WO2020064098A1 - Verfahren zur drehzahlregelung einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem sanftstarter mittels einer reglerkaskade und drehstrommaschine - Google Patents

Verfahren zur drehzahlregelung einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem sanftstarter mittels einer reglerkaskade und drehstrommaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2020064098A1
WO2020064098A1 PCT/EP2018/076124 EP2018076124W WO2020064098A1 WO 2020064098 A1 WO2020064098 A1 WO 2020064098A1 EP 2018076124 W EP2018076124 W EP 2018076124W WO 2020064098 A1 WO2020064098 A1 WO 2020064098A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
torque
ignition
speed
msoii
determined
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/076124
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hauke NANNEN
Heiko Zatocil
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to CN201880097970.4A priority Critical patent/CN112740535B/xx
Priority to US17/277,410 priority patent/US11637514B2/en
Priority to PCT/EP2018/076124 priority patent/WO2020064098A1/de
Priority to DE112018008023.4T priority patent/DE112018008023A5/de
Priority to BR112021003694-6A priority patent/BR112021003694A2/pt
Publication of WO2020064098A1 publication Critical patent/WO2020064098A1/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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time
    • H02P6/157—Controlling commutation time wherein the commutation is function of electro-magnetic force [EMF]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
    • 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
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/02—Details of starting control
    • H02P1/04—Means for controlling progress of starting sequence in dependence upon time or upon current, speed, or other motor parameter
    • 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
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P21/0021—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control using different modes of control depending on a parameter, e.g. the speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P21/0025—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control implementing a off line learning phase to determine and store useful data for on-line control
    • 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
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using ac to ac converters without intermediate conversion to dc
    • 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
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • 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
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Definitions

  • a three-phase machine converts mechanical energy into three-phase current or three-phase current into mechanical energy. In principle, it can be operated as an electric generator or as an electric motor. Measures to limit the power when switching on an electrical device, for example an electrical motor, are referred to as soft starting.
  • PMSM permanent magnet synchronous machine
  • FIG. 1 shows a schematic representation of such a permanently excited synchronous machine M, in the embodiment as an inner pole machine with a stator St and a rotor L.
  • the rotor comprises a magnetic north pole N and south pole S.
  • the stator St includes winding strands U, V, W.
  • the representation is to be understood only as an example and has no restrictive effect on the scope of protection of the claimed subject matter.
  • a damper cage can be provided in the rotor of the machine, which, although it enables a safe start-up on the rigid network, places a heavy load on the supply network due to very high starting currents.
  • Operation on a suitable power electronic actuator, such as a frequency converter or soft starter is also possible.
  • a soft starter also called a soft starter
  • Such a soft starter reduces the voltage when switched on (e.g. using a phase angle) and slowly increases it up to full line voltage.
  • Such a smooth start is, however, often only possible in the no-load condition or at low load.
  • the encoder system has a negative impact on the cost and availability of the system, which currently makes a soft starter solution unattractive for highly efficient motors. For these reasons, a procedure for starting up without an encoder should be sought. When operating a permanently excited synchronous machine with a soft starter, a speed control that could not be implemented so far would be desirable for the implementation of various applications.
  • the required method differs from the sensorless method known in the prior art in that it must be usable for a thyristor controller and not for a frequency converter. Thus, these known procedures are not applicable.
  • the present application describes a method for speed control of a permanently excited three-phase machine with a soft starter comprising thyristors by means of a controller cascade.
  • a torque assigned to each ignition time which results from the ignition of the thyristors at a respective ignition time, is determined.
  • a torque corridor is determined on the basis of a predetermined calculation rule, which is supplied with an actual speed (ni st) and a target torque (Ms oii ) as input variables.
  • a comparison is used to determine which of the determined torques lies in the torque corridor.
  • the ignition timing associated with the particular torque point of the thyristors determined.
  • the thyristors are then ignited at the assigned ignition timing.
  • the determination of the ignition timing is initially based on the direct measurement of the induced voltages, that is to say the electromotive force, EMF.
  • the calculated angle can then be used for the following ignition process.
  • the angle can be determined very well from the measured voltages even at low speeds.
  • the optimum ignition angle at the start of the machine (the starting angle is known) can be determined precisely as part of a start-up procedure which is described in WO 2018/072810 A1.
  • the method proposed according to the invention eliminates these disadvantages by modifying the calculation of the ignition times with the aid of the specific torque corridor.
  • the torque corridor enables the ignition timing to be determined depending on various operating points, e.g. depending on the actual speed.
  • the actual speed can be measured using a sensor or calculated from the EMF.
  • the speed and target torque-dependent corridor is defined, in which the mean value of the predicted, time-varying torque comes to rest . Since the method is not a current regulator, this ensures that the target torque and the actual torque assume similar values.
  • an inexpensive alternative to a frequency converter operated motor can be obtained using a soft starter and a permanently excited three-phase machine with a damper cage.
  • An example of this is simple positioning with two light barriers.
  • An expedient embodiment provides that the thyristors are not fired if no associated torque comes to rest in the torque corridor for all possible ignition times. As a result, the rotor of the three-phase machine cannot be accelerated “incorrectly”, ie with too much or too little torque.
  • the ignition timing associated with the torque is selected, the associated torque of which comes closest to the target torque. This enables the closest possible control of the speed to the desired target.
  • An expedient embodiment provides that the calculation rule includes an upper and a lower limit.
  • the upper limit is defined by a percentage surcharge on the target torque.
  • the lower limit is defined by a percentage discount on the target torque.
  • the calculation rule includes an upper and a lower limit, the upper limit being defined by an absolute addition to the target torque Msoii.
  • the lower limit is defined by an absolute discount on the target torque Msoii.
  • a further embodiment provides that the target torque is adapted to the load characteristic, an adapted target torque being determined from the target torque and the actual speed.
  • the maximum target torque that is used as an input variable for determining the ignition times can be limited. It can therefore be expediently provided that a maximum permissible target torque is determined from the actual speed, in particular on the basis of one or more torque-speed characteristic curves.
  • the maximum permissible target torque can be processed as an input variable for determining the torque corridor, the maximum permissible target torque being processed as the target torque.
  • provision can be made to determine the adjusted target torque from the maximum permissible target torque and the target torque.
  • the new target torque is chosen to be less than the maximum permissible target torque.
  • the configurations described above enable a ram pen-shaped start of the engine with freely selectable acceleration and a targeted reduction of the speed by means of a ramp.
  • the motor can be operated for a short time at a freely selectable speed, which can be used, for example, for rudimentary positioning applications (travel at two speeds).
  • a further expedient embodiment provides that the ignition times are determined in such a way that negative torque for a reversal of the direction of rotation of the three-phase machine is generated. If the determination of the ignition timing is changed in such a way that, if necessary, only negative torques are allowed, a stationary three-phase machine can be accelerated in the negative direction of rotation - the direction of rotation is therefore reversed.
  • a positive and a negative torque for a cyclical change in the direction of rotation of the three-phase machine is generated in an alternating manner.
  • the three-phase machine is preferably accelerated with maximum torque in the positive direction of rotation until the actual speed exceeds a threshold value.
  • the three-phase machine is accelerated with preferably maximum negative torque in the negative direction of rotation until the actual speed exceeds a second speed threshold and the acceleration takes place again in the positive direction of rotation.
  • the three-phase machine changes the sign of the mechanical speed cyclically.
  • a large or small speed stroke can be set.
  • the possible jerky change in speed and direction of rotation can, for example, remove deposits on a pump.
  • a control device for a three-phase machine with a soft starter which is characterized in that it is set up to carry out the method described herein. This is associated with the same advantages as those described in connection with the inventive method.
  • the control device for speed control of a permanently excited three-phase machine with a soft starter comprising thyristors by means of a controller cascade comprises a speed controller, an ignition timing calculation unit and an adaptation unit.
  • the ignition timing calculation unit is set up to calculate all possible ignition times of the thyristors of the SanftStarter and to determine a torque assigned to each ignition time, which results from the ignition of the thyristors at a respective ignition time.
  • the adaptation unit is set up to determine a torque corridor on the basis of a predetermined calculation rule, to which an actual speed and a target torque are fed, which is fed to the speed controller for processing.
  • the ignition timing calculation unit is designed to determine which of the specified torques lies in the torque corridor and to determine the assigned ignition timing of the thyristors. Furthermore, the ignition timing calculation unit is set up to ignite the thyristors at the assigned ignition timing.
  • the ignition timing calculation unit is also designed not to fire the thyristors if no associated torque comes to rest in the torque corridor for all possible ignition timing.
  • the ignition timing calculation unit is designed to select the ignition timing associated with the torque, the associated torque of which comes closest to the target torque, in a case in which several of the determined torques lie in the torque corridor.
  • a three-phase machine with a soft starter is also proposed. This is designed to carry out the method described here, whereby a holding of the three-phase machine is made possible.
  • Fig. 1 shows a section through an exemplary three-phase machine
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the invention
  • Fig. 3 a controller cascade according to the invention
  • Fig. 4 shows a flow chart of the method according to the invention
  • Fig. 5 and 6 temporal profiles of the speed and the Pha senströme two different measurements of a tracking ramp function
  • Fig. 11 shows the time course of the speed with direction of rotation reversal
  • Fig. 12 shows the time course of the speed when activated
  • Figure 2 shows the basic desired structure of the three-phase machine designed as a permanently excited synchronous machine M with soft starter SS (eg Sirius soft starter) without encoder and with encoder G on the left.
  • the three-phase machine can be designed, for example, as an inner pole machine with a stator St and a rotor L.
  • the rotor L comprises a magnetic north pole N and south pole S.
  • the stator St comprises winding strands U, V, W.
  • the rotor L can, for example, be connected in a rotationally fixed manner (or via a gear) to a shaft, not shown, which is generated by an external load is loaded with a, in particular constant, moment.
  • the encoderless starting procedure is based on the consideration that when the thyristors are fired for the first time, the three-phase machine (also: the motor) is accelerated with the maximum possible torque. This is to ensure that the engine has already exceeded a certain minimum speed after the initial ignition and thus the induced voltages can be measured with sufficient accuracy during the principle-related blocking time of the thyristors. From the induced voltages, the electrical angle of the motor can then be determined according to the so-called EMF methods and transferred to the Benecke method (from the above-mentioned thesis). In addition, the voltage of the third phase can be measured directly during a two-phase ignition and taken into account in the evaluation.
  • the sensorless start-up process consists of two steps.
  • Step 1 determining the optimal ignition angle:
  • the current angle of the motor is known. Based on this known starting angle, the ignition angle of the soft starter can be calculated according to the above-mentioned method, at which the torque generated in the engine is maximum for a given maximum current. In order to develop the highest possible torque when the thyristors are fired for the first time, the maximum current permitted during the first ignition is set to the maximum permissible current for the power semiconductors.
  • the optimal ignition angle for the initial ignition should be determined in advance as part of a commissioning procedure for the drive.
  • Step 2 Switching to EMF (electromotive force) - procedure:
  • the voltages induced by the rotation of the machine are large enough to be able to measure them during the blocking phase of the thyristors. From the measured voltages can then, for. B. be determined by an observer or by a simple arc tangent calculation of the flow angle of the machine. It is also conceivable to base the angle of rotation solely on the stimulating Voltages, the measured currents and the machine equations, i.e. using a calculation rule.
  • FIG. 3 shows a controller cascade used for the speed control of the permanently excited three-phase machine as part of the method according to the invention. This includes a speed controller 10, an ignition timing calculation unit 20 and a load characteristic determination unit 30.
  • the speed controller 10 is set up to determine a target torque Ms oii for the three-phase machine M from a target speed ns oii and an actual speed ni st .
  • the actual speed ni st can be measured by means of a sensor.
  • the actual speed ni st can also be calculated from the EMF.
  • the ignition timing calculation unit 20 comprises a determination unit 22 which, as described above, is set up to carry out the calculation of the ignition timing in order to achieve the desired torque Ms oii supplied to it as well as possible.
  • the determination unit 22 is thus set up to carry out the sensor-less starting method and to output all possible ignition times for the ignition of the thyristors of the SanftStarters SS.
  • the ignition timing calculation unit 20 also comprises an adaptation unit 21, which is set up to determine a torque corridor AM Komdor on the basis of a predetermined calculation rule , to which the actual speed ni st and the target torque Ms oii are supplied.
  • the torque corridor is calculated by the determination unit 22 of the ignition timing.
  • voltage supply unit 20 for determining the ignition times of the thyristors of the soft starter.
  • the determination unit 22 calculates all possible ignition times of the thyristors of the soft starter (SS) and determines a torque assigned to each ignition time, which results from the ignition of the thyristors at a respective ignition time. The determination unit 22 then determines which of the determined torques lies in the torque corridor and determines the associated ignition timing of the thyristors. Then, the determination unit 22 gives a corre sponding signal to ignite the thyristors at the associated ignition timing.
  • SS soft starter
  • the calculation rule processed by the adaptation unit 21 can be based on one or more predefined characteristic curves which define or limit the torque corridor.
  • the calculation rule processed by the adaptation unit 21 or the corridor defined thereby comprises an upper and a lower limit.
  • the upper limit is defined by a percentage surcharge on the target torque Msoii.
  • the lower limit is defined by a percentage discount on the target torque Msoii.
  • the corridor thus has, depending on the level of the determined or required target torque Msoii, a different width, which increases as the target torque increases.
  • the calculation rule can include an upper and a lower limit.
  • the upper limit is defined by an absolute premium to the target torque Msoii.
  • the lower limit is defined by an absolute discount on the target torque Msoii.
  • the only optional load characteristic determination unit 30 is used to adapt the target torque Msoii to the load characteristic from the target torque Msoii and the actual speed ni st .
  • the load characteristic determination unit 30 comprises a unit 31 which is designed to derive a maximum permissible target torque from the actual speed ni st
  • the load characteristic determination unit 30 further comprises a limiting unit 32.
  • the maximum permissible target torque Ms 0 u_ max is firstly supplied to the adaptation unit 21 for determining the torque corridor AM Komdor , by means of which the maximum permissible target torque M So ii_max is processed as the target torque M So ii.
  • the maximum permissible setpoint torque Msoii_max is supplied to the limiting unit 32, which determines an adapted setpoint torque Msoii 'from the maximum permissible setpoint torque Ms 0 u_ max and which is supplied to the determination unit 22 as a reference variable.
  • the maximum permissible setpoint torque Msoii_max is used as the adapted setpoint torque M So ii ', where additional transformations are also possible.
  • the adjusted target torque Msoii is chosen to be smaller than the maximum permissible target torque Ms 0 u_ max .
  • the regulator cascade shown in Fig. 3, consisting of the speed-adaptive speed controller 10 and a modified algorithm (21, 22 and optionally 31, 32) enables the calculation of the ignition timing.
  • the maximum target torque Msoii_max is limited by the load characteristic determination unit 30. If the torque-speed characteristic curve of the load is taken into account in characteristic curve 1, unit 31 ensures that the speed controller 10 does not request an excessive torque which would accelerate the motor too quickly.
  • a speed- and target torque-dependent corridor is defined, in which the mean value of the predicted, time-varying torque. Since the algorithm is not a current controller, this ensures that the target and actual torque assume similar values.
  • Fig. 4 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • step S1 all possible ignition times of the thyristors of the soft starter are determined and a torque assigned to each ignition time is determined, which results from the ignition of the thyristors at a respective ignition time.
  • step S2 a torque corridor is determined on the basis of a predetermined calculation rule, to which the actual speed and the target torque are supplied as input variables. The torque corridor is processed to calculate the ignition timing.
  • step S3 the determination is made as to which of the determined torques lies in the torque corridor and the determination of the assigned ignition timing of the thyristors.
  • Step S4 ignites the thyristors at the assigned ignition point.
  • the described method is based solely on the measurement values already available in a series device and does not require any additional sensors. It is thus possible to build an existing one To expand the product solely with a software solution for the operation of an IE4 motor.
  • V, W result from two different measurements of the after-running of a motor with permanent excitation on a soft starter.
  • the motor is loaded with a quadratic torque over the entire measurement, which corresponds to the nominal torque at the nominal speed.
  • the actual speed is identified in the lower diagram in FIGS . 5 and 6 with n reai .
  • a moment is generated in the machine that controls a slow decrease in the speed.
  • the wake of permanently excited high-efficiency motors on the soft starter opens up for use in pump applications. The overrun prevents e.g. Damage caused by water hammer (so-called pressure surge).
  • the controller cascade can also be used for the temporary operation of a permanently excited high-efficiency motor at speeds lower than the nominal speed. For example, fixed speeds could be preconfigured.
  • FIGS. 7 to 9 show temporal profiles of the speed n and the phase currents Iu, v, w of the three phases U, V, W from three different measurements of a speed jump for realizing an intermediate speed.
  • the actual speed is each in the lower diagram of FIGS. 7 to 9 with n re ai.
  • a target speed ns oii is almost
  • Fig. 8 presented change from nominal speed to a lower speed level, following a speed ramp is readily possible.
  • FIGS. 5 to 9 show that operation with a loaded machine at different speeds below the nominal speed of the permanently excited high-efficiency motor on the soft starter is possible.
  • the transitions can also be designed freely. Compared to an asynchronous motor on the soft starter, this enables completely new applications.
  • a low-cost alternative to the motor operated with a frequency converter can be obtained using a soft starter and a permanently excited motor with a damper cage.
  • An example of this is simple positioning with two light barriers. If the unit to be positioned passes through the first light barrier, the motor speed is reduced from the line speed to a significantly lower speed (eg 20% of the line speed) and the unit to be positioned is braked.
  • the ignition timing can also be determined by the controller cascade in such a way that negative torque is generated.
  • a positive and a negative torque for a cyclical change in the direction of rotation of the three-phase machine is generated in an alternating manner.
  • the three-phase machine is preferably accelerated with maximum torque in the positive direction of rotation until the actual speed exceeds a threshold value.
  • the three-phase machine is then accelerated with preferably maximum negative torque in the negative direction of rotation until the actual speed exceeds a second speed threshold value and the acceleration takes place in the same way as in the positive direction of rotation.
  • the three-phase machine changes the sign of the mechanical speed cyclically.
  • a large or small speed stroke can be set. Due to the possible jerky change in speed and direction of rotation, e.g. Deposits on a pump can be loosened.
  • the reversing function can be activated at fixed time intervals (daily, weekly, monthly, etc.) for a few seconds to prevent deposits.
  • the described function can prevent or at least delay a time-consuming and costly replacement of the pump.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Abstract

Um die in der IEC-Norm 60034 definierte Energieeffizienzklasse IE4 zu erreichen, ist es nötig, permanenterregte Synchronmaschinen direkt am Netz zu betreiben. Da dies nicht ohne weiteres möglich ist, kommen Sanftstarter als kosteneffiziente Lösung in Frage. Die vorliegende Anmeldung beschreibt ein Verfahren zur Drehzahlregelung einer permanenterregten Drehstrommaschine (M) mit einem Thyristoren umfassenden Sanftstarter (SS) mittels einer Reglerkaskade. Bei diesem werden alle möglichen Zündzeitpunkte der Thyristoren des Sanftstarters (SS) berechnet sowie ein zu jedem Zündzeitpunkt zugeordnetes Drehmoment bestimmt, das aus der Zündung der Thyristoren zu einem jeweiligen Zündzeitpunkt resultiert. Weiter wird ein Drehmomentkorridor (ΔMKorridor ) anhand einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift, der die Ist-Drehzahl (nIst) und das Sollmoment als Eingangsgrößen zugeführt werden, bestimmt. Der Drehmomentkorridor wird zur Berechnung des Zündzeitpunkts verarbeitet. Es erfolgt dann die Bestimmung, welches der bestimmten Drehmomente in dem Drehmomentkorridor (ΔMKorridor) liegt und die Ermittlung des zugeordneten Zündzeitpunkts der Thyristoren. Anschließend erfolgt ein Zünden der Thyristoren zu dem zugeordneten Zündzeitpunkt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Drehzahlregelung einer permanenterregten Dreh strommaschine mit einem Sanftstarter mittels einer Regler kaskade und Drehstrommaschine
Eine Drehstrommaschine wandelt mechanische Energie in Dreh strom oder Drehstrom in mechanische Energie um. Sie kann grundsätzlich als elektrischer Generator oder als Elektromo tor betrieben werden. Als Sanftanlauf werden Maßnahmen zur Leistungsbegrenzung beim Einschalten eines elektrischen Gerä tes, beispielsweise eines elektrischen Motors, bezeichnet.
Drehstrommaschinen werden gemäß der IEC-Norm 60034 anhand ih res Wirkungsgrades in verschiedene Energieeffizienzklassen eingeteilt. Gerade im unteren Leistungsbereich bis ca. 20kW lassen sich die gesetzlichen Wirkungsgrade für Elektroantrie be nur schwer einhalten, weshalb vermehrt die Verwendung von Permanentmagneten im Rotor angestrebt wird, z.B. als Perma nenterregte Synchronmaschine (PMSM) .
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer solchen permanenterregten Synchronmaschine M, in der Ausführung als Innenpolmaschine mit einem Stator St und einem Läufer L. Der Läufer umfasst einen magnetischen Nordpol N und Südpol S. Der Stator St umfasst Wicklungsstränge U, V, W. Die Darstellung ist lediglich beispielhaft zu verstehen und hat keine ein schränkende Wirkung auf den Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands .
Dieser Maschinentyp ermöglicht zwar hohe Energieeffizienzgra de, jedoch sind der Start sowie der Betrieb am starren Netz nicht ohne weiteres möglich.
Um dies zu ermöglichen, kann ein Dämpferkäfig im Läufer der Maschine vorgesehen werden, welcher zwar einen sicheren Hoch lauf am starren Netz ermöglicht, jedoch das speisende Netz durch sehr hohe Anlaufströme stark belastet. Ebenso ist der Betrieb an einem geeigneten leistungselektro nischen Stellglied, wie zum Beispiel einem Frequenzumrichter oder Sanftstarter möglich. Hier stellt insbesondere der Ein satz eines SanftStarter, auch Sanftanlaufgerät genannt, eine kostenfreundliche Lösung zum Hochlauf einer permanenterregten Synchronmaschine am starren Netz dar. Ein solcher Sanftstar ter reduziert beim Einschalten (z. B. mittels Phasenan schnitt) die Spannung und erhöht diese langsam bis zur vollen Netzspannung. Ein derartiger Sanftanlauf ist allerdings häu fig nur im lastlosen Zustand oder bei geringer Last möglich. Derzeit ist hierfür jedoch noch keine marktreife Lösung be kannt .
In der Dissertation von Dr. Marcel Benecke (Universität Mag deburg) mit dem Titel "Anlauf von energieeffizienten Syn chronmaschinen mit Drehstromsteller" wird eine Lösung zum Hochlauf der permanenterregten Synchronmaschine an einem Sanftstarter vorgestellt. Das in dieser Arbeit vorgestellte Verfahren benötigt jedoch den aktuellen Polradwinkel der Ma schine, sodass die für die Arbeit verwendeten Motoren mit ei nem entsprechenden Gebersystem ausgestattet werden mussten. Unter einem Geber versteht man Drehzahl- und Lagegeber. Diese erfassen die mechanischen Größen Drehzahl und Lage. Ihre Sig nale sind erforderlich, um die Regler mit Istwerten zu ver sorgen und die vorhandenen Lage- und Drehzahlregelkreise zu schließen. Für die vektoriellen Regelverfahren bei Drehstro mantrieben dienen die Lage- und Drehzahlsignale auch als wichtige Eingangsgröße für den Stromregelkreis. Der Geber er fasst in diesem Fall die Drehzahl und/oder Lage unmittelbar an der Motorwelle.
Das Gebersystem wirkt sich negativ auf die Kosten und die Verfügbarkeit des Systems aus, was derzeit eine SanftStarter lösung für hocheffiziente Motoren unattraktiv macht. Aus die sen Gründen ist ein Verfahren zum Hochlauf ohne Geber anzu streben . Beim Betrieb einer permanenterregten Synchronmaschine mit ei nem Sanftstarter wäre zur Realisierung verschiedenster Anwen dungen eine Drehzahlregelung wünschenswert, die bislang nicht umgesetzt werden konnte.
Das benötigte Verfahren unterscheidet sich zu den im Stand der Technik bekannten geberlosen Verfahren dahingehend, dass es für einen Thyristorsteller und nicht einen Frequenzumrich ter verwendbar sein muss. Somit sind diese bekannten Verfah ren nicht anwendbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer permanenterregten Synchronmaschine ohne Geber anzugeben, das das Halten einer externen Last ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine permanenterregte Synchronmaschine ohne Geber anzugeben, welche mit dem erfindungsgemäßen Ver fahren arbeitet.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Steuervorrichtung und eine Drehstrommaschine gemäß den Merkmalen der Ansprüche 13 bzw. 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die vorliegende Anmeldung beschreibt ein Verfahren zur Dreh zahlregelung einer permanenterregten Drehstrommaschine mit einem Thyristoren umfassenden Sanftstarter mittels einer Reg lerkaskade. Bei diesem werden alle möglichen Zündzeitpunkte der Thyristoren des SanftStarters berechnet und ein zu jedem Zündzeitpunkt zugeordneten Drehmoments, das aus der Zündung der Thyristoren zu einem jeweiligen Zündzeitpunkt resultiert, bestimmt. Ein Drehmomentkorridors wird anhand einer vorgege benen Berechnungsvorschrift, der eine Ist-Drehzahl (nist) und ein Solldrehmoment (Msoii) als Eingangsgrößen zugeführt wer den, bestimmt. Durch einen Vergleich wird bestimmt, welches der bestimmten Drehmomente in dem Drehmomentkorridor liegt. Dann wird der dem bestimmten Drehmoment zugeordnete Zündzeit- punkt der Thyristoren ermittelt. Anschließend werden die Thy ristoren zu dem zugeordneten Zündzeitpunkt gezündet.
Bei einer klassischen Drehzahl-Reglerkaskade, bestehend aus einem Drehzahlregler und einem Strom-/Drehmomentregler, wird das Sollmoment, das der Drehzahlregler ausgibt, von dem
Stromregler eins zu eins umgesetzt. Hierdurch ist es möglich, dass die Solldrehzahl sehr gut eingehalten werden kann und auch bei Führungssprüngen Drehzahlsollwert und -istwert gut übereinstimmen .
Bei Betrieb einer permanenterregten Synchronmaschine mit ei nem Sanftstarter ist dies nicht möglich. Hier kommt ein von der Anmelderin in der WO 2018/086688 Al vorgestelltes Verfah ren zum Einsatz, mit dem der Motor mit der ersten Zündung der Thyristoren des SanftStarters maximal beschleunigt wird und anschließend der Flusswinkel der Maschine aufgrund der gemes senen induzierten Spannungen berechnet wird. Nach dem ersten Zündvorgang kann der Flusswinkel der Maschine bereits direkt aus der gemessenen Klemmenspannung (die Phasenströme sind währenddessen Null) ermittelt werden.
Die Ermittlung der Zündzeitpunkte basiert zunächst auf der direkten Messung der induzierten Spannungen, also der Elekt romotorischen Kraft, EMK. Für den folgenden Zündvorgang kann dann auf den berechneten Winkel zurückgegriffen werden.
Dadurch kann der Winkel selbst bei niedrigen Drehzahlen sehr gut aus den gemessenen Spannungen ermittelt werden.
Um bei der ersten Zündung die Maschine wirklich maximal zu beschleunigen, kann der optimale Zündwinkel zum Start der Ma schine (der Startwinkel ist bekannt) im Rahmen eines Inbe triebnahmeverfahrens genau ermittelt werden, das in der WO 2018/072810 Al beschrieben ist.
Das von der Anmelderin bekannte und im Rahmen dieses Verfah rens genutzte Verfahren kann kein konstantes Drehmoment prä gen, sondern nur ein zeitlich veränderliches (in erster Nähe- rung sinushalbwellenförmig) . Ebenso ist dieses in der Höhe nicht frei wähl- und (über den Strom) genau einstellbar wie im Fall der pulswechselbetriebenen Maschine mit Stromrege lung, da das von der Anmelderin vorgestellte Verfahren keine Drehmomentenregelung darstellt. Wird eine mehr oder minder gute Zündgelegenheit verworfen, kann es u.U. mehrere Millise kunden dauern, bis sich wieder eine geneignete Situation zum Zünden der Thyristoren ergibt. Würde man also in Anbetracht dieser Umstände eine klassische Reglerkaskade zur Drehzahlre gelung verwenden, wäre das System nicht funktionsfähig.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren beseitigt diese Nachteile, indem die Berechnung der Zündzeitpunkte mithilfe des bestimmten Drehmomentkorridors modifiziert wird. Der Drehmomentkorridor ermöglicht die Bestimmung der Zündzeit punkte in Abhängigkeit verschiedener Betriebspunkte, z.B. in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl. Die Ist-Drehzahl kann dabei mithilfe eines Sensors gemessen oder aus der EMK berechnet sein .
Um sicher zu stellen, dass in erster Näherung das geforderte Solldrehmoment und nicht ein viel zu großes oder viel zu kleines Drehmoment geprägt wird, wird der drehzahl- und Soll moment-abhängige Korridor definiert, in dem der Mittelwert des prädizierten, zeitveränderlichen Drehmoments zum Liegen kommt. Da es sich bei dem Verfahren nicht um einen Stromreg ler handelt, wird hierdurch gewährleistet, dass das Solldreh moment und das Ist-Drehmoment ähnliche Werte annehmen.
Verglichen mit einem Asynchronmotor am Sanftstarter ermög licht dies neue Applikationen. Insbesondere bei Applikatio nen, in denen überwiegend Dauerlauf, aber dennoch temporär geringere Geschwindigkeiten benötigt werden, kann mittels Sanftstarter und permanent erregter Drehstrommaschine mit Dämpferkäfig eine günstige Alternative zum Frequenzumrichter betriebenen Motor beschaffen werden. Beispielhaft hierfür ist eine einfache Positionierung mit zwei Lichtschranken. Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass keine Zündung der Thyristoren erfolgt, wenn für alle möglichen Zündzeit punkte kein zugeordnetes Drehmoment in dem Drehmomentkorridor zum Liegen kommt. Dadurch kann der Läufer der Drehstromma schine nicht „falsch", d.h. mit einem zu großen oder einem zu kleinen Drehmoment, beschleunigt werden.
Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn in einem Fall, in dem meh rere der bestimmten Drehmomente in dem Drehmomentkorridor liegen, der dem Drehmoment zugeordnete Zündzeitpunkt ausge wählt wird, dessen zugeordnetes Drehmoment dem Solldrehmoment am nächsten kommt. Dies ermöglicht eine dem gewünschten Ziel möglichste nahekommende Regelung der Drehzahl.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass die Berech nungsvorschrift eine obere und eine untere Grenze umfasst.
Die obere Grenze ist durch einen prozentualen Aufschlag auf das Solldrehmoment definiert. Die untere Grenze ist durch ei nen prozentualen Abschlag auf das Solldrehmoment definiert. Der Korridor weist dadurch, abhängig von der Höhe des ermit telten bzw. geforderten Solldrehmoments eine unterschiedliche Breite auf, wobei diese mit zunehmender Höhe des Solldrehmo ments größer wird. Dies ermöglicht mit größer werdendem Soll drehmoment größer werdende Abweichungen für das prädizierte Drehmoment und erhöht dadurch die Wahrscheinlichkeit, dass geeignete Zündzeitpunkte zum Zünden der Thyristoren des SanftStarters gefunden werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Be rechnungsvorschrift eine obere und eine untere Grenze um fasst, wobei die obere Grenze durch einen absoluten Aufschlag auf das Solldrehmoment Msoii definiert ist. Die untere Grenze ist durch einen absoluten Abschlag auf das Solldrehmoment Msoii definiert. Der Korridor weist dadurch, unabhängig von der Höhe des ermittelten bzw. geforderten Solldrehmoments ei ne gleiche Breite bzw., in Verbindung mit dem prozentualen Aufschlag, eine gleichmäßige Verbreiterung auf. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass geeignete Zündzeitpunkte zum Zünden der Thyristoren des SanftStarters berechnet werden können .
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Solldrehmoment an die Lastcharakteristik angepasst wird, wobei ein angepass tes Solldrehmoment aus dem Solldrehmoment und der Ist- Drehzahl ermittelt wird. Dadurch kann das maximale Solldreh moment, das zur Ermittlung der Zündzeitpunkte als Eingangs größe verwendet wird, begrenzt werden. Es kann also zweckmä ßig vorgesehen sein, dass aus der Ist-Drehzahl ein maximal zulässiges Solldrehmoment, insbesondere anhand einer oder mehrerer Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien, ermittelt wird.
Ferner kann das maximal zulässige Solldrehmoment als Ein gangsgröße zur Bestimmung des Drehmomentkorridors verarbeitet werden, wobei das maximal zulässige Solldrehmoment als das Solldrehmoment verarbeitet wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, aus dem maximal zulässigen Solldrehmo ment und dem Solldrehmoment das angepasste Solldrehmoment zu bestimmen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das neue Solldrehmoment kleiner als das maximal zulässige Solldrehmo ment gewählt wird. Im Ergebnis wird sichergestellt, dass der Drehzahlregler nicht ein zu großes Drehmoment anfordert, das den Antrieb zu schnell beschleunigen würde. In einer traditi onellen Reglerkaskade, würde dieser Effekt (Überschwingen der Drehzahl) z.B. durch ein kurzeitig negatives Sollmoment kom pensiert werden. Dies ist aus oben genannten Gründen hier nicht ohne weiteres möglich. Daher können keine unerwünschten Drehzahlpendelungen auftreten.
Die oben beschriebenen Ausgestaltungen ermöglichen einen ram penförmigen Start des Motors mit frei wählbarer Beschleuni gung sowie eine gezielte Reduktion der Drehzahl mittels Aus lauframpe. Außerdem ist der kurzfristige Betrieb des Motors bei einer frei wählbaren Drehzahl möglich, was z.B. für rudi mentäre Positionieranwendungen (Anfahrt mit zwei Geschwindig keiten) nutzbar ist. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass die Zündzeitpunkte derart ermittelt werden, dass negatives Dreh moment für eine Drehrichtungsumkehr der Drehstrommaschine er zeugt wird. Wird die Bestimmung der Zündzeitpunkte dahinge hend geändert, dass bei Bedarf nur negative Drehmomente zuge lassen werden, kann eine stillstehende Drehstrommaschine in negativer Drehrichtung beschleunigt werden - die Drehrichtung wird also umgekehrt. Da das speisende Netz nun eine entgegen gerichtete Drehrichtung aufweist, kann die Maschine bis ca. 60% ihrer Nenndrehzahl in negativer Richtung beschleunigt werden. Ein Vorteil dieser Lösung ist, dass kein zusätzliches Schütz zur Drehrichtungsumkehr benötigt wird. Alleine mittels der geeigneten Wahl des Zündzeitpunktes der Thyristoren wird ein negativ umlaufendes Drehfeld erzeugt, das die Drehrich tungsumkehr der Drehfeldmaschine zur Folge hat. Es ist anzu merken, dass das beschriebene Verfahren nicht für den Dauer betrieb der Maschine gedacht ist, sondern lediglich zum Be schleunigen der Maschine in ein Drehzahlband.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass alter nierend ein positives und ein negatives Drehmoment für eine zyklische Veränderung der Drehrichtung der Drehstrommaschine erzeugt wird. Gemäß dieser Ausgestaltung wird - insbesondere nach einem Ausrichten der Drehstrommaschine, wie im Rahmen des in der WO 2018/072810 Al offenbarten Inbetriebnahmever fahrens beschrieben - die Drehstrommaschine vorzugsweise mit maximalem Drehmoment in positive Drehrichtung beschleunigt, bis die Ist-Drehzahl einen Schwellwert überschreitet. An schließend wird die Drehstrommaschine mit vorzugsweise maxi mal negativem Drehmoment in die negative Drehrichtung be schleunigt, bis die Ist-Drehzahl einen zweiten Drehzahl schwellwert überschreitet und die Beschleunigung wieder in positiver Drehrichtung erfolgt. Die Drehstrommaschine ändert also das Vorzeichen der mechanischen Drehzahl zyklisch. Je nach Parametrierung der Schwellwerte kann ein großer oder kleiner Drehzahlhub eingestellt werden. Durch die mögliche ruckartige Drehzahl- und Drehrichtungsänderung können z.B. Ablagerungen an einer Pumpe gelöst werden. Es wird ferner eine Steuereinrichtung für eine Drehstromma schine mit Sanftstarter vorgeschlagen, die sich dadurch aus zeichnet, dass diese dazu eingerichtet ist, das hierin be schriebene Verfahren durchzuführen. Hiermit sind die gleichen Vorteile verbunden wie diese in Verbindung mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden.
Insbesondere umfasst die Steuervorrichtung zur Drehzahlrege lung einer permanenterregten Drehstrommaschine mit einem Thy ristoren umfassenden Sanftstarter mittels einer Reglerkaskade einen Drehzahlregler, eine Zündzeitpunktberechnungs-Einheit und eine Adaptionseinheit. Die Zündzeitpunktberechnungs- Einheit ist dazu eingerichtet, alle möglichen Zündzeitpunkte der Thyristoren des SanftStarters zu berechnen sowie ein zu jedem Zündzeitpunkt zugeordnetes Drehmoment zu bestimmen, das aus der Zündung der Thyristoren zu einem jeweiligen Zündzeit punkt resultiert. Die Adaptionseinheit ist dazu eingerichtet, einen Drehmomentkorridor anhand einer vorgegebenen Berech nungsvorschrift, der eine Ist-Drehzahl und ein Solldrehmoment zugeführt werden, das dem Drehzahlregler zur Verarbeitung zu geführt wird, zu bestimmen. Die Zündzeitpunktberechnungs- Einheit ist dazu eingerichtet, zu bestimmen, welches der be stimmten Drehmomente in dem Drehmomentkorridor liegt und den zugeordneten Zündzeitpunkt der Thyristoren zu ermitteln. Fer ner ist die Zündzeitpunktberechnungs-Einheit dazu eingerich tet, die Thyristoren zu dem zugeordneten Zündzeitpunkt zu zünden .
Die Zündzeitpunktberechnungs-Einheit ist ferner dazu ausge bildet, keine Zündung der Thyristoren vorzunehmen, wenn für alle möglichen Zündzeitpunkte kein zugeordnetes Drehmoment in dem Drehmomentkorridor zum Liegen kommt. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Zündzeitpunktberechnungs-Einheit dazu ausgebildet, in einem Fall, in dem mehrere der bestimmten Drehmomente in dem Drehmomentkorridor liegen, den dem Drehmo ment zugeordneten Zündzeitpunkt auszuwählen, dessen zugeord netes Drehmoment dem Solldrehmoment am nächsten kommt. Weiter wird eine Drehstrommaschine mit Sanftstarter vorge schlagen. Diese ist zur Durchführung des hierin beschriebenen Verfahrens ausgebildet, wodurch ein Halten der Drehstromma schine ermöglicht ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher er läutert :
Fig . 1 einen Schnitt durch eine beispielhafte Drehstromma schine ;
Fig . 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Aufbaus ;
Fig . 3 eine erfindungsgemäße Reglerkaskade;
Fig . 4 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 5 und 6 zeitliche Verläufe der Drehzahl und der Pha senströme zweier verschiedener Messungen einer Nachlauframpenfunktion;
Fig. 7 bis 9 zeitliche Verläufe der Drehzahl und der Pha senströme dreier verschiedener Messungen eines Drehzahlsprungs zur Realisierung einer Zwischen drehzahl ;
Fig. 10 den zeitlichen Verlauf des Drehmoments zur Erzeu gung einer Drehrichtungsumkehr der Drehstrommaschi ne ;
Fig. 11 den zeitlichen Verlauf der Drehzahl bei Drehrich tungsumkehr; und
Fig. 12 den zeitlichen Verlauf der Drehzahl bei aktivierter
Reversiertunktion . Figur 2 zeigt den prinzipiellen gewünschten Aufbau der als permanenterregte Synchronmaschine M ausgebildeten Drehstrom maschine mit Sanftstarter SS (Z.B. Sirius-SanftStarter) ohne Geber und mit Geber G links. Wie eingangs beschrieben, kann die Drehstrommaschine z.B. als eine Innenpolmaschine mit ei nem Stator St und einem Läufer L ausgebildet sein. Der Läufer L umfasst einen magnetischen Nordpol N und Südpol S. Der Sta tor St umfasst Wicklungsstränge U, V, W. Der Läufer L kann z.B. drehfest (oder über ein Getriebe) mit einer nicht darge stellten Welle verbunden sein, welche von einer externen Last mit einem, insbesondere konstanten, Moment beaufschlagt ist.
Mit Hilfe des nachfolgend beschriebenen Verfahrens, das auf das von der Anmelderin in der WO 2018/086688 Al vorgestellte Verfahren aufbaut und nachfolgend als geberloses Startverfah ren bezeichnet wird, wird die Berechnung von Zündzeitpunkten der Thyristoren des SanftStarters SS bewirkt.
Das geberlose Startverfahren basiert auf der Überlegung, dass bei der erstmaligen Zündung der Thyristoren die Drehstromma schine (auch: der Motor) mit dem maximal möglichen Drehmoment beschleunigt wird. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass der Motor nach der Erstzündung bereits eine bestimme minimale Drehzahl überschritten hat und somit die induzierten Spannun gen während der Prinzip bedingten Sperrzeit der Thyristoren hinreichend genau gemessen werden können. Aus den induzierten Spannungen kann anschließend nach den bereits bekannten sog. EMK-Verfahren der elektrische Winkel des Motors ermittelt und dem Benecke-Verfahren (aus der oben genannten Dissertation) übergeben werden. Zudem kann während einer zweiphasigen Zün dung die Spannung der dritten Phase direkt gemessen und bei der Auswertung berücksichtigt werden.
Da Motoren an Sanftanlaufgeräten meist passive Lasten mit li nearen oder quadratischen Lastkennlinien treiben, dient das Drehmoment bei der Erstzündung nahezu vollständig zur Be schleunigung der trägen Masse. Insofern kann davon ausgegan gen werden, dass die Beschleunigung bei der Erstzündung aus- reichend ist und die induzierten Spannungen hinreichend genau gemessen werden können. Bei der Messung der Spannungen kann auf die im Sanftstarter ohnehin vorhandene Messsensorik zu rückgegriffen werden. Das Verfahren benötigt also keine zu sätzliche Hardware.
Das geberlose Startverfahren umfasst zwei Schritte.
Schritt 1: Ermittlung des optimalen Zündwinkels:
Nachdem das Verfahren zur initialen Ausrichtung der Maschine abgeschlossen ist, ist der aktuelle Winkel des Motors be kannt. Basierend auf diesem bekannten Startwinkel kann gemäß dem oben genannten Verfahren jener Zündwinkel des Sanftstar ters berechnet werden, bei dem das im Motor erzeugte Drehmo ment für einen gegebenen Maximalstrom maximal ist. Um bei der ersten Zündung der Thyristoren ein möglichst hohes Drehmoment zu entwickeln, wird der bei der Erstzündung zulässige Maxi malstrom auf den für die Leistungshalbleiter maximal zulässi gen Strom gesetzt.
Bei der Berechnung des optimalen Zündwinkels geht generell auch der Verlauf des Drehwinkels und der Drehzahl während der Zündung der Thyristoren ein, jedoch sind diese bei der Be rechnung des Zündwinkels nicht bekannt. Aus diesem Grund soll der optimale Zündwinkel für die Erstzündung im Rahmen eines Inbetriebnahmeverfahrens vorab für den Antrieb ermittelt wer den .
Schritt 2: Umschaltung auf EMK (Elektromotorische Kraft) - Verfahren :
Nachdem die permanenterregte Synchronmaschine durch die Erst zündung beschleunigt wurde, sind die durch die Drehung der Maschine induzierten Spannungen groß genug, um sie während der Sperrphase der Thyristoren messen zu können. Aus den ge messenen Spannungen kann anschließend, z. B. durch einen Be obachter oder durch eine einfache Arcustangensberechnung der Flusswinkel der Maschine ermittelt werden. Ebenso ist es denkbar, den Drehwinkel alleine auf Basis der anregenden Spannungen, der gemessenen Ströme und der Maschinengleichun gen, also mithilfe einer Berechnungsvorschrift, zu ermitteln.
Unabhängig vom gewählten Ansatz sind in den genannten Fällen bereits zahlreiche Verfahren aus dem Gebiet der geberlosen Regelung bekannt und es kann auf diese zurückgegriffen wer den. Der aus dem EMK-Verfahren ermittelte Flusswinkel wird dem Benecke-Verfahren als Istwert übergeben und hieraus der nächste optimale Zündwinkel bei Drehung der Maschine ermit telt .
Fig. 3 zeigt eine im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommende Reglerkaskade zur Drehzahlregelung der permanenterregten Drehstrommaschine. Diese umfasst einen Drehzahlregler 10, eine Zündzeitpunktberechnungs-Einheit 20 und eine Lastcharakteristikbestimmungs-Einheit 30.
Der Drehzahlregler 10 ist dazu eingerichtet, aus einer Soll drehzahl nsoii und einer Ist-Drehzahl nist ein Solldrehmoment Msoii für die Drehstrommaschine M zu ermitteln. Die Ist- Drehzahl nist kann mittels eines Sensors gemessen sein. Die Ist-Drehzahl nist kann auch aus der EMK berechnet sein.
Die Zündzeitpunktberechnungs-Einheit 20 umfasst eine Bestim mungseinheit 22, die, wie vorstehend beschrieben, dazu einge richtet ist, die Berechnung der Zündzeitpunkte durchzuführen, um das ihr zugeführte Solldrehmoment Msoii möglichst gut zu erreichen. Die Bestimmungseinheit 22 ist somit dazu einge richtet, das geberlose Startverfahren auszuführen und alle möglichen Zündzeitpunkte für die Zündung der Thyristoren des SanftStarters SS auszugeben.
Die Zündzeitpunktberechnungs-Einheit 20 umfasst darüber hin aus eine Adaptionseinheit 21, die dazu eingerichtet ist, ei nen Drehmomentkorridor AMKomdor anhand einer vorgegebenen Be rechnungsvorschrift, der die Ist-Drehzahl nist und das Sollmo ment Msoii zugeführt werden, zu bestimmen. Der Drehmomentkor ridor wird der Bestimmungseinheit 22 der Zündzeitpunktberech- nungs-Einheit 20 zur Bestimmung der Zündzeitpunkte der Thy ristoren des SanftStarters zugeführt.
Die Bestimmungseinheit 22 berechnet alle möglichen Zündzeit punkte der Thyristoren des SanftStarters (SS) und bestimmt ein zu jedem Zündzeitpunkt zugeordnetes Drehmoment, das aus der Zündung der Thyristoren zu einem jeweiligen Zündzeitpunkt resultiert. Anschließend bestimmt die Bestimmungseinheit 22, welches der bestimmten Drehmomente in dem Drehmomentkorridor liegt und ermittelt den zugeordneten Zündzeitpunkt der Thy ristoren. Dann gibt die Bestimmungseinheit 22 ein entspre chendes Signal zum Zünden der Thyristoren zu dem zugeordneten Zündzeitpunkt .
Wenn für alle möglichen Zündzeitpunkte kein zugeordnetes Drehmoment in dem Drehmomentkorridor AMKomdor zum Liegen kommt, wird kein Signal zum Zünden der Thyristoren ausgege ben. Wenn demgegenüber in dem Drehmomentkorridor AMKomdor mehrere der bestimmten Drehmomente liegen, wird der dem Dreh moment zugeordnete Zündzeitpunkt ausgewählt, dessen zugeord netes Drehmoment dem Solldrehmoment Msoii am nächsten kommt.
Die von der Adaptionseinheit 21 verarbeitete Berechnungsvor schrift kann auf einer oder mehreren vorab definierten Kenn linien basieren, welche den Drehmomentkorridor definieren bzw. begrenzen. Die von der Adaptionseinheit 21 verarbeitete Berechnungsvorschrift bzw. der dadurch definierte Korridor umfasst eine obere und eine untere Grenze. Die die obere Grenze ist durch einen prozentualen Aufschlag auf das Soll drehmoment Msoii definiert. Die untere Grenze ist durch einen prozentualen Abschlag auf das Solldrehmoment Msoii definiert. Der Korridor weist dadurch, abhängig von der Höhe des ermit telten bzw. geforderten Solldrehmoments Msoii eine unter schiedliche Breite auf, wobei diese mit zunehmender Höhe des Solldrehmoments größer wird.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Be rechnungsvorschrift eine obere und eine untere Grenze um- fasst, wobei die obere Grenze durch einen absoluten Aufschlag auf das Solldrehmoment Msoii definiert ist. Die untere Grenze ist durch einen absoluten Abschlag auf das Solldrehmoment Msoii definiert. Der Korridor weist dadurch, unabhängig von der Höhe des ermittelten bzw. geforderten Solldrehmoments ei ne gleiche Breite bzw., in Verbindung mit dem prozentualen Aufschlag, eine gleichmäßige Verbreiterung auf. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass geeignete Zündzeitpunkte zum Zünden der Thyristoren des SanftStarters gefunden werden.
Die lediglich optionale Lastcharakteristikbestimmungs-Einheit 30 dient zur Anpassung der Solldrehmoments Msoii an die Last charakteristik aus dem Solldrehmoment Msoii und der Ist- Drehzahl nist. Die Lastcharakteristikbestimmungs-Einheit 30 umfasst eine Einheit 31, die dazu ausgebildet ist, aus der Ist-Drehzahl nist ein maximal zulässiges Solldrehmoment
Msoii_max, insbesondere anhand einer oder mehrerer Drehmoment- Drehzahl-Kennlinien, zu ermitteln. Mit anderen Worten wird für eine gerade anliegende Ist-Drehzahl nist aus einer vorab, z.B. durch Versuche oder numerische Simulationen, festgeleg ten Kennlinie das zugeordnete maximal zulässige Solldrehmo ment Msoii_max ermittelt. Die Lastcharakteristikbestimmungs- Einheit 30 umfasst ferner eine Begrenzungseinheit 32.
Das maximal zulässige Solldrehmoment Ms0u_max wird zum einen der Adaptionseinheit 21 zur Bestimmung des Drehmomentkorri dors AMKomdor zugeführt, durch die das maximal zulässige Solldrehmoment MSoii_max als das Solldrehmoment MSoii verarbeitet wird. Zum anderen wird das maximal zulässige Solldrehmoment Msoii_max der Begrenzungseinheit 32 zugeführt, die aus dem ma ximal zulässigen Solldrehmoment Ms0u_max und dem Solldrehmo ment ein angepasstes Solldrehmoment Msoii' bestimmt, das der Bestimmungseinheit 22 als Führungsgröße zugeführt wird. Im einfachsten Fall wird das maximal zulässige Solldrehmoment Msoii_max als das angepasste Solldrehmoment MSoii ' verwendet, wo bei auch zusätzliche Transformationen möglich sind. Insbeson dere wird das angepasste Solldrehmoment Msoii kleiner als das maximal zulässige Solldrehmoment Ms0u_max gewählt. Die in Fig. 3 gezeigte Reglerkaskade, bestehend aus dem dreh zahladaptiven Drehzahlregler 10 und einem modifizierten Algo rithmus (21, 22 sowie optional 31, 32) ermöglicht die Berech nung der Zündzeitpunkte. In Abhängigkeit der Ist-Drehzahl nist wird das maximale Solldrehmoment Msoii_max durch die Lastcha rakteristikbestimmungs-Einheit 30 begrenzt. Wird in Kennlinie 1 die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie der Last berücksichtigt, wird durch die Einheit 31 sichergestellt, dass der Drehzahl regler 10 nicht ein zu großes Drehmoment anfordert, das den Motor zu schnell beschleunigen würde. Um sicher zu stellen, dass in erster Näherung das geforderte Drehmoment (d.h., das angepasste Solldrehmoment Msoii ' ) und nicht ein viel zu großes oder viel zu kleines Drehmoment geprägt wird, wird ein dreh- zahl- und sollmomentenabhängiger Korridor definiert, in dem der Mittelwert des prädizierten, zeitveränderlichen Drehmo ments liegen soll. Da es sich bei dem Algorithmus nicht um einen Stromregler handelt, wird hierdurch gewährleistet, dass Soll- und Istmoment ähnliche Werte annehmen.
Fig. 4 zeigt einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfah rens. In Schritt S1 werden alle möglichen Zündzeitpunkte der Thyristoren des SanftStarters ermittelt sowie ein zu jedem Zündzeitpunkt zugeordnetes Drehmoment bestimmt, das aus der Zündung der Thyristoren zu einem jeweiligen Zündzeitpunkt re sultiert. In Schritt S2 wird ein Drehmomentkorridor anhand einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift, der die Ist- Drehzahl und das Sollmoment als Eingangsgrößen zugeführt wer den, bestimmt. Der Drehmomentkorridor wird zur Berechnung des Zündzeitpunkts verarbeitet. In Schritt S3 erfolgt die Bestim mung, welches der bestimmten Drehmomente in dem Drehmoment korridor liegt und sowie die Ermittlung des zugeordneten Zündzeitpunkts der Thyristoren. Schließlich erfolgt in
Schritt S4 das Zünden der Thyristoren zu dem zugeordneten Zündzeitpunkt .
Das beschriebene Verfahren basiert alleine auf den in einem Seriengerät bereits vorhandenen Messwerten und benötigt keine zusätzliche Sensorik. Es ist somit möglich, ein bestehendes Produkt alleine durch eine Softwarelösung für den Betrieb ei nes IE4-Motors zu erweitern.
Nachfolgend werden noch Applikationen vorgestellt, für die die Drehzahlregelung die Basis darstellt.
Nachlauframpenfunktion
Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten zeitliche Verläufe der Drehzahl n und der Phasenströme Iu,v,w der drei Phasen U,
V, W resultieren aus zwei verschiedener Messungen des Nach laufs eines Motors mit Permanenterregung an einem Sanftstar ter. Der Motor ist über die gesamte Messung mit einem quadra tischen Moment belastet, das bei Nenndrehzahl dem Nennmoment entspricht. Die tatsächliche Drehzahl ist jeweils im unteren Diagramm der Figuren 5 und 6 mit nreai gekennzeichnet. Um ein abruptes Stoppen des Motors zu verhindern, wird weiterhin ein Moment in der Maschine erzeugt, das eine langsame Abnahme der Drehzahl steuert.
Fig. 6 zeigt, ebenso wie Fig. 5, einen Auslauf der Maschine. Fig. 6 zeigt zusätzlich, dass auch ein deutlich langsameres Auslaufen möglich ist. Der Nachlauf bei permanenterregten Hocheffizienzmotoren am Sanftstarter eröffnet den Einsatz in Pumpenapplikationen. Der Nachlauf verhindert z.B. Beschädi gungen durch Wasserschlag (sog. Druckstoß).
Zwischendrehzahlen
Die Reglerkaskade kann auch für den temporären Betrieb eines permanenterregten Hocheffizienzmotors bei Drehzahlen niedri ger als die Nenndrehzahl verwendet werden. Zum Beispiel könn ten Festdrehzahlen vorkonfiguriert werden.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen zeitliche Verläufe der Drehzahl n und der Phasenströme Iu,v,w der drei Phasen U, V, W aus drei verschiedener Messungen eines Drehzahlsprungs zur Realisie rung einer Zwischendrehzahl. Die tatsächliche Drehzahl ist jeweils im unteren Diagramm der Figuren 7 bis 9 mit nreai ge kennzeichnet .
Fig. 7 zeigt einen Drehzahlsprung von der Nenndrehzahl (n = 1500 min-1) zu einer niedrigeren Drehzahl (n = 900 min-1) bei vollem Lastmoment. Eine Solldrehzahl nsoii ist nahezu
sprungförmig vorgegeben. Entsprechend der Motorträgheit ergibt sich eine leichte Verzögerung. Es ist zu sehen, dass beide Drehzahlniveaus gehalten werden und bis auf den durch die nur sehr eingeschränkte Steuerbarkeit des Thyristors ver ursachte Drehzahlrippel übereinstimmen.
Die in Fig. 8 gezeigte Messung ist unter denselben Bedingun gen wie die in Fig. 7 aufgenommen worden, nur dass diesmal anstatt eines Drehzahlsprungs eine Drehzahlrampe als Sollwert nsoii vorgegeben wird. Wie bereits bei den Festdrehzahlen kann der Motor auch bei dieser Rampe gut folgen.
Die in Fig. 9 gezeigte Messung zeigt den umgekehrten Fall der Beschleunigung des Motors von der Drehzahl n = 350 min-1 auf die Drehzahl n = 1500 min-1. Wie auch beim in Fig. 8 vorge stellten Wechsel von Nenndrehzahl auf eine niedrigere Dreh zahlstufe ist das Folgen einer Drehzahlrampe ohne weiteres möglich .
Die Messungen in den Figuren 5 bis 9 zeigen, dass ein Betrieb mit belasteter Maschine bei unterschiedlichen Drehzahlen un terhalb der Nenndrehzahl des permanenterregten Hocheffizienz motors am Sanftstarter möglich ist. Auch die Übergänge können frei gestaltet werden. Verglichen mit einem Asynchronmotor am Sanftstarter ermöglicht dies völlig neue Applikationen. Ins besondere Applikationen, in denen überwiegend Dauerlauf, aber dennoch temporär geringere Geschwindigkeiten benötigt werden, können mittels Sanftstarter und permanenterregtem Motor mit Dämpferkäfig eine günstige Alternative zum mit Frequenzum richter betriebenen Motor beschaffen sein. Beispielhaft hierfür ist eine einfache Positionierung mit zwei Lichtschranken. Fährt die zu positionierende Einheit durch die erste Lichtschranke wird die Motordrehzahl von Netzdrehzahl auf eine deutlich niedrigere Drehzahl (z.B. 20% der Netzdrehzahl) verringert und die zu positionierende Ein heit wird abgebremst. Nun fährt die Vorrichtung so lange wei ter bis auch die zweite Lichtschranke durchschritten wird und eine vollständige Bremsung der Vorrichtung vorgenommen wird. Durch die vorherige Reduktion der Geschwindigkeit erfolgt ein zeitnaher Stillstand und ein weites Überfahren der Sollposi tion (das insbesondere bei großen und veränderlichen Träghei ten auftreten würde) wird verhindert. Eine solche Applikation kann heute nur mittels Frequenzumrichter realisiert werden.
Drehrichtungsumkehr
Durch die Reglerkaskade können die Zündzeitpunkte auch derart ermittelt werden, dass negatives Drehmoment erzeugt wird.
Dies ermöglicht eine Drehrichtungsumkehr der Drehstrommaschi ne, wie die Figuren 10 und 11 zeigen. Wird die Bestimmung der Zündzeitpunkte dahingehend geändert, dass bei Bedarf nur ne gative Drehmomente zugelassen werden, kann eine stillstehende Drehstrommaschine in negativer Drehrichtung beschleunigt wer den - die Drehrichtung wird also umgekehrt. Da das speisende Netz nun eine entgegen gerichtete Drehrichtung aufweist, kann die Maschine bis ca. 60% ihrer Nenndrehzahl in negativer Richtung beschleunigt werden.
Ein Vorteil dieser Lösung ist, dass kein zusätzliches Schütz zur Drehrichtungsumkehr benötigt wird. Alleine mittels der geeigneten Wahl des Zündzeitpunktes der Thyristoren wird ein negativ umlaufendes Drehfeld erzeugt, das die Drehrichtungs umkehr der Drehfeldmaschine zur Folge hat.
Es ist anzumerken, dass die Drehrichtungsumkehr nicht für den Dauerbetrieb der Maschine gedacht ist, sondern lediglich zum Beschleunigen der Maschine in ein bestimmtes Drehzahlband. Alternierende Änderung der Drehrichtung
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass alter nierend ein positives und ein negatives Drehmoment für eine zyklische Veränderung der Drehrichtung der Drehstrommaschine erzeugt wird. Hier wird - insbesondere nach einem Ausrichten der Drehstrommaschine, wie im Rahmen des Inbetriebnahmever fahrens (WO 2018/072810 Al) beschrieben - die Drehstromma schine vorzugsweise mit maximalem Drehmoment in positive Drehrichtung beschleunigt bis die Ist-Drehzahl einen Schwell wert überschreitet. Anschließend wird die Drehstrommaschine mit vorzugsweise maximal negativem Drehmoment in die negative Drehrichtung beschleunigt bis die Ist-Drehzahl einen zweiten Drehzahlschwellwert überschreitet und die Beschleunigung wie der in positiver Drehrichtung erfolgt. Die Drehstrommaschine ändert also das Vorzeichen der mechanischen Drehzahl zyk lisch.
Je nach Parametrierung der Schwellwerte kann ein großer oder kleiner Drehzahlhub eingestellt werden. Durch die mögliche ruckartige Drehzahl- und Drehrichtungsänderung können z.B. Ablagerungen an einer Pumpe gelöst werden. So kann beispiels weise die Reversierfunktion in festen zeitlichen Abständen (täglich, wöchentlich, monatlich etc.) für wenige Sekunden aktiviert werden, um Ablagerungen vorzubeugen. Ein zeit- und kostenintensiver Austausch von Pumpe kann durch die beschrie bene Funktion verhindert oder zumindest verzögert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Drehzahlregelung einer permanenterregten Drehstrommaschine (M) mit einem Thyristoren umfassenden
Sanftstarter (SS) mittels einer Reglerkaskade, umfassend die Schritte :
Berechnung aller möglichen Zündzeitpunkte der Thyristo ren des SanftStarters (SS) sowie Bestimmen eines zu jedem Zündzeitpunkt zugeordneten Drehmoments, das aus der Zündung der Thyristoren zu einem jeweiligen Zündzeitpunkt resultiert;
Bestimmung eines Drehmomentkorridors (AMKomdor) anhand einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift, der eine Ist- Drehzahl (nist) und ein Solldrehmoment (Msoii) als Eingangsgrö ßen zugeführt werden;
Bestimmung, welches der bestimmten Drehmomente in dem Drehmomentkorridor (AMKomdor) liegt und Ermitteln des zuge ordneten Zündzeitpunkts der Thyristoren;
Zünden der Thyristoren zu dem zugeordneten Zündzeit punkt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass keine Zündung der Thyristoren erfolgt, wenn für alle mögli chen Zündzeitpunkte kein zugeordnetes Drehmoment in dem Dreh momentkorridor (AMKomdor) zum Liegen kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem mehrere der bestimmten Drehmomente in dem Drehmomentkorridor (AMKomdor) liegen, der dem Drehmo ment zugeordnete Zündzeitpunkt ausgewählt wird, dessen zuge ordnetes Drehmoment dem Solldrehmoment (Msoii) am nächsten kommt .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsvorschrift eine obere und eine untere Grenze umfasst, wobei die obere Grenze durch ei nen prozentualen Aufschlag auf das Solldrehmoment (Msoii) und die untere Grenze durch einen prozentualen Abschlag auf das Solldrehmoment (Msoii) definiert sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsvorschrift eine obere und eine untere Grenze umfasst, wobei die obere Grenze durch ei nen absoluten Aufschlag auf das Solldrehmoment (Ms0u) und die untere Grenze durch einen absoluten Abschlag auf das Soll drehmoment (Msoii) definiert sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Solldrehmoment (Msoii) an die Last charakteristik angepasst wird, wobei ein angepasstes Soll drehmoment (Msoii ' ) aus dem Solldrehmoment (Msoii) und der Ist- Drehzahl (nist) ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Ist-Drehzahl (nist) ein maximal zulässiges Solldrehmo ment (Msoii_max) , insbesondere anhand einer oder mehrerer Dreh- moment-Drehzahl-Kennlinien, ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das maximal zulässige Solldrehmoment (Ms0u_max) als Eingangs größe zur Bestimmung des Drehmomentkorridors (AMKomdor) ver arbeitet wird, wobei das maximal zulässige Solldrehmoment (Msoii_max) als das Solldrehmoment (MSoii) verarbeitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem maximal zulässigen Solldrehmoment (Ms0u_max) und dem Solldrehmoment (Msoii) das angepasste Solldrehmoment
(Msoii ' ) bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das angepasste Solldrehmoment (Msoii) kleiner als das maximal zulässige Solldrehmoment (MSoii_max) gewählt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündzeitpunkte derart ermit telt werden, dass ein negatives Drehmoment für eine Drehrich tungsumkehr der Drehstrommaschine (M) erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündzeitpunkte derart ermit telt werden, dass alternierend ein positives und ein negati ves Drehmoment für eine zyklische Veränderung der Drehrich- tung der Drehstrommaschine (M) erzeugt werden.
13. Steuereinrichtung für eine Drehstrommaschine (M) mit ei nem Thyristoren umfassenden Sanftstarter (SS) , dadurch ge kennzeichnet, dass diese dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
14. Drehstrommaschine mit SanftStarter, dadurch gekennzeich net, dass diese eine Steuereinrichtung umfasst, die dazu aus gebildet ist, das Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 12 zu deren Steuerung durchzuführen.
PCT/EP2018/076124 2018-09-26 2018-09-26 Verfahren zur drehzahlregelung einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem sanftstarter mittels einer reglerkaskade und drehstrommaschine WO2020064098A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880097970.4A CN112740535B (en) 2018-09-26 Method for regulating rotation speed of three-phase motor, control device and three-phase motor
US17/277,410 US11637514B2 (en) 2018-09-26 2018-09-26 Method for controlling the speed of a three-phase permanent magnet machine having a soft starter by means of a controller cascade, and three-phase machine
PCT/EP2018/076124 WO2020064098A1 (de) 2018-09-26 2018-09-26 Verfahren zur drehzahlregelung einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem sanftstarter mittels einer reglerkaskade und drehstrommaschine
DE112018008023.4T DE112018008023A5 (de) 2018-09-26 2018-09-26 Verfahren zur Drehzahlregelung einer permanenterregten Drehstrommaschine mit einem Sanftstarter mittels einer Reglerkaskade und Drehstrommaschine
BR112021003694-6A BR112021003694A2 (pt) 2018-09-26 2018-09-26 método para controlar a velocidade de uma máquina trifásica permanentemente excitada, dispositivo de controle para uma máquina trifásica, e, máquina trifásica

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2018/076124 WO2020064098A1 (de) 2018-09-26 2018-09-26 Verfahren zur drehzahlregelung einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem sanftstarter mittels einer reglerkaskade und drehstrommaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020064098A1 true WO2020064098A1 (de) 2020-04-02

Family

ID=63840781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/076124 WO2020064098A1 (de) 2018-09-26 2018-09-26 Verfahren zur drehzahlregelung einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem sanftstarter mittels einer reglerkaskade und drehstrommaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11637514B2 (de)
BR (1) BR112021003694A2 (de)
DE (1) DE112018008023A5 (de)
WO (1) WO2020064098A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014063722A1 (en) * 2012-10-22 2014-05-01 Abb Ab Automatic cleaning method for a pump system comprising a softstarter arrangement
DE102013221939A1 (de) * 2013-10-29 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Stellantriebs
US20150333663A1 (en) * 2014-05-19 2015-11-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Quasi variable frequency motor controller
WO2018072810A1 (de) 2016-10-17 2018-04-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur ausrichtung einer drehstrommaschine mit sanftanlauf und drehstrommaschine
WO2018086688A1 (de) 2016-11-10 2018-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur inbetriebnahme einer permanenterregte synchronmaschine und permanenterregte synchronmaschine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE503106C2 (sv) * 1994-07-01 1996-03-25 Asea Brown Boveri Lastkommuterad synkronmotordrift

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014063722A1 (en) * 2012-10-22 2014-05-01 Abb Ab Automatic cleaning method for a pump system comprising a softstarter arrangement
DE102013221939A1 (de) * 2013-10-29 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Stellantriebs
US20150333663A1 (en) * 2014-05-19 2015-11-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Quasi variable frequency motor controller
WO2018072810A1 (de) 2016-10-17 2018-04-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur ausrichtung einer drehstrommaschine mit sanftanlauf und drehstrommaschine
WO2018086688A1 (de) 2016-11-10 2018-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur inbetriebnahme einer permanenterregte synchronmaschine und permanenterregte synchronmaschine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZATOCIL HEIKO ET AL: "Sensorless start-up of soft starter driven IE4 motors", 2017 19TH EUROPEAN CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS (EPE'17 ECCE EUROPE), JOINTLY OWNED IEEE-PELS AND EPE ASSOCIATION, 11 September 2017 (2017-09-11), XP033250354, DOI: 10.23919/EPE17ECCEEUROPE.2017.8098972 *

Also Published As

Publication number Publication date
US11637514B2 (en) 2023-04-25
CN112740535A (zh) 2021-04-30
BR112021003694A2 (pt) 2021-05-18
DE112018008023A5 (de) 2021-06-10
US20220038036A1 (en) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3513491B1 (de) Verfahren zur inbetriebnahme einer permanenterregte synchronmaschine und permanenterregte synchronmaschine
EP2529480A2 (de) Verfahren zur verbesserung des wirkungsgrades bei einem mehrphasigen motor, und motor zur durchführung eines solchen verfahrens
EP3145746A1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines bremssystems
DE102006026560B4 (de) Anlaufverfahren für einen sensor- und bürstenlosen Gleichstrommotor
EP0690556B1 (de) Stillstandserkennung beim Wiederanlassen eines stromrichtergespeisten Drehstrommotors ohne Drehzahlgeber
EP0771065B1 (de) Verfahren zum Anlaufen drehzahlveränderlicher elektrischer Antriebe
WO2007071520A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines elektromotors
DE102016222015A1 (de) Elektrischer Antrieb und Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors
EP1443635B1 (de) Verfahren zum Steuern des Zündwinkels und einphasiger wechselstromversorgter Elektromotor
WO2020064098A1 (de) Verfahren zur drehzahlregelung einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem sanftstarter mittels einer reglerkaskade und drehstrommaschine
EP2982035B1 (de) Verfahren zum anlaufen eines drehzahlveränderlichen elektromotors
EP4128522A1 (de) Verfahren zum starten und stoppen eines asynchronmotors
EP1661236B1 (de) Verfahren und schaltungsanordnung für die sensorlose ermittlung von lastzuständen von synchronen linearmotoren
EP3723274A1 (de) Verfahren zur drehzahlregelung einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem thyristoren umfassenden sanftstarter und drehstrommaschine
EP3152829B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines betriebs eines elektromotors
EP3881426B1 (de) Sensorloses kommutierungsverfahren
WO2020064097A1 (de) Verfahren zum betreiben einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem läufer und einem sanftstarter und drehstrommaschine
WO2014206692A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer asynchronmaschine, asynchronmaschine
WO2020064099A1 (de) Verfahren zum halten der drehstellung eines mit einem externen moment beaufschlagten läufers einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem sanftstarter und drehstrommaschine
CN112740535B (en) Method for regulating rotation speed of three-phase motor, control device and three-phase motor
EP3664278A1 (de) Verfahren zur netzsynchronisation einer permanenterregten drehstrommaschine mit einem thyristoren umfassenden sanftstarter
WO2022218819A1 (de) Verfahren zur feldorientierten regelung eines elektromotors
DE3310555A1 (de) Mehrphasenmotorsteuerung fuer aufzuege
DE102020105530A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kommutierung eines elektrischen Motors
DE102014226727A1 (de) Verfahren zum Antrieb eines Lastgeräts durch einen Schrittmotor

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: 18785846

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112021003694

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112021003694

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20210226

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112018008023

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18785846

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1