DE102008052144A1

DE102008052144A1 - Synchronmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Synchronmaschine

Info

Publication number: DE102008052144A1
Application number: DE102008052144A
Authority: DE
Inventors: Josef Schmidt; Matthias Dr. Hauck; Marek Lewandowski
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: DE102008052144B4

Abstract

Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems mit einer Synchronmaschine, umfassend eine fremderregte elektrische Synchronmaschine und eine diese speisende elektronische Schaltung, wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit umfasst, die aus einem Leistungsstellglied versorgt ist, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Synchronmaschine.
Als Synchronmaschinen sind Synchronmotoren bekannt, die auf ihrem Rotor Dauermagnete tragen, insbesondere in Umfangsrichtung abwechselnd orientiert radial magnetisierte Dauermagnete. Der Stator ist zur Erzeugung eines Drehfeldes vorgesehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, verbesserte Regeleigenschaften zu ermöglichen bei einer Synchronmaschine.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Synchronmaschine nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem sind, dass es eine elektrische Synchronmaschine und eine diese speisende elektronische Schaltung umfasst,
wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit umfasst, die aus einem Leistungsstellglied versorgt ist, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt ist.
Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Drehzahl und eine sehr dynamische Veränderung des Drehmoments ermöglicht sind. Denn mittels des Leistungsstellgliedes wird die Leistung direkt regelbar, wobei der Drehmomentistwert den Sollwertvorgaben sehr schnell folgt. Weiterhin stellen sich Motorstrom und Motorspannung ein und es ist somit auch keine Messung dieser Größen notwendig ist. Ausnahme hiervon ist gegebenenfalls ein Verzicht auf den Winkelsensor. In diesem Fall ist die Erfassung von Motorstrom und Motorspannung notwendig. Außerdem ist Regelung robust und einfach.
Weiter ist vorteilig, dass die Leistung des Motors oder bei bekannter Drehzahl das Drehmoment durch das Leistungsstellglied einstellbar ist – nicht aber durch die Kommutierungseinheit, also den eigentlichen Umrichter. Somit ist die Regelung der Leistung entkoppelt von der Motoransteuerung und besonders einfach und robust schnell und direkt ausführbar.
Die Motoransteuerung ist robust und einfach, da eine einfache Kommutierungsschaltung verwendet wird. Der Motorumrichter hat eine geringe Schaltfrequenz, da diese Schaltfrequenz der elektrischen Statorfrequenz entspricht, und somit treten niedrige Schaltverluste der Leistungshalbleiterschalter auf.
Die Schaltfrequenz des Leistungsstellgliedes ist unabhängig von der Polwechselfrequenz der Maschine.
Vorteilig ist auch, dass sehr hohe Drehzahlen bis 20000 oder gar 100000 Umdrehungen pro Minute ermöglicht sind, insbesondere bei begrenzter Versorgungsspannung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Leistungsstellglied als Vierpol ausgeführt, an dessen Eingang eine unipolare Spannungsquelle, insbesondere Batteriespannung, und aus dessen Ausgang die Kommutierungseinheit versorgt ist,
wobei der Eingangsstrom des Vierpols über eine Induktivität dem Verbindungsknoten zweier in Reihe geschalteten steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere also in Reihe geschalteter oberer und unterer Halbleiterschalter, zugeführt wird, insbesondere wobei die Halbleiterschalter von einer Signalelektronik pulsweitenmoduliert ansteuerbar ausgeführt sind und/oder angesteuert werden. Von Vorteil ist dabei, dass ausgangsseitig am Vierpol eine höhere Spannung zur Verfügung stellbar ist als am Eingang.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ansteuersignale, insbesondere pulsweitenmodulierte Ansteuersignale, für die Halbleiterschalter derart erzeugt, dass der mittels Stromerfassungsmittel erfasste Eingangsstrom auf einen Sollwert hin geregelt wird, insbesondere wobei der Regeleinheit die mit Spannungserfassungsmitteln erfasste Eingangsspannung und Ausgangsspannung des Leistungsstellglieds und/oder des Vierpols zugeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfach aufgebauter Regler verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sollwert für Eingangsstrom als Stellgröße eines Reglers vorgesehen, der aus dem erfassten Eingangsstromwert und aus dem erfassten Eingangsspannungswert einen Istwert für Momentanleistung bestimmt und diesen auf einen vorgebbaren Sollwert für Leistung hin regelt, insbesondere wobei die Stellgröße eine lineare Funktion oder ein lineares Funktional der Soll-Ist-Abweichung der Leistung ist. Von Vorteil ist dabei, dass diese Regelung einem einfach und direkt arbeitenden Drehmomentregler ähnlich wirkend ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Regler und/oder die Regeleinheit als linearer Regler ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstig realisierbare Struktur genügt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sensor zur Erfassung der Winkellage des Rotors vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass die Regeldynamik und Regelgenauigkeit verbesserbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen der Rotor der Synchronmaschine und die mit ihm verbundenen angetriebenen und/oder antreibenden drehbar gelagerten Teile ein derart hohes Trägheitsmoment auf, dass das Drehmoment schneller als die Drehzahl veränderbar ist, insbesondere mindestens mit einer zehnmal schnelleren Änderungsgeschwindigkeit. Von Vorteil ist dabei, dass die Beeinflussung des Drehmoments in etwa direkt und unmittelbar erfolgt und somit das Drehmoment dem vorgegebenen Sollwert schnell und genau folgt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sensor zur Erfassung der Winkellage des Rotors und/oder ein Sensor zur Erfassung der Rotortemperatur auf dem Rotor vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Regelung verbessert ausführbar ist und insbesondere bei Berücksichtigung der Rotortemperatur sogar Änderungen von Streckengrößenwerten berücksichtigbar sind. Somit sind Regelschwankungen weiter verringerbar und die Regelgüte weiter verbesserbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen der Rotor der Synchronmaschine und die mit ihm verbundenen angetriebenen und/oder antreibenden drehbar gelagerten Teile ein derart hohes Trägheitsmoment auf, dass das Drehmoment schneller als die Drehzahl veränderbar ist, insbesondere mindestens mit einer zehnmal schnelleren Änderungsgeschwindigkeit. Von Vorteil ist dabei, dass das Drehmoment sehr schnell veränderbar ist und somit ein beispielsweise von der Synchronmaschine erzeugtes Drehmoment auf das Abtriebsmoment einer Verbrennungskraftmaschine aufaddierbar ist, wobei die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine eine hohe Trägheit aufweist und somit auf der Zeitskala der Drehmomentänderung konstant erscheint. Statt einer Verbrennungskraftmaschine ist auch eine andere Vorrichtung mit großem Trägheitsmoment, wie beispielsweise Schwungmasse, verwendbar.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems mit einer Synchronmaschine vorgesehen ist, die von einer elektronischen Schaltung gespeist wird,
wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit umfasst, die aus einem Leistungsstellglied versorgt wird, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt wird,
wobei die Kommutierungseinheit blockkommutiert betrieben wird, insbesondere also derart, dass die Frequenz der blockförmigen Ausgangsspannung der Kommutierungseinheit der elektrischen Statorfrequenz entspricht, und/oder derart, dass der Effektivwert der Ausgangsspannung direkt proportional zur Zwischenkreisspannung, also der die Kommutierungseinheit versorgenden Spannung, ist.
Von Vorteil ist dabei, dass eine direkte und schnelle Beeinflussung der drehmomenterzeugenden Größe ausführbar ist und somit eine hohe Dynamik bei der Regelung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl geringer als die Änderungsgeschwindigkeit der Stellgröße, insbesondere wobei die Nennwerte auf die Nenngrößenwerte der Maschine bezogen sind. Von Vorteil ist dabei, dass das Drehmoment sehr schnell veränderbar ist und somit bei konstanter Drehzahl weiterleitbar ist, beispielsweise aufaddierend auf ein von einer anderen Maschine erzeugtes Drehmoment. Hierzu ist die Rotorwelle mechanisch koppelbar oder direkt verbindbar mit der Abtriebswelle einer Verbrennungskraftmaschine.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kommutierung synchron

– zur erfassten Winkellage des Rotors oder
– zur aus erfassten Motorstrom- und Motorspannungsmesswerten bestimmten Winkellage des Rotors

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Effektivwert des Motorphasenstroms erfasst oder bestimmt
und/oder es werden die Schaltzeitpunkte für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit als Stellgröße für eine Steuerung verwendet, insbesondere wobei die Schaltzeitpunkte relativ zur elektrischen Motorwinkellage in Abhängigkeit des Motorstroms verschoben werden. Von Vorteil ist dabei, dass keine aufwendige Pulsweitenmodulation sondern ein einfaches Verfahren anwendbar ist
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Effektivwert des Motorphasenstroms erfasst oder bestimmt.
und/oder die Phase der ersten Harmonischen des Motorstromzeitverlaufs relativ zur elektrischen Rotorwinkellage bestimmt wird,
wobei auf einen motorverlustoptimalen Betrieb hin geregelt wird, indem als Stellgröße des zugehörigen Reglers die Schaltzeitpunkte für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit verwendet werden, insbesondere wobei die Schaltzeitpunkte relativ zur elektrischen Motorwinkellage in Abhängigkeit des Motorstroms verschoben werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Verlustleitungen gering haltbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Rotorwinkellage aus erfassten Motorstromwerten und Motorspannungswerten bestimmt, insbesondere wobei kein mit der Rotorwelle verbundener Winkelsensor verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass kein zusätzlicher Sensor notwendig ist und somit die Ausführung einfach und kostengünstig realisierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Drehzahl des Rotors im Wesentlichen konstant. Insbesondere ist die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl geringer als die Änderungsgeschwindigkeit der Stellgröße, insbesondere wobei die Nennwerte auf die Nenngrößenwerte der Maschine bezogen sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine angetriebene Vorrichtung mit hohem Trägheitsmoment anschließbar ist und somit das Drehmoment direkt regelbar ist ohne wesentliche Veränderung der Drehzahl.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

1: Energiespeicher oder Energiequelle
2: Leistungsstellglied
3: Kommutierungseinheit mit Zwischenkreiskondensator
4: Elektromotor
5: Sensor zum Erfassen des Rotorlagewinkels
6: Sensorsignalauswertung
7: Signalelektronik mit Kommutierungslogik
8: Stromregler
9: Leistungsregler

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch skizziert.
Aus einem Energiespeicher 1, der beispielhaft als Batterie ausgeführt ist, mit einer Spannung U_e oder einer anderen, eine unipolare Spannung liefernden Energiequelle wird ein Leistungsstellglied 2 zur Erzeugung einer Ausgangsspannung U_a versorgt, aus dem eine Kommutierungseinheit 3 mit Zwischenkreiskondensator versorgt wird, die einen Elektromotor 4, also Elektromaschine, speist. Die Ausgangsspannung U_a ist dabei vorzugsweise größer als die Spannung U_e.
An diesem Elektromotor, vorzugsweise ein Synchronmotor, ist ein Sensor 5 zum Erfassen des Rotorlagewinkels angeordnet, dessen Sensorsignale einer Sensorsignalauswertung 6 zugeführt wird. Die Sensorinformation wird einer Signalelektronik 7 mit Kommutierungslogik zugeführt, welche auch die Ansteuersignale der Schalter der Kommutierungseinheit 3 ansteuert. Die Kommutierungseinheit 3 ist aus drei parallel angeordneten Halbbrücken zusammengesetzt, wobei jede Halbbrücke aus einer Reihenschaltung von einem oberen und einem unteren Halbleiterschalter zusammengesetzt ist.
Vorzugsweise wird hierbei eine Blockkommutierung ausgeführt, so dass sehr hohe Drehzahlen erreichbar sind, insbesondere bis zu 100000 Umdrehungen pro Minute und mehr.
Der Eingangsstrom i_e des Leistungsstellglieds 2 wird erfasst und einer Induktivität L_ST zugeführt, die an dem Knotenpunkt einer Reihenschaltung der ansteuerbaren Schalter (T_O, T_U), die vorzugsweise als Halbleiterschalter ausgeführt sind.
Die Ausgangsspannung des Leistungsstellglied wird vom Zwischenkreiskondensator C_d geglättet und der Endstufe der Kommutierungseinheit 3 zugeführt, welche die drei Halbbrücken umfasst, die jeweils eine Reihenschaltung von Leistungsschaltern aufweist. Aus der Endstufe 1 werden die Statorwicklungen des Synchronmotors versorgt. Jedem Leistungsschalter ist auch eine Diode parallel zugeschaltet. Die Endstufe ist in der Lage Energie vom Kondensator zu den Statorwicklungen und von den Statorwicklungen zum Kondensator hin zu transportieren.
Die Schalter der Kommutierungseinheit 3 werden abhängig, insbesondere synchron, zur erfassten Winkellage getaktet. Vorzugsweise wird eine Blockkommutierung ausgeführt, so dass hohe Drehzahlen des Motors mit bis zu 100000 Umdrehungen pro Minute verlustarm ausführbar sind.
Dem Stromregler 8 werden die erfassten Istwerte der Eingangsspannung U_e und des Eingangsstromes i_e sowie die erfasste Ausgangsspannung U_a, die der Zwischenkreisspannung der Kommutierungseinheit entspricht, zugeführt und auf den Sollwert des Eingangsstromes i_e,Soll hin geregelt, der vom übergeordneten Leistungsregler 9 vorgegeben wird. Als Stellgröße sind die Ansteuersignale für den unteren und den oberen Schalter des Leistungsstellglieds 2 verwendet. Vorzugsweise werden hierbei pulsweitenmodulierte Ansteuersignale eingesetzt, so dass als Stellgröße dann die Pulsweiten T_O und T_U verwendet sind.
Zur Erzeugung der Sollwertvorgabe i_e,Soll als Stellgröße des Leistungsreglers 9 fungiert, werden diesem Leistungsregler 9 die erfassten Istwerte der Eingangsspannung U_e und des Eingangsstromes i_e zugeführt, daraus die zugehörige Leistung P_e = U_e × i_e bestimmt und dieser bestimmte Leistungswert als Istgröße vom Regler auf einen vorgegebenen Sollwert für Leistung hin geregelt.
Die Statorwicklungen des Elektromotors M sind als Drehstromwicklung nach Stand der Technik ausführbar. In jedem Fall sind sie derart ausgeführt, dass ein Drehfeld im Bereich des Rotors erzeugbar ist.
Erfindungsgemäß ist es also ermöglicht, den Motor derart zu regeln, dass die Drehzahl im Wesentlichen konstant haltbar ist und das Drehmoment mittels der Leistungsvorgabe auf einen Sollwert hin geregelt wird. Das Konstanthalten der Drehzahl wird durch die mit dem Rotor verbundene anzutreibende Last bewirkbar. Diese Last ist beispielsweise mit einem hohen Trägheitsmoment ausgeführt und/oder als von einem Verbrennungsmotor angetriebene Welle ausführbar.
Da die Kommutierungseinheit, also Endstufe, mit Blocktaktung betrieben wird, also die Frequenz der blockförmigen motorseitigen Ausgangsspannung der elektrischen Statorfrequenz und der zugehörige Effektivwert ist direkt proportional zur Spannung am Kondensator C_1 entspricht.
Da die Winkelstellung des Rotors mittels eines Winkelsensors erfasst ist, werden die Schalter in einfacher Weise abhängig vom jeweiligen Winkelwert geschaltet.
Erfindungsgemäß ist also der Energiefluss in beide Richtungen ermöglicht. Im generatorischen Betrieb des Motors, beispielsweise bei einem Hubwerk, wird also der Energiespeicher befüllt, im motorischen Betrieb hingegen wird diesem Energiespeicher Energie entnommen.
Wegen der Blocktaktung entspricht die Frequenz der blockförmigen Ausgangsspannung der elektrischen Statorfrequenz und ihr Effektivwert ist direkt proportional zur Zwischenkreisspannung U_d. Der Effektivwert der Ausgangsspannung bei fester Zwischenkreisspannnung ist daher nicht reduzierbar.
Wegen des hohen lastseitigen Trägheitsmoments und der somit im Wesentlichen konstanten Drehzahl sowie wegen der konstanten Erregung, die mittels der auf dem Rotor angeordneten Dauermagnete des Synchronmotors vorliegt, ist die Polradspannung vorgegeben.
Da bei der Erzeugung der Ansteuersignale für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit der erfasste Rotorwinkel berücksichtigt wird, wird die Frequenz der Maschinenklemmenspannung an die Drehzahl der Maschine angepasst.
Das Leistungsstellglied regelt die Motorleistung, ohne direkt die Phasenspannungen oder Phasenströme der Elektromaschine zu kennen und/oder zu regeln, indem U_d und damit der Effektivwert der Maschinenklemmenspannung verändert wird.
Die Leistung ist beispielsweise am Eingang des Stellers regelbar und entspricht dann im stationären Betrieb der mechanischen Motorleistung zuzüglich und im generatorischen Betrieb abzüglich der Verlustleistungen.
Für die Veränderung der Phase der Maschinenklemmenspannung sind folgende alternative drei Ausführungen vorteilhaft:
Bei der ersten Ausführungsvariante wird im motorischen Betrieb eine feste Phase zwischen angelegter blockförmiger Spannung und Rotorwinkellage vorgegeben. Die Schaltzeitpunkte der Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit werden entsprechend vorgesehen. Im generatorischen Betrieb werden die Halbleiterschalter nicht angesteuert, wobei dann die Kommutierungseinheit einen einfachen Gleichrichter darstellt.
Bei der zweiten Ausführungsvariante wird der Effektivwert des Motorphasenstroms bestimmt oder mit einem Sensor erfasst. Auch im generatorischen Betrieb werden die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit angesteuert und somit ist die erste Harmonische des Stromes bezogen auf die erste Harmonische der Motorspannung beeinflussbar. Durch Verschieben der Schaltzeitpunkte der Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit bezogen auf die Rotorwinkellage ist eine solche Steuerung der Phase in Abhängigkeit zum Motorstrom ermöglicht, dass sowohl im generatorischen als auch im motorischen Betrieb bei Kenntnis der Maschinenparameter einen motorverlustarmen Betrieb erreicht wird.
Bei der dritten Ausführungsvariante wird die relative Phasenlage zwischen der ersten Harmonischen eines oder mehrerer Motorphasenströme zur erfassten Rotorwinkellage bestimmt. Der Phasenwinkel zwischen Rotorlage und Polradspannung ist fest und bekannt. Somit kann die Phasenlage zwischen der Polradspannung und einem oder mehreren Phasenstroemen als Istwert bestimmt werden. Durch Verschieben der Schaltzeitpunkte der Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit bezogen auf die Rotorwinkellage ist eine Regelung der Phase des Motorstroms in Bezug auf die Polradspannung, ausführbar. Bei dieser Regelung werden also die Schaltzeitpunkte als Stellgrößeverwendet. Ziel der Regelung ist es, die genannte relative Phasenlage auf Null hin zu regeln, also die Phase des Motorstroms möglichst gleichphhasig zu machen zur Polradspannung. Auf diese Weise sind die Verluste verringerbar, insbesondere sowohl im generatorischen als auch im motorischen Betrieb lässt sich der Betriebspunkt mit den geringsten Motorverlusten einregeln. Dies ist sogar ohne Kenntnis der Maschinenparameter ausführbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt eines dreiphasigen Motors der 1 ein einphasiger Motor oder ein mehrphasiger Motor verwendet. Entsprechend ist die Anzahl der Halbbrücken der Kommutierungseinheit 3 gewählt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird auf den Winkelsensor verzichtet, wobei Motorspannungen und Motorströme erfasst und von der Regelung berücksichtigt werden.

Claims

Antriebssystem, umfassend eine Synchronmaschine und eine diese speisende elektronische Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit umfasst, die aus einem Leistungsstellglied versorgt ist, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt ist.
Synchronmaschine nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsstellglied als Vierpol ausgeführt ist, an dessen Eingang eine unipolare Spannungsquelle, insbesondere Batteriespannung, und aus dessen Ausgang die Kommutierungseinheit versorgt ist, wobei der Eingangsstrom des Vierpols über eine Induktivität dem Verbindungsknoten zweier in Reihe geschalteten steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere also in Reihe geschalteter oberer und unterer Halbleiterschalter, zugeführt wird, insbesondere wobei die Halbleiterschalter von einer Signalelektronik pulsweitenmoduliert ansteuerbar ausgeführt sind und/oder angesteuert werden.
Synchronmaschine nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuersignale, insbesondere pulsweitenmodulierte Ansteuersignale, für die Halbleiterschalter derart erzeugt sind, dass der mittels Stromerfassungsmittel erfasste Eingangsstrom auf einen Sollwert hin geregelt wird, insbesondere wobei der Regeleinheit die mit Spannungserfassungsmitteln erfasste Eingangsspannung und Ausgangsspannung des Leistungsstellglieds und/oder des Vierpols zugeführt werden.
Synchronmaschine nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für Eingangsstrom als Stellgröße eines Reglers vorgesehen ist, der aus dem erfassten Eingangsstromwert und aus dem erfassten Eingangsspannungswert einen Istwert für Momentanleistung bestimmt und diesen auf einen vorgebbaren Sollwert für Leistung hin regelt, insbesondere wobei die Stellgröße eine lineare Funktion oder ein lineares Funktional der Soll-Ist-Abweichung der Leistung ist.
Synchronmaschine nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler und/oder die Regeleinheit als linearer Regler ausgeführt ist.
Synchronmaschine nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Erfassung der Winkellage des Rotors vorgesehen ist.
Synchronmaschine nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor der Synchronmaschine und die mit ihm verbundenen angetriebenen und/oder antreibenden drehbar gelagerten Teile ein derart hohes Trägheitsmoment aufweisen, dass das Drehmoment schneller als die Drehzahl veränderbar ist, insbesondere mindestens mit einer zehnmal schnelleren Änderungsgeschwindigkeit.
Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems mit einer Synchronmaschine, die von einer elektronischen Schaltung gespeist wird, wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit umfasst, die aus einem Leistungsstellglied versorgt wird, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt wird, wobei die Kommutierungseinheit blockkommutiert betrieben wird, insbesondere also derart, dass die Frequenz der blockförmigen Ausgangsspannung der Kommutierungseinheit der elektrischen Statorfrequenz entspricht, und/oder derart, dass der Effektivwert der Ausgangsspannung direkt proportional zur Zwischenkreisspannung, also der die Kommutierungseinheit versorgenden Spannung, ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutierung synchron – zur erfassten Winkellage des Rotors oder – zur aus erfassten Motorstrom- und Motorspannungsmesswerten bestimmten Winkellage des Rotors ausgeführt wird, insbesondere also die Schaltsignale für die Halbbrücken der Kommutierungseinheit synchron zur Winkellage bestimmt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Effektivwert des Motorphasenstroms erfasst oder bestimmt wird und/oder als Stellgröße für eine Steuerung die Schaltzeitpunkte für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit verwendet werden, insbesondere wobei die Schaltzeitpunkte relativ zur elektrischen Motorwinkellage in Abhängigkeit des Motorstroms verschoben werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Effektivwert des Motorphasenstroms erfasst oder bestimmt wird und/oder die Phase der ersten Harmonischen des Motorstromzeitverlaufs relativ zur elektrischen Rotorwinkellage bestimmt wird, wobei auf einen motorverlustoptimalen Betrieb hin geregelt wird, indem als Stellgröße des zugehörigen Reglers die Schaltzeitpunkte für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit verwendet werden, insbesondere wobei die Schaltzeitpunkte relativ zur elektrischen Motorwinkellage in Abhängigkeit des Motorstroms verschoben werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwinkellage aus erfassten Motorstromwerten und Motorspannungswerten bestimmt wird, insbesondere wobei kein mit der Rotorwelle verbundener Winkelsensor verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Rotors im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl geringer ist als die Änderungsgeschwindigkeit der Stellgröße, insbesondere wobei die Nennwerte auf die Nenngrößenwerte der Maschine bezogen sind.