Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich
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254 12 Spezielle Steuerverfahren für Drehstrommaschinen<br />
12.2 Direkte Fluss- und Drehmomentregelung<br />
12.2.1 Regelung mit Schalttabelle<br />
Bei den bek<strong>an</strong>nten feldorientierten Regelverfahren für Drehstrommaschinen werden üblicherweise<br />
die Regelgrössen Fluss und Drehmoment in getrennten Regelkreisen eingestellt.<br />
Sie ergeben, wie auch (12.2) und (12.1) zeigen, zwei zuein<strong>an</strong><strong>der</strong> orthogonale Komponenten<br />
für den Stromsollwert. Dieser lässt sich zum Beispiel mit Hilfe eines <strong>der</strong> bisher<br />
beschriebenen direkten Stromregelverfahrens einstellen. Bei <strong>der</strong> direkten Fluss- und Momentregelung<br />
werden die beiden Regelkreise zusammen mit dem eigentlichen Modulator<br />
auf einfache Weise in eine einzige Funktionseinheit zusammengefasst.<br />
Ausg<strong>an</strong>gspunkt dazu ist die Statorflussverkettung Ψ S , welche unter Beizug <strong>der</strong> dynamischen<br />
Gleichungen <strong>der</strong> ASM aus Kapitel 3.2.2.1 aus den Statorgrössen berechnet werden<br />
k<strong>an</strong>n.<br />
∫<br />
ΨS = ( u – R<br />
S Si )dt<br />
S<br />
Mit Hilfe von Ψ S und i S k<strong>an</strong>n <strong>an</strong>schliessend auf das Drehmoment geschlossen werden:<br />
3<br />
Mel --Im Ψ ∗ 3<br />
= (<br />
2 S iS)<br />
= --( Ψ<br />
2 S, αiS<br />
, β – ΨS, βiS<br />
, α)<br />
(12.5)<br />
(12.6)<br />
Damit sind die beiden Regelgrössen durch Klemmengrössen bestimmbar, wobei von den<br />
Maschinenparametern nur <strong>der</strong> Wi<strong>der</strong>st<strong>an</strong>d <strong>der</strong> Statorwicklung R S bek<strong>an</strong>nt sein muss. Im<br />
Bereich genügend grosser Drehzahl k<strong>an</strong>n zudem <strong>der</strong> Sp<strong>an</strong>nungsabfall R Si S häufig vernachlässigt<br />
werden.<br />
Im weiteren ist die Tatsache von Bedeutung, dass das Drehmoment eine Funktion <strong>der</strong><br />
Rotorkreisfrequenz ω R ist. Diese stellt, wie schon in Kapitel 2.2.2 (Bild 2.5) gezeigt wurde,<br />
die Differenz zwischen <strong>der</strong> Drehzahl und <strong>der</strong> Statorkreisfrequenz dar:<br />
M el<br />
= F( ωR) mit<br />
⎧ωR<br />
> 0 ⇒ Mel > 0<br />
⎨<br />
⎩ωR<br />
< 0 ⇒ Mel < 0<br />
(12.7)<br />
Da bei einem Antrieb das Drehmoment normalerweise die primär zu regelnde Grösse und<br />
die Statorkreisfrequenz eine <strong>der</strong> Stellgrössen darstellt, ist es sinnvoll, die Beziehung<br />
(12.7) in die Form (12.8) umzuw<strong>an</strong>deln:<br />
ωSSoll ,<br />
= FM ( el, Soll,<br />
ωmech) mit<br />
⎧Mel,<br />
Soll<br />
⎨<br />
⎩Mel,<br />
Soll<br />
> 0 ⇒ ωS> ωmech < 0 ⇒ ωS< ωmech (12.8)<br />
Die Gleichung zeigt, dass für ein positives Moment die Statorkreisfrequenz grösser als die<br />
mit <strong>der</strong> Polpaarzahl multiplizierte Drehzahl sein muss und für ein negatives Moment kleiner.<br />
Das Regelverfahren besteht darin, dass die Statorflussverkettung auf konst<strong>an</strong>tem Betrag<br />
|Ψ S,Soll | gehalten und mit <strong>der</strong> dem gewünschten Drehmoment entsprechenden Kreisfrequenz<br />
ω S,Soll rotiert wird. Da <strong>der</strong> Stromrichter nur diskrete Ausg<strong>an</strong>gssp<strong>an</strong>nungen einstellen<br />
k<strong>an</strong>n, ist dies, wie in Bild 12.5 dargestellt, nur für die kurzzeitig gemittelten Grössen
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