NL1015153C2 - Werkwijze en inrichting voor het sensorloos schatten van de relatieve hoekpositie tussen de stator en rotor van een synchrone draaistroommotor. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het sensorloos schatten van de relatieve hoekpositie tussen de stator en rotor van een synchrone draaistroommotor.

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het tijdens bedrijf van een synchrone draaistroommotor, omvattende een stator voorzien van een statorwikkel ing met aansluitklemmen voor het aansluiten van klemspanning en klemstroom en een magnetische rotor, sensorloos schatten van de relatieve positie tussen de stator en 10 de rotor.

Voor het optimaal sturen van het door een synchrone motor ontwikkelde koppel is het noodzakelijk om de hoek te kennen tussen de door de statorwikkel ing tijdens bedrijf ontwikkelde magneetfluxvector en de stroomvector van de door de statorwikkeling opgenomen stroom.

15 Voor het bepalen van deze hoek wordt in de praktijk onder andere gebruik gemaakt van sensoren op de as van een roterende synchrone motor of bij een lineaire synchrone motor, door middel van bijvoorbeeld een groot aantal hall sensoren langs de baan, dat wil zeggen de stator van de lineaire synchrone motor.

20 In de praktijk geniet de toepassing van dergelijke sensoren geenszins de voorkeur. Dit, omdat deze sensoren in het algemeen kwetsbaar zijn, gevoel ig voor trilling, vervuiling, niet bestand zijn tegen hoge temperaturen, statische elektriciteit enzovoorts, maar ook omdat voor het aansluiten van de sensoren een afzonderlijke bedrading naar 25 stuurelektronica nodig is. Deze bedrading betekent een verdere bron van storingen en heeft in het algemeen ook een sterk kostenverhogende invloed op de installatie als geheel.

Het bepalen van de hoek tussen de magneetfluxvector en de statorstroomvector zonder het gebruik van mechanische sensoren, ook 30 wel sensorloze sturing genoemd, is voor de industrie zeer interessant.

Bekende sensorloze werkwijzen maken vaak gebruik van de positie-afhankelijke eigenschappen van een synchrone motor zoals een (klein) verschil in de inductiviteit van de statorontwikkeling langs de zogeheten (directe) d-as en quadratuur (q-as) van de rotor. Bij lineaire 35 motoren is deze werkwijze echter onbruikbaar, omdat er bij deze motoren sprake is van een relatief veel grotere luchtspleet tussen de stator en de rotor (dat wil zeggen de zich langs de baan voortbewegende wagen of 1015153 2 dergelijke). Bovendien wordt bij lineaire motoren slechts een gedeelte van de stator (de baan) door de rotor bedekt. Een aanvullend probleem voor het bepalen van de inductiviteit van de statorwikkel ing treedt bij 1 ineaire motoren ook dan op, wanneer er sprake is van geschakelde statoren, dat 5 wil zeggen, waarbij steeds een gedeelte van de totale stator (de baan) actief wordt gemaakt afhankelijk van de positie van de rotor (de wagen). Bij 1 ineaire synchrone motoren voor hoge vermogens en hoge snelheden kunnen de systeemparameters, zoals de momentane inductiviteit en weerstand van de statorwikkeling, voorts vele malen per seconde met grote percentages 10 veranderen.

Aan de uitvinding ligt daarom in eerste instantie de opgave ten grondslag, een werkwijze aan te geven voor het sensorloos verschaffen van een schatting van de relatieve hoekpositie tussen de stator en de rotor van een synchrone elektrische motor, welke werkwijze zowel 15 toepasbaar is voor roterende motoren als lineaire motoren.

Overeenkomstig de uitvinding wordt deze opgave opgelost middels een werkwijze die de stappen omvat van het: 1aagdoorlaatfilteren van de klemspanning; laagdoorlaatfilteren van de klemstroom; 20 - hoogdoorlaatfilteren van de klemstroom; bepalen van de snelheid van de rotor; en uit de gefilterde grootheden bepalen van de relatieve hoekpositie gecorrigeerd met een uit de snelheid afgeleide hoekcorrectie.

25 De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat een schatting van de magneetveldflux kan worden verkregen door het zoals bovenbeschreven filteren van de klemspanning en klemstroom, waardoor elektronisch moeilijk realiseerbare schakelingen voor het differentiëren van de stroom en het openlusintegratie van de spanning worden verhinderd. 30 Voor het bepalen van de relatieve hoekpositie dient de momentane impedantie van de statorwikkeling bekend te zijn.

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarin de statorwikkel ing door een pul sbreedtemodul ator van elektrische energie wordt voorzien wordt de impedantie bepaald uit een door de modulator in de 35 klemspanning en klemstroom veroorzaakte schakel rimpel.

Voor het bepalen van de schakel rimpel is het noodzakelijk om de grondharmonische uit de door de pulsbreedtemodulator 1015153 3 aan de statorwikkeling afgegeven elektrische energie te verwijderen. Dit, omdat de grondharmonische component geen informatie verschaft omtrent de momentane inductiviteit en weerstand van de statorwikkeling. Omdat de synchrone motor in de praktijk zeer snel kan accelereren, is het door 5 middel van gebruikelijke laagdoorlaatfilters wegfilteren van de grondharmonische component dan ook geen optie.

Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de grondharmonische component effectief uit de aan de statorwikkeling toegevoerde energie verwijderd middels transformatie naar 10 een met de rotor synchroon assenstelsel. In dit assenstelsel wordt bij iedere mogelijke snelheid van de rotor de grondharmonische component tot een gelijkspanningscomponent getransformeerd. Na het verwijderen van deze gelijkspanningscomponent resteert slechts de schakelrimpel op de statorstroom en de statorklemspanning.

15 In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden voorafgaand aan de transformatie de klemspanning van de synchrone motor laagdoorlaat- en de statorstroom hoogdoorlaat- en laagdoorlaatgefilterd, waarbij de grondharmonische door hoogdoorlaatfiltering uit de getransformeerde statorklemspanning en 20 statorstroom wordt verwijderd, hetgeen resulteert in een getransformeerde statorklemspanningsrimpel en getransformeerde statorstroomrimpel.

Als gevolg van de laagdoorlaatfiltering van de statorklemspanning komt de getransformeerde statorklemspanningsrimpel overeen met de klemflux van de statorwikkeling, zodat overeenkomstig een 25 weer verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding de momentane inductiviteit van de statorwikkeling kan worden geschat uit het quotiënt van de statorklemspanningsrimpel en de statorstroomrimpel, waarbij is aangenomen, dat de relatie tussen de stroom en flux in een spoel lineair is, uiteraard zolang de spoel magnetisch onverzadigd is.

30 Overeenkomstig de uitvinding kan het genoemde quotiënt met voordeel worden bepaald uit het lopende gemiddelde van het product van de statorklemspanningsrimpel en de statorstroomrimpel gedeeld door het lopende gemiddelde van het kwadraat van de statorstroomrimpel, waarbij de lopende gemiddelden kunnen worden bepaald uit laagdoorlaatfiltering 35 van de betreffende producten.

Gebleken is, dat bij motoren van relatief hoog vermogen de impedantie van de statorwikkeling bij enige snelheid doorgaans dominant 1015153 4 is ten opzichte van de weerstand van de statorwikkeling. In een weer verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding kan volstaan worden om de weerstand van de statorwikkeling vast te kiezen, waaronder begrepen een weerstand gelijk aan nul. In het algemeen wordt hierdoor 5 slechts een geringe fout in de geschatte hoekpositie geïntroduceerd.

Bij lage snelheden van de motor en hoge stromen kan de klemspanning van de statorwikkeling tot meer dan 100 maal groter zijn dan de interne spanning van de statorwi kkel ing, waardoor de inductiviteit en weerstand voor het met een gewenste nauwkeurigheid schatten van de 10 relatieve hoekpositie niet meer uit de schakelrimpel kunnen worden afgeleid.

Voor het rond stilstand van de rotor bepalen van de relatieve hoekpositie voorziet de werkwijze volgens de uitvinding in een nog weer verdere uitvoeringsvorm daarin, dat de door de 15 pulsbreedtemodulator aan de statorwikkel ing toegevoerde elektrische energie wordt onderbroken, waarbij de statorklemspanning wordt gemeten en de hoekpositie wordt geschat uit de gemeten statorklemspanning bij onderbroken energievoorziening.

Aan deze uitvoeringsvorm ligt de gedachte ten grondslag, 20 dat de gemeten statorklemspanning, wanneer de statorstroom gelijk aan nul is, precies gelijk is aan de interne spanning, welke op zijn beurt wordt bepaald door de magneetfluxverandering. Uit de gemeten klemspanning kan bijgevolg de magneetflux worden bepaald en bijgevolg de relatieve hoekpositie tussen de stator en de rotor.

25 Door het volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding afwisselend bekrachtigen en weer onderbreken van de energievoorziening aan de statorwikkel ing kan ook rond stilstand van de rotor een effectieve bepaling van de hoekpositie worden verkregen.

De uitvinding voorziet tevens in het automatisch 30 omschakelen van de bepaling van de hoekpositie uit enerzijds de schakelrimpel en anderzijds het onderbreken van de energievoorziening, zodanig, dat de hoekpositie wanneer de gemeten statorklemspanning tijdens onderbroken energievoorziening hoger is dan een vooraf bepaalde waarde, wordt geschat aan de hand van de schakelrimpel. Deze wijze van 35 overschakelen kan voor alle typen motoren met alle mogelijke stator- en rotorconfiguraties aan de hand van de hoogst toelaatbare stroom in de statorwikkel ing en een wenswaarde van de stroom worden toegepast.

1015153 5

De werkwijze volgens de uitvinding is geschikt voor het bepalen van de relatieve hoekpositie tussen de stator en de rotor van synchrone motoren omvattende een permanent magnetische rotor, een elektrisch bekrachtigde rotor, éénfasige motoren, meerfasige motoren, 5 roterende motoren en lineaire motoren ongeacht het vermogen daarvan.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het volgens de boven besproken werkwijze schatten van de relatieve hoekpositie tussen de stator en rotor van een synchrone motor, waarbij de statorwikkeling door een pulsbreedtemodulator van elektrische energie 10 wordt voorzien.

Fig. 1 toont in blokschemavorm een uitvoeringsvorm van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont in blokschemavorm een schakeling voor het schatten van het momentane inductiviteitsdeel van de impedantie van de 15 statorwikkeling volgens de uitvinding.

Fig. 3 toont in blokschemavorm een schakeling voor het schatten van het weerstandsdeel van de statorwikkeling volgens de uitvinding.

Fig. 4 toont in blokschemavorm een schakeling voor het 20 bepalen van de schakel rimpel uit de gefilterde klemspanning en klemstroom volgens de uitvinding.

In het navolgende wordt, voor het meer in detail uitleggen van de uitvinding, uitgegaan van synchrone draaistroommachines, in het algemeen drie-fasig, waarbij permanente magneten zijn toegepast. 25 In de Engelstalige vakliteratuur zijn dergelijke synchrone draaistroommachi nes bekend onder het acronym PMSM ("Permanent Magnet Synchronous Machines"). Voorts wordt aangenomen dat de permanente magneten op het bewegende deel, dat wil zeggen de rotor, van de motor zijn aangebracht en dat de wikkelingen op het niet-bewegende deel, de stator, worden 30 bekrachtigd met behulp van een regelbare voedingsbron, bij voorkeur een pulsbreedtemodulator., welke zo nodig drie-fasig kan zijn uitgevoerd. Voorts wordt aangenomen dat een lineaire motor kan worden beschouwd als een "uitgerolde" roterende motor.

In het geval van een drie-fasige synchrone motor wordt de magneetveldflux als een fluxvector beschouwd. De stromen in een drie-fasige statorwikkeling kunnen eveneens worden vereenvoudigd tot een 1015153 6 effectieve stroomvector i.

Indien de fluxvector wordt geschreven als een complexe grootheid volgens: 5 \ = * · ej (1) waarin: Ψ = magneetfluxsterkte Θ = relatieve hoekpositie tussen de magneetfluxvector 10 van de stator en de rotor, kan eenvoudig worden ingezien dat een verandering van de relatieve hoekpositie tussen de stator en de rotor een fluxverandering in de statorwikkeling veroorzaakt, hetgeen kan worden waargenomen als een 15 geïnduceerde spanning e.

De geïnduceerde spanning e is een interne, niet direct op de aansl uitklemmen van de statorwikkel ing meetbare grootheid, als gevolg van de impedantie van de statorwikkeling.

20 Aangenomen dat de impedantie van de statorwikkeling een ohms weerstandsdeel R en een inductiviteitsdeel L bezit, kan de spanning op de klemmen van de statorwikkeling worden berekend volgens: -* d^ 25 e ~ir <2) F-ixi, (3) 30 u = R*i+L — + e (4) dt 35 waarin: F = op de rotor uitgeoefend koppel of aandrijfkracht. Uit vergelijking (4) blijkt dat de geïnduceerde spanning e kan worden bepaald wanneer de waarden van R en L evenals de actuele 40 waarden van i, di/dt en u bekend zijn.

Een probleem hierbij wordt daardoor gevormd dat bij lage rotorsnelheden en hoge statorstromen, de spanning u wel meer dan 100 1015153 7 maal groter kan zijn dan de spanning e, waardoor deze met onvoldoende nauwkeurigheid kan worden bepaald. Voor het bij lage snelheden bepalen van de gewenste hoek dient de stroom i gelijk aan nul te worden gemaakt, hetgeen echter impliceert dat er dan ook geen aandrijfkracht F wordt 5 ontwikkeld.

Om de met elektronische schakelingen problematisch realiseerbare term di/dt te vermijden, wordt vaak getracht om vergelijking (4) in de vorm van een integraal vergelijking te schrijven volgens: 10 = / (u-i.R)dt - L . i (5)

Voor het met elektronische schakelingen realiseren van de vergelijking (5) is er echter sprake van een openlusintegratie, hetgeen eveneens zeer problematisch te realiseren is, zelfs bij nauwkeurige 15 schattingen van R en L, als gevolg van drift en dergelijke.

De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat vergelijking (5), na het vermenigvuldigen van de linker- en rechterdelen daarvan met de overdrachtsfunctie van een hoogdoorlaatfilter, overeenkomstig de schrijfwijze volgens Laplace resulteert in: 20

A ST T ST

Ψ =-- · =-· (u—i»R)--· i*L (6) 1+ST 1+ST 1+ST 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1015153 waarin: Λ 2 Ψ = geschatte magneetflux 3 s = Laplace operator 4 r = tijdconstante hoogdoorlaatfilter 5 waarbij: 6 0^ = 1/7 = kantel frequentie hoogdoorlaatfilter.

7

Uit vergelijking (6) is te zien dat een integrator 8 vermenigvuldigt met een hoogdoorlaatfilter tot een laagdoorlaatfilter 9 resulteert r/(l+sr), zodat voor het doel van de uitvinding kan worden 10 volstaan met laagdoorlaatfiltering van de klemspanning en klemstroom van 11 de statorwikkeling. De elektronisch problematisch realiseerbare openlusintegratie wordt op deze manier vermeden, echter een resterend

A

8 effect is dat de hoek van de geschatte fluxvector ψ in vergelijking (6) verdraaid is met de fasehoek van het betreffende hoogdoorlaatfilter bij de frequentie waarop de synchrone machine werkt.

Bijgevolg omvat de uitvinding een effectieve compensatie 5 van deze fasehoek in de geschatte fluxvector, waardoor effectief een integratorfunctie ontstaan zonder openlusproblemen (drift en offset) en waarin na deze compensatie uiteraard geen sprake meer is van fasedraaiing.

Voorts volgt uit vergelijking (6) dat tussen de

A

10 werkelijke magneetveldflux en de geschatte flux ϋ bij stilstand een hoek van 90° bestaat, bij een hoekfrequentie ω = ω: = 1/r bedraagt deze fasedraaiing 45° en bij zeer hoge snelheden gaat de fasefout uiteindelijk naar 0°.

De fasefout kan voor positieve waarden van ω worden 15 beschreven als: 7Γ φ = -- arctan (ω·τ) (7) 2 20 waarin: φ = fasefout.

Aan de hand van vergelijking (7) kan een schatting van de momentane snelheid van de motor worden bepaald, welke evenredig is met de hoekfrequentie ω.

25 Beschouw thans het blokschema van Fig. 1.

Hierin geldt dat alle signalen met subscript αβ vectoren zijn welke bestaan uit een a- en een β-component in een orthogonaal assenstelsel α, β dat refereert aan de "vaste" wereld.

Ua)S is de klemspanning op de statorwikkeling en Ia(Sis 30 de klemstroom in de statorwikkeling.

Vergelijking (6) wordt hierin gerealiseerd middels de laagdoorlaatfliters 1, 2, het hoogdoorlaatfilter 3, een schatting Rest zijnde een schatting voor het weerstandsdeel van de impedantie van de statorwikkeling, een schatting Lest zijnde het inductiviteitsdeel van de 35 impedantie van de statorwikkel ing en sommatie-organen 4, 5 geschakeld zoals getoond.

Dat wil zeggen, laagdoorlaatfiltering van UejS verschaft een term evenredig met de hoogdoorlaatgefilterde magneetflux Ψ2Λ/,, 1015153 9 laagdoorlaatfiltering van de klemstroom Ιαβ verschaft een ladingsterm Q2e/} en de hoogdoorlaatgefilterde stroom Ια/Ι verschaft een hoogdoorlaat-gefilterde stroomterm I2e/J.

Vermenigvuldiging van Q20,/Jmet Rest en vermenigvuldiging 5 van 12^ met Lest en het via de sommatie-organen 4, 5 respectievelijk aftrekken van de aldus vermenigvuldigde termen van ν2αβ leidt tot een schatting van de magneetflux welke overeenkomt met de geschatte flux Λ Ψ volgens vergelijking (6).

10 De index "2" in de gefilterde grootheden verwijst naar de tijdconstante r2 van de betreffende filters 1, 2, 3.

Zoals boven uiteengezet, is er voor het bepalen van de werkelijke magneetveldflux een correctie van de geschatte flux ^αβ met de fasefout φ uit vergelijking (7) noodzakelijk. Dit wordt in de 15 inrichting volgens de uitvinding bewerkstelligd middels een vertragingsloos laagdoorlaatfilter 6 met een PLL (Phase Locked Loop)-structuur.

Het filter 6 bestaat uit een vectorrotator 7, welke de geschatte magneet veldflux 411^ in een component ^ en een component ^Md verwerkt, dat wil zeggen een component langs de directe of d-as en een 20 component langs de kwadratuur of q-as van de rotor.

Door middel van de bewerking arctan2(^Mq, ^Md) wordt door middel van een hiervoor ingerichte schakeling 8 een schatting van de hoekfrequentie yhs verkregen. Door middel van een controller 9 wordt hieruit een schatting voor de frequentie ω waarmee de rotor draait 25 bepaald. Deze frequentie ω wordt gebruikt voor het volgens vergelijking (7) bepalen van de hoekfasefout φ middels een daartoe geschikt geïmplementeerde schakeling 10. Uit de door de controller 9 bepaalde hoek en snelheid van de magneetfluxvector * en de fasefout φ volgens de schakeling 10, wordt door middel van een sommator 11 een terugkoppel hoek 30 ef aan de vectorrotator verschaft, voor het geschikt roteren van de geschatte magneetfluxvector ΨΜβ„.

Kennis van de waarden van L en R is van wezenlijk belang om de relatieve hoekpositie Θ te bepalen, zoals duidelijk volgt uit vergelijking (6).

35 In grote machines wordt de impedantie van de statorwikkeling bij enige snel heid doorgaans gedomineerd door de reactantie <jL, dat wil zeggen ωί is doorgaans dominant ten opzichte van de ohmse 1015153 10 weerstand R. Zoals in de aanhef reeds beschreven, kunnen het inductiviteitsdeel L en het weerstandsdeel R vele malen per seconde met forse percentages veranderen, zodat in elk geval niet kan worden uitgegaan van een voorafbepaal de waarde van de inductiviteit L.

5 Om de momentane waarde van L te bepalen, wordt overeenkomstig de uitvinding gebruik gemaakt van de schakelrimpel welke door een regelbare stroombron, zoals een pulsbreedtemodulator die de motor van elektrische energie voorziet, wordt veroorzaakt. De grondharmonische component van zowel de stroom als de spanning geven geen informatie omtrent 10 R en L omdat de spanning e de fase en amplitude van de stroom I ten opzichte van u zeer sterk beïnvloedt. Bijgevolg zal de grondharmonische component van zowel de stroom als de flux moeten worden verwijderd om een schatting van L te bewerkstelligen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt 15 de grondharmonische component effectief verwijderd door transformatie van de laagdoorlaatgefilterde klemspanning, de laagdoorlaatgefilterde klemstroom en de hoogdoorlaatgefilterde klemstroom naar een met de rotor synchroon assenstelsel, gerelateerd aan de hoek Θ van de actuele geschatte fluxvector. In dit assenstelsel wordt bij iedere mogelijke snelheid de 20 grondharmonische component tot een gelijkspanningscomponent getransformeerd. Door middel van een hoogdoorlaatfilter kan deze gelijkstroomcomponent worden verwijderd zodat slechts de rimpel op de stroom en de klemflux, dat wil zeggen de laagdoorlaatgefilterde klemspanning, overblijft. Omdat de relatie tussen de klemstroom en de 25 klemflux in een spoel lineair is, mits de betreffende spoel of wikkeling niet verzadigd is, kan door middel van een correlator het best passende quotiënt, de geschatte inductiviteit, uit deze rimpels worden bepaald volgens: ΔΨ Δψ · Δΐ 30 Lest--- -— (8) Δΐ (Δΐ)2 waarin: Δψ = magneetfluxrimpel 35 Δΐ = stroomrimpel.

Beschouw opnieuw Fig. 1. Om duidelijk te maken dat voor het bepalen van de stroomrimpel en fluxrimpel filtering van de klemspanning Ue/J en de klemstroom Ia/J met filters op een andere kantel frequent ie kan 1015153 11 worden uitgevoerd, zijn verdere laagdoorlaatfliters 12, 13 en een hoogdoorlaatfilter 14 getoond, met tijdconstante r3, welke respectievelijk de gefilterde grootheden Ψ3αρ, Q3a/, en 13^ verschaffen. Deze grootheden worden toegevoerd aan een schakeling 15 voor het uit de gefilterde 5 grootheden verwijderen van de grondharmonische of fundamentele componenten, middels transformatie naar een met de rotor synchroon assenstelsel. Door middel van correlatoren 16, 17 worden hieruit schattingen voor het inductiviteitsdeel Lest en het weerstandsdeel Rest bepaald.

Fig. 2 toont een uitvoeringsvorm van een correlator 10 16 waarbij de magneetfluxrimpel ΨΓΐρ en de stroomrimpel Irip hoogdoorlaat worden gefilterd door middel van filters 18, 19. Vervolgens wordt door middel van schakelingen 20, 21 in-producten bepaald van respectievelijk φΜρ en Ir1p en van Ir1p en Ir1p, hetgeen vectoren zijn. De aldus verkregen in-producten worden laagdoorlaatgefilterd doormiddel van respectievelijk 15 filters 22, 23 waarna het quotiënt wordt bepaald middels een deler 24. Een en ander overeenkomstig vergelijking (9).

Een schatting voor het weerstandsdeel Rest wordt verkregen uit de fluxrimpel *r1p en de ladingsrimpel Qrip, door hoogdoorlaatfiltering middels filters 25, 26, het vervolgens bepalen van 20 het in-product van ΨΓΐρ en Qr1p door middel van een geschikte schakeling 27, het bepalen van het in-product van ΨΗρ en Qr1p door middel van een betreffende schakeling 28, het vervolgens laagdoorlaatfilteren van de bepaalde in producten door middel van respectieve laagdoorlaatf liters 29, 30 en het vervolgens uit deze gefilterde in-producten bepalen van het 25 quotiënt door middel van een deler 31.

Fig. 4 toont een mogelijke implementatie van de schakeling 15 voor het transformeren van de gefilterde grootheden Ψ3αΡ, Q3ajS en I3a/J. In Fig. 4 zijn voor een willekeurige van deze grootheden, aangeduid met Xap, de verschillende bewerkingen getoond middels een eerste 30 vectorrotatie 32, hoogdoorlaatfiltering 33 en het vervolgens weer terug transformeren door middel van vectorrotatie 34. Uit de vectorrotator 34 volgen weer de componenten in het α, β assenstelsel.

Rond stilstand wordt een schatting bepaald waarbij uitgegaan wordt van een vaste waarde van R, waaronder de waarde nul.

35 De uitvinding voorziet tevens in het overschakelen van de schatting van de waarden van de impedantie rond stilstand en wanneer de betreffende motor enigszins op toeren is.

1015153

Claims (16)

1. Werkwijze voor het tijdens bedrijf van een synchrone draaistroommotor, omvattende een stator voorzien van een statorwikkeling 5 met aansluitklemmen voor het aansluiten van klemspanning en klemstroom en een magnetische rotor, sensorloos schatten van de relatieve positie tussen de stator en de rotor, welke werkwijze de stappen omvat van het: - laagdoorlaatfi1 teren van de klemspanning; - laagdoorlaatfilteren van de klemstroom; 10. hoogdoorlaatfilteren van de klemstroom; - bepalen van de snelheid van de rotor; en - uit de gefilterde grootheden bepalen van de relatieve hoekpositie gecorrigeerd met een uit de snelheid afgeleide hoekcorrectie.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de statorwikkeling 15 door een pulsbreedtemodulator van elektrische energie wordt voorzien en de voor het bepalen van de positie benodigde impedantie van de statorwikkeling wordt bepaald uit een door de modulator in de klemspanning en klemstroom veroorzaakte schakel rimpel.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat 20 de impedanti e van de statorwi kkel i ng wordt bepaal d ui t de door de modul ator in de gefilterde grootheden veroorzaakte schakel rimpel.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de schakel rimpel wordt bepaald door het door middel van hoogdoorlaatfil tering verwijderen van de fundamentele component of grondharmonische 25 na transformatie van de gefilterde grootheden naar een met de rotor synchroon assenstelsel.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarin de transformatie naar het met de rotor synchrone assenstelsel rotatie van de gefilterde grootheden over de bepaalde relatieve hoekpositie omvat.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarin uit de schakel- rimpel van de gefilterde grootheden een schatting van de momentane impedantie van de statorwikkeling wordt afgeleid, omvattende een momentaan weerstandsdeel en een momentaan inductiviteitsdeel.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin het momentane 35 inductiviteitsdeel wordt geschat uit het quotiënt van het laagdoorlaat-gefilterde in-product van de schakel rimpel in de laagdoorlaatgefilterde it01 5153* 4 klemspanning en de hoogdoorlaatgefilterde klemstroom, en het laagdoorlaatgefilterde in-product van de schakel rimpel in de hoogdoorlaatgefilterde klemstroom.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin het momentane 5 weerstandsdeel wordt geschat uit het quotiënt van het laagdoorlaatgefil-terde in-product van de schakel rimpel in de laagdoorlaatgefilterde klemspanning en de laagdoorlaatgefilterde klemstroom, en het laagdoorlaatgefilterde in-product van de schakel rimpel in de laagdoorlaatgefilterde klemstroom.

9. Werkwijze volgens conclusie 7 of 8, waarin de betreffende quotiënten worden bepaald uit de in-producten en lopende gemiddelden van de gefilterde grootheden.

10. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin het weerstandsdeel van de impedantie van de statorwikkeling vast wordt verondersteld, 15 waaronder begrepen een waarde gelijk aan nul.

11. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 2 tot en met 10, waarin rond stilstand van de rotor de door de pulsbreedte-modulator aan de statorwikkeling toegevoerde elektrische energie wordt onderbroken, waarbij de relatieve hoekpositie wordt geschat uit de gemeten 20 klemspanning bij onderbroken energievoorziening.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarin de pulsbreedte-modulator afwisselend wordt geschakeld in een toestand van hoge impedantie, waarin geen elektrische energie aan de statorwikkeling wordt toegevoerd en een actieve toestand voor het aan de statorwikkeling toevoeren van 25 elektrische energie, waarbij in de toestand van hoge impedantie de klemspanning wordt gemeten voor het hieruit schatten van de relatieve hoekpositie.

13. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarin de geschatte relatieve hoekpositie door middel van 30 vertragingsloze laagdoorlaatfiltering overeenkomstig een Phase Locked Loop (PLL)-structuur van hoogfrequente ruis wordt ontdaan.

14. Inrichting voor het tijdens bedrijf van een synchrone draaistroommotor, omvattende een stator voorzien van een statorwikkeling met aansluitklemmen voor het aansluiten van klemspanning en klemstroom 35 en een magnetische rotor, schatten van de relatieve positie tussen de stator en de rotor, welke inrichting omvat: 1Q151 - middelen voor het laagdoorlaatfiHeren van de klemspanning; - middelen voor het laagdoorlaatfiHeren van de klemstroom; - middelen voor het hoogdoorlaatfilteren van de klemstroom; - middelen voor het bepalen van de snelheid van de rotor; en 5. middelen voor het uit de gefilterde grootheden bepalen van de relatieve hoekpositie gecorrigeerd met een hoekcorrectie.

15. Inrichting volgens conclusie 14, ingericht voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-13.

16. Synchrone draaistroommotor omvattende een inrichting 10 volgens conclusie 14 of 15. 1015153p