EP2001123B1

Method for operating a three-phase rotating electric machine and device for implementing the method

Abstract

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EP2001123B1, drawing sheet 1
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12 claims: 2 independent, 10 dependent

  1. 1
    Verfahren zum Betrieb einer dreiphasigen rotierenden elektrischen Maschine (1), welche Maschine (1) zwei Statorwicklungssätze (A, B) aufweist und jeder Statorwicklungssatz (A, B) drei in Sternschaltung geschaltete Phasenwicklungen umfasst und die Stern-Schaltungen der Statorwicklungssätze (A, B) zueinander 30Grad elektrischen Phasenverschiebung aufweisen und für jeden Statorwicklungssatz (A, B) jeweils eine zugehörige Umrichtereinheit (2, 13) vorgesehen ist, bei dem der jeweilige Statorwicklungssatz (A, B) von der zugehörigen Umrichtereinheit (2, 13) gespeist wird, bei dem für jede Umrichtereinheit (2, 13) jeweils eine zugehörige Regelungseinrichtung (3A, 3B) vorgesehen ist und jede Umrichtereinheit (2, 13) mittels eines Ansteuersignals (SA, SB) der zugehörigen Regelungseinrichtung (3A, 3B) unabhängig von Regelungseinrichtungen (3A, 3B) der jeweils anderen Umrichtereinheiten (2, 13) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der jeweiligen Regelungseinrichtung (3A, 3B) das Ansteuersignal (SA, SB) in der Regelungseinrichtung (3A, 3B) durch Ausregeln des aktuellen Drehmomentwertes (M istA , M istB ) auf einen vorgebbaren Referenzdrehmomentwert (M refA , M refB ) und durch Ausregeln des aktuellen Statorflusswertes (ψ istA ψ istB ) auf einen Gesamtreferenzstatorflusswert (ψ ref, gesA , ψ ref, gesB ) erzeugt wird, und dass bezüglich der jeweiligen Regelungseinrichtung (3A, 3B) der Gesamtreferenzstatorflusswert (ψ ref, gesA , ψ ref, gesB ) aus einem vorgebbaren Referenzstatorflusswert (ψ refA, ψ refB ) und aus einem Differenzstatorflusswert (ψ εA , ψ εB ) gebildet wird, wobei der Differenzstatorflusswert (ψ εA , ψ εB ) aus der Differenz eines ersten Statorflusswertes (ψ 1A , ψ 1B ) und eines zweiten Statorflusswertes (ψ 2A , ψ 2B ) berechnet wird.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der jeweiligen Regelungseinrichtung (3A, 3B) der erste Statorflusswert (ψ 1A , ψ 1B ) aus der Gleichspannung (U DCA , U DCB ) eines mit der jeweils zugehörigen Umrichtereinheit (2, 13) verbundenen kapazitiven Energiespeichers (12, 14), aus einem ersten Statorstrom (i 1A , i 1B ) des jeweils zugehörigen Statorwicklungssatzes (A, B) und aus einem zweiten Statorstrom (i 2A , i 2B ) des jeweils zugehörigen Statorwicklungssatzes (A, B) gebildet wird, dass bezüglich der jeweiligen Regelungseinrichtung (3A, 3B) der zweite Statorflusswert (ψ 2A , ψ 2B ) aus dem ersten Statorstrom (i 1A , i 1B ) eines jeden Statorwicklungssatzes (A, B) und aus dem zweiten Statorstrom (i 2A , i 2B ) eines jeden Statorwicklungssatzes (A, B) gebildet wird.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer als Synchronmaschine ausgeführten dreiphasigen rotierenden elektrischen Maschine (1) bezüglich der jeweiligen Regelungseinrichtung (3A, 3B) der zweite Statorflusswert (ψ 2A , ψ 2B ) zusätzlich aus der Rotorposition (ϕA, (ϕB) und aus dem Erregerstrom (i E ) gebildet wird.
  4. 4
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer als Synchronmaschine ausgeführten dreiphasigen rotierenden elektrischen Maschine (1) bezüglich der jeweiligen Regelungseinrichtung (3A, 3B) der Gesamtreferenzstatorflusswert (ψ ref, gesA , ψ ref, gesB ) zusätzlich aus einem Korrekturwert (WA, WB) gebildet wird, wobei der Korrekturwert (WA, WB) von dem vorgebbaren Referenzstatorflusswert (ψ retA, ψ refB ), von dem vorgebbaren Referenzdrehmomentwert (M refA, M refB ), von der Rotorfrequenz (w) oder von der Statorfrequenz (w) abhängig ist.
  5. 5
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der jeweiligen Regelungseinrichtung (3A, 3B) der aktuelle Statorflusswert (ψ istA , ψ istB ) aus dem ersten Statorflusswert (ψ 1A , ψ 1B ), aus dem zweiten Statorflusswert (ψ 2A , ψ 2B ), aus dem Differenzstatorflusswert (ψ εA , ψ εB ) und aus einem Korrekturwert (WA, WB) gebildet wird, wobei der Korrekturwert (WA, WB) von dem vorgebbaren Referenzstatorflusswert (ψ refA , ψ refB ), von dem vorgebbaren Referenzdrehmomentwert (M refA , M refB ), von der Rotorfrequenz (w) oder von der Statorfrequenz (w) abhängig ist.
  6. 6
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der jeweiligen Regelungseinrichtung (3A, 3B) der aktuelle Drehmomentwert (M istA , M istB ) aus dem aktuellen Statorflusswert (ψ istA , ψ istB ), aus einem ersten Statorstrom (i 1A , i 1B ) des jeweils zugehörigen Statorwicklungssatzes (A, B) und aus einem zweiten Statorstrom (i 2A , i 2B ) des jeweils zugehörigen Statorwicklungssatzes (A, B) gebildet wird.
  7. 7
    Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb einer dreiphasigen rotierenden elektrischen Maschine (1), welche Maschine (1) mindestens zwei Statorwicklungssätze (A, B) aufweist und jeder Statorwicklungssatz (A, B) drei in Sternschaltung geschaltete Phasenwicklungen umfasst und die Stern-Schaltungen der Statorwicklungssätze (A, B) zueinander 30Grad elektrischen Phasenverschiebung aufweisen, mit jeweils einer für jeden Statorwicklungssatz (A, B) zur Speisung vorgesehenen zugehörigen Umrichtereinheit (2, 13), und mit jeweils einer für jede Umrichtereinheit (2, 13) vorgesehenen zugehörigen Regelungseinrichtung (3A, 3B) zur Ansteuerung der zugehörigen Umrichtereinheit (2, 13) mittels eines Ansteuersignals (SA, SB) unabhängig von Regelungseinrichtungen (3) der jeweils anderen Umrichtereinheiten (2, 13), dadurch gekennzeichnet, dass jede Regelungseinrichtung (3A, 3B) eine Reglereinheit (11) zur Ausregelung des zugehörigen aktuellen Drehmomentwertes (M istA , M istB ) auf einen vorgebbaren Referenzdrehmomentwert (M refA , M refB ) und zur Ausregelung des zugehörigen aktuellen Statorflusswertes (ψ istA , ψ istB ) auf einen vorgebbaren Referenzstatorflusswert (ψ ref, gesA , ψ ref, gesB ) aufweist, wobei am Ausgang der Reglereinheit (11) das Ansteuersignal (SA, SB) anliegt, dass jede Regelungseinrichtung (3A, 3B) eine erste Berechnungseinheit (8) zur Bindung des zugehörigen Gesamtreferenzstatorflusswert (ψ ref,gesA , ψ ref,gesB ) aus einem vorgebbaren Referenzstatorflusswert (ψ refA , ψ refB ) und aus einem Differenzstatorflusswert (ψ εA , ψ εB ) aufweist, und dass jede Regelungseinrichtung (3A, 3B) einen Differenzbildner (7) zur Berechnung des zugehörigen Differenzstatorflusswertes (ψ εA , ψ εB ) aus der Differenz eines ersten Statorflusswertes (ψ 1A , ψ 1B ) und eines zweiten Statorflusswertes (ψ 2A , ψ 2B ) aufweist.
  8. 8
    Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Regelungseinrichtung (3A, 3B) eine zweite Berechnungseinheit (5) zur Bildung des zugehörigen ersten Statorflusswertes (ψ 1A , ψ 1B ) aus der Gleichspannung (U DCA , U DCB ) eines mit der jeweils zughörigen Umrichtereinheit (2, 13) verbundenen kapazitiven Energiespeichers (12, 14), aus einem ersten Statorstrom (i 1A , i 1B ) des jeweils zugehörigen Statorwicklungssatzes (A, B) und aus einem zweiten Statorstrom (i 2A , i 2B ) des jeweils zugehörigen Statorwicklungssatzes (A, B), dass jede Regelungseinrichtung (3A, 3B) eine dritte Berechnungseinheit (6) zur Bildung des zugehörigen zweiten Statorflusswertes (ψ 2A , ψ 2B ) aus dem ersten Statorstrom (i 1A , i 1B ) eines jeden Statorwicklungssatzes (A, B) und aus dem zweiten Statorstrom (i 2A , i 2B ) eines jeden Statorwicklungssatzes (A, B) aufweist.
  9. 9
    Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Regelungseinrichtung (3A, 3B) bei einer als Synchronmaschine ausgeführten dreiphasigen rotierenden elektrischen Maschine (1) die dritte Berechnungseinheit (6) den zugehörigen zweiten Statorflusswert (ψ 2A , ψ 2B ) zusätzlich aus der Rotorposition (ϕA, ϕB) und aus dem Erregerstrom (i E ) bildet, wobei die Rotorposition (ϕA, ϕB) und der Erregerstrom (i E ) der dritten Berechnungseinheit (6) zugeführt ist.
  10. 10
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Regelungseinrichtung (3A, 3B) bei einer als Synchronmaschine ausgeführten dreiphasigen rotierenden elektrische Maschine (1) die erste Berechnungseinheit (8) den zugehörigen Gesamtreferenzstatorflusswert (ψ ref, gesA , ψ ref, gesB ) zusätzlich aus einem Korrekturwert (WA, WB) bildet, wobei der Korrekturwert (WA, WB) von dem vorgebbaren Referenzstatorflusswert (ψ refA , ψ refB ), von dem vorgebbaren Referenzdrehmomentwert (M refA , M refB ), von der Rotorfrequenz (ω) oder von der Statorfrequenz (w) abhängig ist und der vorgebbare Referenzstatorflusswert (ψ refA , ψ refB ), der vorgebbare Referenzdrehmomentwert (M refA , M refB ), die Rotorfrequenz (w) oder die Statorfrequenz (w) der ersten Berechnungseinheit (8) zugeführt ist.
  11. 11
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Regelungseinrichtung (3A, 3B) eine vierte Berechnungseinheit (9) zur Bildung des zugehörigen aktuellen Statorflusswertes (ψ istA , ψ istB ) aus dem ersten Statorflusswert (ψ 1A , ψ 1B ), aus dem zweiten Statorflusswert (ψ 2A , ψ 2B ), aus dem Differenzstatorflusswert (ψ εA , ψ εB ) und aus einem Korrekturwert (WA, WB) aufweist, wobei der Korrekturwert (WA, WB) von dem vorgebbaren Referenzstatorflusswert (ψ refA , ψ refB ), von dem vorgebbaren Referenzdrehmomentwert (M refA , M refB ), von der Rotorfrequenz (w) oder von der Statorfrequenz (w) abhängig ist
  12. 12
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Regelungseinrichtung (3A, 3B) eine fünfte Berechnungseinheit (10) zur Bildung des zugehörigen aktuellen Drehmomentwertes (M istA , M istB ) aus dem aktuellen Statorflusswert (ψ istA , ψ istB ), aus einem ersten Statorstrom (i 1A , i 1B ) des jeweils zugehörigen Statorwicklungssatzes (A, B) und aus einem zweiten Statorstrom (i 2A , i 2B ) des jeweils zugehörigen Statorwicklungssatzes (A, B) aufweist.