DE10393191T5

DE10393191T5 - Steuergerät für Synchronmotor

Info

Publication number: DE10393191T5
Application number: DE10393191T
Authority: DE
Inventors: Kozo Kitakyushu Ide; Mitsujiro Kitakyushu Sawamura; Toshihiro Kitakyushu Sawa; Jun Nagasaki Oyama
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-10-06
Also published as: US7348749B2; WO2004021556A1; CN100454751C; JP4059039B2; US20070069682A1; JP2004096856A; CN1679229A

Abstract

Steuergerät für einen Synchronmotor, welches den Synchronmotor über einen spannungsbetätigten PWM-Wechselrichter antreibt, und ein Drehmoment und eine Drehzahl des Motors steuert, wobei vorgesehen sind:
eine Phasenverschiebungs-Haltevorrichtung, die dazu dient, ein PWM-Trägersignal dazu zu veranlassen, dass es eine frei wählbare Phasenverschiebung zwischen zwei Phasen wie beispielsweise UV, VW oder WU von den drei Phasen U, V und W aufweist, eine Hochfrequenz-Abziehvorrichtung zum Abziehen einer Hochfrequenzspannung und eines Hochfrequenzstroms, die so erzeugt werden, von einer Messspannung oder einem Spannungssollwert und einem Messstrom, und eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Position eines magnetischen Flusses oder einer Position eines Magnetpols, durch Verwendung der abgezogenen Hochfrequenzspannung und des abgezogenen Hochfrequenzstroms.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für einen Elektromotor, das zur Bestimmung der Positionen von Magnetpolen bei sehr niedriger Drehzahl, einschließlich einer Drehzahl von Null, mit hoher Genauigkeit dient, um ein Drehmoment und eine Drehzahl auf der Grundlage der so bestimmten Position des Magnetpols zu steuern.

Technischer Hintergrund

Als herkömmliches Magnetpol-Bestimmungsverfahren wurde in weitem Ausmaß ein Verfahren eingesetzt, bei welchem eine induzierte Spannung berechnet wird, die der Drehzahl eines Elektromotors proportional ist, auf Grundlage einer Eingangsspannung und eines Stroms des Elektromotors, und eine Drehzahl bestimmt wird, wie berichtet in der IEEE D, Vol. 108, Nr. 12, 1988 "Verfahren zum Steuern des adaptiven Stroms eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit Parameter-Identifizierfunktion". Weiterhin wurde vorgeschlagen, in 1996 IEEE Industry Applications Society National Convention No. 170 "Drehmomentsteuerung bei Drehzahl Null eines Synchronmotors des Schenkelpoltyps unter Verwendung eines sensorlosen Systems". Bei diesem System wird ein Wechselstromsignal einem Spannungs-Sollwert überlagert, und wird mit einem Messstrom eine FFT-Analyse (Analyse mit schneller Fourier-Transformation) durchgeführt, um eine Drehzahl eines Elektromotors und eine Position eines Magnetpols festzustellen.

Beschreibung der Erfindung

Im Stand der Technik kann eine Operation mit ausreichender Genauigkeit im Bereich hoher Drehzahlen bei einem Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl und der Position eines Rotors auf Grundlage der induzierten Spannung des Motors durchgeführt werden, jedoch kann eine exakte Bestimmung nicht bei einer sehr niedrigen Drehzahl durchgeführt werden, bei welcher weniger Information in Bezug auf eine induzierte Spannung zur Verfügung gestellt wird. Daher wurden einige Verfahren vorgeschlagen, bei denen ein Wechselstromsignal einem Motor zugeführt wird, das zum Messen verwendet wird, dessen Frequenz jedoch mit einer Antriebsfrequenz selbst nicht in Beziehung steht. In diesem Fall kann die Bestimmung der Position eines Rotors auf Grundlage einer Beziehung zwischen einer Spannung und einem Strom durchgeführt werden. Allerdings ist das Problem vorhanden, dass ein zusätzlicher Signalgenerator zum Zuführen des Messsignals erforderlich ist, und auch dessen Steuerung kompliziert ist.

Daher besteht ein Vorteil der Erfindung in der Bereitstellung eines Steuergeräts für einen Synchronmotor, welches das Trägersignal eines PWM-Wechselrichters (PWM: Impulsbreitenmodulation) dazu veranlassen kann, eine frei wählbare Phasenverschiebung zwischen zweien der drei Phasen U, V und W aufzuweisen, wodurch eine Hochfrequenzspannung und ein Hochfrequenzstrom abweichend von der Antriebsfrequenz erzeugt werden, so dass die Bestimmung der Position eines Magnetpols auf Grundlage einer Beziehung zwischen der Spannung und dem Strom durchgeführt werden kann, durch das vereinfachte Steuergerät, ohne dass ein Signalgenerator benötigt wird, und weiterhin dieses Steuergerät auch eine Steuerung bei Drehzahl von Null durchführen kann.

Um den Vorteil zu erreichen, betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Steuergerät für einen Synchronmotor, welches den Synchronmotor über einen spannungsbetätigten PWM-Wechselrichter antreibt, und ein Drehmoment und eine Drehzahl des Motors steuert, wobei eine Phasenverschiebungs-Haltevorrichtung vorgesehen ist, um ein PWM-Trägersignal dazu zu veranlassen, dass es eine frei wählbare Phasenverschiebung zwischen zwei Phasen, beispielsweise W, VW oder WU bei den drei Phasen U, V und W aufweist, eine Hochfrequenz-Abziehvorrichtung zum Abziehen einer Hochfrequenzspannung und eines Hochfrequenzstroms, die so erzeugt werden, von einer Messspannung oder einer Sollspannung und einem Messstrom, und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines magnetischen Flusses oder einer Position eines Magnetpols durch Verwendung der abgezogenen Hochfrequenzspannung und des abgezogenen Hochfrequenzstroms.

Weiterhin betrifft ein zweiter Aspekt der Erfindung ein Steuergerät für einen Synchronmotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die Phasenverschiebungs-Haltevorrichtung eine frei wählbare Hochfrequenz bei einer Motoreingangsspannung oder einem Strom zwischen den beiden Phasen, beispielsweise UV, VW oder WU des Wechselrichters erzeugt, und die frei wählbare Hochfrequenz von einer Ausgangsfrequenz des spannungsbetätigten PWM-Wechselrichters verschieden ist.

Weiterhin betrifft ein dritter Aspekt der Erfindung das Steuergerät für einen Synchronmotor gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung, wobei die Hochfrequenz-Abziehvorrichtung die drei Phasen des Motors in ein statisches Koordinatensystem mit zwei Phasen umwandelt, wobei eine α-Achse und eine β-Achse orthogonal mit 90° zueinander sind, wobei die U-Phase der drei Phasen des Motors als die α-Achse eingestellt ist, und eine Spannung und einen Strom, welche die frei wählbaren Hochfrequenzkomponenten aufweisen, jeweils auf der α- und β-Achse erfasst, so dass nur die frei wählbaren Frequenzkomponenten mit Hilfe eines Bandpassfilters abgezogen werden können.

Weiterhin betrifft ein vierter Aspekt der Erfindung das Steuergerät für einen Synchronmotor nach irgendeinem der ersten bis dritten Aspekte der Erfindung, wobei die Magnetpolpositions-Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Magnetpols eine Berechnung von cos 2θ und sin 2θ durchführt, mit Hilfe einer Magnetpolpositions-Bestimmungsvorrichtung, auf Grundlage der abgezogenen Hochfrequenz-Spannungskomponente und der abgezogenen Stromkomponente, um unter Rückgriff auf eine Tabelle trigonometrischer Funktionen eine Magnetpolposition θ zu erhalten.

Weiterhin betrifft ein fünfter Aspekt der Erfindung das Steuergerät für einen Synchronmotor nach einem der ersten bis vierten Aspekte der Erfindung, wobei das Steuergerät weiterhin ein Stromsteuergerät zum Aufteilen eines Messstroms in eine Richtungskomponente des Magnetpols und eine Drehmomentkomponente aufweist, unter Verwendung der Position, die von der Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Magnetpols bestimmt wird, wobei diese Größen auf das Stromsteuergerät zurückgeführt werden, um den Strom zu steuern.

Weiterhin betrifft ein sechster Aspekt der Erfindung das Steuergerät für einen Synchronmotor nach einem der ersten bis fünften Aspekte der Erfindung, wobei das Steuergerät weiterhin ein Drehzahlbestimmungsgerät zur Bestimmung einer Drehzahl unter Verwendung der Position aufweist, die von der Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Magnetpols bestimmt wird.

Weiterhin betrifft ein siebter Aspekt der Erfindung das Steuergerät für einen Synchronmotor gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung, wobei das Steuergerät weiterhin ein Drehzahlsteuergerät zum Rückführen der von der Drehzahlbestimmungsvorrichtung bestimmten Drehzahl aufweist, um hierdurch eine Steuerung der Drehzahl durchzuführen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, das ein Steuergerät für einen Synchronmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockschaltbild, das eine in 1 dargestellte PWM-Steuerung zeigt.
Die Bezeichnungen in den Zeichnungen sind wie folgt:

1: Drehzahlsteuerung
2: q-Achsen-Stromsteuerung
3: Nicht-Störungs-Steuerung
4: d-Achsen-Stromsteuerung
5: Spannungsamplituden- und Phasenberechnungsvorrichtung
6: PWM-Steuerung
7: Wechselrichter-Hauptschaltung
8: Elektromotor
9: Wandler für statische Koordinate
10: Wandler für Drehkoordinate
11: Bandpassfilter
12: Magnetpolpositions-Bestimmungsvorrichtung
13: Tabelle trigonometrischer Funktionen
14: Drehzahlbestimmungsvorrichtung

Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
Bei einem Steuergerät für einen Synchronmotor beruht die Erfindung auf einem Verfahren der Erfassung der Position eines Magnetpols unter Verwendung eines Stroms, der im Prinzip eine Trägerfrequenzkomponente aufweist, und wird durch das System eines Steuergeräts gebildet, das eine Stromsteuerung aufweist, eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung, und eine Drehzahlsteuerung.
Zunächst erfolgt eine Beschreibung des Grundprinzips für die Erfassung der Position eines Magnetpols. Bei einem Vektorsteuergerät für einen Synchronmotor, der von einem spannungsbetätigten PWM-Wechselrichter angetrieben wird, wird ein PWM-Trägersignal dazu veranlasst, eine frei wählbare Phasenverschiebung zwischen zwei Phasen aufzuweisen, beispielsweise den Phasen UV, VW oder WU, unter den drei Phasen U, V und W, wodurch eine Hochfrequenzspannung und ein Hochfrequenzstrom erzeugt werden, die sich von einer Antriebsfrequenz unterscheiden. Genauer gesagt ist es möglich, das Frequenzband einer erzeugten Hochfrequenzkomponente so einzustellen, dass sich seine Frequenz von der Antriebsfrequenz unterscheidet, durch frei wählbare Vorgabe der Frequenz des PWM-Trägers und der Phasenverschiebung des Trägers. Wenn beispielsweise die Phasenverschiebung auf 120° eingestellt wird, tauchen in hohem Ausmaß Spannungs- und Stromkomponenten auf, welche die selbe Frequenz wie die Trägerfrequenz aufweisen. In diesem Fall kann die Hochfrequenzspannung durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
wobei u_uh, u_vh und u_wh die Hochfrequenzspannung der Phase U, V bzw. W bezeichnen, V die Amplitude einer Hochfrequenzspannung bezeichnet, und ω_h eine Trägerwinkelfrequenz angibt.
Weiterhin kann eine Beziehung zwischen der Hochfrequenzspannung und dem Hochfrequenzstrom durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden:
wobei i_uh, i_vh und i_wh den jeweiligen Hochfrequenzstrom der Phase U, V bzw. W bezeichnen, L eine Induktivität bezeichnet, L_uu, L_vv und L_ww die Selbstinduktivität der Phase U, V bzw. W bezeichnet, und die anderen Größen die Induktivität zwischen den Phasen bezeichnen. Ein Elektromotor, der als Rotor einen Permanentmagneten verwendet, weist einen elektrischen Schenkelpol auf. Daher enthält die Induktivität Information in Bezug auf einen Magnetpol: Luv = -Lg0/2 + Lg2cos (2θ – 2π/3) Lvw = -Lg0/2 + Lg2cos (2θ) Luw = -Lg0/2 + Lg2cos (2θ + 2π/3) Luu = Ls + Lg0 + Lg2cos (2θ) Lvv = Ls + Lg0 + Lg2cos (2θ + 2π/3) Lww = Ls + Lg0 + Lg2cos (2θ – 2π/3)wobei L_g0 eine Erregerinduktivität in einem Luftspaltmagnetfluss bezeichnet, L_θ eine Statorstreuinduktivität bezeichnet, und L_g2 eine Induktivität mit einer Größe bezeichnet, die von einem Winkel abhängt.
Wenn die Gleichung (1) in das statische Koordinatensystem mit dem Stator als Bezugsgröße umgewandelt wird, kann man die folgende Gleichung (2) erhalten:
wobei L0 = L₂ + 3Lg0/2 und L1 = 3Lg2/2 sind.
Wenn Magnetpolpositions-Information sin (2θ) und cos (2θ) aus der Gleichung (2) erhalten wird, lässt sich die folgende Gleichung (3) angeben. Auf diese Weise wird ermöglicht, die Position des Magnetpols unter Verwendung einer Hochfrequenzspannung und eines Hochfrequenzstroms zu bestimmen.
Wenn der Bestimmungsmechanismus mit einer Trägerfrequenz synchronisiert wird, und der Strom abgetastet wird, wenn der Hochfrequenzstrom iβh einen Spitzenwert erreicht, wird iαh, das eine Phasenverschiebung von 90° aufweist, gleich Null. Daher lässt sich die Gleichung (3) einfacher als die folgende Gleichung (4) ausdrücken:
Durch Berechnung von cos (2θ) und sin (2θ) aus den Gleichungen (3) und (4), und mittels Durchführung einer Division durch 2 bei dem Winkel 2θ aus einer Tabelle trigonometrischer Funktionen, die in einer Berechnungsvorrichtung auf Grundlage der Werte vorbereitet wird, wird ermöglicht, eine Magnetpolposition θ (nachstehend als θ^{^} bezeichnet) zu bestimmen.
Wenn ein Stromdifferenzwert für die Berechnungen der Gleichungen (3) und (4) verwendet wird, ändert sich darüber hinaus der Strom plötzlich bei hoher Drehzahl, so dass die Magnetpolposition θ^{^} oszillierend eingestellt wird. Der Stromdifferenzwert wird aus der Gleichung (2) auf Grundlage einer Gleichung (5) berechnet, und es werden beide Seiten integriert, so dass man eine Gleichung (6) erhält.
Wenn die Magnetpolpositions-Information sin (2θ) und cos (2θ) aus der Gleichung (6) erhalten werden, lässt sich die folgende Gleichung (7) angeben.
In einem Fall, in welchem eine Trägerperiode und eine Spannungsabtastperiode miteinander synchronisiert sind, wird ein Spannungsintegralwert als ein fester Wert wie bei der folgenden Gleichung behandelt.

∫ u_αhdt = u_αhΔt, ∫ u_βhdt = u_βhΔt,
Δ t : Abtastzeit
Das Frequenzband einer Hochfrequenzkomponente, die durch frei wählbare Vorgabe der Trägerfrequenz der PWM und der Phasenverschiebung des Trägers vorgegeben wird, wird daher so eingestellt, dass sich die Frequenz von einer Antriebsfrequenz unterscheidet, so dass die Position eines Magnetpols auf Grundlage einer Beziehung zwischen einer Hochfrequenzspannung und einem Hochfrequenzstrom bestimmt werden kann. In diesem Fall muss überhaupt nicht ein Wechselstromsignal von außen überlagert werden. Darüber hinaus wird die Position des Magnetpols durch das Frequenzband bestimmt, das nicht mit der Antriebsfrequenz zusammenhängt. Daher kann auch im Zustand einer Drehzahl von Null die Bestimmung durchgeführt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, welches die Steuerung eines Steuergeräts für einen Synchronmotor gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockschaltbild, welches eine in 1 dargestellte PWM-Steuerung zeigt.
In 1 dient eine Drehzahlsteuerung 1 dazu, einen Drehzahl-Sollwert mit einem Drehzahl-Bestimmungswert zu vergleichen, um so einen Sollwert isqef für einen q-Achsen-Strom (Drehmomentstrom) so zu bestimmen, dass die Abweichung gleich Null ist. Eine q-Achsen-Stromsteuerung 2 dient zum Vergleichen von iqRef mit einem Strom iq, der proportional zum Drehmoment bei einem Strom ist, der in ein Koordinatensystem umgewandelt wird, das sich synchron mit einem Rotor dreht, und zur Bestimmung eines Spannungssollwerts Vq so, dass die Abweichung gleich Null ist. Eine q-Achsen-Stromsteuerung 4 dient dazu, idRef mit einem Strom id zu vergleichen, der in Beziehung zur Richtung eines Magnetpols in dem Strom steht, der in das Koordinatensystem umgewandelt wurde, das sich synchron mit dem Rotor dreht, und zur Bestimmung eines Spannungssollwerts Vd so, dass eine Abweichung gleich Null ist. Eine Nicht-Störungs-Steuerung 3 dient zur Berechnung von Drehzahlstartkräften, die einander stören, zwischen der d- und der q-Achse, und zur Durchführung einer solchen Steuerung, dass der Einfluss auf die Stromsteuerung ausgeglichen wird. Eine Spannungsamplituden- und Phasenberechnungsvorrichtung 5 dient zum Eingeben der Spannungssollwerte Vd und Vq und zur Berechnung der Amplitude und der Phase eines Spannungssollwertvektors. Eine PWM-Steuerung 6 dient zur Eingabe der Amplitude und der Phase des Spannungssollwertvektors, die von der Spannungsamplituden- und Phasenberechnungsvorrichtung 5 berechnet werden, und zur Erzeugung eines Wechselrichterschaltsignals.
2 zeigt die PWM-Steuerung 6 zur Erzeugung einer frei wählbaren Hochfrequenz in 1.
Eine Dreiphasen-Spannungssollwert-Berechnungsvorrichtung 6-1 dient zur Eingabe der Amplitude und des Phasenwinkels eines Spannungssollwertvektors, der von einem Vektorsteuergerät berechnet wird, und zur Berechnung eines Dreiphasen-Spannungssollwerts. Andererseits weist zur Erzeugung einer sich von der Antriebsfrequenz unterscheidenden Hochfrequenz ein Trägersignal, das eine frei wählbare Frequenz aufweist, die in einem Trägersignalgenerator 6-4 erzeugt wird, eine V-Phase auf, die um einen Winkel von Δθ verschoben ist, und eine W-Phase, die um einen Winkel von 2Δθ verschoben ist, im Vergleich zur U-Phase, und diese Phasen werden mit dem Spannungssollwert in einem Komparator 6-2 so verglichen, dass ein Schaltsignal erzeugt wird. Dann wird das Schaltsignal einer Wechselrichterhauptschaltung 7 zugeführt. Darüber hinaus werden frei wählbare Hochfrequenzspannungen Vu, Vv und Vw einem Wandler 9 für ein statisches Koordinatensystem zusammen mit Messströmen iu, iv und iw zugeführt.
Zur Bestimmung der Position des Magnetpols werden zuerst eine Messspannung oder ein Spannungssollwert und ein Messstrom aus einem Dreiphasen-Wechselstromsignal in ein Zweiphasen-Wechselstromsignal in dem Wandler 9 für das statische Koordinatensystem umgewandelt, gemäß Gleichung (2), und wird nur eine frei wählbare Frequenz, die durch ein Bandpassfilter 11 vorgegeben wird, abgezogen.
In einem Magnetpolpositions-Detektor 12 werden die Berechnungen gemäß den Gleichungen (3), (4) und (7) durchgeführt, um cos 2θ und sin 2θ zu erhalten, wodurch eine Magnetpolposition Θ auf Grundlage einer Tabelle für trigonometrische Funktionen (Nachschlagetabelle) 13 bestimmt wird. Eine Drehzahl w wird von einer Drehzahlberechnungsvorrichtung 14 auf Grundlage des so erhaltenen Werts für θ bestimmt, wodurch die Drehzahlsteuerung 1 gesteuert wird.
Zwar wurde die Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die spezielle Ausführungsform beschrieben, jedoch wissen Fachleute auf diesem Gebiet, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.
Die Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung (Nr. 2002-252617 ), die am 30. August 2002 eingereicht wurde, und deren Inhalt wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie voranstehend geschildert, werden gemäß der Erfindung die Trägerfrequenz eines PWM-Wechselrichters und die Phasenverschiebung eines Trägers frei wählbar vorgegeben, um die Bestimmung der Position eines Magnetpols an einer frei wählbaren Frequenz durchzuführen, die sich von einer Antriebsfrequenz unterscheidet. Daher wird ermöglicht, einen Vorteil in der Hinsicht zu erzielen, dass die Position des Magnetpols auch im Falle einer Drehzahl von Null exakt bestimmt werden kann.
Darüber hinaus muss überhaupt kein Wechselstromsignal von außen überlagert werden. Hierdurch wird ermöglicht, den Vorteil zu erzielen, dass kein neuer Signalgenerator bereitgestellt werden muss, und ein Steuergerät für einen Synchronmotor vereinfacht werden kann.
Zusammenfassung
Ein Vorteil der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Steuergeräts für einen Synchronmotor, welches die Position eines Magnetpols bei Drehzahl von Null erfassen kann, ohne dass ein Signalgenerator benötigt wird.
Die Erfindung stellt ein Steuergerät für einen Synchronmotor zur Verfügung, welches den Synchronmotor über einen spannungsbetätigten PWM-Wechselrichter antreibt, und ein Drehmoment und eine Drehzahl des Motors steuert, wobei eine Vorrichtung vorgesehen ist, um ein PWM-Trägersignal dazu zu veranlassen, das es eine frei wählbare Phasenverschiebung zwischen zwei Phasen wie beispielsweise W, VW oder WU bei den drei Phasen U, V und W aufweist, eine Vorrichtung zum Abziehen einer Hochfrequenzspannung und eines Hochfrequenzstroms, die so erzeugt werden, von einer Messspannung oder einem Spannungssollwert und einem Messstrom, und eine Vorrichtung zur Berechnung einer Position eines Magnetflusses oder einer Position eines Magnetpols, unter Verwendung der Hochfrequenzspannung und des Hochfrequenzstroms, die abgezogen wurden.

Claims

Steuergerät für einen Synchronmotor, welches den Synchronmotor über einen spannungsbetätigten PWM-Wechselrichter antreibt, und ein Drehmoment und eine Drehzahl des Motors steuert, wobei vorgesehen sind: eine Phasenverschiebungs-Haltevorrichtung, die dazu dient, ein PWM-Trägersignal dazu zu veranlassen, dass es eine frei wählbare Phasenverschiebung zwischen zwei Phasen wie beispielsweise UV, VW oder WU von den drei Phasen U, V und W aufweist, eine Hochfrequenz-Abziehvorrichtung zum Abziehen einer Hochfrequenzspannung und eines Hochfrequenzstroms, die so erzeugt werden, von einer Messspannung oder einem Spannungssollwert und einem Messstrom, und eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Position eines magnetischen Flusses oder einer Position eines Magnetpols, durch Verwendung der abgezogenen Hochfrequenzspannung und des abgezogenen Hochfrequenzstroms.
Steuergerät für einen Synchronmotor nach Anspruch 1, bei welchem die Phasenverschiebungs-Haltevorrichtung eine frei wählbare Hochfrequenz bei einer Motoreingangsspannung oder einem Strom zwischen den beiden Phasen, beispielsweise UV, VW oder WU des Wechselrichters erzeugt, und die frei wählbare Hochfrequenz sich von der Ausgangsfrequenz des spannungsbetätigten PWM-Wechselrichters unterscheidet.
Steuergerät für einen Synchronmotor nach Anspruch 1, bei welchem die Frequenzabziehvorrichtung die drei Phasen des Motors in ein statisches Koordinatensystem mit zwei Phasen um wandelt, bei welchem eine α-Achse und eine ß-Achse um 90° gegeneinander orthogonal vorgesehen sind, wobei die U-Phase der drei Phasen des Motors als die α-Achse eingestellt ist, und eine Spannung und einen Strom erfasst, welche die frei wählbaren Hochfrequenzkomponenten auf der α- bzw. β-Achse aufweisen, so dass nur die frei wählbaren Frequenzkomponenten mit Hilfe eines Bandpassfilters abgezogen werden können.
Steuergerät für einen Synchronmotor nach Anspruch 1, bei welchem die Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Magnetpols cos 2θ und sin 2θ berechnet, mit Hilfe einer Magnetpolpositions-Berechnungsvorrichtung, auf Grundlage der abgezogenen Hochfrequenzspannungskomponente und der abgezogenen Stromkomponente, um eine Magnetpolposition θ durch Rückgriff auf eine Tabelle trigonometrischer Funktionen zu erhalten.
Steuergerät für einen Synchronmotor nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Stromsteuergerät aufweist, um einen Messstrom auf eine Richtungskomponente für den Magnetpol und eine Drehmomentkomponente aufzuteilen, unter Verwendung der Position, die von der Vorrichtung zur Berechnung einer Position eines Magnetpols berechnet wird, wobei diese beiden Größen jeweils auf das Stromsteuergerät zurückgeführt werden, um den Strom zu steuern.
Steuergerät für einen Synchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem weiterhin ein Stromberechnungsgerät zur Berechnung einer Drehzahl unter Verwendung der Position vorgesehen ist, die von der Vorrichtung zur Berechnung einer Position eines Magnetpols berechnet wird.
Steuergerät für einen Synchronmotor nach Anspruch 6, bei welchem weiterhin ein Drehzahlsteuergerät vorgesehen ist, um die von dem Drehzahl-Berechnungsgerät berechnete Drehzahl zurückzuführen, wodurch eine Steuerung der Drehzahl durchgeführt wird.