | 1982-09-22 | 1984-03-23 | Inst Komplektnogo Elektropri | Drive by asynchronous motors. |
| EP0257396A1 (en) * | 1986-08-18 | 1988-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Process and device for the operation of a field-orientated rotating-field machine fed by a controlled converter |
| EP0551450A1 (en) * | 1991-02-22 | 1993-07-21 | KENETECH Windpower, Inc. | Four quadrant motor controller |
| EP0551450A4 (en) * | 1991-02-22 | 1994-01-12 | U.S. Windpower, Inc. | |
| US5585708A (en) * | 1991-02-22 | 1996-12-17 | Kenetech Windpower, Inc. | Four quadrant motor controller minimizing distortion index |
| EP0555844A1 (en) * | 1992-02-13 | 1993-08-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Motor drive control apparatus having a plurality of motor characteristics |
| US5459386A (en) * | 1992-02-13 | 1995-10-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Motor drive control apparatus having a plurality of motor characteristics |
| DE19724946A1 (en) * | 1997-06-12 | 1998-12-24 | Siemens Ag | Method and device for speed control of an encoderless, field-oriented asynchronous machine |
| US5994867A (en) * | 1997-06-12 | 1999-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for controlling a sensorless field-oriented asynchronous machine |
| DE19724946B4 (en) * | 1997-06-12 | 2005-09-15 | Siemens Ag | Method and device for speed control of a sensorless, field-oriented operated asynchronous machine |
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