DE19919752C1 - Verfahren zum Zuschalten eines Umrichters an einen Asynchronmotor - Google Patents
Verfahren zum Zuschalten eines Umrichters an einen AsynchronmotorInfo
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Abstract
Verfahren zum Zuschalten eines Umrichters an einen Asynchronmotor, DOLLAR A wobei der Rotor gegenüber dem Stator vor und/oder während des Zuschaltens mit einer unbekannten beliebigen Drehzahl rotiert, und wobei kein Winkelsensor oder Drehzahlsensor notwendig ist, wobei ein an den Klemmen der Statorwicklungen anliegender Statorspannungszeiger DOLLAR I1 von der Steuer- und Regelschaltung bestimmt wird, und wobei ein durch die Statorwicklungen fließender Statorstromzeiger DOLLAR I2 bestimmt wird, und wobei aus Statorspannungszeiger DOLLAR I3 und Statorstromzeiger DOLLAR I4 ein Schätzwert oder Modellwert für den Statorflusszeiger DOLLAR I5 oder für eine dem Statorflusszeiger DOLLAR I6 entsprechende Größe bestimmt wird, und wobei aus dem Schätzwert oder Modellwert für den Statorflusszeiger DOLLAR I7 oder der dem Statorflusszeiger DOLLAR I8 entsprechenden Größe ein Sollwert für den Statorstromzeiger DOLLAR I9 bestimmt wird, wobei dessen Betrag I10 vorgebbar ist, und wobei dem Stromregler 11 dieser so bestimmte Sollwert für den Statorstromzeiger I11 und der Statorstromzeiger als Istwert I12 zugeführt wird und der Stromregler 11 einen Wert für die Statorspannungszeiger I13 so erzeugt, dass der Statorstrom I14 auf den Sollwert I15 geregelt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuschalten eines Umrichters an einen Asynchronmotor.
Beim Betrieb eines über einen Umrichter gespeisten, drehzahlgeberlosen Asynchronmotors ist bei
manchen Anwendungen ein Zuschalten auf einen, auch mit unbekannter Drehzahl drehenden
Asynchronmotor notwendig.
Nach dem Abschalten des Asynchronmotors klingt der Rotor-Fluss exponentiell mit der Rotor-
Zeitkonstanten ab. Vor Aufnahme des geregelten Betriebs muss daher der Rotor-Fluss aufgebaut
werden. Hierbei dürfen keine störenden Drehmomente auftreten. Nach dem Wiederaufbau des
Rotor-Flusses kann der geregelte oder gesteuerte Normalbetrieb wiederaufgenommen werden.
Der Vorgang des Aufmagnetisierens des Motors und Feststellens der zuvor unbekannten
Drehzahl wird als sogenannter 'Fangbetrieb' bezeichnet. Je weniger Zeit für den Fangbetrieb
erforderlich ist, um so schneller kann der Normalbetrieb aufgenommen werden.
Aus den Schriften DE 32 02 906 A1 und DE-35 43 983 A1 sind Verfahren zum Zuschalten eines
Umrichters an einen drehzahlgeberlosen Asynchronmotor bekannt. Diese Verfahren sind
Suchverfahren, bei denen die Frequenz der Ausgangsspannung einen Frequenzbereich durchläuft
und aus den ermittelten Strömen und Spannungen die Synchronfrequenz bestimmt wird. Von
Nachteil ist bei diesen Suchverfahren der hohe Zeitbedarf für den Suchvorgang von
typischerweise einigen Hundert Millisekunden. Darüber hinaus darf während des Suchvorgangs
bis zum Finden der Synchronfrequenz der Motor nur geringfügig aufmagnetisiert werden um das
entstehende Drehmoment möglichst gering zu halten. Um eine sichere Erkennung der
Synchronfrequenz zu gewährleisten, muss jedoch ein gewisses Drehmoment in Kauf genommen
werden. Da der Motor bis zum Finden der Synchronfrequenz nur geringfügig aufmagnetisiert
werden konnte, muss die eigentliche Aufmagnetisierung im Anschluss daran erfolgen, was eine
weitere Zeitverzögerung bis zur Aufnahme des geregelten Betriebs bedeutet.
Aus der EP 0 469 177 A1 ist ein Verfahren bekannt, welches unter Ausnutzung des Remanenz
effektes die Drehzahl ermittelt. Die Auswertung der durch die Remanenz des Rotors induzierten
Klemmenspannung muss hierbei durch eine zusätzliche Schaltungsanordnung zur
Spannungsmessung erfolgen, da während des Messvorgangs die Wechselrichterimpulse gesperrt
bleiben. Nachteilig hierbei ist, dass zur ordnungsgemäßen Funktion eine Mindestremanenz und
eine Mindestdrehzahl erforderlich ist.
In der DE 35 43 941 A1 wird dieses auf der Auswertung der durch die Remanenz des Rotors
induzierten Spannungen basierende Verfahren dahingehend erweitert, dass durch eine
Impulsvervielfachung eine Drehzahlbestimmung auch bei geringen Drehzahlen schneller möglich
ist. Die oben genannten Nachteile der EP 0 469 177 A1 bleiben prinzipbedingt jedoch auch hier
bestehen.
In der DE 195 03 658 A1 ist ein Verfahren beschrieben, welches bei noch vorhandenem Restfluss
oder ausreichender Remanenz die Drehzahlbestimmung aus der zeitlichen Ableitung des
Drehwinkels des induzierten Statorspannungszeigers ermöglicht. Falls der Restfluss oder die
Remanenz keine auswertbare Spannung induziert, wird durch Aufschalten eines einzelnen
Spannungspulses eine zumindest teilweise Aufmagnetisierung des Rotors erreicht. Dadurch
werden die gleichen Ausgangsbedingungen wie bei vorhandenem Restfluss oder einer
vorhandenen Remanenz geschaffen, so dass wieder das vorgenannte Auswerteverfahren
verwendet werden kann.
Ein Verfahren zum Anlassen eines Asynchronmotors ohne vorhandenen Restfluss ist aus der DE
195 32 477 A1 bekannt. Dieses Verfahren weist Schritte auf, in denen der Statorstromzeiger
bestimmt wird, ein von der Spannung generierter Statorflusszeiger oder eine Schätzung davon
bestimmt wird, ein vom Statorflusszeiger und Statorstromzeiger verursachtes Moment bestimmt
wird, welches einer Regelung gespeist wird, die das gebildete Moment zu nullen versucht. In
diesem Verfahren wird also das Regelsystem des Umrichters benutzt, das bei konventioneller
Anwendung das Moment und den Fluss oder den Momenten- und den Magnetisierungsstrom der
Asynchronmaschine regelt. Eine Anregung erfährt das Regelsystem durch einen kurzen
Stromimpuls, woraus folgt, dass bei eventueller Rotation der Maschine ein Moment gebildet wird,
das von dem Regelsystem wunschgemäß geregelt werden kann, d. h. dort
Moment gegen Null oder einen Zustand in dem der Statorfluss und der Rotorfluss gleichphasig sind
und in dem die Speisefrequenz des Inverters also mit der eventuellen Rotation des Rotors
synchronisiert ist. Dieses Verfahren erfordert ein Regelsystem zur Moment und Fluss bzw. zur
Momenten- und Magnetisierungsstromregelung. Außerdem ist es erforderlich den Istwert des
Drehmomentes zu berechnen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches das
Fangen einer Asynchronmaschine ohne vorhandenen Restfluss oder Remanenz in sehr kurzer
Zeit ermöglicht und zusätzlich einen geringen Realisierungs- und Durchführungsaufwand aufweist.
Insbesondere soll das Verfahren die Berechnung des Drehmomentes, des Rotorflusses oder des
Momenten- oder Magnetisierungsstromes nicht erfordern. Es soll lediglich eine Stromregel
einrichtung für den Statorstromzeiger verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren zum Zuschalten eines Umrichters an
einen Asynchronmotor gelöst nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Ein wesentliches
Merkmal der Erfindung ist, dass das Verfahren die Berechnung des Drehmomentes, des
Rotorflusses oder des Momenten- oder Magnetisierungsstromes nicht erfordert. Es wird lediglich
eine Stromregler für den Statorstromzeiger verwendet. Ein wesentlicher Vorteil ist dabei,
dass ein Verfahren angegeben wird, das das Fangen einer Asynchronmaschine ohne
vorhandenen Restfluss oder Remanenz in sehr kurzer Zeit ermöglicht und zusätzlich einen
geringen Realisierungs- und Durchführungsaufwand aufweist.
In weiteren Ausführungsformen wird die Richtung des Sollwerts für den Statorstromzeiger
i S,Soll direkt aus der Richtung des Statorflusszeigers ΨS,mod bestimmt, oder es wird die Richtung
des Sollwerts für den Statorstromzeiger i S,Soll im Wesentlichen parallel zur Richtung des
Statorflusszeigers ΨS,mod gewählt, oder es wird die Richtung des Sollwerts für den
Statorstromzeiger i S,Soll parallel gewählt zur Richtung des Statorflusszeigers ΨS,mod, solange der
Betrag des Statorflusszeigers ΨS,mod einen Schwellwert überschreitet. Von Vorteil ist dabei jeweils,
dass in besonders einfacher Weise die Richtung des Sollwerts für den Statorstromzeiger
i S,Soll verfügbar ist.
In weiteren Ausführungsformen wird die Richtung des Sollwerts für den Statorstromzeiger
i S,Soll beliebig gewählt, solange der Betrag des Statorflusszeigers ΨS,mod einen Schwellwert
unterschreitet, oder es wird während einer Zeitspanne zu Beginn des Zuschaltens die Richtung
des Sollwerts für den Statorstromzeiger i S,Soll beliebig gewählt. Von Vorteil ist dabei wiederum,
dass in besonders einfacher Weise die Richtung des Sollwerts für den Statorstromzeiger
i S,Soll verfügbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird während des Zuschaltens die Winkelgeschwindigkeit einer
Zeiger-Größe, wie Statorflusszeiger, Statorstromzeiger, Spannungszeiger oder dergleichen,
gebildet und daraus ein Wert für die elektrische Frequenz bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass für
eine Übergabe an einen zeitlich nachfolgenden geregelten Betrieb geeignete Werte errechenbar
sind und somit die Initialisierung eines solchen in einfacher Weise durchführbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Betrag des Statorstromzeigers I = |i S,Soll| eine Funktion
der elektrischen Frequenz. Vorteilhaft ist dabei der dadurch erreichbare Schutz gegen das
Überschreiten der Spannungsstellgrenze.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Funktion derart gewählt, dass die Magnetisierung im
Wesentlichen möglichst groß wird unter Einhaltung der Spannungsstellgrenze des Umrichters.
Vorteilhaft ist dabei, dass der Rotor sehr schnell aufmagnetisiert wird und innerhalb kurzer Zeit ein
hohes Moment verfügbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Funktion unterhalb eines Frequenzwertes im
Wesentlichen konstant und nimmt oberhalb dieses Frequenzwertes mit Zunahme der elektrischen
Frequenz ab. Vorteilhaft ist dabei der dadurch erreichbare Schutz gegen das Überschreiten der
Spannungsstellgrenze, wobei in kurzer Zeit ein Aufmagnetisieren des Rotors erreichbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Regelschaltung zur Regelung des Betrages des
Statorspannungszeigers |u S| verwendet, welcher als Stellgröße den Betrag des
Statorstromzeigers I = |i S,Soll| ausgibt. Von Vorteil ist dabei, dass auch eine
Netzspannungsänderung berücksichtigbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform werden während einer Zeitspanne vor Beendigung des
Zuschaltens zuletzt ermittelte Größen, wie Statorspannungszeiger u S und/oder Statorstromzeiger
i S und/oder Sollwert für Statorstromzeiger i S,Soll und/oder Statorflusszeiger ΨS,mod und/oder
deren zeitlichen Ableitungen, oder auch höheren Ableitungen oder dergleichen, zur Initialisierung
eines zeitlich nachfolgenden, beliebigen Regelverfahrens übergeben. Von Vorteil ist dabei, dass
für eine Übergabe an einen zeitlich nachfolgenden geregelten Betrieb geeignete Werte
errechenbar sind und somit die Initialisierung eines solchen in einfacherweise durchführbar ist.
1
Netzspannung
2
Gleichrichter
3
Wechselrichter
4
Elektromotor
5
Steuerschaltung
6
Fluss-Schätzer
7
Statorflusszeiger
8
Stromsollwertgeber
9
Statorstromsollwertzeiger
10
Subtrahierer
11
Stromregler
12
Statorspannungszeiger
13
Statorstromzeiger
14
Strombetraggeber
15
Spannungsbetragregler
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.
Das in einer Asynchronmaschine entstehende Drehmoment bestimmt sich gemäß
wobei
Mi = inneres Moment
ZP = Polpaarzahl der Asynchronmaschine
= Statorflusszeiger
= Statorstromzeiger
Mi = inneres Moment
ZP = Polpaarzahl der Asynchronmaschine
= Statorflusszeiger
= Statorstromzeiger
Aus (1) ist direkt ersichtlich, dass genau dann kein Drehmoment entsteht, wenn der Stator
stromzeiger parallel zum Statorflusszeiger ist. Um ein drehmomentfreies Aufmagnetisieren des
Motors zu erreichen, wird der Statorstromzeiger derart eingeprägt, dass er zum Statorflusszeiger
parallel ist. Dies wird erreicht, indem einem untergeordneten ausreichend schnellen Stromregler
ein Sollstromzeiger vorgegeben wird, der zum Statorflusszeiger parallel ist. Notwendig ist hierzu
die Kenntnis der Richtung des Statorflusszeigers.
Der Statorflusszeiger wird berechnet gemäß
= ∫( - Rs.).dt (2)
wobei
= Statorspannungszeiger
Rs = Statorwiderstand
= Statorspannungszeiger
Rs = Statorwiderstand
Gemäß Gleichung (2) wird der Statorflusszeiger aus dem Statorspannungszeiger und dem
Statorstromzeiger bestimmt. Als einziger Parameter der Asynchronmaschine muss hierzu der
Statorwiderstand bekannt sein. Erfindungsgemäß werden geeignete Messmittel zur Bestimmung
des Statorspannungs- und Statorstromzeigers vorgesehen.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin wird
über einen Gleichrichter 2 die Netzspannung 1 zu einer Gleichspannung gleichgerichtet, welche
dem Wechselrichter 3 als Zwischenkreisspannung zugeführt wird. Der Drehstrommotor 4 ist mit
den Ausgangsklemmen des Wechselrichters 3 verbunden. Der Wechselrichter 3 wird durch die
Steuerschaltung 5 angesteuert. Der Steuerschaltung 5 wird die gemessene
Zwischenkreisspannung zugeführt. Des Weiteren werden mindestens zwei der drei
Motorphasenströme erfasst und dem Regelsystem 5 zugeführt. Innerhalb des Regelsystems 5
wird aus den erfassten Motorphasenströmen der Statorstromzeiger bestimmt. Der
Statorspannungszeiger wird aus der erfassten Zwischenkreisspannung und dem Schaltzustand
des Wechselrichters ermittelt.
In der Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Teil des Regelsystems 5 dargestellt. Aus dem erfassten
Statorspannungszeiger und dem Statorstromzeiger wird im Fluss-Schätzer 6 der Statorflusszeiger
7 ermittelt. Dieser Schätzung liegt im Wesentlichen die Gleichung (2) zugrunde. Bei weiteren
Ausführungsbeispielen werden andere Verfahren zur Schätzung des Statorflusszeigers
verwendet, die dem Statorflusszeiger entsprechende Größen ergeben.
Der Schätzwert des Statorflusszeigers 7 wird dem Stromsollwertgeber 8 zugeführt. Dieser erzeugt
einen Sollwert für den Statorstromzeiger 9 in Richtung des Statorflusszeigers mit einem
vorgebbaren Betrag ||. Über den Subtrahierer 10 wird die Abweichung des Statorstromzeigers
13 vom Sollwert des Statorstromzeigers 9 bestimmt und dem Stromregler 11 zugeführt. Der
Stromregler 11 wird als Standard-Regler, wie aus dem Stand der Technik bekannte PI-
Phasenstromregler oder dergleichen, ausgeführt.
Der Stromregler 11 erzeugt einen geeigneten Wert für den Statorspannungszeiger 12, so dass der
Statorstromzeiger 13 seinem Sollwert 9 nachgeführt wird. Eine hohe Bandbreite des Stromreglers
11 ist anzustreben, da dann die Regeldifferenz gering bleibt und somit auch der Statorstromzeiger
zum Statorflusszeiger parallel ist. Standard-Regler sind als Stromregler verwendbar und genügen
diesen Anforderungen.
Der Statorflusszeiger stellt eine Zustandsgröße dar und wird zu Beginn des Fangvorgangs mit
einem Startwert initialisiert. Ein drehmomentfreies Fangen ist nur dann gewährleistet, wenn der
Startwert des geschätzten Statorflusszeigers mit dem tatsächlichen übereinstimmt. Dies wird
erreicht, indem sichergestellt wird, dass der Motor entmagnetisiert ist, so dass der Startwert zu
Null gewählt werden kann. In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird dies durch
Einhalten einer Zeitbedingung nach dem vorhergehenden Abschalten des Umrichters erreicht, da
der Fluss im Motor mit der Rotorzeitkonstanten abklingt.
Da der Fluss-Schätzer zu Beginn des Fangvorgangs mit Null initialisiert wird, kann aus dem
Statorflusszeiger keine Richtung für den Stromsollwert bestimmt werden. In diesem Fall ist die
Richtung des Sollstromzeigers frei wählbar, da bei entmagnetisiertem Motor generell kein
Drehmoment entsteht.
Für die Richtung des Stromsollwertzeigers wird, sofern der Betrag des Statorflusszeigers einen
festgelegten Grenzwert unterschreitet, ein freigewählter Wert verwendet. Dieser Wert kann
insbesondere eine feste Richtung darstellen. Erst wenn der Betrag des Statorflusszeigers diesen
Grenzwert überschreitet, wird die Richtung des Statorflusszeigers für die Richtung des
Stromsollwertzeigers verwendet.
Da der Betrag des Statorflusszeigers während des Fangvorganges durch die zunehmende
Magnetisierung des Motors über der Zeit zunimmt, wird in einem weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiel an Stelle des Betrages des Statorflusszeigers in vorteilhafter Weise die seit
dem Beginn des Fangvorganges verstrichene Zeit als Kriterium verwendet, ob die Richtung des
Statorstromzeigers oder eine frei wählbare Richtung für die Richtung des Stromsollwertzeigers
verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird zu Beginn des Fangvorgangs die Richtung
des Stromsollwertzeigers auf einen beliebigen Wert, insbesondere einen konstanten Wert,
gesetzt. Nach Verstreichen der festgelegten Zeitspanne wird die Richtung entsprechend dem
Statorflusszeiger vorgegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, dass sämtliche Zeiger-Größen während des
gesamten Fangvorgangs synchron zur mit der Polpaarzahl des Motors multiplizierten
mechanischen Drehzahl umlaufen, da nur dann ein von Null verschiedener Statorstromzeiger kein
Drehmoment erzeugt. Durch die oben beschriebene Art der Vorgabe des Statorstromzeigers ist
diese Bedingung zwangsläufig erfüllt. Es kann also schon während des Fangvorgangs die
Synchronfrequenz fortlaufend ermittelt werden, indem die zeitliche Ableitung des Winkels einer
dieser Zeiger-Größen gebildet wird.
Die Vorgabe des Betrags des Statorstromzeigers für den Stromsollwertgeber 8 erfolgt unter
Berücksichtigung folgender zweier Gesichtspunkten. Zum ersten ist der Betrag des
Statorstromzeigers möglichst groß zu wählen, um ein rasches Aufmagnetisieren des Motors zu
erzielen. Damit geht einher, dass die im Regelsystem verwendeten Mess- und Regelgrößen sehr
schnell Amplituden annehmen, die einen ausreichenden Abstand zum Messrauschen aufweisen.
Zum zweiten ist es vorteilhaft, den Betrag des Statorstromzeigers so zu begrenzen, dass die
erforderliche Motorspannung die Spannungsstellgrenze des Umrichters nicht überschreitet.
Folgende zwei in verschiedenen Ausführungsbeispielen realisierten Lösungen tragen diesem
Gesichtspunkt Rechnung:
- 1. Da die notwendige Ausgangsspannung im Wesentlichen vom Momentanwert der Frequenz und der Amplitude des Statorflusses und somit von der Amplitude des Statorstromzeigers abhängt, erfolgt bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eine feste Zuordnung des maximalen Betrages des Statorstromes in Abhängigkeit der Momentanfrequenz. Die erforderliche Kenntnis des Momentanwertes der Frequenz ist, wie oben beschrieben, gegeben. Eine derartige Zuordnung kann unter Berücksichtigung des maximal möglichen Umrichter- bzw. Motorstromes unterhalb einer bestimmten Frequenzgrenze konstant sein und oberhalb dieser mit zunehmender Frequenz abnehmen. In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, in der die Vorgabe der Amplitude des Statorstromzeiger mittels des Strombetragsgebers 14 erfolgt. Diesem wird zur Bestimmung der Frequenz der Statorflusszeiger 7 zugeführt. Der Betrag des Statorstromzeigers wird anschließend als Funktion der Frequenz bestimmt.
- 2. Anstelle einer festen Zuordnung wird bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ein überlagerter Regler vorgesehen, welchem der Betrag des Statorspannungszeigers oder eine vergleichbare Größe, wie das Produkt aus dem Betrag des Statorspannungszeigers und der Momentanfrequenz oder dergleichen, zugeführt wird. Dieser regelt den Betrag des Statorspannungszeigers auf einen Wert der unterhalb der Spannungsstellgrenze des Umrichters liegt. Die Stellgröße dieses Reglers ist der Betrag des Statorstromzeigers, welcher dem Stromsollwertgeber 8 zugeführt wird. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem ein Spannungsbetragsregler 14 den Betrag des Statorstromzeigers I = |i S,Soll| als Stellgröße ausgibt und dieser dem Stromsollwertgeber 8 zugeführt wird. Der Spannungsbetragsregler erhält den Statorspannungszeiger 12 und den Sollwert |u soll| zugeführt.
Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist bei weiteren Ausführungsbeispielen geeignet,
ein Zuschalten auf eine sich drehende Asynchronmaschine bei zeitlich nachfolgender Verwendung
aller üblichen, dem Stand der Technik zugehörenden, geberfreien Regelverfahren zur Steuerung
einer Asynchronmaschine zu ermöglichen. Bei solchen weiteren Ausführungsbeispielen werden
alle zur Initialisierung des sich anschließenden Regelverfahrens notwendigen Größen während
des Fangbetriebes gewonnen und/oder abgeleitet. Bei diesen Größen handelt es sich im
Wesentlichen um den Statorspannungszeiger u S, den Statorstromzeiger i S, den
Statorflusszeiger ψ S,mod und die elektrische Frequenz.
Die Erfindung umfasst auch alle Umrichter, die gemäß mindestens einem der beschriebenen
Verfahren arbeiten. Die Steuer- und Regelschaltung solcher Umrichter ist derart gestaltet, dass
das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren in Hardware und/oder in Software ausführbar ist.
Claims (12)
1. Verfahren zum Zuschalten eines Umrichters an einen Asynchronmotor,
wobei der Rotor gegenüber dem Stator vor und/oder während des Zuschaltens mit einer
unbekannten beliebigen Drehzahl, insbesondere auch der Drehzahl 0, rotiert,
und wobei der Umrichter den Asynchronmotor speist und der Umrichter eine Steuer- und
Regelschaltung aufweist, die den Statorstrom des Asynchronmotors regelt,
- - wobei ein an den Klemmen der Statorwicklungen anliegender Statorspannungszeiger u S von der Steuer- und Regelschaltung bestimmt wird,
- - von dem durch die Statorwicklungen fließenden Strom ein Statorstromzeiger i S bestimmt wird,
- - aus Statorspannungszeiger u S und Statorstromzeiger i S ein Schätzwert oder Modellwert für den Statorflusszeiger ψ S,mod oder für eine dem Statorflusszeiger ψ S,mod entsprechende Größe bestimmt wird,
- - aus dem Schätzwert oder Modellwert ein Sollwert für den Statorstromzeiger i S,Soll bestimmt wird, wobei dessen Betrag I = |i S,Soll| vorgebbar ist,
- - dem Stromregler (11) dieser so bestimmte Sollwert für den Statorstromzeiger i S,Soll und der Statorstromzeiger als Istwert i S zugeführt werden und der Stromregler (11) einen Wert für die Statorspannungszeiger u S so erzeugt, dass der Statorstrom i S auf den Sollwert i S,Soll geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Richtung des Sollwerts für den Statorstromzeiger i S,Soll direkt aus der Richtung des
Statorflusszeigers ψ S,mod bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Richtung des Sollwerts für den Statorstromzeiger i S,Soll im Wesentlichen parallel zur Richtung
des Statorflusszeigers ψ S,mod gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Richtung des Sollwerts für den Statorstromzeiger i S,Soll parallel gewählt wird zur Richtung des
Statorflusszeigers ψ S,mod, solange der Betrag des Statorflusszeigers ψ S,mod einen Schwellwert
überschreitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Richtung des Sollwerts für den Statorstromzeiger i S,Soll beliebig gewählt wird, solange der
Betrag des Statorflusszeigers ψ S,mod einen Schwellwert unterschreitet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
während einer Zeitspanne zu Beginn des Zuschaltens die Richtung des Sollwerts für den
Statorstromzeiger i S,Soll beliebig gewählt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
während des Zuschaltens die Winkelgeschwindigkeit einer Zeiger-Größe, wie Statorflusszeiger,
Statorstromzeiger, Spannungszeiger oder dergleichen, gebildet wird und daraus ein Wert für die
elektrische Frequenz bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Betrag des Statorstromzeigers I = |i S,Soll| eine Funktion der elektrischen Frequenz ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktion derart gewählt ist, dass die Magnetisierung im Wesentlichen möglichst groß wird
unter Einhaltung der Spannungsstellgrenze des Umrichters.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktion unterhalb eines Frequenzwertes im Wesentlichen konstant ist und oberhalb dieses
Frequenzwertes mit Zunahme der elektrischen Frequenz abnimmt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Regelschaltung zur Regelung des Betrages des Statorspannungszeigers |u S| verwendet wird,
welcher als Stellgröße den Betrag des Statorstromzeigers I = |i S,Soll| ausgibt.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
während einer Zeitspanne vor Beendigung des Zuschaltens zuletzt ermittelte Größen, wie
Statorspannungszeiger u S und/oder Statorstromzeiger i S und/oder Sollwert für Statorstromzeiger
i S,Soll und/oder Statorflusszeiger ψ S,mod und/oder deren zeitlichen Ableitungen, oder auch
höheren Ableitungen oder dergleichen, zur Initialisierung eines zeitlich nachfolgenden, beliebigen
Regelverfahrens übergeben werden.
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