DE3222271A1 - Method for controlling and regulating a synchronous machine - Google Patents
Method for controlling and regulating a synchronous machineInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Steuerung und RegelungProcess for control and regulation
einer Synchronmaschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer am Umrichter betriebenen Synchronmaschine gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruches.of a synchronous machine The invention relates to a method for controlling and regulating a synchronous machine operated on the converter in accordance with the preamble of the present claim.
An Hand der Fig. 1 sei der hier interessierende Teil der Struktur einer Einrichtung zur Führung einer Synchronmaschine mit Hilfe der indirekten Flußorientierung dargestellt, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 30 45 032.9 beschrieben wurde.The part of the structure which is of interest here is assumed with reference to FIG. 1 a device for guiding a synchronous machine with the help of indirect flux orientation shown as described in German patent application P 30 45 032.9 became.
Im Strommodell 1 werden die Führungsgrößen für die Komponenten des Ständerstromes in Flußrichtung i sm (zur Beeinflussung des cosy) und senkrecht dazu i51 (zur Verstellung des Drehmomentes) aus den Führungsgrößen für Drehmoment M, Fluß 9 und für den Phasenwinkel # zwischen Maschinenspannung und Strom gebildet. Im Läufermodell 2 wHen ausden Führungsgrößen i5 1 ism Isl für den Winkel (den voraussichtlichen Winkel zwischen Fluß- und Läufer-Achse) seine Winkelfunktionen sin#, cos g berechnet; sowie der Führungswert für den Erregerstrom iE. E Mit Hilfe eines Koordinatendrehers 3 (vgl. dazu die Dissertation von Dipl.-Ing. Felix Blaschke "Das Verfahren der Feldorientierung zur Regelung der Drehfeldmaschine", Fakultät für Maschinenbau und Elektrotechnik der Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, und den Aufsatz aus "Control in Power Electronics and Electrical Drives", herausgegeben von W. Leonhard, Braunschweig/FRG, Volume 1, 1974 VDI/VDE-Gesellschaft Meß- und Regelungstechnik, Seiten 681 bis 695) kann aus der vom Läuferlagegeber 4 gelieferten Information cos )~, sin Xund derje- nigen vom Lëufermodell cos g , sin g die che Flußlage in Form der Winkel information cos ermittelt werden. Mit Hilfe der nun zur Verfügung stehenden Führungsgrößen Flußlage, Stromkomponenten ist i51 und Erregerstrom iE sowie der der Maschinenführung 5p6 und der Stromrichter 7,8 kann eine Einprägung der Strangströme iR, is, iT sowie iE in die Maschine 9 nach dem T E flußorientierten Prinzip erfolgen.In current model 1, the reference variables for the components of the Stator current in the direction of flow i sm (to influence the cozy) and perpendicular to it i51 (for adjusting the torque) from the reference variables for torque M, Flux 9 and formed for the phase angle # between machine voltage and current. In runner model 2, from the reference variables i5 1 ism Isl for the angle (the probable Angle between flux and rotor axis) its angular functions sin #, cos g calculated; as well as the reference value for the excitation current iE. E With the help of a coordinate turner 3 (cf. the dissertation by Dipl.-Ing. Felix Blaschke "The process of field orientation for the regulation of the rotating field machine ", Faculty of Mechanical and Electrical Engineering of the Technical University Carolo-Wilhelmina in Braunschweig, and the essay from "Control in Power Electronics and Electrical Drives", edited by W. Leonhard, Braunschweig / FRG, Volume 1, 1974 VDI / VDE Society for Measurement and Control Technology, Pages 681 to 695) can be obtained from the information cos ) ~, sin Xand each- nigen from the runner model cos g, sin g the che Flux position can be determined in the form of the angle information cos. With the help of now available reference variables flux position, current components is i51 and excitation current iE as well as that of the machine control 5p6 and the converter 7,8 can be an impression of the strand currents iR, is, iT and iE into the machine 9 according to the T E flow-oriented Principle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fehler des Läufermodells bei der Perechnung der Führungsgrößen für den Winkel sowie der Führungsgröße für den Erregerstrom iE durch eine Regelung zu kompensieren.The invention is based on the problem of eliminating the errors in the rotor model when calculating the reference variables for the angle and the reference variable for to compensate the excitation current iE by a regulation.
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des vorliegen den Patentanspruchs aufgeführten Verfahrensschritte ge löst.The task is given by the claim in the characterizing part of the present listed process steps ge solves.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an Hand der Weich nüng in den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.The method according to the invention is based on the soft nüng in the Embodiments described below explained in more detail.
In der Fig. 2 sind mit 1 bis 9 gleiche Einrichtungen wie in der Fig. 1 bezeichnet.In Fig. 2 with 1 to 9 the same devices as in Fig. 1 referred to.
Mit Hilfe eines Flußrechners (10) wird aus der Klemmenspannung und den Strangströmen ein Flußistwert mit den Komponenten ( #α , #ß ) bestimmt. Mit Hilfe eines Koordinatendrehers 3' werden aus den ständerbezogenen Koordinaten des Istwertes des Flußzeigers ( #α , #ß ) und der als Führungsgröße vorausberechneten Flußlage cos # , sin # die Komponenten W m # 1 des Ist-Flußzeigers bezüglich der Sollwertkoordinaten bestimmt. Die Differenz zur Flußführungsgröße ( f ,0) wird ermittelt und komponentenweise zwei PI-Reglern 11a, 11b zugeführt (erster und zweiter Flußregler). Zu beachten ist, daß die Führungsgröße für die Flußkomponente Wl Null ist.With the help of a flux calculator (10) the terminal voltage becomes and an actual flux value with the components (# α, # ß) is determined for the line currents. With the help of a coordinate turner 3 ', the column-related coordinates the actual value of the flux pointer (# α, # ß) and the pre-calculated as reference variable Flux position cos #, sin # the components W m # 1 of the actual flux pointer with respect to the Setpoint coordinates determined. The difference to the flow control variable (f, 0) is determined and component-wise fed to two PI controllers 11a, 11b (first and second flow regulator). It should be noted that the reference variable for the flow component Wl is zero.
Der Reglerausgang könnte nun, um den Fluß zu beeinflussen, zu den Führungsgrößen für die Stromkomponenten i sm und isl addiert werden, denn der Fluß ist, nur durch die Wirkung des Dämpfers verzögert, der Summe der eingespeisten Ströme proportional. Eine Beeinflussung der Ständerstromkomponenten i sm, isl-hätte aber einen geänderten Phasenwinkel y (cosy) bzw. ein geändertes Drehmoment zur Folge.The controller output could now, in order to influence the flow, to the Reference variables for the current components i sm and isl are added because the flow is, only delayed by the action of the damper, the sum of the injected currents proportional. However, influencing the stator current components i sm, isl-would result in a changed phase angle y (cozy) or a changed torque.
Erfindungsgemäß werden deshalb di Reglerausgänge nicht zu den Führungsgrößen für die tatsächlich in der Maschine fließenden Ständerströme addiert, sondern-von dem Modell zugeführten subtrahiert. Es wird also das Ausgangssignal # ism des Reglers lla von der Ständerstromkomponente in Magnetisierungsrichtung i sm subtrahiert und der so erhaltene Wert dem Läufermodell 2 zugeführt.According to the invention, therefore, the controller outputs do not become the reference variables for the stator currents actually flowing in the machine added, rather than from subtracts supplied to the model. So it becomes the output signal # ism of the controller lla subtracted from the stator current component in the magnetization direction i sm and the value obtained in this way is fed to the rotor model 2.
Ferner wird das Ausgangssignal A sm des Reglers 11b von der Ständerstromkomponente senkrecht zur Magnetisierungsrichtung i51 subtrahiert und der so erhaltene Wert dem Läufermodell 2 zugeführt.Furthermore, the output signal A sm of the controller 11b is derived from the stator current component subtracted perpendicular to the direction of magnetization i51 and the value thus obtained fed to the rotor model 2.
Die Führungsgrcßen für die der Maschine eingeprägten Ständerstromkomponenten ism, ist bleiben unbeeinflußt.The command values for the stator current components impressed on the machine ism, is to remain unaffected.
Die Folge ist eine Beeinflussung der Führungsgrößen für den Winkel S und des Erregerstroms iE. Dies bewirkt, daß Soll- und Istwert des Flußzeigers nach Phasenlage (Beeinflussung des Winkelsdf) und Betrag (Beeinflussung von iE) durch die Eingriffe der erfindungsgemäßen Regelung zur Deckung gebracht werden.The result is an influence on the reference variables for the angle S and the excitation current iE. This causes the setpoint and actual value of the flux pointer according to phase position (influencing the angle df) and amount (influencing iE) can be brought into congruence by the intervention of the inventive scheme.
Wenn der Flußrechner 10 bei kleinen Drehzahlen kein sinnvolles Ausgangs signal liefert, werden die Flußregler automatisch gesperrt.If the flow computer 10 is not a meaningful output at low speeds signal, the flow regulators are automatically blocked.
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