FI118164B - Menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi sähkökoneessa - Google Patents
Menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi sähkökoneessa Download PDFInfo
- Publication number
- FI118164B FI118164B FI20001434A FI20001434A FI118164B FI 118164 B FI118164 B FI 118164B FI 20001434 A FI20001434 A FI 20001434A FI 20001434 A FI20001434 A FI 20001434A FI 118164 B FI118164 B FI 118164B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- power
- rotation angle
- error
- angle sensor
- signal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 8
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 208000031361 Hiccup Diseases 0.000 description 1
- 101000836150 Homo sapiens Transforming acidic coiled-coil-containing protein 3 Proteins 0.000 description 1
- 102100027048 Transforming acidic coiled-coil-containing protein 3 Human genes 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/181—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using different methods depending on the speed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/02—Details of the control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
- G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
- H02P2203/05—Determination of the rotor position by using two different methods and/or motor models
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
118164 , •a
Menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi sähkökoneessa - Förfarande for övervakning av en forvridningsvinkelgivare i en elektrisk maskin
Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi 5 sähkökoneessa.
Keksintöä kuvataan seuraavaksi viitaten moottoriin sähkökoneen esimerkkinä. Keksintö ei kuitenkaan rajoitu tähän sovellukseen. Kiertokulma-anturiin liittyvät ongelmat voivat ilmetä myös generaattoritoimisissa koneissa, ja ne voidaan ratkaista vastaavalla tavalla.
10 Jotta sähkömoottoreita pystyttäisiin käyttämään korkealla dynamiikalla ja suurella tarkkuudella, roottorilta vaaditaan staattorin suhteen useita kulma-asentoja tai kier-toasentoja. Tämä koskee erityisesti invertterisyöttöisiä epätahtikoneita. Tämän tiedon saamiseksi käytetään kiertokulma-anturia, joka on kytketty moottorin akseliin. t
Mainitun kaltainen kiertokulma-anturi tunnetaan myös nimillä ’’resolver” tai 15 ’’encoder”. Toimintatavat voivat olla erilaisia. Satunnaisesti mitataan ja integroidaan kiertokulman lisäksi myös kulmanopeus. Ratkaisevaa on kuitenkin se, että roottorin kulma-asento staattoriin nähden saadaan selville joko suoraan tai epäsuorasti, esimerkiksi integroinnin kautta. Kulmainformaatio tai myös kierroshikuinformaatio ...T syötetään taajuusmuuttajaan tai johonkin muuhun sähköiseen moottorinohjaukseen, ·» * * V 20 ja nämä saavat aikaan kierrosluvun ja/taivääntömomentin ohjauksen.
• · « t
Mikäli kiertokulma-anturi jostakin syystä lakkaa toimimasta, elektroninen mootto- « · ... rinohjaus ei joko saa lainkaan signaalia tai saa väärennetyn signaalin. Häiriön sattu- • * * essa tulisi huomata kaikki olosuhteet, joissa oikea kiertokulmasignaali ei saavu « » *··* moottorinohjaukseen. Kyseessä voi siis olla esimerkiksi myös kiertokulma-anturin 25 ja moottorinohjauksen välisen signaali)ohtimen katkos. Jos moottorinohjaus ei vas-taanota oikeaa signaalia, tämä johtaa käytössä väärään toimintaan. Esimerkiksi käy- • · * tettäessä tavallista U-F-säätöä yhdistettynä kierrosluvun vastakytkentään, mootto- . .·. rinohjaus käyttää moottorin kierroslukua maksimitasolla silloin, kun signaalinjohdin ,···. on katkennut. On ilmiselvää, että tämän kaltaiset käyttöolosuhteet eivät ole toivot- • · T 30 tavia.
« · * • · t »·<
Tekniikan tilasta tunnetaan useita menetelmiä mainitun kaltaisten virhetilanteiden ♦ ♦ havaitsemiseksi tai tunnistamiseksi kiertokulma-anturin avulla, jolloin voidaan sitten ryhtyä toimenpiteisiin virheen korjaamiseksi. Kiertokulma-anturi voidaan esimerkiksi tehdä korvautuvaksi, ts. mukaan voidaan suunnitella toinen kiertokulma-anturi 2 -·ψ 118164 ja kummastakin kiertokulma-anturista saatuja tuloksia verrataan toisiinsa. Kierto-kulma-anturin toimintaa voidaan myös valvoa sisäänrakennetun varmistuselektro-niikan avulla. Toisen tyyppinen valvonta koostuu siitä, että moottorin tai mootto-rinohjauksen tiettyjä parametrejä käytetään valvontaan. Esillä oleva keksintö kuuluu 5 viimeksi mainittuun lajiin.
Patenttijulkaisusta US 5 691 611 tunnetaan menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi. Tämän menetelmän mukaisesti lasketaan moottorin keskimääräinen kierrosluku. Tätä kierroslukua verrataan kierrosluvun hetkellisarvoon, joka havaitaan kiertokulma-anturin avulla. Näistä kummastakin arvosta muodostetaan absoluutti- ••ä 10 nen erotus. Mikäli tämä erotus on suurempi kuin raja-arvo, otaksutaan, että kierto-kulma-anturi toimii virheellisesti.
Tämä menetelmä toimii hyvin korkeiden kierroslukujen kyseessä ollessa. Virheiden havaitseminen on kuitenkin kriittistä erittäin alhaisten kierroslukujen alueella, esimerkiksi alueella 0-100 U/min. Tälle alueelle kuuluu kuitenkin myös erittäin kriit- 4 15 tinen tilanne, jossa kierrosluku on 0 U/min. Kun tämän kaltainen kierrosluku on ilmoitettu, on pystyttävä havaitsemaan, onko roottori todella pysähtynyt, eli onko se esimerkiksi juuttunut, tai onko kiertokulma-anturi viallinen, eli onko esimerkiksi signaalijohdin repeytynyt tai katkennut jollakin muulla tavalla.
Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi 20 sähkökoneessa siten, että menetelmä mahdollistaa virheiden havaitsemisen laajalla :v. kierroslukualueella.
• · • ·
Keksinnön mukainen kohde ratkaistaan aiemmin tunnetun menetelmän mukaisesti φ ”*" siten, että koneen sähköteho mitataan ja käyttämällä kiertokulma-anturin lähtösig- naalia arvioidaan teho, jolloin mitatusta tehostaja arvioidusta tehosta muodostetaan 25 jäännös ja jäännöksen ajallista kulkua valvotaan.
• · * Tämän menettelytavan avulla pystytään havaitsemaan virheet myös alhaisten ja jopa * · '· " erittäin alhaisten kierroslukujen kyseessä ollessa. Myös roottorin lukittuminen ha- vaitaan, ts. virheiden havaitseminen voidaan tehdä myös kierrosluvun ollessa 0.
. Tämän lisäksi virheiden havaitseminen on oleellisesti nopeampaa. Samaa menetel- * * * _ .♦··. 30 mää voidaan käyttää koko kierroslukualueella. Tämän lisäksi mainitun menetelmän • * avulla voidaan saavuttaa suhteellisen hyvä signaalin ja häiriöiden välinen suhde : *** (signaalikohinasuhde). Lisäksi menetelmä on suhteellisen luja, koska se on riippu- • ·♦ vainen moottorityypin parametreistä, joiden herkkyys häiriövaikutuksille on erittäin alhainen. Yksinkertaisimmassa tapauksessa muodostetaan jäännös mitatun tehon ja 3 118164 arvioidun tehon välisestä erotuksesta. Mikäli mitatun tehon ja arvioidun tehon ajallinen kulku on erilainen, ei myöskään erotuksen ajallinen kulku ole vakio. Tätä erotusta, jota jäljempänä kutsutaan jäännökseksi, voidaan käyttää kiertokulma-anturin toiminnan tarkkailemiseksi. Sähköteho voidaan mitata suhteellisen alhaisin kuluin 5 esimerkiksi virran ja jännitteen tuotteesta. Arvioitu teho lasketaan, osittain myös ar voista, jotka havaitaan mittauksesta, esimerkiksi virrasta tai kierrosluvusta, ja toisaalta koneparametreistä, esimerkiksi induktanssista yms. Häiriöttömässä tapauksessa kummankin tehon, ts. mitatun tehon ja arvioidun tai lasketun tehon, tulisi sitten olla yhtäpitäviä toistensa kanssa. Mikäli kiertokulma-anturi tai sen lähtöpiiri häiriin-10 tyisi, arvioidun tehon se osuus muuttuu pakkotoimisesti, joka perustuu mainittuun signaaliin, ts. kierroslukuun tai kiertokulmaan. Näin saadaan mitatun ja arvioidun tehon välille aikaan erotus eli jäännös, joka osoittaa virheen. Tämä menettelytapa toimii myös silloin, kun roottorin on paikallaan esimerkiksi juuttuneena. Tässä tapauksessa voidaan mitata koneen vastaanottama sähköteho. Mainittu teho on kui-15 tenkin puhdasta hukkatehoa, koska minkäänlaista mekaanista tehoa ei toimiteta. Vastaavasti valitun konetyypin kohdalla saadaan kuitenkin myös arvoidulle teholle sama arvo. Koska kierroslukusignaali on nolla, saisivat tässä kohdin ainoastaan hukkatehokomponentit virrata sisään. Tilanne näyttää toiselta, kun kiertokulma-anturi on viallinen ja kierrosluku näyttää nollaa, vaikka roottori itse asiassa pyörii.
20 Tässä tapauksessa mitattu sähköteho on määrän sen verran korkeampi, mikä toimite-taan mekaanisesti roottorin akseliin. Juuttuneen roottorin kohdalla ei kyseessä ··.*, useinkaan ole täydellinen pysähtyminen, vaan roottori pyörii kuitenkin hieman.
• ·
I Myös tämä pieni pyöriminen riittää sen varmistamiseksi, toimiiko kiertokulma- I
]*". anturi, sillä sekä mitattu että arvioitu teho kasvavat tasaisesti. Tuloksena on se, että 25 jäännös pysyy nollassa virheettömän tapauksen kyseessä ollessa.
• · • · :***: Virhekynnys on edullisesti esiasetettu ja virheen katsotaan esiintyvän lähtösignaalis- ♦ ♦ » sa silloin, kun jäännös ylittää virhekynnyksen. Tämä on näennäisesti staattinen me-,··*. nettelytapa. Pienempiä mitatun ja arvioidun tehon välillä esiintyviä poikkeamia ei voida välttää, etenkään silloin, kun kierrosluvussa tapahtuu muutoksia. Nämä eivät * *" 30 kuitenkaan ole kriittisiä, kunhan ne eivät ylitä tiettyä määrää. Kun mainitun kaltai- *. ·.: nen määrä ylitetään, otaksutaan virheen esiintyvän.
♦ · · • · ♦ ·
Vaihtoehtoisen tai lisäkehitysmuodon kohdalla voidaan virhe havaita silloin, kun * * * *·!·’ jäännöksen nousu ylittää tietyssä ajassa ennalta määritetyn raja-arvon. Mikäli siis mitatun ja arvioidun tehon välisen erotuksen muutos tulee liian suureksi, tämä on 35 yleensä selvä osoitus virheen esiintymisestä.
4 1 18164
Arvioitu teho hylätään edullisesti ennalta määritetyn ajan kuluessa virhekynnyksen - ylittämisen jälkeen. Voidaan nimittäin havaita, että jäännöksen kulku on joissakin tapauksissa sellainen, että se ensin nousee ja maksimikohdan saavuttamisen jälkeen jälleen laskee jopa nolla-arvon alapuolelle. Tämä johtuu muun muassa siitä, että & 5 esimerkiksi sellaisen ohjauksen kyseessä ollessa, joka perustuu kiertokulman takai-sinkytkentään, virta lasketaan väärin. Väärin laskettu virta tulee kuitenkin mukaan arvioidun tehon laskentaan siten, että näin voi ilmetä vielä suurempi virhe. Sen välttämiseksi, että nollalinjan ylityksen aikana havaittaisiin vahingossa virheetön tila, arvioitu teho hylätään ennalta määritetyn ajan kuluttua. Edullisesti kone pysäyte-lo tään tai vaihdetaan toiseen ohjaus- tai säätömenetelmään, jossa ei enää vaadita kul-masignaalin takaisinkytkentää.
Vastaavasti virheen esiintyessä ei edullisesti enää käytetä kiertokulma-anturin lähtö-signaalia koneen ohjaamiseksi. Näin vältetään lisävirheiden esiintyminen.
Arvioitu teho muodostetaan edullisesti kuormitusosasta, roottorihukkaosasta, staat- C
15 torihukkaosasta ja magnetointiosasta. Tämä malli toistaa riittävällä tarkkuudella sähkötehonkulutuksen ja sitä voidaan vastaavasti käyttää jäännöksen muodostamiseen.
Tässä yhteydessä on erityisen edullista, että kiertokulma-anturin lähtösignaali virtaa sisään ainoastaan kuormitusosaan. Tämä helpottaa laskentaa ja mahdollistaa signaa- *"·. 20 Iin selkeän erotuksen. Myös laskenta tulee yksinkertaisemmaksi.
• · • ·
Virheen esiintymisen jälkeen kone pysäytetään edullisesti hiljaa. Konetta ei siis toi-sin sanoen pysäytetä äkillisesti, mikä mahdollisesti saattaisi aiheuttaa lisävahinkoja, s"*: vaan sitä jarrutetaan hitaasti. Vaihtoehtoisesti voidaan siirtyä varmuuskäyttömuo- toon, jossa suorituskykyä alennetaan.
M· 25 Keksintöä kuvataan seuraavaksi viitaten edulliseen sovellusesimerkkiin ja liitteenä *...· oleviin piirroksiin, joissa ·,Μ· • · · · kuvioi on kaaviomainen kuva kytkentäjärjestyksestä kiertokulma-anturin valvo-miseksi, « · • · ·· · . ]·. kuvio 2 kuvaa jäännöksen kulkua ensimmäisen käyttötilan kohdalla, • · » • · · 30 kuvio 3 kuvaa jäännöksen kulkua toisen käyttötilan kohdalla, ja kuvio 4 kuvaa erilaisia virran kulkuja.
5 118164
Kuviossa 1 on nähtävissä kolmivaiheinen epätahtimoottori 1, jota ohjataan vaihto-suuntaimen 2 avulla. Moottorin 1 ulostuloakseliin 3 on sijoitettu ainoastaan kaavio-maisesti kuvattu kiertokulma-anturi 4. Taajuusmuuttaja 2 vastaanottaa tulosignaalin-sa Ui, U2, U3 2-3-muuttajasta 5, joka muuttaa tulosignaalit uSd, usq kaksiakselisesta 5 järjestelmästä kolmiakseliseen järjestelmään. EI-piiri puolestaan toimittaa lähtösig-naalit ils i2,13 3-2-muuttajaan 6, joka muuttaa nämä signaalit kolmiakselisesta järjestelmästä signaaleiksi 1^, isq siten, että viimeksi mainitut signaalit viittaavat jälleen kaksiakseliseen koordinaattijäijestelmään. Mikäli seuraavat suureet on varustettu A-merkillä, se merkitsee, että kyseessä ovat sellaiset mitattavat suureet tai vastaavasti) ti näistä johdettavat suureet, joiden arvoon virhe mahdollisesti vaikuttaa. Toisten ^ suureiden kohdalla kyseeseen voivat myös tulla puhtaat laskentasuureet.
Signaali isd johdetaan magnetointivirran laskentalaitteeseen 7, joka laskee magnetointivirran imr ja syöttää sen yhteenlaskupisteen 8 vähennyksen sisääntuloon. Tämän yhteenlaskupisteen 8 yhteenlaskun sisääntuloon johdetaan magnetointivirran Imr 15 ennalta määritetty vertailuarvo. Mainittujen magnetointiarvojen erotus johdetaan magnetointivirran säätölaitteeseen 9, jonka lähtöön toimitetaan signaali isdset* Toisessa yhteenlaskupisteessä 10 muodostetaan suureiden i^t ja isd erotus ja syötetään se isd-kontrolleriin 11, joka muodostaa tulosignaalin u^. Yksinkertaistettuna voidaan sanoa, että magnetointia varten tarkoitettu jännite u^ on pätevä ja se sijoitetaan suo-20 ralle akselille (d-akseli).
• * · • · · ?*·*· Kiertokulma-anturin 4 lähtösignaali johdetaan derivaattoriin 12, jonka ulostulossa ... ilmoitetaan kulmanopeus rnm, joka johdetaan yhteenlaskupisteen 13 negatiiviseen si- ···« sääntuloon. Yhteenlaskupisteeseen 13 johdetaan nopeuden vertailusignaali coset. Yhteenlaskupisteen 13 ulostuloon johdetaan nopeuskontrolleri 14, jonka ulostulossa • · 25 ilmoitetaan suure Tämä suure pienennetään 3-2-muuttajan 6 lähtösuureella, nimittäin suureella i^, ja tulos johdetaan i^-kontrolleriin, jonka ulostulossa luovutetaan jännite u^, joka puolestaan johdetaan 2-3-muuttajaan 5. Yksinkertaistetusti il- • 4 . . Λ *·..* maistuna momenttia varten tarkoitettu jännite Usq on pätevä ja se sijoitetaan poikit- taisakselille (q-akseli).
4 · · *”;* 30 Voidaan havaita, että kiertokulmaa Θ ei johdeta ainoastaan derivaattoriin 12, vaan « · **;·* myös kumpaankin 2-3-ja 3-2-muuttajaan 5, 6. Tämän lisäksi derivoitu kiertokul- : masignaali Θ, ts. signaali ui(t), johdetaan valvontalaitteeseen 16. Mainittu valvonta- *:·· laite 16 sisältää myös 2-3-muuttajan 5 lähtösignaalit ui, u2, u3 ja 3-2-muuttajan 6 tulosignaalit ii, i2, i3.
' ' 6 I
118164
Kuvatun kenttäsuunnatun säädön sijasta olisi mahdollista käyttää tavallista jännite-taajuussäätöä (U-F-säätö). :
Moottorissa 1 olevaa tehoa määritetään käämeissä esiintyvien virtojen ja jännitteiden tavallisen kertomisen avulla, jolloin sitä voidaan pitää mitattuna tehona.
s (i) *L.(0=f(<?,(0i('))
Yhtälö (1) voidaan tunnetulla tavalla muuntaa kaksiakseliseen staattorisuunnattuun ; koordinaattijärjestelmään, jossa Usa kuvaa reaaliosaa ja uSb kuvaa imaginaariosaa: (2) (0=f (»-. (O'- (0+ Käytettäessä muunnoskulmaa p voidaan yhtälö (2) muuntaa myös roottorinvirta-10 suunnatuksi koordinaattijäijestelmäksi, jossa isd ja isq kuvaavat reaaliosaa ja imagi- ' naariosaa: P) 2l*(0 = f(«-(OUO +#,(0/,,(0) -
Mainitut suureet ovat huomattavissa myös kuvion 1 kaaviokuvasta.
Teho Ptotai(t) toistaa itse asiassa moottorin 1 vastaanottamaa tehoa.
* * * i · · " · 15 Moottorimallin avulla voidaan sitten laskea tai arvioida teho Pest(t) • » · ♦ ^ ; (4) Ptest (0 = (0 + Pntorl^ (t) + ^statorloss (0+iU.(0 * · • · • · · ;··*: Yhtälön (4) osat voidaan ilmaista myös seuraavasti: * * * (5) = Zpa>m(t)imr(1)isq(t) • · * * ϋ/· • · · • · * * * ;±‘ 20 (6) 5 (l + Cr,) • · · ··· *·· (7) P*U,<orloK (0 = |*, (t (t) + il (0) ' k 118164 7 ι (s) (9) ^(0=5^,1,(^(0+^(0)+^-^(0) ~ 5 Tällöin yhtälö (5) ilmoittaa kuormitusosan, yhtälö (6) roottorihäviöosan, yhtälöt (7) ja (8) staattorihäviöosan (viitattuna staattorijäijestelmään) ja yhtälö (9) ilmoittaa magnetointihäviöosan. σΓ ja σ5 ilmoittavat roottorin tai vastaavasti staattorin hajain-duktanssin. R* ja Rs kuvaavat roottorin tai vastaavasti staattorin vastusta, Ls on staat- f tinen induktanssi, Lh on staattinen pääinduktanssi. Yhtälö (9) kuvaa siten itse asiassa to induktansseihin tallennettua energiaa.
Kulmanopeus com(t) yhtälössä (5) on derivaattorista 12 kulkeva päivitetty kulmanopeus. Tämä merkitsee sitä, että = 0, kun a>m = 0.
Jos nyt oletetaan, että derivaattorista 12 ei tule sijaintisignaalia tai kulmanopeussig-naalia. Tämä voi tarkoittaa joko sitä, että roottori on täysin pysähdyksissä, koska se 15 esimerkiksi on juuttunut, tai että kiertokulma-anturi 4 tai derivaattori 12 on viallinen. Tämän ratkaisemiseksi voidaan nyt mitata moottoriin kohdistuva teho Ptotai ja verrata sitä arvioituun tehoon Pest.
M· :*·*: Mikäli arvioitu teho Pest vähennetään mitatusta tehosta Ptotai, muodostuu tehojäännös ··· ri. Valvontalaitteen 16 avulla voidaan nyt mitata mainittu tehojäännös ri ja asettaa • » · ·
20 näin asettaa kiertokulma-anturia koskeva diagnoosi. I
!j:’: (1°) 0) • h • « ·«« :***: { 0 kun = ♦*« (11) r(t)= 2 Lh ' , TT—ζρω* (0*«r(0*„(0 kun ä)m(t) = 0 * Ari-<Jr * • · · *»* «·» • · ...
· *. 25 Yhtälö (11) kuvaa ri:n amplitudia sen jälkeen, kun signaali <x>m häviää, ts. sen arvo • · · ***, putoaa nollaan. Sen jälkeen ri muuttaa arvoaan, koska kumpaankin muuttajaan 5, 6 1«»·· 4 ja myös valvontalaitteeseen 16 syötetään väärä kiertokulmasignaali Θ tai vastaavasti väärä kulmanopeussignaali ώ(ϊ).
8 118164
Niin kauan kuin valvontalaite 16 kuitenkin rekisteröi tehojäännöksen ri arvolla nol-la, voidaan lähteä siitä, että kiertokulma-anturi 4, 12 toimii oikein.
Toisessa tapauksessa, ts. silloin, kun kiertokulma-anturi 4 tai derivaattori 12 on viallinen tai signaalijohdin on katkennut, ts. kun ώ„ (t), ts. signaaliarvo on melkein 5 nolla, roottori kuitenkin todellisuudessa vielä pyörii ja moottorinakselia varten tarvitaan yhä sähkötehoa. Tässä tapauksessa mitattu teho Ptotai ei ole muuttunut.
Arvioitu teho on kuitenkin pienentynyt arvon Pioad verran, sillä arvioitu Pioad on verrannollinen arvoon a>m (t), ja tämä suure on nyt nolla. On otettava huomioon, että edellä olevassa tapauksessa &m :ää käytetään ainoastaan kuormitusosaa Pjoad varten. 10 Tämä helpottaa arviointia.
Tarkasteltavana olevassa häiriötapauksessa tehojäännös η on suurempi kuin nolla. Tällöin voidaan todeta, että kulmanopeus ja kiertokulmatieto eivät ole oikein. Jokin osa, kiertokulma-anturi 4, derivaattori 12 tai johdin on viallinen.
Valvontalaitteeseen 16 on tallennettu tarvittavat moottoriparametrit, esim. Lh ja se 15 laskee staattorijännityksen esitietojen usi-3 ja staattorivirtojen isi,3 mitta-arvojen perusteella mainittujen yhtälöiden arvot. Se valvoo arvoa r^ Heti kun kiertokulman ilmaisusta tulee käyttökelvoton, vastaava toimi johdetaan lähtöön S, esimerkiksi vaihtosuuntain 2 kytketään pois.
•S· • · * · jv. Vaihtosuuntain ajetaan kuitenkin edullisesti alas hitaasti, ts. moottoria ei pysäytetä • | 20 äkillisesti, vaan sitä voidaan hidastaa ohjatusti.
»·«· * ·’** Jos kiertokulma-anturi siihen liitettyine yksikköineen toimii oikein, mutta roottori • * ♦ on kuitenkin pysähdyksissä, suureiden Ptotai ja Pest absoluuttiset arvot nousevat ja moottorin virta lisääntyy juuttuneen roottorin vuoksi. Koska kuitenkin kummatkin arvot Ρ^ι ja Pest nousevat suhteellisesti, erotus, ts. tehojäännös r! on yhä nolla. 25 Kiertokulma-anturi pysyy toimintakykyisenä.
··· »·· # | ···' Menetelmää voidaan käyttää myös silloin, kun kiertokulma-anturi 4 ei ole täysin ί f: toimintakyvytön, vaan se toimii esimerkiksi ajoittain. Tällainen tapaus voi olla ky- ·*’*· seessä silloin, kun optisen anturin reiät ovat osittain peittyneitä tai likaantuneita, • · · *, Myös väärennetyn suureen a>m kyseessä ollessa tehojäännös ri poikkeaa nollasta.
30 Näin voidaan osoittaa kiertokuhna-anturin virhetoiminto.
Kuviossa 2 on nähtävissä jäännöksen Γ! kulku korkeiden kierroslukujen kohdalla, nimittäin 100 kierrosta sekunnissa. Voidaan havaita, että ajankohtaan t = 2 s saakka 9 118164 jäännös rv vaihtelee nolla-arvon molemmin puolin. Pientä aaltoilua ei tässä tapauksessa voida välttää. Ajankohdassa t = 2 s esiintyy virhe F, esimerkiksi johdin repeää. '
Jo 3/1000 sekunnin jälkeen tehojäännös poikkeaa selvästi nollasta siten, että virheen havaitseminen on helppoa.
5 Sitä vastoin tavallisesti on vaikeampaa havaita tämän kaltainen virhe alhaisten kierroslukujen kohdalla, esimerkiksi jos kyseessä on 5 kierrosta sekunnissa. Kuten kuviosta 3 voidaan nähdä, tehojäännös η osoittaa myös tällöin selkeää toimintaa. Verrattaessa r^tä nousuun, joka repeämisen F kohdalla on 100 kierrosta sekunnissa nousu on tässä yhteydessä hitaampaa. Virheen havaitseminen on tällöin samoin 10 mahdollista jo 1/100 sekunnin tai viimeistään 4/100 sekunnin jälkeen. Tekniikan ti laan verrattuna mainitut ajat ovat oleellisesti lyhyempiä.
Riin toiminta ajan kuluessa on johdettavissa muuntokulmaan p ja momenttivirtaan isq. p ilmaisee sähköisen kulman roottorivirtasuunnatun ja staattorivirtasuunnatun koordinaattijärjestelmän välillä, ja se voidaan tunnetulla tavalla ilmaista seuraavasti: >
Λ A
is (i2) m jolloin tr on roottoriaikavakio ja Zp vastaa staattorissa olevien napaparien lukumäärää. Ensimmäinen osa vastaa tässä moottorin jättöä ja toinen osa akselin kierroslu-kua laskettuna sähköisinä koordinaatteina. Kiertokulma-anturin täydellisen katkok- * sen aikana toinen osa tulee nollaan. Tällöin muunnoskulmasta tulee virheellinen.
• * · • · ’ ! 20 Tämä tapahtuu myös likaantuneiden aukkojen tai aukkolevyjen kyseessä ollessa • · * •**\ kiertokulma-anturissa 4. Toinen osa poikkeaa silloin oikeasta arvosta. Kun muun noskulmasta p tulee yhtälössä (12) virheellinen, tämä merkitsee sitä, että muuttajis-sa 5, 6 (kuvio 1) tapahtuvat muunnokset eivät myöskään ole oikein, mistä on seu- * · · rauksena mm. isq:n virheelllinen, voimakkaasti muuttuva arvo. Tämä on esimerkiksi 25 nähtävissä kuviossa 4, jossa täysviivoilla on esitetty isq:n "todellinen” arvo, kun taas arvioitu arvo isq on esitetty katkoviivoilla. 3/100 sekunnin jälkeen isq:n amplitudi on ·*": lähes-20 ampeeria.
• · · .
Suureen isq lisäksi myös imr ja isd ovat esillä yhtälöiden 5-9 kaikissa osissa. Näillä : on siten samoin suuri vaikutus suureeseen n.
30 Kuviossa 2 η nousee erittäin nopeasti aina 400 W:iin, minkä osa Pioad tarvitsee aset- * tuen välittömästi nollaan. Edelleen ri nousee 950 W:iin ja laskee sitten jatkuvasti arvoon -2000 W. Tämä vastaa suunnilleen -20 A:n amplitudin ajankohtaa kuviossa 4. Sen estämiseksi, että η otetaan virheellisesti mukaan uudelleen tapahtuvan nolla- 1 18164 ίο linjan läpikulun aikana, huolehditaan välittömästi virheen esiintyessä siitä, että f kaikki sen jälkeen seuraavat arvot hylätään. |
Tehojäännöksen η muutos havaitaan edullisesti jo ennen maksimiarvoa. Tämä havainto voidaan tehdä joko raja-arvon ylittyessä tai ri-käyrän noustessa liian jyrkästi.
5 Menetelmä on suhteellisen vankka koskien tehojäännöksen ja häiriöiden välistä suhdetta. Se on herkkä ainoastaan suhteellisen harvojen moottorimallin parametrien kohdalla (Lh, Ls, σ5, σΓ, Rr, Rs) yhtälöissä (5) - (9) ja askelvasteisiin viitaten simulaatiot ovat osoittaneet, että tehojäännös η heilahtaa jälleen nollaan 1,9 sekunnin kuluessa askeleen hypätessä 100 kierroksesta sekunnissa 5 kierrokseen sekunnissa.
-.5 v • · · * ···· • 1 · • · · * » ...
• · * 1 · * « t 1 *·2».
* 1 • # 1 * 1 * · **·.-• 1 1 • t • · * 1 · ··· • · * · * · · 1 · • · « * • · t • · · *·· • · * · Ψ m Λ m • ···'.
• · · ·♦· · · · · 2 ♦ 1
Claims (8)
1. Menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi sähkökoneessa, tunnettu siitä, että koneen sähköteho mitataan ja käyttämällä kiertokulma-anturin lähtösignaalia arvioidaan teho, jolloin mitatusta tehosta ja arvioidusta tehosta muodostetaan jään- ? 5 nös ja jäännöksen ajallista kulkua valvotaan.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esiasetetaan virhekynnys ja lähtösignaalissa esiintyvä virhe havaitaan, kun jäännös ylittää virhe-kynnyksen. 1
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virhe ha-10 vaitaan, kun jäännöksen nousu ylittää tietyn ajan kuluessa ennalta määritetyn raja- arvon.
4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että arvioitu teho hylätään ennalta määritetyn ajan kuluessa virhekynnyksen ylittämisen jälkeen.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 virheen esiintyessä kiertokulma-anturin lähtösignaalia ei enää käytetä koneen ohjaamiseksi.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että arvioitu teho muodostetaan kuonnitusosasta, roottorihäviöosasta, staattorihäviöosasta • · · ···: ja magnetointiosasta. • · · • · · • · • ·
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiertokulma- * · 1 · anturin lähtösignaali kulkee ainoastaan kuormitusosaan. * · * · ·
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · 1 virheen esiintymisen jälkeen kone kytketään hitaasti pois päältä. · « • ♦ · • · · φ · · φ · • φ • it • • Il I It Φ • Φ · * Φ · • · φ Φ · •Φ···.· • Φ 118164 :ί! Skyddskrav .,
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19927851A DE19927851B4 (de) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | Verfahren zum Überwachen eines Drehwinkelaufnehmers an einer elektrischen Maschine |
| DE19927851 | 1999-06-18 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20001434A0 FI20001434A0 (fi) | 2000-06-16 |
| FI20001434A FI20001434A (fi) | 2000-12-19 |
| FI118164B true FI118164B (fi) | 2007-07-31 |
Family
ID=7911688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20001434A FI118164B (fi) | 1999-06-18 | 2000-06-16 | Menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi sähkökoneessa |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6426633B1 (fi) |
| CN (1) | CN1278673A (fi) |
| DE (1) | DE19927851B4 (fi) |
| FI (1) | FI118164B (fi) |
| GB (1) | GB2352100B (fi) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10154690A1 (de) * | 2001-11-09 | 2003-05-28 | Lenze Drive Systems Gmbh | Verfahren zur sicherheitsgerichteten Drehzahlüberwachung eines geregelten Antriebsmotors |
| US8337166B2 (en) | 2001-11-26 | 2012-12-25 | Shurflo, Llc | Pump and pump control circuit apparatus and method |
| JP2004320945A (ja) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Yaskawa Electric Corp | Ａｃサーボドライバのモータ動力線断線検出方法 |
| US8540493B2 (en) | 2003-12-08 | 2013-09-24 | Sta-Rite Industries, Llc | Pump control system and method |
| DE102004033074A1 (de) * | 2004-07-08 | 2006-02-02 | Dieter Miehlich | Trainingsgerät |
| US8602745B2 (en) | 2004-08-26 | 2013-12-10 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Anti-entrapment and anti-dead head function |
| US8480373B2 (en) | 2004-08-26 | 2013-07-09 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Filter loading |
| US7686589B2 (en) | 2004-08-26 | 2010-03-30 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Pumping system with power optimization |
| US7845913B2 (en) * | 2004-08-26 | 2010-12-07 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Flow control |
| US7874808B2 (en) | 2004-08-26 | 2011-01-25 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Variable speed pumping system and method |
| US8019479B2 (en) | 2004-08-26 | 2011-09-13 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Control algorithm of variable speed pumping system |
| US8043070B2 (en) * | 2004-08-26 | 2011-10-25 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Speed control |
| US8469675B2 (en) | 2004-08-26 | 2013-06-25 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Priming protection |
| DE102008017900A1 (de) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Danfoss Drives A/S | Verfahren zum Erfassen eines Fehlers in einer Drehfeldmaschine |
| EP3418570B1 (en) | 2008-10-06 | 2020-01-22 | Pentair Water Pool and Spa, Inc. | Method of operating a safety vacuum release system |
| US8436559B2 (en) | 2009-06-09 | 2013-05-07 | Sta-Rite Industries, Llc | System and method for motor drive control pad and drive terminals |
| US8564233B2 (en) | 2009-06-09 | 2013-10-22 | Sta-Rite Industries, Llc | Safety system and method for pump and motor |
| US9556874B2 (en) | 2009-06-09 | 2017-01-31 | Pentair Flow Technologies, Llc | Method of controlling a pump and motor |
| AU2011338297B2 (en) | 2010-12-08 | 2016-10-13 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Discharge vacuum relief valve for safety vacuum release system |
| BG1461U1 (bg) * | 2011-03-18 | 2011-07-29 | "Ендектовет" Еоод | Състави за противопаразитно лекарствено средство |
| BR112014010665A2 (pt) | 2011-11-01 | 2017-12-05 | Pentair Water Pool & Spa Inc | sistema e processo de bloqueio de vazão |
| US9885360B2 (en) | 2012-10-25 | 2018-02-06 | Pentair Flow Technologies, Llc | Battery backup sump pump systems and methods |
| DE102014218583A1 (de) * | 2014-09-16 | 2016-03-17 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Überwachungsvorrichtung für eine Elektromaschine, Steuervorrichtung und Verfahren |
| DE102015200459A1 (de) * | 2015-01-14 | 2016-07-14 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Kalibrieren einer elektronisch kommutierten elektrischen Maschine |
| WO2017127720A1 (en) | 2016-01-23 | 2017-07-27 | Kollmorgen Corporation | Method and apparatus for power-saving, fail-safe control of an electromechanical brake |
| DE102020116644A1 (de) | 2020-06-24 | 2021-12-30 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Blockadeerkennung |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01270627A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Hitachi Ltd | トルクセンサ保護装置 |
| JP2515891B2 (ja) * | 1989-09-20 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 角度センサ及びトルクセンサ、そのセンサの出力に応じて制御される電動パワ―ステアリング装置 |
| US5365787A (en) * | 1991-10-02 | 1994-11-22 | Monitoring Technology Corp. | Noninvasive method and apparatus for determining resonance information for rotating machinery components and for anticipating component failure from changes therein |
| JPH06098585A (en) * | 1992-09-14 | 1994-04-08 | Aisin Aw Co | Motor-driven vehicle |
| DE4427697A1 (de) * | 1993-08-11 | 1995-02-16 | Fuji Electric Co Ltd | Steuervorrichtung für Motor mit variabler Drehzahl |
| DE4407474C2 (de) * | 1994-03-07 | 2000-07-13 | Asm Automation Sensorik Messte | Drehwinkelsensor |
| JP3331753B2 (ja) * | 1994-07-12 | 2002-10-07 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | ロータ位置検出手段の異常検出装置及び異常検出方法並びにモータ制御装置 |
| GB9506358D0 (en) * | 1995-03-28 | 1995-05-17 | Switched Reluctance Drives Ltd | Position encoder with fault indicator |
| JPH10185549A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-14 | Nikon Corp | 角度測定装置 |
-
1999
- 1999-06-18 DE DE19927851A patent/DE19927851B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-14 US US09/593,408 patent/US6426633B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-16 FI FI20001434A patent/FI118164B/fi not_active IP Right Cessation
- 2000-06-16 GB GB0014875A patent/GB2352100B/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-19 CN CN00118644A patent/CN1278673A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20001434A0 (fi) | 2000-06-16 |
| CN1278673A (zh) | 2001-01-03 |
| DE19927851A1 (de) | 2001-01-04 |
| DE19927851B4 (de) | 2008-11-13 |
| US6426633B1 (en) | 2002-07-30 |
| GB0014875D0 (en) | 2000-08-09 |
| GB2352100B (en) | 2003-08-20 |
| GB2352100A (en) | 2001-01-17 |
| FI20001434A (fi) | 2000-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI118164B (fi) | Menetelmä kiertokulma-anturin valvomiseksi sähkökoneessa | |
| US6281656B1 (en) | Synchronous motor control device electric motor vehicle control device and method of controlling synchronous motor | |
| US8847529B2 (en) | Electric motor control | |
| US10960922B2 (en) | Fault tolerant field oriented control for electric power steering | |
| US9065376B2 (en) | Method for checking the plausibility of the torque of an electric machine and machine controller for controlling an electric machine and for carrying out the method | |
| KR100919268B1 (ko) | 회전기 제어 장치 | |
| RU2561879C2 (ru) | Устройство управления синхронной машиной с постоянными магнитами | |
| CN101387688B (zh) | 用于电动马达转矩监测的方法和设备 | |
| US9806656B1 (en) | Fault tolerant phase current measurement for motor control systems | |
| US20140184125A1 (en) | Method and device for monitoring a torque of an electric motor | |
| US20110148336A1 (en) | Motor control device and method for controlling brushless motor | |
| KR101518885B1 (ko) | 모터의 홀센서 고장 판단방법 | |
| US10270378B2 (en) | Arrangement and method for monitoring a PSM-machine | |
| JP2013510555A5 (fi) | ||
| US10972032B2 (en) | Method and apparatus for detecting failure of current sensor of motor | |
| KR102466981B1 (ko) | 인버터 스위칭 소자의 고장 검출 장치 및 방법 | |
| US20120242265A1 (en) | Method for operating an electric machine, and drive device | |
| JP2013500697A (ja) | 電気駆動装置の運動変量のフェイルセーフ監視方法および装置 | |
| CN107709932B (zh) | 用于识别分解器的正弦接收线圈/余弦接收线圈的开路的方法和电路 | |
| KR101916046B1 (ko) | 전압 센서 고장 감지 방법 | |
| JP2007315994A (ja) | 回転電機の温度変化検知方法およびその装置 | |
| KR101989596B1 (ko) | 모터 제어 시스템 및 방법 | |
| US9350277B2 (en) | Method of estimating voltage of input terminal of inverter and motor control method using the same | |
| JP2003506808A (ja) | 電気駆動部の測定システムの監視装置 | |
| US7460030B2 (en) | System and method for encoder failure detection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 118164 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |