EP1490960A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der rotortemperatur bei einer pm-synchronmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der rotortemperatur bei einer pm-synchronmaschine

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EP1490960A1
EP1490960A1 EP02805690A EP02805690A EP1490960A1 EP 1490960 A1 EP1490960 A1 EP 1490960A1 EP 02805690 A EP02805690 A EP 02805690A EP 02805690 A EP02805690 A EP 02805690A EP 1490960 A1 EP1490960 A1 EP 1490960A1
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EP
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current
temperature
synchronous machine
rotor
estimated value
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Withdrawn
Application number
EP02805690A
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Klaus Rechberger
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the maximum stator field at increased rotor temperature must be reduced in comparison to the stator field at low temperatures in the sense of a temperature-dependent "derating".
  • the crankshaft starter generator that the regulated stator current be as close as possible to a predetermined derating curve in order to ensure a high starting torque and, in connection with this, a short starting time of the internal combustion engine. To achieve this goal, it is necessary to have the most accurate knowledge of the rotor temperature to have.
  • thermometer One way to obtain information about the rotor temperature is to take a temperature measurement in the rotor itself using a thermometer. However, this option is not attractive in automotive engineering for cost reasons.
  • DE 100 44 181.1 describes a method for controlling a synchronous three-phase machine with an associated converter bridge.
  • the field current flowing through the field winding is regulated in such a way that the output voltage of the synchronous three-phase machine reaches a preset value and the currents of the strands of the synchronous three-phase machine can be regulated in at least two control ranges.
  • actual input variables id and iq transformed from the 3-phase three-phase system R-S-T are fed to a correction device, from whose output variables desired input variables udsoll and uqsoll are determined.
  • a device for regulating a generator is already known from EP 0 462 503 B1, which has means for temperature detection.
  • the advantage of this known device is that the generator can be operated in an overexcited area when there is a large power requirement, the temperature detection, which is carried out by, measuring the temperature in the voltage regulator itself and, if appropriate, protective measures that can be introduced to prevent the generator, the Rectifier diodes or the voltage regulator are destroyed as a result of thermal overheating.
  • the protective measures consist in lowering the excitation current before or when a predetermined limit temperature is reached.
  • the means for temperature detection contain a micro Computer in which the required characteristic values are stored, to which the required measured variables are fed and in which the required calculations take place.
  • a simple thermal monitoring of the PM synchronous machine takes place, in which the rotor temperature is determined online.
  • the manipulated variables for the longitudinal current and the cross current which are determined anyway in the context of a field-oriented control of the PM synchronous machine, and a temperature model of the PM synchronous machine are used.
  • no separate temperature sensors are required.
  • the slightly increased software effort associated with the invention can be processed with a low task frequency.
  • the aforementioned temperature model of the PM synchronous machine is created as part of a one-time calibration of the model on a test bench.
  • a method and a device according to the invention are independent of the respective application and, when used with an integrated crankshaft starter generator, are also independent of the position of the starter generator in the cooling circuit. This is because the actual value variables used in the invention for determining the temperature are exclusively electrical state variables of the PM machine.
  • the deviations of the control variables for the longitudinal current and the cross current which are present anyway, from the respectively associated parameters of the temperature model.
  • These deviations are temperature-dependent and provide precise information about the rotor temperature even when the controller is steady.
  • a time constant which is in the order of magnitude of the thermal rotor time constants is advantageously taken into account when determining the rotor temperature.
  • the block diagram shown in the figure shows a device for field-oriented control of a permanent magnet-excited synchronous machine 8.
  • phase currents ia, ib, ic derived from the 3-phase three-phase system of the PM machine are converted in a park transformer 13 into the currents Id_ist and Iq_ist of a right-angled coordinate system.
  • the current Id_ist represents the actual value for the longitudinal current of the machine.
  • the current Iq_ist denotes the actual value for the cross current of the machine.
  • the actual longitudinal current value Id__ist is fed as an actual value to a longitudinal current controller 1
  • the actual cross-current value Iq_act is fed as an actual value to a cross-current controller 2.
  • a setpoint signal is fed to the setpoint input of the series current regulator 1, which is determined using a field weakening regulator 11 and a limiter 12 from the output signal of a battery voltmeter 16 and the output signal of an absolute value generator 10.
  • the field weakening controller 11 has the task of determining the setpoint for the series current controller 1 as a function of the measured battery voltage and the output signal of the Influencing amount. This field weakening of the PM synchronous machine is necessary at higher speeds, because otherwise the induced machine voltage would be greater than the maximum converter output voltage. This is limited by the existing supply voltage, which is the vehicle electrical system voltage.
  • a manipulated variable Id * for the longitudinal current is made available at the output of the longitudinal current regulator 1. This is superimposed in a summer 3 with a pilot control component which is derived directly from the output of the limiter 12. The output signal of the summer 3 is fed to an input of a stationary model representation 5 of the PM synchronous machine.
  • a setpoint signal Iq_soll for the crossflow is fed to the setpoint input of the crossflow controller 2. This is made available by a cross-flow setpoint generator 14, in which a setpoint torque or a setpoint for the cross-flow is determined using an estimated value for the rotor temperature TR.
  • the cross-current setpoint generator 14 also takes into account specifications or requirements of a higher-level control when determining the setpoint signal for the cross-current.
  • a manipulated variable Iq * for the cross current is provided at the output of the cross flow controller 2. This is superimposed in a summer 4 with a pilot control component, which is directly from the output of the cross-flow
  • Setpoint generator 14 is derived.
  • the output signal of the summer 4 is fed to an input of the stationary model representation 5 of the PM synchronous machine.
  • the stationary model representation 5 is a model of the machine, the equivalent circuit diagram parameters of which are determined in advance when a reference temperature is present and are contained in a suitable manner in the software control algorithm for the stationary model.
  • This control algorithm is designed such that, taking into account the pilot control at reference temperature, the controller output variables, ie the manipulated variable Iq * for the cross current and the manipulated variable Id * - for the longitudinal current, are zero in the steady state. If transient disturbances occur, which is the case, for example, when there is a jump in the reference variable and when there is a jump in the disturbance variable, there are non-zero output variables which, however, very quickly go back to zero due to the control process.
  • control voltage components ud and uq present in the right-angled coordinate system are fed to an inverse park transformer 6. It has the task of converting the control voltage components ud and uq present in the right-angled coordinate system into control voltage components u, u and u of the 3-phase three-phase system. These are fed to the PM synchronous machine 8 via a pulse inverter 7.
  • the in-line current manipulated variable Id * present at the output of the in-line current regulator 1 is also fed via line 11 to a first input of an estimate 15.
  • the cross-current manipulated variable Iq * present at the output of the cross-flow controller 2 is conducted via a line 12 to a second input of the estimator 15.
  • a temperature model of the synchronous machine is stored in the form of a map. This map takes into account that when the PM synchronous machine heats up, the resistance of the stator winding increases by approx. 40% per 100 ° K and the remanent flux density of the permanent magnets of the PM synchronous machine increases by approx. 6% per 100 ° K drops. This temperature-dependent deviation of real machine parameters from the associated model parameters is used to determine the rotor temperature in the sense of an observation.
  • the linear current controller 1 and the cross flow controller 2 also have a manipulated variable deviation in the steady state, which is a function of the rotor temperature.
  • a time constant which is in the order of the thermal rotor time constant is advantageously taken into account. This consideration can in that a corresponding PTI element is connected upstream of the actual determination process. Using this timing element, transient control deviations are filtered out, which can be traced back, for example, to a jump in the command variable or a jump in the disturbance variable.
  • the invention relates to an easy-to-implement thermal monitoring of a PM synchronous machine, in which the temperature of the rotor is determined online. This takes place on the basis of a determination of permanent deviations of manipulated variables for the longitudinal current and the transverse current of the respective parameters of a temperature model of the PM synchronous machine.
  • the manipulated variables for the longitudinal flow and the cross flow are generated by simple controllers with pilot control.
  • the temperature dependency of the remanent flux density of the permanent magnets is used as the state variable as the state variable.
  • the controller and the temperature monitor should remain in operation until the engine has cooled down so that correct information about the rotor temperature is available in the event of a previous restart of the engine.
  • Iq * manipulated variable for cross current n speed among other things, uc, control voltages for the 3-phase three-phase system uB battery voltage ud longitudinal component of the control voltage uq cross component of the control voltage

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotortemperatur bei einer permanentmagneterregten Synchronmaschine, bei welcher eine feldorientierte Regelung erfolgt. Es ist ein Schätzwertermittler vorgesehen, welchem die von einem Längsstromregler und einem Querstromregler zur Verfügung gestellten Stellgrössen für den Längsstrom und den Querstrom zugeführt werden. Der Schätzwertermittler ermittelt einen Schätzwert für die Rotortemperatur unter Verwendung der genannten Stellgrössen und eines Temperaturmodells der Synchronmaschine.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Rotortemperatur bei einer PM-Synchronmaschine
Stand der Technik
In der Kraftfahrzeugtechnik ist es bereits bekannt, in den Antriebsstrang eines Fahrzeugs zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe eine permanentmagneterregte Synchronmaschine (PM-Synchronmaschine) als integrierten Kurbelwellenstartergenerator einzubauen.
Um ein dauerhaftes Entmagnetisieren der Permanentmagnete während des Betriebs der Synchronmaschine zu verhindern, muss das maximale Ständerfeld bei erhöhter Rotortempera- tur im Vergleich zum Ständerfeld bei niedrigen Temperaturen im Sinne eines temperaturabhängigen „Deratings" reduziert werden. Insbesondere bei einem Stopp-Start-Betrieb des integrierten Kurbelwellenstartergenerators ist es wünschenswert, dass der geregelte Ständerstrom möglichst nahe an einer vorgegebenen Derating-Kurve liegt, um ein hohes Startdrehmoment und damit verbunden eine kurze Startzeit des Verbrennungsmotors zu gewährleisten. Um dieses Ziel zu erreichen ist es notwendig, möglichst genaue Kenntnisse über die Rotortemperatur zu haben.
Eine Möglichkeit In ormationen über die Rotortemperatur zu erhalten besteht darin, im Rotor selbst mittels eines Thermometers eine Temperaturmessung vorzunehmen. Diese Möglichkeit ist jedoch aus Kostengründen in der Kraft- fahrzeugtechnik nicht attraktiv.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, im Kühlwasser und im Stromrichter eine Temperaturmessung vorzunehmen und aus den gemessenen Temperaturwerten unter Verwendung eines Näherungsalgorithmus Rückschlüsse auf die Rotortemperatur zu ziehen. Die'ses. Verfahren ist vergleichsweise kompliziert und liefert darüber hinaus nur ungenaue Er- gebnisse. Ferner ist dieses Verfahren abhängig von der jeweiligen Applikation, da die Wärmemodelle in nahezu jedem Anwendungsfall unterschiedlich sind.
In der DE 100 44 181.1 wird ein Verfahren zur Regelung einer Synchron-Drehstrom-Maschine mit einer zugeordneten Umrichterbrücke beschrieben. Bei diesem Verfahren wird der durch die Erregerwicklung fließende Erregerstrom so geregelt, dass die Ausgangsspannung der Synchron-Drehstrom-Maschine einen Vorgabewert erreicht und die Ströme der Stränge der Synchron-Drehstrom-Maschine in wenigstens zwei Regelbereichen regelbar sind. Weiterhin werden bei diesem Verfahren aus dem 3-Phasen-Drehstromsystem R-S-T transformierte Ist-Eingangsgrößen id und iq einer Korrekturvorrichtung zugeführt, aus deren Ausgangsgrößen Soll- Eingangsgrößen udsoll und uqsoll bestimmt werden. Mit der in der DE 100 44 181.1 vorgeschlagenen Reglerstruktur lässt sich eine Mehrgrößenregelung einer Klauenpol-Drehstrommaschine realisieren.
Aus der EP 0 462 503 Bl ist bereits eine Vorrichtung zur Regelung eines Generators bekannt, welche Mittel zur Temperaturerfassung aufweist. Der Vorteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, dass der Generator bei großem Leistungsbedarf in einem übererregten Bereich betrieben werden kann, wobei durch die Temperaturerfassung, die durch, eine Temperaturmessung im Spannungsregler selbst erfolgt, und durch gegebenenfalls einleitbare Schutzmaßnahmen verhindert wird, dass der Generator, die Gleichrichterdioden oder der Spannungsregler in Folge thermi- scher Überhitzung zerstört wird. Die Schutzmaßnahmen bestehen darin, dass vor oder beim Erreichen einer vorgegebenen Grenztemperatur der Erregerstrom abgesenkt wird. Die Mittel zur Temperaturerfassung enthalten einen Mi ro- Computer, in dem benötigte Kennwerte abgespeichert sind, dem die erforderlichen Messgrößen zugeführt werden und in dem die erforderlichen Berechnungen ablaufen.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der Erfindung erfolgt ein einfaches thermisches Monitoring der PM-Synchronmaschine, bei welchem eine Online-Ermittlung der Rotortemperatur erfolgt. Zu dieser Online-Ermittlung werden die Stellgrößen für den Längsstrom und den Querstrom, die im Rahmen einer feldorientierten Regelung der PM-Synchronmaschine ohnehin ermittelt werden, und ein Temperaturmodell der PM-Synchronmaschine verwendet. Es bedarf im Unterschied zum Stand der Technik keiner eigenen Temperatur-Sensorik.
Der mit der Erfindung verbundene geringfügig erhöhte Softwareaufwand kann mit kleiner Taskfrequenz abgearbeitet werden. Das genannte Temperaturmodell der PM-Syn- chronmaschine wird im Rahmen einer einmaligen Kalibrierung des Modells auf einem Prüfstand erstellt. Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Erfindung sind unabhängig von der jeweiligen Applikation und bei einer Verwendung bei einem integrierten Kurbelwellenstarterge- nerator auch unabhängig von der Position des Startergenerators im Kühlkreislauf. Denn bei den bei der Erfindung zur Temperaturermittlung verwendeten Istwertgrößen handelt es sich ausschließlich um elektrische Zustandsgrößen der PM-Maschine.
In vorteilhafter Weise werden bei der Erfindung die Ab- -weichungen der ohnehin vorliegenden Stellgrößen für den Langsstrom und den Querstrom von jeweils zugehörigen Parametern des Temperaturmodells erfasst. Diese Abweichun- gen sind temperaturabhängig und geben auch im eingeschwungenen Zustand des Reglers genaue Informationen über die Rotortemperatur. Um transiente Regelabweichungen auszufiltern, wird in vorteilhafter Weise im Rahmen der Ermittlung der Rotortemperatur eine Zeitkonstante berücksichtigt, die in der Größenordnung der thermischen Rotorzeitkonstanten liegt.
Zeichnung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wel- ehe ein Blockschaltbild mit den zum Verständnis der Erfindung notwendigen Schaltungsblöcken zeigt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der Figur dargestellte Blockschaltbild zeigt eine Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer permanentmagneterregten Synchronmaschine 8.
Bei dieser Regelung werden die aus dem 3-Phasen-Dreh- stromsystem der PM-Maschine abgeleiteten Phasenströme ia, ib, ic in einem Park-Transformator 13 in die Ströme Id_ist und Iq_ist eines rechtwinkligen Koordinatensystems umgewandelt. Der Strom Id_ist stellt dabei den Istwert für den Längsstrom der Maschine dar. Der Strom Iq_ist be- zeichnet den Istwert für den Querstrom der Maschine.
Der Längsstrom-Istwert Id__ist wird als Istwert einem Längsstromregler 1 zugeführt, der Querstrom-Istwert Iq_ist als Istwert einem Querstromregler 2.
Dem Sollwerteingang des Längsstromreglers 1 wird ein Sollwertsignal zugeführt, welches unter Verwendung eines Feldschwächreglers 11 und eines Begrenzers 12 aus dem Ausgangssignal eines Batteriespannungsmessers 16 und dem Ausgangssignal eines Betragsbildners 10 ermittelt wird. Der Feldschwächregler 11 hat dabei die Aufgabe, den Sollwert für den Längsstromregler 1 in Abhängigkeit von der gemessenen Batteriespannung und dem Ausgangssignal des Betragsbildners zu beeinflussen. Diese Feldschwächung der PM-Synchronmaschine ist bei höheren Drehzahlen erforderlich, weil sonst die induzierte Maschinenspannung größer wäre als die maximale Stromrichterausgangsspannung. Diese ist durch die vorliegende Versorgungsspannung, bei der es sich um die Bordnetzspannung des Fahrzeugs handelt, begrenzt .
Am Ausgang des Längsstromreglers 1 wird eine Stellgröße Id* für den Längsstrom zur Verfügung gestellt. Diese wird in einem Summierer 3 mit einer Vorsteuerkomponente überlagert, welche unmittelbar vom Ausgang des Begrenzers 12 abgeleitet wird. Das Ausgangssignal des Summierers 3 wird einem Eingang einer stationären Modelldarstellung 5 der PM-Synchronmaschine zugeführt.
Dem Sollwerteingang des Querstromreglers 2 wird ein Sollwertsignal Iq_soll für den Querstrom zugeführt. Dieses wird von einem Querstrom-Sollwertgeber 14 zur Verfügung gestellt, in welchem unter Verwendung eines Schätzwertes für die Rotortemperatur TR ein Solldrehmoment bzw. ein Sollwert für den Querstrom ermittelt wird. Der Querstrom- Sollwertgeber 14 berücksichtigt bei der Ermittlung des Sollwertsignals für den Querstrom weiterhin Vorgaben bzw. Forderungen einer übergeordneten Steuerung.
Am Ausgang des Querstromreglers 2 wird eine Stellgröße Iq* für den Querstrom zur Verfügung gestellt. Diese wird in einem Summierer 4 mit einer Vorsteuerkomponente über- lagert, welche unmittelbar vom Ausgang des Querstrom-
Sollwertgebers 14 abgeleitet wird. Das Ausgangssignal des Summierers 4 wird einem Eingang der stationären Modelldarstellung 5 der PM-Synchronmaschine zugeführt.
Als weiteres Eingangssignal wird der stationären Modelldarstellung 5 ein von einem Drehzahlgeber 9 abgeleitetes Signal zugeführt, welches Informationen über die Drehzahl n enthält . Bei der stationären Modelldarstellung 5 handelt es sich um ein Modell der Maschine, dessen Ersatzschaltbildparameter bei Vorliegen einer Referenztemperatur im voraus ermittelt wurden und in geeigneter Weise im Software-Regelalgorithmus für das stationäre Modell enthalten sind. Dieser Regelalgorithmus ist derart ausgebildet, dass unter Berücksichtigung der Vorsteuerung bei Referenztemperatur die Reglerausgangsgrößen, d. h. die Stellgröße Iq* für den Querstrom und die Stellgröße Id*- für den Längsstrom, im eingeschwungenen Zustand gleich Null sind. Treten transiente Störungen auf, was beispielsweise beim Auftreten eines Führungsgrößensprunges und beim Auftreten eines Störgrößensprunges der Fall ist, dann ergeben sich von Null verschiedene Ausgangsgrößen, die jedoch aufgrund des Regelvorganges sehr schnell wieder gegen Null gehen.
An getrennten Ausgängen der stationären Modelldarstellung 5 werden die Längskomponente ud und die Querkomponente uq der für die PM-Synchronmaschine vorgesehene Regel'spannung ausgegeben. Diese Regelspannungskomponenten, bei denen es sich um Regelspannungskomponenten im rechtwinkligen Koordinatensystem handelt, werden einem inversen Park- Transformator 6 zugeführt. Dieser hat die Aufgabe, die im rechtwinkligen Koordinatensystem vorliegenden Regelspannungskomponenten ud und uq in Regelspannungskomponenten ua, üb und uc des 3-Phasen-Drehstromsystems umzuwandeln. Diese werden über einen Pulswechselrichter 7 der PM-Synchronmaschine 8 zugeführt.
Die an den getrennten Ausgängen der stationären Modell- darstellung 5 ausgegebenen Signale ud für die Längskomponente der Regelspannung und uq für die Querkomponente der Regelspannung werden weiterhin dem Betragsbildner 10 zu- geführt, in welche gemäß der Beziehung
u = (ud2 + uq2)exp(l/2) eine Betragsbildung erfolgt. Das Ausgangssignal des Betragsbildners 10 wird - wie bereits oben beschrieben wurde - als Eingangssignal für den Feldschwächregler 11 verwendet .
Die am Ausgang des Längsstromreglers 1 vorliegende Längsstrom-Stellgröße Id* wird weiterhin über eine Leitung 11 an einen ersten Eingang eines Schätzwertermittlers 15 geführt. Die am Ausgang des Querstromreglers 2 vorliegende Querstrom-Stellgröße Iq* wird über eine' Leitung 12 an einen zweiten Eingang des Schätzwertermittlers 15 geleitet.
Im Schätzwertermittler 15, welcher vorzugsweise als Mikrocomputer realisiert ist, ist in. Form eines Kennfeldes ein Temperaturmodell der Synchronmaschine abgespeichert. In diesem Kennfeld ist berücksichtigt, dass sich dann, wenn sich die PM-Synchronmaschine erwärmt, der Widerstand der Ständerwickiung um ca. 40% pro 100°K steigt und die Remanenzflussdichte der Permanentmagnete der PM-Synchron- maschine um ca. 6% pro 100 °K sinkt. Diese temperaturabhängige Abweichung realer Maschinenparameter von jeweils zugehörigen Modellparametern wird verwendet, um im Sinne einer Beobachtung die Rotortemperatur zu ermitteln. Der Längsstromregler 1 und der Querstromregler 2 haben auch im eingeschwungenen Zustand eine Stellgrößenabweichung, die eine Funktion der Rotortemperatur ist.
Die Sensitivität eines derartigen Beobachtungsvorganges ist gut, obwohl die Temperaturabhängigkeit des Wicklungs- Widerstandes der Ständerwicklung vernachlässigt und nur die Remanenzflussdichte als temperaturabhängige Größe bzw. als Zustandsgröße zur Rotortemperatur-Ermittlung berücksichtigt wird.
Bei der Ermittlung der Rotortemperatur im Schätzwertermittler 15 wird in vorteilhafter Weise eine Zeitkonstante berücksichtigt, die in der Größenordnung der thermischen Rotorzeitkonstanten liegt. Diese Berücksichtigung kann dadurch erfolgen, dass dem eigentlichen Ermittlungsvorgang ein entsprechendes PTl-Glied vorgeschaltet ist. Mittels dieses Zeitgliedes werden transiente Regelabweichungen ausgefiltert, die beispielsweise auf einen Führungs- größensprung oder einen Störgrößensprung zurückgehen.
Die Erfindung betrifft nach alledem ein einfach zu realisierendes thermisches Monitoring einer PM-Synchronmaschine, bei welchem eine Online-Ermittlung der Temperatur des Rotors erfolgt. -Dies geschieht anhand einer Ermittlung von dauernden Abweichungen von Stellgrößen für den Längsstrom und den Querstrom von jeweils zugehörigen Parametern eines Temperaturmodels der PM-Synchronmaschine. Die Stellgrößen für den Längsstrom und den Querstrom wer- den von einfachen Reglern mit Vorsteuerung generiert. Im Temperaturmodeil der PM-Synchronmaschine wird als Zu- standsvariable die Temperaturabhängigkeit der Remanenzflussdichte der Permanentmagnete als Zustandsvariable verwendet .
Nach einem Abstellen des Motors sollten der Regler und der Temperaturwächter solange in Betrieb bleiben, bis der Motor ausgekühlt ist, um im Falle eines vorherigen Neustarts des Motors korrekte Informationen über die Rotor- temperatur zur Verfügung zu haben.
Bezugszeichenliste
1 Längsstromregler 2 Querstromregler
3 Summierer
4 Summierer
5 Stationäre Modelldarstellung der PM- Synchronmaschine bei Referenztemperatur 6 Inverser Park-Transformator
7 Pulswechselrichter
8 PM-Synchronmaschine
9 Drehzahlgeber 10 Betragsbildner 11 Feldschwächregler
12 Begrenzer
13 Park-Transformator
14 Querstrom-Sollwertgeber
15 Schätzwertermittler 16 Batteriespannungsmesser ia, ib, ic Phasenströme aus dem 3-Phasen-Drehstromsystem
Id_ist Längsstrom-Istwert
Iq_ist Querstrom-Istwert
Id_soll Längsstrom-Sollwert Iq_soll Querstrom-Sollwert
Id* Stellgröße für den Längsstrom
Iq* Stellgröße für den Querstrom n Drehzahl ua, üb, uc Regelspannungen für das 3-Phasen-Drehstromsys- tem uB Batteriespannung ud Längskomponente der Regelspannung uq Querkomponente der Regelspannung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung der Rotortemperatur bei einer Permanentmagneterregten Synchronmaschine, bei welcher • eine feldorientierte Regelung erfolgt, mit folgenden Verfahrensschritten:
Durchführen einer Regelung des Längsstroms zum Erhalt einer Stellgröße (Id*) für den Längsstrom, Durchführen einer Regelung des Querstroms zum Erhalt einer Stellgröße (Iq*) für den Querstrom,
Zuführen der erhaltenen Stellgrößen für den Längsstrom und den Querstrom an einen ein Temperaturmodell der Synchronmaschine enthaltenden Schätzwertermittler und Ermittlung eines Schätzwertes für die Rotortemperatur im Schätzwertermittler unter Verwendung des Temperaturmodells der Synchronmaschine und der dem Schätzwertermittler zugeführten Stellgrößen für den Längsstrom und den Querstrom.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Schätzwertes für die Rotortemperatur die Abweichungen der Stellgrößen für den Längsstrom und den Querstrom von jeweils zugehörigen Parametern des Temperaturmodells erfasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Schätzwertes für die Rotortemperatur im Schätzwertermittler unter Berücksichtung einer Zeitkonstanten erfolgt, die der ther- mischen Rotorzeitkonstanten entspricht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturab- hängigkeit der Permanentmagnete der Synchronmaschine als Zustandsvariable im Temperaturmodell verwendet wird.
5. Vorrichtung zur Ermittlung der Rotortemperatur bei ei- ner permanentmagneterregten Synchronmaschine, bei welcher eine feldorientierte Regelung erfolgt, mit einem Längsstromregler (1), der an seinem Ausgang eine Stellgröße (Id*) für den Längsstrom zur Verfügung stellt, - einem Querstromregler (2), der an seinem Ausgang eine Stellgröße (Iq*)für den Querstrom zur Verfügung stellt, und einem Schätzwertermittler (15) , in welchem ein Temperaturmodell der Synchronmaschine hinterlegt ist, welcher mit dem Ausgang des Längsstromreglers (1) und dem Ausgang des Querstromreglers (2) verbunden ist und in welchem eine Ermittlung eines Schätzwertes für die Rotortemperatur unter Verwendung des Temperaturmodells der Synchronmaschine und der dem Schätzwertermittler zugeführten Stellgrößen für den Längsstrom und den Querstrom erfolgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertermittler die Abweichun- gen der Stellgrößen für den Längsstrom und den Querstrom von jeweils zugehörigen Parametern des Temperaturmodells erfasst .
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da- durch gekennzeichnet, dass der Schätzwertermittler ein Zeitglied aufweist, dessen Zeitkonstante der Rotorzeitkonstanten entspricht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da- durch gekennzeichnet, dass das Temperaturmodell Informationen über die Temperaturabhängigkeit der Permanentmagnete der Synchronmaschine als Zustandsvariable enthält .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturmodell ein in einem Speicher hinterlegtes Kennfeld ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwertermittler ein Mikrocomputer ist.
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