[发明专利]用于限制场定向电流调节的设定点值的方法和装置

说明书

本发明涉及用于永磁同步电机(30)的场定向电流调节，其中根据操作点来限制在派克坐标系中的电流的分量Id和Iq的设定点值，其中针对Iq或Id分量优先化相应电流调节器(11、12)的操纵变量Uqr或Udr，所述操纵变量Uqr或Udr的感应电压的对应分量Uqind、Udind最强地驱动所述电流远离短路点。所述同步电机(30)中的转子的旋转速度Ω的符号以及特别地Uqr和Udr的符号可用于关于Uqr和Udr的优先化的决策。

技术领域

本发明涉及一种用于限制设定点值，更确切地说是电压分量，以用于场定向电流调节(也称为矢量控制)的方法和装置。特别地，本发明旨在在永磁同步电机中使用。

背景技术

在永磁同步电机的情况下，已经表明，在现有技术中，接近电压极限的电流调节(即当电流调节器的输出电压接近最大可用电压值时)不能保证同步电机的稳定操作。

当接近电压极限操作时，同步电机的可控性丧失；同步电机的行为不能被控制。短暂地，可能出现高电流强度，这可能损坏同步电机。不能再现电流动态特性，例如同步电机的定子中的电流强度的上升时间。

如果同步电机的操作电压足够远离电压极限，即存在足够大的用于电流调节的电压储备，则可以避免上述问题。然而，峰值和连续电功率随后下降，并且能量效率降低。

在现有技术中可以找到改善这种情况的各种方法，例如，在D.“Elektrische Antriebe-Regelung von Antriebssystemen[Electrical driveregulation of drive systems]”，Springer-Lehrbuch，Springer，2015，特别地第16章；Nguyen Phung Quang和J.-A.Dittrich，“Vector Control of the Three-Phase ACMachines”，Springer 2014；或T.Gemaβmer，“Effiziente und dynamischein hoch ausgenutzten Synchronmaschinen miteingebetteten Magneten[Efficient and dynamic torque impression in highlyutilized synchronous machines with embedded magnets]”，Karlsruher Institut fürTechnologie(KIT)，Faculty of Electrical Engineering and InformationTechnology，2015中。

然而，所提出的方法最多导致部分改进，有时仅需要同步电机的非精确地已知的参数来计算中间变量，并且对这些参数敏感，不能消除可控性不足的所有操作范围，有时非常复杂，并且/或者显示不充分的可再现动态特性。

在场定向电流调节中，同步电机的定子的各相的电压值或电流值以已知的方式变换到二维坐标系中，该二维坐标系的相互垂直的轴线通常称为d轴(“直轴”)和q轴(“正交轴”)。该坐标系相对于同步电机的定子旋转，并且相对于同步电机的转子静止。变换本身被称为派克变换；将其所变换到的二维坐标系称为派克坐标系。派克变换可以经由也已知的克拉克变换的中间步骤进行，该克拉克变换将同步电机的定子的各相的电压值或电流值变换到相对于定子静止的二维正交坐标系。场定向电流调节经由单独的电流调节器彼此独立地调节相电流Iq和Id的q分量和d分量。这些电流调节器确定作为Iq的操纵变量的电压分量Uqr的设定点值，或者确定作为Id的操纵变量的电压分量Udr的设定点值。分量Iq是主要负责同步电机的扭矩的分量。