DE10341106A1

DE10341106A1 - System und Verfahren zur Motorsteuerung

Info

Publication number: DE10341106A1
Application number: DE10341106A
Authority: DE
Inventors: Dal Ho Cheong; June Hee Won; Jae Yoon Oh; Kyung Hoon Lee
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2004-05-06
Also published as: KR20040032647A; US6735284B2; KR100484819B1; CN1489278A; US20040070364A1; DE10341106A8; JP3803659B2; JP2004135491A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Motors. Das erfindungsgemäße Motorsteuerungssystem ist mit Folgendem Versehen: einem Dreiphasen-Spannungsgenerator (22) zum Ausgeben einer dreiphasigen Spannung an einen den Motor (M) ansteuernden Inverter (21); einem Winkel/Fest-Koordinatenwandler (23) zum Wandeln einer Bezugs-Magnetflussspannung und einer Bezugs-Drehmomentspannung in einem Winkelkoordinatensystem des Motors in Daten in einem festen Koordinatensystem und zum Ausgeben derselben an den Dreiphasen-Spannungsgenerator; einem Fest/Winkel-Koordinatenwandler (24) zum Wandeln eines vom Inverter gelieferten dreiphasigen Stroms in einen zweiphasigen Strom im Winkelkoordinatensystem; einer Abschätzeinheit (25) zum Abschätzen des Drehwinkels und der Rotordrehzahl des Motors bei Empfang der an den Fest/Winkel-Koordinatenwandler gelieferten Ströme; und einem Steuerblock (30; 40) zum Empfangen des abgeschätzten Drehwinkels und der Schätzdrehzahl und zum Ausgeben der Bezugs-Magnetflussspannung und der Bezugs-Drehmomentspannung, in denen ein Fehler kompensiert ist, der durch vom Motor angetriebene Lasten hervorgerufen wird, an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler. DOLLAR A So werden durch dieses Motorsteuerungssystem Geräusche und Schwingungen z. B. eines Kompressors stark verringert, ohne dass eine Beeinflussung durch Lastvariationen bestünde, wie sie durch Kompressions-/Expansionsschübe des Kompressors insbesondere beim Start des Motors erzeugt werden, und ...

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Motorsteuerung, insbesondere zum Beseitigen von beim Steuern des Motors erzeugtem Drehzahlruckeln und Geräuschen, wobei das Drehzahlruckeln durch Lastwechsel hervorgerufen wird, wie sie z. B. beim Antreiben eines einzelnen Rotationskompressors erzeugt werden. Nachfolgend wird das Drehzahlruckeln kurz als Ruckeln bezeichnet.
Typischerweise ist zum Wickeln eines Motors ein Motorsteuerungssystem zum Erkennen von Drehzahl- oder Magnetfluss-Information vom Motor erforderlich. Bei einem herkömmlichen Motorsteuerungssystem wird ein Drehzahlsensor, wie ein Drehmelder oder ein Impulscodierer, oder ein Magnetflusssensor verwendet, um die Drehzahl- und Magnetfluss-Information zu erkennen, jedoch sind diese Sensoren schwierig zu installie ren, und sie werden durch ihre Umgebung stark beeinflusst, wodurch unvermeidlich die Herstellkosten erhöht sind.
Daher wurden immer mehr Steuerungssysteme zur Motordrehzahlsteuerung ohne Verwendung eines Drehzahlsensors und eines Magnetflusssensors entwickelt. Wie es in der 1 dargestellt ist, verfügt ein derartiges sensorfreies Motorsteuerungssystem für einen Synchron-Reluktanzmotor über einen Dreiphasen-Spannungsgenerator 3 zum Ausgeben einer Dreiphasenspannung an einen den Motor 1 ansteuernden Inverter 2, eine Abschätzschaltung 4 zum Abschätzen der Rotordrehzahl und des Rotorwinkels des Motors 1, wenn dieser vom Inverter 2 Ströme i_u und i_v empfängt, einen ersten Subtrahierer 5 zum Erzeugen der Differenz zwischen einer Bezugsdrehzahl ω* für den Motor 1 und einer von der Abschätzeinheit 4 erzeugten Schätzdrehzahl ~ und eine Drehzahlsteuerung G zum Erzeugen eines Bezugs-Drehmomentstroms i*q auf Grundlage der genannten Differenz.
Das sensorfreie Motorsteuerungssystem für den Synchron-Reluktanzmotor verfügt ferner über einen Fest/Winkel-Koordinatenwandler 7 zum Wandeln des von der Schätzeinheit 4 abgeschätzten Werts in Werte i_d und i_q in einem rotierenden oder Winkelkoordinatensystem, einen zweiten Subtrahierer 8 zum Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom i*q und dem Ausgangswert des Fest/Winkel-Koordinatenwandlers 7, einen Magnetfluss-Sollwertgenerator 9 zum Erzeugen eines Bezugs-Magnetflussstroms i*_d entsprechend der Schätzdrehzahl ~ einen dritten Subtrahierer 10 zum Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom i*_d und einem Ist-Magnetflussstrom i_d, eine Stromsteuerung 11 zum Erzeugen einer Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und einer Bezugs-Drehmomentspannung V*_q beim Empfangen von Ausgangssignalen vom zweiten Subtrahierer 8 und vom dritten Subtrahierer 10 sowie einen Winkel/Fest-Koordinatenwandler 12 zum Wandeln des Ausgangs werts der Stromsteuerung 11 in Werte V*_α und V*_β eines festen Koordinatensystems.
Jedoch zeigt ein einzelner Rotationskompressor eine Lastcharakteristik, die eine Abhängigkeit vom Drehwinkel eines Motors zeigt, wie es in der 2a dargestellt ist, so dass sich eine Drehzahlcharakteristik für den Motor ergibt, wie sie entlang einer Zeitachse (t) in der 2b dargestellt ist. Genauer gesagt, können, da beim Antreiben von Flügeln des Kompressors Kompressions- und Expansionshübe ausgeführt werden, Ruckelerscheinungen entsprechend 60 – 100 U/Min. auftreten, wie es in der 2b entlang der Zeitachse (t) dargestellt ist, was zu unerwünschten Schwingungen und Geräuschen des Kompressors und einer Funktionsbeeinträchtigung desselben führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Motorsteuerung zu schaffen, durch die Ruckeln entfernt wird, das durch variable Lasten erzeugt werden kann, wie sie auftreten, wenn z. B. ein einzelner Rotationskompressor angetrieben wird, und die die Drehzahlcharakteristik des Motors beeinträchtigen können, um dadurch Schwingungen oder Geräusche des Kompressors zu beseitigen und sein Funktionsvermögen zu verbessern.

Diese Aufgabe ist durch das System gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und die Verfahren gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen 7 und 8 gelöst.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher verständlich werden.

1 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Steuerungs systems für einen Synchron-Reluktanzmotor;
2a und 2b sind Ansichten zum Veranschaulichen einer Lastcharakteristik bzw. einer Drehzahlcharakteristik eines einzelnen Rotationskompressors;
3 ist ein Blockdiagramm eines Motorsteuerungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
4a bis 4c sind Ansichten zum Veranschaulichen einer Lastcharakteristik, einer Drehzahlcharakteristik bzw. eines Kompensationssignals für den in der 3 dargestellten Motor;
5 ist ein detailliertes Schaltbild eines in der 3 dargestellten Drehzahlkompensators; und
6 ist ein Blockdiagramm eines Motorsteuerungssystems gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Das im Blockdiagramm der 3 dargestellte Motorsteuerungssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für einen Motor M verfügt über einen Dreiphasen-Spannungsgenerator 22, der es einem Inverter 21 ermöglicht, den Motor M entsprechend einem Steuersignal von einem Mikrocomputer (nicht dargestellt) dadurch zu betreiben, dass eine dreiphasige Spannung an den Inverter 21 angelegt wird. Das System verfügt ferner über einen Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23 zum Wandeln einer Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und einer Bezugs-Drehmomentspannung V*_q in einem Winkelkoor dinatensystem des Motors M in eine Magnetflussspannung V*_α und eine Drehmomentspannung V*_β in einem Festkoordinatensystem und zum Ausgeben dieser zwei erzeugten Spannungen an den Dreiphasen-Spannungsgenerator 22, und einen Fest/Winkel-Koordinatenwandler 24 zum Wandeln eines dreiphasigen Stroms (i_u, i_v, i_w), der dem Motor M vom Inverter 21 zugeführt wird, in einen zweiphasigen Strom, um Ströme in einem festen Koordinatensystem in solche in einem Winkelkoordinatensystem zu wandeln.
Das Motorsteuerungssystem verfügt ferner über eine Abschätzeinheit 25 zum Abschätzen des Drehwinkels und der Rotordrehzahl des Motors M bei Empfang der dem Fest/Winkel-Koordinatenwandler 24 zugeführten Ströme i_u und i_v und zum Ausgeben eines abgeschätzten Drehwinkels und einer abgeschätzten Rotordrehzahl des Motors M an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23 und den Fest/Winkel-Koordinatenwandler 24, und einen Steuerblock 30 zum Empfangen des abgeschätzten Drehwinkels und der Schätzdrehzahl ω von der Abschätzeinheit 25 und zum Ausgeben der Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und der Bezugs-Drehmomentspannung V*_q im Winkelkoordinatensystem des Motors M an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23, um einen Fehler zu kompensieren, wie er erzeugt wird, wenn eine variable Last durch den Motor M angetrieben wird.
Insbesondere kompensiert der Steuerblock 30 ein vom Motor M erzeugtes Ruckeln aufgrund variabler Lasten, wenn z. B. ein Kompressor angetrieben wird, in dem die Bezugs-Magnetflussspannung v*_d und die Bezugs-Drehmomentspannung V*q im Winkelkoordinatensystem an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23 ausgegeben werden. Daher kann das Motorsteuerungssystem in maximaler Weise die Erzeugung von Ruckeln durch die Last des Motors M verhindern.
Der Steuerblock 30 verfügt über einen ersten Subtrahierer 31 zum Erzeugen der Differenz zwischen einer Bezugsdrehzahl ω* des Motors M und einer Schätzdrehzahl ~ für den Mator von der Abschätzeinheit 25, eine Drehzahlsteuerung 32 zum Erzeugen eines die Drehzahl des Motors M erzeugenden Bezugs-Drehmomentstroms i*_q bei Empfang der Differenz zwischen der Bezugsdrehzahl ω* und der Schätzdrehzahl ~vom ersten Subtrahierer, einen zweiten Subtrahierer 33 zum Erzeugen der Differenz zwischen dem von der Drehzahlsteuerung 32 erzeugten Bezugs-Drehmomentstrom i*_q und einem vom Fest/Winkel-Koordinatenwandler 24 erzeugten Ist-Drehmomentstrom i_q, einen Magnetfluss-Sollwertgenerator 34 zum Steuern des Magnetflusses entsprechend der Schätzdrehzahl ~ des Motors M, um einen Bezugs-Magnetflussstrom i*_d zu erzeugen, und einen dritten Subtrahierer 35 zum Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Magnetflussstrom i*_d und einem vom Fest/Winkel-Koordinatenwandler 24 erzeugten Ist-Magnetflussstrom i_d.
Der Steuerblock 30 verfügt ferner über eine Stromsteuerung 36 zum Erzeugen einer Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und einer Bezugs-Drehmomentspannung V*_q im Winkelkoordinatensystem entsprechend der Differenz zwischen den Strömen i*_d und i_d und zum Ausgeben der Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und der Bezugs-Drehmomentspannung V*_g an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23 sowie einen Drehzahlkompensator 37 zum Ausgeben eines Kompensationssignals Δi*_q zum Kompensieren einer Welligkeit im Bezugs-Drehmomentstrom i*_q, wie von der Drehzahlsteuerung 32 geliefert, und wie an den zweiten Subtrahierer 33 geliefert.
Der Drehzahlkompensator 37 erzeugt das Kompensationssignal Δi*_q entsprechend Lasten, wie aus dem Rotationswinkel des Motorrotors ermittelt, oder er erzeugt das Kompensationssignal Δi*_g auf Grundlage des aus der Schätzdrehzahl des Motors M erzeugten Welligkeitssignals. Vorzugsweise existiert zwischen dem Kompensationssignal Δi*_q und dem Welligkeitssignal eine Phasendifferenz von 180°. Jedoch ist zu beachten, dass das Ruckeln selbst dann verringert wird, wenn zwischen dem KompensationssignalΔi*_q und dem Welligkeitssignal nicht genau eine Phasendifferenz von 180° vorliegt.
Die 4a ist eine Lastcharakteristik zum Veranschaulichen der Last, wie sie durch Kompressions-/Expansionshübe eines Kompressors verursacht wird, der durch den Motor mit dem Motorsteuerungssystem des Ausführungsbeispiels angetrieben wird. Gemäß dieser 4a variiert die Last des Kompressors periodisch abhängig vom Drehwinkel des Motorrotors.
Die 4b zeigt die Schätzdrehzahl ~ des Rotors, wie sie durch die in der 4a dargestellte Lastcharakteristik des Motors verursacht wird. Wie es in der 4b dargestellt ist, ist die Schätzdrehzahl ~ des Motors eine von der Abschätzeinheit 25 abgeschätzte Drehzahl, und diese Schätzdrehzahl und ein abgeschätzter Drehwinkel (oder die Position des Motors), wie von der Abschätzeinheit 25 erzeugt, werden als Ist-Drehzahl bzw. als Ist-Drehwinkel im Motorsteuerungssystem verwendet.
Gemäß der 4b zeigt die durch die durchgezogene Linie dargestellte Schätzdrehzahl ~ viel mehr Welligkeit Δω als die durch eine gestrichelte Linie dargestellte Bezugsdrehzahl ω*. Die Stärke des vom Drehzahlkompensator 37 erzeugten Kompensationssignals Δi*_q wird auf Grundlage der Stärke der Welligkeitskomponente Δω bestimmt.
Die 4c ist ein Kurvenbild zum Darstellen des Kompensationssignals Δi*_q auf der Zeitachse. Der unter dem Kompensationssignal Δi*_q dargestellte Drehwinkel Θ soll graphisch die Variation des Kompensationssignals Δi*_q abhängig vom Drehwinkel des Motors veranschaulichen. In diesem Fall wird die Stärke Δ des Kompensationssignals Δi*_q stark durch die Stärke der Welligkeitskomponente Δω beeinflusst, wie es in der Drehzahlcharakteristik der 4b dargestellt ist.
Das in der 5 dargestellte Schaltbild des Drehzahlkompensators 37 verfügt über eine Nachschlageeinheit 37a zum Eintragen einer Grundwellenkomponente des Kompensationssignals, wobei sowohl eine in der Lastcharakteristik des Motors erzeugte Welligkeitskomponente als auch eine in der Drehzahlcharakteristik erzeugte Welligkeitskomponente Δω berücksichtigt sind, in eine Nachsohlagetabelle, eine PI(Proportional-Integral)-Einheit 37b zum Bestimmen der Stärke Δ des Kompensationssignals Δi*_q in der Richtung zum Verringern der in der Drehzahlcharakteristik erzeugten Welligkeitskomponente Δω sowie einen Kombinierer 37c zum Kombinieren des Ausgangssignals der Nachschlageeinheit 37a mit dem Ausgangssignal der PI-Einheit 37b, um das Kompensationssignal Δi*_q zu erzeugen.
Typischerweise ist das Ausgangssignal der Drehzahlsteuerung 32 ein Strom i*_q, der als Stromsollwert auf der q-Achse eines Winkelkoordinatensystems dient. Der Stromsollwert wird allgemein als DC(Gleichstrom)-Wert angegeben, wobei er eine Beschränkung hinsichtlich einer Verringerung der durch die Lastcharakteristik Welligkeitskomponente Δω zeigt. Daher muss der Drehzahlkompensator 37 das Kompensationssignal unter Berücksichtigung der Drehmomentcharakteristik auf das Ausgangssignal i*_q der Drehzahlsteuerung 32 anwenden.
Wie es in der 4a dargestellt ist, wird die Beziehung zwischen der Lastcharakteristik, der Welligkeitskomponente und dem Drehwinkel des Rotors bestimmt, wenn ein Kompressor konstruiert wird. Genauer gesagt, kann dann, wenn die Konfiguration des Kompressors bestimmt wird, wobei gleichzeitig ein vorgegebener Relativabstand zwischen einem Rotor und Motorflügeln eingehalten wird, eine konstante Beziehung zwi schen der Lastcharakteristik, der Welligkeitskomponente und dem Drehwinkel eingestellt werden.
Der Drehzahlkompensator 37 erzeugt ein Kompensationssignal unter Bezugnahme auf die Nachschlageeinheit 37a mit einer Grundwellenkomponente, wobei die genannte konstante Beziehung berücksichtigt wird, und daher wird die durch die Welligkeitskomponente hervorgerufene Grundwellenkomponente kompensiert.
Außerdem verfügt das Motorsteuerungssystem ferner über Begrenzer 38a und 38b zum Begrenzen des Minimal-/Maximalwerts der Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und der Bezugs-Drehmomentspannung V*_q, wie sie an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23 geliefert werden, um dadurch in den Ausgangssignalen V*_d und V*_q der Stromsteuerung 36 Stabilität zu erzielen.
Die G ist ein Blockdiagramm eines Motorsteuerungssystems gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Gemäß der 6 verfügt dieses Motorsteuerungssystem für einen Motor M über einen Dreiphasen-Spannungsgenerator 22, der es einem Inverter 21 ermöglicht, den Motor M entsprechend einem Steuersignal von einem Mikrocomputer (nicht dargestellt) dadurch anzusteuern, dass eine dreiphasige Spannung an den Inverter 21 gelegt wird. Das System verfügt ferner über einen Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23 zum Wandeln einer Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und einer Bezugs-Drehmomentspannung V*_q in einem Winkelkoordinatensystem des Motors M in eine Magnetflussspannung V*_α und eine Drehmomentspannung V*_β in einem festen Koordinatensystem und zum Ausgeben dieser erzeugten Spannungen an den dreiphasigen Spannungsgenerator 22, einen Fest/Winkel-Koordinatenwandler 24 zum Wandeln eines dem Motor M vom Inverter 21 zugeführten dreiphasigen Stroms (i_u, i_v, i_w) in einen zweiphasigen Strom, um Ströme in einem festen Koordinatensystem in solche in einem Winkelkoordinatensystem zu wandeln, und eine Abschätzeinheit 21 zum Abschätzen des Drehwinkels und der Rotordrehzahl des Motors M bei Empfang der dem Fest/Winkel-Koordinatenwandler 24 zugeführten Ströme iu und iv und zum Ausgeben des abgeschätzten Drehwinkels und der abgeschätzten Rotordrehzahl des Motors M an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23 und den Fest/Winkel-Koordinatenwandler 24.
Das Motorsteuerungssystem verfügt ferner über einen Steuerblock 40 mit einem ersten Subtrahieret 41 zum Erzeugen der Differenz zwischen der Bezugsdrehzahl ω* des Motors M und einer von der Abschätzeinheit 25 erzeugten Schätzdrehzahl ~ einer Drehzahlsteuerung 42 zum Erzeugen eines die Drehzahl des Motors M steuernden Bezugs-Drehmomentstroms i*q bei Empfang zwischen der Bezugsdrehzahl ω* und der Schätzdrehzahl ~ vom ersten Subtrahieret 41, einem zweiten Subtrahieret 43 zum Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom i*q und einem Ist-Drehmomentstrom iq, einem Magnetfluss-Sollwertgenerator 44 zum Steuern des Magnetflusses entsprechend der Schätzdrehzahl ~ zum Erzeugen eines Bezugs-Magnetflussstroms i*_d, einem dritten Subtrahierer 45 zum Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Magnetflussstrom i*_d und einem Ist-Magnetflussstrom i_d, einer Stromsteuerung 46 zum Erzeugen einer Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und einer Bezugs-Drehmomentspannung V*_q entsprechend den Ausgangssignalen des zweiten Subtrahierers 43 und des dritten Subtrahierers 45 und zum Ausgeben dieser erzeugten Spannungen an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23, und einem Drehzahlkompensator 47 zum Ausgeben eines Kompensationssignals Δω* zum Kompensieren von Welligkeitssignalen, wie sie in den vom ersten Subtrahieren 41 erzeugten prehzahl-Differenzsignalen aufgrund variabler Lasten am Motor M erzeugt werden, an den ersten Subtrahierer 41.
Der Drehzahlkompensator 47 ist unter Verwendung desselben Prinzips, wie es durch die 3 zur ersten Ausführungsform veranschaulicht ist, konfiguriert, jedoch gibt er, abweichend vom Drehzahlkompensator 37 der 3, ein Kompensationssignal Δω*, das als Kompensationswert für einen Drehzahl-Sollwert dient, anstelle eines Kompensationswerts für einen Stromsollwert an den ersten Subtrahierer 41 aus.
Auf dieselbe Weise wie das Motorsteuerungssystem der durch die 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform kann das Motorsteuerungssystem gemäß dieser anderen bevorzugten Ausführungsform ferner über Begrenzer 48a und 48b zum Begrenzen der Minimal-/Maximalwerte der Bezugs-Magnetflussspannung V*_d und der Bezugs-Drehmomentspannung V*_q, wie sie an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler 23 geliefert werden, verfügen, um dadurch Stabilität in diesen Ausgangssignalen der Stromsteuerung 4G zu erzielen.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Steuern des Motors im Einzelnen beschrieben.
In einem Schritt (a) wird die Differenz zwischen einer Bezugsdrehzahl und einer Schätzdrehzahl des Motors erzeugt.
In einem Schritt (b) wird ein Bezugs-Drehmomentstrom zum Steuern der Motordrehzahl entsprechend der im Schritt (a) erzeugten Drehzahldifferenz erzeugt, während der Magnetfluss entsprechend der Schätzdrehzahl des Motors gesteuert wird, wobei ein Bezugs-Magnetflussstrom erzeugt wird.
In einem Schritt (c) wird die Differenz zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom und dem Ist-Drehmomentstrom des Motors erzeugt, und gleichzeitig wird die Differenz zwischen dem Bezugs-Magnetflussstrom und dem Ist-Magnetflussstrom erzeugt, so dass im im obigen Schritt (b) erzeugten Bezugs-Drehmo mentstrom keine durch die Motorlast erzeugten Welligkeiten bestehen.
In einem Schritt (d) werden eine. Bezugs-Magnetflussspannung und eine Bezugs-Drehmomentspannung abhängig von den Differenzen gemäß dem obigen Schritt (c) erzeugt, und sie werden dann an den Dreiphasen-Spannungsgenerator geliefert, damit dieser eine Dreiphasenspannung an den Inverter zum Ansteuern des Motors ausgibt.
Abschließend steuert der Inverter im Schritt (e) den Motor unter Verwendung der im obigen Schritt (d) empfangenen Dreiphasenspannung.
Genauer gesagt, beinhaltet der Schritt (c) die folgenden Schritte: c1) Nachschlagen in einer Nachschlagetabelle, die eine Grundwellenkomponente eines Kompensationssignals speichert, unter Berücksichtigung sowohl einer in der Lastcharakteristik des Motors erzeugten Welligkeitskomponente als auch einer in der Drehzahlcharakteristik erzeugten Welligkeitskomponente; c2) Bestimmen der Stärke des Kompensationssignals in der Richtung zum Verringern der in der Drehzahlcharakteristik erzeugten Welligkeitskomponente; und c3) Erzeugen eines Kompensationssignals entsprechend der Ermittlungsergebnissen der Schritte (c1) und (c2) und Entfernen von durch die Motorlast hervorgerufenen Welligkeiten aus der Differenz zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom und dem Ist-Drehmomentstrom.
Ferner kann, um durch die Motorlast erzeugte Welligkeiten aus der Differenz zwischen der Schätzdrehzahl und der Bezugsdrehzahl im Schritt (a) anstatt im Schritt (c) zu entfernen, ein Kompensationssignal unter Bezugnahme auf die Nachschlagetabelle so erzeugt werden, dass die in der Differenz zwischen der Schätzdrehzahl und der Bezugsdrehzahl vor handenen Welligkeiten entfernt werden können.
Wie es aus der obigen Beschreibung erkennbar ist, ist ein erfindungsgemäßes Motorsteuerungssystem mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen versehen. Daher verringert es Geräusche und Schwingungen z. B. eines Kompressors stark, ohne durch Lasten beeinflusst zu werden, wie sie durch die Kompressions-/Expansionshübe des Kompressors, insbesondere beim Start des Motors erzeugt werden, und es wird eine Funktionsbeeinträchtigung des Kompressors verhindert.

Claims

Motorsteuerungssystem mit: – einem Dreiphasen-Spannungsgenerator (22) zum Ausgeben einer dreiphasigen Spannung an einen den Motor (M) ansteuernden Inverter (21); – einem Winkel/Fest-Koordinatenwandler (23) zum Wandeln einer Bezugs-Magnetflussspannung und einer Bezugs-Drehmomentspannung in einem Winkelkoordinatensystem des Motors (M) in Daten in einem festen Koordinatensystem und zum Ausgeben der Daten an den Dreiphasen-Spannungsgenerator; – einem Fest/Winkel-Koordinatenwandler (24) zum Wandeln eines vom Inverter an den Motor gelieferten dreiphasigen Stroms in einen zweiphasigen Strom, um Ströme des festen Koordinatensystems in solche des Winkelkoordinatensystems zu wandeln; – einer Abschätzeinheit (25) zum Abschätzen des Drehwinkels und der Rotordrehzahl des Motors bei Empfang der an den Fest/Winkel-Koordinatenwandler gelieferten Ströme; und – einem Steuerblock (30; 40) zum Empfangen des abgeschätzten Drehwinkels und der Schätzdrehzahl von der Abschätzeinheit und zum Ausgeben der Bezugs-Magnetflussspannung und der Bezugs-Drehmomentspannung, in denen ein Fehler kompensiert ist, der durch vom Motor angetriebene Lasten hervorgerufen wird, an den Winkel/Fest-Koordinatenwandler.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock (30) Folgendes aufweist: – einen ersten Subtrahierer (31; 41) zum Erzeugen der Differenz zwischen einer Bezugsdrehzahl des Motors (M) und einer durch die Abschätzeinheit (25) abgeschätzten Schätzdrehzahl desselben; – eine Drehzahlsteuerung (32; 42) zum Erzeugen eines die Drehzahl des Motors steuernden Bezugs-Drehmomentstroms bei Empfang der Differenz zwischen der Bezugsdrehzahl und der Schätzdrehzahl vom ersten Subtrahierer; – einen zweiten Subtrahierer (33; 43) zum Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom und dem Ist-Drehmomentstrom; – einen Magnetfluss-Sollwertgenerator (34; 44) zum Erzeugen eines Bezugs-Magnetflussstroms durch Steuern des Magnetflusses entsprechend der Schätzdrehzahl; – einen dritten Subtrahierer (35; 45) zum Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Magnetflussstrom und dem Ist-Magnetflussstrom; – eine Stromsteuerung (36; 46) zum Erzeugen einer Bezugs-Magnetflussspannung und einer Bezugs-Drehmomentspannung entsprechend der vom dritten Subtrahierer (35) erzeugten Ausgangssignaldifferenz; und – einen Drehzahlkompensator (37; 47) zum Ausgeben –– entweder a) eines Kompensationssignals zum Kompensieren von Welligkeiten, wie sie im von der Drehzahlsteuerung (32) erzeugten Bezugs-Drehmomentstrom erzeugt sind, an den zweiten Subtrahierer (33); –– oder b) eines Kompensationssignals zum Kompensieren von Welligkeiten, wie sie in vom ersten Subtrahierer (41), erzeugten Drehzahldifferenzsignalen aufgrund von Lasten am Motor erzeugt sind, an den ersten Subtrahierer.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlkompensator (47) das Kompensationssignal entsprechend Lasten erzeugt, wie sie abhängig vom Drehwinkel des Motorrotors erkannt werden.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlkompensator (47) das Kompensationssignal. auf Grundlage eines Welligkeitssignalverlaufs erzeugt, wie er in der Schätzdrehzahl des Motors (M) erzeugt wird.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationssignal und der Welligkeitssignalverlauf um 180° gegeneinander phasenverschoben sind.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlkompensator (47) Folgendes aufweist: – eine Nachschlageeinheit (37a) zum Eintragen einer Grundwellenkomponente des Kompensationssignals unter Berücksichtigung sowohl einer in der Lastcharakteristik des Motors (M) erzeugten Welligkeitskomponente als auch einer in der Drehzahlcharakteristik erzeugten Welligkeitskomponente in eine Nachschlagetabelle; – eine PI(Proportional-Integral)-Einheit (37b) zum Ermitteln der Stärke des Kompensationssignals in der Richtung zum Verringern der in der Drehzahlcharakteristik erzeugten Welligkeitskomponente; und – einen Kombinierer (37c) zum Kombinieren des Ausgangssignals der Nachschlageeinheit mit dem Ausgangssignal der PI-Einheit, um das Kompensationssignal zu erzeugen.
Motorsteuerungsverfahren mit den folgenden Schritten: a) Erzeugen der Differenz zwischen einer Bezugsdrehzahl und einer Schätzdrehzahl eines Motors (M); b) Erzeugen eines Bezugs-Drehmomentstroms zum Steuern der Motordrehzahl entsprechend der im Schritt a) erzeugten Drehzahldifferenz, wobei gleichzeitig der Magnetfluss entsprechend der Schätzdrehzahl des Motors gesteuert wird, und Erzeugen eines Bezugs-Magnetflussstroms; c) Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Magnetflussstrom und dem Ist-Magnetflussstrom gleichzeitig mit dem Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom und dem Ist-Drehmomentstrom des Motors, um so Welligkeiten zu kompensieren, wie sie im im Schritt b) erzeugten Bezugs-Drehmomentstrom für den Motor erzeugt sind; d) Erzeugen einer Bezugs-Magnetflussspannung und einer Be zugs-Drehmomentspannung entsprechend den im Schritt c) erzeugten einzelnen Differenzen, und Liefern der Bezugs-Magnetflussspannung und der Bezugs-Drehmomentspannung an einen Dreiphasen-Spannungsgenerator, der dazu dient, eine dreiphasige Spannung an eine den Motor ansteuernden Inverter auszugeben; e) Ermöglichen einer Steuerung des Motors durch den Inverter bei Empfang der im Schritt d) erzeugten dreiphasigen Spannung.
Motorsteuerungsverfahren mit den folgenden Schritten: a) Erzeugen der Differenz zwischen einer Bezugsdrehzahl und einer Schätzdrehzahl eines Motors (M), um eine Welligkeitskomponente zu kompensieren, wie sie durch Lasten am Motor in der Schätzdrehzahl erzeugt wird; b) Erzeugen eines Bezugs-Drehmomentstroms zum Steuern der Motordrehzahl entsprechend der im Schritt a) erzeugten Drehzahldifferenz, wobei gleichzeitig der Magnetfluss entsprechend der Schätzdrehzahl des Motors gesteuert wird, und Erzeugen eines Bezugs-Magnetflussstroms; c) Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Magnetflussstrom und dem Ist-Magnetflussstrom gleichzeitig mit dem Erzeugen der Differenz zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom und dem Ist-Drehmomentstrom des Motors; d) Erzeugen einer Bezugs-Magnetflussspannung und einer Bezugs-Drehmomentspannung entsprechend den im Schritt c) erzeugten einzelnen Differenzen, und Liefern der Bezugs-Magnetflussspannung und der Bezugs-Drehmomentspannung an einen Dreiphasen-Spannungsgenerator, der dazu dient, eine dreiphasige Spannung an eine den Motor ansteuernden Inverter auszugeben; e) Ermöglichen einer Steuerung des Motors durch den Inverter bei Empfang der im Schritt d) erzeugten dreiphasigen Spannung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c) die folgenden Schritte beinhaltet: c1) Bezugnahme auf eine Nachschlagetabelle, die eine Grundwellenkomponente eines Kompensationssignals speichert, das sowohl eine in der Lastcharakteristik des Motors erzeugte Welligkeitskomponente als auch eine in der Drehzahlcharakteristik erzeugte Welligkeitskomponente berücksichtigt; c2) Bestimmen der Stärke des Kompensationssignals in der Richtung einer Verringerung der in der Drehzahlcharakteristik erzeugten Welligkeitskomponente; und c3) Erzeugen eines Kompensationssignals entsprechend den Bestimmungsergebnissen der Schritte c1) und c2), und Entfernen von durch Motorlasten hervorgerufenen Welligkeiten aus der Differenz zwischen der Bezugsdrehzahl und der Schätzdrehzahl.