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Online Ständerwiderstands-Identifikation mit Hilfe eines pendelmomentfreien Gleichstrom-Testsignals

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017253D
Original Publication Date: 2000-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 4 page(s) / 38K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Hubert Schierling: AUTHOR [+3]

Abstract

Zur feldorientierten Regelung von umrichtergespeisten Drehfeldmotoren wird der genaue Wert des Ständerwiderstandes R 1 benötigt. Da sich dieser temperaturabhängig ändert, muss er während des Betriebes fortwährend neu ermittelt werden. Hierfür sind im wesentlichen drei Verfahren bekannt (Ständerwiderstands-Bestimmung mit Hilfe der Ständertemperatur, Identifikationsverfahren ohne Testsignal und Identifikationsverfahren mit Testsignal), die jedoch spezifische Nachteile bezüglich der Anzahl der benötigten Bauteile oder bezüglich der Messgenauigkeit aufweisen.

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Industrie

Online Ständerwiderstands-Identifikation mit Hilfe eines pendelmoment-freien Gleichstrom-Testsignals

Idee: Dr. Hubert Schierling, Erlangen; Georg Heinle, Erlangen;

Jens Schäfer, Herzogenaurach

Zur feldorientierten Regelung von umrichtergespeisten Drehfeldmotoren wird der genaueWert des Ständerwiderstandes R 1  benötigt. Da sich dieser temperaturabhängig ändert, musser während des Betriebes fortwährend neu ermittelt werden. Hierfür sind im wesentlichendrei Verfahren bekannt (Ständerwiderstands-Bestimmung mit Hilfe der Ständertemperatur,Identifikationsverfahren ohne Testsignal und Identifikationsverfahren mit Testsignal), diejedoch spezifische Nachteile bezüglich der Anzahl der benötigten Bauteile oder bezüglichder Messgenauigkeit aufweisen.

Daher wird folgend ein neuartiges Messverfahren vorgestellt, bei dem ein sehr kleines „in-telligentes Gleichstromtestsignal“ dem normalen Betriebsstrom überlagert wird. Aus dervon diesem Gleichstrom hervorgerufenen Gleichspannung wird anhand des Ohmschen Ge-setzes der Ständerwiderstand bestimmt. Vorteilhaft wird durch die Verwendung einesGleichstroms (z.B. 1% des Nennstromes) als Testsignal sichergestellt, dass der gemesseneR 1 -Wert von den übrigen Motorparametern unabhängig ist und zu jeder Zeit während desBetriebes korrekte Ergebnisse liefert.

Das neuartige Messverfahren umfasst drei Teilverfahren, die sowohl einzeln, als auch zu-sammen eingesetzt werden können.

1.Teilverfahren: pendelmomentfreie Erzeugung des Taktsignals

Normalerweise erzeugt ein reiner Gleichstrom in einem Motor prinzipiell unerwünschtePendelmomente. Wie aber folgend gezeigt wird, ist es möglich ein Testsignal zu erzeugen,das keine Pendelmomente erzeugt, aber dennoch einen Gleichanteil aufweist. Hierfür wird ineinem ersten Schritt ein Teststrom derart erzeugt, dass er nur eine parallele Komponente id 1zum Läuferfluss ? 2 aufweist und somit keine unmittelbare Verfälschung des Moments auf-treten kann. Zur Erzeugung dieser Gleichkomponente wird die Größe des Teststromes id Twährend einer Grundschwingungsperiode verändert. In Fig. 1 ist beispielhaft ein rechteck-förmiger Verlauf des Testsignals id T  im Leerlauf (gestrichelte Linie) und der Verlauf desStänderstroms (Volllinie) im ständerfesten Koordinatensystem (a, ß) dargestellt, wobei imLeerlauf der Winkel des Flusses und der Winkel des Ständerstroms identisch sind. Währendin der negativen Halbperiode des Läuferflusses ? 2 (untere Halbebene) der Teststrom nega-tiv ist und somit die Länge des Stromzeigers verringert, ergeben sich die Verhältnisse in derpositiven Halbwelle genau umgekehrt. Man erkennt, dass der resultierende Strom einenpositiven Gleichanteil in der ß-Achse besitzt. Mathematisch gesehen gilt in der Fig. 1 fol-gendes:

Siemens Technik Report

Jahrgang 3  Nr. 7  April 2000

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i sig

T    =    y y b

2 2

* ( )

Der Teststromzeiger hat also die Richtung des Flusszeigers  y  2 , ändert sein Vorzeichenabe...