用于马达控制用于泵的同步磁阻马达的方法和带有同步磁阻马达的泵与流程

本发明涉及用于马达控制用于泵、尤其离心泵的同步磁阻马达的方法，所述泵带有频率变换器。此外本发明涉及用于实施所述方法的泵。

背景技术：

为了同步磁阻马达的稳定的运行，目前使用频率变换器，所述频率变换器利用面向矢量的（vektororientierten）调节来工作。对于马达和电力电子学的组合而言特征性的是，所述马达具有带有通量截止区段的转子并且转矩借助于由于磁阻沿着周缘的各向异性所引起的所谓的磁阻力而产生。

对于这样的马达设计，虽然在马达运行期间不出现转差，然而取决于负载的极轮角（Polradwinkel）起作用，所述极轮角不可以超过一定的最大值，因为否则存在如下危险，即所述马达失去同步（außer Tritt fällt）并且到达到静止状态。

因此为了能量理想的调节，通过所述变换器彼此分离地调节电流的形成通量和形成转矩的分量（也就是说取决于转子位置）。所述位置能够一方面利用传感器来确定或备选地无传感器地基于不同的方法、如下例如根据Schrödel的通知方法（Inform-Methode）、根据REEL的喷射方法（injections-Methode）或根据TU-München, Kennel的任意喷射方法（Arbitrary-Injection-Methode）来确定。

所提的方法虽然放弃使用用于转子位置测量的传感器并且由此减少系统的易出错性，然而这些行为方式需要测量变量的消耗的分析。为了借助于所述变换器来测量所述转子位置，在所述变换器的输出端处需要至少两个电流测量，以便基于测得的电流值来确定当前的马达位置。此外，所述变换器需要高的计算性能用于模型形成。为此目的，所述变换器通常硬件技术上装备有数字的信号处理器（DSP）。

然而这样的DSP的使用是贵的并且因此促使用于所述马达控制和最终应用、例如泵的成本提高。

技术实现要素：

本发明的思想此时在于，明显地降低在所述变换器中用于操控用于泵的同步磁阻马达的消耗。

该任务通过根据权利要求1的特征的方法来解决。所述方法的有利的设计方案是联接到主权利要求处的从属权利要求的主题。

根据权利要求1提出用于在使用频率变换器的情况下进行马达控制用于泵、尤其离心泵的同步磁阻马达的方法。根据本发明，所述同步磁阻马达通过所述频率变换器在U/f运行中来控制。所述马达因此不再像迄今那样调节地取决于电流变量地运行，而是取而代之地仅仅被控制，尤其借助于开环的调节回路地被控制。由于所述同步磁阻马达的U/f控制，能够省去迄今需要的电流测量和与此相联系的马达模型的计算。高级的DSP的使用能够被放弃并且能够安装较成本适宜的变换器备选品。

对于理想的控制有意义的是，电压和频率的比在高的能量效率方面为了优化同步磁阻机的磁化来匹配可预见的负载特性。因此为所述U/f运行所需的特性线取决于泵应用来产生，以便实现所述同步磁阻机的尽可能能量效率的和高效的操控。

理想地，U/f比具有静态二次幂的关系（statisch-quadratischen Zusammenhang），也就是说如下地，从而保证起动力矩的克服以及在所述同步磁阻机的小的转速时不引起所述马达的能量消耗的过磁化。尤其如果所述泵应用由于小的动态而出众、即尤其在如下应用中，所述应用只由于在短的时间段内转矩的小的改变而出众，那么相应的比是有意义的。在该情形中，转矩需求和转速的比经受二次幂的关系，因此同样能够为所述变换器的U/f比来界定相应的关系。

在本发明的一种优选的设计方案中，用于所述U/f变换器的理论转速取决于所述泵应用的间接通过马达转速来调节的过程变量和/或实际的马达转速来确定。所述理论转速用作用于所述U/f变换器的预设，所述U/f变换器取决于所述理论转速来确定合适的U/f比。从理论频率和电压高度（Spannungshöhe，有时称为电压值）在PWM调制器中来产生相应的脉冲宽度调制的电压脉冲以用于操控逆变器。

由于所述同步磁阻马达的U/f控制，所述马达的运行的稳定性（尤其在快速的负载变换时）被显著地减少并且存在由于超过最大的极轮角所引起的、转子的失去同步的危险。所述马达的失去同步由于所述泵的间接通过所述马达转速来调节的过程变量、例如输出压力的或所述马达转速的异常来显现。因此在所述转子的失去同步的情形中存在这样的可能性，即这通过间接地通过所述变换器的转速来调节的过程变量的改变来识别出并且通过从所述静止状态中的重新启动来又进行正常的（regulären）马达运行。在此，一直中断（ausgesetzt）操控所述同步磁阻马达，直到保证所述马达的静止状态。

对于如下情形，即所述间接地调节的过程变量是测量的压力，优选地测量（尤其在所述泵的最终压力和抽吸压力之间的）差压力。理想地，在所述泵的压力接管处和/或在所述泵附近的压力线路中和/或在加热系统（所述泵使用在所述加热系统中）的坏点（Schlechtpunkt）处测量压力。

除了根据本发明的方法，本发明同样涉及泵、尤其离心泵，至少带有同步磁阻马达和频率变换器用于马达控制。根据本发明，所述泵的所使用的频率变换器是U/f变换器。代替使用用于调节同步磁阻马达的高级的DSP，取而代之地使用较成本适宜的U/f变换器，所述较成本适宜的U/f变换器仅实行所述同步磁阻马达的控制。根据本发明的泵的优点和性质明显地相应于根据本发明的方法的优点和性质，因此就此而言应放弃重复性的描述。

所使用的U/f变换器能够在此内部地集成到所述泵中或作为外部的U/f变换器与所述泵相连接。

尤其所述泵具有用于执行根据本发明的方法的器具、例如差压力传感器或用于与外部的差压力传感器通讯的通讯器具。评估单元能够取决于所探测的差压力来产生用于所述泵的U/f变换器的相应的理论转速。

此外本发明针对将U/f变换器用于操控同步磁阻马达、优选地用于驱动泵、尤其根据本发明的泵的同步磁阻机的应用。

本发明还涉及将根据本发明的泵作为加热循环泵和/或非饮用水循环泵（Brauchwasserzirkulationspumpe）和/或湿式泵（Nassläufer）的应用。一般地，根据本发明的泵能够使用在如下应用中，所述应用由于所述负载特性的小的动态而出众并且此外仅需要小的起动转矩。

尤其对于加热/冷却应用，短的运行中断由于相对慢的温度变化是不紧要的。因此以相对于同步磁阻马达的传统的操控简化的解决方案而对于泵而言较不稳定的马达运行能够在没有大的（massive）局限的情况下被考虑。根据本发明的解决方案因此变得较适宜。

附图说明

应接下来根据在附图中示出的实施例详细地阐述本发明的另外的优点和性质。其中：

图1：示出根据现有技术的用于泵的同步磁阻马达的马达调节的方块连接图，

图2：示出根据本发明的用于泵的同步磁阻马达的马达控制的方块连接图，以及

图3：示出对于用于泵的同步磁阻马达的U/f控制的可行的特性线区。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的用于稳定的运行的同步磁阻马达10的传统的马达调节的方块连接图。在所述同步磁阻马达10处存在的交流电压在方块1中被整流并且借助于电容器2来平滑（geglättet）。所述频率变换器的DSP12获得被整流的电压U以及由方块7提供的理论转速η作为输入变量，所述理论转速在方块7中根据所测量的差压力Δp来确定。所述差压力Δp通过所述差压力传感器6来测量。

此外所述DSP12接收在所述变换器的输出端处、即在所述同步磁阻马达10的输入端处来测量的两个测量的电流分量i_1、i₂作为输入变量。通过测量的电流变量i_1、i₂能够无传感器地在所述DSP12中计算所述转子的位置。然而对此需要所述马达模型8作为另外的输入变量。

所述DPS12发送调节的PWM信号作为输出信号到所述同步磁阻马达10的逆变器3处，其中，所述PWM信号明显地取决于探测的电流i₁、i₂以及马达电压U和所述理论转速η来调节。

为了实现根据图1的频率变换器，需要带有足够的计算性能的高级的DSP12。

图2示出根据本发明的用于操控用于泵的同步磁阻马达10的方法。图1、2的相同的构件设有相同的附图标记。在根据本发明的实施方案中，放弃成本高的DSP12，因为所述马达控制仅在所述U/f运行中来进行。这意味着，所述同步磁阻马达10通过所使用的U/f变换器仅被操控。在该运行中完全地放弃所述转子位置的确定。因此省去所述马达模型的计算和电流测量（如其在图1中所示的那样）。所述频率变换器70获得取决于测量的差压力Δp或单个的压力值p₁在方块80中来确定的理论转速η。由所述理论转速η出发，根据U/f特性线产生PWM信号并且所述PWM信号被考虑用于控制所述同步磁阻机40。

在图2中所示的控制方法能够尤其使用在离心泵中，因为所述离心泵从驱动技术的角度看来作为带有小的起动力矩和小的动态、即在短的时间段内转矩的仅小的改变的性质好的（gutmütige）构件来起作用。此外转矩需求和转速的比经受二次幂的关系。这开启如下可能性，使得所述变换器70的U/f比确定到静态的二次幂的关系上，从而保证所述起动力矩的克服，然而在小的转速时不引起在马达中的能量消耗的过磁化。

在图3中示出用于相应的U/f特性线的示例。在小的转速时与二次幂的关系的偏差被称为所谓的增强过程（Boost-Vorgang），以便即使在小的转速时也实现稳定的运行。

通常，在离心泵应用中的变换器不用于出于自身具有的目的的转速调节，而是用于实现压力调节。通过压力传感器6在所述压力接管处或在所述泵附近的压力线路中或在所述坏点处来测量压力。在由于转矩波动、例如由于在传输介质中的脏物所引起的、转子的失去同步的难以置信的情形中，所述变换器70确定压力降并且短暂地切断所述马达10。在该情形中所述传输介质强烈地制动所述马达10并且将所述马达10在短的时间后来置于静止状态。在该短的、事先界定的时间后，从所述静止状态中进行重新启动。尤其在加热/冷却应用中，短的运行中断由于相对慢的温度变化是不紧要的。

在图2中示出的马达控制优选地在加热循环泵、非饮用水循环泵或湿式泵中来使用。