WO2014206603A2 - Regelvorrichtung für eine asynchronmaschine und verfahren zum regeln einer asynchronmaschine - Google Patents

Regelvorrichtung für eine asynchronmaschine und verfahren zum regeln einer asynchronmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2014206603A2
WO2014206603A2 PCT/EP2014/058883 EP2014058883W WO2014206603A2 WO 2014206603 A2 WO2014206603 A2 WO 2014206603A2 EP 2014058883 W EP2014058883 W EP 2014058883W WO 2014206603 A2 WO2014206603 A2 WO 2014206603A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
asynchronous machine
stator
current
rotor
control device
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/058883
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2014206603A3 (de
Inventor
Martin Braun
Simon Dietrich
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2014206603A2 publication Critical patent/WO2014206603A2/de
Publication of WO2014206603A3 publication Critical patent/WO2014206603A3/de

Links

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
    • H02P21/04—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for very low speeds
    • 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
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/28—Stator flux based control

Definitions

  • Control device for an asynchronous machine and method for controlling a
  • the present invention relates to a control device for an asynchronous machine and to a method for controlling an asynchronous machine, in particular for a field-oriented control based on a rotor angle determined at low rotational speeds or at standstill.
  • Asynchronous machine can be done either via additional angle sensors or a donor-free method.
  • additional sensors When using an additional angle sensor for determining the rotor field angle additional sensors must be attached to the axis of rotation of the asynchronous machine, which output an evaluable signal as a function of the angular position of the rotor axis.
  • encoder-free In an alternative, encoder-free
  • the rotor position is determined by evaluating phase currents and voltages of the asynchronous machine. A distinction is made between methods that allow reliable determination of the rotor field angle at high speeds and methods that can be used at low speeds and at a standstill.
  • Rotors of asynchronous machines are usually formed magnetically largely isotropic, so that in sensorless processes, an artificial temporary magnetic anisotropy by the application of saturation pulses is used to the
  • Test signal pulses in the asynchronous machine the system response in the phases of the asynchronous machine and to determine the rotor field angle can be evaluated.
  • Complicating rotor field angle determination based on anisotropic rotor leakage inductances Complicating rotor field angle determination based on anisotropic rotor leakage inductances.
  • the influence of saturating effects of the stator leakage inductance superimposes the system responses caused by the rotor leakage inductance, so that the accuracy of the determined rotor field angle is reduced.
  • the present invention provides a method for field-oriented control of an asynchronous machine, comprising the steps of controlling the stator current intensity in the stator phases of the asynchronous machine to zero,
  • Test signal pulses in the stator strings and determining a rotor field angle of the asynchronous machine based on the measured current responses.
  • the present invention provides a control device for an asynchronous machine, which is designed to perform a method according to the first aspect of the invention.
  • the present invention provides a system with a control device according to the second aspect of the invention and a
  • control device is coupled to the asynchronous machine and designed to control the asynchronous machine based on the determined rotor field angle.
  • the method may further comprise the step of driving the asynchronous machine based on the determined rotor field angle.
  • a field-oriented encoderless control can be implemented.
  • the feeding of test signal pulses may comprise feeding a test signal pulse pattern from a sequence of positive and negative test voltage pulses into one or more of the stator strings.
  • saturation-based test methods such as
  • the INFORM method can advantageously be used.
  • control signals predetermined by a field-oriented current regulation can be suspended during the execution of the method.
  • test signal pulses can have voltage pulses which are suitable for
  • Rotor lattice inductance of the rotor of the induction machine to saturate.
  • the system may further comprise a plurality of current sensors coupled to the control device and adapted to supply the current responses to the current ones
  • Fig. 1 is a schematic representation of a system with a control device for an asynchronous machine according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is an equivalent circuit diagram for a stator of an asynchronous machine
  • Fig. 3 is a schematic representation of a method for operating a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system 10, for example, an electric drive system for an electrically powered vehicle, with a
  • the asynchronous machine 4 can be any asynchronous machine, in particular an asynchronous motor with
  • the asynchronous machine 4 is a three-phase three-phase asynchronous machine, which is fed via phase lines 3a, 3b, 3c by an inverter 2, which in turn is a DC voltage from a DC voltage source 1, for example a DC voltage intermediate circuit, a rectifier or other DC power supply device such about a battery or accumulator refers.
  • the asynchronous machine 4 comprises inside a rotatably mounted rotor, and an outer fixed stator. In this case, a plurality of stator strands 5a, 5b, 5c, which are equidistant from one another, are embedded in the stator. These stator strands 5a, 5b, 5c are for example as
  • the control device 8 is connected to the inverter 2 on the one hand and the
  • Asynchronmaschine 4 coupled on the other hand, and can measure the current in the stator strands 5a, 5b, 5c via current sensors 7b, 7c, which are coupled to the phase lines 3a, 3b, 3c. Since the control device 8 encoderless
  • Rotor field angle determination method can perform, it may be provided to provide only two current sensors 7b, 7c on two phase lines 3b, 3c, in particular because the current in the third phase line 3a, via the neutral point 6 of the asynchronous machine 4 with the two first phase lines 3b, 3c is coupled, can be derived from the other measured currents.
  • the rotor field angle is determined by a rotor field angle detection, in which test signal pulses are applied in a short sequence to the stator lines 5a, 5b, 5c of the asynchronous machine 4 in a test signal pulse pattern. At the same time the
  • the exact position of the rotor can be determined. Do this the rotor field angle detection utilizes the saturation characteristics of the asynchronous machine 4, which are due inter alia to the rotor field.
  • the regulating device 8 applies two voltage pulses of different sign in a short sequence. For example, in a short sequence first a positive and then a negative voltage pulse can be applied in any direction. Then, the current responses in the stator strings 5a, 5b, 5c of the asynchronous machine 4 are measured by the current sensors 7b, 7c. The control device 8 then evaluates the current responses and determines therefrom the current rotor field angle, which can be used for a field-oriented control of the asynchronous machine 4.
  • An exemplary rotor field angle detection method is the so-called indirect flux determination by online reactance measurement (INFORM). It will be
  • Rotor leakage inductance Lr can each be decoupled from the stator inductance Lp and integrated into the current path in series, as well as the ohmic resistance Rs of the stator.
  • the equivalent circuit diagram of the stator strand on the secondary side of the stator inductance Lp can be regarded as being short-circuited via a short circuit resistance Rk, the relationship between the ohmic resistance parts Rr of the rotor and the short circuit resistance Rk being as follows:
  • Rotor resistance Rr and short circuit resistance Rk Only a small part of the current will flow through the (energized) stator inductance Lp. Transient voltage pulses generate current responses depending on the rotor field dependent saturation of the
  • Statorstreuinduktelles Ls which results in spurious signals of the stator leakage inductance Ls on the current response and the rotor field angle determination can thereby become unreliable and inaccurate.
  • stator leakage inductance Ls is degraded very rapidly.
  • the current continues to flow in the loop of stator inductance Lp.
  • stator inductance Lp has been commutated to the rotor leakage inductance Lr until the current in the stator inductance Lp is reduced, saturation effects in the rotor leakage inductance Lr are achieved while the stator leakage inductance Ls is no longer saturated. This period can then be used for the creation of test signal pulses.
  • step 21 a regulation of the stator current in the stator strings 5a; 5b; 5c of the asynchronous machine 4 to zero.
  • step 22 test signal pulses are input to the stator strings 5a; 5b; 5c of the asynchronous machine 4, the current responses in the stator strands 5a; 5b; 5c, which can be measured in step 23.
  • step 24 finally, the rotor field angle of
  • test signal pulses can be a feeding of a test signal pulse pattern from a sequence of positive and negative test voltage pulses in one or more of the stator strands 5a ; 5b; 5c include, for example, according to the above-explained INFORM method.
  • This feeding can be performed while the control signals given by a field-oriented current control are suspended, that is to say in a drive pause.
  • the test signal pulses preferably have voltage pulses which are suitable for bringing the rotor leakage inductance Lr of the rotor of the asynchronous machine 4 into saturation.
  • the method 20 is particularly suitable for low-speed asynchronous machines
  • Positioner can be implemented.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum feldorientierten Regeln einer Asynchronmaschine, mit den Schritten des Regeins der Statorstromstärke in den Statorsträngen der Asynchronmaschine auf Null, des darauffolgenden Einspeisens von Testsignalpulsen in die Statorstränge der Asynchronmaschine, des Messens einer Stromantwort auf die eingespeisten Testsignalpulse in den Statorsträngen, und des Ermittelns eines Rotorfeldwinkels der Asynchronmaschine auf der Basis der gemessenen Stromantworten.

Description

Beschreibung Titel
Regelvorrichtung für eine Asynchronmaschine und Verfahren zum Regeln einer
Asynchronmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für eine Asynchronmaschine und ein Verfahren zum Regeln einer Asynchronmaschine, insbesondere für eine auf einem bei niedrigen Drehzahlen oder im Stillstand ermittelten Rotorwinkel basierende feldorientierte Regelung.
Um in einer Asynchronmaschine ein gefordertes Drehmoment präzise einstellen zu können, ist es bei einer feldorientierten Regelung der Asynchronmaschine erforderlich, den Rotorfeldwinkel genau zu kennen. Die Ermittlung eines Rotorfeldwinkels in einer
Asynchronmaschine kann dabei entweder über zusätzliche Winkelsensoren oder über ein geberfreies Verfahren erfolgen. Bei der Verwendung eines zusätzlichen Winkelgebers zur Bestimmung des Rotorfeldwinkels müssen zusätzliche Sensoren an der Drehachse der Asynchronmaschine angebracht werden, die ein auswertbares Signal in Abhängigkeit von der Winkelposition der Rotorachse ausgeben. Bei einer alternativen, geberfreien
Ermittlung des Rotorfeldwinkels erfolgt die Bestimmung der Rotorlage durch Auswertung von Phasenströmen und Spannungen der Asynchronmaschine. Dabei wird zwischen Verfahren unterschieden, die bei hohen Drehzahlen eine zuverlässige Bestimmung des Rotorfeldwinkels ermöglichen und Verfahren, welche bei niedrigen Drehzahlen und im Stillstand eingesetzt werden können.
Rotoren von Asynchronmaschinen sind üblicherweise magnetisch weitgehend isotrop ausgebildet, so dass bei geberlosen Verfahren eine künstliche temporäre magnetische Anisotropie durch das Anlegen von Sättigungspulsen eingesetzt wird, um die
Rotorfeldwinkelabhängigkeit einer in Sättigung betriebenen und damit anisotropen Rotorstreuinduktivität ausnutzen zu können. Nach Einspeisung von sättigenden
Testsignalpulsen in die Asynchronmaschine kann die Systemantwort in den Phasen der Asynchronmaschine und zur Bestimmung des Rotorfeldwinkels ausgewertet werden. Wie in der Druckschrift Holtz, J.; Pan, H.:„Acquisition of Rotor An isotropy Signals in
Sensorless Position Control Systems", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 40, 2004 beschrieben, existieren verschiedene Störeinflüsse, die eine
Rotorfeldwinkelbestimmung auf der Basis von anisotropen Rotorstreuinduktivitäten verkomplizieren. Insbesondere der Einfluss sättigender Effekte der Statorstreuinduktivität überlagert die von der Rotorstreuinduktivität verursachten Systemantworten, so dass die Genauigkeit des ermittelten Rotorfeldwinkels verringert wird.
Es besteht daher ein Bedarf nach einer Regelvorrichtung für eine Asynchronmaschine und ein Verfahren zum feldorientierten Regeln einer Asynchronmaschine, bei denen geberlose Bestimmungsverfahren eingesetzt werden können und die Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Robustheit der Rotorfeldwinkelbestimmung verbessert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum feldorientierten Regeln einer Asynchronmaschine, mit den Schritten des Regeins der Statorstromstärke in den Statorsträngen der Asynchronmaschine auf Null, des
darauffolgenden Einspeisens von Testsignalpulsen in die Statorstränge der
Asynchronmaschine, des Messens einer Stromantwort auf die eingespeisten
Testsignalpulse in den Statorsträngen, und des Ermitteins eines Rotorfeldwinkels der Asynchronmaschine auf der Basis der gemessenen Stromantworten.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Regelvorrichtung für eine Asynchronmaschine, welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchzuführen.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein System mit einer Regelvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sowie einer
Asynchronmaschine. Dabei ist die Regelvorrichtung mit der Asynchronmaschine gekoppelt und dazu ausgelegt, die Asynchronmaschine basierend auf dem ermittelten Rotorfeldwinkel anzusteuern.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren weiterhin den Schritt des Ansteuerns der Asynchronmaschine basierend auf dem ermittelten Rotorfeldwinkel umfassen. Dadurch kann eine feldorientierte geberlose Regelung implementiert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Einspeisen von Testsignalpulsen ein Einspeisen eines Testsignalpulsmusters aus einer Sequenz aus positiven und negativen Testspannungspulsen in einen oder mehrere der Statorstränge umfassen. Insbesondere sättigungsbasierte Testverfahren wie
beispielsweise das INFORM-Verfahren können dabei vorteilhafterweise zum Einsatz kommen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die von einer feldorientierten Stromregelung vorgegebenen Regelsignale während des Durchführens des Verfahrens ausgesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Testsignalpulse Spannungspulse aufweisen, welche dazu geeignet sind, die
Rotorstreuinduktivität des Rotors der Asynchronmaschine in Sättigung zu bringen.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann das System weiterhin eine Vielzahl von Stromsensoren aufweisen, welche mit der Regelvorrichtung gekoppelt und dazu ausgelegt sind, die Stromantworten auf die eingespeisten
Testsignalpulse in den Statorsträngen zu messen und an die Regelvorrichtung auszugeben.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer Regelvorrichtung für eine Asynchronmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Ersatzschaltbild für einen Statorstrang einer Asynchronmaschine; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb einer
Asynchronmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 10, beispielsweise eines elektrischen Antriebssystems für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit einer
Regelvorrichtung 8 für eine Asynchronmaschine 4. Die Asynchronmaschine 4 kann dabei eine beliebige Asynchronmaschine, insbesondere ein Asynchronmotor mit
Kurzschlussläufer sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der Asynchronmaschine 4 um eine dreiphasige Drehstrom-Asynchronmaschine, die über Phasenleitungen 3a, 3b, 3c von einem Wechselrichter 2 gespeist wird, der wiederum eine Gleichspannung aus einer Gleichspannungsquelle 1 , beispielsweise einem Gleichspannungszwischenkreis, einem Gleichrichter oder einer sonstigen Gleichspannungsversorgungseinrichtung wie etwa einer Batterie oder einem Akkumulator bezieht. Die Asynchronmaschine 4 umfasst im Inneren einen drehbar gelagerten Rotor, sowie einen äußeren feststehenden Stator. In dem Stator sind dabei mehrere, gegeneinander äquidistant versetzte Statorstränge 5a, 5b, 5c eingelassen. Diese Statorstränge 5a, 5b, 5c sind beispielsweise als
Drahtwicklungen mit entsprechender Statorinduktivität ausgeführt.
Die Regelvorrichtung 8 ist mit dem Wechselrichter 2 einerseits sowie der
Asynchronmaschine 4 andererseits gekoppelt und kann den Strom in den Statorsträngen 5a, 5b, 5c über Stromsensoren 7b, 7c messen, die mit den Phasenleitungen 3a, 3b, 3c gekoppelt sind. Da die Regelvorrichtung 8 geberlose
Rotorfeldwinkelbestimmungsverfahren durchführen kann, kann es dabei vorgesehen sein, lediglich zwei Stromsensoren 7b, 7c an zwei Phasenleitungen 3b, 3c vorzusehen, insbesondere da der Strom in der dritten Phasenleitung 3a, die über den Sternpunkt 6 der Asynchronmaschine 4 mit den zwei ersten Phasenleitungen 3b, 3c gekoppelt ist, aus den anderen gemessenen Strömen abgeleitet werden kann.
Die Bestimmung des Rotorfeldwinkels erfolgt durch eine Rotorfeldwinkeldetektion, bei der in kurzer Abfolge Testsignalpulse in einem Testsignalpulsmuster an die Statorstränge 5a, 5b, 5c der Asynchronmaschine 4 angelegt werden. Gleichzeitig werden die
Stromantworten in allen oder zumindest einigen der Phasenleitungen 3a, 3b, 3c der Statorstränge 5a, 5b, 5c gemessen. Eine solche Messung der Stromantworten kann beispielsweise durch Ermitteln eines Spannungsabfalls über einem Shunt-Widerstand als Stromsensor 7b, 7c erfolgen. Andere Verfahren zur Ermittlung der Stromantworten in den Statorsträngen 5a, 5b, 5c sind ebenso denkbar. Da sich die Induktivitäten der Phasen in Abhängigkeit vom Rotorfeldwinkel sättigungsbedingt ändern, kann über die
Stromantworten daraufhin die genaue Lage des Rotors bestimmt werden. Hierzu macht sich die Rotorfeldwinkeldetektion die Sättigungseigenschaften der Asynchronmaschine 4 zunutze, die unter anderem durch das Rotorfeld bedingt sind.
Beispielsweise legt die Regelvorrichtung 8 zur Erzeugung von Spannungsimpulsen hierzu in einer kurzen Abfolge zwei Spannungsimpulse unterschiedlichen Vorzeichens an. Zum Beispiel kann in kurzer Abfolge zunächst ein positiver und anschließend ein negativer Spannungsimpuls in eine beliebige Richtung angelegt werden. Daraufhin werden durch die Stromsensoren 7b, 7c die resultierenden Stromantworten in den Statorsträngen 5a, 5b, 5c der Asynchronmaschine 4 gemessen. Die Regelvorrichtung 8 wertet dann die Stromantworten aus und ermittelt daraus den aktuellen Rotorfeldwinkel, welcher für eine feldorientierte Regelung der Asynchronmaschine 4 genutzt werden kann.
Ein beispielhaftes Rotorfeldwinkeldetektionsverfahren ist die sogenannte indirekte Flussermittlung durch Online-Reaktanz-Messung (INFORM). Dabei werden
Stromanstiege aufgrund von eingespeisten Spannungspulsen ausgewertet, wobei sich der Stromänderungszeiger bei drehendem Rotor entlang einer offsetbehafteten Kreisbahn bewegt. Da die Bahngeschwindigkeit der doppelten Rotorgeschwindigkeit entspricht, kann durch eine Kombination von Messungen eine offsetfreie Kreisbahn ermittelt werden. Die ermittelte Rotorposition unterscheidet zwar nicht zwischen der Nord- und Süd-Richtung des Rotors, das heißt die ermittelte Rotorlage weist eine doppelte Periodizität gegenüber der mechanischen Lage des Rotors auf. Diese Zweideutigkeit kann jedoch über zwei weitere gerichtete Sättigungspulse, beispielsweise einmalig beim Startvorgang der Asynchronmaschine 4 aufgelöst werden. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Transformator-Ersatzschaltbilds eines Statorstrangs einer Asynchronmaschine, beispielsweise der Asynchronmaschine 4 in Fig. 1 . Die Eingangsspannung Uin in den Statorstrang erzeugt einen Statorstrom, der durch die Statorinduktivität Lp fließt. Die Statorstreuinduktivität Ls sowie die
Rotorstreuinduktivität Lr können jeweils von der Statorinduktivität Lp entkoppelt und in den Strompfad in Reihenschaltung integriert dargestellt werden, ebenso wie die Ohmschen Widerstandsanteile Rs des Stators. Das Ersatzschaltbild des Statorstrangs auf der sekundären Seite der Statorinduktivität Lp kann als über einen Kurzschlusswiderstand Rk kurzgeschlossen betrachtet werden, wobei zwischen den Ohmschen Widerstandsanteilen Rr des Rotors und dem Kurzschlusswiderstand Rk folgende Beziehung herrscht:
Rr + Rk = Rr' + Rr' * (1 -S)/S = RrVS, wobei Rr' der Ohmschen Widerstand des Rotors im Stillstand und S der drehzahlabhängige Schlupf des Rotors ist. Da die Statorinduktivität Lp jeweils erheblich größer als die Statorstreuinduktivität Ls und die Rotorstreuinduktivität Lr ist, ergibt sich für hochfrequente Signale wie beispielsweise Testpulse als niederimpedanter Strompfad der Pfad (im Uhrzeigersinn) durch die Masche aus Rotorwiderstand Rs, Statorstreuinduktivität Ls, Rotorstreuinduktivität Lr,
Rotorwiderstand Rr und Kurzschlusswiderstand Rk. Nur ein geringer Teil des Stroms wird dabei durch die (bestromte) Statorinduktivität Lp fließen. Transiente Spannungspulse erzeugen Stromantworten abhängig von der rotorfeldabhängigen Sättigung der
Rotorstreuinduktivität Lr woei von der statorfeldabhängigen Sättigung der
Statorstreuinduktivität Ls, wodurch sich Störsignale der Statorstreuinduktivität Ls auf die Stromantwort ergeben und die Rotorfeldwinkelbestimmung dadurch unzuverlässiger und ungenauer werden kann.
Vorteilhaft ist es daher vor dem Einspeisen der Testsignalpulse, beispielsweise von Spannungspulsmustern in die Statorstränge 5a, 5b, 5c, den Statorstrom kurzzeitig auf Null zu regeln. Dadurch wird der Strom in der Statorstreuinduktivität Ls sehr rasch abgebaut. Gleichzeitig fließt aufgrund des wesentlich größeren Induktivitätswerts der Statorinduktivität Lp der Strom weiterhin in der Masche aus Statorinduktivität Lp,
Rotorstreuinduktivität Lr und Kurzschlusswiderstand Rk, wobei der Strom in dieser Masche in Gegenuhrzeigersinn kommutiert wird. In dem Zeitraum, nachdem der Strom in der Statorstreuinduktivität Ls bereits abgebaut worden ist, der Strom durch die
Statorinduktivität Lp jedoch auf die Rotorstreuinduktivität Lr kommutiert worden ist, bis zum Abbau des Stroms in der Statorinduktivität Lp, werden Sättigungseffekte in der Rotorstreuinduktivität Lr erzielt, während die Statorstreuinduktivität Ls jedoch nicht mehr in Sättigung ist. Dieser Zeitraum kann dann für das Anlegen von Testsignalpulsen genutzt werden.
Das birgt den Vorteil, dass in der unbestromten Statorstreuinduktivität Ls keine sättigungsbedingten Induktivitätsänderungen mehr auftreten können, die sich der Messung der Stromantworten als ungewollte Störungen überlagern können. Aus den resultierenden Stromantworten der Maschinenphasen kann dann der Rotorfeldwinkel in wesentlich genauerer und zuverlässigerer Weise bestimmt werden. Nach der Bestimmung des Rotorfeldwinkels kann der Statorstrom dann wieder auf den gewünschten Sollwert für den Antrieb der Asynchronmaschine 4 geregelt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 20 zum feldorientierten Regeln einer Asynchronmaschine, beispielsweise der Asynchronmaschine 4 in Fig. 1. In einem ersten Schritt 21 kann ein Regeln der Statorstromstärke in den Statorsträngen 5a; 5b; 5c der Asynchronmaschine 4 auf Null erfolgen. Darauffolgend werden in Schritt 22 Testsignalpulsen in die Statorstränge 5a; 5b; 5c der Asynchronmaschine 4 eingespeist, die Stromantworten in den Statorsträngen 5a; 5b; 5c erzeugen, die in Schritt 23 gemessen werden können. In Schritt 24 wird schließlich der Rotorfeldwinkel der
Asynchronmaschine 4 auf der Basis der gemessenen Stromantworten bestimmt. Optional kann die Asynchronmaschine 4 basierend auf dem ermittelten Rotorfeldwinkel in Schritt 25 angesteuert werden, beispielsweise durch die Regelvorrichtung 8 in Fig. 1. Das Einspeisen von Testsignalpulsen kann ein Einspeisen eines Testsignalpulsmusters aus einer Sequenz aus positiven und negativen Testspannungspulsen in einen oder mehrere der Statorstränge 5a; 5b; 5c umfassen, beispielsweise gemäß dem oben erläuterten INFORM-Verfahren. Dieses Einspeisen kann durchgeführt werden, während die von einer feldorientierten Stromregelung vorgegebenen Regelsignale ausgesetzt werden, das heißt in einer Ansteuerungspause. Die Testsignalpulse weisen vorzugsweise Spannungspulse auf, welche dazu geeignet sind, die Rotorstreuinduktivität Lr des Rotors der Asynchronmaschine 4 in Sättigung zu bringen.
Das Verfahren 20 eignet sich besonders für Asynchronmaschinen im niedrigen
Drehzahlbereich oder im Stillstand, mit dem ein störsicherer und robuster Betrieb einer magnetisch aufgebauten Asynchronmaschine 4 ohne mechanischen Dreh- oder
Lagegeber implementiert werden kann.

Claims

Ansprüche 1 . Verfahren (20) zum feldorientierten Regeln einer Asynchronmaschine (4), mit den Schritten:
Regeln (21 ) der Statorstromstärke in den Statorsträngen (5a; 5b; 5c) der
Asynchronmaschine (4) auf Null;
darauffolgendes Einspeisen (22) von Testsignalpulsen in die Statorstränge (5a; 5b; 5c) der Asynchronmaschine (4);
Messen (23) einer Stromantwort auf die eingespeisten Testsignalpulse in den
Statorsträngen (5a; 5b; 5c); und
Ermitteln (24) eines Rotorfeldwinkels der Asynchronmaschine (4) auf der Basis der gemessenen Stromantworten.
2. Verfahren (20) nach Anspruch 1 , weiterhin mit dem Schritt:
Ansteuern (25) der Asynchronmaschine (4) basierend auf dem ermittelten
Rotorfeldwinkel.
3. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Einspeisen (22) von Testsignalpulsen ein Einspeisen eines Testsignalpulsmusters aus einer Sequenz aus positiven und negativen Testspannungspulsen in einen oder mehrere der Statorstränge (5a; 5b; 5c) umfasst.
4. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die von einer
feldorientierten Stromregelung vorgegebenen Regelsignale während des Durchführens des Verfahrens (20) ausgesetzt werden.
5. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Testsignalpulse Spannungspulse aufweisen, welche dazu geeignet sind, die Rotorstreuinduktivität des
Rotors der Asynchronmaschine (4) in Sättigung zu bringen.
6. Regelvorrichtung (8) für eine Asynchronmaschine (4), wobei die Regelvorrichtung (8) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
7. System (10), mit: einer Regelvorrichtung (8) nach Anspruch 6; und
einer Asynchronmaschine (4), wobei die Regelvorrichtung (8) mit der Asynchronmaschine (4) gekoppelt und dazu ausgelegt ist, die Asynchronmaschine (4) basierend auf dem ermittelten Rotorfeldwinkel anzusteuern.
8. System (10) nach Anspruch 7, weiterhin mit:
einer Vielzahl von Stromsensoren (7b; 7c), welche mit der Regelvorrichtung (8) gekoppelt und dazu ausgelegt sind, die Stromantworten auf die eingespeisten Testsignalpulse in den Statorsträngen (5a; 5b; 5c) zu messen und an die Regelvorrichtung (8) auszugeben.
PCT/EP2014/058883 2013-06-26 2014-04-30 Regelvorrichtung für eine asynchronmaschine und verfahren zum regeln einer asynchronmaschine WO2014206603A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013212246.2 2013-06-26
DE102013212246.2A DE102013212246A1 (de) 2013-06-26 2013-06-26 Regelvorrichtung für eine Asynchronmaschine und Verfahren zum Regeln einer Asynchronmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014206603A2 true WO2014206603A2 (de) 2014-12-31
WO2014206603A3 WO2014206603A3 (de) 2015-08-27

Family

ID=50736049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/058883 WO2014206603A2 (de) 2013-06-26 2014-04-30 Regelvorrichtung für eine asynchronmaschine und verfahren zum regeln einer asynchronmaschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013212246A1 (de)
WO (1) WO2014206603A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113065218A (zh) * 2021-05-13 2021-07-02 南京工程学院 考虑lr攻击的电力系统可靠性评估方法、装置及系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594670A (en) * 1993-09-03 1997-01-14 Kabushiki Kaisha Meidensha Apparatus for measuring circuit constant of induction motor with vector control system and method therefor
DE602005010675D1 (de) * 2005-06-02 2008-12-11 Abb Oy Verfahren zur Ermittlung der Rotorzeitkonstanten einer Asynchronmaschine
US7560895B2 (en) * 2007-03-16 2009-07-14 Azure Dynamics, Inc. Indirect rotor resistance estimation system and method
EP2270522B1 (de) * 2009-07-03 2012-05-30 ABB Oy Asynchronmotor-Parameteridentifizierung
JP2011173704A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Toshiba Elevator Co Ltd エレベータを駆動する誘導電動機の２次時定数測定方法およびシステム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113065218A (zh) * 2021-05-13 2021-07-02 南京工程学院 考虑lr攻击的电力系统可靠性评估方法、装置及系统
CN113065218B (zh) * 2021-05-13 2024-02-13 南京工程学院 考虑lr攻击的电力系统可靠性评估方法、装置及系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013212246A1 (de) 2015-01-15
WO2014206603A3 (de) 2015-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2817592B1 (de) Kalibrierung und überwachung eines winkelmesssystems für elektrische maschinen
WO2012163585A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur winkelschätzung in einer synchronmaschine
EP3296701A1 (de) Sensorvorrichtung zur bestimmung der position des rotors einer elektrischen maschine und steuervorrichtung fuer einen elektromotor
DE102013019852B4 (de) Detektor für eine Magnetpolposition in einem Synchronmotor
EP2067249B1 (de) Verfahren zum betreiben eines elektronisch kommutierenden elektromotors
DE102020200115A1 (de) Vorrichtung zum steuern eines motors, system zum steuern des motors und verfahren zum steuern des motors
EP1834401B1 (de) Verfahren und schaltungsanordnung zur geberlosen ermittlung der rotorposition eines bürstenlosen gleichstrommotors
EP3278446A1 (de) Verfahren zur sensorlosen lagebestimmung des rotors von elektronisch kommutierten synchronmaschinen
WO2012123133A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren eines stellgebersystems mit einem elektronisch kommutierten stellantrieb
EP3602772B1 (de) Betriebsverfahren für einen elektromotor und sanftstarter
WO2014206603A2 (de) Regelvorrichtung für eine asynchronmaschine und verfahren zum regeln einer asynchronmaschine
AT502615B1 (de) Verfahren zur direkten regelung der reaktanz einer drehstrommaschine
DE102014211881A1 (de) Verfahren zur Überprüfung einer Lage eines Rotors einer elektrischen Maschine
DE102014013429A1 (de) Verfahren zur genauen Positionsbestimmung
WO2007090760A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des drehmoments einer elektrischen maschine
EP3556011B1 (de) Verfahren zur bestimmung der winkellage des rotors eines von einem wechselrichter gespeisten synchronmotors und eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP3529890B1 (de) Regelsystem für eine synchronmaschine und verfahren zum betreiben einer synchronmaschine
EP3157165A1 (de) Verfahren zum bestimmen einer temperatur eines rotors
DE102013201234A1 (de) Steuereinrichtung und Verfahren zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine
WO2018024280A1 (de) Steuerungseinheit und verfahren zum steuern einer elektrischen maschine
DE102013201241A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Position des Rotors bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor
DE102016213341A1 (de) Phasenkorrektur bei einer elektrischen Maschine durch Leistungsmaximumsuche
EP3208935A1 (de) Zuverlässige prüfung eines elektrischen antriebs
EP3549254B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der rotorposition
DE102013218122A1 (de) Elektronisch kommutierte elektrische Maschine sowie Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14725026

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14725026

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2