DE10035783A1

DE10035783A1 - Device for monitoring a measuring system of an electric drive

Info

Publication number: DE10035783A1
Application number: DE10035783A
Authority: DE
Inventors: Olaf Kunz; Alfred Punzet; Gerhard Froehlich; Siegfried Melzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-07
Filing date: 2000-07-22
Publication date: 2001-02-08

Abstract

Disclosed is a device for monitoring the measuring system of an electric drive (12), comprising a measuring system (12) which is used to detect at least one measuring variable of an electric drive (10); and at least one controller (78) which is supplied with the at least one measuring variable detected by said measuring system (12) and which produces at least one control variable for controlling said drive (10). At least one signal detection system (34, 73, 79, 89, 91, 93) is provided in order to detect errors in the measuring system (12).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Überwachung eines Meßsystems eines elektrischen Antriebs nach der Gat tung des unabhängigen Anspruchs. Aus der DE 43 30 823 C2 ist eine Antriebsvorrichtung mit einer Sicherheitseinrich tung für den Sonderbetrieb bekannt. Hierbei ist zur Überwa chung des Motors eine redundante Sicherheitseinrichtung vor gesehen, welche in einer Sonderbetriebsart die Drehzahl des Motors auf Einhaltung eines vorgegebenen Höchstwertes über wacht und die Energiezufuhr zum Motor unterbricht, wenn die Drehzahl größer ist als der vorgegebene Höchstwert. Zur Be stimmung der Drehzahl werden zwei verschiedene Signale in der Weise erfaßt, daß das erste Signal von einem Drehzahl sensor gewonnen wird, und das zweite Signal aus dem zeit lichen Verlauf des hierfür mittels eines weiteren Sensor erfaßten Stromes in wenigstens einer der Phasenzuleitungen zum Motor abgeleitet wird. Überschreitet die erfaßte Dreh zahl einen vorgegebenen Höchstwert, wird die Energiezufuhr zum Motor durch Schalten eines einem Netzgleichrichter da vorgeschalteten Leistungsschalters sowie durch zusätzliches Abschalten des Wechselrichters unterbrochen. Eine Überwa chung des Drehzahlsensors anhand des Stromverlaufs ist lastabhängig und daher relativ ungenau. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Überwachungssystem über den gesamten Drehzahlbereich hinweg anzugeben, das ohne einen weiteren Drehzahlsensor auskommt.The invention is based on a monitoring device a measuring system of an electric drive according to the Gat independent claim. From DE 43 30 823 C2 is a drive device with a safety device known for the special operation. Here is for monitoring a redundant safety device seen which in a special operating mode the speed of the Engine to maintain a predetermined maximum value wakes up and cuts off the power to the engine when the Speed is greater than the specified maximum value. To Be two different signals in the way that detects the first signal from a speed sensor is obtained, and the second signal from time Liche course of this by means of another sensor detected current in at least one of the phase leads is derived to the engine. Exceeds the captured rotation number a predetermined maximum value, the energy supply to the motor by switching a mains rectifier there upstream circuit breaker and additional Switching off of the inverter interrupted. An overview is the speed sensor based on the current profile load-dependent and therefore relatively imprecise. The invention lies based on the task of an improved surveillance system to indicate over the entire speed range, which without another speed sensor needs.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Meß systems eines elektrischen Antrieb umfaßt zumindest ein Meß system zur Erfassung einer Meßgröße eines elektrischen An triebs sowie zumindest einen Regler, dem zumindest die von dem Meßsystem erfaßte Meßgröße zugeführt ist, und der zumin dest eine Stellgröße zur Ansteuerung des Antriebs erzeugt. Es ist zumindest eine Signalverarbeitung zur Fehlererkennung des Meßsystems vorgesehen. Dadurch wird eine frühzeitige Fehlererkennung des Antriebsystems erreicht, wenn ein Fehler des Meßsystems vorliegt.The inventive device for monitoring a measurement systems of an electric drive comprises at least one measuring system for detecting a measured variable of an electrical An drives as well as at least one controller, at least that of the measuring system is fed to the measured quantity, and at least at least one manipulated variable for controlling the drive is generated. It is at least signal processing for error detection of the measuring system. This will make an early Fault detection of the drive system reached when an error of the measuring system is present.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Signalverarbeitung zur Fehlererkennung des Meßsystems zumin dest eine von dem Regler erzeugte Größe zugeführt ist. Durch eine geschickte Auswahl der auszuwertenden Reglergröße kann auf eine zusätzliche Signalerfassung zur Fehlererkennung verzichtet werden. Da der Regler ohnehin bei dem Antriebssy stem zur Verfügung steht, kann mit einfachen Mitteln die Störsicherheit des Systems verbessert werden.An expedient further development provides that the Signal processing for error detection of the measuring system at at least one quantity generated by the controller is supplied. By a skillful selection of the controller size to be evaluated can on an additional signal detection for error detection to be dispensed with. Since the controller anyway with the drive system stem is available, can with simple means Interference immunity of the system can be improved.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Signalverarbei tung zur Fehlererkennung des Meßsystems zumindest eine von dem Meßsystem erzeugte und/oder daraus abgeleitete Größe zu geführt. Die Einbeziehung einer weiteren auszuwertenden Grö ße erhöht die Zuverlässigkeit der Fehlererkennung. Werden insbesondere mehrere Fehlererkennungsmöglichkeiten vorgese hen, so kann die Auswertung der von dem Meßsystem bereitge stellten Größe zur Plausibilität der Fehlererkennung heran gezogen werden.In an expedient embodiment, the signal processing is device for error detection of the measuring system at least one of quantity generated and / or derived from the measuring system guided. The inclusion of a further size to be evaluated esse increases the reliability of error detection. Become In particular, several error detection options are provided hen, so the evaluation of the measuring system ready adjusted size for the plausibility of the error detection to be pulled.

Einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist zur Fehlerer kennung des Meßsystems ein Meßsystemmodell vorgesehen, das zumindest einen für das Meßsystem zu erwartenden Schätzwert erzeugt. Die Berücksichtigung der Schätzgröße des Meßsystem modells erhöht weiterhin die Zuverlässigkeit der Fehlerer kennung und kann ebenfalls zu einer Plausibilitätsüberprü fung herangezogen werden.A further expedient embodiment is for errors identification of the measuring system provided a measuring system model that at least one estimated value to be expected for the measuring system generated. Taking into account the estimate of the measuring system modells further increases the reliability of the errors identifier and can also be used for a plausibility check be used.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Meß systems eines elektrischen Antriebs zeichnet sich dadurch aus, daß eine Signalverarbeitung ein einen Fehler des Meßsystems anzeigendes Fehlersignal erzeugt in Abhängigkeit von der Polradspannung. Die Polradspannung verändert sich, wenn das Meßsystem des elektrischen Antriebs, beispielsweise ein Drehzahl- oder Positionsgeber, schleift und dadurch ein Geberversatz auftritt. Insbesondere die flußbildende Kompo nente der Polradspannung eignet sich als auszuwertende Grö ße. Der gegenüber dem Normalfall auftretende Geberversatz zum Polrad verändert die in Feldrichtung induzierte Spannung und steht auch während des laufenden Betriebs des elektri schen Antriebs zur Verfügung. Es können rechtzeitig Gegen maßnahmen eingeleitet werden, wenn eine fehlerhafte Geber anordnung erkannt wird.An inventive device for monitoring a measurement systems of an electric drive is characterized by this that signal processing is an error of the Measuring system indicating error signal generated depending from the magnet wheel voltage. The magnet wheel voltage changes, if the measuring system of the electric drive, for example a speed or position encoder, grinds and thereby Encoder offset occurs. In particular the river-forming compo The pole wheel voltage is suitable as a quantity to be evaluated eat. The donor offset that occurs in the normal case to the pole wheel changes the voltage induced in the field direction and is also available during the ongoing operation of the electri drive. It can counter in time action is taken when a faulty donor arrangement is recognized.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, eine Ausgangsgröße eines Längsstromreglers zur Erzeugung eines Fehlersignals heranzuziehen. Üblicherweise ist zur Regelung einer Synchron- bzw. Asynchronmaschine ein Längsstromregler zur Regelung der flußbildenden Stromkomponente vorgesehen. Aufgrund der zusätzlichen durch den Geberversatz induzierten (Längs)Spannungskomponente bildet sich auch bei dem Längs stromregler eine Regelabweichung. Deshalb kann der Inte gralanteil des Längsstromreglers als eine einen Geberversatz des Meßsystems anzeigende Größe ausgewertet werden, da der Integralanteil ein Maß ist für die zusätzlich durch den Ge berversatz induzierte Längsspannung. Diese Größe steht am Regler ohnehin zur Verfügung und muß nicht eigens erzeugt werden.In an expedient development, one is provided Output variable of a series current controller for generating a Error signal. Usually is for regulation a linear current controller of a synchronous or asynchronous machine provided to regulate the flow-forming current component. Due to the additional induced by the encoder offset (Longitudinal) stress component also forms in the longitudinal current controller a control deviation. Therefore the Inte Grail share of the linear current controller as a one encoder offset size of the measuring system can be evaluated because the Integral component is a measure of the additional through the Ge Longitudinal stress induced by offset. This size is at Regulator available anyway and does not have to be specially created become.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht einen Vergleich der den Geberversatz anzeigenden Größe mit einem Grenzwert vor, der von den Reglerparametern und/oder den Streckenpara metern abhängt. Insbesondere die Totzeitspannung in Folge der Schaltertotzeit der Ansteuerstufe, die induzierte Pol radspannung in Folge der Totzeit des Querstromreglers oder die Parameterabweichungen von Induktivitäten und Widerstän den können zu Regelabweichungen führen, die den Integralan teil des Längsstromreglers zusätzlich beaufschlagen. Da die Regler- und Streckenparameter in etwa bekannt sind, können sie bei der Wahl des Grenzwerts, mit dem der Integralanteil des Längsstromreglers verglichen wird, berücksichtigt wer den. Die Genauigkeit der Fehlererkennung des Meßsystems er höht sich dadurch.An advantageous embodiment sees a comparison of the the quantity indicating the sensor offset with a limit value before that of the controller parameters and / or the route para depends on meters. In particular the dead time voltage in succession the switch dead time of the control stage, the induced pole wheel voltage due to the dead time of the cross-flow regulator or the parameter deviations of inductors and resistances which can lead to deviations in the system, which the Integralan Apply part of the in-line flow controller additionally. Since the Controller and system parameters are roughly known you in choosing the limit with which the integral part of the linear current controller is compared, who is taken into account the. The accuracy of the error detection of the measuring system thereby increases.

Eine alternative Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die aus dem Ausgangssignal des Meßsystems abgeleitete Beschleunigung des Antriebs ausgewertet wird. In dem sich anschließenden Vergleich mit bestimmten Grenzwerten wird ei ne fehlende mechanische Verbindung zwischen dem elektrischen Antrieb und dem Geber erkannt. In einer zweckmäßigen Weiter bildung wird diese Überwachung nur aktiv, wenn der von dem Regler des Antriebs vorgegebene Stromsollwert den maximal zulässigen Stromsollwert erreicht. In diesem Fall kann von einer kritischen Betriebssituation ausgegangen werden, die eventuell durch ein fehlerhaftes Meßsystem ausgelöst worden sein könnte. Diese Ausführungsform kann vorzugsweise als Plausibilitätstest zu anderen Geberüberwachungen parallel ausgeführt werden.An alternative embodiment is characterized by that the derived from the output signal of the measuring system Acceleration of the drive is evaluated. In which itself subsequent comparison with certain limit values is ei ne missing mechanical connection between the electrical Drive and the encoder recognized. In an expedient further education, this monitoring only becomes active if that of the Controller set current setpoint the maximum permissible current setpoint reached. In this case, from a critical operating situation can be assumed that possibly triggered by a faulty measuring system could be. This embodiment can preferably be as Plausibility test in parallel with other encoder monitors be carried out.

In einer alternativen Ausführung ist zur Überwachung eines Meßsystems eines elektrischen Antriebs ein Drehzahlüber wachungsmodell vorgesehen, das in Abhängigkeit von bestimm ten Eingangsgrößen einen Schätzwert des Ausgangssignals des Meßsystems erzeugt. Treten signifikante Abweichungen mit dem tatsächlichen Ausgangssignal des Meßsystems auf, wird auf ein fehlerhaftes Meßsystem geschlossen.An alternative embodiment is to monitor a Measuring system of an electric drive over a speed surveillance model provided, depending on certain th input variables an estimate of the output signal of the Measuring system generated. Significant deviations occur with the actual output signal of the measuring system is on a faulty measuring system closed.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung ist eine Auswahlschal tung vorgesehen, die in Abhängigkeit von der geschätzten Drehzahl eine Auswahl der Überwachungsfunktion vorsieht. Bei hohen Drehzahlen kommt das Drehzahlüberwachungsmodell zum Einsatz. Da es bei niedrigen Drehzahlen unwirksam ist, wird für diesen Fall auf die Längsspannungsüberwachung zurückge griffen. Dadurch wird sichergestellt, daß in jedem Drehzahl bereich ein Fehler des Meßsystems sicher erkannt wird.In the case of appropriate further training, there is a selection scarf tion provided depending on the estimated Speed provides for a selection of the monitoring function. At the speed monitoring model comes into play at high speeds Commitment. Since it is ineffective at low speeds, it will in this case, back to the longitudinal tension monitoring grabbed. This ensures that at every speed range an error of the measuring system is reliably detected.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Further expedient further developments result from further dependent claims and from the description.

Zeichnungdrawing

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.The embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail below.

Es zeigen Fig. 1 eine Reglerstruktur mit Überwachungsein richtung einer Synchronmaschine, Fig. 2 eine Reglerstruktur mit Überwachungseinrichtung einer Asynchronmaschine, Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Längsspannungsüberwachung, Fig. 4 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild der Synchronma schine im Normalfall, Fig. 5 ein regelungstechnisches Er satzschaltbild der Synchronmaschine im Fehlerfall, Fig. 6 ein Blockschaltbild der Überwachungseinrichtung für die Asynchronmaschine sowie Fig. 7 ein Drehzahlüberwachungsmo dell.In the drawings Fig. 1 is a controller structure with Überwachungsein direction of a synchronous machine, Fig. 2 is a controller structure with monitoring device of an asynchronous machine, Fig. 3 is a block diagram of a longitudinal voltage monitoring, Fig. 4 is a control technical equivalent circuit diagram of the Synchronma machine in the normal case, Fig. 5 is a control engineering It equivalent circuit diagram the synchronous machine in the event of a fault, FIG. 6 shows a block diagram of the monitoring device for the asynchronous machine, and FIG. 7 shows a speed monitoring model.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Ein Drehzahl-Lage-Geber 12 als Meßsystem erfaßt den Polrad winkel eines elektrischen Antriebs 10, in dem ersten Aus führungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein Synchronmotor. Ein Um richter 14, der von einem Pulsweitenmodulator 16 angesteuert wird, bestromt die drei Phasen des elektrischen Antriebs 10. Bei zwei der drei Phasen sind jeweils Stromsensoren 20 vor gesehen, deren Ausgangssignale 11, 13 einer Eingangstrans formation 22 zugeführt sind. Die Eingangstransformation 22 erzeugt einen Querstrom-Istwert IQ_IST und einen Längsstrom- Istwert ID_IST. Über den ersten Differenzierer 30, dem der Polradwinkel zugeführt wird, entsteht die Größe ω, aus der durch einen Integrator 26 ein Richtungswinkel ϕ gebil det wird. Aus dem Richtungswinkel ϕ stellt ein Sinus- Cosinus-Generator 28 die entsprechenden sin(ϕ)- und cos(ϕ)-Werte der Eingangstransformation 22 und der Ausgang stransformation 18 zur Verfügung. Aus der Ausgangsgröße des ersten Diffenzieres 30 wird über einen Umsetzer 31 ein Sen sor-Drehzahlistwert n_sensor gebildet, der sowohl einem zweiten Differenzierer 32 als auch einem zweiten Summations punkt 42 (mit negativem Vorzeichen) zugeführt wird. Das Aus gangssignal des zweiten Differenzierers 32 dient einem als Plausibilitätstest 34 bezeichneten Schaltungsteil als Ein gangsgröße. Der Plausiblitätstest 34 erzeugt ein Plausibili täts-Fehlersignal 35. Aus der am zweiten Summationspunkt 42 zur Verfügung stehenden Drehzahlabweichung aus Drehzahsoll wert n_soll und Sensor-Drehzahlistwert n_sensor bildet ein Drehzahlregler 44 einen Querstrom-Sollwert IQ_SOLL, der ei nem dritten Summationspunkt 46, dem Plausibilitätstest 34 sowie einer Entkopplung 50 zugeführt wird. Der von der Ein gangstransformation 22 gebildete Querstrom-Istwert IQ_IST dient als Eingangsgröße für den Plausibilitätstest 34 sowie - mit negativem Vorzeichen - für den dritten Summationspunkt 46. Die Regelabweichung von Querstrom-Sollwert IQ_SOLL und Querstrom-Istwert IQ_IST wird einem Querstromregler 48 zuge führt, der als PI-Regler ausgeführt ist. An einem vierten Summationspunkt 52 steht die Regelabweichung von Längsstrom sollwert ID_SOLL und Längsstrom-Istwert ID_IST, von der Ein gangstransformation 22 erzeugt, als Eingangsgröße für einen Längsstromregler 54 - ebenfalls als PI-Regler ausgeführt - zur Verfügung. Der Längsstrom-Sollwert ID_SOLL nimmt für die Synchronmaschine den Wert Null an. Er ist ebenfalls der Ent kopplung 50 zugeführt. In einem fünften Summationspunkt 56 wird eine Ausgangsgröße der Entkopplung 50 von dem Ausgangs signal des Querstromreglers 48 abgezogen, wodurch man einen Querspannungs-Sollwert UQ_SOLL erhält. Analog wird an einem sechsten Summationspunkt 58 ein Längsspannungs-Sollwert UD_SOLL erzeugt. Querspannungs- und Längsspannungs-Sollwerte UQ_SOLL, UD_SOLL bilden die Eingangsgrößen für die Ausgangs transformation 18. Die Ausgangstransformation 28 setzt die se Werte zusammen mit sin(ϕ) und cos(ϕ) in zwei weitere Spannungs-Sollwerte US1_Soll, US2_Soll um, die dem Pulswei tenmodulator 16 zugeführt sind.A speed-position encoder 12 as a measuring system detects the pole wheel angle of an electric drive 10 , in the first exemplary embodiment from FIG. 1, a synchronous motor. A converter 14 , which is controlled by a pulse width modulator 16 , energizes the three phases of the electric drive 10 . In two of the three phases, current sensors 20 are respectively seen, the output signals 11 , 13 of which are fed to an input transformation 22 . The input transformation 22 generates a cross-current actual value IQ_IST and a longitudinal current actual value ID_IST. Via the first differentiator 30 , to which the magnet wheel angle is fed, the variable ω arises, from which a direction angle ϕ is formed by an integrator 26 . From the direction angle ϕ, a sine-cosine generator 28 provides the corresponding sin (ϕ) and cos (ϕ) values of the input transformation 22 and the output transformation 18 . From the output variable of the first differentiator 30 , a sensor speed actual value n_sensor is formed via a converter 31 , which is fed to both a second differentiator 32 and a second summation point 42 (with a negative sign). The output signal from the second differentiator 32 serves as a plausibility test 34 circuit part as an input variable. The plausibility test 34 generates a plausibility error signal 35 . A speed controller 44 forms a cross-flow setpoint IQ_SOLL, which is fed to a third summation point 46 , the plausibility test 34 and a decoupling 50 from the speed deviation available at the second summation point 42 from the speed setpoint n_soll and sensor speed actual value n_sensor. The cross-current actual value IQ_IST formed by the input transformation 22 serves as an input variable for the plausibility test 34 and - with a negative sign - for the third summation point 46 . The control deviation of cross-current setpoint IQ_SOLL and cross-current actual value IQ_IST is fed to a cross-flow controller 48 , which is designed as a PI controller. At a fourth summation point 52 , the control deviation of the longitudinal current setpoint ID_SOLL and the longitudinal current actual value ID_IST, generated by the input transformation 22 , is available as an input variable for a longitudinal current controller 54 - also designed as a PI controller. The longitudinal current setpoint ID_SOLL takes the value zero for the synchronous machine. It is also supplied to the coupling 50 . In a fifth summation point 56 , an output variable of the decoupling 50 is subtracted from the output signal of the cross-current regulator 48 , as a result of which a transverse voltage setpoint UQ_SOLL is obtained. Analogously, a longitudinal voltage setpoint UD_SOLL is generated at a sixth summation point 58 . Cross-voltage and longitudinal voltage setpoints UQ_SOLL, UD_SOLL form the input variables for the output transformation 18 . The output transformation 28 converts these values together with sin (ϕ) and cos (ϕ) into two further voltage setpoints US1_Soll, US2_Soll, which are fed to the pulse width modulator 16 .

Das Blockschaltbild gemäß Fig. 2 zeigt die Reglerstruktur einer Asynchronmaschine. Sie ist im wesentlichen identisch mit der in Fig. 1 gezeigten Reglerstruktur der Synchron- Maschine, allerdings ist der Längsstrom-Sollwert ID_SOLL nicht mehr auf den Wert Null festgelegt, sondern eine Aus gangsgröße eines Spannungsreglers 85. Der Spannungsregler 85 erhält als Eingangsgrößen den Querstromsollwert IQ_SOLL, den Querspannungssollwert UQ_SOLL und den Längsspannungssollwert UD_SOLL. Der Integralanteil I_ANTEIL_D des Längsstromreglers 54 wird einem Längsspannungsregler 87 zugeführt, dessen Aus gangsgröße neben dem Schlupf w.s und der Ausgangsgröße des Flußmodells 24 dem Summationspunkt 25 als Eingangsgröße dient.The block diagram of FIG. 2 shows the control structure of an asynchronous machine. It is essentially identical to the controller structure of the synchronous machine shown in FIG. 1, however, the longitudinal current setpoint ID_SOLL is no longer set to the value zero, but an output variable of a voltage controller 85 . The voltage regulator 85 receives the cross current setpoint IQ_SOLL, the cross voltage setpoint UQ_SOLL and the longitudinal voltage setpoint UD_SOLL as input variables. The integral component I_ANTEIL_D of the series current regulator 54 is fed to a series voltage regulator 87 , the output quantity of which, in addition to the slip ws and the output quantity of the flow model 24, serves the summation point 25 as an input quantity.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 wird nun präzisiert und erweitert in Fig. 3. Der Querstromregler 48 läßt sich darstellen durch eine Parallelschaltung eines Proportionalanteils 60 und eines Integralanteils 61 des Querstromreglers 48. Auch der Längsstromregler 54 besteht aus einem parallel geschalteten Proportionalanteil 63 und einem Integralanteil 64. Der Ausgang des Integrators 64 des Längsstromreglers 54 wird einem Komparator 73 zugeführt, der einen Grenzwert G erhält und ein Längsspannungs-Fehlersignal 75 erzeugt. Aus der Multiplikation der Winkelgeschwindigkeit ω (Winkelgeschwindigkeit des d-q-Koordinatensystems) mit dem verketteten Fluß ψp ergibt sich die Polradspannung Up, die dem fünften Summationspunkt 56 zugeführt wird. Die Entkopp lung 50 wird realisiert durch ein erstes Proportionalglied 69 (Ständerwiderstand R_s), ein zweites Proportionalglied 70 (Ständerinduktivität L_s) und ein drittes Proportionalglied 71 (Ständerwiderstand R_s) sowie zwei Multiplizierer 66, 67.The exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 is now specified and expanded in FIG. 3. The cross-flow controller 48 can be represented by connecting a proportional component 60 and an integral component 61 of the cross-flow controller 48 in parallel. The series current regulator 54 also consists of a proportional component 63 connected in parallel and an integral component 64 . The output of the integrator 64 of the series current regulator 54 is fed to a comparator 73 , which receives a limit value G and generates a series voltage error signal 75 . The pole wheel voltage Up, which is fed to the fifth summation point 56, results from the multiplication of the angular velocity ω (angular velocity of the dq coordinate system) by the chained flux ψp. The decoupling 50 is realized by a first proportional element 69 (stator resistance R _s ), a second proportional element 70 (stator inductance L _s ) and a third proportional element 71 (stator resistance R _s ) and two multipliers 66 , 67 .

Bei dem regelungstechnischen Ersatzschaltbild der Synchron maschine im Normalfall gemäß Fig. 4 wird einem zehnten Sum mationspunkt 110 eine Antriebs-Längsspannung Ud zugeführt. Aus der Ausgangsgröße des zehnten Summationspunktes 110 bil det ein PT1-Längsanteil 115 einen Antriebs-Längsstrom Isd, der neben der Winkelgeschwindigkeit ω (Winkelgeschwindigkeit des d-q-Koordinatensystems) einem dritten Multiplizierer 113 als Eingangsgröße dient. Die mit der Ständerinduktivität Ls gewichtete Ausgangsgröße des dritten Multiplizierers 113 dient einem elften Summationspunkt 111 neben einer Antriebs- Querspannung Uq und der negativen Polradspannung Up (gebil det aus dem Produkt von Winkelgeschwindigkeit ω und einem ma gnetischen Fluß ψ_P) mit negativem Vorzeichen als Eingangsgröße. Ein PT1-Queranteil 116 ermittelt aus der Ausgangsgröße des elften Summationspunktes 111 einen Antriebs-Querstrom Isq. Daraus bildet ein die Polpaarzahl p und den magnetischen Fluß ψ_P berücksichti gender Proportionalitätsfaktor 118 (3/2.p.ψ_P) eine elektri sches Moment Mel, von dem in einem zwölften Summationspunkt 112 ein Lastmoment Mi abgezogen wird. Die resultierende Grö ße verarbeitet ein Integrator 119, gewichtet mit einem rezi proken Massenträgheitsmoment J, zu einer Winkelgeschwindig keit ωm des Läufers. Wird die Winkelgeschwindigkeit ωm des Läu fers mit der Polpaarzahl p (Bezugszeichen 120) multipliziert, er gibt sich die Winkelgeschwindigkeit ω (Winkelgeschwindigkeit des d-q-Koordinatensystems). Diese wird den beiden Multipli zierern 113, 114 jeweils als zweite Eingangsgröße zugeführt. Die mit der Ständerinduktivität Ls gewichtete Ausgangsgröße des vierten Multiplizierers 114 verwendet der zehnte Summa tionspunkt 110 als Eingangsgröße.In the control equivalent circuit diagram of the synchronous machine in the normal case according to FIG. 4, a tenth sum mation point 110 is supplied with a longitudinal drive voltage Ud. From the output variable of the tenth summation point 110, a longitudinal PT1 component 115 forms a longitudinal drive current Isd which, in addition to the angular velocity ω (angular velocity of the dq coordinate system), serves as input variable for a third multiplier 113 . The output variable of the third multiplier 113 weighted with the stator inductance Ls serves an eleventh summation point 111 in addition to a drive transverse voltage Uq and the negative pole wheel voltage Up (formed from the product of angular velocity ω and a magnetic flux ψ _P ) with a negative sign as an input variable. A PT1 cross component 116 determines a drive cross current Isq from the output variable of the eleventh summation point 111 . From this, a proportionality factor 118 (3 / 2.p.ψ _P ) taking into account the number of pole pairs p and the magnetic flux ψ _P takes into account an electrical moment Mel, from which a load moment Mi is subtracted in a twelfth summation point 112 . The resulting variable is processed by an integrator 119 , weighted with a reciprocating mass moment of inertia J, to an angular velocity ωm of the rotor. If the angular velocity ωm of the rotor is multiplied by the number of pole pairs p (reference numeral 120 ), the angular velocity ω (angular velocity of the dq coordinate system) results. This is fed to the two multipliers 113 , 114 each as a second input variable. The output variable of the fourth multiplier 114 , weighted with the stator inductance Ls, uses the tenth summation point 110 as the input variable.

Das regelungstechnische Ersatzschaltbild der Synchronmaschi ne im Fehlerfall gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem in Fig. 4 dargestellten Normalfall in folgender Weise. An den elften Summationspunkt 111 wird nunmehr lediglich die mit einem Faktor cos(α) 117' gewichtete Polradspannung Up (Up = ω.ψ_p) negativ zurückgeführt. α ist der Versatzwinkel des Drehzahl-Lage-Gebers 12, bezogen auf seine ursprüngliche An ordnung im fehlerfreien Betrieb. Durch den Geberversatz α gelangt auch an den zehnten Summationspunkt 110 eine mit dem Faktor sin(α) 121' gewichtete Polradspannung Up. Die Auswir kungen des Geberversatzes α schlagen sich auch in dem Pro portionalitätsfaktor 118' mit dem Faktor cos(α) nieder.The control-technical equivalent circuit diagram of the synchronous machine in the event of an error according to FIG. 5 differs from the normal case shown in FIG. 4 in the following manner. At the eleventh summation point 111 , only the pole wheel voltage Up (Up = ω.ψ _p ) weighted with a factor cos (α) 117 'is now fed back negatively. α is the offset angle of the speed position sensor 12 , based on its original order in error-free operation. A magnetic wheel voltage Up weighted by the factor sin (α) 121 'also reaches the tenth summation point 110 through the encoder offset α. The effects of the encoder offset α are also reflected in the proportionality factor 118 'with the factor cos (α).

In Fig. 6 ist das Überwachungskonzept der Asynchronmaschine gezeigt. In der Regelung 78 gemäß Fig. 2 ist die in Fig. 3 dargestellte Längsspannungsüberwachung 79 integriert. Zu sätzlich ist ein Drehzahlüberwachungsmodell 89 als Meßsy stemmodell vorgesehen, dem die Querspannungs- und Querstrom- Sollwerte UQ_SOLL, IQ_SOLL, der Längsspannungs-Istwert ID_IST sowie der Fluß-Istwert zugeführt sind. Als Ausgangs größe stellt das Drehzahlüberwachungsmodell 89 die Schätz drehzahl n_modell einem Vergleicher 91 sowie einem Umschal ter 93 zur Verfügung. Der Umschalter 93 erhält ein Modell- Fehlersignal 92 als Ausgangssignal des Vergleichers 91 und das Längsspannungs-Fehlersignal 75 als Ausgangsgröße des Komparators 73 der Längsspannungsüberwachung 79 gemäß Fig. 3.The monitoring concept of the asynchronous machine is shown in FIG . The longitudinal voltage monitoring 79 shown in FIG. 3 is integrated in the control 78 according to FIG. 2. In addition, a speed monitoring model 89 is provided as a measuring system model to which the transverse voltage and cross current setpoints UQ_SOLL, IQ_SOLL, the longitudinal voltage actual value ID_IST and the actual flux value are supplied. As an output variable, the speed monitoring model 89 makes the estimated speed n_modell available to a comparator 91 and a changeover switch 93 . The changeover switch 93 receives a model error signal 92 as the output signal of the comparator 91 and the longitudinal voltage error signal 75 as the output variable of the comparator 73 of the longitudinal voltage monitor 79 according to FIG. 3.

In Fig. 7 ist das Drehzahlüberwachungsmodell 89 näher ge zeigt. Der Querstrom-Sollwert IQ_SOLL gelangt, mit einem Proportionalglied "Rotorwiderstand" 96 gewichtet, an einen ersten Dividierer 99 und über ein Proportionalglied "Stator widerstand" 95 mit negativem Vorzeichen an einen siebten Summationspunkt 102. Der siebte Summationspunkt 102 erhält außerdem den Querspannungs-Sollwert UQ_SOLL als Eingangsgrö ße und liefert die resultierende Ausgangsgröße einem achten Summationspunkt 103. Dem ersten Dividierer 99 und einem zweiten Dividierer 100 wird der Fluß-Istwert zugeführt. Die Ausgangsgröße des ersten Dividierers 99 wird einem neunten Summationspunkt 104 invertiert aufgeschaltet. Der zweite Di vidierer 100 erhält als weitere Eingangsgröße die Ausgangs größe des achten Summationspunktes 103 und liefert seine Ausgangsgröße sowohl an den neunten Summationspunkt 104 (mit negativem Vorzeichen) als auch - gewichtet mit einem Propor tionalglied "Steuinduktivität" 97 - an einen Multiplizierer 105. Der Multiplizierer 105 erhält als weitere Eingangsgröße den Querstrom-Istwert IQ_IST und gibt die resultierende Aus gangsgröße mit negativem Vorzeichen an den achten Summati onspunkt 103 ab. Ein Integrierer 107 verarbeitet die Aus gangsgröße des neunten Summationspunktes 104 zu einer Schätzdrehzahl n_modell.In Fig. 7, the speed monitoring model 89 shows ge closer. The cross-current setpoint IQ_SOLL, weighted with a proportional element "rotor resistance" 96 , reaches a first divider 99 and, via a proportional element "stator resistance" 95 , has a negative sign to a seventh summation point 102 . The seventh summation point 102 also receives the transverse voltage setpoint UQ_SOLL as an input variable and supplies the resulting output variable to an eighth summation point 103 . The actual flow value is fed to the first divider 99 and a second divider 100 . The output variable of the first divider 99 is inverted at a ninth summation point 104 . The second divider 100 receives the output variable of the eighth summation point 103 as a further input variable and supplies its output variable both to the ninth summation point 104 (with a negative sign) and - weighted with a proportional element "control inductance" 97 - to a multiplier 105 . The multiplier 105 receives the cross-current actual value IQ_IST as a further input variable and outputs the resulting output variable with a negative sign to the eighth summation point 103 . An integrator 107 processes the output variable of the ninth summation point 104 to an estimation speed n_modell.

Gemäß der Theorie der feldorientierten Regelung einer Syn chron- bzw. Asynchronmaschine kann der von den Stromsensoren 20 erfaßte Ständerstrom I1, I3 nach Überführung in ein ro torbezogenes orthogonales Zweiphasensystem (d-q- Koordinatensystem) in zwei Komponenten, nämlich dem Quer strom-Istwert IQ_IST, und dem Längsstrom-Istwert ID_IST auf geteilt werden. Die Längsstromkomponente ID baut das magne tische Feld der Maschine auf und ist in der gleichen Rich tung wie das Feld orientiert. Der Querstrom IQ steht recht winklig auf dem Längsstrom ID und bildet mit diesem den Sum menstrom, der mit der Umlauffrequenz ω des Felds umläuft. Der Querstrom IQ_IST bildet das Drehmoment des elektrischen Antriebs 10, während der Längsstrom ID_IST die flußbildende Stromkomponente darstellt.According to the theory of field-oriented control of a synchronous or asynchronous machine, the stator current I1, I3 detected by the current sensors 20 can be converted into a rotor-related orthogonal two-phase system (dq coordinate system) in two components, namely the actual current value IQ_IST, and the longitudinal current actual value ID_IST can be divided. The longitudinal flow component ID builds up the magnetic field of the machine and is oriented in the same direction as the field. The cross current IQ is at right angles to the longitudinal current ID and forms the sum current with it, which rotates at the rotational frequency ω of the field. The cross current IQ_IST forms the torque of the electric drive 10 , while the longitudinal current ID_IST represents the flux-forming current component.

Der nachfolgend beschriebene Plausibilitätstest 34 überwacht den Drehzahlregelkreis auf plausible Beschleunigungsdaten dann, wenn der Querstrom-Sollwert IQ_SOLL den Maximalstrom I_max erreicht, den der Drehzahlregler 44 gerade noch ausgeben darf. Das Antriebssystem wird mit einem maximalen Moment be aufschlagt. Durch zweimaliges Differenzieren des Ausgangs signals des Drehzahl-Lage-Gebers 12 wird die Ist- Beschleunigung a_ist ermittelt. Ist die Ist-Beschleunigung a_ist kleiner als eine vorgebbare Minimalbeschleunigung, wird ein Fehlersignal generiert. Der elektrische Antrieb 10 könnte sich im Blockierzustand befinden. Eine entsprechende Anzeige mit der Fehlermeldung "blockiert" kann vorgesehen werden. Besitzt die Istbeschleunigung a_ist im Vergleich zu dem Querstrom-Sollwert IQ_SOLL ein nicht korrespondierendes Vorzeichen, wird ebenfalls eine Fehlermeldung erzeugt. In diesem Fall könnte der Drehzahl-Lage-Geber 12 verdreht, oder die Motorzuleitungen falsch angeschlossen sein. Anhand des Querstrom-Istwerts IQ_IST kann eine Unterbrechung der Ener gieversorgung des Antriebs 10 festgestellt werden, wenn trotz maximal zulässigem Querstrom-Sollwert IQ_SOLL kein Querstrom-Tstwert IQ_IST ermittelt werden kann. Der Plausi bilitätstest 34 dient insbesondere der schnellen Reaktion auf einen nicht korrekt justierten Drehzahl-Lage-Geber 12 oder auf eine fehlende mechanische Kopplung zwischen Dreh zahl-Lage-Geber 12 und Antrieb 10.The plausibility test 34 described below monitors the speed control loop for plausible acceleration data when the cross-current setpoint IQ_SOLL reaches the maximum current I _max that the speed controller 44 may just output. The drive system is loaded with a maximum torque. The actual acceleration a_actual is determined by differentiating the output signal of the speed position sensor 12 twice. If the actual acceleration a_act is less than a predefinable minimum acceleration, an error signal is generated. The electric drive 10 could be in the locked state. A corresponding display with the error message "blocked" can be provided. If the actual acceleration a_act has a non-corresponding sign compared to the cross-flow setpoint IQ_SOLL, an error message is also generated. In this case, the speed position sensor 12 could be rotated or the motor supply lines could be incorrectly connected. On the basis of the actual cross-current value IQ_IST, an interruption in the power supply of the drive 10 can be determined if, despite the maximum permissible cross-current setpoint IQ_SOLL, no cross-current test value IQ_IST can be determined. The plausibility test 34 is used in particular to react quickly to an incorrectly adjusted speed position sensor 12 or to a lack of mechanical coupling between the speed position sensor 12 and the drive 10 .

Die nachfolgende Längsspannungsüberwachung 79 nach Fig. 3 dient insbesondere der Ermittlung eines schleifenden Dreh zahl-Lage-Gebers 12. Ein schleifender Drehzahl-Lage-Geber 12 zeigt eine von der tatsächlichen Drehzahl des Antriebs 10 abweichende Drehzahl an. Für die Synchronmachine wird im Normalfall der Drehzahl-Lage-Geber 12 so auf den Antrieb 10 eingestellt, daß sich bei einem gemessenen Polradwinkel von 0° das Polrad und die Ständerwiderstandsachse der Phase U gegenüberstehen. Eine lockere Verschraubung des Drehzahl- Lage-Gebers 12 führt nun dazu, daß die Polradlage nicht mehr mit der gedachten Längsachse der Stromregelung überein stimmt. In diesem Fall ist das auf auf das Polrad bezogene Koordinatensystem der Stromregelung um den Geberversatz α zum Polrad hin verdreht. Für die weitere Berechnung wird zur Vereinfachung angenommen, daß sich der Geberversatz α bezo gen auf den Polradwinkel ε kaum ändert (α = konst).The subsequent longitudinal tension monitoring 79 according to FIG. 3 serves in particular to determine a sliding speed position sensor 12 . A sliding speed position sensor 12 indicates a speed that differs from the actual speed of the drive 10 . For the synchronous machine, the speed position transmitter 12 is normally set to the drive 10 in such a way that the pole wheel and the stator resistance axis of phase U face each other at a measured pole wheel angle of 0 °. A loose screwing of the speed position sensor 12 now leads to the position of the magnet wheel no longer corresponding to the imaginary longitudinal axis of the current control. In this case, the coordinate system of the current control relating to the magnet wheel is rotated by the encoder offset α toward the magnet wheel. To simplify the further calculation, it is assumed that the encoder offset α hardly changes with respect to the magnet wheel angle ε (α = const).

Ständerbezogenes Koordinatensystem Stand-related coordinate system

Polradbezogenes Koordinatensystem Coordinate system related to the magnet wheel

Regelungstechnisches Modell in polradfesten KomponentenControl model in components fixed to the magnet wheel

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 (regelungstechnisches Ersatz schaltbild der Synchronmaschine im Normalfall) und Fig. 5 (re gelungstechnisches Ersatzschaltbild der Synchronmaschine im Feh lerfall) ergeben sich für die beiden Fälle folgende Gleichungen:
With reference to Fig. 4 (control equivalent circuit diagram of the synchronous machine in the normal case) and Fig. 5 (control equivalent circuit diagram of the synchronous machine in the event of a fault), the following equations result for the two cases:

- mit I_sqU_q Antriebs-Querstrom- bzw. -spannungskomponente,
I_sd, U_d Antriebs-Längsstrom- bzw. -spannungskomponente
ω: Winkelgeschwindigkeit des d-q-Koordinatensystems
ψ_p: Magnetische Fluß, erzeugt durch das permanent erregte Polrad
Ls: Ständerinduktivität
Rs: Statorwiderstand- with I _sq U _q drive cross-current or voltage component,
I _sd , U _d drive longitudinal current or voltage component
ω: angular velocity of the dq coordinate system
ψ _p : Magnetic flux generated by the permanently excited magnet wheel
Ls: stator inductance
Rs: stator resistance

Im Normalfall (α = 0, kein Versatz des Drehzahl-Lage-Gebers 12) sind die d-q-Koordinatensysteme von Regler 78 und An trieb 10 identisch. Bei Vernachlässigung des Übertragungs verhaltens des Umrichters 14 stimmen die von der Regelung 78 vorgegebenen Komponenten UD_SOLL bzw. UQ_SOLL mit den Span nungs-Komponenten im Antrieb 10 Ud bzw. Uq überein.In the normal case (α = 0, no offset of the speed position encoder 12 ), the dq coordinate systems of controller 78 and drive 10 are identical. If the transmission behavior of the converter 14 is neglected, the components UD_SOLL or UQ_SOLL specified by the control 78 agree with the voltage components in the drive 10 Ud or Uq.

Im Fehlerfall (α ≠ 0) sind die d-q-Koordinatensysteme von Regler 78 und Antrieb 10 nicht mehr identisch. Die Quer- und Längskomponenten im Antrieb (Ud, Isd, Uq, Isq) weichen auf grund des Geberversatzes (α ≠ 0) von denen im Regler 78 (UD_SOLL, ID_SOLL, UQ_SOLL, IQ_SOLL) ab. Die Winkelgeschwin digkeit ωm des Läufers wird von dem schleifenden Drehzahl-Lage- Geber 12 erfaßt und nach Multiplikation mit der Polpaarzahl p der Längsspannungsüberwachung 79 gemäß Fig. 3 als Winkelge schwindigkeit ω zugeführt. Die induzierte Spannung Ψ_P.ω (Polradspannung Up) tritt nicht mehr allein in der q-Achse im Regler 78 auf. Dadurch ergibt sich eine signifikante Än derung der Spannung Ud in der d-Achse (um - Up.sin(α)). Da der Längsstromregler 54 weiterhin den Längsstrom I_D auf Null regelt, ist die Änderung der Spannung Ud in der d-Achse im Spannungssollwert erkennbar. Aufgrund der Beschaffenheit des Längsstromreglers 54 spiegelt sich diese vom Geberversatz (α ≠ 0) herrührende Spannungsänderung im Integrator 64 wieder. In the event of an error (α ≠ 0), the dq coordinate systems of controller 78 and drive 10 are no longer identical. The transverse and longitudinal components in the drive (Ud, Isd, Uq, Isq) differ from those in controller 78 (UD_SOLL, ID_SOLL, UQ_SOLL, IQ_SOLL) due to the encoder offset (α ≠ 0). The Winkelgeschwin speed ωm of the rotor is detected by the grinding speed-position sensor 12 and after multiplication with the number of pole pairs p of the longitudinal voltage monitor 79 shown in FIG. 3 as Winkelge speed ω. The induced voltage Ψ _P .ω (pole wheel voltage Up) no longer occurs in the q-axis in the regulator 78 alone. This results in a significant change in the voltage Ud in the d-axis (by - Up.sin (α)). Since the series current regulator 54 continues to regulate the series current I _D to zero, the change in voltage Ud in the d-axis can be seen in the voltage setpoint. Due to the nature of the series current regulator 54 , this voltage change resulting from the encoder offset (α ≠ 0) is reflected in the integrator 64 .

Daher eignet sich die Ausgangsgröße des Integrators 64 zur Ermittlung, ob ein Geberversatz aufgetreten ist. Hierzu wird der Ausgangswert des Integrators 64 in dem Komparator 73 mit dem Grenzwert G verglichen. Im Idealfall (Geberver satz α = 0, keine Systemtotzeiten, gleichbleibend genaue Angaben der Modellparameter L_S und R_S) nimmt der Integrator 64 den Wert Null an. Im Normalfall jedoch gibt der Integra tor 64 auch ohne Geberversatz (α = 0) ein konstantes Signal ab, das durch die Totzeitspannung (Schaltertotzeit der PWM- Stufe), die induzierte Polradspannung (in Folge der Totzeit des Längsstromreglers 54) und durch schwankende Modellpara meter bedingt ist. Die genannten Parameter können jedoch vorab berechnet werden und in Form des Grenzwerts G berück sichtigt werden. Wird der Grenzwert G um einen bestimmten Wert überschritten, so resultiert der Fehler aus dem Geber versatz α. In diesem Fall wird ein Fehlersignal 75 erzeugt, beispielsweise verbunden mit der Meldung "Schleifender Ge ber".The output variable of the integrator 64 is therefore suitable for determining whether a sensor offset has occurred. For this purpose, the output value of the integrator 64 is compared in the comparator 73 with the limit value G. In the ideal case (encoder offset α = 0, no system dead times, consistently precise details of the model parameters L _S and R _S ), the integrator 64 assumes the value zero. In the normal case, however, the integrator 64 outputs a constant signal even without sensor offset (α = 0), which is caused by the dead time voltage (switch dead time of the PWM stage), the induced magnet wheel voltage (as a result of the dead time of the series current regulator 54 ) and by fluctuating model parameters is conditional. However, the parameters mentioned can be calculated in advance and taken into account in the form of the limit value G. If the limit value G is exceeded by a certain value, the error results from the encoder offset α. In this case, an error signal 75 is generated, for example in connection with the message "grinding sensor".

Prinzipiell könnte zwar auch der I-Anteil des Querstromreg lers 48 zur Geberversatzauswertung herangezogen werden. Un ter Umständen wird jedoch eine Vorausberechnung durch einen schwankenden Querstromsollwert IQ_{_}SOLL erschwert.In principle, the I component of the cross-flow controller 48 could also be used for the sensor offset evaluation. Under certain circumstances, however, a precalculation is made difficult by a fluctuating cross-current _setpoint IQ_SOLL.

Fig. 2 zeigt die Reglerstruktur einer Asynchronmaschine. Der wesentliche Unterschied zur Synchronmaschine besteht darin, daß der Längsstrom-Sollwert ID_SOLL nicht fest auf dem Wert Null liegt, sondern in der gezeigten Weise erzeugt wird. Für die Erfindung ist die Art der Erzeugung jedoch nicht wesentlich, sondern soll nur im Zuge der Vollständig keit erwähnt werden, da sie als Eingangsgrößen der Längs spannungsüberwachung 79 nach Fig. 2 dienen. Damit können die Längsspannungsüberwachung 79 gemäß Fig. 3 und der Plau sibilitätstest 34 auch für die Asynchronmaschine zum Einsatz kommen. Fig. 2 shows the control structure of an asynchronous machine. The main difference from the synchronous machine is that the longitudinal current setpoint ID_SOLL is not fixed at zero, but is generated in the manner shown. For the invention, the type of generation is not essential, but should only be mentioned in the course of the complete speed, since they serve as input variables for the longitudinal voltage monitoring 79 according to FIG. 2. Thus, the longitudinal voltage monitoring 79 can according to FIG. 3 and the Plau sibilitätstest 34 are also suitable for the induction machine is used.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist für die Asynchronmaschine ein duales Meßsystemüberwachungskonzept realisiert. Die Längsspannungsüberwachung 79 ist bei niedri gen Frequenzen identisch mit der der Fig. 3.In the exemplary embodiment according to FIG. 6, a dual measuring system monitoring concept is implemented for the asynchronous machine. The longitudinal voltage monitoring 79 is identical to that of FIG. 3 at low frequencies.

Aufgrund von Parametertoleranzen (Temperaturabhängigkeit des Läuferwiderstandes, Sättigungserscheinungen) kann dieses Verfahren bei höheren Frequenzen nur fehlerbehaftet angewen det werden. Kompensiert werden diese Parameterabweichungen über eine zusätzliche Regelung, die den Transformationswinkel ϕ so verstellt, daß die induzierte Spannung in der d-Achse Null ist. Dies führt einerseits dazu, daß das Verfahren der Längsspannungsüberwachung 79 bei hohen Drehzahlen nicht an gewendet werden kann, anderseits daß auch bei schleifendem Geber 12 die d-q-Koordinatensysteme in der Regelung 78 und im Antrieb 10 ausreichend gut übereinstimmen. Dadurch ist es möglich, aus den internen Größen des Reglers 79 über ein Drehzahlüberwachungsmodell 89 eine ausreichend genaue Dreh zahlinformation n_modell zu gewinnen. Das Ausgangssignal des Komparators 73 gelangt als Längsspannungs-Fehlersignal 75 an den Umschalter 93. Bei niedrigen Werten des Schätzwertes n_modell leitet der Umschalter 93 das Fehlersignal 75 der Längsspannungsüberwachung 79 an den Ausgang als resultieren des Fehlersignal 94 weiter. Andernfalls leitet der Umschal ter 93 das von dem Vergleicher 91 generierte Modell- Fehlersignal 92 weiter. Der Vergleicher 91 ermittelt eine signifikante Abweichung des von dem Drehzahl-Lage-Gebers 12 abgegebenen Signals mit dem Ausgangssignal des Drehzahlüber wachungsmodells 89, der Schätzgröße n_modell der Ist- Drehzahl. Der Umschalter 93 wird in Abhängigkeit von der Schätzgröße n_modell angesteuert.Due to parameter tolerances (temperature dependence of the rotor resistance, saturation phenomena), this method can only be used with errors at higher frequencies. These parameter deviations are compensated for by an additional control which adjusts the transformation angle ϕ so that the induced voltage in the d-axis is zero. This leads on the one hand to the fact that the method of longitudinal voltage monitoring 79 cannot be used at high speeds, and on the other hand that the dq coordinate systems in the control 78 and in the drive 10 correspond sufficiently well even when the encoder 12 is sliding. This makes it possible to obtain sufficiently accurate speed information n_modell from the internal variables of the controller 79 via a speed monitoring model 89 . The output signal of the comparator 73 reaches the changeover switch 93 as a longitudinal voltage error signal 75 . If the estimated value n_modell is low, the changeover switch 93 forwards the error signal 75 of the longitudinal voltage monitor 79 to the output as a result of the error signal 94 . Otherwise, the switch 93 forwards the model error signal 92 generated by the comparator 91 . The comparator 91 determines a significant deviation of the signal emitted by the speed position sensor 12 with the output signal of the speed monitoring model 89 , the estimated variable n_modell of the actual speed. The changeover switch 93 is controlled as a function of the estimated variable n_modell.

Das Drehzahlüberwachungsmodell 89 läßt sich der Fig. 7 ent nehmen. Es bildet im wesentlichen die Regelstrecke des An triebs 10 nach. Als Eingangsgrößen werden von dem Regler 78 gebildete Größen verwendet wie der Querstrom-Sollwert IQ_SOLL, der Querspannungs-Sollwert UQ_SOLL, der Längsstrom- Istwert ID_IST und der Fluss-Istwert FLUSS_IST. Außerdem fließen Parameter des Antriebs 10 wie Ständerwiderstand 95, Rotorwiderstand 96 oder Ständerindukktivität 97 ein.The speed monitoring model 89 can be taken from FIG. 7 ent. It essentially forms the controlled system of the drive 10 to. Variables formed by the controller 78 are used as input variables, such as the cross-current setpoint IQ_SOLL, the cross-voltage setpoint UQ_SOLL, the longitudinal current actual value ID_IST and the actual flux value FLUSS_IST. In addition, parameters of the drive 10 such as stator resistance 95 , rotor resistance 96 or stator inductance 97 are incorporated .

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung eines Meßsystems eines elektri schen Antriebs, umfassend zumindest ein Meßsystem (12) zur Erfassung zumindest einer Meßgröße eines elektrischen An triebs (10), zumindest einen Regler (78), dem zumindest die von dem Meßsystem (12) erfaßte Meßgröße zugeführt ist, und der zumindest eine Stellgröße zur Ansteuerung des Antriebs (10) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Si gnalverarbeitung (34, 73, 79, 89, 91, 93) zur Fehlererkennung des Meßsystems (12) vorgesehen ist.1. A device for monitoring a measuring system of an electric drive, comprising at least one measuring system ( 12 ) for detecting at least one measured variable of an electrical drive ( 10 ), at least one controller ( 78 ), at least the measured variable detected by the measuring system ( 12 ) is supplied, and which generates at least one manipulated variable for controlling the drive ( 10 ), characterized in that at least one signal processing ( 34 , 73 , 79 , 89 , 91 , 93 ) is provided for error detection of the measuring system ( 12 ).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverarbeitung (34, 73, 79, 89, 91, 93) zur Fehlererken nung des Meßsystems (12) zumindest eine von dem Regler (78) erzeugte Größe (IQ_SOLL, IQ_IST, UQ_SOLL, FLUSS_IST, 65) zu geführt ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the signal processing ( 34 , 73 , 79 , 89 , 91 , 93 ) for error detection of the measuring system ( 12 ) at least one size generated by the controller ( 78 ) (IQ_SOLL, IQ_IST, UQ_SOLL , FLUSS_IST, 65 ).

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverarbeitung (34, 73, 79, 89, 91, 93) zur Fehlererkennung des Meßsystems (12) zumindest ei ne von dem Meßsystem (12) erzeugte und/oder daraus abgeleite te Größe (a_ist) zugeführt ist.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing ( 34 , 73 , 79 , 89 , 91 , 93 ) for error detection of the measuring system ( 12 ) at least ei ne generated by the measuring system ( 12 ) and / or derived therefrom te size (a_actual) is supplied.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitung (34, 73, 79, 89, 91, 93) zur Fehlererkennung des Meßsystems (12) eine für ei nen Fehlerfall des Meßsystems (12) charakteristische Größe mit einem Grenzwert (G, n_modell, n_sensor) vergleicht und in Abhängigkeit von dem Vergleich ein einen Fehler des Meßsy stems (12) anzeigendes Fehlersignal (35, 75, 92, 94) erzeugt.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing ( 34 , 73 , 79 , 89 , 91 , 93 ) for error detection of the measuring system ( 12 ) is a characteristic for egg NEN error of the measuring system ( 12 ) with a limit value (G, n_modell, n_sensor) compares and generates an error signal ( 35 , 75 , 92 , 94 ) indicating an error of the measuring system ( 12 ) depending on the comparison.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Signalverarbeitung (34, 73, 79, 89, 91, 93) als die für einen Fehlerfall des Meßsystems (12) charakteristische Größe ein Maß für eine Änderung der Polrad spannung (Up) des Antriebs (10) zugeführt ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing ( 34 , 73 , 79 , 89 , 91 , 93 ) as the characteristic quantity for a fault in the measuring system ( 12 ) is a measure of a change in the magnet wheel voltage ( Up) of the drive ( 10 ) is supplied.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als eine vom Regler (78) erzeugte Größe ein in einem Längsstromregler (54) und/oder Querstrom regler (48) gebildetes Signal (65) und/oder ein Integralan teil (65) der Signalverarbeitung (34, 73, 79, 89, 91, 93) zu geführt ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that as a generated by the controller ( 78 ) size in a longitudinal current controller ( 54 ) and / or cross-flow controller ( 48 ) formed signal ( 65 ) and / or an integral part ( 65 ) of the signal processing ( 34 , 73 , 79 , 89 , 91 , 93 ).

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (G) von zumindest ei nem Streckenparameter abhängt, der eine Regelabweichung in dem Regler (78) bewirkt.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the limit value (G) depends on at least one route parameter which causes a control deviation in the controller ( 78 ).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zur Fehlererkennung des Meßsystems ein Meßsystemmodell (89) vorgesehen ist, das zumindest einen für das Meßsystem (12) zu erwartenden Schätzwert (n_modell) erzeugt.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a measuring system model ( 89 ) is provided for error detection of the measuring system, which generates at least one estimated value for the measuring system ( 12 ) (n_modell).

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (93) das Fehlersi gnal (75) der Signalverarbeitung (79) in Abhängigkeit von dem zu erwartenden Schätzwert (n_modell) weiterleitet. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a changeover switch ( 93 ) forwards the error signal ( 75 ) of the signal processing ( 79 ) as a function of the expected value (n_modell).

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitung (34) akti viert wird in Abhängigkeit von einer von dem Regler (78) er zeugten Größe (IQ_SOLL) und/oder dann, wenn eine vom Regler (78) erzeugte Größe (IQ_SOLL) einen bestimmten. Wert (IQ_MAX) annimmt, vorzugsweise einen maximal zulässigen Sollwert.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing ( 34 ) is activated in dependence on a variable generated by the controller ( 78 ) (IQ_SOLL) and / or when one of the controller ( 78 ) generated size (IQ_SOLL) a certain. Value (IQ_MAX), preferably a maximum permissible setpoint.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitung (34, 73, 79, 89, 91, 93) ein Vergleicher (91) umfaßt, der ein Fehler signal (92, 94) erzeugt abhängig von einem Ausgangssignal des Meßsystems (12) und dem zu erwartenden Schätzwert (n_modell).11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing ( 34 , 73 , 79 , 89 , 91 , 93 ) comprises a comparator ( 91 ) which generates an error signal ( 92 , 94 ) depending on an output signal the measuring system ( 12 ) and the expected estimate (n_modell).

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Auswahlvorrichtung (93) vor gesehen ist, die in Abhängigkeit von einer Auswahlgröße eine Auswahl trifft zwischen einer ersten Fehlerüberwachung (79) und einer zweiten Fehlerüberwachung (89, 91).12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a selection device ( 93 ) is seen before, which makes a selection depending on a selection variable between a first error monitoring ( 79 ) and a second error monitoring ( 89 , 91 ).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlvorrichtung (93) in Abhängigkeit von dem zu erwartenden Schätzwert (n_modell) eine Auswahl trifft zwi schen einer ersten Fehlerüberwachung (79) und einer zweiten Fehlerüberwachung (89, 91).13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the selection device ( 93 ) makes a selection between a first error monitoring ( 79 ) and a second error monitoring ( 89 , 91 ) depending on the expected value (n_modell).

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Meßsystemmodell (89) den Schätzwert (n_modell) in Abhängigkeit von zumindest einer von dem Regler (78) erzeugten oder davon abhängenden Regler größe (IQ_SOLL, UQ_SOLL, ID_IST, FLUSS_IST) bildet.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring system model ( 89 ) the estimated value (n_modell) in dependence on at least one of the controller ( 78 ) generated or dependent controller size (IQ_SOLL, UQ_SOLL, ID_IST, FLUSS_IST) forms.

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