NO851325L - Fremgangsmaate og anordning til aa stabilisere stedskurven for en vektor dannet ved integrasjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til å stabilisere stedskurven for en model1vektor for en vektoriell fysikalsk størrelse hvor modellvektoren dannes ved integrasjon av en forskri ftsvektor i en regnekobling som inneholder minst én integrator og fremgangsmåten oppviser de trekk som er angitt i ingressen til patentkrav 1 (kjent fra DE-PS 18 06 769). Videre gjelder oppfinnelsen en anvendelse av fremgangsmåten samt en anordning til formålet.

Det problem som ligger til grunn for oppfinnelsen, er betinget av innflytelsen av integrasjonsfeil i tekniske integratorer ved bestemmelsen av regnestørrelser som ved styringen av tekniske prosesser behøves som matematiske gjengivelser av fysikalske størrelser med integrale relasjoner.

Ved et foretrukket anvendelsesområde for oppfinnelsen blir en dreiefeltmaskin styrt eller regulert høydynamisk ved at dens statorstrøm foreskrives av en omretter i avhengighet av to fluksretningsrelaterte styrestørrelser som påvirker de fluksparallelle og de på fluksen loddrette statorstrøm-komponenter uavhengig av hverandre. For å gå over fra de fluksretningsrelaterte styrestørrelser til de romfaste, såkalte "statorrelaterte" innstillingsstørrelser for omretteren behøves en informasjon om fluksvektorens retning, og er en regulering av fluksen gunstig, må også fluksvektorens verdi bestemmes.

I tysk patentskrift 18 06 769 er der til formålet foreslått en såkalt "spenningsmodell" som i samsvar med relasjonene

ut fra statorspenningsvektoren ug og statorstrømvektoren i_ , som lar seg beregne f.eks. som statorrelaterte ortogonale komponenter (indeks sl og s2) ut fra tilsvarende spennings-strømverdier, samt parametre for statormotstanden r og spred-ningsinduktiviteten 1° beregner EMK-vektoren eg og - ved hjelp av integratorer til komponentvis integrasjon - den tilsvarende fluksvektor Yg i ortogonale statorrelaterte

koordinater. Men da integratorer oppviser nullpunkt-avdrift og andre integrasjonsfeil, må den modellvektor som beregnes som modellfluks i denne regnekobling;sondres fra det matematiske integral av forskriftsvektoren e . Den utregnede fluksvektor Y_ser altså bare en ufullkommen gjengivelse av den virkelige fluks.

På fig. 1 er modellvektoren ¥ vist i et stasjonært koordinatsystem med koordinataksene S1 og S2. I dette koordi-natdiagram har den de komponenter ¥ ^ og ¥^ som ses på figuren; og som i henhold til koordinatrelasjonene ¥ ^ = H</->coscpsog<y>S2= ^'sincpser matematisk ekvivalente med

den polare verdikoordinat ¥ (modellvektorverdi) og den polare vinkelkoordinat cpg (modellvektorens retning i S1, S2-systemet) .

For behandlingen av vinkelkoordinaten er det ofte gunstig å la en vektor representere ved et vinkel funksjonspar (cos cpg, sin cpg) som angir de kartesiske komponenter av en enhetsvektor cp_ som er gitt med vinkelen cp . Såkalte "vektor-analysatorer" leverer ut fra vektorkomponentene vektorens verdi og vinkel f unks jonsparet. Dreining av vektoren _T

en vinkel e tilsvarer en dreining av koordinatsystemet og kan gjennomføres ved en vinkeladdisjon i et såkalt "vektordreieledd" som får dreievinkelen e tilført som tilsvarende enhetsvektor z_ - (cos e, sin e). Vektorens vinkelkoordinat i det dreiede koordinatsystem svarer til en ny enhetsvektor (c£s+£) hvorfra man ved komponentvis multiplikasjon med den uforandrede verdi ¥ får de tilsvarende kartesiske vektorkomponenter i det dreiede system resp. den dreiede vektors komponenter i det opprinnelige system.

Fig. 1 anskueliggjør nå det tilfelle at den vektorielle fysikalske størrelse 4^s riktignok roterer jevnt i det faste koordinatsystem og derfor måtte representeres matematisk ved komponentene T-cos o)t og f-sin cot (noe som svarer til en sentrisk krets om koordinatsystemets origo Oo), men av-driften i tekniske integratorer fører til at stedskurven for den modellvektor V_ s som leveres av integratorene, for-løper eksentrisk. Som stedskurvens "eksentrisitet" eller "likeandelsvektor" betegnes i den forbindelse den vektor A som fører fra origo Oo til stedskurvens midtpunkt 0. Denne

vektor har de statororienterte kartesiske koordinater Ag1

og As2' De kartesiske komponenter T . og ¥^av modellvektoren

blir dermed Y , = A , + ¥ ■ cos cot, Y _ = A0+ Y-sin cot med

s1 sl s2 s2

likeandelene A . og A „.

s 1 ^ s2

For å undertrykke disse likeandeler gir den nevnte DE-

PS 18 06 769 anvisning på å føre modellvektoren ^g for

fluksen via en nullpunkt-regulator som ut fra den danner en korreksjonsvektor. Den vektorielle sum (sumvektor) av den negative korreksjonsvektor og den på forhånd gitte EMK-vektor eg blir så underkastet integrasjon for dannelsen av selve vektoren ¥ .

—s

Den reguleringssløyfe som dannes på denne måte, regulerer således likeandelen i integratorutgangen til null, men forår-saker en vinkelfeil som dynamisk og stasjonært fører til en feilinnstilling av modellvektoren og stadig blir større ved lavere frekvenser. Derfor må denne likeandelsregulering bare gripe inn relativt svakt og kan ikke utregulere større feil. Av den grunn er der i den nevnte DE-OS 28 33 542 foreslått en såkalt "adaptiv spenningsmodell" hvor tilbakeførings-sløyfen er ført parallelt via en P-regulator og en I-regulator hvis gjennomgrep er veiet frekvensavhengig. Man får dermed riktignok en av frekvensen uavhengig feilvinkel som man kan ta hensyn til ved utformingen av styringen så lenge den kan holdes forholdsvis liten. For en tilstrekkelig stabilitet av stedskurven kreves imidlertid feilvinkler opp til 40°

som vanskelig lar seg kompensere ved styringen.

Derfor gir DE-OS 30 26 202 anvisning på å utregulere modellvektoren i tilbakeføringssløyfen ikke til null, men til en ønskeverdi tilveiebragt på annen måte. For der foreligger også andre muligheter for beregning av fluksen ut fra egnede måleverdier. Således kan der særlig benyttes en kjent regnekobling som betegnes som " strømmodell " f og som ut fra statorstrømmen, rotorstillingen (eller også rotorfre-kvensen) sam^ ved synkronmaskiner, ut fra magnetiseringsstrømmen beregner den fluks som induseres i maskinen/ ved å gjengi maskinens dynamiske prosesser.

Denne strømmodel1 er gunstig særlig når den elektro-motoriske kraft ved lave omdreiningstall bare har små ampli-tuder og fluksberegningen i spenningsmodellen derfor er be-heftet med regnefeil. Ved denne kjente anordning benyttes imidlertid den av strømmodulen beregnede modellvektor som ønskeverdi for nullpunktregulatoren i spenningsmodellens tilbakeføringssløyfe, og nullpunktregulatorens gjennomgrep er i den grad frekvensavhengig at denne nullpunktregulering i praksis bare er effektiv ved lave frekvenser. Dette fører til at spenningsmodellen ved lave frekvenser blir ført av strømmodellen. Strømmodellen bestemmer da langt på vei spenningsmodellens modellvektor, og først ved høyere frekvenser overveier spenningsmodellens innflytelse. Dette opplegg gjør det riktignok mulig å bestemme fluksvektoren innen et stort frekensområde uten at det behøves å koble om mellom strøm-modell og spenningsmodell, men spenningsmodellens resultat blir avhengig av strømmodellens kvalitet. Dessuten forutsetter det eksistensen av strømmodellen. Lignende forhold gjelder også dersom spenningsmodellen skulle føres av den ønskeverdi som foreskrives for reguleringen av fluksen. I den forbindelse ble det også allerede foreslått å regne om den modellvektor som leveres av spenningsmodellen og den vektor som leveres av strømmodellen som ønskeverdi til respektive polarkoordinater for å bestemme den av tilsvarende regulatorer dannede korreksjonsvektor i polarkoordinater og koble den til forskriftsvektoren e .

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave ved en slik spenningsmodell (eller mer generelt ved en regnekobling inneholdende integratorer for dannelse av en modellvektor) ved integrasjon av en forskriftsvektor som tilsvarer en fysikalsk størrelse og dannes ut fra måleverdier på mest mulig feilfri måte å undertrykke integratoravdrift og stabilisere modellvektorens stedskurve.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved en fremgangsmåte som oppviser de trekk som er angitt i krav \ og som særlig i samsvar med krav 11 kan anvendes ved en dreiefeltmaskin. En anordning som oppfinnelsen gir anvisning på til formålet er angitt i patentkrav 12. De uselvstendige krav gjelder gunstige videreutviklinger av fremgangsmåten og anordningen.

Oppfinnelsen vil bli belyst nærmere ved to utførelses-eksempler og 5 ytterligere figurer. Fig. 2 viser modellvektorens stedskurve ved positiv omløpsretning.

Fig. 3 viser stedskurven med negativ omløpsretning.

Fig. 4 viser en anordning til gjennomførelse av fremgangsmåten med et regneverk som arbeider i statorkoordinater.

Fig. 5 viser en anordning med et regneverk som også

gjør bruk av fluksorienterte koordinaten og

fig. 6 viser en stedskurve for levering av en foreskreven styrevektor for korreksjonsvektoren.

Ved de stabilisatorer som inngår i den eldre teknikk,

er der lagt til grunn en integrasjon av vektorsummen av forskriftsvektoren og en korreksjonsvektor, og korreksjonsvektoren er avledet fra den modellvektor som dannes ved selve integrasjonen, f.eks. ut fra reguleringsavviket i forhold til en ønskevektor levert av strømmodellen. Verdi og retning av korreksjonsvektoren er i den forbindelse avledet fra verdi og retning av modellvektoren, dvs. fra størrelser som ikke bare foreligger i tilfellet av dynamiske endringer, men også

i stasjonær tilstand.

Ved oppfinnelsen går man ut fra at korreksjonsvektoren fordelaktig lar seg danne slik at den bare opptrer ved dynamiske endringer av den vektorielle fysikalske størrelse resp. av den modellvektor som gjengir den vektorielle fysikalske størrelse, men blir null ved stasjonære tilstander, altså

ved et jevnt omløp av modellvektoren på en sentrisk stedskurve. For hvis der fra den vektorielle fysikalske størrelse blir utledet en annen fysikalsk størrelse på en slik måte at den blir null i stasjonær tilstand, må også en tilsvarende "flyktig" størrelse som avledes fra den matematiske gjengivelse av denne vektorielle fysikalske størrelse (dvs. fra modellvektoren) forsvinne i stasjonær tilstand. Blir den ikke null i den stasjonære tilstand av den vektorielle fysikalske

størrelse, er nullpunktavviket et mål for ufullkommenheten av gjengivelsen med modellvektoren.

Derfor blir forskri ftsverdien av korreksjonsvektoren ifølge oppfinnelsen levert som proporsjonal med en slik "flyktig" størrelse av modellvektoren. Retningen blir derimot

•fordelaktig valgt slik at korreksjonsvektoren f.eks. stadig eller i det minste etter integrasjon over et omløp av modellvektoren på stedskurven er rettet antiparallelt til like-andelsvektoren. Etter middelverdidannelse over en periode motvirker korreksjonsvektoren derfor stedskurvens eksentrisitet desto sterkere jo større den flyktige størrelse (dvs. den feil i gjengivelsen som er betinget ved de anvendte tekniske integratorer) er. Den utligner derfor i det betraktede tilfelle likeandelene Aglog A^ i modellvektor-komponentene V og"ten stasjonært å kunne øve noen forfalskende innflytelse på modellvektorens fase. og verdi. Fastleggelsen av foreskreven retning kan i alminnelighet foretas ved hjelp av forhåndsbestemte funksjoner av egnede inngangsstørrelser for - eventuelt under hensyntagen til tilstandsstørrelser av den vektorielle fysikalske størrelse - å fastlegge vinkelen mellom korreksjonsvektoren og modellvektoren (og fordelaktig også korreksjonsvektorens verdi og den flyktige størrelse).

Som flyktig størrelse kommer f.eks. i betraktning modellvektorens (^.s) vinkelakselerasjon cpg som i tilfellet av fig.

2 med positivt omløp (cpg= ^s/dt > 0) er positiv ovenfor

den stiplede linje Oo-O, men negativ i den annen halvdel av figuren. En annen slik "flyktig" størrelse er særlig modell-vektorverdiens negative derivat (-¥ = -<dy>/dt) som ved positiv omløpsretning er negativ i venstre øvre halvdel og positiv i den annen halvdel av figuren.

I enkleste tilfelle er retningen av korreksjonsvektoren 6_y fastlagt ved at den enhetsvektor cp_g som tilsvarer modellvektorens retningsvinkel cp , blir dreiet e =<ir>/2. Fig. 2 viser at der i øvre venstre halvdel hvor V<0 gjelder, ut fra den flyktige størrelse da i statororienterte koordinater av korreks jonsvektoren fås en størrelse <5y som er bestemt ved hvis projeksjon på A er negativ (< o). I figurens annen halvdel fås en statororientert korreksjonsvektor

hvis projeksjon på _A likeledes er negativ, slik det på fig.

2 er vist for forskjellige vinkelstillinger av den statororienterte modellvektor ¥_. Den med _A parallelle komponent 6Y. blir da null når korreksjonsvektorverdien og dermed også den på modellvektoren loddrette komponent blir null (_6¥_ = 0). Dette er imidlertid bare tilfellet når V faller på linjen O-Oo og også den størrelse -T som bestemmer denne verdi, skifter fortegn. Den med A parallelle komponent 6^ er altså ved en foreskreven vinkel e = tt/2 stadig negativ eller høyst null. Den på A loddrette komponent skifter derimot på fig. 2 fortegn når ¥g passerer linjen Oo-O. Den jevner seg ut

under et omløp og forblir derfor uten innflytelse så lenge V roterer (cp 0). Tilstanden cp =0 (stillestående fluks)

—s s s

er i den forbindelse en særtilstand som kan unngås ved at korreksjonsvektoren blir gjort uvirksom ved stillestående fluks (f.eks. stillstand av maskinen).

Fig. 3 viser hvorledes korreksjonsvektoren dannes i tilfellet av negativ omløpsretning (cpg < 0). Korreksjonsvektorens verdi blir i den forbindelse enten under bibehold av vinkelen e = tt/2 fastlagt proporsjonalt til Y eller med overgang til e = tt/2 fortsatt fastlagt proporsjonalt med For korreksjonsvektoren fås i den forbindelse de samme forhold som på fig. 2, spesielt er vinkelen mellom ? og 5!

i øvre venstre halvdel gitt ved + tt/2 (svarende til det po-sitive fortegn av -cp • s • ¥•) og ved -tt/2 i d. en •annen halvdel (svarende til det negative fortegn av -cp . ¥ ) . I den forbindelse forblir 6 W. stadig negativt som før.

Addisjonen av den med eg betegnede forskriftsvektor

og kor reks jonsvektoren _6Y til sumvektoren representerer for modellvektoren som dannes ved integrasjon av sumvektoren, praktisk talt en reguleringssløyfe hvormed stedskurvens likeandel blir utregulert, hvorunder der imidlertid stasjonært ikke blir frembragt noen feil, særlig fasefeil, og heller ikke noen føring ved hjelp av en strømmodell. Tvertimot blir den flyktige størrelse automatisk regulert til ønskeverdien null referert til den stabile stedskurve.

Denne regulering svarer til en dempning under beregningen av fluksen og gir derfor brukbare resultater selv ved ustasjon-ære bevegelser av fluksen. For å holde dempningens innflytelse liten under bevegelser av den vektorielle fysikalske størrelse kan det imidlertid være hensiktsmessig for denne regulering a fastlegge en ønskeverdi for den flyktige størrelse (endringen av den fluks-ønskeverdi som fastlegges av styringen, eller den deriverte av en fluks beregnet i en strømmodell). Korreksjonsvektorens verdi blir da ikke bestemt ved den flyktige størrelse alene, men ved differansen -(Y-Y<*>) mellom flyktig størrelse og føringsstørrelse V<**.>

Da modellvektoren dessuten i stasjonær tilstand står loddrett på forskriftsvektoren, er det mulig med god til-nærmelse og med nesten like godt resultat som flyktig størrelse å anvende den på modellvektoren loddrette komponent av forskri ftsvektoren.

En egnet anordning til gjennomførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 4yhvor ledninger som tjener til overføring av vektorsignaler, er avmerket ved dob-beltpiler (svarende til en enkeltledning for hver av de to komponenter av en vektor). Funksjonelle organer som multi-plikatorer, addisjonsledd og regulatorer inneholder forsåvidt de har en vektorinngang7 et enkelt organ for hver av de to vektorkomponenter men er hver representert ved et eneste symbol.

I anordningen på fig. 4 har regnekoblingen 1 innganger for den i statorkoordinater representerte vektor u_sfor statorspenning og i_ for statorstrøm, samtidig som der allerede kan være innsatt en svak 1ikeandelsregulator 2 for statorspenningsvektoren. I den forbindelse er likeandelen av u_sdannet ved hjelp av en integrator med stor tidskonstant og trukket fra u . Denne separasjon av likeandel gir veksel-spenningsandelen av ug praktisk talt uten vinkelfeil, men virker bare meget langsomt.

Regnekoblingen 1 inneholder nå organer til å danne EMK-vektoren eg = ug - rs- - S,°.^_is/dt hvor parameteren rS

for statormotstand og parameteren 1° for spredningsinduktivi-tet er innstilt på hver sin multiplikator henholdsvis 3 og 4. For nå å komme frem til modellvektoren —¥ s for fluksen

ved komponentvis integrasjon av forskriftsvektoren ved hjelp av integratorene 5, får spenningsvektorens vekselspennings-andel vektoren r . i^s og i, ._i negativt påkoblet henholdsvis foran og bak integratorene. Den sumvektor som skal integreres, er i det givne tilfelle altså dannet ut fra den ved inngangen 6 opptredende korreks jonsvektor j5¥ og en f orskr i f tsvektor e^ = e_s+ £<a.>^_is/dt ved addisjonsleddet 7.

Regnekoblingen 1 etterfølges av en vektoranalysator 8 som har til oppgave ut fra vektorsignalet V_ for den av regnetrinnet dannede modellvektor å danne modellverdien ¥

og vinkelsignalet cps<Særlig kan dette vinkelsignal gis ut som et vinkelfunksjonspar cos cpg, sin cpg, altså som tilsvarende enhetsvektor cp_g.

Et første differensieringsledd 9 danner ut fra vinkelsignalet vinkelhastigheten cpg. Ved anvendelse av vektorsignalet cp_skan et slikt dif f erensieringsledd f.eks. være utformet på tilsvarende måte som vist i DE-OS 31 39 136.

Et annet differensieringsledd 10 danner ut fra modellverdien dennes derivat ¥. Dette differensieringsledd kan i den forbindelse inneholde et subtraksjonssted 11 så der i dette tilfelle blir dannet en differanse mellom den fra modellfluksverdien utledede differensierte modellvektorverdi

-og en tilsvarende føringsstørrelse .

Den størrelse som dannes ved hjelp av differensierings-leddet 10, blir sammen med dreievinkelen e, som leveres av en dreievinkeldanner 12 tilført en vektordanner 13. Fordelaktig danner også dreievinkeldanneren for å definere dreievinkelen komponentene cos e, sin e av den tilsvarende enhetsvektor£.

Vektordanneren 13 leverer nå korreks jonsvektoren 6V_

som således har den skalare verdi = { V* - ¥), og vinkelen 6 = e + cps som f.eks. bestemmes ved vinkeladdisjon i et vektordreieledd 14. Verdien kan der tas hensyn til i en verdi-danner 15 ved komponentvis multiplikasjon av en av enhetsvek-torene z_ og cp_ . På grunn av anvendelsen av vektordreieleddet 14 blir korreksjonsvektoren levert ut i statororienterte komponenter som behøves ved addisjonsleddet 7.

Integrasjonen av sumvektoren e^+6<y>skjer i koblingen

på fig. 4 ved integrasjon av de statororienterte komponenter ved hjelp av integratorene 5. Men det er også mulig å la forskri ftsvektoren transformeres til et roterende koordinatsystem og danne korreksjonsvektoren allerede i dette system. Integrasjonen av sumvektoren blir da foretatt i det roterende koordinatsystem.

Dette er vist på fig. 5 i en utførelse hvor det roterende koordinatsystem blir bestemt ved at vinkelen for en av koordinatsystemets akser, betegnet fs 1, føres etter vinkelen cp smellom modellvektoren og den statororienterte S1-akse. Dette "feltorienterte" koordinatsystem er dreiet vinkelen cp^ i forhold til det statororienterte system. I et slikt dreiet koordinatsystem (kjennetegnet ved indeksen cp') får man riktignok å

ta hensyn til at den integrale fysikalske relasjon mellom forskri ftsvektor og modellvektor under hensyntagen til en rotatorisk komponent vil bli:

Her gjelder i utlignet tilstand (cp_' -»■ cp_ og rotasjonsfrekvens "* cp^ -► f luksf rekvens cps) for modellvektorens komponenter i dette koordinatsystem:

På fig. 5 er det videre vist hvorledes den hittil be-skrevne fremgangsmåte og den tilsvarende anordning samvirker med styringen av dreiefeltmaskinen.

Under styringen blir der dannet en feltorientert ønske-strømvektor i<*>som av et vektordreieledd 30 blir transformert

-cp

til det statororienterte koordinatsystem ved dreining en vinkel cpg og derved leverer en statororientert ønskevektor _i* som (f.eks. med en ikke vist statorstrømregulering og et styresett) styrer omretteren slik at en dreiefeltmaskins (f.eks. asynkronmaskins 32) stator blir matet med en tilsvarende målestrøm _i . Den på feltet loddrette komponent i<*>2bestemmer i den forbindelse som føringsstørrelse for den på feltet loddrette komponent av statorstrømmen (virke-strøm) maskinens dreiemoment og kan foreskrives ved hjelp av en overlagret regulator, f.eks. omdreiningstallregulator 33. Den feltparallelle komponent i<*>^er derimot førings-størrelse for den feltparallelle strømkomponent (magneti-seringsstrøm) og påvirker størrelsen av maskinfluksen,og den kan derfor f.eks. foreskrives ved hjelp av en fluks-regulator 34 for fluksens ønskeverdi Dette prinsipp (levering av avkoblede føringsstørrelser for fluks og dreiemoment som feltorienterte komponenter av en styrevektor og omdannelse til statororienterte innstillingsstørrelser av strømmen ved hjelp av f luksvinkelen cpg) kan også realiseres på forskjellige andre måter.

På statortilslutningene til maskinen 32 er vektorene u_s og _is tatt ut via 3/2-omformere 35, 36, og for spennings-vektoren u_ser der igjen anordnet en langsom utfiltrering (2) av 1ike-andelen.

EMK-detektoren 1<1>er i dette tilfelle utformet på tilsvarende måte som vist på fig. 12 og 13 i DE-OS 30 34 275 og ^ leverer en vektor —e s som dannes ut fra måleverdiene av strøm og spenning og er tilordnet maskinens glattede EMK

e_s med en glatte-tidskonstant t. Til dette tjener integratoren 37 (integrasjonskonstant t). I integrasjonskobli ngen 38 kan innflytelsen av denne glatting igjen oppheves ved at der ut fra den integrerte sumvektor og den med glattetidskonstanten multipliserte vektor (multiplikasjonsledd 38') dannes en glattet EMK av den modellvektor som er tilordnet den ikke glattede fluks ved addisjon (addisjonsledd 39').

Ut fra forskri ftsvektoren (i dette tilfelle vektoren

e_s for den glattede EMK i det statororienterte koordinatsystem) blir den til det feltorienterte koordinatsystem transformerte forskri ftsvektor e , dannet ved hjelp av vektordreieleddet 39 som pådras av signalet cp_^. Signalet blir dannet fra en integrator 40 som pådras av cp^ (det vil praktisk talt si fluksfrekvensen) og som her etterfølges av en funksjonsdanner 41 til å danne de kartesiske komponenter cp^ = cos cp^, cp^ = sin cp^, da vinkelen cp^ skal behandles som enhetsvektor cp_^.

Ved integrasjonen ved hjelp av integratorene 5 kan man

ta hensyn til den rotatoriske komponent e , ved at utgangssignalet som representerer de feltorienterte kartesiske komponenter av den integrerte EMK-vektor, ved integratorene 5 blir multiplisert med feltfrekvensen cpg eller cp^ (multiplikasjonsledd 42) hvorpå der under ombytning av deres tilordnede statororienterte komponenter av den transformerte EMK samt et for-tegnskift (inversjonsledd 43) danner tilleggsvektoren e p,

som påkobles et addisjonsledd 44 plassert foran integratorene 5.

Feitorienteringen av det koordinatsystem som benyttes

for koordinattransformasjonen i vektordreieleddet 39, kan fremtvinges ved at komponenten av modellvektoren

blir tilført en nullpunktregulator 45 som endrer frekvensen cp^ så lenge til (den på feltet loddrette) komponenten ^ 2 < blir null, altså modellvektoren faller i retningen for koordinataksen cp_^.

Ved omlegging av en omkobler 46 er det mulig å danne omløpsfrekvensen for koordinatsystemet, men også for en

etterf ør ingsregulator 47 som vinkeldi f f eransen mellom cp^

og en tilsvarende vinkelføringsstørrelse cp<*>er påkoblet (ved anvendelse av de tilsvarende vektorer cp_^, cp_<*>er denne vinkel-differanse ekvivalent med en komponent av et vektordreieledd 48 som pådras av disse vektorer). Føringsstørrelsen cp<*>kan i den forbindelse tas ut på en strømmodell 49 som mates med i_ s og rotorvinkelen A, eller på en annen for dreiefeltmaskin-styringen anordnet innretning til å foreskrive en føringsvektor 4^<*>for den utregnede fluks. Vinkelregulatoren 47 fremtvinger da at det koordinatsystem som ligger til grunn for integrasjonen, er kvasistasjonært foreskrevet av retningsførings-størrelsen cp<*>, men spenningsmodellen fremdeles korrekt gjengir dynamiske endringer av fluksen (forbigående avvik av cp_sog c£*) . For at modellvektoren i den kvasistas jonære tilstand virkelig skal bli feltorientert i samsvar med føringen av koordinatsystemet, er der i tillegg sørget for på et sammen-ligningssted 49 å påkoble modellfluksvektoren med førings-vektoren (denne har i det førte koordinatsystem bare komponenten ^^^ i = ^<*>) en verdi-etterf ør ingsregulator 50 som ut fra den vektorielle differanse danner en tilleggsvektor som likeledes er påkoblet addisjonsstedet 44.

Da denne føring ikke behøves i den stilling av omkobleren 46 som er vist på fig. 5, kan etterføringsregulatorene 47

og 50 inaktiveres ved slutning av sin kortslutningsbryter.

Da føringsvektoren ¥<*>bestemmer den stasjonære verdi

av modellvektoren 4* , kan vinkelen cp alltid når der (f.eks.

—s Ts

for en dempning i samsvar med oppfinnelsen) bare behøves stasjonære verdier av fluksvektoren, tilnærmelsesvis settes lik den ved etterf øringen bestemte vinkel cp^ og verdien ¥ tilnærmelsesvis settes lik den med cp_^ parallelle komponent av den i det cp^-or ienterte koordinatsystem utregnede vektorV, (dvs. 4* _ o). For den dynamisk korrekte fluks-—cp1cp 2 1 fluks-bestemmelse som den der f.eks. behøves ved styringen av vektordreieleddet 30, er det imidlertid nødvendig å danne den eksakte fluksvinkel cpg ved en vinkeladdis jon cpg= cp^ + cp^, for å ta hensyn til vinkelen mellom den etterførte koordinatakse cp^

og den på cp_^ orienterte fluksretning , . På fig. 5 danner

en vektoranalysator 55 modellvektorverdien 4<*>og retningen cp_ , og vinkeladdisjonen skjer ved hjelp av et vektordreieledd 56.

Stabiliseringen av stedskurven i samsvar med oppfinnelsen skjer også på fig. 5 ved at der for addisjonsstedet 44 ved inngangen til integratorene 5 foreskrives en korreksjonsvektor 641 som nå blir å definere ved feltorienterte komponenter og som tas ut på verdidanneren 15. Den dreievinkeldanner 12 som er vist på fig. 4, er ved den hittil omtalte variant ikke nødvendig, da den feltorienterte korreks jonsvektor 641 ved foreskrevet vinkel e = + TT rett og slett er gitt ved^ sine to komponenter 6¥ .. = -4<*>cos e = 0, resp. 6^^^ =+^ ■ sine =

+ ¥ og via et differensieringsledd 51 kan tas ut direkte (eller ved hjelp av et subtraksjonsledd 52 for dannelse av 4* - ) ved utgangen for den f eltparallelle f lukskomponent. Dessuten har det vist seg at man får meget nær det samme resultat om man istedenfor derivatet ¥ av modellverdien 4* benytter komponenten e^ slik det er antydet ved den stiplede ledning 54.

For dempningen i samsvar med oppfinnelsen er det imidlertid i regelen gunstig som dreievinkel e ikke rett og slett å foreskrive vinkelen tt/2, men å endre denne vinkel i avhengighet av frekvensen cpg. På fig. 6 ses den feltorienterte stedskurve for en styrevektor hvorfra korreks jonsvektoren 64^ blir dannet ved komponentvis multiplikasjon med den flyktige størrelse, her av en av størrelsene -4<*>, f<*>- 4*, - e^ eller

- Eventuelt kan e^ likegodt erstattes med ecp2'ecp2'eller ecp2' '

Fra denne stedskruve kan det utledes at styrevektoren

for frekvenser over 0,1 nesten antar retningen + tt/2 (dvs. I I > I e(p-| I )°9bare for cpg-»-0 nærmer seg 180°. I den forbindelse svarer e cp2 _= 0 til den enkeltstående tilstand cTp s=0

som ved den benyttede anordning blir utelukket ved at den tilsvarende korreksjonsvektor 64^ blir gjort uvirksom ved frekvenser nær stillstand. Stedskurven på fig. 6 sikrer dessuten at de retningsforhold for korreksjonsvektoren som er vist på fig. 2 og 3, forblir opprettholdt selv om

omløpsretningen skiftes. Avhengig av motorisk eller genera-torisk drift kan £^ dermed ligge i hvilken som helst av de fire kvadranter.

Den styrevektor £^ som foreskrives i samsvar med fig. 6, kan ved anordningen på fig. 5 rett og slett uttas på et funksjonslager 55 som påstyres av det signal som opptrer ved inngangen til integratoren 40. For styring av en dreiefeltmaskin kan det i den forbindelse være gunstig å benytte denne styrevektor ikke bare til dempning av selve regnekoblingen, men via dennes inngrep i maskinstyringen også

til dempning av ikke stasjonære maskintilstander. Til dette formål kan det være gunstig å ta ut en passende driftstil-standsstørrelse W (f.eks. vinkelen mellom spenning og strøm)

på maskinen og styre funksjonslageret med denne foreskrevne tilstandsstørrelse W såfremt styrevektoren i funksjonslageret 55 også er lagret som funksjon av denne tilstands-størrelse W. Det er da spesielt gunstig at det med verdien |e. I også er mulig å endre proporsjonalitetsfaktoren mellom korreksjonsvektorens verdi og den flyktige størrelse funksjo-nelt avhengig av driftstilstanden.

Sluttelig er det mulig å forenkle anordningen på fig.

5 ved istedenfor å foreta en komponentvis integrasjon av e^ (eller e ) bare å integrere komponenten e^. Tilbake-før ingsledningen via elementene 42 og 43 blir erstattet med et divisjonsledd til å danne kvotienten e(p2/'^' som vil kunne anvendes istedenfor utgangssignalet fra regulatoren 45. Derved bortfaller spesielt regulatoren 45, så der fremkommer en anordning hvor det for integrasjonen og stabiliseringen i samsvar med oppfinnelsen bare behøves å behandle 1ikestørrelser.

noe som særlig er gunstig for anvendelse i en mikroprosessor.

Ved en dreiefeltmaskin kan den stabiliserte fluksbestem-melse ifølge oppfinnelsen anvendes på forskjellig måte. Således kan man benytte fluksen bare til kontroll- og justeringsformål istedenfor til å gripe inn i styringen. Behøver styringen f.eks. også som parameter den under drift varierende rotor-motstand, kan fluksen også utregnes på en måte som avhenger av rotormotstandsparameteren. Differansen mellom denne utregnede fluks og modellvektoren kan anvendes til ved endring av denne parameter under drift å innstille identitet av de to flukser og dermed automatisk ta hensyn til enhver endring av fluksen.

Man kan også innrette seg slik at de fluksdata som behøves ved styringen, særlig ved lave frekvenser, blir tatt ut på

en annen anordning, f.eks. en strømmodell, og anordningen ifølge oppfinnelsen får løpe parallelt i en "beredskapsdri ft" uten å gripe inn i maskinstyringen og bare ved høyere frekvenser blir koblet om fra strømmodellen til denne dempede spenningsmodell. Den omkobler som er vist på fig. 5, gir sammen med anvendelsen av f ør ingsstørrelsene _T* og V<*>også mulighet for i første omgang å styre spenningsmodellen i stasjonær tilstand ved hjelp av andre størrelser, mens det ved hjelp av spenningsmodellen er mulig å ta hensyn til dynamiske fluksendringer og behandle dem i maskinstyringen. En overgang til ikke ført tilstand kan da f.eks. foretas diskon-tinuerlig, f.eks. når en bestemt grensetilstand nås, men det kan også tenkes en pulsdrift hvor der omkobles skifte-vis mellom ført og ikke ført tilstand, og det blir mulig f.eks. å la forholdet mellom de respektive innkoblingstil-stander variere på forutbestemt måte i avhengighet av omdrei-ningstallet for å komme frem til en myk overgang mellom ført og ikke ført tilstand.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte til å stabilisere stedskurven for en modellvektor (_t ) som dannes i en regnekobling (1) inneholdende minst én integrator ( 5 )( ved integrasjon av en sumvektor (e^ + A¥) av en f orskr i f tsvektor og en kor reks jonsvektor og gjengir en vektoriell fysikalsk størrelse, karakterisert ved at der foreskrives korrekturvektoren (6f) en på forhånd bestemt vinkel (e) i forhold til modellvektoren ), og en verdi (|6T|= <V> 1') som er avledet fra en såkalt flyktig størrelse av modellvektoren (dvs. fra gjengivelsen av en fysikalsk størrelse som blir null i den stasjonære tilstand av den vektorielle fysikalske størrelse) (fig. 4).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at korreksjonsvektoren etter middelverdidannelse over et omløp på stedskurven er parallell med modellvektorens 1ikekomponent (fig. 2, fig. 3).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at korreks jonsvektorens (6 <_>¥ ) retning (e+cps) foreskrives slik at den på modellvektoren loddrette komponent blir null i høyden når korreksjonsvektorens verdi blir null (fig. 2).

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at korreksjonsvektorens () retning (e+cpg) i forhold til modellvektoren ( ¥ ) bestemmes ved dreining en på forhånd bestemt positiv eller negativ dreievinkel (e) hvis fortegn kan skifte med for-tegnet av produktet av den flyktige størrelse og vinkelhastigheten (f ig. 2 ) .

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at dreievinkelen (e) bestemmes ut fra en funksjon av modellvektorens vinkelhastig- .„ het - fortrinnsvis ut fra en funksjon av modellvektorens vinkelhastighet ly') og en tilstandsstørrelse (W) (fig. 5).

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at korreksjonsvektorens verdi foreskrives som proporsjonal med den flyktige størrelse og der som flyktig størrelse benyttes derivatet (" ^i ) av modellvektorens verdi (fig. 5).

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at korreksjonsvektorens verdi foreskrives proporsjonal med differansen ( ¥ ^ <*> ) mellom den flyktige størrelse og en føringsstørrelse (ty*).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at proporsjonalitetsfaktoren foreskrives som funksjon av modellvektorens vinkelhastighet, fortrinnsvis som funksjon av vinkelhastigheten (cp^) og en tilstandsstørrelse (W) (fig. 5).

9. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-7, karakterisert ved at forskri ftsvektoren dannes ut fra måleverdier (u r As ) som fastlegger differensial av den fysikalske størrelse, i samsvar med det ved en foreskreven glattetidskonstant (t) glattede differensial (e ■) av den fysikalske størrelse, og at modellvektoren (_¥ i ) for den ikke glattede fysikalske størrelse dannes ut fra inte-gralet (^i) av sumvektoren (£^1 + ) og det med glattetidskonstanten (t) multipliserte glattede differensial (e^ ,).

10. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-9, karakterisert ved at integrasjonen av sumvektoren (e . + 6¥ ) foretas i et roterende koordinatsystem -cp' —cp y (i£<g> =1 '^ s2^'°^ a1" det roteren<^e koordinatsystems frekvens (cps1) bestemmes slik at en av de roterende koordinatakser blir ført etter retningen av modellvektoren og/eller av en ved f ør ings-størrel ser (cp_ <*> ) foreskrevet f ør ingsvektor (regulatorer 45, 47) (fig. 5).

11. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-10, til å bestemme modellvektoren (¥. ) for en dreiefeltmaskins (32) -cp' fluks ved integrasjon (5) av den ut fra måleverdier for strøm ) og spenning (u ) dannede EMK-vektor (e ) , hvorunder ss s statorstrømmen (_is) påtvinges dreiefeltmaskinen av en omretter (31) i avhengighet av to til modellvektoren refererte styrestørrelser ( i * 1 , somP avirker den me& feltet parallelle og den på feltet loddrette komponent av statorstrømmen ( i_ ) uavhengig av hverandre, og hvorunder spesielt retnings-differansen (e^) mellom korreksjonsvektor og modellvektor endres i avhengighet av en tilstandsstørrelse (W) som kjenne-tegner dreiefeltmaskinens lasttilstand (fig. 5).

12. Anordning til å stabilisere stedskurven for en modellvektor ) som dannes i en regnekobling inneholdende minst én integrator (5) ved integrasjon av en forskri ftsvektor (£g) og er tilordnet en vektoriell fysikalsk størrelse og med følgende særtrekk: a) en detektor (2, 3, 3') bestemmer en forskri ftsvektor (e^) ut fra på forhånd gitte fysikalske enkeltstørrelser, b) regnekoblingen inneholder en korreksjonsvektordanner (13) til å danne en korreks jonsvektor (6_Y) avledet fra modellvektoren (jis) # og c) regnekoblingen inneholder en integrasjonskobling (5) til å integrere sumvektoren (addisjonsledd 7) av forskriftsvektor (e^) og korreks jonsvektor (_6¥) , karakterisert ved d) at korreksjonsvektordanneren inneholder verdidannende organer (10, 11, 15) til å foreskrive en korreksjonsvektor-verdi som er proporsjonal med en flyktig størrelse (¥) av modellvektoren,og retningsbestemmende organer (12, 14) til å foreskrive en i forhold til modellvektoren dreiet retning av korreks jonsvektoren (6_¥) (fig. 4).

13. Anordning som angitt i krav 12, karakterisert ved at de retningsbestemmende organer innbefatter en dreievinkeldanner (12) som fastlegger en styrevektor (e_) med en retning som i forhold til modellvektorens retning (fp_ ) er dreiet en vinkel som er bestemt ved en funksjon av modell- - vektorens frekvens ( k> ) , fortrinnsvis ved en funksjon av denne frekvens og en tilstandsstørrelse, og at de verdidannende organer multipliserer styrevek-torens komponenter med en funksjon av den flyktige størrelse, særlig selve den flyktige størrelse (¥) eller differansen - mellom den flyktige størrelse og en før ingsstørrel se ( V*) (fig. 4).

14. Anordning som angitt i krav 12 eller 13, karakterisert ved at den flyktige størrelse (¥ - tas ut ved en utgang for modellvektorens verdi via et diffe-rensier ingsledd (51) eller ved en inngang (54) til integrasjonstrinnet (fig. 5).

15. Anordning som angitt i krav 12, 13 eller 14, karakterisert ved at detektoren (1 <1> ) inneholder organer (37) til å danne en med en glattetidskonstant (t) glattet vektor (e ) som forskri ftsvektor, og at modellvektoren ) tas ut ved utgangen fra integrasjonstrinnet som sum +^ " i ) (addis jonsledd 39') av den integrerte sumvektor og den med glattetidskonstanten multipliserte forskriftsvektor (fig. 5).

16. Anordning som angitt i et av kravene 12-15, karakterisert ved at sumvektoren underkastes integrasjonen i et roterende koordinatsystem (vektordreieledd 39), og at en etterføringsinnretning (40, 41, 45) bestemmer det roterende koordinatsystem slik at en koordinatakse for det roterende koordinatsystem faller i modellvektorens retning (fig. 5).

17. Anordning som angitt i krav 16, karakterisert ved at koordinataksens retning (cp^) foreskrives av en integrator (40) foran hvilken der er innkoblet en regulator (45 resp. 47) for modellvektorens retningsavvik =Y sincp^, resp. sin (cp*-cps) fra koordinataksen (<P_S) eller fra en f ør ingsstørrel se (cp <*> ) for koordinataksens retning (fig. 5).