[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102015223365A1 - Method for determining a d and q current for controlling a permanent-magnet synchronous machine - Google Patents

Method for determining a d and q current for controlling a permanent-magnet synchronous machine Download PDF

Info

Publication number
DE102015223365A1
DE102015223365A1 DE102015223365.0A DE102015223365A DE102015223365A1 DE 102015223365 A1 DE102015223365 A1 DE 102015223365A1 DE 102015223365 A DE102015223365 A DE 102015223365A DE 102015223365 A1 DE102015223365 A1 DE 102015223365A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
synchronous machine
current
torque
operating point
currents
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015223365.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Joao Bonifacio
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102015223365.0A priority Critical patent/DE102015223365A1/en
Publication of DE102015223365A1 publication Critical patent/DE102015223365A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22Current control, e.g. using a current control loop
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Steuergerät (6) zur Ermittlung eines Bund eines q-Stromes (id, iq) zur Ansteuerung einer permanenterregten Synchronmaschine (1), so dass diese ein vorgegebenes Drehmoment (T) ausgibt. Dabei wird ausgehend von einem ersten d-Strom (id1) zur Einstellung des Drehmoments (T) an einem MTPA-Betriebspunkt (P1) der Synchronmaschine (1) und ausgehend von einem zweiten d-Strom (id2) zur Einstellung des Drehmoments (T) an einem MTPV-Betriebspunkt (P2) der Synchronmaschine (1) der d- und q-Strom (id, iq) zur Ansteuerung der Synchronmaschine (1) mittels eines Näherungsverfahrens iterativ ermittelt.The invention relates to a method and a control device (6) for determining a collar of a q-current (id, iq) for driving a permanent-magnet synchronous machine (1), so that this outputs a predetermined torque (T). Starting from a first d-current (id1) for adjusting the torque (T) at an MTPA operating point (P1) of the synchronous machine (1) and starting from a second d-current (id2) for adjusting the torque (T) at a MTPV operating point (P2) of the synchronous machine (1), the d and q current (id, iq) for driving the synchronous machine (1) by means of an approximation method iteratively determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines d-Stromes und eines q-Stromes zur Ansteuerung einer permanenterregten Synchronmaschine (PMSM, „permanent magnet synchronous motor”), so dass diese ein vorgegebenes Drehmoment ausgibt. Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät zur Ansteuerung eines Wechselrichters mittels dessen eine permanenterregte Synchronmaschine mit elektrischem Strom versorgt wird, sodass diese ein dem Steuergerät vorgegebenes Drehmoment ausgibt, wobei das Steuergerät ein Ermittlungsmodul aufweist, welches dazu ausgeführt ist, einen d- und einen q-Strom der Synchronmaschine zu ermitteln, der erforderlich ist, damit diese das vorgegebene Drehmoment ausgibt.The invention relates to a method for determining a d-current and a q-current for driving a permanent-magnet synchronous machine (PMSM, "permanent magnet synchronous motor"), so that it outputs a predetermined torque. The invention also relates to a control device for controlling an inverter by means of which a permanent-magnet synchronous machine is supplied with electric current, so that it outputs a predetermined torque to the control unit, wherein the control device has a determination module, which is designed to d and a q current the synchronous machine required to output the predetermined torque.

Beispielsweise aus der US 6,936/991 B2 ist ein Verfahren und ein Steuergerät zur Ermittlung eines d-Stromes und eines q-Stromes zur Ansteuerung einer permanenterregten Synchronmaschine bekannt.For example, from the US 6,936 / 991 B2 a method and a control device for determining a d-current and a q-current for driving a permanent-magnet synchronous machine is known.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren und Steuergerät zur Ermittlung des d- und q-Stromes zur Ansteuerung einer permanenterregten Synchronmaschine bereitzustellen.The object of the invention is to provide a simplified method and control device for determining the d- and q-current for driving a permanent-magnet synchronous machine.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Steuergerät mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.This object is achieved by a method and a control device having the features of the main claims. Preferred embodiments can be taken from the respective dependent claims.

Demnach wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der d- und q-Strom zur Ansteuerung einer permanenterregten Synchronmaschine ermittelt wird, so dass diese ein vorgegebenes, d. h. gewünschtes, Drehmoment ausgibt. Hierbei wird ausgehend von einem ersten d-Strom und ggf. ersten q-Strom zur Einstellung des Drehmoments an einem MTPA-Betriebspunkt der Synchronmaschine und ausgehend von einem zweiten d-Strom und ggf. zweiten q-Strom zur Einstellung des Drehmoments an einem MTPV-Betriebspunkt der Synchronmaschine der d- und q-Strom zur Ansteuerung der Synchronmaschine mittels eines Näherungsverfahrens iterativ ermittelt.Accordingly, a method is proposed in which the d- and q-current for controlling a permanent-magnet synchronous machine is determined so that they have a predetermined, d. H. desired, outputs torque. Starting from a first d-current and possibly the first q-current for setting the torque at an MTPA operating point of the synchronous machine and starting from a second d-current and possibly second q-current for adjusting the torque at an MTPV Operating point of the synchronous machine, the d- and q-current to control the synchronous machine by means of an approximate method iteratively determined.

Demnach wird auch ein Steuergerät zur Ansteuerung eines Wechselrichters mittels dessen eine permanenterregte Synchronmaschine mit elektrischem Strom versorgt wird, sodass diese ein dem Steuergerät vorgegebenes Drehmoment ausgibt, vorgeschlagen. Das Steuergerät weist dabei ein Ermittlungsmodul auf, welches dazu ausgeführt ist, den d- und q-Strom der Synchronmaschine, der erforderlich ist, damit diese das vorgegebene Drehmoment ausgibt, mittels eines Näherungsverfahrens iterativ zu ermitteln. Hierbei ist das Ermittlungsmodul ausgeführt, um ausgehend von dem ersten d-Strom zur Einstellung des Drehmoments an einem MTPA-Betriebspunkt der Synchronmaschine und ausgehend von dem zweiten d-Strom zur Einstellung des Drehmoments an einem MTPV-Betriebspunkt der Synchronmaschine den d- und q-Strom zur Ansteuerung der Synchronmaschine zu ermitteln.Accordingly, a control device for controlling an inverter by means of which a permanent-magnet synchronous machine is supplied with electric current, so that it outputs a predetermined torque to the control unit proposed. In this case, the control unit has a determination module which is designed to iteratively determine the d and q current of the synchronous machine which is required for it to output the predetermined torque by means of an approximation method. In this case, the determination module is designed to generate the d- and q- starting from the first d-current for setting the torque at a MTPA operating point of the synchronous machine and starting from the second d-current for adjusting the torque at a MTPV operating point of the synchronous machine. Determine current to control the synchronous machine.

Der d- und q-Strom bilden die Anteile des durch die Synchronmaschine fließenden elektrischen (Gesamt-)Stromes in einem mit dem magnetischen Rotorfluss bzw. dem Rotor der Synchronmaschine mitbewegten d-q-Koordinatensystem.The d and q currents form the proportions of the electrical (total) current flowing through the synchronous machine in a d-q coordinate system moved together with the magnetic rotor flux or the rotor of the synchronous machine.

Bei dem vorgeschlagenen Näherungsverfahren werden also zwei Ausgangspunkte als Startbedingungen vorgegeben werden, nämlich der MTPA-Betriebspunkt und der MTPV-Betriebspunkt der Synchronmaschine, jeweils bei dem vorgegebenen Drehmoment. Dabei bedeuten MTPA = maximum torque per ampere und MTPV = maximum torque per voltage. MTPA und MTPV bilden im d-q-Koordinatensystem jeweils eine an sich bekannte Kurve. Ebenso bildet das vorgegebene Drehmoment eine an sich bekannte Kurve im d-q-Koordinatensystem, im Detail eine Hyperbel. Die Kurven des MTPA und MTPV schneiden die Kurve des vorgegebene Drehmoment im d-q-Koordinatensystem jeweils in (genau) einem Punkt, der durch einen d- und q-Strom definiert ist. Diese Schnittpunkte bzw. die dortigen Ströme sind also bestimmbar. Jeder Schnittpunkt bildet einen bestimmten Betriebspunkt der Synchronmaschinem, den MTPA-Betriebspunkt und den MTPV-Betriebspunkt.In the proposed approximation method, therefore, two starting points will be specified as starting conditions, namely the MTPA operating point and the MTPV operating point of the synchronous machine, in each case at the predetermined torque. MTPA = maximum torque per ampere and MTPV = maximum torque per voltage. MTPA and MTPV each form a known curve in the d-q coordinate system. Likewise, the predetermined torque forms a per se known curve in the d-q coordinate system, in detail a hyperbola. The curves of the MTPA and MTPV intersect the curve of the given torque in the d-q coordinate system at (exactly) one point, respectively, defined by a d and q current. These intersections or the currents there are therefore determinable. Each intersection forms a particular operating point of the synchronous machines, the MTPA operating point and the MTPV operating point.

Ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Schnittpunkte, d. h. des MTPA- und MTPV-Betriebspunktes, bzw. der jeweiligen d- und q-Ströme ist beispielsweise der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2015 209 624.6 der Anmelderin entnehmbar. Diese Ströme dienen als Ausgangspunkte für das Näherungsverfahren. Das Näherungsverfahren ist iterativ, d. h. es wird sich Schritt für Schritt dem Optimum für den d- und q-Strom für das vorgegebene Drehmoment angenähert.A suitable method for determining the points of intersection, ie the MTPA and MTPV operating point, or the respective d and q currents is, for example, the non-prepublished patent application DE 10 2015 209 624.6 the applicant can be removed. These currents serve as starting points for the approximation process. The approximation method is iterative, that is, it gradually approximates the optimum for the d and q currents for the given torque.

Die Anzahl der durchgeführten Iterationsschritte, also die Beendigung des Näherungsverfahrens, ist insbesondere an das Vorliegen vorbestimmter Bedingungen geknüpft, wie beispielsweise das Erreichen einer maximalen Anzahl an durchgeführten Iterationsschritten oder das Unterscheiten eines Unterschieds zwischen den Ergebnissen zweier unmittelbar aufeinanderfolgender Iterationsschritte (Intervallgröße).The number of iteration steps carried out, ie the termination of the approximation method, is linked in particular to the presence of predetermined conditions, such as, for example, the achievement of a maximum number of iteration steps performed or undershooting a difference between the results of two immediately consecutive iteration steps (interval size).

Als Startbedingungen für einen ersten Iterationsschritt werden vorzugsweise also zumindest der d-Strom und gegebenenfalls der q-Strom zur Einstellung des Drehmoments an dem MTPA-Betriebspunkt der Synchronmaschine sowie der d-Strom und gegebenenfalls der q-Strom zur Einstellung des Drehmoments an dem MTPV-Betriebspunkt der Synchronmaschine vorgegeben. Basierend hierauf werden dann iterativ der q-Strom und der d-Strom zur Einstellung des Drehmoments ermittelt.At least the d-current and optionally the q-current for setting the torque at the MTPA operating point of the synchronous machine as well as the d-current and optionally the q-current for setting the torque at the MTPV are preferably used as starting conditions for a first iteration step. Operating point of the synchronous machine specified. Based on this, the q-current and the d-current are then iteratively determined to set the torque.

Vorzugsweise wird der q-Strom zur Ansteuerung der Synchronmaschine basierend auf:

Figure DE102015223365A1_0002
ermittelt, mit

T
= vorgegebenes Drehmoment,
zp
= Polpaarzahl der Synchronmaschine,
ΨPM
= Polradfluss der Synchronmaschine,
Ld
= Induktivität der Synchronmaschine in d-Richtung,
Lq
= Induktivität der Synchronmaschine in q-Richtung.
Preferably, the q-current for driving the synchronous machine is based on:
Figure DE102015223365A1_0002
determined with
T
= predetermined torque,
z p
= Pole pair number of the synchronous machine,
Ψ PM
= Pole wheel flux of the synchronous machine,
L d
= Inductance of the synchronous machine in the d-direction,
L q
= Inductance of the synchronous machine in q-direction.

Als besonders geeignete Näherungsverfahren haben sich die Bisektion (auch „Invervallhalbierungsverfahren” genannt) und das Verfahren des goldenen Schnittes (auch „Suchverfahren Goldener Schnitt” oder „Golden section search” genannt) herausgestellt. In dem vorgeschlagenen Steuergerät ist das Ermittlungsmodul dementsprechend zur Durchführung zumindest eines dieser Näherungsverfahren ausgeführt. Es kann auch vorgesehen sein, dass es zur Durchführung (zumindest oder genau) beider dieser Näherungsverfahren ausgeführt ist und bedarfsweise das jeweils günstigere, d. h. schnellere und/oder genauere und/oder weniger rechenintensive etc., Näherungsverfahren auswählt.Particularly suitable approximation methods have been the bisection (also called "interval bisection method") and the method of the golden section (also called "Golden section search method" or "golden section search"). In the proposed control unit, the determination module is accordingly designed to carry out at least one of these approximation methods. It can also be provided that it is designed to carry out (at least or exactly) both of these approximation methods and, if necessary, the respectively more favorable one, d. H. faster and / or more accurate and / or less compute-intensive, etc., selects approximate methods.

Die so ermittelten d- und q-Ströme können zur feldorientierten Regelung (FOR) oder feldorientierten Steuerung (FOS) der Synchronmaschine eingesetzt werden, d. h. die Synchronmaschine kann vektorgeregelt oder vektorgesteuert werden. Bei dem vorgeschlagenen Steuergerät kann es sich daher insbesondere um ein Steuergerät handeln, dass die Synchronmaschine feldorientiert regelt (FOR-Steuergerät) oder steuert (FOS-Steuergerät).The thus determined d and q currents can be used for field-oriented control (FOR) or field-oriented control (FOS) of the synchronous machine, i. H. the synchronous machine can be vector controlled or vector controlled. The proposed control unit may therefore in particular be a control unit that controls the synchronous machine in a field-oriented manner (FOR control device) or controls (FOS control device).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:In the following the invention will be explained in more detail with reference to figures, from which further preferred embodiments and features of the invention can be removed. Here are shown in a schematic representation:

1, eine Struktur eines Antriebssystems mit einer permanenterregten Synchronmaschine, 1 , a structure of a drive system with a permanent-magnet synchronous machine,

2, Betriebspunkte einer permanenterregten Synchronmaschine in dem d-q-Koordinatensystem der Synchronmaschine, 2 , Operating points of a permanent-magnet synchronous machine in the dq coordinate system of the synchronous machine,

3, Betriebspunkte einer permanenterregten Synchronmaschine in dem d-q-Koordinatensystem der Synchronmaschine, 3 , Operating points of a permanent-magnet synchronous machine in the dq coordinate system of the synchronous machine,

4, Betriebspunkte einer permanenterregten Synchronmaschine in dem d-q-Koordinatensystem der Synchronmaschine, 4 , Operating points of a permanent-magnet synchronous machine in the dq coordinate system of the synchronous machine,

5, ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung eines d- und q-Stromes zur Ansteuerung einer permanenterregten Synchronmaschine unter Anwendung der Bisektion, 5 , a flow chart of a method for determining a d and q current for driving a permanent-magnet synchronous machine using the bisection,

6, ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung eines d- und q-Stromes zur Ansteuerung einer permanenterregten Synchronmaschine unter Anwendung des Verfahren des goldenen Schnittes. 6 FIG. 5 is a flow chart of a method for determining a d and q current for driving a permanent magnet synchronous machine using the golden section method.

Die Erfindung betrifft insbesondere das Auffinden der optimalen Referenzströme für eine feldorientiert geregelte oder gesteuerte permanenterregte Synchronmaschine. Hierzu werden die optimalen Referenzströme in einem rotorflussfesten q-d-Koordinatensystem ermittelt. Entsprechend dieser Referenzströme kann ein Wechselrichter zur Ansteuerung des Synchronmaschine betätigt werden, d. h. es können dementsprechend die Leistungshalbleiter in dem Wechselrichter betätigt (an- und abgeschaltet) werden, damit sich die Ströme in der Synchronmaschine einstellen.In particular, the invention relates to finding the optimum reference currents for a field-oriented controlled or controlled permanent magnet synchronous machine. For this purpose, the optimum reference currents are determined in a rotor flux-fixed qd coordinate system. According to these reference currents, a Inverter can be actuated to control the synchronous machine, ie it can accordingly be the power semiconductors operated in the inverter (switched on and off), so that adjust the currents in the synchronous machine.

1 zeigt eine typische Struktur eines als feldorientierte Regelung (FOR) bzw. feldorientierte Steuerung (FOS) ausgeführten Antriebssystems einer permanenterregten Synchronmaschine 1. 1 shows a typical structure of a field-oriented control (FOR) or field-oriented control (FOS) running drive system of a permanent-magnet synchronous machine 1 ,

Dem Antriebssystem wird ein vorgegebenes Drehmoment T zugeführt. Dieses Drehmoment T soll an der permanenterregten Synchronmaschine 1 ausgegeben werden, d. h. die Synchronmaschine soll dieses Drehmoment T an einer Abtriebswelle abgeben, beispielsweise um ein Fahrzeug oder eine Maschine mit diesem Drehmoment T anzutreiben. Das Drehmoment T kann beispielsweise von einem Bediener des Antriebssystems, wie beispielsweise einem Fahrzeugfahrer oder einem Maschinenbediener, vorgegeben werden. Es kann auch von einer übergeordneten Steuerung oder Regelung angefordert werden.The drive system is supplied with a predetermined torque T. This torque T should at the permanent magnet synchronous machine 1 are output, ie, the synchronous machine is to deliver this torque T to an output shaft, for example, to drive a vehicle or a machine with this torque T. The torque T may, for example, be predetermined by an operator of the drive system, such as a vehicle driver or a machine operator. It can also be requested by a higher-level control or regulation.

Hierzu ist ein Ermittlungsmodul 2 vorgesehen, welches aus dem Drehmoment T einen dazu korrespondierenden d-Strom und q-Strom id, iq ermittelt. Sofern eine Regelung (FOR) vorliegt, können hierzu Ist-Werte des d-Strom und q-Strom i * / d, i * / q hinzugerechnet und jeweils einem PI-Regler zugeführt werden. Sofern eine Steuerung (FOS) vorliegt, entfällt das Hinzurechnen der Ist-Werte i * / d, i * / q sowie die PI-Regler.This is a determination module 2 provided, which determines from the torque T a corresponding d-current and q-current i d , i q . If a regulation (FOR) is present, actual values of the d-current and q-current can be used for this purpose i * / d, i * / q added and each supplied to a PI controller. If there is a control (FOS), the addition of the actual values is no longer necessary i * / d, i * / q as well as the PI controllers.

Die Ströme id, iq werden einem Entkopplungsnetzwerk 3 zugeführt, von dem dann entkoppelte Ströme einem PWM-Generator 4 zugeführt werden (PWM = Pulsweitenmodulation). Dieser erzeugt aus den entkoppelten Strömen die PWM-Signale PWM1, PWM2, PWM3 zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Leistungshalbleitern eines Wechselrichters 5, um den d- und q-Strom id, iq in der Synchronmaschine 1 einzustellen. Alternativ könnten auch pulsfrequenzmodulierte (PFM-)Signale durch den Generator 4 bereitgestellt werden.The currents i d , i q become a decoupling network 3 fed from the then decoupled currents a PWM generator 4 be fed (PWM = pulse width modulation). This generates from the decoupled currents the PWM signals PWM1, PWM2, PWM3 for the pulse width modulated control of power semiconductors of an inverter 5 to the d and q currents i d , i q in the synchronous machine 1 adjust. Alternatively, pulse frequency modulated (PFM) signals could also be generated by the generator 4 to be provided.

Die Module 2, 3, 4 können insbesondere in einem Steuergerät 6 (gestrichelter Rahmen) räumlich gemeinsam untergebracht sein, beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung. Das Steuergerät 6 kann beispielsweise von dem Wechselrichter 5 räumlich getrennt sein. Das Steuergerät 6 kann auch auf dem Wechselrichter 5 aufgesetzt sein, d. h. daran angeordnet sein. So können sich das Steuergerät 6 und der Wechselrichter 5 einfach einen gemeinsamen Kühlkreislauf teilen.The modules 2 . 3 . 4 especially in a control unit 6 (Dashed frame) spatially be housed together, for example in the form of an integrated circuit. The control unit 6 For example, from the inverter 5 be physically separated. The control unit 6 can also be on the inverter 5 be placed, that is arranged on it. So can the controller 6 and the inverter 5 just share a common cooling circuit.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den d- und q-Strom id, iq ausgehend von dem Drehmoment T zu wählen. Typischerweise werden bei der Grunddrehzahl der Synchronmaschine 1 die d- und q-Ströme so gewählt, dass der Statorstrom minimal ist, um Verluste in den Kupferwicklungen des Stators (Kupferverluste) zu minimieren. Diese sind im niedrigen Drehzahlbereich die dominierenden Verlustfaktoren. Bei höheren Drehzahlen können die d- und q-Ströme so gewählt werden, dass der Statorfluss minimal ist, um Verluste durch eine magnetische Sättigung der Eisenbestandteile des Stators (Eisenverluste) zu minimieren. Diese sind im hohen Drehzahlbereich die dominierenden Verlustfaktoren.There are various possibilities for choosing the d and q currents i d , i q on the basis of the torque T. Typically, at the base speed of the synchronous machine 1 the d and q currents are chosen so that the stator current is minimal to minimize losses in the copper windings of the stator (copper losses). These are the dominant loss factors in the low speed range. At higher speeds, the d and q currents can be chosen so that the stator flux is minimal to minimize losses due to magnetic saturation of the iron components of the stator (iron losses). These are the dominating loss factors in the high speed range.

Im höheren Drehzahlbereich, im Feldschwächungsbetrieb der Synchronmaschine 1 können die auf der MTPA-Kurve liegenden Betriebspunkte allerdings aufgrund der physikalischen Begrenzung des magnetischen Statorflusses in der Synchronmaschine 1 nicht (alle) angefahren werden. Diese durch die Spannungsbegrenzung verursachte natürliche Grenze sollte bei der Ermittlung des d- und q-Stroms im Ermittlungsmodul 2 daher berücksichtigt werden.In the higher speed range, in field weakening mode of the synchronous machine 1 However, the lying on the MTPA curve operating points, however, due to the physical limitation of the magnetic stator flux in the synchronous machine 1 not (all) be approached. This natural limit caused by the voltage limitation should be used in determining the d and q current in the determination module 2 therefore be taken into account.

2 zeigt Betriebspunkte P1, P2 einer permanenterregten Synchronmaschine in einem d-q-Koordinatensystem der Synchronmaschine. Dabei kann es sich um die gemäß 1 angesteuerte Synchronmaschine 1 handeln. Die Vertikalachse bildet den q-Strom ab und die Horizontalachse den d-Strom der Synchronmaschine. Das d-q-Koordinatensystem ist in an sich bekannter Weise mit dem magnetischen Rotorfluss bzw. dem Rotor der Synchronmaschine mitdrehend. Die Ströme in d- und q-Richtung (also der d- und q-Strom) bilden zusammen den vektoriellen Statorstrom der Synchronmaschine. 2 shows operating points P1, P2 of a permanent-magnet synchronous machine in a dq coordinate system of the synchronous machine. It may be in accordance with 1 controlled synchronous machine 1 act. The vertical axis represents the q-current and the horizontal axis the d-current of the synchronous machine. The dq coordinate system is co-rotating in a manner known per se with the magnetic rotor flux or the rotor of the synchronous machine. The currents in the d and q directions (ie the d and q currents) together form the vectorial stator current of the synchronous machine.

In dem d-q-Koordinatensystem ist die MTPA- und MTPV-Kurve dargestellt. Hierbei handelt es sich um die Kurven für „maximum torque per ampere” und „maximum torque per voltage”, d. h. für eine Kurve, die das Maximum an abgegebenem Drehmoment pro zugeführtem elektrischen Strom darstellt und eine Kurve, die das Maximum an abgegebenem Drehmoment pro zugeführter elektrischer Spannung darstellt. Diese Kurven sind maschinenspezifisch und können als bekannt vorausgesetzt werden. Ebenso ist in dem d-q-Koordinatensystem eine Drehmomentkurve T (Hyperbel) dargestellt. Entlang dieser Kurve ist das Drehmoment T konstant. Die MTPA- und MTPV-Kurven haben im betrachteten Bereich jeweils genau einen Schnittpunkt P1, P2 mit der Drehmoment-Kurve T. Wenn das Drehmoment vorgegeben wird, also die Drehmomentkurve T bekannt ist, und auch die MTPA- und MTPV-Kurven bekannt sind, können die Schnittpunkte P1, P2 verhältnismäßig einfach ermittelt werden, beispielsweise mittels des in der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2015 209 624.6 der Anmelderin beschriebenen Verfahrens.In the dq coordinate system the MTPA and MTPV curves are shown. These are the curves for "maximum torque per ampere" and "maximum torque per voltage", ie for a curve representing the maximum torque delivered per electric current supplied and a curve representing the maximum torque delivered per input represents electrical voltage. These curves are machine specific and can be assumed to be known. Likewise, a torque curve T (hyperbola) is shown in the dq coordinate system. Along this curve, the torque T is constant. The MTPA and MTPV curves have exactly one point of intersection P1, P2 with the torque curve T in the considered range. When the torque is specified, ie the torque curve T is known, and also the MTPA and MTPV curves are known, the points of intersection P1, P2 can be determined relatively easily, for example by means of the non-prepublished patent application DE 10 2015 209 624.6 the applicant described method.

Bei dem Schnittpunkt P2 handelt es sich um einen Betriebspunkt, an dem das Drehmoment T bezüglich einer der Synchronmaschine zugeführten elektrischen Spannung optimal ist und bei dem Schnittpunkt P1 handelt es sich um einen Betriebspunkt, an dem das Drehmoment T bezüglich eines der Synchronmaschine zugeführten elektrischen Stromes optimal ist. Die zugeführte elektrische Spannung liegt insbesondere an einem Zwischenkreiskondensator des die Synchronmaschine ansteuernden Wechselrichters an. Es handelt sich dann also um eine Zwischenkreisspannung des Wechselrichters.The intersection P2 is an operating point at which the torque T is optimum with respect to an electric voltage supplied to the synchronous machine, and the intersection P1 is an operating point at which the torque T is optimum with respect to an electric current supplied to the synchronous machine is. The supplied electrical voltage is applied, in particular, to a DC link capacitor of the inverter driving the synchronous machine. It is then an intermediate circuit voltage of the inverter.

In 2 sind zudem die Statorströme i1, i2 angegeben, welche an der Synchronmaschine anliegen müssen, damit diese in dem jeweiligen Betriebspunkt P1, P2 betrieben wird. Die Statorströme i1, i2 teilen sich jeweils in einen d-Strom id1, id2, also einen d-Anteil des Gesamtstromes i1, i2, sowie in einen q-Strom iq1, iq2 also einen q-Anteil des Gesamtstromes i1, i2, auf.In 2 are also the stator currents i 1 , i 2 indicated, which must be applied to the synchronous machine, so that it is operated in the respective operating point P1, P2. The stator currents i 1 , i 2 are each divided into a d-current i d1 , i d2 , that is to say a d-portion of the total current i 1 , i 2 , and a q-current i q1 , i q2 therefore a q-component of the total current i 1 , i 2 , on.

3 entspricht im Wesentlichen der Darstellung aus 2, wobei die MTPA- und MTPV-Kurven sowie P2 nicht gezeigt sind. Stattdessen sind Ellipsen für unterschiedlich hohe elektrische Winkelgeschwindigkeit ω1, ω2 der Synchronmaschine dargestellt. Die Winkelgeschwindigkeiten ω1, ω2 bestimmen den magnetischen Statorfluss λ in der Synchronmaschine nach:

Figure DE102015223365A1_0003

U
= an der Synchronmaschine anliegende Spannung, insbesondere Zwischenkreisspannung eines die Synchronmaschine ansteuernden Wechselrichters, und
ωe
= jeweilige elektrische Winkelgeschwindigkeit.
3 corresponds essentially to the presentation 2 , where the MTPA and MTPV curves and P2 are not shown. Instead, ellipses for different electrical angular velocity ω 1 , ω 2 of the synchronous machine are shown. The angular velocities ω 1 , ω 2 determine the magnetic stator flux λ in the synchronous machine according to:
Figure DE102015223365A1_0003
U
= voltage applied to the synchronous machine, in particular DC link voltage of an inverter driving the synchronous machine, and
ω e
= respective electrical angular velocity.

Die Ellipsen kennzeichnen die Grenze für den magnetischen Statorfluss λ in der Synchronmaschine. Außerhalb der Ellipse würde der Statorfluss λ die magnetische Sättigung überschreiten. Ein Betrieb der Synchronmaschine in Betriebspunkten, die außerhalb der jeweiligen Ellipse liegen ist daher nicht möglich.The ellipses indicate the limit for the magnetic stator flux λ in the synchronous machine. Outside the ellipse, the stator flux λ would exceed the magnetic saturation. An operation of the synchronous machine in operating points that are outside the respective ellipse is therefore not possible.

Durch den begrenzten magnetischen Statorfluss λ ist die Synchronmaschine also nicht immer in den optimalen Betriebspunkten P1 oder P2 betreibbar. In 3 ist beispielhaft eine Ellipse für die Winkelgeschwindigkeit ω1 dargestellt, bei welcher die Synchronmaschine in dem Betriebspunkt P1 noch betreibbar ist (P1 liegt innerhalb der Ellipse für ω1). Der zum Bereitstellen des Drehoments T erforderliche Strom i1 ist hier minimal, da P1, wie in 2 gezeigt, den Schnittpunkt zwischen der MTPA-Kurve und der Drehmomentkurve T bildet.Due to the limited magnetic stator flux λ, the synchronous machine is therefore not always operable in the optimal operating points P1 or P2. In 3 For example, an ellipse for the angular velocity ω 1 is shown, in which the synchronous machine is still operable at the operating point P1 (P1 lies within the ellipse for ω 1 ). The current i 1 required to provide the torque T is minimal since P1, as in FIG 2 shown forms the intersection between the MTPA curve and the torque curve T.

Bei höheren Winkelgeschwindigkeiten schrumpft die Ellipse, da der dabei entstehende magnetische Statorfluss λ in den Bereich der magnetischen Sättigung des Stators gelangt und diese nicht überschreiten kann. Die Synchronmaschine ist somit bei der Winkelgeschwindigkeit ω2 nicht mehr in dem Betriebspunkt P1 betreibbar ist (P1 liegt außerhalb der Ellipse für ω2). Der Betriebspunkt, an dem die Synchronmaschine einerseits noch betreibbar ist und andererseits das Drehmoment bezüglich des der Synchronmaschine zugeführten elektrischen Stromes optimal ist, ist nun entlang der Drehmomentkurve T verschoben und liegt in PX. Dort schneidet sich die Ellipse der Winkelgeschwindigkeit ω2 mit der Drehmomentkurve T.At higher angular velocities, the ellipse shrinks, since the resulting magnetic stator flux λ reaches the range of the magnetic saturation of the stator and can not exceed it. The synchronous machine is thus no longer operable at the angular velocity ω 2 at the operating point P1 (P1 is outside the ellipse for ω 2 ). The operating point at which the synchronous machine is still operable on the one hand and on the other hand the torque with respect to the electrical current supplied to the synchronous machine is optimal, is now shifted along the torque curve T and lies in PX. There, the ellipse of the angular velocity ω 2 intersects with the torque curve T.

Aus 3 ist ersichtlich, dass der für den Betriebspunkt PX erforderliche elektrische Strom i betragsmäßig größer ist, als der für den Betriebspunkt P1 erforderliche elektrische Strom i1 (der Kreis mit dem Radius i ist größer als der Kreis mit dem Radius i1). Ebenso sind die d- und q-Anteile der Ströme i und i1 deutlich unterschiedlich. Gemäß 3 kann bei der Winkelgeschwindigkeit ω2 überhaupt kein Drehmoment in der Synchronmaschine mit dem Strom i1 erzeugt werden, da dieser vollständig außerhalb der Ellipse für ω2 liegen würde und daher nicht stellbar ist.Out 3 It can be seen that the electric current i required for the operating point PX is greater in magnitude than the electric current i 1 required for the operating point P1 (the circle with the radius i is larger than the circle with the radius i 1 ). Likewise, the d and q portions of the currents i and i 1 are significantly different. According to 3 can be generated at the angular velocity ω 2 no torque in the synchronous machine with the current i 1 , since this would be completely outside the ellipse for ω 2 and therefore is not adjustable.

Die Ermittlung des Schnittpunktes zwischen der Drehmomentkurve T (Hyperbel) und der Kurve der jeweils vorherrschenden oder gewünschten Winkelgeschwindigkeit ωe bzw. ω1, ω2 (Ellipse) ist ein hochgradig nichtlineares Problem. Eine analytische Lösung erforderte somit ein sehr leistungsfähiges Steuergerät.The determination of the intersection between the torque curve T (hyperbola) and the curve of the prevailing or desired angular velocity ω e or ω 1 , ω 2 (ellipse) is a highly nonlinear problem. An analytic solution thus required a very powerful controller.

Vorliegend wird daher vorgeschlagen, den d- und q-Strom zur Ansteuerung der Synchronmaschine mittels eines Näherungsverfahrens iterativ zu ermitteln. Diese Vorgehensweise begünstigt die Anwendung leistungsschwacher und damit kostengünstiger Steuergeräte. Hierbei wird von dem MTPA-Betriebspunkt P1 und dem MTPV-Betriebspunkt P2 ausgegangen. Vorzugsweise werden diese bzw. die jeweiligen d- und q-Ströme mittels des in der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2015 209 624.6 der Anmelderin beschriebenen Verfahrens ermittelt.In the present case, it is therefore proposed to iteratively determine the d and q currents for driving the synchronous machine by means of an approximation method. This approach favors the use of low-power and therefore cost-effective ECUs. Here, from the MTPA operating point P1 and the MTPV operating point P2. Preferably, these and the respective d and q currents by means of the non-prepublished patent application DE 10 2015 209 624.6 determined by the applicant.

Im Rahmen des Verfahrens sollte der maximal mögliche magnetische Statorfluss λ berücksichtigt werden, um Ergebnisse auszuschließen, die die Synchronmaschine bei der jeweils vorliegenden Winkelgeschwindigkeit ωe nicht erreichen kann.Within the scope of the method, the maximum possible magnetic stator flux λ should be taken into account in order to exclude results which the synchronous machine can not achieve at the respectively present angular velocity ω e .

4 entspricht von der Darstellung her 2 und 3. Aus 4 ist ein Betriebspunkt PX entnehmbar, durch welchen das angeforderte Drehmoment T zur Verfügung gestellt werden kann und der einerseits bei der vorliegenden Winkelgeschwindigkeit ωe gerade noch erreichbar ist und der andererseits hinsichtlich des erforderlichen Statorstromes i optimal ist, d. h. der Statorstrom i ist minimal. Der Betriebspunkt P1 wäre hinsichtlich des erforderlichen Statorstromes zwar besser (i1 < i), dieser kann bei der vorliegenden Winkelgeschwindigkeit ωe allerdings auf Grund des begrenzten magnetischen Statorflusses λ nicht erreicht werden. 4 corresponds to the presentation 2 and 3 , Out 4 is an operating point PX removable, by which the requested torque T can be provided and on the one hand at the present angular velocity ω e is just reached and on the other hand with respect to the required stator current i is optimal, ie the stator current i is minimal. Although the operating point P1 would be better with respect to the required stator current (i 1 <i), this can not be achieved at the present angular velocity ω e due to the limited magnetic stator flux λ.

Wie in 4 erkennbar ist, liegt der gesuchte Betriebspunkt PX zwischen dem MTPA-Betriebspunkt P1 und dem MTPV-Betriebspunkt P2. Diese Punkte P1, P2 eignen sich daher als Ausgangspunkte (Startbedingungen) für das Näherungsverfahren. Für einen ersten Iterationsschritt werden also die an diesen Betriebspunkten P1, P2 vorliegenden d- und q-Ströme (vgl. 2) herangezogen. Diese werden dann schrittweise dem gesuchten Betriebspunkt PX bzw. den dort vorliegenden d- und q-Strömen angenähert.As in 4 is recognizable, is the desired operating point PX between the MTPA operating point P1 and the MTPV operating point P2. These points P1, P2 are therefore suitable as starting points (starting conditions) for the approximation method. For a first iteration step, therefore, the d and q currents present at these operating points P1, P2 (cf. 2 ). These are then gradually approximated to the desired operating point PX or the d and q currents present there.

Aus 5 ist beispielhaft ein Verfahren entnehmbar, bei welchem die Bisektion als Näherungsverfahren eingesetzt wird. Hierbei wird schrittweise das Intervall zwischen den in jedem Iterationsschritt ermittelten Lösungen/Ströme verringert, so lange, bis eine ausreichende Näherung gefunden ist. 5 zeigt dabei ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.Out 5 By way of example, a method can be inferred in which the bisection is used as an approximation method. Here, the interval between the solutions / currents determined in each iteration step is gradually reduced, until a sufficient approximation is found. 5 shows a flowchart of the method.

In einem Schritt S0 (= Initialisierungsschritt) werden die Größen bzw. Werte id1, iq1, id2, iq2 initialisiert. Dabei definiert der erste d- und q-Strom id1, iq1 den MTPA-Betriebspunkt P1 und der zweite d- und q-Strom id2, iq2 den MTPV-Betriebspunkt P2. Die Punkte P1 und P2 bilden also die Startbedingungen für das Näherungsverfahren. Diese Werte wurden insbesondere vorab ermittelt. Sie können dann beispielsweise einer Tabelle oder einer Kennlinie oder einem Kennfeld entnommen werden. Sie könnten auch analytisch oder näherungsweise berechnet werden. Insbesondere werden im Schritt S0 die in einem Steuergerät für die Werte id1, iq1, id2 iq2 vorgesehenen Speicherbereiche eines Datenspeichers mit dem jeweiligen Wert bedatet bzw. initialisiert.In a step S0 (= initialization step), the quantities or values i d1 , i q1 , i d2 , i q2 are initialized. The first d and q currents i d1 , i q1 define the MTPA operating point P1 and the second d and q currents i d2 , i q2 the MTPV operating point P2. The points P1 and P2 thus form the starting conditions for the approximation method. These values were determined in advance in particular. They can then, for example, be taken from a table or a characteristic curve or a characteristic field. They could also be calculated analytically or approximately. In particular, in step S0, the memory areas of a data memory provided in a control unit for the values i d1 , i q1 , i d2 i q2 are respectively initialed or initialized with the respective value.

In einem darauffolgenden Schritt S1, Iterationsschritt (n), wird id basierend auf: id = 0,5(id1 + id2) ermittelt.In a subsequent step S1, iteration step (s), i d is based on: i d = 0.5 (i d1 + i d2 ) determined.

Anhand von id wird auch iq basierend auf:

Figure DE102015223365A1_0004
ermittelt, mit

T
= vorgegebenes Drehmoment,
zp
= Polpaarzahl der Synchronmaschine,
ΨPM
= Polradfluss der Synchronmaschine,
Ld
= Induktivität der Synchronmaschine in d-Richtung,
Lq
= Induktivität der Synchronmaschine in q-Richtung.
Based on i d , i q will also be based on:
Figure DE102015223365A1_0004
determined with
T
= predetermined torque,
z p
= Pole pair number of the synchronous machine,
Ψ PM
= Pole wheel flux of the synchronous machine,
L d
= Inductance of the synchronous machine in the d-direction,
L q
= Inductance of the synchronous machine in q-direction.

Und es wird ein Wert f(id, iq) basierend auf: f(id, iq) = λ 2 / limit – [Ldid + ΨPM)2 + (Lqiq)2] ermittelt, mit

Figure DE102015223365A1_0005

U
= an der Synchronmaschine anliegende Spannung, insbesondere Zwischenkreisspannung eines die Synchronmaschine ansteuernden Wechselrichters,
ωe
= elektrische Winkelgeschwindigkeit der Synchronmaschine,
And it becomes a value f (i d , i q ) based on: f (i d , i q ) = λ 2 / limit - [L d i d + Ψ PM ) 2 + (L q i q ) 2 ] determined with
Figure DE102015223365A1_0005
U
= voltage applied to the synchronous machine, in particular DC link voltage of an inverter driving the synchronous machine,
ω e
= electrical angular velocity of the synchronous machine,

Falls dieser Wert f(id, iq) positiv ist, liegt der durch id und iq definierte Betriebspunkt innerhalb des möglichen magnetischen Statorflusses λ. Der Betriebspunkt wäre also prinzipiell darstellbar, also die Synchonmaschine in diesem Betriebspunkt betreibbar. Falls dieser Wert f(id, iq) hingegen negativ ist, liegt der durch id und iq definierte Betriebspunkt außerhalb des Limits für den magnetischen Statorfluss λ. Der Betriebspunkt wäre also prinzipiell nicht darstellbar, d. h. die Synchronmaschine kann in diesem Betriebspunkt nicht betrieben werden. In einem darauffolgenden Schritt S2 wird daher ermittelt, ob der Wert f(id, iq) kleiner als Null ist.If this value f (i d , i q ) is positive, the operating point defined by i d and i q lies within the possible magnetic stator flux λ. The operating point would thus be represented in principle, ie the synchronizing machine operable in this operating point. On the other hand, if this value f (i d , i q ) is negative, the operating point defined by i d and i q lies outside the limit for the magnetic stator flux λ. The operating point would therefore not be represented in principle, ie the synchronous machine can not be operated at this operating point. In a subsequent step S2, therefore, it is determined whether the value f (i d , i q ) is less than zero.

Sofern im Schritt S2 festgestellt wurde, dass der Wert f(id, iq) kleiner als Null ist (Pfad „Y”), wird in einem auf Schritt S2 darauffolgenden Schritt S3 für den nachfolgenden Iterationsschritt (n + 1) als Startbedingungen festgelegt: id1 = id, iq1 = iq. If it has been determined in step S2 that the value f (i d , i q ) is less than zero (path "Y"), then in a subsequent step S2 to step S2 for the subsequent iteration step (n + 1) is set as start conditions : i d1 = i d , i q1 = i q .

Sofern im Schritt S2 festgestellt wurde, dass der Wert f(id, iq) nicht kleiner als Null ist (Pfad „N”), wird in einem auf Schritt S2 darauffolgenden Schritt S3' für den nachfolgenden Iterationsschritt (n + 1) als Startbedingungen festgelegt: id2 = id, iq2 = iq. If it has been determined in step S2 that the value f (i d , i q ) is not less than zero (path "N"), in a step S3 'following step S2' for the subsequent iteration step (n + 1) Start conditions set: i d2 = i d , i q2 = i q.

Insbesondere werden in Schritt S3 bzw. S3' die in dem Steuergerät für die Werte id1, iq1 bzw. id2, iq2 vorgesehenen Speicherbereiche des Datenspeichers mit dem jeweiligen Wert id, iq überschrieben bzw. neu bedatet. Im Schritt S3 werden daher lediglich die Werte für id1, iq1 modifiziert und die Werte id2, iq2 bleiben unverändert. Analog dazu werden im Schritt S3' lediglich die Werte für id2, iq2 modifiziert und die Werte id1, iq1 bleiben unverändert.In particular, in step S3 or S3 ', the memory areas of the data memory provided in the control unit for the values i d1 , i q1 and i d2 , i q2 are overwritten or re-filed with the respective value i d , i q . In step S3, therefore, only the values for i d1 , i q1 are modified and the values i d2 , i q2 remain unchanged. Similarly, in step S3 ', only the values for i d2 , i q2 are modified and the values i d1 , i q1 remain unchanged.

In einem auf Schritt S3 bzw. S3' darauffolgenden Schritt S4 wird bestimmt, ob eine oder mehrere, zur Beendigung des Näherungsverfahrens erforderliche Bedingungen (stop condition) erfüllt sind, beispielsweise ob ausreichend viele Iterationsschritte durchgeführt wurden.In a step S4 subsequent to step S3 or S3 ', it is determined whether one or more conditions (stop condition) necessary for terminating the approximation method are satisfied, for example, whether a sufficient number of iteration steps have been carried out.

Falls die Beendigungsbedingung(en) nicht erfüllt ist (Pfad „N”) wird wieder zum Schritt S1 übergegangen und damit der neue Iterationsschritt (n + 1) begonnen. Dabei werden als Startwerte für den neuen Iterationsschritt die im vorherigen Schritt S3 bzw. S3' neu festgelegten Werten für id1, iq1 bzw. id2, iq2 sowie die jeweils unveränderten Werte für id2, iq2 bzw. id1, iq1 herangezogen, d. h. der im jeweiligen Speicherbereich abgelegte Wert genutzt. Durch diese Vorgehensweise wird schrittweise und ausgehend von den Betriebspunkten P1 und P2 der gesuchte Betriebspunkt PX angenähert.If the termination condition (s) is not met (path "N"), the process returns to step S1 to begin the new iteration step (n + 1). In this case, the values newly defined in the previous step S3 or S3 'for i d1 , i q1 or i d2 , i q2 and the respectively unchanged values for i d2 , i q2 and i d1 , i, respectively, are used as start values for the new iteration step q1 used, ie the value stored in the respective memory area used. By this procedure, the desired operating point PX is approximated gradually and starting from the operating points P1 and P2.

Falls die Beendigungsbedingung(en) erfüllt ist (Pfad „Y”) wird zum Schritt S5 übergegangen und damit das Näherungsverfahren abgeschlossen. Als Ergebnis werden die Werte id2, iq2 ausgegeben. Hierbei handelt es sich also um die an den optimalen Betriebspunkt PX angenäherten Werte eines d- und q-Strom der Synchronmaschine.If the termination condition (s) is satisfied (path "Y"), step S5 is entered, and thus the approximation process is completed. As a result, the values i d2 , i q2 are output. These are thus the values of a d and q current of the synchronous machine approximated to the optimum operating point PX.

Aus 6 ist beispielhaft ein Verfahren entnehmbar, bei welchem das Verfahren des goldenen Schnittes als Näherungsverfahren eingesetzt wird. Auch hierbei wird schrittweise das Intervall zwischen den in jedem Iterationsschritt ermittelten Lösungen/Ströme verringert, so lange, bis eine ausreichende Näherung gefunden ist. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.Out 6 By way of example, a method can be inferred, in which the method of the golden section is used as an approximation method. Here, too, the interval between the solutions / currents determined in each iteration step is gradually reduced, until a sufficient approximation has been found. 6 shows a flowchart of the method.

In 6 gibt der Index (n) an, dass es sich um den jeweiligen Wert des aktuellen Iterationsschrittes handelt, beispielsweise um einen aktuell in dem jeweiligen Speicherbereich eines Datenspeichers des Steuergeräts abgelegten Wert, wohingegen der Index (n + 1) angibt, dass es sich um den jeweiligen Wert für den unmittelbar nachfolgenden Iterationsschritt handelt. Der Index (0) gibt an, dass es sich bei dem jeweiligen Wert um den Initialisierungswert (siehe Schritt S0 in 6) handelt.In 6 the index (n) indicates that it is the respective value of the current iteration step, for example a value currently stored in the respective memory area of a data memory of the controller, whereas the index (n + 1) indicates that it is the respective value for the immediately following iteration step. The index (0) indicates that the respective value is the initialization value (see step S0 in FIG 6 ).

In einem Schritt S0 (= Initialisierungsschritt) werden die Größen id1, iq1, id2, iq2 initialisiert. Dabei definiert der erste d- und q-Strom id1, iq1 den MTPA-Betriebspunkt P1 und der zweite d- und q-Strom id2, iq2 den MTPV-Betriebspunkt P2. Die Punkte P1 und P2 bilden also die Startbedingungen für das Näherungsverfahren. Diese Werte wurden insbesondere vorab ermittelt. Sie können beispielsweise einer Tabelle oder einer Kennlinie oder einem Kennfeld entnommen worden sein. Sie könnten auch analytisch oder näherungsweise berechnet worden sein.In a step S0 (= initialization step), the quantities i d1 , i q1 , i d2 , i q2 are initialized. The first d and q currents i d1 , i q1 define the MTPA operating point P1 and the second d and q currents i d2 , i q2 the MTPV operating point P2. The points P1 and P2 thus form the starting conditions for the approximation method. These values were determined in advance in particular. They may, for example, have been taken from a table or a characteristic curve or a characteristic field. They could also have been calculated analytically or approximately.

In dem Schritt S0 werden anhand von id1, iq1, id2, iq2 dann die Wert y(0) und z(0) ermittelt, basierend auf: y(0) = Y(id1, id2) = id1 + a(id2 – id1), z(0) = Z(id1, id2) = id1 + b(id2 – id1). In step S0, the values y (0) and z (0) are then determined on the basis of i d1 , i q1 , i d2 , i q2 , based on: y (0) = Y (i d1 , i d2 ) = i d1 + a (i d2 -i d1 ), z (0) = Z (i d1 , i d2 ) = i d1 + b (i d2 - i d1 ).

Die Faktoren a und b bilden das Verhältnis („Goldene Zahl”) des Goldenen Schnittes ab. Der Faktor b ist daher bevorzugt

Figure DE102015223365A1_0006
und der Faktor a ist bevorzugt a = 1 – b. Vereinfacht können auch a = 0,382 und b = 0,618 sein, dabei können die Faktoren auch beliebig viele weitere Nachkommastellen aufweisen.The factors a and b represent the ratio (Golden Number) of the Golden Ratio. The factor b is therefore preferred
Figure DE102015223365A1_0006
and the factor a is preferably a = 1-b. Simplified can also be a = 0.382 and b = 0.618, while the factors can also have any number of further decimal places.

Darüber hinaus werden Werte f(y(0)) und f(z(0)) ermittelt, basierend auf:

Figure DE102015223365A1_0007
mit

T
= vorgegebenes Drehmoment,
zp
= Polpaarzahl der Synchronmaschine,
ΨPM
= Polradfluss der Synchronmaschine,
Ld
= Induktivität der Synchronmaschine in d-Richtung,
Lq
= Induktivität der Synchronmaschine in q-Richtung,
Figure DE102015223365A1_0008
U
= an der Synchronmaschine anliegende Spannung, insbesondere Zwischenkreisspannung eines die Synchronmaschine ansteuernden Wechselrichters,
ωe
= elektrische Winkelgeschwindigkeit der Synchronmaschine.
In addition, values f (y (0) ) and f (z (0) ) are determined based on:
Figure DE102015223365A1_0007
With
T
= predetermined torque,
z p
= Pole pair number of the synchronous machine,
Ψ PM
= Pole wheel flux of the synchronous machine,
L d
= Inductance of the synchronous machine in the d-direction,
L q
= Inductance of the synchronous machine in q-direction,
Figure DE102015223365A1_0008
U
= voltage applied to the synchronous machine, in particular DC link voltage of an inverter driving the synchronous machine,
ω e
= electrical angular velocity of the synchronous machine.

Insbesondere werden im Schritt S0 die in einem Steuergerät für die Werte id1, iq1, id2, iq2, y, z, f(y), f(z) vorgesehenen Speicherbereiche eines Datenspeichers mit dem jeweiligen Wert id1, iq1, id2, iq2, y(0), z(0), f(y(0)), f(z(0)) bedatet bzw. initialisiert.In particular, the memory areas of a data memory with the respective value i d1 , i q1 are provided in a control unit for the values i d1 , i q1 , i d2 , i q2 , y, z, f (y), f (z) , i d2 , i q2 , y (0) , z (0) , f (y (0) ), f (z (0) ) initialized.

In einem darauffolgenden Schritt S1, Iterationsschritt (n), werden die Beträge der in dem vorhergehenden Schritt S0 bzw. S2 oder S2' ermittelten Werte f(y(n)), f(z(n)) miteinander verglichen und ermittelt, ob der Betrag des Wertes f(y(n)) größer ist, als der Betrag des Wertes f(z(n)). Sofern dies der erste Iterationsschritt ist, d. h. unmittelbar vorher die Initialisierung im Schritt S0 stattfand, dann werden also die Beträge der Werte f(y(0)), f(z(0)) entsprechend miteinander verglichen. Sofern vorher bereits ein Iterationsschritt stattfand, d. h. unmittelbar vorher Schritt S3 oder S3' stattfand, dann werden also die Beträge der Werte f(y(n)), f(z(n)) entsprechend miteinander verglichen.In a subsequent step S1, iteration step (s), the amounts of the values f (y (n) ), f (z (n) ) determined in the preceding step S0 or S2 or S2 'are compared with each other and it is determined whether the Amount of the value f (y (n) ) is greater than the amount of the value f (z (n) ). If this is the first iteration step, ie immediately before the initialization took place in step S0, then the amounts of the values f (y (0) ), f (z (0) ) are compared accordingly. If an iteration step already took place, ie immediately before step S3 or S3 'took place, then the amounts of the values f (y (n) ), f (z (n) ) are compared accordingly.

Sofern im Schritt S1 festgestellt wurde, dass der Betrag des Wertes f(y(n)) größer als der Betrag des Wertes f(z(n)) ist (Pfad „Y”), wird in einem darauffolgenden Schritt S2 für den nachfolgenden Iterationsschritt (n + 1) als Startbedingungen festgelegt: id2(n+1) = zn, z(n+1) = y(n), y(n+1) = Y(id1(n), id2(n)), f(z(n+1)) = f(y(n)), If it has been determined in step S1 that the amount of the value f (y (n) ) is greater than the value of the value f (z (n) ) (path "Y"), in a subsequent step S2 for the subsequent iteration step (n + 1) set as start conditions: i d2 (n + 1) = z n , z (n + 1) = y (n) , y (n + 1) = Y (i d1 (n) , i d2 (n) ), f (z (n + 1) ) = f (y (n) ),

Dabei wird y(n+1) neu ermittelt, basierend auf y(n+1) = Y(id1(n), id2(n)) = id1(n) + a(id2(n) – id1(n)). Here, y (n + 1) is redetermined based on y (n + 1) = Y (i d1 (n) , i d2 (n) ) = i d1 (n) + a (i d2 (n) -i d1 (n) ).

Diese Ermittlung erfolgt entsprechend der Ermittlung von y(0) im Schritt S0, jedoch mit ggf. durch die Iteration angepassten Werten für id1, id2. Die bei Schritt S0 erläuterten Sachverhalte gelten ansonsten auch hier.This determination is made in accordance with the determination of y (0) in step S0, but with values for i d1 , i d2 which may have been adjusted by the iteration. Otherwise, the facts explained in step S0 also apply here.

Aus y(n+1) wird zudem auch f(y(n+1)) neu ermittelt, basierend auf:

Figure DE102015223365A1_0009
From y (n + 1) , f (y (n + 1) ) is also newly determined, based on:
Figure DE102015223365A1_0009

Diese Ermittlung erfolgt entsprechend der Ermittlung von f(y(0)) im Schritt S0, jedoch mit ggf. durch die Iteration angepassten Werten für y. Die bei Schritt S0 erläuterten Sachverhalte gelten ansonsten auch hier.This determination is carried out in accordance with the determination of f (y (0) ) in step S0, but with values for y possibly matched by the iteration. Otherwise, the facts explained in step S0 also apply here.

Insbesondere werden im Schritt S2 die in dem Steuergerät für die Werte id2, y, z, f(y), f(z) vorgesehenen Speicherbereiche des Datenspeichers mit dem jeweiligen Wert zn, y(n), y(n+1), f(y(n+1)), f(z(n+1)) überschrieben bzw. bedatet. Dieser Werte gelten dann als Startbedingungen für den darauffolgenden Iterationsschritt (n + 1).In particular, the memory areas of the data memory provided in the control unit for the values i d2 , y, z, f (y), f (z) with the respective value z n , y (n) , y (n + 1) , f (y (n + 1) ), f (z (n + 1) ) overwrite or condition. These values then count as start conditions for the subsequent iteration step (n + 1).

Sofern im Schritt S1 festgestellt wurde, dass der Betrag des Wertes f(y(n)) nicht größer als der Betrag des Wertes f(z(n)) ist (Pfad „N”), wird in einem darauffolgenden Schritt S2' für den nachfolgenden Iterationsschritt (n + 1) als Startbedingungen festgelegt: id1(n+1) = yn, y(n+1) = z(n), z(n+1) = Z(id1(n), id2(n)), f(y(n+1)) = f(z(n)), If it has been determined in step S1 that the amount of the value f (y (n) ) is not greater than the value of the value f (z (n) ) (path "N"), in a subsequent step S2 'for the subsequent iteration step (n + 1) set as start conditions: i d1 (n + 1) = y n , y (n + 1) = z (n), z (n + 1) = Z (i d1 (n) , i d2 (n) ), f (y (n + 1) ) = f (z (n) ),

Dabei wird z(n+1) neu ermittelt, basierend auf z(n+1) = Z(id1(n), id2(n)) = id1(n) + b(id2(n) – id1(n)). Here, z (n + 1) is newly determined based on z (n + 1) = Z (i d1 (n) , i d2 (n) ) = i d1 (n) + b (i d2 (n) -i d1 (n) ).

Diese Ermittlung erfolgt entsprechend der Ermittlung von z(0) im Schritt S0, jedoch mit ggf. durch die Iteration angepassten Werten für id1, id2. Die bei Schritt S0 erläuterten Sachverhalte gelten ansonsten auch hier.This determination is made in accordance with the determination of z (0) in step S0, but with values for i d1 , i d2 which have possibly been adjusted by the iteration. Otherwise, the facts explained in step S0 also apply here.

Aus z(n+1) wird zudem auch f(z(n+1)) neu ermittelt, basierend auf:

Figure DE102015223365A1_0010
From z (n + 1) , f (z (n + 1) ) is also newly determined based on:
Figure DE102015223365A1_0010

Diese Ermittlung erfolgt entsprechend der Ermittlung von f(z(0)) im Schritt S0, jedoch mit ggf. durch die Iteration angepassten Werten für z. Die bei Schritt S0 erläuterten Sachverhalte gelten ansonsten auch hier. This determination is carried out in accordance with the determination of f (z (0) ) in step S0, but with values possibly adjusted by the iteration for z. Otherwise, the facts explained in step S0 also apply here.

Insbesondere werden im Schritt S2' die in dem Steuergerät für die Werte id1, y, z, f(y), f(z) vorgesehenen Speicherbereiche des Datenspeichers mit dem jeweiligen Wert yn, z(n), y(n+1), f(y(n+1)), f(z(n+1)) überschrieben bzw. bedatet. Dieser Werte gelten dann als Startbedingungen für den darauffolgenden Iterationsschritt (n + 1).In particular, in step S2 'the memory areas of the data memory provided in the control unit for the values i d1 , y, z, f (y), f (z) are assigned the respective value y n , z (n) , y (n + 1 ) , f (y (n + 1) ), f (z (n + 1) ). These values then count as start conditions for the subsequent iteration step (n + 1).

In einem darauffolgenden Schritt S3 wird bestimmt, ob eine oder mehrere, zum Beendigung des Näherungsverfahrens erforderliche Bedingungen (stop condition) erfüllt sind, beispielsweise ob ausreichend viele Iterationsschritte durchgeführt wurden.In a subsequent step S3, it is determined whether one or more conditions (stop condition) necessary for terminating the approximation method are satisfied, for example, whether a sufficient number of iteration steps have been carried out.

Falls die Beendigungsbedingung(en) erfüllt ist (Pfad „N”) wird zum Schritt S1 übergegangen und damit der neuen Iterationsschritt (n + 1) begonnen. Dabei werden als Startwerte für den neuen Iterationsschritt die im vorherigen Schritt S2 bzw. S2' ggf. neu festgelegten Werten für y, z, f(y), f(z) und id1 bzw. id2 sowie die jeweils unveränderten Werte für id2 bzw. id1 herangezogen, d. h. die in den jeweiligen Speicherbereichen abgelegten Werte genutzt. Durch diese Vorgehensweise wird schrittweise und ausgehend von den Betriebspunkten P1 und P2 der gesuchte Betriebspunkt PX angenähert.If the termination condition (s) is satisfied (path "N"), step S1 is entered and the new iteration step (n + 1) is started. In this case, as starting values for the new iteration step, the values for y, z, f (y), f (z) and i d1 or i d2 which have been newly defined in the previous step S2 or S2 'and the respectively unchanged values for i d2 or i d1 used, ie the values stored in the respective memory areas used. By this procedure, the desired operating point PX is approximated gradually and starting from the operating points P1 and P2.

Falls jedoch die Beendigungsbedingung(en) erfüllt ist (Pfad „Y”) wird zum Schritt S4 übergegangen. Somit ist das Näherungsverfahren abgeschlossen. Als Ergebnis werden ausgegeben: id = id2(n), iq = iq2(n) = g(id2(n)), wobei iq ermittelt wird, basierend auf:

Figure DE102015223365A1_0011
However, if the termination condition (s) is satisfied (path "Y"), step S4 is entered. Thus, the approximation process is completed. The result will be: i d = i d2 (n) , i q = i q2 (n) = g (i d2 (n) ), where i q is determined based on:
Figure DE102015223365A1_0011

Dabei sei angemerkt, dass iq auf diese Art auch bereits in den Schritten S2 und S2' berechnet werden kann. Im Schritt S4 würden id und iq dann lediglich ausgegeben werden. Bei id und iq handelt es sich um die an den optimalen Betriebspunkt PX angenäherten Werte eines d- und q-Strom der Synchronmaschine.It should be noted that i q can already be calculated in this way in steps S2 and S2 '. In step S4, i d and i q would then only be output. I d and i q are the values of d and q current of the synchronous machine approximated to the optimum operating point PX.

Vorteil des Verfahrens des goldenen Schnittes (6) gegenüber der Bisektion (5) ist das schnellere Konvergieren hin zu dem optimalen Betriebspunkt PX. Dieser Vorteil vergrößert sich mit der Anzahl der durchgeführten Iterationsschritte.Advantage of the method of golden section ( 6 ) opposite the bisection ( 5 ) is the faster convergence towards the optimum operating point PX. This advantage increases with the number of iteration steps performed.

Aus den mittels des Näherungsverfahrens nach 5 oder 6 ermittelten Werten id, iq bzw. id1, iq1 für den d- und q-Strom der Synchronmaschine werden bei einer Anwendung in einem Antriebssystems nach 1 daraus die PWM-Signale PWM1, PWM2, PWM3 zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter des Wechselrichters 5 erzeugt. Durch diese stellen sich der jeweilige d- und q-Strom an der Synchronmaschine 1 ein. Die Synchronmaschine 1 wird dann in einem an den optimalen Betriebspunkt PX angenäherten Betriebspunkt betrieben und gibt dabei das vorgegebene Drehmoment T aus.From the by means of the approximation method 5 or 6 determined values i d , i q and i d1 , i q1 for the d- and q-current of the synchronous machine are in an application in a drive system after 1 from this the PWM signals PWM1, PWM2, PWM3 for controlling the power semiconductors of the inverter 5 generated. Due to these, the respective d and q currents are applied to the synchronous machine 1 one. The synchronous machine 1 is then operated in an approximated to the optimal operating point PX operating point and outputs the predetermined torque T out.

Vorteil der vorgeschlagenen Verfahren ist insbesondere ein relativ geringer Rechenaufwand. Dies kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn die Verfahren nummerisch durchgeführt werden, wie beispielsweise auf einem Steuergerät zur Ansteuerung der Synchronmaschine. Die Verfahren sind zudem immer konvergent, somit wird immer ein an den optimalen Betriebspunkt PX angenäherter Betriebspunkt ermittelt. Es werden neben den jeweils genannten, erforderlichen Größen keine weiteren Größen benötigt. Bei diesen erforderlichen Größen handelt es sich um typischerweise bekannt Größen der Synchronmaschine, oder sie sind zumindest einfach ermittelbar. Es sind daher nicht zwingend Tabellen für MTPA- oder Statorflusswerte erforderlich.Advantage of the proposed method is in particular a relatively low computational effort. This is particularly useful when the methods are performed numerically, such as on a control unit for controlling the synchronous machine. In addition, the methods are always convergent, so that an operating point which is approximated to the optimum operating point PX is always determined. In addition to the respectively mentioned, required sizes, no further sizes are required. These required sizes are typically known sizes of the synchronous machine, or they are at least easily determined. Therefore, tables for MTPA or stator flux values are not mandatory.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
permanenterregte Synchronmaschine (PMSM)permanent-magnet synchronous machine (PMSM)
22
Ermittlungsmoduldetermination module
33
EntkopplungsnetzwerkDecoupling network
44
(PWM-)Generator(PWM) generator
5 5
Wechselrichterinverter
66
Steuergerätcontrol unit
MTPAMTPA
maximum torque per amperemaximum torque per amp
MTPVMTPV
maximum torque per voltagemaximum torque per voltage
P1P1
Betriebspunkt bei MTPAOperating point at MTPA
P2P2
Betriebspunkt bei MTPVOperating point at MTPV
PXPX
Betriebspunktoperating point
PIPI
PI-ReglerPI controller
PWM1PWM1
PWM-SignalPWM signal
PWM2PWM 2
PWM-SignalPWM signal
PWM3PWM3
PWM-SignalPWM signal
TT
vorgegebenes Drehmomentpredetermined torque
ω ...ω ...
elektrische Winkelgeschwindigkeitelectrical angular velocity
i, i1, i2 i, i 1 , i 2
elektrischer Stromelectrical current
id..., i * / di d ... , i * / d
elektrischer Stromanteil in d-Richtung (d-Strom)electric current component in d-direction (d-current)
iq..., i * / qi q ... , i * / q
elektrischer Stromanteil in q-Richtung (q-Strom)Electric current component in q-direction (q-current)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 6936/991 B2 [0002] US 6936/991 B2 [0002]
  • DE 102015209624 [0009, 0031, 0040] DE 102015209624 [0009, 0031, 0040]

Claims (8)

Verfahren zur Ermittlung eines d- und eines q-Stromes (id, iq) zur Ansteuerung einer permanenterregten Synchronmaschine (1), so dass diese ein vorgegebenes Drehmoment (T) ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem ersten d-Strom (id1) zur Einstellung des Drehmoments (T) an einem MTPA-Betriebspunkt (P1) der Synchronmaschine (1) und ausgehend von einem zweiten d-Strom (id2) zur Einstellung des Drehmoments (T) an einem MTPV-Betriebspunkt (P2) der Synchronmaschine (1) der d- und q-Strom (id, iq) zur Ansteuerung der Synchronmaschine (1) mittels eines Näherungsverfahrens iterativ ermittelt wird.Method for determining a d-current and a q-current (i d , i q ) for controlling a permanent-magnet synchronous machine ( 1 ), so that this outputs a predetermined torque (T), characterized in that starting from a first d-current (i d1 ) for adjusting the torque (T) at an MTPA operating point (P1) of the synchronous machine ( 1 ) and from a second d-current (i d2 ) for adjusting the torque (T) at a MTPV operating point (P2) of the synchronous machine ( 1 ) the d and q currents (i d , i q ) for driving the synchronous machine ( 1 ) is determined iteratively by means of an approximation method. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Startbedingungen für einen ersten Iterationsschritt der erste d-Strom (id1) zur Einstellung des Drehmoments (T) an dem MTPA-Betriebspunkt der Synchronmaschine (1) und der zweite d-Strom (id2) zur Einstellung des Drehmoments an dem MTPV-Betriebspunkt der Synchronmaschine verwendet werden, wobei basierend hierauf der d- und q-Strom (id, iq) zur Einstellung des Drehmoments (T) mittels des Näherungsverfahrens iterativ ermittelt werden.Method according to claim 1, wherein as starting conditions for a first iteration step the first d-current (i d1 ) for setting the torque (T) at the MTPA operating point of the synchronous machine ( 1 ) and the second d-current (i d2 ) are used to adjust the torque at the MTPV operating point of the synchronous machine, based on the d and q current (i d , i q ) for adjusting the torque (T) by means of be determined iteratively by the approximation method. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der q-Strom (iq) zur Ansteuerung der Synchronmaschine (1) basierend auf:
Figure DE102015223365A1_0012
ermittelt wird, mit T = vorgegebenes Drehmoment zp = Polpaarzahl der Synchronmaschine (1), ΨPM = Polradfluss der Synchronmaschine (1), Ld = Induktivität der Synchronmaschine in d-Richtung, Lq = Induktivität der Synchronmaschine in q-Richtung.
Method according to claim 1 or 2, wherein the q-current (i q ) for controlling the synchronous machine ( 1 ) based on:
Figure DE102015223365A1_0012
is determined, with T = predetermined torque z p = pole pair number of the synchronous machine ( 1 ), Ψ PM = pole wheel flux of the synchronous machine ( 1 ), L d = inductance of the synchronous machine in d-direction, L q = inductance of the synchronous machine in q-direction.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Bisektion als Näherungsverfahren eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein bisection is used as an approximation method. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren des goldenen Schnittes als Näherungsverfahren eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the method of the golden section is used as an approximation method. Steuergerät (6) zur Ansteuerung eines Wechselrichters (5) mittels dessen eine permanenterregte Synchronmaschine (1) mit elektrischem Strom versorgt wird, sodass diese ein dem Steuergerät (6) vorgegebenes Drehmoment (T) ausgibt, wobei das Steuergerät (6) ein Ermittlungsmodul (2) aufweist, welches dazu ausgeführt ist, einen d- und einen q-Strom (id, iq) der Synchronmaschine (1) zu ermitteln, der erforderlich ist, damit diese das vorgegebene Drehmoment (T) ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermittlungsmodul (2) ausgeführt ist, den d- und q-Strom (id, iq) zur Ansteuerung der Synchronmaschine (1) mittels eines Näherungsverfahrens iterativ zu ermitteln, ausgehend von einem ersten d-Strom (id1) zur Einstellung des Drehmoments (T) an einem MTPA-Betriebspunkt (P1) der Synchronmaschine (1) und ausgehend von einem zweiten d-Strom (id2) zur Einstellung des Drehmoments (T) an einem MTPV-Betriebspunkt (P2) der Synchronmaschine (1).Control unit ( 6 ) for controlling an inverter ( 5 ) by means of which a permanent magnet synchronous machine ( 1 ) is supplied with electrical power, so that this one the control unit ( 6 ) outputs predetermined torque (T), whereby the control unit ( 6 ) a determination module ( 2 ), which is designed to a d and a q-current (i d , i q ) of the synchronous machine ( 1 ), which is required for it to output the predetermined torque (T), characterized in that the determination module ( 2 ), the d and q currents (i d , i q ) for driving the synchronous machine ( 1 ) by means of an approximation method iteratively, starting from a first d-current (i d1 ) for setting the torque (T) at a MTPA operating point (P1) of the synchronous machine ( 1 ) and from a second d-current (i d2 ) for adjusting the torque (T) at a MTPV operating point (P2) of the synchronous machine ( 1 ). Steuergerät (6) nach Anspruch 6, wobei das Ermittlungsmodul (2) die Bisektion als Näherungsverfahren einsetzt.Control unit ( 6 ) according to claim 6, wherein the determination module ( 2 ) uses the bisection as approximation method. Steuergerät (6) nach Anspruch 6, wobei das Ermittlungsmodul (2) das Verfahren des goldenen Schnittes als Näherungsverfahren einsetzt.Control unit ( 6 ) according to claim 6, wherein the determination module ( 2 ) uses the golden section method as approximation method.
DE102015223365.0A 2015-11-26 2015-11-26 Method for determining a d and q current for controlling a permanent-magnet synchronous machine Pending DE102015223365A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015223365.0A DE102015223365A1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 Method for determining a d and q current for controlling a permanent-magnet synchronous machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015223365.0A DE102015223365A1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 Method for determining a d and q current for controlling a permanent-magnet synchronous machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015223365A1 true DE102015223365A1 (en) 2017-06-01

Family

ID=58692920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015223365.0A Pending DE102015223365A1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 Method for determining a d and q current for controlling a permanent-magnet synchronous machine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015223365A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016206706A1 (en) 2016-04-20 2017-10-26 Zf Friedrichshafen Ag System and control unit for determining a q-current of a rotating field machine, and motor vehicle drive system with such a control unit
CN108880380A (en) * 2018-07-05 2018-11-23 江苏大学 A kind of internal permanent magnet synchronous motor best torque angle control system
CN109286346A (en) * 2017-07-20 2019-01-29 南通杰夫电气有限公司 Permanent magnet synchronous motor MTPA control method based on the fitting of unitary linear function
DE102017217792A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for operating a permanent magnet synchronous motor and motor assembly
CN112234896A (en) * 2020-09-22 2021-01-15 武汉光庭信息技术股份有限公司 MTPV compensation method and system for driving permanent magnet synchronous motor
DE102020216499A1 (en) 2020-12-22 2022-06-23 Zf Friedrichshafen Ag Process for determining optimum current values with regard to copper losses for loss-minimised control of permanent magnet synchronous machines

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6936991B2 (en) 2002-06-03 2005-08-30 Ballard Power Systems Corporation Method and apparatus for motor control
DE102011121608A1 (en) * 2011-12-17 2013-06-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Optimized operating point determination method for e.g. permanent magnet-energized synchronous machine of electric car, involves determining optimized operating point in dependence of modified operating point
DE102015209624A1 (en) 2015-05-26 2016-12-01 Zf Friedrichshafen Ag Optimization of the operating point of PM-excited synchronous machines

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6936991B2 (en) 2002-06-03 2005-08-30 Ballard Power Systems Corporation Method and apparatus for motor control
DE102011121608A1 (en) * 2011-12-17 2013-06-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Optimized operating point determination method for e.g. permanent magnet-energized synchronous machine of electric car, involves determining optimized operating point in dependence of modified operating point
DE102015209624A1 (en) 2015-05-26 2016-12-01 Zf Friedrichshafen Ag Optimization of the operating point of PM-excited synchronous machines

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yu-Seok Jeong, Seung-Ki Sul, Hiti, S., Rahman, K.M.:"Online Minimum-Copper-Loss Control of an Interior Permanent-Magnet Synchronous Machine for Automotive Applications" in Industry Applications, IEEE Transactions on , vol.42, no.5, pp.1222-1229, Sept.-Oct. 2006 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016206706A1 (en) 2016-04-20 2017-10-26 Zf Friedrichshafen Ag System and control unit for determining a q-current of a rotating field machine, and motor vehicle drive system with such a control unit
CN109286346A (en) * 2017-07-20 2019-01-29 南通杰夫电气有限公司 Permanent magnet synchronous motor MTPA control method based on the fitting of unitary linear function
DE102017217792A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for operating a permanent magnet synchronous motor and motor assembly
US11081993B2 (en) 2017-10-06 2021-08-03 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for operating a permanent magnet synchronous motor, and motor assembly
CN108880380A (en) * 2018-07-05 2018-11-23 江苏大学 A kind of internal permanent magnet synchronous motor best torque angle control system
CN108880380B (en) * 2018-07-05 2021-07-20 江苏大学 Optimal torque angle control system of built-in permanent magnet synchronous motor
CN112234896A (en) * 2020-09-22 2021-01-15 武汉光庭信息技术股份有限公司 MTPV compensation method and system for driving permanent magnet synchronous motor
DE102020216499A1 (en) 2020-12-22 2022-06-23 Zf Friedrichshafen Ag Process for determining optimum current values with regard to copper losses for loss-minimised control of permanent magnet synchronous machines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015223365A1 (en) Method for determining a d and q current for controlling a permanent-magnet synchronous machine
DE102011009935B4 (en) Method for driving an optimal operating point in a synchronous machine and a converter-fed synchronous machine
DE10206191B4 (en) Method for field-oriented control of a permanent-magnet synchronous machine with reluctance torque
DE102008034543A1 (en) Linear device for field weakening in a machine with internal permanent magnets
DE102008013799A1 (en) Method and system for controlling permanent magnet AC machines
DE102014220208A1 (en) CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRIC MACHINE, VEHICLE AND METHOD
DE102012205371A1 (en) Controller structure for field-oriented control of induction machine of motor car, has proportional plus integral controller that adjusts desired values for direct and shunt current controllers to minimize phase current at given torque
WO2018162195A1 (en) Regulating device for an electric machine, electric drive system, and method for regulating an electric machine
DE102016203262A1 (en) Method for the iterative determination of a d and q current for operating a synchronous machine, method for operating a synchronous machine and control unit
DE102010050344A1 (en) Method for designing controller structure for field-oriented controlling induction machine i.e. synchronous machine, in power train i.e. hybrid drive train, of motor vehicle i.e. motor car, involves deriving dice to control machine
DE102022115821A1 (en) ENGINE DRIVE SYSTEM
DE102016003738A1 (en) DC link voltage-dependent regenerative energy limit for electric drives
DE102010021488A1 (en) Method for copper loss-optimal control and/or regulation of asynchronous machine, involves computing and defining control value of regulator and adapting voltage vector to regulator over control value
WO2012037983A1 (en) Method for controlling an asynchronous machine having a converter in a manner that is optimal for (copper) loss
DE102008007100A1 (en) Device i.e. pre-controller, for e.g. linear actuator, in field-oriented co-ordinate system, has synchronous machine, where manipulated variable over plugged by device over integral divider of electrical angle in circuit
DE10153332A1 (en) Method for controlling a claw-pole synchronous machine
DE102021203591A1 (en) Process for field-oriented control of an electric motor
DE102012018819A1 (en) Method for operating inverter for feeding electric machine, involves determining reference value of flux-forming current component, correcting reference value of flux-forming current component, and supplying torque to current regulator
EP0570602A2 (en) Three-phase machine regulation method with high quality dynamical determination of its statorvoltages in the electrical steady state
DE102020215893A1 (en) Method and device for controlling an inverter
DE3518450A1 (en) Method for controlling an AC induction motor
EP3878089B1 (en) Method and device for limiting setpoint values for field-oriented current regulation
DE102017208429A1 (en) Method for the iterative determination of a d- and a q-current for operating a synchronous machine, method for operating a synchronous machine and control unit
WO2019042533A1 (en) Method for field-oriented control of a permanently excited synchronous reluctance machine
EP3695508A1 (en) Method for operating an electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication