DE10254940A1

DE10254940A1 - Automatic self-starting of asynchronous motor supplied by current converter, involves passing test signal,and using response to identify motor parameters and parameterize converter regulation or control

Info

Publication number: DE10254940A1
Application number: DE10254940A
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. Bauer; Rizqa Derfiora; Hubert Dr. Schierling
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-17

Abstract

The method involves passing a test signal from the converter to the motor (10) while the motor is not running, so that a magnetizing characteristic is produced from a recorded time profile of the response to the test signal, from which a characteristic point near the maximum curvature is determined, whose coordinates are used in identifying electrical parameters of the motor and for parameterising regulation of control of an associated converter.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Selbstinbetriebnahme eines stromrichtergespeisten Asynchronmotors.The invention relates to a Process for automatic self-commissioning of a converter-fed Asynchronous motor.

Der Einzug der Mikrorechnertechnik in der Antriebstechnik hat dem Anwender neben den komfortableren Bedien- und Diagnosemöglichkeiten noch viele weitere Vorteile gebracht. Bei den Pulsumrichtern für Drehstromantriebe ermöglicht sie z.B. eine kostengünstige Implementierung moderner Regelverfahren, die auf dem Prinzip der Feldorientierung beruhen. Zahlreiche Funktionen, die bisher zusätzliche Baugruppen erforderten, können jetzt als Softwareoption angeboten werden.The arrival of microcomputer technology in drive technology has the user in addition to the more convenient Operating and diagnostic options brought many more benefits. For the pulse inverters for three-phase drives allows they e.g. an inexpensive Implementation of modern control procedures based on the principle of Field orientation. Numerous functions, the additional so far Assemblies required can are now offered as a software option.

Der Mikrorechner kann darüber hinaus sogar Aufgaben übernehmen, die sich in konventioneller Technik überhaupt nicht lösen ließen. Dazu gehört z.B. die Selbstinbetriebnahme.The microcomputer can also go even take on tasks that could not be solved at all in conventional technology. To heard e.g. self-commissioning.

Die Selbstinbetriebnahme ist ein automatisch ablaufendes Test- und Messprogramm, das den Leistungsteil und die Messglieder prüft, die elektrischen Parameter des angeschlossenen Motors bestimmt und aufgrund dieser Messdaten die Momentenregelung einstellt. Eine Drehzahlregelung kann in einer sich anschließenden ersten Betriebsphase optimiert werden.Self-commissioning is a Automatically running test and measurement program, the power section and checks the measuring elements, the electrical parameters of the connected motor are determined and based on of this measurement data sets the torque control. A speed control can be in a subsequent first operating phase can be optimized.

Die Selbstinbetriebnahme ermöglicht damit eine schnelle und sichere Inbetriebnahme von Antrieben. Sie kommt ohne langwierige Testläufe und ohne spezielle Messgeräte aus und kann auch ohne spezielle Kenntnisse über Struktur und Funktion der Vektorregelung durchgeführt werden.This enables self-commissioning quick and safe commissioning of drives. she comes without lengthy test runs and without special measuring devices and can also work without special knowledge of the structure and function of the Vector control performed become.

In der 1 ist ein Ersatzschaltbild eines bekannten Spannungszwischenkreis-Umrichters dargestellt, der aus einer Gleichspannungsquelle, die auch rückspeisefähig ausgeführt sein kann, und einem Pulswechselrichter 2 besteht. Ein Mikrorechnersystem 4 bearbeitet alle Regelfunktionen, berechnet die Ansteuerimpulse S_ν für den Pulswechselrichter 2 und bedient die Kundenschnittstelle 6 und die Bedieneinheit 8, die beispielsweise als Drucktastenfeld mit einer zweistelligen LCD-Anzeige ausgeführt sein kann.In the 1 is an equivalent circuit diagram of a known voltage intermediate circuit converter is shown, which consists of a DC voltage source, which can also be designed to be regenerative, and a pulse-controlled inverter 2 consists. A micro computer system 4 processes all control functions, calculates the control pulses S _ν for the pulse inverter 2 and operates the customer interface 6 and the control unit 8th which can be designed, for example, as a push-button panel with a two-digit LCD display.

Die Regelung basiert auf dem Prinzip der Feldorientierung, mit dessen Hilfe Drehmoment m und Fluss Ψ des Motors 10 wie bei der Gleichstrommaschine unabhängig voneinander geregelt werden können. Für die Regelungs- und Überwachungsfunktionen werden die Zwischenkreisspannung U_d gemessen und die Motorströme i_R, i_S, i_T erfasst, von denen zwei gemessen werden. Die feldorientierte Regelung ist mit und ohne Drehzahlgeber 12 möglich.The control is based on the principle of field orientation, with the help of which torque m and flux Ψ of the motor 10 as with the DC machine can be controlled independently. For the control and monitoring functions, the intermediate circuit voltage U _{d is} measured and the motor currents i _R , i _S , i _T are recorded, two of which are measured. The field-oriented control is with and without a speed sensor 12 possible.

Ein Blockschaltbild einer feldorientierten Regelung für Asynchronmotoren für einen großen Stellbereich ist in der Veröffentlichung mit dem Titel „Identifikation elektrischer Parameter von pulswechselrichtergespeisten Asynchronmotoren", abgedruckt in der DE-Zeitschrift „antriebstechnik", Band 36, 1997, Nr. 12, Seiten 30–32, näher angegeben. Diese Veröffentlichung beschäftigt sich mit einer off-line-Identifikation elektrischer Parameter von Asynchronmotoren. Diese Parameter werden mit Hilfe eines Prozessmoduls des pulswechselrichter gespeisten Asynchronmotors im Stillstand mittels eines dreistufigen Verfahrens identifiziert.A block diagram of a field oriented Scheme for Asynchronous motors for a big Setting range is in the publication with the title “Identification electrical parameters of pulse inverter fed asynchronous motors ", printed in the DE magazine "drive technology", volume 36, 1997, No. 12, pages 30-32, specified in more detail. This release employed yourself with an off-line identification of electrical parameters Asynchronous motors. These parameters are measured using a process module of the asynchronous motor fed by the pulse inverter at standstill identified using a three-step procedure.

Nach der Auslieferung eines derartigen Spannungszwischenkreis-Umrichters befindet sich dieser Umrichter im Inbetriebnahmemodus, in dem er die Eingabe von für den Betrieb wichtigen Daten erwartet.After delivery of such This converter is located in the DC link converter in commissioning mode, in which he is entering for operation important data expected.

Es müssen die Daten des Typenschilds des Motors 10, wichtige Grenzwerte für die Regelung und Informationen über die gewünschte Regelungsart, wie z.B. Drehzahl- oder Momentenrege lung mit oder ohne Drehzahlgeber, eingegeben werden. Die Eingabe geschieht in einem Inbetriebnahmemenü. Hier werden auch die weiteren Inbetriebnahmeschritte, nämlich die Messung bei stehendem Motor und die Drehzahlregleroptimierung aktiviert.It must have the data on the nameplate of the motor 10 , important limit values for the control and information about the desired control type, such as speed or torque control with or without a speed sensor, can be entered. The entry takes place in a commissioning menu. The further commissioning steps, namely the measurement with the engine stopped and the speed controller optimization, are also activated here.

Für einen effizienten und sicheren Betrieb von Asynchronmotoren an Stromrichtern müssen zur Parametrierung der Regelung die Nenndaten des Motors bekannt sein. Insbesondere betrifft das die Parameter Nenn-Strom I_N, Nenn-Spannung U_N und Nenn-Frequenz f_N.For the efficient and safe operation of asynchronous motors on converters, the nominal data of the motor must be known in order to parameterize the control. This applies in particular to the parameters nominal current I _N , nominal voltage U _N and nominal frequency f _N.

Die Ständerspannung u_S bei einer Frequenz f bestimmt den Fluss Ψ in der Maschine 10 und damit deren magnetische Ausnutzung. Dabei ist es ein Ziel, unabhängig von Frequenz f und Last, die Maschine 10 nach Möglichkeit bei vollem Fluss Ψ zu betreiben. Ist der Fluss Ψ zu klein, so ist der für ein gewünschtes Moment m erforderliche Ständerstrom i_S unnötig groß. Ist der Fluss Ψ zu groß, wird der Eisenkern des Asynchronmotors 10 zu sehr in die Sättigung getrieben. D.h., der für den Fluss Ψ nötige Strom iμ ist unverhältnismäßig groß. Ein Optimum ist im allgemeinen am Übergang zur Sättigung des magnetischen Kreises gegeben.The stator voltage u _S at a frequency f determines the flux Ψ in the machine 10 and thus their magnetic exploitation. It is a goal, regardless of frequency f and load, the machine 10 if possible to operate at full flow Ψ. If the flow Ψ is too small, the stator current i _S required for a desired moment m is unnecessarily large. If the flow Ψ is too large, the iron core of the asynchronous motor becomes 10 driven too much into saturation. That is, the current iμ required for the flow Ψ is disproportionately large. An optimum is generally given at the transition to the saturation of the magnetic circuit.

Die für einen gewünschten Fluss Ψ notwendige Ständerspannung u_S ist nahezu proportional zur Frequenz f. Dies gilt besonders gut bei Frequenzen/Spannungen oberhalb 20% des Nennwertes. üblicherweise wird das Verhältnis bei Einfachantrieben zum Parametrieren der Steigung einer U/f-Kennlinie genutzt. Hierfür müssen Nenn-Spannung U_N und Nennfrequenz f_N bekannt sein.The stator voltage u _S required for a desired flow Ψ is almost proportional to the frequency f. This applies particularly well to frequencies / voltages above 20% of the nominal value. The ratio is usually used for single drives to parameterize the slope of a V / f characteristic. The nominal voltage U _N and nominal frequency f _{N must be} known for this.

Die Kenntnis des Nenn-Stromes I_N ist insbesondere für einen sicheren Betrieb und zum Schutz der Maschinen erforderlich. Normmotoren sind im allgemeinen so ausgelegt, dass Dauerbetrieb bei Nenn-Strom I_N nicht zur thermischen Überlastung des Motors führt.Knowledge of the nominal current I _N is particularly necessary for safe operation and protection of the machines. Standard motors are generally designed so that continuous operation at nominal current I _N does not lead to thermal overloading of the motor.

Aus der Veröffentlichung mit dem Titel „Bald Normalität – Entwicklungsstand und Tendenzen bei selbsteinstellenden Reglern für asynchrone Drehstromantriebe", abgedruckt in der Zeitschrift „Maschinenmarkt", Würzburg 98, 1992, Nr. 5, Seiten 52–54 und 56, ist bekannt, dass die Motorparameter wie Ständer- und Läuferwiderstand, totale Streuinduktivität und Hauptinduktivität aus den Typenschilddaten errechnet werden können. In dieser Veröffentlichung sind ebenfalls Messverfahren und Gleichungen angegeben, mit denen diese Motorparameter ermittelt werden können. Als Messverfahren werden eine Gleichstrommessung, eine Kurzschlussmessung und eine Leerlaufmessung verwendet. Wegen dieser drei Messverfahren wird allgemein von einem dreistufigen Identifizierverfahren gesprochen.From the publication entitled “Soon normality - level of development and trends in self-adjusting controllers for asynchronous three-phase drives ", printed in the "Maschinenmarkt" magazine, Würzburg 98, 1992, No. 5, pages 52-54 and 56, it is known that the motor parameters such as stator and Rotor resistance, total leakage inductance and main inductance can be calculated from the nameplate data. In this release measuring methods and equations are also given with which these Motor parameters can be determined. As a measurement method a DC measurement, a short circuit measurement and an idle measurement used. Because of these three measurement methods, one is generally three-stage identification process spoken.

In der Veröffentlichung mit dem Titel „Selbstinbetriebnahme – eine neue Eigenschaft moderner Drehstromantriebe", abgedruckt in der DE-Zeitschrift „Automatisierungstechnische Praxis atp", Band 32, 1990, Nr. 7, Seiten 372 bis 376, ist die Messung der Motorparameter im Stillstand näher angegeben. Außerdem ist dieser Veröffentlichung eine Drehzahlregleroptimierung entnehmbar.In the publication entitled “Self-commissioning - a new one Property of modern three-phase drives ", printed in the DE magazine" automation technology Praxis atp ", volume 32, 1990, No. 7, pages 372 to 376, is the measurement of the engine parameters closer at standstill specified. Moreover is this release a speed controller optimization can be removed.

In der Veröffentlichung mit dem Titel „Identifikation der elektrischen Parameter der Asynchronmaschine im Stillstand", abgedruckt in der DE-Zeitschrift „antriebstechnik, Band 40, 2001, Nr. 4, Seiten 116 bis 120, wird ein weiteres Verfahren vorgestellt, mit dem die elektrischen Parameter von Induktionsmotoren im Stillstand identifiziert werden können. Der Asynchronmotor wird dabei einphasig mit einer niederfrequenten, impulsförmigen Wechselspannung gespeist.In the publication entitled “Identification the electrical parameters of the asynchronous machine at standstill ", printed in the DE magazine "antriebstechnik, Volume 40, 2001, No. 4, pages 116 to 120, is another method presented with which the electrical parameters of induction motors can be identified at a standstill. The asynchronous motor will single-phase with a low-frequency, pulsed AC voltage fed.

Bei all diesen Inbetriebnahmeverfahren werden die Nenndaten des stromrichtergespeisten Asynchronmotors benötigt. Diese Nenndaten befinden sich auf dem Typenschild des Asynchronmotors, d.h. diese Nenndaten müssen händisch in das Mikrorechnersystem des Umrichters eingegeben werden. Dazu weist, wie eingangsseitig bereits erwähnt, der Betriebnahmemodus ein Inbetriebnahmemenü auf, das einzelne Parameterfelder für die Daten des Typenschilds aufweist.With all these commissioning procedures are the nominal data of the converter-fed asynchronous motor needed. These nominal data can be found on the nameplate of the asynchronous motor, i.e. this nominal data must manually can be entered into the microcomputer system of the converter. To indicates the commissioning mode, as already mentioned on the input side a commissioning menu, the single parameter fields for has the data on the nameplate.

Bei der händischen Eingabe von Nenndaten des Typenschildes eines Motors kann es vorkommen, dass der Inbetriebnehmer sich vertippt oder sich in der zugrundegelegten Verschaltung der Wicklung (Stern- oder Dreieckschaltung) irrt. Es ist auch möglich, dass die Nenndaten nicht mehr eindeutig vom Typenschild ablesbar sind. Es kann auch vorkommen, dass das Typenschild unleserlich geworden oder unzugänglich ist. Sobald keine Nenndaten mehr eingegeben werden können, ist ein erfahrener Fachmann für die Inbetriebnahme erforderlich. Dadurch erhöht sich der Aufwand für die Inbetriebnahme erheblich und beansprucht auch sehr viel mehr Zeit.When entering nominal data manually on the nameplate of a motor it can happen that the commissioning engineer mistypes or in the underlying connection of the Winding (star or delta connection) is wrong. It is also possible that the nominal data can no longer be clearly read from the rating plate. It can also happen that the type plate has become illegible or inaccessible is. As soon as no more nominal data can be entered an experienced specialist in commissioning required. This increases the effort for commissioning considerably and also takes a lot more time.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren zur Inbetriebnahme dahingehend zu verbessern, dass auf die händische Eingabe von Nenndaten eines Typenschildes eines stromrichtergespeisten Asynchronmotors verzichtet werden kann.The object of the invention is now based on a known commissioning procedure for this purpose to improve that on the manual Input of nominal data on a rating plate of a converter-fed Asynchronous motor can be dispensed with.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the Features of claim 1 solved.

Dadurch, dass eine Magnetisierungslinie ermittelt wird, aus der dann ein Kennlinienpunkt im Bereich der größten Krümmung bestimmt wird, erhält man den Nennfluss bzw. die Nennspannung und den Nennmagnetisierungsstrom des stromrichtergespeisten Asynchronmotors, ohne dass irgendetwas händisch eingegeben werden musste. Diese ermittelten Werte werden dann einem bekannten Inbetriebnahmeverfahren zugeführt. Die weiteren Nenndaten des stromrichtergespeisten Asynchronmotors werden dann in Abhängigkeit der ermittelten Parameter berechnet. Somit erhält man ein Verfahren zur automatischen Selbstinbetriebnahme eines stromrichtergespeisten Asynchronmotors, ohne dass irgendwelche Nenndaten vom Typenschild des Asynchronmotors händisch eingegeben werden müssen. Außerdem besteht nun die Möglichkeit, auch einen Asynchronmotor in Betrieb zu nehmen, der entweder ein schwer lesbares Typenschild oder überhaupt kein Typenschild mehr aufweist, ohne dass ein erfahrener Fachmann bei der Inbetriebnahme anwesend sein muss.By having a magnetization line is determined, from which a characteristic point in the area of largest curvature determined will receive the nominal flux or the nominal voltage and the nominal magnetizing current of the converter-fed asynchronous motor without anything manually had to be entered. These determined values are then one Known commissioning procedures supplied. The other nominal data of the converter-fed asynchronous motor are then dependent of the determined parameters are calculated. This gives you an automatic method Self-commissioning of a converter-fed asynchronous motor, without manually entering any nominal data from the nameplate of the asynchronous motor Need to become. Moreover there is now the possibility also put an asynchronous motor into operation, which is either a Difficult to read name plate or no name plate at all without an experienced specialist during commissioning must be present.

Das zu verwendende Testsignal, das vom Stromrichter des Drehstromantriebs generiert wird, kann ein vorbestimmtes Stromsignal oder ein vorbestimmtes Spannungssignal sein. Die Antwort auf ein dementsprechendes Testsignal ist entweder in der Ständerspannung oder im Ständerstrom des Asynchronmotors enthalten.The test signal to be used, the is generated by the converter of the three-phase drive, a predetermined Current signal or a predetermined voltage signal. The answer on a corresponding test signal is either in the stator voltage or in the stator current of the asynchronous motor included.

Bei einem vorteilhaften Verfahren ist das Testsignal ein durch eine Stromregelung erzeugter Stromsprung. Dadurch steht die Information zur Bestimmung der Magnetisierungskennlinie in der Ständerspannung des Asynchronmotors. Diese Ständerspannung braucht dabei nicht gemessen werden, sondern ist als Information auch im Signal des Stromreglerausgangs der Regelung des Stromrichters enthalten.In an advantageous method the test signal is a current jump generated by a current control. This provides the information for determining the magnetization characteristic in the stator voltage of the Asynchronous motor. This stator voltage does not need to be measured, but is for information also in the signal of the current regulator output of the regulation of the converter contain.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird dem Testsignal ein Stromblock mit umgekehrtem Vorzeichen und vorbestimmter zeitlicher Länge vorausgeschickt. Bei diesem zusammengesetzten Testsignal beginnt die Ermittlung der Magnetisierungskennlinie erst ab dem Zeitpunkt, zu dem der Fluss des Asynchronmotors wieder durch Null geht. Dadurch wird die Genauigkeit der Ermittlung der Magnetisierungskennlinie unabhängig von Stromverdrängungseffekten und somit wesentlich verbessert.Another advantageous The test signal is moved using a current block with a reversed sign and predetermined length of time premised. It starts with this composite test signal the determination of the magnetization characteristic only from the point in time, to which the flow of the asynchronous motor goes through zero again. Thereby the accuracy of the determination of the magnetization characteristic independently of current displacement effects and thus significantly improved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen 4 bis 7 zu entnehmen.Further advantageous refinements of the method according to the invention are the subclaims 4 to 7.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei dieThe following is the method according to the invention with reference to the accompanying drawings, the

1 ein Ersatzschaltbild eines bekannten Spannungs-Zwischenkreis-Umrichters zeigt, in der 1 shows an equivalent circuit diagram of a known voltage intermediate circuit converter in which

2 eine ermittelte Magnetisierungskennlinie veranschaulicht ist, die 2 a determined magnetization characteristic is illustrated, the

3 die ermittelte Magnetisierungskennlinie nach 2 und eine optimierte Magnetisierungskennlinie zusammenzeigt, in der 3 the determined magnetization characteristic 2 and shows an optimized magnetization characteristic in which

4 in einem Diagramm ein bevorzugtes Stromtestsignal über der Zeit t veranschaulicht ist, die 4 a preferred current test signal versus time t is illustrated in a diagram

5 in einem Diagramm ein Ausgangssignal des Stromrichterausgangs über der Zeit t darstellt, in 5 shows an output signal of the converter output over time t in a diagram, in

6 die optimierte Magnetisierungskennlinie nach 3 mit ihrem Nennpunkt und die 6 the optimized magnetization characteristic 3 with their nominal point and the

7 die Stromortskurve eines Asynchronmotors bei Nennfrequenz und mit einem Ständerwiderstand gleich Null zeigt. 7 shows the current locus of an asynchronous motor at nominal frequency and with a stator resistance equal to zero.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, das im Mikrorechnersystem 4 der 1 implementiert ist, wird vom Umrichter, insbesondere vom Wechselrichter, ein Testsignal auf den stehenden Asynchronmotor 10 gegeben. Dieses Testsignal wird vom Mikrorechnersystem 4 des Umrichters generiert. Im einfachsten Fall ist dieses Testsignal ein Stromsprung, der im Ständerstrom i_S des Asynchronmotors 10 eingeprägt wird. Dies kann beispielsweise mit einer im Stromrichtergerät vorhandenen Stromregelung geschehen. Außerdem werden vom Mikroprozessorsystem 4 für eine automatische Selbstinbetriebnahme eines stromrichtergespeisten Asynchronmotor 10, zwei weitere Testsignale für die Ermittlung der Parameter ausgegeben. Zum einen wird der stehende Asynchronmotor 10 mit Spannungspulsen beaufschlagt und zum anderen eine Folge von Gleichströmen unterschiedlicher Höhe in den stromrichtergespeisten Asynchronmotor eingeprägt. Die Antwort aus den Spannungspulsen sind Motorströme und aus den Gleichströmen ein Spannungszeitverlauf. Aus dem Gleichstromtest wird der Ständerwiderstand und die Läuferzeitkonstante ermittelt. Wie die Ermittlung der Parameter vorgenommen wird, ist in der eingangs genannten Ver öffentlichung „Selbstinbetriebnahme – eine neue Eigenschaft moderner Drehstromantriebe" näher angegeben. Damit diese bekannte Selbstinbetriebnahme arbeiten kann, müssen Daten des Typenschildes des Asynchronmotors 10 händisch eingegeben werden.According to the inventive method, that in the microcomputer system 4 the 1 is implemented, the converter, in particular the inverter, sends a test signal to the stationary asynchronous motor 10 given. This test signal is from the microcomputer system 4 generated by the converter. In the simplest case, this test signal is a current step that occurs in the stator current i _{S of} the asynchronous motor 10 is impressed. This can be done, for example, with a current control in the converter device. In addition, the microprocessor system 4 for automatic self-commissioning of a converter-fed asynchronous motor 10 , two further test signals for determining the parameters are output. On the one hand there is the standing asynchronous motor 10 supplied with voltage pulses and, on the other hand, a sequence of direct currents of different heights are impressed in the converter-fed asynchronous motor. The answer from the voltage pulses are motor currents and from the direct currents a voltage-time curve. The stator resistance and the rotor time constant are determined from the DC test. How the parameters are determined is specified in the publication mentioned at the beginning "self-commissioning - a new property of modern three-phase drives". In order for this known self-commissioning to work, data on the nameplate of the asynchronous motor must be available 10 can be entered manually.

Die Antwort auf das Testsignal ist der Zeitverlauf der Ständerspannung u_S des Asynchronmotors 10, aus dem eine Magnetisierungskennlinie erstellt wird. Dazu werden zu jedem Spannungswert des aufgezeichneten Zeitverlaufes der Ständerspannung u_S ein zugehöriger EMK-Wert berechnet. Bei dieser Berechnung werden bereits Parameter wie Ständerwiderstand und Streuinduktivität benötigt. Aus jedem berechneten EMK-Wert wird durch Integration ein Flusswert berechnet. Außerdem werden in Abhängigkeit der EMK-Werte und des Läuferwiderstandes Werte des Magnetisierungsstromes i_μ berechnet. Die Werte des Magnetisierungsstromes i_μ und die Werte des Magnetisierungsflusses Ψ_μ werden gemeinsam in einem Diagramm eingetragen und ergeben eine Magnetisierungskennlinie des stromrichtergespeisten Asynchronmotors 10. Eine derartig ermittelte Magnetisierungskennlinie ist in der 2 näher dargestellt. Für die Auswertung dieser Magnetisierungskennlinie wird diese optimiert. Diese optimierte und die ermittelte Magnetisierungskennlinie sind gemeinsam im Diagramm nach 3 dargestellt. Die erstellte Magnetisierungskennlinie ist mittels einer unterbrochenen Linie dargestellt, wogegen die optimierte Kennlinie mittels einer nicht unterbrochenen Linie dargestellt ist.The answer to the test signal is the time course of the stator voltage u _{S of} the asynchronous motor 10 , from which a magnetization characteristic is created. For this purpose, an associated EMF value is calculated for each voltage value of the recorded time profile of the stator voltage u _S. This calculation already requires parameters such as stator resistance and leakage inductance. A flow value is calculated from each calculated EMF value by integration. In addition, values of the magnetizing current i _{μ are} calculated depending on the EMF values and the rotor resistance. The values of the magnetization current i _μ and the values of the magnetization flux Ψ _μ are entered together in a diagram and result in a magnetization characteristic of the converter-fed asynchronous motor 10 , Such a magnetization characteristic curve is in the 2 shown in more detail. This is optimized for the evaluation of this magnetization characteristic. This optimized and the determined magnetization characteristic are shown together in the diagram 3 shown. The magnetization characteristic curve is represented by a broken line, whereas the optimized characteristic curve is represented by an unbroken line.

Um die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen, wird dem Testsignal zunächst ein Stromblock mit umgekehrten Vorzeichen für eine vorbestimmte Zeitspanne vorausgeschickt. Danach erfolgt der Stromsprung. Der normierte Stromverlauf dieses zusammengesetzten Testsignals ist in einem Diagramm über den Zeit t der 4 dargestellt. Der zeitliche Verlauf der zugehörigen Ständerspannung u_S ist in einem Diagramm über der Zeit t in der 5 veranschaulicht, wobei der Spannungsverlauf ebenfalls als normierte Größe dargestellt ist. Durch die Verwendung dieses zusammengesetzten Testsignals muss der Magnetisierungsfluss Ψ_μ durch Null gehen. Dieser Zeitpunkt t_μ0 wird berechnet und liegt in dem Diagramm gemäß 5 beim normierten Zeitwert 300. Erst von diesem Zeitpunkt an werden die aus dem Zeitverlauf berechneten EMK-Werte integriert. Dadurch erhält man die tatsächliche Magnetisierungskennlinie, unbeeinflusst von einem durch Stromverdrängung bei schnellen dynamischen Vorgängen möglicherweise erhöhten Läuferwiderstand.In order to increase the accuracy of the method according to the invention, the test signal is first sent a current block with the opposite sign for a predetermined period of time. Then the current jump occurs. The normalized current profile of this composite test signal is shown in a diagram over time t 4 shown. The time course of the associated stator voltage u _S is shown in a diagram over time t in 5 illustrated, the voltage curve is also shown as a normalized variable. By using this composite test signal, the magnetization flux Ψ _μ must go through zero. This time t _μ0 is calculated and lies in the diagram according to 5 at the normalized fair value 300 , It is only from this point in time that the EMF values calculated from the course of time are integrated. This gives the actual magnetization characteristic, unaffected by a rotor resistance that may be increased by current displacement during fast dynamic processes.

Um nun zu dem Nennbetriebspunkt des stromichtergespeisten Asynchronmotors 10 zu gelangen, wird die erstellte Magnetisierungskennlinie ausgewertet. Dazu gibt es mehrere Verfahren. Bei einem ersten Verfahren wird jeweils eine Tangente durch den Anfangs- und den Endwert dieser erstellten Magnetisierungskennlinie gelegt. Diese beiden Tangenten bilden einen Schnittpunkt. Der dazugehörige Wert des Magnetisierungsstromes i_μ ist mit guter Näherung der Nenn-Magnetisierungsstrom i_μN. Dieser Nenn-Magnetisierungsstrom i_μN weist gemäß dem Diagramm nach 6 einen Flusswert auf, den Nenn-Magnetisierungsfluss Ψ_μN. Über den Parameter Nennfrequenz f_N kann man mit dem Nenn-Magnetisierungsfluss Ψ_μN die Nennspannung U_N des Asynchronmotors 10 mittels folgender Näherungsgleichung: UN ≈ √3·[2π·fN·(ΨN + Lσ·iμN) + rs·(R)·iμN] (1)mit

berechnen.Now to the nominal operating point of the converter-fed asynchronous motor 10 to arrive, the created magnetization characteristic is evaluated. There are several ways to do this. In a first method, a tangent is placed through the start and end values of this magnetization characteristic curve. These two tangents form an intersection. The associated value of the magnetizing current i _μ is, with good approximation, the nominal magnetizing _current i _μN . This nominal magnetization _current i _{μN verifies} according to the diagram 6 a flux value, the nominal magnetization flux Ψ _μN . With the nominal frequency f _N parameter, the nominal magnetizing flux Ψ _μN can be used to determine the nominal voltage U _{N of} the asynchronous motor 10 using the following approximation equation: U N ≈ √ 3 · [2π · f N · (Ψ N + Lσ · i ìN ) + r s · (R) · i ìN ] (1) With

to calculate.

Wird als Asynchronmotor 10 ein Normmotor verwendet, kann man unterstellen, dass die Norm-Nennspannungen bei einer entsprechenden Norm-Nennfrequenz gelten. Durch Auflösen der Näherungsgleichung (1) nach ψ ergibt sich folgende Gleichung:

Used as an asynchronous motor 10 If a standard motor is used, it can be assumed that the standard nominal voltages apply at a corresponding standard nominal frequency. Solving the approximation equation (1) according to ψ gives the following equation:

Trägt man diese Gleichung (2) für jede Normnennspannung in das Diagramm der aufgenommenen Magnetisierungskennlinie ein – in 6 ist dies beispielhaft für eine Normnennspannung ausgeführt – so lässt sich das Raster der Normnennspannung auf zugehörige Betriebspunkte auf der Kennlinie übertragen. Da diese Punkte im Flussbetrag um jeweils den Faktor √3 auseinanderliegen, gelingt in der Regel eine eindeutige Bestimmung von Nenn-Spannung U_N, Nennfluss Ψ_N, und Nennmagnetisierungsstrom i_μN bei der unterstellten Nenn-Frequenz f_N. Die dafür notwendigen Parameter Streuinduktivität und Ständerwiderstand sind mittels eines Selbstinbetriebnahmeverfahrens berechnet.If you enter this equation (2) for each nominal nominal voltage in the diagram of the recorded magnetization characteristic - in 6 if this is carried out as an example for a nominal nominal voltage - the grid of the nominal nominal voltage can be transferred to the associated operating points on the characteristic curve. Since these points in the flow amount each by a factor of √ 3 apart, it is usually possible to clearly determine the nominal voltage U _N , nominal flux Ψ _N , and nominal magnetizing current i _μN at the assumed nominal frequency f _N. The necessary parameters for leakage inductance and stator resistance are calculated using a self-commissioning procedure.

Die Bestimmung des Nenn-Stromes I_N erfolgt mit Hilfe von Schätzformeln. Unterstellt man, dass der Nennbetriebspunkt des Asynchronmotors 10 nahe einem optimalen Leistungsfaktor cosφ liegt, lässt sich mit dem aus der gemessenen Streuinduktivität und der aus der Magnetisierungskennlinie ermittelten Hauptinduktivität L_h = Ψ_μN/i_μN errechneten Streukoeffizienten σ = Lσ/L_h zunächst der Nenn-Leistungsfaktor cos_φN bestimmen. Dazu wird folgende Gleichung:

verwendet. Der Nenn-Leistungsfaktor cosφ_N und der Nenn-Magnetisierungsstrom i sind gemäß folgender Faustformel:

miteinander verknüpft. Mit der Gleichung (3) für den Nenn-Leistungsfaktor cosφ_N und der Gleichung (4) erhält man folgende Gleichung:

zur Abschätzung des Nenn-Stromes I_N. Mittels dieser Gleichung (5) wird der Nenn-Strom I_N in sehr guter Näherung abgeschätzt. Der Nenn-Strom I_N und der Nenn-Leistungsfaktor cosφ_N sind in der Stromortskurve des Ständerstromes eines Asynchronmotors in der komplexen Zahlenebene gemäß 7 eingetragen.The nominal current I _N is determined using estimation formulas. Assume that the nominal operating point of the asynchronous motor 10 is close to an optimal power factor cosφ, the nominal power factor cos _φN can be determined with the scattering coefficient σ = Lσ / L _h calculated from the measured leakage inductance and the main inductance L _h = Ψ _μN / i _μN determined from the magnetization characteristic. The following equation does this:

used. The nominal power factor cosφ _N and the nominal magnetizing current i are according to the following rule of thumb:

linked together. Equation (3) for the nominal power factor cosφ _N and equation (4) give the following equation:

to estimate the nominal current I _N. Using this equation (5), the nominal current I _{N is} estimated in a very good approximation. The nominal current I _N and the nominal power factor cosφ _N are in the current locus of the stator current of an asynchronous motor in the complex number plane according to 7 entered.

Dadurch, dass bei einem bekannten Selbstinbetriebnahme-Verfahren die Ermittlung einer Magnetisierungskennlinie und deren Auswertung integriert wird, erhält man ein automatisches Inbetriebnahme-Verfahren, das auf keine händisch eingegebenen Nenndaten eines Typenschildes eines stromrichtergespeisten Asynchronmotors 10 mehr angewiesen ist. Somit wird die Inbetriebnahme vereinfacht und es können selbst Asynchronmotoren feldorientiert betrieben werden, die nur ein unleserliches bzw. überhaupt kein Typenschild mehr aufweisen, ohne dass ein Fachmann der Inbetriebnahme diese Inbetriebnahme durchführen muss.Because the determination of a magnetization characteristic curve and its evaluation is integrated in a known self-commissioning method, an automatic commissioning method is obtained which does not refer to the manually entered nominal data of a rating plate of a converter-fed asynchronous motor 10 is more dependent. This simplifies commissioning and even asynchronous motors can be operated in a field-oriented manner that only have an illegible or no nameplate at all, without a commissioning specialist having to carry out this commissioning.

Claims

Method for automatic self-commissioning of a converter-fed asynchronous motor ( 10 ), whereby from the converter to the stationary asynchronous motor ( 10 ) a test signal is applied, a magnetization characteristic curve being created from a recorded time course of the response of the test signal, from which a characteristic curve point in the area of greatest curvature is determined, the coordinates (U _N , Ψ _N , i _μN ) of which are used to identify electrical ones Asynchronous motor parameters ( 10 ) and when parameterizing a regulation or control of an associated power converter.

A method according to claim 1, characterized in that the test signal is a current jump.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the test signal is a current block of predetermined length and preceded by the opposite sign.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the created magnetization characteristic by approximated a characteristic curve whose characteristic point with the maximum curvature is known is.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that with the help of standard nominal voltages and a standard nominal frequency the associated Characteristic point in the area of greatest curvature of the created magnetization characteristic is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a nominal power factor is calculated as a function of a scattering coefficient (σ), which is dependent on electrical parameters (Lσ, L _l ) of the asynchronous motor ( 10 ) is calculated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the nominal current is estimated as a function of determined machine parameters and the determined nominal magnetizing current (i _μN ).