DE3826685A1 - Verfahren zum steuern des drehmoments einer synchronmaschine mit frequenzumrichterspeisung - Google Patents
Verfahren zum steuern des drehmoments einer synchronmaschine mit frequenzumrichterspeisungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Steuern des Drehmoments einer Synchronmaschine mit
Frequenzumrichterspeisung, bei welchem Verfahren eine
Längsflußkomponente, eine Querflußkomponente und ein
Polwinkel der Maschine ausgehend von gemessenen, den
Zustand der Maschine beschreibenden Größen bestimmt
werden und bei welchem Verfahren Sollwerte für den
Fluß, einen Magnetisierungsstrom und einen das Drehmoment
steuernden Strom gebildet werden.
Ein Frequenzregelantrieb der Synchronmaschine
fordert einen schnelleinstellbaren Frequenzumrichter
und eine mit dem Polwinkel und der Stellung eines Rotors
verbundene Steuerung, die letzten Endes den
Hauptfluß justiert. Die ältesten Systeme dieser Art
aus den 60er Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts sind
sog. kennliniengesteuerte Systeme (Stemmler, H., Antriebssystem
und elektronische Regeleinrichtung der
getriebelosen Rohrmühle. Brown Boveri Mitteilungen 57,
H. 3, 2.121-129, (1970)), bei welchen Stator- und Rotormagnete
dadurch gesteuert werden, daß die Ströme
der Magnete und der Winkel dazwischen mittels in Funktions-Generatoren
gespeicherter Kennlinien auf solche
Werte eingestellt werden, daß der Antrieb mit konstantem
Fluß und mit einem erwünschten Leistungsfaktor
bei allen zulässigen Belastungen fungiert. Das
Steuerprinzip solcher in einem polaren Koordinatensystem
fungierender, polradorientierter Antriebe war
schon ziemlich erfolgreich, aber die dadurch erzielbare
Regeldynamik war in Hinblick auf anspruchsvolle
Antriebe (z. B. Walzenstraßenantriebe) nicht ausreichend,
denn die Steuerung basierte gerade auf den
Kennlinien des stationären Zustandes der Synchronmaschine.
Die Regulierbarkeit der Synchronmaschine hat
sich verbessert, weil seit Beginn der 70er Jahre des
zwanzigsten Jahrhunderts ein sog. vektorgesteuertes,
flußorientiertes Steuerverfahren auf die Regelung angewandt
wird, (Blaschke, F., Das Verfahren der Feldorientierung
zur Regelung der Drehfeldmaschine. TU
Braunschweig, 1974, 281 2. (Dissertation)). Bei Flußorientierung
wird der Statormagnet entweder in der
Richtung des Hauptflusses (dynamische Flußsteuerung)
oder senkrecht zu dem Hauptfluß (Momentsteuerung/regelung
an einer Momentachse) gesteuert. Dem flußorientierten
Regelverfahren wird oft eine mit dem Statorstrom
verbundene Polwicklungsstromsteuerung zugefügt,
aber die Weise und Genauigkeit, wie der Stromsollwert
einer Polwicklung im Verhältnis zu Statorstromsollwerten
berechnet wird, variieren bei verschiedenen
Ausführungsweisen (Bühler, H., Einführung
in die Theorie geregelter Drehstromantriebe. Birkhäuser
Verlag Basel und Stuttgart, 1977, 614 Seiten).
Die Grundschwäche der bekannten Antriebe ist,
daß sie eine freie Ausformung des Polwinkels erlauben.
Dazu benutzen sie eine sog. synchronisierende
Kraft auch bei dynamischer Momentsteuerung einer
statischen Synchronmaschine ohne Dämpfungswicklung
(Momentänderung im Verhältnis zu Polwinkeländerung).
Bei großen Polwinkeln ist die synchronisierende
Kraft gesunken, was zu einem "Kippen" des Antriebs in
einen reinen Blindstromzustand führen kann, wenn der
Polwinkel den Wert 90° überschreitet. Die Anwendbarkeit
der Verfahren ist mittels einer Dämpfungswicklung
verbessert worden, die die dynamische Momentsteuerung
und die Polwinkelsteuerung teilweise voneinander
trennt.
Beim erfindungsgemäßen System fungiert man im
Koordinatensystem eines Polrades und benutzt beiderseitig
die von dem Polradstrom zusammen mit dem Statorlängsstrom
angebotene Möglichkeit zur genauen Belastungsregelung
der Synchronmaschine, welche Regelung
von einem sog. Ankersteuerungsgesetz (Mård, M.,
Control Laws of Electric Machines. IFAC Control in
Power Electronics an Electrical Drives, Lausanne,
Switzerland, 1981, Seiten 33-40) vollkommen ermöglicht
wird. Dabei kann die Drehmomentsteuerung gleichzeitig
von der Steuerung des Polwinkels befreit werden, und
der Polwinkel kann separat auf einen für die Betriebssituation
besten Wert eingestellt werden.
Um dies zu verwirklichen, ist das erfindungsgemäße
Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der Polwinkel
in einen Begrenzungssektor des Polwinkels gesteuert
wird, welcher Sektor einen begrenzten Polwinkel
bildet, der ebenso groß ist wie der Polwinkel,
wenn der absolute Wert des Polwinkels kleiner ist als
eine separat einstellbare Grenze, der aber ebenso
groß ist wie die Grenze, wenn der absolute Wert des
Polwinkels ebenso groß wie die Grenze oder größer
als die Grenze ist, daß der Sollwert des das Drehmoment
steuernden Stromes, der senkrecht zu der Richtung
ist, die den begrenzten Polwinkel mit der Längsachse
eines Rotors bildet, zum Sollwert eines Statorlängsstromes
und zum Sollwert eines Statorquerstromes
projiziert wird, und daß der Sollwert des Magnetisierungsstromes
zum Halten des Längsflusses auf einem
dem begrenzten Polwinkel und dem Flußsollwert entsprechenden
Wert auf der Basis des begrenzten Polwinkels,
des Flußsollwerts und des Sollwerts des Statorlängsstromes
so berechnet wird, daß der Sollwert
des Magnetisierungsstromes den Sollwert des Statorlängsstromes
kompensiert.
Damit der größte zulässige Polwinkelwert nicht
überschritten wird, wird der Sollwert des Statorquerstromes
auf den Querstromwert begrenzt, der stationär
einen dem Flußsollwert und dem größten zulässigen
Polwinkel entsprechenden Querfluß in der Maschine
veranlaßt, d. h. der Sollwert darf diesen Wert nicht
überschreiten. Wenn eine mit einer Dämpfungswicklung
versehene Synchronmaschine verwendet wird, kann so
verfahren werden, daß der Sollwert des Statorquerstromes
auf den Querstromwert begrenzt wird, der zusammen
mit dem berechneten Dämpfungswicklungsquerstrom
einen dem Flußsollwert und dem größten zulässigen
Polwinkel entsprechenden Querfluß in der Maschine
veranlaßt.
Alternativ zu dem obenbeschriebenen Verfahren
kann auch so verfahren werden, daß der Polwinkel der
Maschine auf einen stationären (aber freiwählbaren)
Polwinkelwert eingestellt wird, daß der Sollwert des
das Drehmoment steuernden Stromes, der senkrecht zu
der Richtung ist, die den erwähnten stationären Polwinkel
mit der Längsachse des Rotors bildet, zum Sollwert
des Statorlängsstromes und zum Sollwert des Statorquerstromes
projiziert wird, daß der Sollwert des
Statorquerstromes auf einen Wert eingestellt wird, der
dem auf der Basis des Sollwerts des Flusses und des
erwähnten stationären Polwinkels erhältlichen Querfluß
entspricht, und der Sollwert des Magnetisierungsstromes
zum Halten des Längsflusses auf einem dem
erwähnten stationären Polwinkel und dem Flußsollwert
entsprechenden Wert auf der Basis des erwähnten stationären
Polwinkels, des Flußsollwerts und des Sollwerts
des Statorlängsstromes so berechnet wird, daß
der Sollwert des Magnetisierungsstromes den Sollwert
des Statorlängsstromes kompensiert.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hinweis auf
die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben,
und zwar zeigt
Fig. 1 ein von einer Synchronmaschine und einem
Frequenzumrichter gebildetes System zum Ausführen
der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 schematisch einen Stator und einen
Rotor der Synchronmaschine und dazu gehörende Koordinatensysteme,
Fig. 3 ein Flußmodell der Synchronmaschine
und
Fig. 4 eine Anzeigeskizze, die den gegenseitigen
Zusammenhang zwischen den Strömen und Flüssen
der Synchronmaschine veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt ein von einer Synchronmaschine
und einem Frequenzumrichter gebildetes System, an dessen
Steuerung das erfindungsgemäße Verfahren sich anschließt.
Der in Fig. 1 gezeigte Frequenzumrichter 1 kann
ein Zyklonkonverter (ein Direktumrichter) oder ein Inverter
(ein mit einem Zwischenkreis versehener Frequenzumrichter)
sein.
Die Maschine 2 ist eine Synchronmaschine, die
von einem offenen oder geschlossenen Typ sein kann und
der einen Magnetisierungsstrom eines Rotors von einem
separaten, steuerbaren Gleichrichter 3 enthält. Entweder
kann die Synchronmaschine mit einer Bürste versehen
sein oder sie kann ohne Bürste sein.
Das Regelsystem der Synchronmaschine und des
diese Maschine speisenden Frequenzumrichter lautet
vereinfacht wie folgt:
- - Phasenströme i R , i S und i T der Synchronmaschine werden durch Stromregler 4 geregelt, deren Istwert mittels eines Meßwandlers an einem Stator gemessen wird und deren Sollwert in einer in der Erfindung genauer bestimmten Weise erhalten wird. Die Stromregelung bestimmt den Augenblickswert der Spannung des Frequenzumrichters.
- - Der Magnetisierungsstrom i f der Synchronmaschine wird durch einen Stromregler 5 geregelt, dessen Istwert mittels eines Stromwandlers an einem Magnetisierungsstromkreis gemessen wird und dessen Sollwert, i f -Soll, auch in einer Erfindung genauer bestimmten Weise erhalten wird.
- - Die äußersten Steuer/& Regelschleifen des Antriebs bestimmen den Drehmomentsollwert, T e -Soll, des Antriebs, gemäß welchem Sollwert das erfindungsgemäße System den Frequenzumrichter und die Maschine in einer nachher beschriebenen Weise steuert.
Das System umfaßt einen Steuerungsgeber 6 des
Rotors der Maschine oder eine in irgendeiner anderen
Weise bestimmte Stellungsangabe des Rotors. Die gemessenen
Augenblickswerte i R , i S , i T der Statorströme
werden in Augenblickswertströme i d und i q des Rotorkoordinatensystems
in einem Sektor 7 umgewandelt. Die
d-Achse des Koordinatensystems läuft parallel zu der
magnetischen Achse eines Polrades und die q-Achse senkrecht
dazu, Fig. 2. Die d-Achse des Rotorkoordinatensystems
(d, q) bildet einen Winkel λ mit der α-Achse
des Statorkoordinatensystems (α, β). Die α-Achse des
Statorkoordinatensystems vereinigt sich mit der magnetischen
R-Achse der Maschine und die β-Achse läuft senkrecht
dazu. Die magnetischen Achsen R, S, T der Maschine
befinden sich in einer Phasenverschiebung von 120°.
Von dem R, S, T-Koordinatensystem übergeht man
auf das α,β-Koordinatensystem mittels der folgenden
Transformationsgleichungen für die Ströme:
Von dem (α,β)-Koordinatensystem übergeht man auf das
d, q-Koordinatensystem mittels der folgenden Transformationsgleichungen
für die Ströme:
id = i α · cos λ+i β · sin λ
iq = -i α · sin λ+i β · cos λ (2)
iq = -i α · sin λ+i β · cos λ (2)
Der Winkel λ ist oben bestimmt worden und wird mittels
eines an der Achse der Maschine angeordneten Stellungswinkelgebers
6 oder in irgendeiner anderen entsprechenden
Weise gemessen.
Das System umfaßt ein Flußmodell (Fig. 3;
Fig. 1, Sektor 8), bei dem auf der Basis der Ströme
i d , i q und des gemessenen Magnetisierungsstromes i f
die Längs- und Querflüsse ψ d und ψ q der Maschine, der
Polwinkel δ der Maschine sowie die Dämpfungswicklungsströme
i 2D und i 2Q wie folgt berechnet werden:
ψ d = Xhd(i f + i 2D ) + (X hd + X1 σ ) id (3)
c q = Xhq i 2Q +(X 1 σ +X hq ) iq (4)
Die in den Gleichungen vorkommenden Reaktanzen X hd und
X hq sind die Hauptlängsreaktanz und die Hauptquerreaktanz
der Maschine, X 2D und X 2Q sind die Längs- und
Querstreureaktanz der Dämpfungswicklung und X 1 σ ist
die Streureaktanz des Stators.
Die Reaktanzen in den Gleichungen können Funktionen
einer magnetischen Sättigung sein oder sie können
Konstanten sein.
Wenn die Steuerung/Regelung einen Luftspaltfluß
betrifft, muß X 1 σ in den Gleichungen (3) und
(4) gleich Null sein.
Die Dämpfungswicklungsströme i 2D und i 2Q der
Maschine werden aus den folgenden Gleichungen berechnet:
Die Gleichungen werden mittels einer Laplace-
Transformation aus allgemeinen Spannungs- und Flußgleichungen
gemäß der 2-Achsentheorie der Synchronmaschine
erhalten.
In den Gleichungen ist die Laplace-Variable
mittels s bezeichnet. Die Faktoren k td , k tq sind:
Die Zeitkonstanten T D und T Q sind:
In den Gleichungen ist
ω n = elektrische Nennwinkelgeschwindigkeit der
Maschine
r 2D = Längsresistanz der Dämpfungswicklung
r 2Q = Querresistanz der Dämpfungswicklung
r 2D = Längsresistanz der Dämpfungswicklung
r 2Q = Querresistanz der Dämpfungswicklung
Der Polwinkel der Maschine wird durch die
Gleichung
bestimmt und der Fluß der Maschine durch die
Gleichung
ψ = (12)
Die Sollwerte i d -Soll und i q -Soll der in einer
weiter hinten in der Erfindung beschriebenen Weise erzeugten
Statorströme werden über das (a,β)-Koordinatensystem
des Stators in das R-S-T-Koordinatensystem
(Fig. 1 Sektor 9) des Stators transformiert. Hinsichtlich
der in der Einleitung der allgemeinen Beschreibung
angeführten R-S-T-dq-Transformation ist
das Verfahren umgekehrt.
Die Funktion der Erfindung ist in Kürze wie
folgt:
Auf der Basis des aus der Steuerung/Regelung
des Antriebs erhältlichen Drehmomentsollwerts wird ein
Stromsollwert, i₂-Soll, mittels der Gleichung
gebildet, wo der Fluß ψ′, ψ-Soll, ψ oder 1 sein kann.
Der Fluß-Sollwert (ψ-Soll) wird so gebildet, daß er
der erwünschten Spannung und Frequenz entspricht.
Bei herkömmlicher Fluß-Orientierung (z. B. DE-
Patentschrift 21 32 178) werden dieser Stromsollwert
und i₂-Soll senkrecht zu einem Flußanzeiger ψ gehalten.
Dabei ist mit einer Momentänderung immer eine
Polwinkeländerung (eine synchronisierende Kraft) verbunden.
Bei großen Polwinkeln ist die synchronisierende
Kraft gesunken, und wenn der Polwinkel sich nahe
dem Wert 90° befindet (große Statorströme, kleine
Flüsse bei Feldschwächung) und man versucht, das Moment
(i₂-Soll) zu erhöhen, wird die Synchronmaschine
in einen reinen Blindstromzustand "gekippt", wenn der
Polwinkel den Wert 90° überschreitet und der Querfluß
verschwindet. Bei dem erfindungsgemäßen Regelverfahren
kann die Polwinkelsteuerung dagegen von der Momentsteuerung
entweder so getrennt werden, daß der
Polwinkel völlig unabhängig von der Momentsteuerung
gesteuert wird, oder so, daß der Polwinkel bei erhöhter
Belastung auf einen Wert begrenzt wird, der
hinsichtlich des "Polwinkelkippens" sicher ist.
Weiter ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromsollwerte im Koordinatensystem des Rotors gebildet
werden, was eine zu den d- und q-Achsen parallele
Feinsteuerung der Flüsse und Ströme und eine Benutzung
von Motorparametern ermöglicht.
Beim Antrieb der Maschine mit einem gewissen
(stationären) Polwinkel δ₀ kann für den Längsfluß geschrieben
werden (Fig. 4)
ψ d = ψ · cos δ r = Xhd · i f0+(Xhd+X 1 σ ) · i d0
(Wenn die Steuerung/Regelung auf einem Luftspaltfluß
basiert, muß X 1 σ in der obigen Gleichung gleich Null
bezeichnet werden.)
Aus der Gleichung erhält man eine kompensierte
i f0-Steuerung:
Der in dieser Weise gebildete i f0-Sollwert im
Verhältnis zu dem i d0-Sollwert befestigt die Maschine
an einem Längswert ψ d (Fig. 4).
Die Steuerung/Regelung des Drehmoments bestimmt
den Sollwert i f0-Soll. Die Klausel des von der Maschine
entwickelten Drehmoments ist:
Te = ψ d · i q -ψ q · i d .
Der Sollwert i d0-Soll wird sein:
Der erwünschte Querfluß der Maschine und der
entsprechende, den Querfluß befestigende Querstromsollwert
ist:
ψ q = ψ · sin δ r = (X hq +X 1 σ ) i q0 (15)
i q0-Soll = ψ-Soll · sin δ r /(X hq +X 1 σ ) (16)
Nachdem die Stromsollwerte so bestimmt worden
sind, wird das Drehmoment durch eine kompensierte i f0-
i d0-Steuerung entwickelt, ohne daß der Hauptfluß der
Maschine geändert wird (Punkt Q befestigt, Fig. 4).
Beim Antrieb der Maschine mit kleinen Drehmomenten
kann zum Minimieren der thermischen Beanspruchung
der Richtungsglieder statt eines stationären
Polwinkels auch ein variabler, von der Belastung abhängiger
Polwinkel verwendet werden, wobei der Maximalwert
des Polwinkels auf seinen vorteilhaftesten
Wert begrenzt wird, d. h. δ r ist in den Gleichungen
(13), (14), und (15) von dem erforderlichen Drehmoment
abhängig. Als "begrenzter" Polwinkel kann auch ein von
einem Flußrechner (Fig. 3) über den Begrenzungssektor
erhältlicher Polwinkel verwendet werden, wobei
der obenerwähnte, von dem Steuer/Regelgerät des Moments
berechnete Sollwert, i₂-Soll, bei Erhöhung des
Moments eigentlich der effektive Stromsollwert der
Maschine ist, wenn δ w max , und wenn /δ/ = δ max erreicht
ist, kann das erforderliche, zusätzliche Moment
durch eine kompensierte i f -i d -Steuerung erhalten werden,
so daß der Querfluß durch eine stationäre i q0-
Steuerung befestigt ist und ohne daß der Fluß und
der Polwinkel geändert werden. Von dem Sollwert i₂-
Soll werden rotororientierte Stromsollwerte wie folgt
erhalten:
i d0-Soll = -i₂-Soll · sin δ r ,|δ r |≦δ max (17.1)
i d0-Soll = +i₂-Soll · cos δ r ,|δ r |≦δ max (17.2)
Der Sollwert des Magnetisierungsstromes wird
weiter kompensiert durch die i f0-i d0-Steuerung gemäß
der Gleichung (14) gebildet. Beim Steuern der Maschine
in dieser Weise kann ein erhöhter i₂-Sollwert, nachdem
ein begrenzter Polwinkel erreicht ist, zu einem größeren
Querfluß führen, als was von dem Flußsollwert
und dem Polwinkel δ r vorausgesetzt wird. Aus diesem
Grund wird der i q0-Sollwert in den Begrenzungssektor
geführt, wobei der davon erhältliche Sollwert den dem
größten zulässigen Querfluß entsprechenden Wert
nicht überschreitet. Die Anstieggeschwindigkeit des
Moments (Momentschläge von kleinen Ausgangsmomenten)
kann in einer mit einer Dämpfungswirkung versehenen
Maschine dadurch verbessert werden, daß der bei der
Begrenzung des Querflusses in der Dämpfungswicklung
induzierte Strom I 2Q (Gleichung 6) wie folgt beachtet
wird:
c q = ψsinδ = (X hq +X 1 σ ) i q +X hq · i 2Q (18)
d. h.
Bei dieser Steuerungsweise fungiert die querlaufende
Dämpfungswicklung also als "dynamischer"
Kompensator des Statorquerstroms, sowie die i f0-i d0-
Steuerung an der Längsachse.
Wenn der Antrieb eine genaue Regelung des
Flusses (der Spannung) verlangt, kann der Statorstrom
der Maschine zur Feinregelung des Flusses verwendet
werden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Steuern des Drehmoments einer
Synchronmaschine mit Frequenzumrichterspeisung, bei
welchem Verfahren eine Längsflußkomponente (ψ d), eine
Querflußkomponente (ψ q) und ein Polwinkel (δ) der
Maschine ausgehend von gemessenen, den Zustand der
Maschine beschreibenden Größen (i R , i S , i T , i f ) bestimmt
werden und bei welchem Verfahren Sollwerte für
den Fluß (c-Soll), einen Magnetisierungsstrom (i f0-
Soll) und einen das Drehmoment steuernden Strom (i₂-
Soll) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Polwinkel (δ) in einen Begrenzungssektor
des Polwinkels gesteuert wird, welcher
Sektor einen begrenzten Polwinkel (δ r) bildet, der
ebenso groß ist wie der Polwinkel (w), wenn der absolute
Wert des Polwinkels (δ) kleiner ist als eine
separat einstellbare Grenze (δ max ), der aber ebenso
groß ist wie die Grenze (δ max ), wenn der absolute
Wert des Polwinkels ebenso groß wie die Grenze oder
größer als die Grenze (δ max ) ist, daß der Sollwert
(i₂-Soll) des das Drehmoment steuernden Stromes, der
senkrecht zu der Richtung ist, die den begrenzten Polwinkel
(δ r ) mit der Längsachse (d) eines Rotors bildet,
zum Sollwert (i d 0-Soll) eines Statorlängsstromes
und zum Sollwert (i q 0-Soll) eines Statorquerstromes
projiziert wird, und daß der Sollwert (i f0-Soll) des
Magnetisierungsstromes zum Halten des Längsflusses
(ψ d) auf einem dem begrenzten Polwinkel (δ r ) und dem
Flußsollwert ( ψ-Soll) entsprechenden Wert auf der
Basis des begrenzenden Polwinkels (δ r ), des Flußsollwerts
(ψ-Soll) und des Sollwerts (i d0-Soll) des Statorlängsstromes
so berechnet wird, daß der Sollwert
(i f0-Soll) des Magnetisierungsstromes den Sollwert
(i d 0-Soll) des Statorlängsstromes kompensiert.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sollwert (i q0-
Soll) des Statorquerstromes auf den Querstromsollwert
(i q0R ) begrenzt wird, der stationär einen dem Flußsollwert
(ψ-Soll) und dem größten zulässigen Polwinkel
(δ max ) entsprechenden Querfluß (ψ q) in der
Maschine veranlaßt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 für eine mit
einer Dämpfungswicklung und einem den Querstrom (i 2Q )
der Dämpfungswicklung berechnenden Rechner versehene
Synchronmaschine, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sollwert (i q0-Soll) des Statorquerstroms
auf den Querstromwert (i q 0R -Soll) begrenzt wird,
der zusammen mit dem berechneten Dämpfungswicklungsquerstrom
(i 2Q ) einen dem Flußsollwert (ψ-Soll) und
dem größten zulässigen Polwinkel (δ max ) entsprechenden
Querfluß (ψ q ) in der Maschine veranlaßt.
4. Verfahren zum Steuern des Drehmoments einer
Synchronmaschine mit Frequenzumrichterspeisung, bei
welchem Verfahren eine Längsflußkomponente (ψ d ), eine
Querflußkomponente (ψ q ) und ein Polwinkel (δ) der
Maschine ausgehend von gemessenen, den Zustand der
Maschine beschreibenden Größen (i R , i s , i T , i f ) bestimmt
werden und bei welchem Verfahren Sollwerte für
den Fluß (ψ-Soll), einen Magnetisierungsstrom (i f0-
Soll) und einen das Drehmoment steuernden Strom (i₂-
Soll) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Polwinkel (δ) der Maschine
auf einen stationären (aber freiwählbaren) Polwinkelwert
(δ₀) eingestellt wird, daß der Sollwert (i₂-
Soll) des das Drehmoment steuernden Stromes, der sich
senkrecht zu der Richtung befindet, die den erwähnten
stationären Polwinkel (δ₀) mit der Längsachse (d) des
Rotors bildet, zum Sollwert (i d0-Soll) eines Statorlängsstromes
und zum Sollwert (i q0-Soll) eines Statorquerstromes
projiziert wird, daß der Sollwert (i q0-
Soll) des Statorquerstromes auf einen Wert eingestellt
wird, der einem auf der Basis des Flußsollwerts
(ψ-Soll) und des erwähnten stationären Polwinkels
(δ₀) erhältlichen Querfluß (ψ q ) entspricht, und
der Sollwert (i f0-Soll) des Magnetisierungsstromes zum
Halten des Längsflusses (ψ d ) auf einem dem erwähnten
stationären Polwinkel (δ₀) und dem Flußsollwert
(ψ-Soll) entsprechenden Wert auf der Basis des erwähnten
stationären Polwinkels (δ₀), des Flußsollwerts
(ψ-Soll) und des Sollwerts (i d0-Soll) des Statorlängsstromes
so berechnet wird, daß der Sollwert
(i f0-Soll) des Magnetisierungsstromes den Sollwert
(i d0-Soll) des Statorlängsstromes kompensiert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2
oder 3 zum Steuern des Drehmoments einer Synchronmaschine,
welches Verfahren dazu ein geschlossenes Regelsystem
des Magnetflusses der Maschine umfaßt, bei
welchem System der Fluß (ψ) der Maschine zu dem Sollwert
(ψ-Soll) des Flusses verglichen wird und der Unterschied
zwischen dem Soll- und Istwert des Flusses
in einen Flußregelsektor vom P- oder PI-Typ gesteuert
wird, und welches Verfahren dadurch gekennzeichnet
ist, daß das Ausgangssignal des
Flußregelsektors, das parallel zu der Geraden ist, das
einen begrenzten (δ r ) oder gesteuerten Polwinkel (δ₀)
mit der Längsachse (d) der Maschine bildet, projiziert
wird, um zusätzliche Sollwerte für den Statorstrom an
der Längsachse (Δ i d -Soll) und an der Querachse Δ i q -
Soll) zu bilden, und daß als endgültige Statorstromsollwerte
entweder nur von der Moment/Polwinkelsteuerung
erzeugte Sollwerte (i d0-Soll, i q0-Soll) oder an
der Längsachse die Summe (i d0-Soll, Δ i d -Soll) der von
der Moment/Polwinkelsteuerung und der Flußregelung
erzeugten Sollwerte und an der Querachse die Summe
(i q0-Soll, Δ i q -Soll) der von der Moment/Polwinkelsteuerung
und der Flußregelung erzeugten Sollwerte
verwendet werden.
Applications Claiming Priority (1)
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