專利名稱：驅(qū)動裝置和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動裝置和一種方法。
背景技術(shù)：
在EP0 179356中公開了一種用于調(diào)節(jié)感應式電機的方法。其中根據(jù) 該文中的附圖2，檢測電機上的電流和電壓。對此，由與電機的模型構(gòu)造 相對應的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)形成磁通/通量(Fluss)的實際值的分量。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的方法，其中應用(多 個)霍爾傳感器3。
在DE 195 32 477 Al中公開了 一種用于啟動異步電動機的方法，其中 為了啟動將轉(zhuǎn)矩給定值/理論值預設為0。
在DE 199 752 Cl中公開了 一種用于在異步電機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)動裝置的調(diào)節(jié)性能。 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過根據(jù)在權(quán)利要求1中所給出的特征的驅(qū)動裝 置以及根據(jù)在權(quán)利要求9中所給出的特征的方法來實現(xiàn)。
關(guān)于驅(qū)動裝置，本發(fā)明的重要特征在于，該驅(qū)動裝置包括由變換器供 電的電機，其中變換器包括時間離散的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)通過調(diào)節(jié)施 加在電機上的電壓來調(diào)節(jié)電機的定子電流，其中時間離散地檢測電機的電
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 電流分量的實際值。
其中優(yōu)點在于，所述非線性傳輸元件可以分別設計成，使得調(diào)節(jié)性能 的降低可通過電機參數(shù)的電流相關(guān)性來補償。特別是由于飽和引起的參數(shù) 誤差是可補償?shù)摹?br> 在一種有利的設計方案中，所述第一和第二非線性傳輸元件是同樣類 型的。其中優(yōu)點在于，對于輸入值可以應用相同的物理變量，例如電流矢 量的電流分量。
在一種有利的設計方案中，所述非線性傳輸元件與電機的磁化特征曲 線相對應。其中優(yōu)點在于，電機參數(shù)的電流相關(guān)性是可逆的。不過在此特 別重要的是，以時間離散的方式實施調(diào)節(jié)。
在一種有利的設計方案中，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)點在于，在以時間離散
間引起的電流變化來考慮電感的變化。
在一種有利的設計方案中，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電感函數(shù)的函數(shù)關(guān)系，特別是積分。其中優(yōu)點 在于，可快速且簡單地、亦即以少量的計算消耗確定該元件的輸出值。甚 至可以儲存相應的表，該表使得能更為快速且簡單地確定輸出值。
在一種有利的設計方案中，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)點在于，可以應用已知的調(diào)節(jié)器。因此， 制造費用低。
此外，還可以有利地應用預控制裝置。
在一種有利的設計方案中，在一坐標系中由所檢測的電流來確定電流分量。其中優(yōu)點在于，轉(zhuǎn)換可以在任意的坐標系/系統(tǒng)中實施。優(yōu)選地，選
擇這樣的系統(tǒng)，其中電流分量中的一個是建立磁通的(Flussbildend )而另 一個是建立轉(zhuǎn)矩的。
在一種有利的設計方案中，所述變換器為每個電流分量包括一調(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 電的電機中調(diào)節(jié)定子電流，其中以時間離散的方式實施該方法并且以時間 離散的方式檢測電機的定子電流，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 分量的實際值是第二非線性傳輸元件的輸入值，其輸出值作為實際值輸入 給調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)變量是施加在電機上的電壓。
其中優(yōu)點在于，由變換器供電的同步電機驅(qū)動裝置以如此高到使電流 明顯影響到電機電感的利用(率)獲得非常好的調(diào)節(jié)性能。
特別是調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)標量地/分等級地(skalar)構(gòu)成，即對于每個電流分 量來說與另一電流分量的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)無關(guān)。然而在此調(diào)節(jié)變量為定子電壓矢 量，4艮據(jù)坐標系的不同為混合或獨立的調(diào)節(jié)變量。
其它的優(yōu)點在從屬權(quán)利要求中給出。
具體實施例方式
現(xiàn)在借助附圖更詳細地闡述本發(fā)明
在

圖1中示出了調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖。在此，在機械例如電機M上檢測 電流實際值I—1st。該檢測以時間離散的方式進行，亦即在時間離散的調(diào)節(jié) 器的每個時間步長進行一次。
因為機械的電流是多維變量，所以當機械具有三相供電裝置時，電流 必須作為矢量示出。
該矢量可在一坐標系如流線坐標系(Flusskoordinatensystem )、旋轉(zhuǎn) 坐標系等中示出。
6其中在此坐標系中，附圖中的電流實際值I一Ist被理解為電流分量。 對于多個電流分量，根據(jù)附圖的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可以應用于所述電流分量中
的每一個。特別是該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)絕對可以應用于作為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。在此達到了調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié) 極限。因此，時間離散的調(diào)節(jié)器的多個時間步長是必需的，直到對實際值 的跟蹤/制導(Nachftihrung)結(jié)束。在此，跟蹤盡可能快地實現(xiàn)。
其中前提條件是，調(diào)節(jié)對象(包括電機M)具有線性和積分的特性， 例如與電流無關(guān)的電感。
然而當電感以在圖3中所示的形式取決于電流時，則得出根據(jù)圖4的 曲線。在圖3中，電感的值在超過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來設計。因為也超過了用于作 為調(diào)節(jié)值的電壓的調(diào)節(jié)極限，所以電流的實際值也需要時間離散的調(diào)節(jié)的 幾個時間步長才達到穩(wěn)定值。然而，在此出現(xiàn)過沖，該過沖可以超過給電 機供電的變換器的電流極限。這便可能會導致錯誤以及相應地自動切斷變 換器。
在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，根據(jù)圖5借助于時間離散的電流探測裝置 檢測電流，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)矩的電流分量設置數(shù)量/標量調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器可以無需大量計算消耗地實現(xiàn)，進而可作為時間上快速的算法/ 規(guī)則系統(tǒng)來實現(xiàn)。
在圖6中，也根據(jù)圖2設計給定值曲線I一Soll，其中應用了根據(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。因為也超過了用 于作為調(diào)節(jié)值的電壓的調(diào)節(jié)極限，所以電流的實際值也需要時間離散的調(diào) 節(jié)的幾個時間步長才達到穩(wěn)定值。未出現(xiàn)過沖，其中盡管如此，仍在非常 短的時間內(nèi)達到穩(wěn)定值。
特別有利地，所述調(diào)節(jié)可應用在同步電機中，該同步電機具有^艮高的 利用率進而具有很強的飽和性能。但本發(fā)明也可應用在其它電機中。
在另 一根據(jù)本發(fā)明的實施例中，至少電機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實現(xiàn)。
附圖標記表 I一Soll I—1st U SR SA R M
給定值 實際值 作為調(diào)節(jié)變d 電流調(diào)節(jié)器 電流纟笨測裝」 調(diào)節(jié)器 電機
-的電壓
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動裝置，包括由變換器供電的電機，其中所述變換器包括時間離散的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)通過調(diào)節(jié)施加在電機上的電壓來調(diào)節(jié)電機的定子電流，其中時間離散地檢測電機的電流，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際值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動裝置，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)利要求中至少一項所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所 述非線性傳輸元件與電機的磁化特征曲線相對應。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的驅(qū)動裝置，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)利要求中至少一項所述的驅(qū)動裝置，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)利要求中至少一項所述的驅(qū)動裝置，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 具有預控制裝置。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，在 一坐標系中由所檢測的電流確定電流分量。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所 述變換器為每個電流分量包括一調(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中調(diào)節(jié)電機電流的方法，其中以時間離散的方式實施所述方法，并且以時間離散的方式檢測電機的定子電 流，其中調(diào)節(jié)電機的定子電流，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)變量是施加在電機上的電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置包括由變換器(SR)供電的電機(M)，其中該變換器包括時間離散的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)通過調(diào)節(jié)施加在電機上的電壓(U)來調(diào)節(jié)電機的定子電流，其中以時間離散的方式檢測電機的電流，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際值。
文檔編號H02P21/00GK101496274SQ200780027823
公開日2009年7月29日 申請日期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 申請人:索尤若驅(qū)動有限及兩合公司