本發(fā)明涉及一種用于并聯(lián)操作至少兩個，特別是多個電機(jī)的無傳感器的多電機(jī)變頻器，以及一種用于在公共多電機(jī)變頻器上操作兩個或多個電機(jī)的調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

1、對于變頻器上的電換向電機(jī)(永磁同步電機(jī)/無刷直流電機(jī))的無傳感器或無轉(zhuǎn)子位置傳感器的操作，通常以合適的方式檢測和評估施加在電機(jī)端子的電壓以及在電機(jī)相中流動的電流，以便確定轉(zhuǎn)子位置并相應(yīng)地?fù)Q向電機(jī)。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，沒有已知在單個變頻器上操作兩個或多個這樣的電機(jī)(永磁同步電機(jī)/無刷直流電機(jī))的令人滿意的解決方案。當(dāng)在下面的描述中提到電機(jī)時，指的是無傳感器控制的永磁同步電機(jī)或無傳感器調(diào)節(jié)的無刷直流電機(jī)。

2、kr?101?687?556b1公開了一份出版物，該出版物涉及一種用于兩個電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動裝置。根據(jù)該出版物的一個實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置包括逆變器，其包括多個匹配的開關(guān)元件，并且通過開關(guān)元件的開關(guān)將直流電轉(zhuǎn)換為交流電來向第一電機(jī)和第二電機(jī)提供交流電，以及包括控制逆變器的控制單元?？刂茊卧鶕?jù)第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速差或相位差設(shè)定磁通電流設(shè)定值，并以基于設(shè)定的磁通電流設(shè)定值的開關(guān)控制信號為基礎(chǔ)來控制逆變器。因此，當(dāng)同時控制多個并聯(lián)連接的電機(jī)時，可以減少轉(zhuǎn)速誤差。

3、de?10?2018?124?209?a1描述了本申請人的另一概念。為了避免重復(fù)單個結(jié)構(gòu)模塊，請注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)從該出版物中知道了這些信息。其中描述的概念的基本思想在于，對于多個、至少兩個電換向電機(jī)在公共變頻器處的無轉(zhuǎn)子位置傳感器并聯(lián)操作，為每個連接的電機(jī)單獨(dú)檢測相電流。然而，此外，每個變頻器輸出相只需要一次電壓檢測，因?yàn)橛捎陔姍C(jī)的并聯(lián)操作，相同的端電壓存在于所有電機(jī)上。替代性地，也可以想象不檢測端電壓，而是可以根據(jù)控制器輸出的控制電平來計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的多電機(jī)變頻器與傳統(tǒng)變頻器的本質(zhì)區(qū)別在于檢測和處理用于確定多個電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的測量信號，為此，對連接到多電機(jī)變頻器的每個電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)的電流檢測。此外，de?10?2018?124209a1描述了一種用于在公共多電機(jī)變頻器上并聯(lián)操作的多個無刷直流電機(jī)的操作方法，其中使用以下步驟：檢測無刷直流電機(jī)的各個相電流和端電壓，借助于先前測量的參數(shù)確定轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，借助于先前確定的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，以空間矢量表示或d-q空間矢量坐標(biāo)生成電流變量和/或電壓變量并將其傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置以及通過clarke-park變換從以空間矢量表示的電流變量和/或電壓變量生成三相電壓變量，并將其傳遞給調(diào)制器。由此產(chǎn)生用于多電機(jī)變頻器的開關(guān)命令，以并聯(lián)操作多個無刷直流電機(jī)。

2、因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于在變頻器上操作多個電機(jī)的替代解決方案，該替代解決方案可以廉價地實(shí)現(xiàn)并且可以盡可能普遍地使用。

3、本發(fā)明基于第一方面的特征來解決。

4、本發(fā)明的基本思想在于，對于多個、至少兩個電換向電機(jī)在公共變頻器處的無轉(zhuǎn)子位置傳感器的并聯(lián)操作，為每個電機(jī)(永磁同步電機(jī)/無刷直流電機(jī))執(zhí)行轉(zhuǎn)子位置的單獨(dú)確定。這是可能的，因?yàn)樵谧冾l器處為每個電機(jī)單獨(dú)執(zhí)行電流檢測，例如使用用于無傳感器的轉(zhuǎn)子位置確定的許多已知方法之一。其優(yōu)點(diǎn)是每個電機(jī)可以在其自己的單獨(dú)坐標(biāo)系(kos)中單獨(dú)描述，用于調(diào)節(jié)目的。

5、另一個方面涉及這樣一個事實(shí)，即通過將無刷直流電機(jī)的相應(yīng)電機(jī)電流相加，可以確定變頻器中的總電流，從而確定變頻器的坐標(biāo)系。

6、在這里作為示例描述的調(diào)節(jié)方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，主電機(jī)的坐標(biāo)系被用作參考坐標(biāo)系。其中一個電機(jī)用作主電機(jī)，而其他電機(jī)不具有主電機(jī)的功能。

7、然而，任何其他坐標(biāo)系(kos)，或者替代地，合適的虛擬坐標(biāo)系(kos)，也可以用作在系統(tǒng)中指定的參考系統(tǒng)。

8、根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了兩種替代的調(diào)節(jié)概念。一方面，用非線性狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及替代性地用線性狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。這兩種變型都適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的想法。

9、使用非線性狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)

10、多電機(jī)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)可以通過在狀態(tài)空間中具有非線性狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器執(zhí)行動作來實(shí)現(xiàn)。這里的調(diào)節(jié)可以基于機(jī)器方程的非線性微分方程來執(zhí)行。此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，還需要穩(wěn)定化調(diào)節(jié)器，以便在負(fù)載跳躍之后通過施加d電流將電機(jī)引導(dǎo)回穩(wěn)定的工作點(diǎn)。

11、使用線性狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)

12、多電機(jī)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)不必基于非線性電機(jī)微分方程，即機(jī)器方程來執(zhí)行。替代性地，微分方程的線性化在此可以在任意可選擇的工作點(diǎn)進(jìn)行。線性狀態(tài)空間調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)在于線性化簡化了調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的線性狀態(tài)空間調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)變型來計(jì)算調(diào)節(jié)器。

13、由于存在多個電機(jī)，因此也存在用于相應(yīng)電機(jī)的多個坐標(biāo)系，有必要以合適的方式確定用于變頻器換向的參考坐標(biāo)系。在這里描述的調(diào)節(jié)方法中，主電機(jī)的坐標(biāo)系被用作參考坐標(biāo)系。然而，任何其他坐標(biāo)系，甚至合適的虛擬kos，也可以用作參考系。

14、本發(fā)明的另一方面涉及一種用于在公共多電機(jī)變頻器上并聯(lián)操作n個無刷直流電機(jī)(n≥2，即至少兩個無刷直流電機(jī))的操作方法，特別是使用如上所述的控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

15、a.分別檢測n個無刷直流電機(jī)的各個相電流im1,...,imn，

16、b.借助于先前測量的n個無刷直流電機(jī)的相電流im1,...,imn來確定n個無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，以便從中為n個無刷直流電機(jī)中的每一個確定其單獨(dú)的、特別是獨(dú)立的坐標(biāo)系(kos)；

17、c.基于在步驟b)中確定的所確定的轉(zhuǎn)子位置的值，以空間矢量表示生成電流變量和/或電壓變量并將其傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置，

18、d.通過clarke-park變換從以空間矢量表示的電壓變量生成三相電壓變量uuvw，并將其傳遞給調(diào)制器；

19、e.借助于調(diào)制器從多電機(jī)變頻器的電壓變量uuvw生成開關(guān)命令，用于控制n個無刷直流電機(jī)的操作，

20、f.其中，n個無刷直流電機(jī)由變頻器相對于所選擇的參考電機(jī)及其參考坐標(biāo)系進(jìn)行調(diào)節(jié)。

技術(shù)特征：

1.一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)，包括多電機(jī)變頻器(pwr)，用于受控并聯(lián)操作n個無刷直流電機(jī)(m1，…，mn)，所述n個無刷直流電機(jī)的相應(yīng)轉(zhuǎn)子位置分別在沒有傳感器的情況下被檢測，其中，n≥2，包括

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)，其特征在于，軌跡預(yù)設(shè)或固定設(shè)定值用于所述狀態(tài)調(diào)節(jié)器(r)的轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述檢測裝置rlm1、rlm2具有至少一個測量裝置，用于無傳感器地檢測所述n個無刷直流電機(jī)(m1，…，mn)的相應(yīng)相電流im1,..,imn。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)和變換裝置(20)具有clarke-park變壓器(tp)，用于將至少轉(zhuǎn)子位置和總電流iuvw變量變換成用于所述調(diào)節(jié)裝置(30)的以空間矢量表示的d-q電流變量id,q_ist。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置(30)具有clarke-park變壓器(tc)，用于通過clarke-park變換將從所述狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器(t)獲得的以空間矢量表示的電壓變量ud,q轉(zhuǎn)換成三相電壓變量uuvw，并通過pwm調(diào)制器(pwm)將其轉(zhuǎn)換成用于所述變頻器(pwr)的直流電壓開關(guān)信號(szb)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述穩(wěn)定化調(diào)節(jié)器(r)被布置成提供合適的電流變量id_soll，以將所述電流變量施加到所述狀態(tài)調(diào)節(jié)器，從而在所述無刷直流電機(jī)之一的負(fù)載跳躍之后將所述電機(jī)返回到穩(wěn)定的工作點(diǎn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置(30)具有clarke-park變壓器(tc)，用于通過clarke-park變換將從所述狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器(rdq)獲得的以空間矢量表示的電壓變量ud,q轉(zhuǎn)換成三相電壓變量uuvw，并通過pwm調(diào)制器(pwm)將其轉(zhuǎn)換成用于所述變頻器(pwr)的開關(guān)信號(szb)。

8.一種用于使用根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)在公共多電機(jī)變頻器(pwr)上并聯(lián)操作n≥2的n個無刷直流電機(jī)的操作方法，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1)和用于使用調(diào)節(jié)系統(tǒng)在公共多電機(jī)變頻器上并聯(lián)操作無刷直流電機(jī)的操作方法。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括多電機(jī)變頻器(PWR)，用于受調(diào)節(jié)并聯(lián)操作n個無刷直流電機(jī)(M1，…，Mn)，這些n個無刷直流電機(jī)的相應(yīng)轉(zhuǎn)子位置分別在沒有傳感器的情況下被檢測并由公共變頻器操控。

技術(shù)研發(fā)人員：G·維德曼,B·斯托爾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：依必安派特穆爾芬根有限兩合公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15