專利名稱：驅(qū)動(dòng)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置和一種方法。
背景技術(shù)：
在EP0 179356中公開了一種用于調(diào)節(jié)感應(yīng)式電機(jī)的方法。其中根據(jù) 該文中的附圖2，檢測(cè)電機(jī)上的電流和電壓。對(duì)此，由與電機(jī)的模型構(gòu)造 相對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)形成磁通/通量(Fluss)的實(shí)際值的分量。這些分量被輸 入給磁通調(diào)節(jié)器，其輸出作為調(diào)節(jié)變量影響給電機(jī)供電的變換器的開關(guān)狀 態(tài)。
在DE 1 941 312中公開了一種用于控制異步電機(jī)的方法，其中應(yīng)用(多 個(gè))霍爾傳感器3。
在DE 195 32 477 Al中公開了 一種用于啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的方法，其中 為了啟動(dòng)將轉(zhuǎn)矩給定值/理論值預(yù)設(shè)為0。
在DE 199 752 Cl中公開了 一種用于在異步電機(jī)上接通變換器的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，改善電驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)性能。 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)根據(jù)在權(quán)利要求1中所給出的特征的驅(qū)動(dòng)裝 置以及根據(jù)在權(quán)利要求9中所給出的特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于驅(qū)動(dòng)裝置，本發(fā)明的重要特征在于，該驅(qū)動(dòng)裝置包括由變換器供 電的電機(jī)，其中變換器包括時(shí)間離散的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)節(jié)施 加在電機(jī)上的電壓來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的定子電流，其中時(shí)間離散地檢測(cè)電機(jī)的電
4流，其中所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括第一調(diào)節(jié)器，其給定值是第一非線性傳輸元件 的輸出值，并且其實(shí)際值是第二非線性傳輸元件的輸出值，其中第一非線 性傳輸元件的輸入值是電流的第 一 電流分量的給定值，其中第二非線性傳 輸元件的輸入值是電流的第 一 電流分量的實(shí)際值。
其中優(yōu)點(diǎn)在于，所述非線性傳輸元件可以分別設(shè)計(jì)成，使得調(diào)節(jié)性能 的降低可通過(guò)電機(jī)參數(shù)的電流相關(guān)性來(lái)補(bǔ)償。特別是由于飽和引起的參數(shù) 誤差是可補(bǔ)償?shù)摹?br> 在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，所述第一和第二非線性傳輸元件是同樣類 型的。其中優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于輸入值可以應(yīng)用相同的物理變量，例如電流矢 量的電流分量。
在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，所述非線性傳輸元件與電機(jī)的磁化特征曲 線相對(duì)應(yīng)。其中優(yōu)點(diǎn)在于，電機(jī)參數(shù)的電流相關(guān)性是可逆的。不過(guò)在此特 別重要的是，以時(shí)間離散的方式實(shí)施調(diào)節(jié)。
在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，所述非線性傳輸元件具有^)-i，"一形式 的傳遞函數(shù)，其中I為該元件的輸入變量。其中優(yōu)點(diǎn)在于，在以時(shí)間離散
間引起的電流變化來(lái)考慮電感的變化。
在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，所述非線性傳輸元件具有傳遞函數(shù)，該傳 遞函數(shù)是取決于電流的電機(jī)電感函數(shù)的函數(shù)關(guān)系，特別是積分。其中優(yōu)點(diǎn) 在于，可快速且簡(jiǎn)單地、亦即以少量的計(jì)算消耗確定該元件的輸出值。甚 至可以儲(chǔ)存相應(yīng)的表，該表使得能更為快速且簡(jiǎn)單地確定輸出值。
在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，所述調(diào)節(jié)器是線性調(diào)節(jié)器，如P調(diào)節(jié)器、
PI調(diào)節(jié)器或者PID調(diào)節(jié)器。其中優(yōu)點(diǎn)在于，可以應(yīng)用已知的調(diào)節(jié)器。因此， 制造費(fèi)用低。
此外，還可以有利地應(yīng)用預(yù)控制裝置。
在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，在一坐標(biāo)系中由所檢測(cè)的電流來(lái)確定電流分量。其中優(yōu)點(diǎn)在于，轉(zhuǎn)換可以在任意的坐標(biāo)系/系統(tǒng)中實(shí)施。優(yōu)選地，選
擇這樣的系統(tǒng)，其中電流分量中的一個(gè)是建立磁通的(Flussbildend )而另 一個(gè)是建立轉(zhuǎn)矩的。
在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，所述變換器為每個(gè)電流分量包括一調(diào)節(jié)結(jié) 構(gòu)，該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與用于第一電流分量的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)相同。其中優(yōu)點(diǎn)在于，電 流分量被統(tǒng)一處理。此外，用于制造調(diào)節(jié)軟件的費(fèi)用低。
關(guān)于該方法，本發(fā)明的重要特征在于，該方法規(guī)定用于在由變換器供 電的電機(jī)中調(diào)節(jié)定子電流，其中以時(shí)間離散的方式實(shí)施該方法并且以時(shí)間 離散的方式檢測(cè)電機(jī)的定子電流，其中第一電流分量的給定值是第一非線 性傳輸元件的輸入值，其輸出值作為給定值輸入給調(diào)節(jié)器，其中第一電流 分量的實(shí)際值是第二非線性傳輸元件的輸入值，其輸出值作為實(shí)際值輸入 給調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)變量是施加在電機(jī)上的電壓。
其中優(yōu)點(diǎn)在于，由變換器供電的同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置以如此高到使電流 明顯影響到電機(jī)電感的利用(率)獲得非常好的調(diào)節(jié)性能。
特別是調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)標(biāo)量地/分等級(jí)地(skalar)構(gòu)成，即對(duì)于每個(gè)電流分 量來(lái)說(shuō)與另一電流分量的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。然而在此調(diào)節(jié)變量為定子電壓矢 量，4艮據(jù)坐標(biāo)系的不同為混合或獨(dú)立的調(diào)節(jié)變量。
其它的優(yōu)點(diǎn)在從屬權(quán)利要求中給出。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在借助附圖更詳細(xì)地闡述本發(fā)明
在

圖1中示出了調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖。在此，在機(jī)械例如電機(jī)M上檢測(cè) 電流實(shí)際值I—1st。該檢測(cè)以時(shí)間離散的方式進(jìn)行，亦即在時(shí)間離散的調(diào)節(jié) 器的每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行一次。
因?yàn)闄C(jī)械的電流是多維變量，所以當(dāng)機(jī)械具有三相供電裝置時(shí)，電流 必須作為矢量示出。
該矢量可在一坐標(biāo)系如流線坐標(biāo)系(Flusskoordinatensystem )、旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系等中示出。
6其中在此坐標(biāo)系中，附圖中的電流實(shí)際值I一Ist被理解為電流分量。 對(duì)于多個(gè)電流分量，根據(jù)附圖的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于所述電流分量中
的每一個(gè)。特別是該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)絕對(duì)可以應(yīng)用于作為I一Ist的、形成轉(zhuǎn)矩的電
流分量。
給定值I_Soll和實(shí)際值I_Ist輸入給電流調(diào)節(jié)器/穩(wěn)流器，該電流調(diào)節(jié) 器根據(jù)調(diào)節(jié)誤差改變調(diào)節(jié)變量。在這種情況下，電壓優(yōu)選為所述的調(diào)節(jié)變 量。
圖2示出了給定值的曲線，其中存在階躍。在此達(dá)到了調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié) 極限。因此，時(shí)間離散的調(diào)節(jié)器的多個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)是必需的，直到對(duì)實(shí)際值 的跟蹤/制導(dǎo)(Nachftihrung)結(jié)束。在此，跟蹤盡可能快地實(shí)現(xiàn)。
其中前提條件是，調(diào)節(jié)對(duì)象(包括電機(jī)M)具有線性和積分的特性， 例如與電流無(wú)關(guān)的電感。
然而當(dāng)電感以在圖3中所示的形式取決于電流時(shí)，則得出根據(jù)圖4的 曲線。在圖3中，電感的值在超過(guò)飽和極限后降低至小于三分之一。 在圖4中，給定值曲線I_Soll根據(jù)圖2來(lái)設(shè)計(jì)。因?yàn)橐渤^(guò)了用于作 為調(diào)節(jié)值的電壓的調(diào)節(jié)極限，所以電流的實(shí)際值也需要時(shí)間離散的調(diào)節(jié)的 幾個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)才達(dá)到穩(wěn)定值。然而，在此出現(xiàn)過(guò)沖，該過(guò)沖可以超過(guò)給電 機(jī)供電的變換器的電流極限。這便可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤以及相應(yīng)地自動(dòng)切斷變 換器。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)圖5借助于時(shí)間離散的電流探測(cè)裝置 檢測(cè)電流，確定電流矢量的電流分量并且輸入給一非線性傳輸元件。給定 值I_Soll同樣凈皮輸入給一相同的非線性傳輸元件。
而后，調(diào)節(jié)器根據(jù)調(diào)節(jié)誤差調(diào)節(jié)電機(jī)的電壓。
作為非線性傳輸元件，采用^"t^一，其中I為該元件的輸入值，
即I一Soll或者I一Ist， 4^。描述電機(jī)電感的電流相關(guān)性。
因此為電流分量、特別是形成轉(zhuǎn)矩的電流分量設(shè)置數(shù)量/標(biāo)量調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器可以無(wú)需大量計(jì)算消耗地實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而可作為時(shí)間上快速的算法/ 規(guī)則系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在圖6中，也根據(jù)圖2設(shè)計(jì)給定值曲線I一Soll，其中應(yīng)用了根據(jù)圖5 的調(diào)節(jié)器，并且考慮到了根據(jù)圖3的電感的電流相關(guān)性。因?yàn)橐渤^(guò)了用 于作為調(diào)節(jié)值的電壓的調(diào)節(jié)極限，所以電流的實(shí)際值也需要時(shí)間離散的調(diào) 節(jié)的幾個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)才達(dá)到穩(wěn)定值。未出現(xiàn)過(guò)沖，其中盡管如此，仍在非常 短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定值。
特別有利地，所述調(diào)節(jié)可應(yīng)用在同步電機(jī)中，該同步電機(jī)具有^艮高的 利用率進(jìn)而具有很強(qiáng)的飽和性能。但本發(fā)明也可應(yīng)用在其它電機(jī)中。
在另 一根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，至少電機(jī)M的供電裝置的電壓矢量的 值可以用作電壓的調(diào)節(jié)變量?；蛘?，也可使用整個(gè)的電壓矢量作為調(diào)節(jié)變
特別是形成轉(zhuǎn)矩的電流分量可以作為電流分量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
附圖標(biāo)記表 I一Soll I—1st U SR SA R M
給定值 實(shí)際值 作為調(diào)節(jié)變d 電流調(diào)節(jié)器 電流纟笨測(cè)裝」 調(diào)節(jié)器 電機(jī)
-的電壓
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)裝置，包括由變換器供電的電機(jī)，其中所述變換器包括時(shí)間離散的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)節(jié)施加在電機(jī)上的電壓來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的定子電流，其中時(shí)間離散地檢測(cè)電機(jī)的電流，其特征在于，所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括第一調(diào)節(jié)器，所述第一調(diào)節(jié)器的給定值是第一非線性傳輸元件的輸出值，并且所述第一調(diào)節(jié)器的實(shí)際值是第二非線性傳輸元件的輸出值，其中所述第一非線性傳輸元件的輸入值是電流的第一電流分量的給定值，其中所述第二非線性傳輸元件的輸入值是電流的第一電流分量的實(shí)際值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一非線性 傳輸元件和第二非線性傳輸元件是同樣類型的。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所 述非線性傳輸元件與電機(jī)的磁化特征曲線相對(duì)應(yīng)。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所 述非線性傳輸元件具有0(/)=^^(0&形式的傳遞函數(shù)，其中I為該元 件的輸入變量。 "°
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所 述非線性傳輸元件具有傳遞函數(shù)，該傳遞函數(shù)為取決于電流的電機(jī)電感的 函數(shù)關(guān)系，特別是積分。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所 述調(diào)節(jié)器是線性調(diào)節(jié)器，如P調(diào)節(jié)器、PI調(diào)節(jié)器或者PID調(diào)節(jié)器，特別是 具有預(yù)控制裝置。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在 一坐標(biāo)系中由所檢測(cè)的電流確定電流分量。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所 述變換器為每個(gè)電流分量包括一調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與用于第一電流分 量的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)相同。
9. 一種用于在由變換器供電的電機(jī)中調(diào)節(jié)電機(jī)電流的方法，其中以時(shí)間離散的方式實(shí)施所述方法，并且以時(shí)間離散的方式檢測(cè)電機(jī)的定子電 流，其中調(diào)節(jié)電機(jī)的定子電流，其特征在于，第一電流分量的給定值是第 一非線性傳輸元件的輸入值，所述第一非線性傳輸元件的輸出值作為給定 值輸入給調(diào)節(jié)器，其中第 一 電流分量的實(shí)際值是第二非線性傳輸元件的輸 入值，所述第二非線性傳輸元件的輸出值作為實(shí)際值輸入給調(diào)節(jié)器，其中 調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)變量是施加在電機(jī)上的電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包括由變換器(SR)供電的電機(jī)(M)，其中該變換器包括時(shí)間離散的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)節(jié)施加在電機(jī)上的電壓(U)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的定子電流，其中以時(shí)間離散的方式檢測(cè)電機(jī)的電流，其中該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括第一調(diào)節(jié)器(R)，該第一調(diào)節(jié)器的給定值(IsoU)是第一非線性傳輸元件(MK)的輸出值，并且該第一調(diào)節(jié)器的實(shí)際值(IIST)是第二非線性傳輸元件(MK)的輸出值，其中所述第一非線性傳輸元件(MK)的輸入值是電流的第一電流分量的給定值，其中所述第二非線性傳輸元件(MK)的輸入值是電流的第一電流分量的實(shí)際值。
文檔編號(hào)H02P21/00GK101496274SQ200780027823
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者T·舒斯特, W·哈默爾 申請(qǐng)人:索尤若驅(qū)動(dòng)有限及兩合公司