可以分级的电压驱动的异步电机的转数的无旋转编码器的、磁场定向的调节的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 由DE 10 2007 058 209 B4已知一种异步电机，该异步电机由电网电压供电，该电 网电压通过整流器和逆变器输送到该异步电机。一种异步电机的无旋转编码器的和磁场定 向的调节被设置用于，基于测得的该异步电机的定子的定子线圈中的电流和在逆变器的输 出端子上测得的电压或者获取的中间电路电压确定用于定子电压矢量的纵轴的阈值，该阈 值能够传送到逆变器中。
[0003] 所描述的对异步电机的电流供给能够是昂贵的且需要大的构造空间。此外所描述 的对异步电机的调节能够不精确地进行，因为仅获取该异步电机的定子的定子电流。
【发明内容】
[0004] 存在普遍的需求，即提供异步电机的简单电流供给和相应地调节以这种方式供电 的异步电机，其需要小的构造空间并能够成本低廉地实现。
[0005] 该任务的解决根据独立权利要求的特征实现。本发明有利的技术方案在从属权利 要求中阐述。
[0006] 根据本发明提出了一种用于无旋转编码器地、磁场定向地调节异步电机的方法， 该异步电机由输出分级的电压的电压源来驱动，包括获取异步电机的定子的定子电压，获 取定子的定子电流，根据该获取的定子电压和该获取的定子电流模拟该异步电机的至少一 个磁场定向的量，根据该至少一个模拟的磁场定向的量和该获取的定子电压生成磁场定向 的额定定子电压并且根据该生成的磁场定向的额定定子电压向电压源输送额定定子电压， 以调节异步电机的转数。
[0007] 借助于独立的电压源、例如蓄电池直接逆变器，异步电机能够尤其不依赖于电网 电压地驱动。其中能够省略变流系统，变流系统通常布置在电压源如电网电压和异步电机 之间并且能够具有直流电压中间电路和连接在其后的、三相LC输出滤波器或者中间电流 电路和连接在其后的、三相C输出滤波器。由此能够简单、准确且成本低廉地实现异步电机 的电压供给。用于布置异步电机和电压源的构造空间能够尤其小。
[0008] 根据本发明的异步电机的转数的调节能够无旋转编码器地，即不需要直接获取异 步电机的转子的转子位置和/或异步电机的转子的转数地在磁场定向的坐标系中进行，该 坐标系能够具有所谓的纵轴"d"和垂直于该纵轴的横轴"q"。该磁场定向的坐标系能够以 异步电机的转子的转子磁通定向。无旋转编码器地调节异步电机的转数的输入量或者是待 调节的调节量能够是获取的异步电机的定子的定子电压和获取的定子电流，在此基础上通 过相应的电机模型，尤其是数学的电机模型，能够模拟或者仿真异步电机的模拟的量。根据 该至少一个模拟的量，该获取的定子电压和获取的定子电流能够生成作为阈值的磁场定向 的额定定子电压，接着在相应地转换到具有相应的至少两个、尤其是三个相互垂直的轴的 定子定向的坐标系之后，其能够作为电压源的额定定子电压输出。然后该电压源能够根据 传送的额定定子电压再次发送对应调节的异步电机的分级电压，该分级电压尤其在使用对 应的调节方法的情况下在调节的最内层的调节环节、例如直接在异步电机的电机端子中被 馈入或输入。为了调节电压源中分级电压的实际值，电压源能够应用相应的控制方法。
[0009] 因此该方法能够实现为尤其简单且准确地无旋转编码器地调节异步电机的转数， 因为所测得的量、例如获取的定子电压和获取的定子电流结合准确模拟的量能够被用于调 节由电压源输出的分级电压。分配给调节方法的用于调节异步电机的转数的装置能够尤其 构造为紧凑的且具有小的构造空间，因为尤其相比于无旋转编码器地调节异步电机来说能 够省略用于异步电机的旋转编码器。总体来说能够以尤其成本低廉的方式执行该方法并且 该装置能够以尤其成本低廉的方式实现。
[0010] 因为额定定子电压能够被直接输送至电压源，根据本发明的方法能够适用于调节 常速旋转的和快速旋转的旋转频率能够大于几千赫兹的异步电机。此外根据本发明的方法 能够尤其免于通常的调节系统的上述三相输出端滤波器的电容器电流的不准确地调节并 且不以时间离散的开关状态切换的昂贵的可实现原则为基础。
[0011] 附加地能够根据所获取的定子电流生成磁场定向的额定定子电压。
[0012] 该至少一个磁场定向的量能够对应于异步电机的转子的模拟的磁化电流，并且该 方法还能够具有根据获取的定子电压和获取的定子电流模拟异步电机的另一磁场定向的 量，该另一磁场定向的量能够对应于模拟的转子的转数，其中该磁场定向的额定定子电压 能够通过调节转子的磁场定向的磁化电流使用模拟的转数来生成。在该方法中异步电机的 工作原理能够通过磁场定向的坐标系中的转数调节系统说明，其能够根据定子电压、尤其 是定子电流工作并且能够输出异步电机的转子的转数。其中该装置能够具有磁场定向地工 作的转数调节器，该转数调节器能够设置用于，调节转子的磁化电流并且因此调节该转子 的转数。
[0013] 该方法还能够具有根据获取的定子电压和获取的定子电流模拟异步电机的另一 磁场定向的量，该另一磁场定向的量能够对应于在异步电机运行时固定需要的定子电压， 其中该磁场定向的额定定子电压通过使用模拟的、在异步电机运行时固定需要的磁场定向 的定子电压、磁场定向的额定定子电流和获取的磁场定向的定子电压调节磁场定向的定子 电流来生成，其中该磁场定向的定子电流能够通过调节磁化电流产生。附加地该磁场定向 的额定定子电压能够使用磁场定向的获取的定子电流来生成。其中参考变量、其也能为定 子电流调节器的干扰量，能够由在运行时固定需要的磁场定向的定子电压构成。在运行时 固定需要的磁场定向的定子电压能够由以下方式直观地阐明，即通过转换到磁场定向的坐 标系中的包括恒定的幅度和频率的旋转电压能够在异步电机的端子处形成，其能够再次由 磁场定向的坐标系中的恒定的定子电流空间矢量要求。在该装置中调节器能够具有用于调 节定子电流的磁场定向的定子电流调节器，其输入量能够为所调节的磁场定向的额定定子 电流且其输出量能够为磁场定向的额定定子电压且其能够具有实部的积分方法。该定子电 流调节器能够尤其设置用于，没有值得注意的调节偏差地尽可能快地调节不依赖于异步电 机的运行状态的预设的定子电流额定值。布置在集成定子电流调节器的用于在运行时固定 需要的定子电压的控制量发生器能够，尤其在非常快地旋转的异步电机中，简化该异步电 机的控制，因为必须模拟由定子电流调节器分配的待运行的调节系统的规则，其能够表示 异步电机在磁场定向的坐标系中的工作原理，并且能够不对包括部分取决于转数或者是定 子角频率的量的调节系统进行精确的结构仿真。该定子电流调节系统能够工作在获取的磁 场定向的定子电压上并且发送待获取的磁场定向的定子电流。接着该方法和装置能够实现 级联两阶段地调节异步电机，其中在第一阶段进行磁化电流调节且因此进行转数调节，在 第二阶段能够进行后续的定子电流调节。该定子电流调节系统尤其能够布置在磁化调节系 统或者是转数调节系统的上游。
[0014] 通过能够确定转子的额定转矩，通过使用模拟的转子的转数能够为该确定的转子 的额定转矩确定磁场定向的转子的额定磁化电流，其中该磁场定向的额定磁化电流能够使 用模拟的磁化电流调节，以及通过根据调节的额定磁化电流能够确定磁场定向的额定定子 电流的纵向分量，其中根据模拟的转子的磁化电流能够为确定的转子的额定转矩确定磁场 定向的额定定子电流的横向分量，能够产生磁场定向的额定定子电流的纵向分量。这种措 施能够基于以下认识，即在磁场定向地运行异步电机时能够断开用于转子的内部转矩和用 于转子的磁化电流的调节系统，因为该磁场定向的定子电流的横向分量直接作用在转子的 转矩上，但是能够不作用在磁化电流上。该磁场定向的定子电流的纵向分量能够影响磁化 电流且因此影响转矩。该由转数调节器调节，发送的纵向分量的额定值和额定定子电流的 横向分量传送到定子电流调节器。因此在确定和调节额定磁化电流时能够利用模拟的