EP4305747A1 - Method for controlling a motor, an accordingly controlled motor and a compressor system having such a motor - Google Patents

Method for controlling a motor, an accordingly controlled motor and a compressor system having such a motor

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Publication number
EP4305747A1
EP4305747A1 EP22711521.9A EP22711521A EP4305747A1 EP 4305747 A1 EP4305747 A1 EP 4305747A1 EP 22711521 A EP22711521 A EP 22711521A EP 4305747 A1 EP4305747 A1 EP 4305747A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motor
variable
harmonic
operating parameter
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22711521.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Timo Kuehn
Tobias Wuerth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4305747A1 publication Critical patent/EP4305747A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/50—Reduction of harmonics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators

Definitions

  • a method for controlling a motor, in particular an electrically commutated motor, has already been proposed, in which a control variable is determined in at least one method step in a control loop, depending on which a fluctuation in an operating parameter of the motor is at least partially compensated.
  • the invention is based on a method for controlling a motor, in particular an electrically commutated motor, wherein a control variable is determined in at least one procedural step in a control loop, depending on which a fluctuation in an operating parameter of the motor is at least partially compensated.
  • the method includes at least one adjustment step, in which the determined control variable is linked to an adjustment variable in order to counteract at least one harmonic oscillation of the operating parameter.
  • the motor preferably drives a load, such as a compressor, pump, vehicle, tool, effector, or the like.
  • the load has a duty cycle that includes at least two phases with different power requirements for the motor.
  • the method is intended in particular to to adapt drive parameters to a setpoint value and to keep them constant, in particular during the entire work cycle of the load, in particular despite the power requirement of the load on the motor that changes over time, in particular cyclically.
  • “Provided” is to be understood in particular as being specially set up, specially programmed, specially designed and/or specially equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the operating parameter is preferably in the form of a speed.
  • the operating parameter is in the form of a torque or a magnetic flux.
  • the control loop preferably includes an operating parameter controller.
  • the operating parameter controller processes a deviation of an actual value of the operating parameter from the desired value to the controlled variable.
  • the control circuit preferably includes an engine controller.
  • the engine controller converts the control variable into a manipulated variable, in particular into an electrical voltage and/or an electrical current, in a setting step of the method, in order to set the actual value of the operating parameters of the engine.
  • the actual value of the operating parameter can be measured, for example via a Hall sensor of the control loop on the motor, or can be determined via a sensorless method, in particular by evaluating the at least one manipulated variable.
  • the harmonic oscillation of the operating parameter can occur, in particular with a frequency component of the change in the power requirement of the load or a harmonic thereof.
  • the adaptation step is intended in particular to counteract at least one harmonic or multiple harmonics of the operating parameter.
  • the adjustment step is preferably carried out in terms of signals between the control step and the setting step.
  • a control unit of the motor which includes the control circuit of the motor, preferably also includes a harmonic controller.
  • the harmonics controller creates the adjustment size. In particular, fits in to the adjustment step of the harmonic controller a value of the control variable by linking it to the adjustment variable.
  • the harmonic controller adds, subtracts, multiplies, divides, and/or convolves the control variable and the adjustment variable with one another.
  • the harmonics controller preferably applies a change corresponding to the temporal, in particular cyclical, change in the operating parameter to the control variable.
  • a change in comparison “corresponding change” is to be understood in particular as a change with a temporal parallel course to the change in comparison or a moving average of the change in comparison, in particular a course with the same frequency or with a frequency divided by a natural number as the change in comparison.
  • the adjustment step particularly preferably keeps an amplitude of the harmonic oscillation at least below a maximum permissible value.
  • the adjustment variable preferably changes, in particular cyclically, a power supply of the engine, in particular while maintaining the current value of the operating parameter.
  • the configuration according to the invention advantageously makes it possible to keep the risk of vibrations occurring in a motor-load system to a minimum.
  • occurring vibrations of the engine-load system can be advantageously damped, in particular an amplitude of a vibra tion that occurs can be kept advantageously low.
  • the motor can be operated with an advantageously large variety of loads.
  • the motor can advantageously stably drive loads with power demand fluctuations.
  • the motor can advantageously be operated quietly.
  • the adjustment variable is set by means of a further control circuit.
  • the additional control loop includes the harmonic controller.
  • the control loop and the further control loop are preferably designed to partially overlap.
  • the further control circuit includes the engine control.
  • the further control circuit preferably has at least one branch which is not part of the control circuit and in which in particular the harmonic controller is arranged.
  • the control loop preferably has at least one branch which is not part of the further control loop and in which, in particular, the operating parameter controller is arranged.
  • the further control circuit processes feedback from the motor.
  • the harmonic controller establishes the adjustment magnitude as a function of the feedback.
  • the harmonics controller determines the adjustment variable from a table stored in a memory of the control unit, a model, or an approximation function of the engine-load system. Due to the configuration according to the invention, an exact detection and/or modeling of an interaction of the engine and the load in the run-up to operation can be dispensed with. In particular, the motor can advantageously react flexibly to the possible occurrence of load fluctuations.
  • the adjustment variable is set as a function of an actual value of the operating parameter.
  • the actual value of the operating parameter is transmitted to the harmonic controller when the further control circuit is fed back.
  • the harmonic controller determines the adjustment variable as a function of the actual value of the operating parameter.
  • a further operating parameter that differs from the operating parameter is transmitted to the harmonic controller during the feedback.
  • the actual value of the speed is particularly preferably transmitted to the harmonic controller.
  • an actual value of the torque or the magnetic flux of the motor is transmitted to the harmonic controller.
  • a rotational position of a rotor of the motor relative to a stator of the motor is transmitted to the harmonic controller, in particular in addition to the operating parameter. Due to the configuration according to the invention, the adjustment size can advantageously be created flexibly. In addition, the method can advantageously be implemented with few additional components to the control loop.
  • a parameter of the harmonic oscillation is determined in at least one method step of the method for setting the adjustment variable.
  • the harmonic controller determines the parameter based on the feedback, in particular the actual value of the operating parameters.
  • the harmonic controller analyzes the feedback, in particular the actual value of the operating parameter with regard to the harmonic oscillation.
  • the harmonic controller carries out a Fourier transformation, in particular a fast Fourier transformation (FFT), in order to determine the characteristic value of the harmonic oscillation, in particular all oscillations, of the operating parameter.
  • the parameter is in the form of a Fourier amplitude or is calculated from a Fourier amplitude of the harmonic oscillation.
  • the harmonic controller demodulates the feedback, in particular the actual value of the operating parameter.
  • the characteristic value is an amplitude of the harmonic oscillation or is calculated from an amplitude of the harmonic oscillation.
  • the harmonic controller processes the rotational position of the rotor of the motor to analyze the feedback, in particular the actual value of the operating parameter. Due to the configuration according to the invention, the adjustment variable can advantageously be tuned in a targeted manner to the harmonic oscillation. In particular, a risk of oversteer can advantageously be kept low. In particular, the harmonic oscillation can advantageously be compensated for in an isolated manner.
  • the adaptation variable is created as a function of a harmonic setpoint value of the harmonic oscillation that is constant over time.
  • the harmonic setpoint regulates the characteristic value to the harmonic setpoint.
  • the harmonics controller preferably generates a harmonics control variable, which is further processed in particular to form the adjustment variable.
  • the harmonics controller changes the harmonics control variable until a deviation of the characteristic value from the harmonics setpoint is within a tolerance band around the harmonics setpoint.
  • the harmonic setpoint is a threshold value for the characteristic value, with the harmonic controller changing the harmonic control variable in particular until the characteristic falls below the harmonic setpoint.
  • the harmonic reference value is preferably stored in the memory of the control unit and is in particular unchangeable.
  • the harmonic reference value is particularly preferably equal to zero.
  • the harmonic setpoint has a non-zero value.
  • a further harmonic setpoint for a further harmonic oscillation of the operating parameter can be equal to the harmonic setpoint or have a different value from the harmonic setpoint.
  • the adjustment variable is created as a trigonometric function in at least one method step of the method.
  • the harmonics controller establishes the adjustment quantity as a sine, a cosine, or a linear combination thereof.
  • the harmonics controller modulates the harmonics control amount to create the adjustment amount.
  • the adjustment quantity is linked to the control quantity in a modulated state. Due to the configuration according to the invention, the adjustment variable can be implemented with advantageously little effort.
  • the method can be used for an arbitrarily designed load on the motor with advantageously little outlay on configuration.
  • the adaptation variable be created as a function of a load profile, in particular a harmonic load profile, of a load driven by the motor.
  • the load profile has the power requirement of the load as a function of a position in time within the work cycle of the load.
  • the load profile is in the form of a load-torque harmonic spectrum.
  • the load profile is designed as the torque required for the load as a function of a rotational position of the load and/or the rotor of the motor, in particular at a constant speed.
  • the load profile is preferably determined before the engine is operated and stored in the memory of the control unit.
  • the load profile can be designed, for example, as a table, as a theory curve, as a regression curve or the like.
  • the load profile is stored broken down into Fourier components.
  • the load profile is preferably designed as a normalized load profile.
  • the load profile has a mean value of zero.
  • the load profile has a mean value other than zero, which is used, for example, for pre-control.
  • the harmonic controller outputs the load profile as an adjustment variable, which is adapted to a current manifestation of the harmonic oscillation in particular as a function of the harmonic control variable, ie in particular as a function of the actual value of the operating parameter.
  • the harmonic controller scales the load profile in Dependence on the deviation of the characteristic value from the harmonic setpoint.
  • the harmonic controller phase shifts the load profile as a function of the rotational position of the rotor. Due to the configuration according to the invention, the method can advantageously be specifically tailored to a load. In particular, a deviation in the power requirement of the load from the load provided by the engine can advantageously be kept low. In particular, generation of the harmonic oscillation can advantageously be effectively counteracted, in particular prevented.
  • a current flow to the motor is set that has an oscillation that is phase-locked to the harmonic oscillation.
  • the motor controller adjusts the current flow to the motor depending on the control variable associated with the adjustment variable.
  • the oscillation has the same frequency as the harmonic oscillation or as a fundamental oscillation belonging to the harmonic oscillation.
  • the fundamental oscillation and the harmonic oscillation have an integer frequency ratio. Due to the configuration according to the invention, the operating parameter can advantageously be kept stable despite the fluctuating power requirement of the load.
  • the adjustment variable be formed as a torque.
  • the adaptation variable designed as a torque is preferably linked to the control variable designed as a torque.
  • the motor is preferably designed as an electrically commutated motor.
  • the motor includes the stator and the rotor.
  • the motor preferably comprises at least one motor shaft arranged on the rotor, in particular for transmitting a torque to the load.
  • the motor preferably includes the motor controller for setting the electrical voltage or the electrical current for operating the motor.
  • the motor controller can be integrated into the control unit or can be designed as a separate component.
  • the control unit preferably includes at least the harmonic controller.
  • the control unit preferably includes the memory, in particular for storing the load profile of the load and/or the harmonic setpoint.
  • the harmonics controller preferably includes an integral controller for creating the adaptation variable, in particular the harmonics control variable.
  • the engine includes the operating parameter controller.
  • the operating parameter controller includes, for example, a proportional controller and optionally an integral controller and/or differential controller (P, PI, PD and/or PID controller) for determining the control variable.
  • the operating parameter controller can be integrated into the control unit or be designed as a separate, in particular standardized, component.
  • the configuration according to the invention makes it possible to provide an advantageously low-vibration and, in particular, low-noise motor.
  • a motor can be provided which, despite fluctuating power requirements, can be operated with advantageously stable operating parameters.
  • a compressor system with at least one compressor and at least one motor according to the invention for driving the compressor is proposed.
  • the compressor system is intended in particular for use in an air conditioning system, a heat pump, a refrigerator, a vacuum pump, a G-Lader or the like.
  • the compressor is designed for example as a scroll compressor, as a vane compressor or as a reciprocating piston compressor or the like.
  • the compressor preferably comprises at least one compression chamber for receiving a fluid to be compressed.
  • the compressor preferably comprises, in particular within the compressor chamber, at least one compressor element which is arranged on the motor shaft, in particular eccentrically.
  • the motor is preferably provided to move the compression element relative to the compression chamber and in particular thereby to compress the fluid.
  • the compression element is designed as a spiral, as a piston, as a rotary valve or the like.
  • the compressor is the load connected to the engine.
  • the working cycle of the compressor includes, for example, admitting the fluid into the compression chamber, compressing the fluid by the compression element, discharging the compressed fluid from the compression chamber and optionally a return phase to a return to an initial position of the compression element before further intake of the fluid .
  • the power requirement of the compressor on the engine increases with a degree of compression of the fluid.
  • the performance requirement of the compressor on the engine reaches a maximum value at a maximum compression of the fluid.
  • the power demand of the compressor on the engine drops to a minimum value during the intake of the fluid and/or the return phase.
  • the embodiment according to the invention makes it possible to provide an advantageously low-vibration and, in particular, low-noise compressor system.
  • the method according to the invention, the engine according to the invention and/or the compressor system according to the invention should/should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the method according to the invention, the engine according to the invention and/or the compressor system according to the invention can/can have a number of individual elements, components and units as well as method steps that differs from the number specified here in order to fulfill a function described herein.
  • values lying within the stated limits should also be considered disclosed and can be used as desired.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a com pressor system according to the invention with a motor according to the invention and a compressor
  • 2 shows a schematic representation of a control circuit and a further control circuit for an implementation of a method according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a branch of the further control loop, which is not part of the control loop, and FIG. 4 shows a schematic load-torque spectrum of the compressor.
  • Figure 1 shows a compressor system 36.
  • the compressor system 36 comprises at least one compressor 38.
  • the compressor system 36 comprises at least one motor 12 for driving the compressor 38.
  • the compressor 38 represents a load 32 connected to the motor 12.
  • the compressor system 36 preferably comprises a housing 53.
  • the compressor 38 is preferably arranged in the housing 53.
  • the motor 12 is preferably arranged in the housing 53 .
  • the motor 12 is designed in particular as an electrically commutated motor.
  • the motor 12 includes in particular at least one stator 40.
  • the stator 40 preferably includes at least one electromagnet.
  • the motor 12 includes a rotor 42.
  • the rotor 42 includes in particular at least one permanent magnet.
  • the motor 12 comprises at least one motor shaft 44.
  • the motor shaft 44 is in particular non-rotatably connected to the rotor 42.
  • the motor 12 and the compressor 38 have a common axis of rotation.
  • Motor 12 includes at least one control unit 34, in particular for controlling motor 12 and in particular for supplying power to stator 40. Control unit 34 is provided for carrying out a method 10, which is explained in more detail in FIGS.
  • the compressor 38 is designed as a scroll compressor, for example.
  • the compressor 38 comprises at least one eccentric spiral 46 as a compressor element.
  • the compressor 38 preferably comprises at least one fixed spiral 48.
  • the fixed spiral 48 is in particular rigidly connected to the housing 53.
  • the fixed spiral 48 and the eccentric spiral 46 are in particular arranged intertwined.
  • the compressor 38 preferably comprises a compression chamber which is in particular delimited at least by the housing 53 .
  • the eccentric spiral 46 and the fixed spiral 48 are arranged in the compression chamber.
  • the compressor 38 comprises, in particular on the housing 53, a fluid inlet 50 for letting a fluid to be compressed into the compression chamber, in particular into an intermediate space between the fixed spiral 48 and the eccentric spiral 46.
  • the compressor 38 preferably comprises, in particular on the housing 53 , a fluid outlet 52 to an outlet of the compressed fluid from the compressor chamber, in particular from the space between the fixed spiral 48 and the eccentric spiral 46.
  • FIG. 2 shows the method 10 for controlling the engine 12.
  • the method 10 is intended to control at least one operating parameter of the engine 12, in particular to keep it constant.
  • the operating parameter is particularly preferably in the form of a speed.
  • a control variable 16 is determined in a control circuit 14.
  • Control variable 16 is determined in particular by an operating parameter controller of control unit 34 in a control step 56 of method 10 .
  • the operating parameter controller determines the control variable 16 in particular as a function of an actual value 24 of an operating parameter.
  • the control unit 34 compares the actual value 24 of the operating parameter with a setpoint operating parameter value.
  • the operating parameter controller determines the control variable 16 in particular as a function of a deviation of the actual value 24 of the operating parameter from the operating parameter setpoint.
  • control variable 16 is in the form of a torque.
  • the adjustment variable 20 is preferably in the form of a torque.
  • a motor controller of the control unit 34 creates a manipulated variable 68 as a function of the controlled variable 16 in a motor control step 58 of the method 10.
  • the manipulated variable 68 is in particular in the form of an electric current or electric voltage.
  • the manipulated variable 68 sets a power provided by the engine 12 and in particular the operating parameter in an engine operation 60 of the method 10 .
  • the control unit 34 monitors the operating parameter.
  • the gel unit 34 creates the actual value 24 of the operating parameter using a sensorless method.
  • the control unit 34 preferably determines a rotational position 64 of the rotor 42 relative to the stator 40 during engine operation 60.
  • the engine controller creates the manipulated variable 68 as a function of the rotational position 64 of the rotor 42.
  • the operating parameter controller, the engine controller and the rotor 42 and the Stator 40 form in particular the control circuit 14.
  • a fluctuation in the operating parameter of the motor 12 is at least partially compensated for, in particular by the control circuit 14.
  • the method 10 comprises at least one adjustment step 18.
  • the determined control variable 16 is linked to an adjustment variable 20.
  • the adjustment step 18 is intended to counteract at least one harmonic oscillation of the operating parameter.
  • the adjustment variable 20 is added to the control variable 16 in the adjustment step 18 .
  • the control variable 16 combined with the adjustment variable 20 form in particular an adjusted control variable 66.
  • the motor controller particularly preferably creates the manipulated variable 68 as a function of the adjusted control variable 66.
  • the adjustment variable 20 is used in particular by a harmonic controller of the control unit 34 in a harmonic controller 62 of the method 10 created. Details of the harmonic control 62 are shown in FIG.
  • the adjustment variable 20 is set using a further control loop 22 .
  • the harmonic controller, the motor controller, the stator 40 and the rotor 42 form the further control circuit 22.
  • the control circuit 14 and the further control circuit 22 are partially, in particular only partially, designed to overlap.
  • the adjustment variable 20 is set by the harmonic controller as a function of the actual value 24 of the operating parameter.
  • the adjustment variable 20 is set by the harmonic controller as a function of the rotational position 64 of the rotor 42 .
  • FIG. 3 shows method steps of the harmonic control 62.
  • the harmonic control 62 includes a characteristic value determination step 70.
  • a characteristic variable 26 of the harmonic oscillation is determined for setting the adaptation variable 20.
  • the harmonics controller analyzes the actual value 24 of the characteristic value determination step 70 operating parameters.
  • the harmonics controller particularly preferably carries out a demodulation of the actual value 24 of the operating parameter in the characteristic value determination step 70 .
  • the harmonics controller transmits a carrier band of the actual value 24 to a baseband of the actual value 24.
  • the harmonics controller performs a fast Fourier transformation of the actual value 24 of the operating parameter.
  • the harmonic controller creates the characteristic value 26 as a function of the rotational position 64 of the rotor 42.
  • the characteristic value 26 is particularly preferably designed as the amplitude of the harmonic oscillation.
  • Harmonic control 62 includes, in particular, a harmonic adjustment step 72.
  • parameter 26 is compared, in particular, with a harmonic setpoint value 28.
  • the harmonic setpoint 28 is particularly preferably equal to zero.
  • the harmonics controller determines in the harmonics adjustment step 72 a deviation of the parameter 26 from the harmonic setpoint 28.
  • the adaptation variable 20 is created as a function of the harmonics setpoint 28, which is constant over time, of the harmonic oscillation.
  • the harmonics controller creates a harmonics control variable 75 in a harmonics control step 74 as a function of the harmonics setpoint 28.
  • the harmonics controller determines a torque in the harmonics control step 74, which counteracts the harmonic oscillation of the operating parameter.
  • the harmonics controller defines an amplitude and/or phase angle of adjustment variable 20 as a function of the deviation of characteristic value 26 from harmonics setpoint 28 .
  • the harmonic control 62 includes in particular a modulation step 76.
  • the adjustment variable 20 is created as a trigonometric function.
  • the adjustment variable 20 has an integer frequency ratio with the harmonic oscillation.
  • the adaptation variable SSE 20 preferably has the same or a lower frequency, in particular a fundamental frequency, of the harmonic oscillation.
  • the adjustment variable 20 is created in the modulation step 76 as a function of a harmonic load profile 30 of the load 32 driven by the motor 12 .
  • the harmonic load profile 30 is approximated by trigonometric functions.
  • the adjustment variable 20 is dependence on the rotational position 64 of the rotor 42 created.
  • the adjustment variable 20 is created synchronized with the rotational position 64 of the rotor 42 .
  • a current flow to the motor 12 is set as a function of the control variable 16 linked to the adaptation variable 20, which has an oscillation that is phase-locked to the harmonic oscillation.
  • FIG. 4 shows an example of the harmonic load profile 30 of the load 32, in particular of the compressor 38.
  • a torque 78 required by the load 32 is plotted against a load rotational position 80 of the load 32, in particular at constant speed.
  • the load rotation position 80 is preferably identical to the rotation position 64 of the rotor 42.
  • a translation ratio between the motor 12 and the compressor 38 is stored in a memory of the control unit.
  • the load rotation position 80 is detected, for example with a Hall sensor, a light barrier or the like.
  • the torque 78 required by the load 32 has a maximum value 82 and a minimum value 84 during a working cycle of the load 32 .
  • the torque 78 required by the load 32 oscillates between the minimum value 84 and the maximum value 82.
  • the operating parameter controller and the control variable 16 regulate in particular an average value 86 of the torque 78 required by the load 32.
  • the harmonic controller and the adaptation variable 20 form in particular the Oscillation between the maximum value 82 and the minimum value 84 after.
  • the adjustment variable 20 is provided to at least partially compensate for a deviation in the torque provided by the engine 12, in particular at a constant speed, from the torque element 78 required by the load 32.
  • the upper wave load profile 30 is scaled in the harmonics control step 74 as a function of a deviation of the characteristic value 26 from the harmonics setpoint 28 .
  • the harmonic load profile 30 is synchronized with the rotational position 64 of the rotor 42 in the modulation step 76 .

Landscapes

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

The invention is based on a method for controlling a motor, in particular an electrically commutated motor, wherein at least one method step comprises using a control loop (14) to ascertain a controlled variable (16) on the basis of which a variation in an operating parameter of the motor is at least partially compensated for. It is proposed that the method comprises at least one adjustment step (18) that comprises logically combining the ascertained controlled variable (16) with an adjustment variable (20) in order to counteract at least one harmonic oscillation of the operating parameter.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Regelung eines Motors, ein entsprechend geregelter Motor und ein Kompressorsystem mit einem derartigen Motor Method for controlling an engine, a correspondingly controlled engine and a compressor system with such an engine
Stand der Technik State of the art
Es ist bereits ein Verfahren zur Regelung eines Motors, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, vorgeschlagen worden, bei welchem in zumin dest einem Verfahrensschritt in einem Regelkreis eine Steuergröße ermittelt wird, in Abhängigkeit derer eine Schwankung eines Betriebsparameters des Motors zumindest teilweise ausgeglichen wird. A method for controlling a motor, in particular an electrically commutated motor, has already been proposed, in which a control variable is determined in at least one method step in a control loop, depending on which a fluctuation in an operating parameter of the motor is at least partially compensated.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Regelung eines Motors, insbe sondere eines elektrisch kommutierten Motors, wobei in zumindest einem Verfah rensschritt in einem Regelkreis eine Steuergröße ermittelt wird, in Abhängigkeit derer eine Schwankung eines Betriebsparameters des Motors zumindest teilwei se ausgeglichen wird. The invention is based on a method for controlling a motor, in particular an electrically commutated motor, wherein a control variable is determined in at least one procedural step in a control loop, depending on which a fluctuation in an operating parameter of the motor is at least partially compensated.
Es wird vorgeschlagen, dass das Verfahren zumindest einen Anpassungsschritt umfasst, in welchem die ermittelte Steuergröße mit einer Anpassungsgröße ver knüpft wird, um zumindest einer harmonischen Schwingung des Betriebsparame ters entgegenzuwirken. Der Motor treibt vorzugsweise eine Last an, wie bei spielsweise einen Kompressor, eine Pumpe, ein Fahrzeug, ein Werkzeug, einen Effektor oder dergleichen. Die Last weist insbesondere einen Arbeitszyklus auf, der zumindest zwei Phasen mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen an den Motor umfasst. Das Verfahren ist insbesondere dazu vorgesehen, den Be- triebsparameter an einen Sollwert anzugleichen und, insbesondere während des gesamten Arbeitszyklus der Last, konstant zu halten, insbesondere trotz der sich zeitlich, insbesondere zyklisch, verändernden Leistungsanforderung der Last an den Motor. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell eingerichtet, speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden wer den. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder aus führt. It is proposed that the method includes at least one adjustment step, in which the determined control variable is linked to an adjustment variable in order to counteract at least one harmonic oscillation of the operating parameter. The motor preferably drives a load, such as a compressor, pump, vehicle, tool, effector, or the like. In particular, the load has a duty cycle that includes at least two phases with different power requirements for the motor. The method is intended in particular to to adapt drive parameters to a setpoint value and to keep them constant, in particular during the entire work cycle of the load, in particular despite the power requirement of the load on the motor that changes over time, in particular cyclically. “Provided” is to be understood in particular as being specially set up, specially programmed, specially designed and/or specially equipped. The fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
Bevorzugt ist der Betriebsparameter als Drehzahl ausgebildet. Alternativ ist der Betriebsparameter als Drehmoment oder als Magnetfluss ausgebildet. Vorzugs weise umfasst der Regelkreis einen Betriebsparameterregler. Insbesondere ver arbeitet der Betriebsparameterregler in einem Regelschritt des Verfahrens eine Abweichung eines Ist-Werts des Betriebsparameters von dem Sollwert zu der Steuergröße. Vorzugsweise umfasst der Regelkreis eine Motorsteuerung. Insbe sondere setzt die Motorsteuerung in einem Stellschritt des Verfahrens die Steu ergröße in eine Stellgröße um, insbesondere in eine elektrische Spannung und/oder in einen elektrischen Strom um, um den Ist-Wert des Betriebsparame ters des Motors einzustellen. Der Ist-Wert des Betriebsparameters kann, bei spielsweise über einen Hall-Sensor des Regelkreises an dem Motor, gemessen werden oder über ein sensorloses Verfahren, insbesondere durch eine Auswer tung der zumindest einen Stellgröße, ermittelt werden. The operating parameter is preferably in the form of a speed. Alternatively, the operating parameter is in the form of a torque or a magnetic flux. The control loop preferably includes an operating parameter controller. In particular, in a control step of the method, the operating parameter controller processes a deviation of an actual value of the operating parameter from the desired value to the controlled variable. The control circuit preferably includes an engine controller. In particular, the engine controller converts the control variable into a manipulated variable, in particular into an electrical voltage and/or an electrical current, in a setting step of the method, in order to set the actual value of the operating parameters of the engine. The actual value of the operating parameter can be measured, for example via a Hall sensor of the control loop on the motor, or can be determined via a sensorless method, in particular by evaluating the at least one manipulated variable.
Insbesondere wenn eine Reaktionszeit des Betriebsparameterreglers langsamer ist als die zeitliche, insbesondere zyklische, Veränderung der Leistungsanforde rung der Last, kann die harmonische Schwingung des Betriebsparameters, ins besondere mit einem Frequenzanteil der Veränderung der Leistungsanforderung der Last oder einer Oberschwingung davon, auftreten. Der Anpassungsschritt ist insbesondere dazu vorgesehen, zumindest einer Harmonischen oder mehrerer Harmonischen des Betriebsparameters entgegenzuwirken. Der Anpassungs schritt wird vorzugsweise signaltechnisch zwischen dem Regelschritt und dem Stellschritt durchgeführt. Eine den Regelkreis des Motors umfassende Regelein heit des Motors umfasst vorzugsweise zusätzlich einen Harmonikregler. Bevor zugt erstellt der Harmonikregler die Anpassungsgröße. Insbesondere passt in dem Anpassungsschritt der Harmonikregler einen Wert der Steuergröße durch eine Verknüpfung mit der Anpassungsgröße an. Beispielsweise addiert, subtra hiert, multipliziert, dividiert und/oder faltet der Harmonikregler die Steuergröße und die Anpassungsgröße miteinander bzw. voneinander. Der Harmonikregler prägt der Steuergröße mittels der Anpassungsgröße vorzugsweise eine der zeit lichen, insbesondere zyklischen, Veränderung des Betriebsparameters entspre chende Veränderung auf. Unter einer Vergleichsveränderung „entsprechenden Veränderung“ soll insbesondere eine Veränderung mit einem zeitlichen parallelen Verlauf zu der Vergleichsveränderung oder einem gleitenden Durchschnitt der Vergleichsveränderung, insbesondere ein Verlauf mit der gleichen Frequenz oder mit einer durch eine natürliche Zahl dividierten Frequenz wie die Vergleichsver änderung, verstanden werden. In particular, if a reaction time of the operating parameter controller is slower than the temporal, in particular cyclical, change in the power requirement of the load, the harmonic oscillation of the operating parameter can occur, in particular with a frequency component of the change in the power requirement of the load or a harmonic thereof. The adaptation step is intended in particular to counteract at least one harmonic or multiple harmonics of the operating parameter. The adjustment step is preferably carried out in terms of signals between the control step and the setting step. A control unit of the motor, which includes the control circuit of the motor, preferably also includes a harmonic controller. Preferably, the harmonics controller creates the adjustment size. In particular, fits in to the adjustment step of the harmonic controller a value of the control variable by linking it to the adjustment variable. For example, the harmonic controller adds, subtracts, multiplies, divides, and/or convolves the control variable and the adjustment variable with one another. By means of the adaptation variable, the harmonics controller preferably applies a change corresponding to the temporal, in particular cyclical, change in the operating parameter to the control variable. A change in comparison “corresponding change” is to be understood in particular as a change with a temporal parallel course to the change in comparison or a moving average of the change in comparison, in particular a course with the same frequency or with a frequency divided by a natural number as the change in comparison.
Besonders bevorzugt hält der Anpassungsschritt eine Amplitude der harmoni schen Schwingung zumindest unterhalb eines maximal zulässigen Werts. Bevor zugt verändert die Anpassungsgröße, insbesondere zyklisch, eine Leistungsbe reitstellung des Motors, insbesondere unter Beibehaltung des aktuellen Werts des Betriebsparameters. The adjustment step particularly preferably keeps an amplitude of the harmonic oscillation at least below a maximum permissible value. The adjustment variable preferably changes, in particular cyclically, a power supply of the engine, in particular while maintaining the current value of the operating parameter.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Risiko eines Auftretens von Schwingungen eines Motor-Last-Systems vorteilhaft geringgehalten werden. Ins besondere können auftretende Schwingungen des Motor-Last-Systems vorteil haft gedämpft werden, insbesondere eine Amplitude einer auftretenden Schwin gung vorteilhaft niedrig gehalten werden. Der Motor kann insbesondere mit einer vorteilhaft großen Vielfalt an Lasten betrieben werden. Insbesondere kann der Motor auch Lasten mit Leistungsanforderungsschwankungen vorteilhaft stabil antreiben. Ferner kann der Motor vorteilhaft leise betrieben werden. The configuration according to the invention advantageously makes it possible to keep the risk of vibrations occurring in a motor-load system to a minimum. In particular, occurring vibrations of the engine-load system can be advantageously damped, in particular an amplitude of a vibra tion that occurs can be kept advantageously low. In particular, the motor can be operated with an advantageously large variety of loads. In particular, the motor can advantageously stably drive loads with power demand fluctuations. Furthermore, the motor can advantageously be operated quietly.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Ver fahrens die Anpassungsgröße mittels eines weiteren Regelkreises eingestellt wird. Insbesondere umfasst der weitere Regelkreis den Harmonikregler. Vor zugsweise sind der Regelkreis und der weitere Regelkreis teilweise überlappend ausgebildet. Insbesondere umfasst der weitere Regelkreis die Motorsteuerung. Vorzugsweise weist der weitere Regelkreis zumindest einen Ast auf, welcher nicht Teil des Regelkreises ist und in welchem insbesondere der Harmonikregler angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Regelkreis zumindest einen Ast auf, wel cher nicht Teil des weiteren Regelkreises ist und in welchem insbesondere der Betriebsparameterregler angeordnet ist. Insbesondere verarbeitet der weitere Regelkreis eine Rückkopplung von dem Motor. Insbesondere erstellt der Harmo nikregler die Anpassungsgröße in Abhängigkeit von der Rückkopplung. Alternativ zu dem weiteren Regelkreis ermittelt der Harmonikregler die Anpassungsgröße aus einem in einem Speicher der Regeleinheit hinterlegten Tabellenwerk, einem Modell oder einer Näherungsfunktion des Motor-Last-Systems aus. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann auf eine genaue Erfassung und/oder Mo dellbildung eines Zusammenwirkens des Motors und der Last im Vorfeld eines Betriebs verzichtet werden. Insbesondere kann der Motor vorteilhaft flexibel auf das mögliche Auftreten von Lastschwankungen reagieren. It is also proposed that in at least one method step of the method the adjustment variable is set by means of a further control circuit. In particular, the additional control loop includes the harmonic controller. The control loop and the further control loop are preferably designed to partially overlap. In particular, the further control circuit includes the engine control. The further control circuit preferably has at least one branch which is not part of the control circuit and in which in particular the harmonic controller is arranged. The control loop preferably has at least one branch which is not part of the further control loop and in which, in particular, the operating parameter controller is arranged. In particular, the further control circuit processes feedback from the motor. In particular, the harmonic controller establishes the adjustment magnitude as a function of the feedback. As an alternative to the additional control loop, the harmonics controller determines the adjustment variable from a table stored in a memory of the control unit, a model, or an approximation function of the engine-load system. Due to the configuration according to the invention, an exact detection and/or modeling of an interaction of the engine and the load in the run-up to operation can be dispensed with. In particular, the motor can advantageously react flexibly to the possible occurrence of load fluctuations.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Ver fahrens die Anpassungsgröße in Abhängigkeit von einem Ist-Wert des Betriebs parameters eingestellt wird. Insbesondere wird bei der Rückkopplung des weite ren Regelkreises der Ist-Wert des Betriebsparameters an den Harmonikregler übermittelt. Insbesondere ermittelt der Harmonikregler die Anpassungsgröße in Abhängigkeit von dem Ist-Wert des Betriebsparameters. In einer alternativen Ausgestaltung wird bei der Rückkopplung ein von dem Betriebsparameter unter schiedlicher weiterer Betriebsparameter an den Harmonikregler übermittelt. Be sonders bevorzugt wird der Ist-Wert der Drehzahl an den Harmonikregler über mittelt. Alternativ wird ein Ist-Wert des Drehmoments oder des magnetischen Flusses des Motors an den Harmonikregler übermittelt. Besonders bevorzugt wird, insbesondere zusätzlich zu dem Betriebsparameter, eine Drehposition ei nes Rotors des Motors relativ zu einem Stator des Motors an den Harmonikregler übermittelt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Anpassungs größe vorteilhaft flexibel erstellt werden. Darüber hinaus kann das Verfahren mit vorteilhaft wenigen Zusatzkomponenten zu dem Regelkreis implementiert wer den. Furthermore, it is proposed that in at least one method step of the method the adjustment variable is set as a function of an actual value of the operating parameter. In particular, the actual value of the operating parameter is transmitted to the harmonic controller when the further control circuit is fed back. In particular, the harmonic controller determines the adjustment variable as a function of the actual value of the operating parameter. In an alternative embodiment, a further operating parameter that differs from the operating parameter is transmitted to the harmonic controller during the feedback. The actual value of the speed is particularly preferably transmitted to the harmonic controller. Alternatively, an actual value of the torque or the magnetic flux of the motor is transmitted to the harmonic controller. Particularly preferably, a rotational position of a rotor of the motor relative to a stator of the motor is transmitted to the harmonic controller, in particular in addition to the operating parameter. Due to the configuration according to the invention, the adjustment size can advantageously be created flexibly. In addition, the method can advantageously be implemented with few additional components to the control loop.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens zu einem Einstellen der Anpassungsgröße eine Kenngröße der har monischen Schwingung bestimmt wird. Insbesondere ermittelt der Harmonikreg ler die Kenngröße anhand der Rückkopplung, insbesondere des Ist-Werts des Betriebsparameters. Insbesondere analysiert der Harmonikregler die Rückkopp lung, insbesondere den Ist-Wert des Betriebsparameters bezüglich der harmoni schen Schwingung. Beispielsweise führt der Harmonikregler eine Fouriertrans formation aus, insbesondere eine Schnelle Fourier-Transformation (FFT), um den Kennwert der harmonischen Schwingung, insbesondere aller Schwingungen, des Betriebsparameters zu ermitteln. Insbesondere ist die Kenngröße als Fou rieramplitude ausgebildet oder wird aus einer Fourieramplitude der harmonischen Schwingung berechnet. Alternativ demoduliert der Harmonikregler die Rückkopp lung, insbesondere den Ist-Wert des Betriebsparameters. Insbesondere ist der Kennwert eine Amplitude der harmonischen Schwingung oder wird aus einer Amplitude der harmonischen Schwingung berechnet. Insbesondere verarbeitet der Harmonikregler die Drehposition des Rotors des Motors zu einer Analyse der Rückkopplung, insbesondere des Ist-Werts des Betriebsparameters. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Anpassungsgröße vorteilhaft zielge richtet auf die harmonische Schwingung abgestimmt werden. Insbesondere kann ein Risiko eines Übersteuerns vorteilhaft geringgehalten werden. Insbesondere kann die harmonische Schwingung vorteilhaft isoliert kompensiert werden. Furthermore, it is proposed that a parameter of the harmonic oscillation is determined in at least one method step of the method for setting the adjustment variable. In particular, the harmonic controller determines the parameter based on the feedback, in particular the actual value of the operating parameters. In particular, the harmonic controller analyzes the feedback, in particular the actual value of the operating parameter with regard to the harmonic oscillation. For example, the harmonic controller carries out a Fourier transformation, in particular a fast Fourier transformation (FFT), in order to determine the characteristic value of the harmonic oscillation, in particular all oscillations, of the operating parameter. In particular, the parameter is in the form of a Fourier amplitude or is calculated from a Fourier amplitude of the harmonic oscillation. Alternatively, the harmonic controller demodulates the feedback, in particular the actual value of the operating parameter. In particular, the characteristic value is an amplitude of the harmonic oscillation or is calculated from an amplitude of the harmonic oscillation. In particular, the harmonic controller processes the rotational position of the rotor of the motor to analyze the feedback, in particular the actual value of the operating parameter. Due to the configuration according to the invention, the adjustment variable can advantageously be tuned in a targeted manner to the harmonic oscillation. In particular, a risk of oversteer can advantageously be kept low. In particular, the harmonic oscillation can advantageously be compensated for in an isolated manner.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens die Anpassungsgröße in Abhängigkeit von einem zeitlich kon stanten Harmoniksollwert der harmonischen Schwingung erstellt wird. Insbeson dere regelt der Harmoniksollwert den Kennwert auf den Harmoniksollwert. Be vorzugt erzeugt der Harmonikregler eine Harmoniksteuergröße, welche insbe sondere zu der Anpassungsgröße weiterverarbeitet wird. Insbesondere verändert der Harmonikregler die Harmoniksteuergröße, bis eine Abweichung des Kenn werts von dem Harmoniksollwert innerhalb eines Toleranzbandes um den Har moniksollwert liegt. Alternativ ist der Harmoniksollwert ein Schwellwert für den Kennwert, wobei der Harmonikregler die Harmoniksteuergröße insbesondere solange verändert, bis der Kennwert unter den Harmoniksollwert fällt. Bevorzugt ist der Harmoniksollwert in dem Speicher der Regeleinheit hinterlegt und insbe sondere unveränderlich. Besonders bevorzugt ist der Harmoniksollwert gleich Null. Alternativ weist der Harmoniksollwert einen von Null verschiedenen Wert auf. Ein weiterer Harmoniksollwert für eine weitere harmonische Schwingung des Betriebsparameters kann gleich dem Harmoniksollwert sein oder einen unter schiedlichen Wert von dem Harmoniksollwert aufweisen. Durch die erfindungs- gemäße Ausgestaltung kann ein Schwingverhalten des Motor-Last-Systems vor teilhaft begrenzt werden. Furthermore, it is proposed that in at least one method step of the method, the adaptation variable is created as a function of a harmonic setpoint value of the harmonic oscillation that is constant over time. In particular, the harmonic setpoint regulates the characteristic value to the harmonic setpoint. The harmonics controller preferably generates a harmonics control variable, which is further processed in particular to form the adjustment variable. In particular, the harmonics controller changes the harmonics control variable until a deviation of the characteristic value from the harmonics setpoint is within a tolerance band around the harmonics setpoint. Alternatively, the harmonic setpoint is a threshold value for the characteristic value, with the harmonic controller changing the harmonic control variable in particular until the characteristic falls below the harmonic setpoint. The harmonic reference value is preferably stored in the memory of the control unit and is in particular unchangeable. The harmonic reference value is particularly preferably equal to zero. Alternatively, the harmonic setpoint has a non-zero value. A further harmonic setpoint for a further harmonic oscillation of the operating parameter can be equal to the harmonic setpoint or have a different value from the harmonic setpoint. through the inventive According to the design, a vibration behavior of the engine-load system can be limited before geous.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens die Anpassungsgröße als trigonometrische Funktion erstellt wird. Vorzugsweise erstellt der Harmonikregler die Anpassungsgröße als Sinus, als Cosinus oder als eine Linearkombination davon. Insbesondere moduliert der Harmonikregler die Harmoniksteuergröße, um die Anpassungsgröße zu erstellen. Insbesondere wird die Anpassungsgröße in einem modulierten Zustand mit der Steuergröße verknüpft. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Anpassungsgröße mit vorteilhaft geringem Aufwand implementiert werden. Ins besondere kann das Verfahren für eine beliebig ausgebildete Last an dem Motor mit vorteilhaft geringem Konfigurationsaufwand angewandt werden. In addition, it is proposed that the adjustment variable is created as a trigonometric function in at least one method step of the method. Preferably, the harmonics controller establishes the adjustment quantity as a sine, a cosine, or a linear combination thereof. In particular, the harmonics controller modulates the harmonics control amount to create the adjustment amount. In particular, the adjustment quantity is linked to the control quantity in a modulated state. Due to the configuration according to the invention, the adjustment variable can be implemented with advantageously little effort. In particular, the method can be used for an arbitrarily designed load on the motor with advantageously little outlay on configuration.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Ver fahrens die Anpassungsgröße in Abhängigkeit von einem Lastprofil, insbesonde re von einem Oberwellen-Lastprofil, einer von dem Motor angetriebenen Last erstellt wird. Das Lastprofil weist insbesondere die Leistungsanforderung der Last in Abhängigkeit von einer zeitlichen Position innerhalb des Arbeitszyklus der Last auf. Beispielsweise ist das Lastprofil als Last-Moment-Oberwellen-Spektrum ausgebildet. Insbesondere ist das Lastprofil als für die Last notwendiges Dreh moment in Abhängigkeit von einer Drehposition der Last und/oder des Rotors des Motors, insbesondere bei konstanter Drehzahl, ausgebildet. Das Lastprofil wird vorzugsweise im Vorfeld eines Betriebs des Motors ermittelt und in dem Speicher der Regeleinheit hinterlegt. Das Lastprofil kann beispielsweise als Ta bellenwerk, als Theoriekurve, als Regressionskurve oder dergleichen ausgebildet sein. Optional ist das Lastprofil in Fourierkomponenten aufgespaltet hinterlegt. Bevorzugt ist das Lastprofil als normiertes Lastprofil ausgebildet. Insbesondere weist das Lastprofil einen Mittelwert von Null auf. Alternativ weist das Lastprofil einen von Null unterschiedlichen Mittelwert auf, der beispielsweise zu einer Vor steuerung verwendet wird. Insbesondere gibt der Harmonikregler als Anpas sungsgröße das Lastprofil aus, welches insbesondere in Abhängigkeit von der Harmoniksteuergröße, d.h. insbesondere in Abhängigkeit von dem Ist-Wert des Betriebsparameters, an eine aktuelle Ausprägung der harmonischen Schwingung angepasst wird. Insbesondere skaliert der Harmonikregler das Lastprofil in Ab- hängigkeit von der Abweichung des Kennwerts von dem Harmoniksollwert. Ins besondere führt der Harmonikregler eine Phasenverschiebung des Lastprofils in Abhängigkeit von der Drehposition des Rotors aus. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Verfahren vorteilhaft spezifisch auf eine Last abgestimmt werden. Insbesondere kann eine Abweichung der Leistungsanforderung der Last von der durch den Motor bereitgestellten Last vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann einer Erzeugung der harmonischen Schwingung vorteilhaft effektiv entgegengewirkt, insbesondere vorgebeugt, werden. It is also proposed that in at least one method step of the method, the adaptation variable be created as a function of a load profile, in particular a harmonic load profile, of a load driven by the motor. In particular, the load profile has the power requirement of the load as a function of a position in time within the work cycle of the load. For example, the load profile is in the form of a load-torque harmonic spectrum. In particular, the load profile is designed as the torque required for the load as a function of a rotational position of the load and/or the rotor of the motor, in particular at a constant speed. The load profile is preferably determined before the engine is operated and stored in the memory of the control unit. The load profile can be designed, for example, as a table, as a theory curve, as a regression curve or the like. Optionally, the load profile is stored broken down into Fourier components. The load profile is preferably designed as a normalized load profile. In particular, the load profile has a mean value of zero. Alternatively, the load profile has a mean value other than zero, which is used, for example, for pre-control. In particular, the harmonic controller outputs the load profile as an adjustment variable, which is adapted to a current manifestation of the harmonic oscillation in particular as a function of the harmonic control variable, ie in particular as a function of the actual value of the operating parameter. In particular, the harmonic controller scales the load profile in Dependence on the deviation of the characteristic value from the harmonic setpoint. In particular, the harmonic controller phase shifts the load profile as a function of the rotational position of the rotor. Due to the configuration according to the invention, the method can advantageously be specifically tailored to a load. In particular, a deviation in the power requirement of the load from the load provided by the engine can advantageously be kept low. In particular, generation of the harmonic oscillation can advantageously be effectively counteracted, in particular prevented.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Ver fahrens in Abhängigkeit von der mit der Anpassungsgröße verknüpften Steuer größe ein Stromfluss zu dem Motor eingestellt wird, der eine zu der harmoni schen Schwingung phasenstarre Oszillation aufweist. Insbesondere stellt die Motorsteuerung den Stromfluss zu dem Motor in Abhängigkeit von der mit der Anpassungsgröße verknüpften Steuergröße ein. Insbesondere weist die Oszilla tion die gleiche Frequenz wie die harmonische Schwingung oder wie eine zu der harmonischen Schwingung gehörende Grundschwingung auf. Insbesondere wei sen die Grundschwingung und die harmonische Schwingung ein ganzzahliges Frequenzverhältnis auf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Betriebsparameter trotz schwankender Leistungsanforderung der Last vorteilhaft stabil gehalten werden. It is also proposed that in at least one method step of the method, depending on the control variable associated with the adjustment variable, a current flow to the motor is set that has an oscillation that is phase-locked to the harmonic oscillation. In particular, the motor controller adjusts the current flow to the motor depending on the control variable associated with the adjustment variable. In particular, the oscillation has the same frequency as the harmonic oscillation or as a fundamental oscillation belonging to the harmonic oscillation. In particular, the fundamental oscillation and the harmonic oscillation have an integer frequency ratio. Due to the configuration according to the invention, the operating parameter can advantageously be kept stable despite the fluctuating power requirement of the load.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Anpassungsgröße als Drehmoment ausge bildet ist. Vorzugsweise wird die als Drehmoment ausgebildete Anpassungsgrö ße mit der als Drehmoment ausgebildeten Steuergröße verknüpft. It is also proposed that the adjustment variable be formed as a torque. The adaptation variable designed as a torque is preferably linked to the control variable designed as a torque.
Des Weiteren wird ein Motor mit zumindest einer Regeleinheit zu einer Durchfüh rung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Der Motor ist vor zugsweise als elektrisch kommutierter Motor ausgebildet. Insbesondere umfasst der Motor den Stator und den Rotor. Vorzugsweise umfasst der Motor zumindest eine an dem Rotor angeordnete Motorwelle, insbesondere zu einer Übertragung eines Drehmoments auf die Last. Vorzugsweise umfasst der Motor die Motor steuerung zu einer Einstellung der elektrischen Spannung oder des elektrischen Stroms zu einem Betrieb des Motors. Die Motorsteuerung kann in die Regelein heit integriert ausgebildet sein oder als separate Komponente ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Regeleinheit zumindest den Harmonikregler. Bevor zugt umfasst die Regeleinheit den Speicher, insbesondere zu einer Speicherung des Lastprofils der Last und/oder des Harmoniksollwerts. Bevorzugt umfasst der Harmonikregler einen Integralregler zu einem Erstellen der Anpassungsgröße, insbesondere der Harmoniksteuergröße. Der Motor umfasst insbesondere den Betriebsparameterregler. Der Betriebsparameterregler umfasst beispielsweise einen Proportionalregler und optional einen Integralregler und/oder Differential regler (P-, PI-, PD- und/oder PID-Regler) zu einem Ermitteln der Steuergröße.Furthermore, a motor with at least one control unit is proposed for carrying out a method according to the invention. The motor is preferably designed as an electrically commutated motor. In particular, the motor includes the stator and the rotor. The motor preferably comprises at least one motor shaft arranged on the rotor, in particular for transmitting a torque to the load. The motor preferably includes the motor controller for setting the electrical voltage or the electrical current for operating the motor. The motor controller can be integrated into the control unit or can be designed as a separate component. The control unit preferably includes at least the harmonic controller. The control unit preferably includes the memory, in particular for storing the load profile of the load and/or the harmonic setpoint. The harmonics controller preferably includes an integral controller for creating the adaptation variable, in particular the harmonics control variable. In particular, the engine includes the operating parameter controller. The operating parameter controller includes, for example, a proportional controller and optionally an integral controller and/or differential controller (P, PI, PD and/or PID controller) for determining the control variable.
Der Betriebsparameterregler kann in die Regeleinheit integriert sein oder als se parate, insbesondere standardisierte, Komponente ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein vorteilhaft schwingungsarmer und insbesondere geräuscharmer Motor zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann ein Motor bereitgestellt werden, der trotz schwankender Leistungsanforde rung, mit vorteilhaft stabilem Betriebsparameter betreibbar ist. The operating parameter controller can be integrated into the control unit or be designed as a separate, in particular standardized, component. The configuration according to the invention makes it possible to provide an advantageously low-vibration and, in particular, low-noise motor. In particular, a motor can be provided which, despite fluctuating power requirements, can be operated with advantageously stable operating parameters.
Darüber hinaus wird ein Kompressorsystem mit zumindest einem Kompressor und zumindest einem erfindungsgemäßen Motor zu einem Antrieb des Kompres sors vorgeschlagen. Das Kompressorsystem ist insbesondere zu einem Einsatz in einer Klimaanlage, einer Wärmepumpe, einer Kältemaschine, einer Vakuum pumpe, einem G-Lader oder dergleichen vorgesehen. Der Kompressor ist bei spielsweise als Scrollkompressor, als Flügelzellenkompressor oder als Hubkol benkompressor oder dergleichen ausgebildet. Vorzugsweise umfasst der Kom pressor zumindest eine Verdichterkammer zu einer Aufnahme eines zu verdich tenden Fluids. Bevorzugt umfasst der Kompressor, insbesondere innerhalb der Verdichterkammer, zumindest ein Verdichterelement, welches an der Motorwelle, insbesondere exzentrisch, angeordnet ist. Der Motor ist bevorzugt dazu vorgese hen, das Verdichterelement relativ zu der Verdichterkammer zu bewegen und insbesondere dadurch das Fluid zu verdichten. Beispielsweise ist das Verdich terelement als Spirale, als Kolben, als Drehschieber oder dergleichen ausgebil det. Insbesondere ist der Kompressor die Last, welche an den Motor ange schlossen ist. Der Arbeitszyklus des Kompressors umfasst beispielsweise ein Einlassen des Fluids in die Verdichterkammer, ein Verdichten des Fluids durch das Verdichterelement, ein Auslassen des verdichteten Fluids aus der Verdich terkammer und optional eine Rückstellphase zu einer Rückkehr in eine Aus gangsposition des Verdichterelements vor einem weiteren Einlass des Fluids. Insbesondere steigt die Leistungsanforderung des Kompressors an den Motor mit einem Verdichtungsgrad des Fluids. Insbesondere erreicht die Leistungsan forderung des Kompressors an den Motor einen Maximalwert bei einer maxima len Verdichtung des Fluids. Insbesondere fällt die Leistungsanforderung des Kompressors an den Motor während des Einlasses des Fluids und/oder der Rückstellphase auf einen Minimalwert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestal tung kann ein vorteilhaft schwingungsarmes und insbesondere geräuscharmes Kompressorsystem zur Verfügung gestellt werden. In addition, a compressor system with at least one compressor and at least one motor according to the invention for driving the compressor is proposed. The compressor system is intended in particular for use in an air conditioning system, a heat pump, a refrigerator, a vacuum pump, a G-Lader or the like. The compressor is designed for example as a scroll compressor, as a vane compressor or as a reciprocating piston compressor or the like. The compressor preferably comprises at least one compression chamber for receiving a fluid to be compressed. The compressor preferably comprises, in particular within the compressor chamber, at least one compressor element which is arranged on the motor shaft, in particular eccentrically. The motor is preferably provided to move the compression element relative to the compression chamber and in particular thereby to compress the fluid. For example, the compression element is designed as a spiral, as a piston, as a rotary valve or the like. In particular, the compressor is the load connected to the engine. The working cycle of the compressor includes, for example, admitting the fluid into the compression chamber, compressing the fluid by the compression element, discharging the compressed fluid from the compression chamber and optionally a return phase to a return to an initial position of the compression element before further intake of the fluid . In particular, the power requirement of the compressor on the engine increases with a degree of compression of the fluid. In particular, the performance requirement of the compressor on the engine reaches a maximum value at a maximum compression of the fluid. In particular, the power demand of the compressor on the engine drops to a minimum value during the intake of the fluid and/or the return phase. The embodiment according to the invention makes it possible to provide an advantageously low-vibration and, in particular, low-noise compressor system.
Das erfindungsgemäße Verfahren, der erfindungsgemäße Motor und/oder das erfindungsgemäße Kompressorsystem sollen/soll hierbei nicht auf die oben be schriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren, der erfindungsgemäße Motor und/oder das erfindungsgemäße Kompressorsystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abwei chende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angege benen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten. The method according to the invention, the engine according to the invention and/or the compressor system according to the invention should/should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the method according to the invention, the engine according to the invention and/or the compressor system according to the invention can/can have a number of individual elements, components and units as well as method steps that differs from the number specified here in order to fulfill a function described herein. In addition, in the value ranges specified in this disclosure, values lying within the stated limits should also be considered disclosed and can be used as desired.
Zeichnungen drawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnun gen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch ein zeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages result from the following description of the drawing. In the drawing an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kom pressorsystems mit einem erfindungsgemäßen Motor und ei nem Kompressor, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Regelkreises und eines weiteren Regelkreises zu einer Implementierung eines erfin dungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a schematic representation of a com pressor system according to the invention with a motor according to the invention and a compressor, 2 shows a schematic representation of a control circuit and a further control circuit for an implementation of a method according to the invention,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Astes des weiteren Re gelkreises, der nicht Teil des Regelkreises ist, und Fig. 4 ein schematisches Last-Moment-Spektrum des Kompressors. 3 shows a schematic representation of a branch of the further control loop, which is not part of the control loop, and FIG. 4 shows a schematic load-torque spectrum of the compressor.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
Figur 1 zeigt ein Kompressorsystem 36. Das Kompressorsystem 36 umfasst zu mindest einem Kompressor 38. Das Kompressorsystem 36 umfasst zumindest einen Motor 12 zu einem Antrieb des Kompressors 38. Insbesondere stellt der Kompressor 38 eine an dem Motor 12 angeschlossene Last 32 dar. Das Kom pressorsystem 36 umfasst vorzugsweise ein Gehäuse 53. Vorzugsweise ist der Kompressor 38 in dem Gehäuse 53 angeordnet. Vorzugsweise ist der Motor 12 in dem Gehäuse 53 angeordnet. Figure 1 shows a compressor system 36. The compressor system 36 comprises at least one compressor 38. The compressor system 36 comprises at least one motor 12 for driving the compressor 38. In particular, the compressor 38 represents a load 32 connected to the motor 12. The compressor system 36 preferably comprises a housing 53. The compressor 38 is preferably arranged in the housing 53. FIG. The motor 12 is preferably arranged in the housing 53 .
Der Motor 12 ist insbesondere als elektrisch kommutierter Motor ausgebildet. Der Motor 12 umfasst insbesondere zumindest einen Stator 40. Vorzugsweise um fasst der Stator 40 zumindest einen Elektromagneten. Insbesondere umfasst der Motor 12 einen Rotor 42. Der Rotor 42 umfasst insbesondere zumindest einen Permanentmagneten. Insbesondere umfasst der Motor 12 zumindest eine Mo torwelle 44. Die Motorwelle 44 ist insbesondere drehfest mit dem Rotor 42 ver bunden. Insbesondere weisen der Motor 12 und der Kompressor 38 eine ge meinsame Drehachse auf. Der Motor 12 umfasst zumindest eine Regeleinheit 34, insbesondere zu einer Regelung des Motors 12 und insbesondere zu einer Stromversorgung des Stators 40. Die Regeleinheit 34 ist zu einer Durchführung eines Verfahrens 10 vorgesehen, das in den Figuren 2 bis 4 näher erläutert ist. The motor 12 is designed in particular as an electrically commutated motor. The motor 12 includes in particular at least one stator 40. The stator 40 preferably includes at least one electromagnet. In particular, the motor 12 includes a rotor 42. The rotor 42 includes in particular at least one permanent magnet. In particular, the motor 12 comprises at least one motor shaft 44. The motor shaft 44 is in particular non-rotatably connected to the rotor 42. In particular, the motor 12 and the compressor 38 have a common axis of rotation. Motor 12 includes at least one control unit 34, in particular for controlling motor 12 and in particular for supplying power to stator 40. Control unit 34 is provided for carrying out a method 10, which is explained in more detail in FIGS.
Der Kompressor 38 ist beispielsweise als Scrollkompressor ausgebildet. Insbe sondere umfasst der Kompressor 38 als Verdichterelement zumindest eine Ex zenterspirale 46. Die Exzenterspirale 46 ist vorzugsweise drehfest und insbeson dere exzentrisch an der Motorwelle 44 angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Kompressor 38 zumindest eine Fixspirale 48. Die Fixspirale 48 ist insbesondere starr mit dem Gehäuse 53 verbunden. Die Fixspirale 48 und die Exzenterspirale 46 sind insbesondere ineinander verkämmt angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Kompressor 38 eine Verdichterkammer, welche insbesondere zumindest durch das Gehäuse 53 begrenzt wird. Insbesondere ist die Exzenterspirale 46 und die Fixspirale 48 in der Verdichterkammer angeordnet. Der Kompressor 38 umfasst, insbesondere an dem Gehäuse 53, einen Fluideinlass 50 zu einem Ein lassen eines zu verdichteten Fluids in die Verdichterkammer, insbesondere in einen Zwischenraum zwischen der Fixspirale 48 und der Exzenterspirale 46. Vorzugsweise umfasst der Kompressor 38, insbesondere an dem Gehäuse 53, einen Fluidauslass 52 zu einem Auslass des verdichteten Fluids aus der Verdich terkammer, insbesondere aus dem Zwischenraum zwischen der Fixspirale 48 und der Exzenterspirale 46. The compressor 38 is designed as a scroll compressor, for example. In particular, the compressor 38 comprises at least one eccentric spiral 46 as a compressor element. The compressor 38 preferably comprises at least one fixed spiral 48. The fixed spiral 48 is in particular rigidly connected to the housing 53. The fixed spiral 48 and the eccentric spiral 46 are in particular arranged intertwined. The compressor 38 preferably comprises a compression chamber which is in particular delimited at least by the housing 53 . In particular, the eccentric spiral 46 and the fixed spiral 48 are arranged in the compression chamber. The compressor 38 comprises, in particular on the housing 53, a fluid inlet 50 for letting a fluid to be compressed into the compression chamber, in particular into an intermediate space between the fixed spiral 48 and the eccentric spiral 46. The compressor 38 preferably comprises, in particular on the housing 53 , a fluid outlet 52 to an outlet of the compressed fluid from the compressor chamber, in particular from the space between the fixed spiral 48 and the eccentric spiral 46.
Figur 2 zeigt das Verfahren 10 zur Regelung des Motors 12. Insbesondere ist das Verfahren 10 dazu vorgesehen, zumindest einen Betriebsparameter des Motors 12 zu regeln, insbesondere konstant zu halten. Besonders bevorzugt ist der Be triebsparameter als Drehzahl ausgebildet. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens 10 wird in einem Regelkreis 14 eine Steuergröße 16 ermittelt. Die Steuergröße 16 wird insbesondere von einem Betriebsparameterregler der Re geleinheit 34 in einem Regelschritt 56 des Verfahrens 10 ermittelt. Der Betriebs parameterregler ermittelt die Steuergröße 16 insbesondere in Abhängigkeit von einem Ist-Wert 24 eines Betriebsparameters. Insbesondere vergleicht die Re geleinheit 34 in einem Vergleichsschritt 54 des Verfahrens 10 den Ist-Wert 24 des Betriebsparameters mit einem Betriebsparametersollwert. Der Betriebspara meterregler ermittelt die Steuergröße 16 insbesondere in Abhängigkeit von einer Abweichung des Ist-Werts 24 des Betriebsparameters von dem Betriebsparame tersollwert. Insbesondere ist die Steuergröße 16 als Drehmoment ausgebildet. Vorzugsweise ist die Anpassungsgröße 20 als Drehmoment ausgebildet. Insbe sondere erstellt eine Motorsteuerung der Regeleinheit 34 in Abhängigkeit von der Steuergröße 16 in einem Motorsteuerschritt 58 des Verfahrens 10 eine Stellgrö ße 68. Die Stellgröße 68 ist insbesondere als elektrischer Strom oder elektrische Spannung ausgebildet. Insbesondere stellt die Stellgröße 68 in einem Motorbe trieb 60 des Verfahrens 10 eine von dem Motor 12 zur Verfügung gestellte Leis tung und insbesondere den Betriebsparameter ein. Insbesondere überwacht die Regeleinheit 34 während des Motorbetriebs 60 den Betriebsparameter. Die Re- geleinheit 34 erstellt insbesondere den Ist-Wert 24 des Betriebsparameters mit tels eines sensorlosen Verfahrens. Vorzugsweise ermittelt die Regeleinheit 34 während des Motorbetriebs 60 eine Drehposition 64 des Rotors 42 relativ zu dem Stator 40. Insbesondere erstellt die Motorsteuerung die Stellgröße 68 in Abhän gigkeit von der Drehposition 64 des Rotors 42. Der Betriebsparameterregler, die Motorsteuerung sowie der Rotor 42 und der Stator 40 bilden insbesondere den Regelkreis 14. In Abhängigkeit der Steuergröße 16 wird eine Schwankung des Betriebsparameters des Motors 12, insbesondere durch den Regelkreis 14, zu mindest teilweise ausgeglichen. FIG. 2 shows the method 10 for controlling the engine 12. In particular, the method 10 is intended to control at least one operating parameter of the engine 12, in particular to keep it constant. The operating parameter is particularly preferably in the form of a speed. In at least one method step of method 10, a control variable 16 is determined in a control circuit 14. Control variable 16 is determined in particular by an operating parameter controller of control unit 34 in a control step 56 of method 10 . The operating parameter controller determines the control variable 16 in particular as a function of an actual value 24 of an operating parameter. In particular, in a comparison step 54 of the method 10, the control unit 34 compares the actual value 24 of the operating parameter with a setpoint operating parameter value. The operating parameter controller determines the control variable 16 in particular as a function of a deviation of the actual value 24 of the operating parameter from the operating parameter setpoint. In particular, control variable 16 is in the form of a torque. The adjustment variable 20 is preferably in the form of a torque. In particular, a motor controller of the control unit 34 creates a manipulated variable 68 as a function of the controlled variable 16 in a motor control step 58 of the method 10. The manipulated variable 68 is in particular in the form of an electric current or electric voltage. In particular, the manipulated variable 68 sets a power provided by the engine 12 and in particular the operating parameter in an engine operation 60 of the method 10 . In particular, during engine operation 60, the control unit 34 monitors the operating parameter. The re- In particular, the gel unit 34 creates the actual value 24 of the operating parameter using a sensorless method. The control unit 34 preferably determines a rotational position 64 of the rotor 42 relative to the stator 40 during engine operation 60. In particular, the engine controller creates the manipulated variable 68 as a function of the rotational position 64 of the rotor 42. The operating parameter controller, the engine controller and the rotor 42 and the Stator 40 form in particular the control circuit 14. Depending on the control variable 16, a fluctuation in the operating parameter of the motor 12 is at least partially compensated for, in particular by the control circuit 14.
Das Verfahren 10 umfasst zumindest einen Anpassungsschritt 18. In dem An passungsschritt 18 wird die ermittelte Steuergröße 16 mit einer Anpassungsgrö ße 20 verknüpft. Der Anpassungsschritt 18 ist dazu vorgesehen, zumindest einer harmonischen Schwingung des Betriebsparameters entgegenzuwirken. Insbe sondere wird in dem Anpassungsschritt 18 die Anpassungsgröße 20 auf die Steuergröße 16 aufaddiert. Die Steuergröße 16 verknüpft mit der Anpassungs größe 20 bilden insbesondere eine angepasste Steuergröße 66. Besonders be vorzugt erstellt die Motorsteuerung die Stellgröße 68 in Abhängigkeit von der angepassten Steuergröße 66. Die Anpassungsgröße 20 wird insbesondere von einem Harmonikregler der Regeleinheit 34 in einer Harmonikregelung 62 des Verfahrens 10 erstellt. Details zur Harmonikregelung 62 sind in Figur 3 darge stellt. Die Anpassungsgröße 20 wird mittels eines weiteren Regelkreises 22 ein gestellt. Insbesondere bilden der Harmonikregler, die Motorsteuerung, der Stator 40 und der Rotor 42 den weiteren Regelkreis 22. Insbesondere ist der Regelkreis 14 und der weitere Regelkreis 22 teilweise, insbesondere nur teilweise, überlap pend ausgebildet. Die Anpassungsgröße 20 wird von dem Harmonikregler in Ab hängigkeit von dem Ist-Wert 24 des Betriebsparameters eingestellt. Insbesonde re wird die Anpassungsgröße 20 von dem Harmonikregler in Abhängigkeit von der Drehposition 64 des Rotors 42 eingestellt. The method 10 comprises at least one adjustment step 18. In the adjustment step 18, the determined control variable 16 is linked to an adjustment variable 20. The adjustment step 18 is intended to counteract at least one harmonic oscillation of the operating parameter. In particular, the adjustment variable 20 is added to the control variable 16 in the adjustment step 18 . The control variable 16 combined with the adjustment variable 20 form in particular an adjusted control variable 66. The motor controller particularly preferably creates the manipulated variable 68 as a function of the adjusted control variable 66. The adjustment variable 20 is used in particular by a harmonic controller of the control unit 34 in a harmonic controller 62 of the method 10 created. Details of the harmonic control 62 are shown in FIG. The adjustment variable 20 is set using a further control loop 22 . In particular, the harmonic controller, the motor controller, the stator 40 and the rotor 42 form the further control circuit 22. In particular, the control circuit 14 and the further control circuit 22 are partially, in particular only partially, designed to overlap. The adjustment variable 20 is set by the harmonic controller as a function of the actual value 24 of the operating parameter. In particular, the adjustment variable 20 is set by the harmonic controller as a function of the rotational position 64 of the rotor 42 .
Figur 3 zeigt Verfahrensschritte der Harmonikregelung 62. Insbesondere umfasst die Harmonikregelung 62 einen Kennwertermittlungsschritt 70. In dem Kennwer termittlungsschritt 70 wird zu einem Einstellen der Anpassungsgröße 20 eine Kenngröße 26 der harmonischen Schwingung bestimmt. Insbesondere analysiert der Harmonikregler in dem Kennwertermittlungsschritt 70 den Ist-Wert 24 des Betriebsparameters. Besonders bevorzugt führt der Harmonikregler in dem Kennwertermittlungsschritt 70 eine Demodulation des Ist-Werts 24 des Betriebs parameters durch. Insbesondere überträgt der Harmonikregler ein Trägerband des Ist-Werts 24 auf ein Basisband des Ist-Werts 24. Alternativ führt der Harmo nikregler in dem Kennwertermittlungsschritt 70 eine schnelle Fourier- Transformation des Ist-Werts 24 des Betriebsparameters durch. Insbesondere erstellt der Harmonikregler den Kennwert 26 in Abhängigkeit von der Drehpositi on 64 des Rotors 42. Besonders bevorzugt ist der Kennwert 26 als Amplitude der harmonischen Schwingung ausgebildet. FIG. 3 shows method steps of the harmonic control 62. In particular, the harmonic control 62 includes a characteristic value determination step 70. In the characteristic value determination step 70, a characteristic variable 26 of the harmonic oscillation is determined for setting the adaptation variable 20. In particular, the harmonics controller analyzes the actual value 24 of the characteristic value determination step 70 operating parameters. The harmonics controller particularly preferably carries out a demodulation of the actual value 24 of the operating parameter in the characteristic value determination step 70 . In particular, the harmonics controller transmits a carrier band of the actual value 24 to a baseband of the actual value 24. Alternatively, in characteristic value determination step 70, the harmonics controller performs a fast Fourier transformation of the actual value 24 of the operating parameter. In particular, the harmonic controller creates the characteristic value 26 as a function of the rotational position 64 of the rotor 42. The characteristic value 26 is particularly preferably designed as the amplitude of the harmonic oscillation.
Die Harmonikregelung 62 umfasst insbesondere einen Harmonikabgleichschritt 72. In dem Harmonikabgleichschritt 72 wird die Kenngröße 26 insbesondere mit einem Harmoniksollwert 28 verglichen. Besonders bevorzugt ist der Harmo niksollwert 28 gleich Null. Insbesondere ermittelt der Harmonikregler in dem Harmonikabgleichschritt 72 eine Abweichung der Kenngröße 26 von dem Har moniksollwert 28. Die Anpassungsgröße 20 wird in Abhängigkeit von dem zeitlich konstanten Harmoniksollwert 28 der harmonischen Schwingung erstellt. Insbe sondere erstellt der Harmonikregler in einem Harmonikregelschritt 74 eine Har moniksteuergröße 75 in Abhängigkeit von dem Harmoniksollwert 28. Insbesonde re ermittelt der Harmonikregler in dem Harmonikregelschritt 74 ein Drehmoment, welches der harmonischen Schwingung des Betriebsparameters entgegenwirkt. Insbesondere legt der Harmonikregler in dem Harmonikregelschritt 74 eine Amplitude und/oder Phasenlage der Anpassungsgröße 20 in Abhängigkeit von der Abweichung des Kennwerts 26 von dem Harmoniksollwert 28 fest. Harmonic control 62 includes, in particular, a harmonic adjustment step 72. In harmonic adjustment step 72, parameter 26 is compared, in particular, with a harmonic setpoint value 28. The harmonic setpoint 28 is particularly preferably equal to zero. In particular, the harmonics controller determines in the harmonics adjustment step 72 a deviation of the parameter 26 from the harmonic setpoint 28. The adaptation variable 20 is created as a function of the harmonics setpoint 28, which is constant over time, of the harmonic oscillation. In particular, the harmonics controller creates a harmonics control variable 75 in a harmonics control step 74 as a function of the harmonics setpoint 28. In particular, the harmonics controller determines a torque in the harmonics control step 74, which counteracts the harmonic oscillation of the operating parameter. In particular, in harmonic control step 74 , the harmonics controller defines an amplitude and/or phase angle of adjustment variable 20 as a function of the deviation of characteristic value 26 from harmonics setpoint 28 .
Die Harmonikregelung 62 umfasst insbesondere einen Modulationsschritt 76. In dem Modulationsschritt 76 wird die Anpassungsgröße 20 als trigonometrische Funktion erstellt. Insbesondere weist die Anpassungsgröße 20 ein ganzzahliges Frequenzverhältnis mit der harmonischen Schwingung auf. Die Anpassungsgrö ße 20 weist vorzugsweise die gleiche oder eine niedrigere Frequenz, insbeson dere eine Grundfrequenz, der harmonischen Schwingung auf. Alternativ oder zusätzlich wird die Anpassungsgröße 20 in dem Modulationsschritt 76 in Abhän gigkeit von einem Oberwellen-Lastprofil 30 der von dem Motor 12 angetriebenen Last 32 erstellt. Optional wird das Oberwellen-Lastprofil 30 durch trigonometri sche Funktionen angenähert. Insbesondere wird die Anpassungsgröße 20 in Ab- hängigkeit von der Drehposition 64 des Rotors 42 erstellt. Insbesondere wird in dem Modulationsschritt 76 die Anpassungsgröße 20 mit der Drehposition 64 des Rotors 42 synchronisiert erstellt. In dem Motorsteuerschritt 58 (vgl. Fig. 2) wird in Abhängigkeit von der mit der Anpassungsgröße 20 verknüpften Steuergröße 16 ein Stromfluss zu dem Motor 12 eingestellt, der eine zu der harmonischen Schwingung phasenstarre Oszillation aufweist. The harmonic control 62 includes in particular a modulation step 76. In the modulation step 76, the adjustment variable 20 is created as a trigonometric function. In particular, the adjustment variable 20 has an integer frequency ratio with the harmonic oscillation. The adaptation variable SSE 20 preferably has the same or a lower frequency, in particular a fundamental frequency, of the harmonic oscillation. Alternatively or additionally, the adjustment variable 20 is created in the modulation step 76 as a function of a harmonic load profile 30 of the load 32 driven by the motor 12 . Optionally, the harmonic load profile 30 is approximated by trigonometric functions. In particular, the adjustment variable 20 is dependence on the rotational position 64 of the rotor 42 created. In particular, in the modulation step 76 the adjustment variable 20 is created synchronized with the rotational position 64 of the rotor 42 . In the motor control step 58 (cf. FIG. 2), a current flow to the motor 12 is set as a function of the control variable 16 linked to the adaptation variable 20, which has an oscillation that is phase-locked to the harmonic oscillation.
Figur 4 zeigt beispielhaft das Oberwellen-Lastprofil 30 der Last 32, insbesondere des Kompressors 38. Insbesondere ist in Figur 4 ein von der Last 32 benötigtes Drehmoment 78 gegen eine Lastdrehposition 80 der Last 32 aufgetragen, insbe sondere bei konstanter Drehzahl. Vorzugsweise ist die Lastdreh Position 80 iden tisch mit der Drehposition 64 des Rotors 42. Alternativ ist ein Übersetzungsver hältnis zwischen dem Motor 12 und dem Kompressor 38 in einem Speicher der Regeleinheit hinterlegt. Alternativ wird die Lastdrehposition 80 erfasst, beispiels weise mit einem Hallsensor, einer Lichtschranke oder dergleichen. Das von der Last 32 benötigte Drehmoment 78 weist während eines Arbeitszyklus der Last 32 insbesondere einen Maximalwert 82 und einen Minimalwert 84 auf. Insbesondere oszilliert das von der Last 32 benötigte Drehmoment 78 zwischen dem Minimal wert 84 und dem Maximalwert 82. Der Betriebsparameterregler und die Steuer größe 16 regeln insbesondere einen Durchschnittswert 86 des von der Last 32 benötigte Drehmoments 78. Der Harmonikregler und die Anpassungsgröße 20 bilden insbesondere die Oszillation zwischen dem Maximalwert 82 und dem Mi nimalwert 84 nach. Insbesondere ist die Anpassungsgröße 20 dazu vorgesehen, eine Abweichung des von dem Motor 12 bereitgestellten Drehmoments, insbe sondere bei konstanter Drehzahl, von dem von der Last 32 benötigten Drehmo ment 78 zumindest teilweise zu kompensieren. Insbesondere wird das Oberwel len-Lastprofil 30 in dem Harmonikregelschritt 74 in Abhängigkeit von einer Ab weichung des Kennwerts 26 von dem Harmoniksollwert 28 skaliert. Insbesondere wird das Oberwellen-Lastprofil 30 in dem Modulationsschritt 76 mit der Drehposi tion 64 des Rotors 42 synchronisiert. FIG. 4 shows an example of the harmonic load profile 30 of the load 32, in particular of the compressor 38. In particular, in FIG. 4 a torque 78 required by the load 32 is plotted against a load rotational position 80 of the load 32, in particular at constant speed. The load rotation position 80 is preferably identical to the rotation position 64 of the rotor 42. Alternatively, a translation ratio between the motor 12 and the compressor 38 is stored in a memory of the control unit. Alternatively, the load rotation position 80 is detected, for example with a Hall sensor, a light barrier or the like. In particular, the torque 78 required by the load 32 has a maximum value 82 and a minimum value 84 during a working cycle of the load 32 . In particular, the torque 78 required by the load 32 oscillates between the minimum value 84 and the maximum value 82. The operating parameter controller and the control variable 16 regulate in particular an average value 86 of the torque 78 required by the load 32. The harmonic controller and the adaptation variable 20 form in particular the Oscillation between the maximum value 82 and the minimum value 84 after. In particular, the adjustment variable 20 is provided to at least partially compensate for a deviation in the torque provided by the engine 12, in particular at a constant speed, from the torque element 78 required by the load 32. In particular, the upper wave load profile 30 is scaled in the harmonics control step 74 as a function of a deviation of the characteristic value 26 from the harmonics setpoint 28 . In particular, the harmonic load profile 30 is synchronized with the rotational position 64 of the rotor 42 in the modulation step 76 .

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Regelung eines Motors, insbesondere eines elektrisch kom- mutierten Motors, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt in einem Regelkreis (14) eine Steuergröße (16) ermittelt wird, in Abhängigkeit derer eine Schwankung eines Betriebsparameters des Motors zumindest teilwei se ausgeglichen wird, gekennzeichnet durch zumindest einen Anpas sungsschritt (18), in welchem die ermittelte Steuergröße (16) mit einer An passungsgröße (20) verknüpft wird, um zumindest einer harmonischen Schwingung des Betriebsparameters entgegenzuwirken. 1. A method for controlling a motor, in particular an electrically commutated motor, wherein a control variable (16) is determined in at least one method step in a control circuit (14), as a function of which a fluctuation in an operating parameter of the motor is at least partially compensated for, characterized by at least one adaptation step (18) in which the determined control variable (16) is linked to an adaptation variable (20) in order to counteract at least one harmonic oscillation of the operating parameter.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Anpassungsgröße (20) mittels eines weiteren Regelkreises (22) eingestellt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that in at least one method step the adjustment variable (20) is set by means of a further control circuit (22).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Anpassungsgröße (20) in Abhän gigkeit von einem Ist-Wert (24) des Betriebsparameters eingestellt wird. 3. The method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that in at least one method step the adaptation variable (20) is set as a function of an actual value (24) of the operating parameter.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zu einem Einstellen der Anpassungsgröße (20) eine Kenngröße (26) der harmonischen Schwingung bestimmt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a parameter (26) of the harmonic oscillation is determined in at least one method step for setting the adjustment variable (20).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Anpassungsgrö ße (20) in Abhängigkeit von einem zeitlich konstanten Harmoniksollwert (28) der harmonischen Schwingung erstellt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step the adaptation variable (20) is created as a function of a time-constant harmonic reference value (28) of the harmonic oscillation.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Anpassungsgrö ße (20) als trigonometrische Funktion erstellt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step the adaptation variable (20) is created as a trigonometric function.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Anpassungsgrö ße (20) in Abhängigkeit von einem Lastprofil (30), insbesondere einem Oberwellen-Lastprofil, einer von dem Motor angetriebenen Last (32) erstellt wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step the adaptation variable (20) is created as a function of a load profile (30), in particular a harmonic load profile, of a load (32) driven by the motor.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von der mit der Anpassungsgröße verknüpften Steuergröße (16) ein Stromfluss zu dem Motor eingestellt wird, der eine zu der harmonischen Schwingung phasenstarre Oszillation aufweist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step depending on the control variable linked to the adjustment variable (16), a current flow to the motor is set, which has a phase-locked oscillation to the harmonic oscillation.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter als Drehzahl ausgebildet ist. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the operating parameter is designed as a speed.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsgröße (20) als Drehmoment ausgebildet ist. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the adjustment variable (20) is designed as a torque.
11. Motor mit zumindest einer Regeleinheit (34) zu einer Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10. 11. Motor with at least one control unit (34) for carrying out a method according to one of claims 1 to 10.
12. Kompressorsystem mit zumindest einem Kompressor (38) und zumindest einem Motor nach Anspruch 11 zu einem Antrieb des Kompressors (38). 12. Compressor system with at least one compressor (38) and at least one motor according to claim 11 for driving the compressor (38).
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