DE19725136C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Stromregelung einer feldorientiert betriebenen, permanenterregten Synchronmaschine mit trapezförmiger EMK - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stromregelung einer feldorientiert beschriebenen, permanenterregten Synchronmaschine mit trapenzförmiger EMK, wobei Stellgrößenkomponenten DOLLAR I1 mittels eines Zweikomponenten-Stromregelverfahrens generiert werden, aus denen mittels eines Raumzeiger-Modulationsverfahrens Ansteuersignale (S 1 , ..., S 6 ) erzeugt werden. Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit von Lagesignalen (L R, S, T ) ein sich sprungförmig ändernder Flußwinkel (Ü sp ) und in Abhängigkeit einer ermittelten Ständerfrequenz ( s ) ein sich stetig ändernder Flußwinkel (Ü st ) erzeugt, mit denen in Abhängigkeit einer Drehzahl eine ständerorientierte Lage (= u ) eines Stellgrößen-Raumzeigers DOLLAR I2 bestimmt wird. Somit kann mittels eines Zweikomponenten-Stromregelverfahrens mit einem Raumzeiger-Modulationsverfahren eine permanenterregte Synchronmaschine mit einem block- und sinusförmigen Strom gespeist werden, wodurch diese Synchronmaschine ein konstantes Drehmoment im gesamten Drehzahlbereich aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Stromregelung einer feldorientiert betriebenen, permanenterregten Synchronmaschine mit trapezförmiger EMK.

Die permanenterregte Synchronmaschine mit trapezförmiger EMK hat den Vorteil gegenüber einer Synchronmaschine mit sinus­ förmiger EMK, daß das Drehmoment bei gleichem Scheitelwert des Stromes und Blockstrom um ca. 10% größer ist als bei si­ nusförmiger EMK und Sinusstrom. Deshalb wird die permanent­ erregte Synchronmaschine mit trapezförmiger EMK im gesamten Drehzahlbereich mit Blockstrom betrieben. Bei Blockstromspei­ sung ist immer in einer Phase der Synchronmaschine der Strom für 60° el. Null. Die Fig. 1 zeigt in einem Diagramm jeweils über der Zeit t die trapezförmigen EMK-Verläufe E_R, E_S, E_T, die Lagesignale L_R, L_S, L_T und die Phasenströme I_R, I_S, I_T. Im niedri­ gen Drehzahlbereich ist dies, bedingt durch die geringe Amp­ litude der EMK und der Ständerfrequenz, auch problemlos mög­ lich. Da jedoch der Strom i_R bzw. i_S nicht mit einer unendli­ chen Steigung der Anstriegsflanke einer der Phasen R bzw. S zu fließen beginnt, sondern eine endliche Steigerung auf­ weist, wird durch diesen Kommutierungsverlauf in den an der Kommutierung nichtbeteiligten Phase ein Stromeinbruch verur­ sacht. Ein derartiger Verlauf eines Phasenstromes ist in der Fig. 2 in einem Diagramm über die Zeit t dargestellt. Im hö­ heren Drehzahlbereich, d. h., bei einer Drehzahl größer 20% der Nenndrehzahl, ist jedoch die Gegenspannung der Synchron­ maschine (EMK) und die Ständerfrequenz so groß', daß der ideale Stromblock von 120° el. gemäß Fig. 2 nicht mehr rea­ lisiert werden kann. Das heißt, die Stromeinbrüche, bedingt durch die Kommutierung in den beiden anderen Phasen, werden immer größer. Außerdem verändern sich die Flanken der Strom­ blöcke, so daß der Stromblock einer Phase den in der Fig. 3 dargestellten Verlauf annimmt. Bedingt durch die reduzierte Breite des Stromblockes und die sich bei Blockstromspeisung einstellende Spannungsamplitude, die prinzipbedingt kleiner als die Maximalspannung des Pulswechselrichters ist, ergibt sich im höheren Drehzahlbereich ein deutlich reduziertes Drehmoment und damit auch ein schlechterer Wirkungsgrad.

Die permanenterregte Synchronmaschine mit trapezförmiger EMK wird üblicherweise im Grunddrehzahlbereich mittels einer von der Polradlage abgeleiteten Phasenstromregelung geregelt. Für eine gegebene Polradlage entspricht dieses Regelungsprinzip einer Gleichstrommaschine. Um die Kommutierungseinbrüche im Strom gering zu halten, wird der Stromregler durch eine Vor­ steuerung unterstützt. Abhängig von der Polradlage wird die Spannung entsprechend der Summe aus Stromreglerausgang und Vorsteuerung mittels eines PWM-Signals in zwei Motorphasen eingestellt. Die Ansteuersignale der dritten Phase werden für diesen gesamten 60°-Stromblock gesperrt, wodurch sich die Spannung entsprechend der Stromrichtung einstellt. Im unteren Drehzahlbereich geht der Strom nach Beendigung der Kommutie­ rung zu Null, wobei im oberen Drehzahlbereich (Feldschwächbe­ reich) dies unter Berücksichtigung der Freilaufwirkung und der kurzen Zeit der 60°-Lücken nicht mehr der Fall ist (Fig. 6). Auch bei dieser Stromregelung muß man im oberen Drehzahl­ bereich eine Drehmomentreduzierung akzeptieren.

Um den Drehzahlbereich einer permanenterregten Synchronma­ schine mit trapezförmiger EMK zu erweitern, ist aus der WO 94/07301 ein Verfahren zur Feldschwächung bekannt. Bei diesen Verfahren wird im Feldschwächbereich der Motorstrom in Abhängigkeit eines von der Belastung der Synchronmaschine vorgebbaren Umrichtereingangstrom-Sollwertes, eines ermittel­ ten Umrichtereingangsstrom-Istwertes und eines ermittelten Vorsteuerwinkels geregelt, wobei dieser Vorsteuerwinkel in Abhängigkeit eines eine maximale Steuergröße übersteigenden Teil eines Steuergrößen-Istwertes bestimmt wird. Mit diesem Verfahren kann eine umrichtergespeiste, permanenterregte Syn­ chronmaschine vollkommen ruckfrei vom Grunddrehzahlbereich in den Feldschwächbereich und zurück bei allen Lastzuständen ge­ regelt werden.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die relativ einfache Regelungsstruktur der Blockstromspeisung mit geringer Modifi­ kation auch im Feldschwächbereich eingesetzt werden kann. Nachteilig ist jedoch, daß die Spannung in der Phase mit ge­ sperrten Ansteuersignalen sich entsprechend im Stromfluß ein­ stellt. Die sich einstellende Spannungsamplitude ist kleiner als die Maximalspannung des Pulswechselrichters, wodurch bei gegebenen Strom auch eine Leistungseinbuße akzeptiert werden muß.

Da im Feldschwächbereich die EMK größer ist als die speisende Gleichspannung (Fig. 4 bzw. Fig. 5), bleibt der Strom in der gesperrten Phase nicht auf Null, sondern steigt nachdem ab­ kommutieren in umgekehrter Richtung wieder an (Fig. 6). Da­ durch leitet eine Freilaufdiode des Pulswechselrichters der permanenterregten Synchronmaschine einer gesperrten Phase und der Spannungszeiger, den der Pulswechselrichter erzeugt, durchläuft nicht die für die maximale Spannung notwendige Reihenfolge der aktiven Spannungszeiger eines Zweipunkt-Puls­ wechselrichters, sondern es entstehen Zwischenschritte, die die Spannungsamplitude absenken. Die Fig. 4 und 5 zeigen je­ weils ein Zeiger-Diagramm einer permanenterregten Synchronma­ schine im Überlastbereich bei einer 1,67-fachen bzw. einer 4-fachen Nenndrehzahl. In der Fig. 6 ist in einem Diagramm über der Zeit t der Verlauf eines Blockstromes einer Phase der Synchronmaschine näher dargestellt.

Aus der WO 95/26072 ist ein Stromregelverfahren für eine dreiphasige stromrichtergespeiste, permanenterregte Synchron­ maschine mit einer trapezförmigen Polradspannung bekannt. Die Motorwelle dieser Synchronmaschine weist eine Winkelmeßein­ richtung auf, die ein Drehzahl-Istwert und ein Rotorlagewin­ kel-Istwert liefert. Bei diesem bekannten Stromregelverfahren wird der Betrag eines ermittelten Stromistwert-Raumzeigers mit einer normierten Polradspannung multipliziert. Dadurch erhält man einen konstanten Strombetrag, der zwei Stromregler zugeführt wird. Diese konstanten Strombeträge werden mit vor­ bestimmten Strombeträgen verglichen. Zur Entlastung eines Stromreglers wird zu einer ermittelten Reglerausgangsspannung eine mittlere Polradspannung addiert, so daß dieser Stromreg­ ler nur noch die Abweichungen von der mittleren Polradspan­ nung ausregeln muß, die von der Drehzahl abhängig ist. Die ermittelten kartesischen läuferorientierten Spannungskompo­ nenten werden in Polarkomponenten gewandelt und mittels eines aktuellen Läuferflußwinkels in ständerorientierte Polarkompo­ nenten gewandelt. Mittels dieses Stromregelverfahrens wird bei kleinen Drehzahlen der Synchronmaschine der Maschine ein Stromverlauf eingeprägt, der oberschwingungsbehaftet ist, wo­ durch die Momentenwelligkeit gering gehalten wird. Bei hohen Drehzahlen greifen die Stromregler, bezogen auf die Grund­ schwingungsperiode, nur noch selten ein, wodurch eine sinus­ förmige Spannung an der Synchronmaschine anliegt. Dadurch wird der Zwischenkreisstrom bzw. ein Batteriestrom günstig beeinflußt. Die Aufgabe dieses bekannten Stromregelverfahrens besteht darin, auftretende Pendelmomente und eine pendelnde Eingangsleistung weitgehend zu reduzieren.

Aus der Veröffentlichung "A High-Performance Inverter-Fed Drive System of an Interior Permanent Magnet Synchronous Machine", abgedruckt in "IEEE Trans. on Ind. Appl.", Vol. 24, No. 6, Nov./Dec. 1988, S. 987-1004, ist eine feldorientierte Regelung für eine permanenterregte Synchronmaschine bekannt. Diese Rege­ lung ist einerseits für sinusförmige Ströme und andererseits für blockförmige Ströme geeignet. Im Grunddrehzahlbereich werden der permanenterregten Synchronmaschine sinusförmige Ströme, wogegen im Feldschwächbereich blockförmige Ströme eingeprägt werden. Eine blockförmige Stromeinspeisung bei ho­ hen Drehzahlen (Feldschwächbereich) bedingt ein deutlich re­ duziertes Drehmoment, was jedoch nicht wünschenswert ist.

Aus der WO 95/03649 ist eine Zweikomponenten-Stromregelung mit einem Raumzeiger-Modulator für eine pulswechselrichterge­ speiste Induktionsmaschine bekannt. Diese feldorientierte Re­ gelung weist eine eingangsseitige Transformationseinrichtung, einen EMK-Rechner, ein Vorsteuernetzwerk, einen Stromregel­ kreis, eine EMK-Regelung und einen ausgangsseitigen Koordina­ tenwandler auf. Der eingangsseitigen Transformationseinrich­ tung werden jeweils zwei gemessene Phasenströme und Phasen­ spannungen zugeführt, aus denen mit Hilfe eines Flußwinkels kartesische feldorientierte Ist-Strom- und Ist-Spannungskom­ ponenten generiert werden. Die Ist-Stromkomponenten werden einerseits dem Strom-Regelkreis und andererseits dem EMK- Rechner zugeführt. Diesem EMK-Rechner werden außerdem die Ist-Spannungskomponenten, die Parameter der Induktionsmaschi­ ne (Ständerwiderstand R_s, Streuinduktivität L_σ), die Ständer­ frequenz ω_s und die Polpaarzahl p zugeführt. Ausgangsseitig ist dieser EMK-Rechner mit einem Istwert-Eingang des EMK-Re­ gelkreises verknüpft, wobei am Sollwert-Eingang dieses Regel­ kreises eine Soll-d-Komponente eines EMK-Raumzeigers ansteht. Das Ausgangssignal dieses EMK-Regelkreises wird als Drehzahl­ korrektur zur Bestimmung der Ständerfrequenz verwendet. Der Strom-Regelkreis weist für jede feldorientierte Stromkompo­ nente einen Vergleicher mit nachgeschaltetem Regler auf, wo­ bei an dem invertierenden Eingängen jeweils ein Ausgangssig­ nal der eingangsseitigen Transformationseinrichtung und an dem nichtinvertierenden Eingängen jeweils eine feldorientier­ te Soll-Stromkomponente anstehen. Die Ausgänge dieses Strom- Regelkreises sind mit den Ausgängen des Vorsteuernetzwerkes verbunden, wobei eingangsseitig diesen Vorsteuernetzwerk die Soll-Stromkomponenten, die Parameter "Ständerwiderstand", "Streuinduktivität" und "Hauptinduktivität" zugeführt sind. Das Summensignal, bestehend aus feldorientierten Vorsteuer­ größen und Regler-Stellgrößen, auch als feldorientierte Stellgrößen genannt, wird dem ausgangsseitigen Koordinaten­ wandler zugeführt, die die kartesischen Komponenten in polare Komponenten wandelt. Diese polaren Stellgrößenkomponenten und die Ständerfrequenz werden dem Raumzeiger-Modulator zuge­ führt, an dessen Ausgängen Steuersignale für den Pulswechsel­ richter anstehen.

Aus der EP 0 633 653 A1 ist ein Stromregelverfahren und eine Vorrichtung für einen spannungseinprägenden Umrichter (Puls­ wechselrichter) einer Drehfeldmaschine bekannt. Gemäß diesen Verfahren werden eine flußbildende Stromkomponente und eine drehmomentbildende Stromkomponente eines ermittelten Ist- Stromvektors jeweils auf eine gewünschte Stromkomponente ei­ nes Soll-Stromvektors geregelt, wobei jeweils eine Regler- Stellgröße mit einer Vorsteuergröße addiert wird. Außerdem wirkt die drehmomentbildende Regler-Stellgröße in Abhängig­ keit einer Frequenzgröße verzögert auf die flußbildende Reg­ ler-Stellgröße ein. Dies bewirkt, daß der Ausgang des Reglers in der Wirkachse nicht nur die Wirkspannung verändert (wie bei der Zweikomponenten-Stromregelung), sondern über die Än­ derung der Blindspannung auch eine Drehung des Spannungszei­ gers bewirkt (wie bei der Wirkstromregelung). Gleichzeitig läßt sich durch diesen Querzweig erreichen, daß eine Ansteue­ rung der Ausgangsspannung in der Wirkachse den Blindstrom nicht beeinflußt, d. h. die Regelkreise sind entkoppelt. Somit treten die für die zwei Komponenten-Stromregelungen typischen langsamen Ausgleichsvorgänge bei verstimmten Vorsteuernetz­ werk nicht mehr auf. Für eine ideale Entkopplung wird die Zeitkonstante des Verzögerungsgliedes des Querzweiges gleich der Kurzschlußzeitkonstante des Motors gewählt und dessen Verstärkung proportional zur Ständerfeldfrequenz veränderbar gemacht. Dieses Stromregelverfahren verbindet die Vorteile von der Zweikomponenten-Stromregelung und der Wirkstromrege­ lung in indealer Weise miteinander. Solange die Spannung nicht begrenzt ist, erhält man mit diesem Stromregelverfahren das gleichgute dynamische Verhalten wie mit der Zweikomponen­ ten-Stromregelung, reagiert aber weniger empfindlich auf ein verstimmtes Vorsteuernetzwerk. Mit Erreichung der Spannungs­ decke geht dieses Stromregelverfahren automatisch in das Ver­ halten der Wirkstromregelung über, ohne das eine Strukturum­ schaltung erforderlich wäre. Die Stabilität im Feldschwächbe­ reich hat sich mit dem Stromregelverfahren gegenüber der Wirkstromregelung verbessert.

Die Zweikomponenten-Stromregelung mit EMK-Rechner gemäß der WO 95/03649 hat sich bei Asynchron- und Synchronmaschinen mit Sinusstromeinprägung bewährt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Stromregel­ verfahren für eine feldorientiert betriebenen, permanenter­ regten Synchronmaschine mit trapezförmiger EMK anzugeben, bei dem im höheren Drehzahlbereich keine Drehmomentreduktion mehr auftritt ohne daß auf die Vorteile der Blockstromspeisung im niedrigen Drehzahlbereich verzichtet werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Dieses erfindungsgemäße Stromregelverfahren ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß als feldorientiertes Regelverfahren das be­ kannte zwei Komponenten-Stromregelverfahren mit einer Raum­ zeiger-Modulationsverfahren vorgesehen ist, wobei in Abhän­ gigkeit von Lagesignalen einerseits ein sich sprungförmig än­ dernder und andererseits ein sich stetig ändernder Flußwinkel berechnet wird, von denen in Abhängigkeit einer Grenz-Dreh­ zahl der sprungförmig ändernde oder der stetig ändernde Fluß­ winkel zur Bestimmung der Steuersignale des Pulswechselrich­ ters verwendet wird. Dabei unterteilt die Grenz-Drehzahl den Drehzahlbereich in einen niedrigen und höheren Drehzahlbe­ reich. Im erstgenannten Drehzahlbereich ändert sich der Fluß­ winkel in Abhängigkeit der Lagesignale alle 60° el., so daß die permanent erregte Synchronmaschine mit einem blockförmi­ gen Strom gespeist wird. Im zweitgenannten Drehzahlbereich ändert sich der Flußwinkel stetig, so daß nun diese permanent erregte Synchronmaschine mit einem sinusförmigen Strom ge­ speist wird.

Durch die unterschiedlichste Ermittlung der Flußlage (sprung­ förmig/stetig) kann mittels des bekannten Zweikomponenten- Stromregelverfahrens eine permanenterregte Synchronmaschine mit einem blockförmigen und mit einem sinusförmigen Strom ge­ speist werden. Somit wird mittels einer feldorientierten Re­ gelungsstruktur zwei Stromregelverfahren kombiniert, die sich in Abhängigkeit einer Grenz-Drehzahl ablösen, so daß das er­ findungsgemäße Stromregelverfahren einerseits die Vorteile der Blockstromspeisung und andererseits die Vorteile der Si­ nusspeisung aufweist.

Bei einem vorteilhaften Verfahren werden die sprungförmig än­ dernde Flußlage mit einer vorgebbaren Zeitfunktion verzögert. Dadurch wird erreicht, daß die dynamischen Störgrößen auf die Stromregler der Zweikomponenten-Stromregelung die durch die sprungförmige Änderung der Flußlage verursacht werden, redu­ ziert werden.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird der ermittel­ ten Ständerfrequenz eine Korrekturfrequenz aufgeschaltet, die in Abhängigkeit einer Ist-d-Komponente eines aus feldorien­ tierten Strom- und Spannungskomponente, Maschinenparametern und der korrigierten Ständerfrequenz ermittelten Polradspannung mittels einer Soll-d-Komponente bestimmt ist. Mittels dieser Korrek­ turfrequenz wird die Flußlage synchron zur Drehzahl verän­ dert. Wird diese Synchronisierung nicht durchgeführt, so wird die Flußlage asynchron zur festen Polradlage verändert. Tritt bei der asynchronen Winkelveränderung zur Polradlage ein kleiner Fehler auf, so läuft die Flußlage weg, so daß eine Fehlorientierung der Synchronmaschine vorliegt.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird beim Übergang vom niedrigen in den übrigen Drehzahlbereich eine Korrekturfre­ quenz ermittelt, aus der mittels Integration ein Korrekturwinkel ermittelt wird, der während des niedrigen Drehzahlbe­ reichs den sich sprungförmig ändernden Flußwinkel überlagert wird. Somit ist gewährleistet, daß selbst bei Fehljustierun­ gen des Polradlagegebers beim Übergang von Blockstromspeisung zur Sinusstromspeisung das Drehmoment konstant bleibt. D. h., tritt durch Justierfehler oder Toleranzen des Polradlagege­ bers hervorgerufene Fehlorientierung auf, so wird ein Korrek­ turwinkel ermittelt, der den Stromzeiger im Blockbetrieb ver­ dreht.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird bei Über­ schreitung der Betragskomponente der feldorientierten Stell­ größe über einen Maximalwert die flußbildende Soll-Stromkom­ ponente so vorgegeben, daß die Betragskomponente der Stell­ größe gleich dem Maximalwert bleibt. Somit wird während des höheren Drehzahlbereichs die Feldschwächung bewerkstelligt. D. h., mittels einer Spannungsbegrenzungsregelung, die auf die flußbildende Soll-Stromkomponente einwirkt, wird der Dreh­ zahlbereich erweitert.

Im Feldschwächbereich ist es vorteilhaft, wenn die drehmo­ mentbildende Soll-Stromkomponente, die durch eine überlagerte Drehzahl-Regelung bestimmt wird, in Abhängigkeit der ermit­ telten flußbildenden Soll-Komponente und eines Stromgrenzwer­ tes begrenzt wird. Dadurch wird verhindert, daß der Betrag des Stromraumzeigers den Maximalstrom des Pulswechselrichters der permanent erregten Synchronmaschine nicht überschreitet.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden den Regler- Stellgrößen zusätzliche dynamische Vorsteuergrößen aufad­ diert, die in Abhängigkeit von der drehmomentbildenden Soll- Stromkomponente, von den Lagesignalen und der Polradspannung ermittelt werden. Mittels dieser dynamischen Vorsteuergrößen wird die Stellgröße derart verändert, daß bei der Kommutierung eine ausreichende Spannung vorhanden ist, so daß Stromeinbrüche in der an der Kommutierung nicht beteiligten Phase vermieden werden.

Diese durch die Unteransprüche 2 bis 9 beanspruchten vorteil­ haften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Stromregelung einer feldorientiert betriebenen, permanenter­ regten Synchronmaschine mit trapezförmiger EMK können belie­ big miteinander kombiniert werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformen der Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Stromregelverfah­ rens für eine feldorientiert betriebenen, permanenterregten Synchronmaschine schematisch veranschaulicht sind.

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm die trapezförmigen EMK-Ver­ läufe, die Lagesignale und die Phasenströme jeweils über der Zeit t, die

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm den Verlauf eines Phasenstro­ mes über der Zeit t im niedrigen Drehzahlbereich, wo­ bei die

Fig. 3 diesen Stromverlauf im oberen Drehzahlbereich in ei­ nem Diagramm über der Zeit t darstellt, in der

Fig. 4 ist ein Zeigerdiagramm einer feldorientiert betriebe­ nen, permanenterregten Synchronmaschine im Überlast­ bereich bei einem 1,6-fachen Nenndrehzahl, wobei die

Fig. 5 ein Zeigerdiagramm dieser Synchronmaschine im Über­ lastbereich bei einer 4-fachen Nenndrehzahl zeigt, in der

Fig. 6 ist in einem Diagramm der Verlauf eines Phasenstromes im Feldschwächungsbereich veranschaulicht, die

Fig. 7 zeigt ein Zeigerdiagramm dieser Synchronmaschine im Nennbetrieb, wogegen in der

Fig. 8 das Zeigerdiagramm im Nennbetrieb bei Überlast darge­ stellt ist, in der

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, in der

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt und die

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild einer dritten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Stromrege­ lung einer feldorientiert betriebenen, permanenterregten Syn­ chronmaschine mit trapezförmiger EMK. Diese Vorrichtung ist unterteilt in einer feldorientierten Regelung 2 und einem Raumzeiger-Modulator 4. Die feldorientierte Regelung 2 weist eine eingansseitige Transformationseinrichtung 6, einem EMK- Rechner 8, ein Vorsteuernetzwerk 10, einen Stromregelkreis 12, eine EMK-Regelung 14 und einen ausgangsseitigen Koordina­ tenwandler 16 auf. Mittels der eingangsseitigen Transforma­ tionseinrichtung 6, die einen Koordinantenwandler 18 und ei­ nen Vektordreher 20 aufweist, und einer ermittelten Flußlage γ_s werden die gemessenen Phasenströme i_R und i_S in eine fluß- und drehmomentbildende Ist-Stromkomponente i_sd und i_sq trans­ formiert. Diese Ist-Stromkomponenten i_sd und i_sq werden je­ weils einem Vergleicher 22 und 24 des Stromregelkreises 12 zugeführt. An deren nichtinvertierenden Eingängen jeweils ei­ ne Soll-Stromkomponente i^* _sd und i^* _sq anstehen. Ausgangsseitig ist der Vergleicher 22 bzw. 24 mit einem Stromregler 26 bzw. 28 verknüpft, der ausgangsseitig mit einem Addierer 30 bzw. 32 verbunden ist. Diese Stromregler 26 und 28 werden von dem Vorsteuernetzwerk 10 dadurch unterstützt, daß dieses Netzwerk 10 in Abhängigkeit von Soll-Stromkomponenten i^* _sd und i^* _sq, von Parametern der Synchronmaschine (Ständerwiderstand R_s, Streu­ induktivität L_σ, Hauptinduktivität L_h) und einer ermittelten Ständerfrequenz ω_s, Vorsteuergrößen u^* _sd und u^* _sq berechnet, die jeweils dem Addierer 30 bzw. 32 zugeführt werden. Somit müssen die Stromregler 26 und 28 an ihren Ausgängen nurmehr die Spannung Δu_sd und Δu_sq, auch als Regler-Stellgrößen be­ zeichnet, liefern, die vom Vorsteuernetzwerk 10 nicht ermit­ telt werden, beispielsweise dynamische Anteile, Fehler, etc. . . .

Die Ausgänge der beiden Addierer 30 und 32 werden dem aus­ gangsseitigen Koordinatenwandler 16 zugeführt. Mit diesem Ko­ ordinatenwandler 16 werden die kartesischen Komponenten u_sd und u_sq des Stellgrößen-Raumzeigers u _s in polare Komponenten |u _s| und β_s gewandelt. Die Betragskomponente |u _s| wird mittels eines Dividierers 34, an dessen zweiten Eingang eine Ein­ gangsgröße u_dc des Pulswechselrichters ansteht, normiert. Die Ausgangsgröße m_a ist der Aussteuerwert des Pulswechselrich­ ters. Der Dividierer 34 ist im dargestellten Blockschaltbild ein Bauelement des Raumzeiger-Modulators 4. Die kathesischen Stellgrößenkomponenten u_sd und u_sq und die Ist-Stromkomponen­ ten i_sd und i_sq werden dem EMK-Rechner 8 zugeführt, dem eben­ falls die Maschinenparameter Ständerwiderstand R_S und Streu­ induktivität L_σ und die ermittelte Ständerfrequenz ω_s zuge­ führt sind. Am Ausgang dieses EMK-Rechners 8 steht eine d- Komponente u_pd der Polradspannung u _p, auch als EMK-Spannung bezeichnet, an.

Da aber per Definition die Polradspannung u _p der Synchronma­ schine immer in der q-Achse des mit Ständerfrequenz ω_s rotie­ renden d-, q-Koordinatensystem liegt, muß die d-Komponente u_pd der Polradspannung u _p, gleich Null sein. Diese d-Komponente u_pd wird der EMK-Regelung 14 zugeführt, an deren zweiten Eingang die Soll-d-Komponente u^* _pd ansteht, die Null ist. Diese EMK- Regelung 14 weist einen Vergleicher 36 und einen PI-Regler 38 auf. Ist die Ist-d-Komponente u_pd der Polradspannung u _p ver­ schieden von Null, so liegt eine Fehlorientierung der Rege­ lung 2 vor. Damit dieses Fehlorientierung behoben werden, muß die Ständerfrequenz ω_s verändert werden. Dazu erzeugt die EMK-Regelung 14 in Abhängigkeit der ermittelten Fehlorientie­ rung eine Korrekturfrequenz Δω_s, die einer ermittelten Stän­ derfrequenz ω_s aufaddiert wird. Die Ständerfrequenz ω_s wird mittels einer Einrichtung 40 in Abhängigkeit von Lagesignalen L_R,S,T und einer Polpaarzahl p der Synchronmaschine ermittelt. Diese Einrichtung 40 weist eingangsseitig eine Einrichtung 42 zur Berechnung der mechanischen Läuferfrequenz ω_m und aus­ gangsseitig einen Multiplizier 44 auf. Die Einrichtung 42 be­ rechnet in Abhängigkeit der Lagesignale L_R,S,T die mechanische Läuferfrequenz ω_m, die mittels des Multiplizierers 44 mit der Polpaarzahl p der Synchronmaschine multipliziert wird. Am Ausgang dieses Multiplizierers 44 steht die Ständerfrequenz ω'_s an.

Die korrigierte Ständerfrequenz ω_s wird ebenfalls dem Raum­ zeiger-Modulator 4 zugeführt. Dieser Raumzeiger-Modulator 4 weist einen Winkelintegrator 46, einen Addierer 48 und eine Recheneinheit 50 auf. Mittels des Winkelintegrators 46 und der korrigierten Ständerfrequenz ω_s wird der Flußwinkel γ_s im ständerorientierten Koordinatensystem ermittelt, die zur Lage β_s des Stellgrößen-Raumzeigers u _s im flußorientierten Koordi­ natensystem addiert wird. Als Summe dieser beiden Winkel γ_s und β_s erhält man die Lage α_u des Stellgrößen-Raumzeigers u _s im ständerorientierten Koordinatensystem (Fig. 7). Aus den Si­ gnalen m_a (Aussteuerwert) und α_u (Lage des Stellgrößen-Raum­ zeigers u _s) werden mittels der Recheneinheit 50 die Ansteuer­ signale S₁, . . ., S₆ für den Pulswechselrichter bestimmt.

Die bisher beschriebene feldorientierte Regelung 2 ist für eine Induktionsmaschine aus der eingangs genannten WO 95/03649 bekannt. Das Regelverfahren, daß mit dieser fel­ dorientierten Regelung 2 durchgeführt wird, ist das Zweikom­ ponenten-Stromregelverfahren. In dieser WO 95/03649 wird auf Veröffentlichungen verwiesen, die sich auf die Recheneinheit 50 bzw. auf das Vorsteuernetzwerk 10, das auch als Entkopp­ lungsnetzwerk bezeichnet wird, beziehen.

Damit man diese bekannten feldorientierte Regelung 2 bei ei­ ner permanenterregten Synchronmaschine im gesamten Drehzahl­ bereich verwenden kann, wobei auf die Vorteile der Block­ stromspeisung im niedrigen Drehzahlbereich nicht verzichtet werden soll, muß für den niedrigen Drehzahlbereich diese be­ kannte feldorientierte Regelung 2 abgeändert werden.

Damit die gleiche feldorientierte Regelung 2 verwendet werden kann, ist der zusätzliche Raumzeiger-Modulator 4 erfindungs­ gemäß mit einer Vorrichtung 52 zur Ermittlung eines sich sprungförmig ändernden Flußwinkels γ_sp und einem Umschalter 54 versehen. Der Vorrichtung 52 werden die Lagesignale L_R,S,T zu­ geführt, aus denen dann der Flußwinkel γ_sp generiert wird. Als Vorrichtung 52 kann ein Speicher mit einer abgelegten Tabelle vorgesehen sein. Da alle 60° el. eines der Lagesignale L_R,S,T sich verändert, wird entsprechend der Flußwinkel γ_sp alle 60° el. um eine Winkeländerung von 60° verändert. Diese Änderung erfolgt sprungförmig. Der so erzeugte Flußwinkel γ_sp wird mit­ tels des Umschalters 54 als Flußwinkel γ_s dem Addierer 48 zu­ geführt, so daß alle 60° el. an der Recheneinheit die ermit­ telte Lage α_u des Stellgrößen-Raumzeigers u _s ansteht. Somit ändern sich auch die Ansteuersignale S₁, . . ., S₆ nur alle 60° el., so daß die Synchronmaschine mit einem blockförmigen Strom gespeist wird.

Der Umschalter 54 wird mittels eines Steuersignals S_B gesteu­ ert. Dieses Steuersignal S_B kann beispielsweise in Abhängig­ keit einer ermittelten Ständerfrequenz ω_s und einer Grenzfre­ quenz ω_gr ermittelt werden. Dabei kann das Steuersignal S_B im Bereich 0 ≦ ω_s ≦ ω_gr oder im Bereich ω_gr ≦ ω_s ≦ ω_max den Pegel 1 annehmen. Im erstgenannten Bereich könnte die Ermittlung der Ständerfrequenz ω_s mit Schwierigkeiten behaftet sein, da nur ein einfacher Polradlagergeber verwendet wird. Im zweitge­ nannten Bereich sind die Schwierigkeiten nicht mehr vorhan­ den. Sobald die Ständerfrequenz ω_s gleich der Grenzfrequenz ω_gr ist, wechselt das Steuersignal S_B sein Pegel, wodurch der Umschalter 54 beispielsweise vom Ausgang der Vorrichtung 52 auf den Ausgang des Winkelintegrators 46 geschaltet wird. Durch diese Umschaltung wird der Recheneinheit 50 eine sich stetig ändernde Lage α_u des Stellgrößen-Raumzeigers u _s zuge­ führt. Dadurch werden die Ansteuersignale S₁, . . . S₆, in Abhän­ gigkeit der Pulsfrequenz neu berechnet. Somit wird die Syn­ chronmaschine mit einem sinusförmigen Strom gespeist.

Durch die sprungförmige Änderung des Flußwinkels γ_sp können unter Umständen dynamische Stellgrößen auf die Stromregler 26 und 28 einwirken. Um diese dynamischen Störgrößen zu reduzie­ ren, kann die Vorrichtung 52 außerdem einen Filter ersten Ordnung aufweisen, mit der eine beliebige Zeitfunktion reali­ siert werden kann.

Damit das Drehmoment während der Umschaltung von Block- auf Sinusstromspeisung und umgekehrt konstant gehalten werden kann, muß die Amplitude des Strom-Raumzeigers i _s beim Si­ nusstrom gegenüber der Blockstromamplitude angepaßt werden. Dies wird über eine Anpassung der drehmomentbildenden Soll- Stromkomponente i^* _sq realisiert. Dazu ist dem nichtinvertie­ renden Eingang des Vergleichers 22 des Stromregelkreises 12 eine Anpaßvorrichtung 56 vorgeschaltet, der das Steuersignal S_B zugeführt ist. Bei dieser Anpaßvorrichtung 56 handelt es sich beispielsweise um zwei Konstantglieder, zwischen denen abhängig vom Steuersignal S_B umgeschaltet werden kann. Da das Drehmoment bei Blockstromspeisung um ca. 10% größer ist als bei Sinusspeisung muß die Amplitude der drehmomentbildenden Soll-Stromkomponente i^* _sq bei Blockstromspeisung erniedrigt werden. Dazu wird von einem Konstantglied mit dem Faktor 1 auf ein anderes Konstantglied mit einem Faktor beispielsweise 0,95 umgeschaltet.

Da beim Einsatzpunkt der Feldschwächung die Synchronmaschine mit einem Sinusstrom gespeist wird, erübrigt sich das in der WO 94/0731 vorgestellte Verfahren zur Feldschwächung einer permanenterregten Synchronmaschine. Bei dieser Zweikomponen­ ten-Stromregelung läßt sich das Verfahren der Spannungsbe­ grenzung gemäß der EP 0 633 653 A1 anwenden. Dazu ist ein Übersteuerungs-Regler 58 vorgesehen, der eingangsseitig einen Vergleicher 60 und ausgangsseitig einen PI-Regler 62 mit nachgeschaltetem Begrenzer 64 aufweist. Am invertierenden Eingang des Vergleichers 60 steht die Betragskomponente |u _s| des Stellgrößen-Raumzeigers u _s an, wogegen an seinem nichtin­ vertierenden Eingang ein Maximalwert u_s,lim (z. B. die speisen­ de Gleichspannung) ansteht. Solange die Betragskomponente |u _s| kleiner ist als der vorgegebene Maximalwert u_s,lim ist, also im Grunddrehzahlbereich, wird der Reglerausgang so begrenzt, daß er keine Werte für die flußbildende Soll-Stromkomponente i^* _sd vorgeben kann (Fig. 7 bzw. Fig. 8). Geht die Drehzahl über den Grunddrehzahlbereich hinaus, so gibt der Übersteue­ rungs-Regler 58 die flußbildende Soll-Stromkomponente i^* _sd so vor, daß die Betragskomponente |u _s| des Stellgrößen-Raumzei­ gers u _s konstant auf dem Maximalwert u_s,lim gehalten wird (Fig. 4 bzw. Fig. 5).

Die drehmomentbildende Stromkomponente i^* _sq wird von einer übergeordneten Drehzahlregelung, die aus Übersichtlichkeits­ gründen nicht näher dargestellt ist, bestimmt. Damit im Feld­ schwächbereich die Amplitude des Strom-Raumzeigers i _s einen Maximalstrom i_s,lim des Pulswechselrichters nicht überschrei­ tet, ist vorteilhaft, diese drehmomentbildende Soll-Stromkom­ ponente i^* _sq mittels eines Begrenzer 66 zu begrenzen. Dieser Begrenzers 66 wird von einer Vorrichtung 68 zur Begrenzung des Grenzwertes i_sq,lim für die drehmomentbildende Soll-Strom­ komponente i^* _sq betätigt.

In der Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer weiteren vor­ teilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dieses Block­ schaltbild unterscheidet sich vom Blockschaltbild gemäß Fig. 9 durch den Integrator 70, der eingangsseitig mit dem Ausgang der EMK-Regelung 14 verbunden ist. Ausgangsseitig ist dieser Integrator 70 mit der Vorrichtung 52 zur Ermittlung eines sich sprungförmig ändernden Flußwinkels γ_sp des Raumzeiger- Modulators 4 verknüpft. Mittels diesem Integrator 70 wird ein Winkel γ_Kor aus der Korrekturfrequenz Δω_s ermittelt. Dieser Korrekturwinkel γ_Kor wird dem Flußwinkel γ_sp aufaddiert. Um kleinste Fehler in der Frequenzermittlung zu kompensieren, die ein Weglaufen dieses Integrators 70 bewirken würde, ist es vorteilhaft, daß die Integrationzeit begrenzt werden kann. Dies wird mit dem Signal S_IT bewerkstelligt. Die EMK-Regelung 14 korrigiert beim Übergang von Blockstromspeisung auf Si­ nusstromspeisung eine eventuelle Fehlorientierung, die durch einen Justierfehler oder den Toleranzen des Polradlagegebers verursacht worden sind. Daraus wird der Korrekturwinkel γ_Kor ermittelt, der bei Blockstromspeisung den Strom-Raumzeiger i _s verdreht. Somit ist gewährleistet, daß selbst bei Fehljustie­ rungen des Polradlagegebers das Drehmoment beim Übergang kon­ stant bleibt.

In der Fig. 11 ist ein Blockschaltbild einer weiteren vor­ teilhaften Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Stromregelverfahrens dargestellt. Dieses Blockschaltbild un­ terscheidet sich vom Blockschaltbild gemäß Fig. 10 dadurch, daß eine Vorrichtung 72 zur Erzeugung dynamischer Vorsteuer­ größen dU_d und dU_q ein Querzweig 74 vorgesehen sind. Die Vor­ richtung 72 ist ausgangsseitig mit den Addierern 30 und 32 verbunden. Der Querzweig 74 ist eingangsseitig mit dem Aus­ gang des Stromreglers 28 und ausgangsseitig mittels eines Ad­ dierers 76 mit dem Ausgang des Stromreglers 26 verknüpft. Dem Querzweig 74 sind Koeffizienten τ (Zeitkonstante) und k (Ver­ stärkungsfaktor) und die Ständerfrequenz ω_s zugeführt. Der Aufbau und die Funktionsweise dieses Querzweiges 74 ist in der EP 0 633 653 A1 ausführlich beschrieben, so daß an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen werden muß.

Der Vorrichtung 72 werden die drehmomentbildende Soll-Strom­ komponente i^* _sq, die Soll-q-Komponente u^* _pq der Polradspannung u _p und die Lagesignale L_R,S,T zugeführt. Wie bereits erwähnt, wird im Blockstrombetrieb der Rotorflußzeiger um 60°, getrig­ gert durch die Lagesignale L_R,S,T, mittels der feldorientier­ ten Zweikomponenten-Stromregelung 2 gedreht. Wegen der Regel­ bewegungen der Stromregler 26 und 28 und ihrer realisierbaren endlichen Regelverstärkungen sind Einbrüche in Stromistwerten nicht vermeidbar. Durch die Aufaddierung von dynamischen Vor­ steuergrößen dU_d und dU_q auf die Regler-Stellgrößen Δu_sd und Δu_sq können diese Stromeinbrüche alle 60° el. reduziert bzw. vermieden werden. Damit die entsprechenden Vorsteuergrößen dU_d und dU_q erzeugt werden, benötigt diese Vorrichtung 72 die drehmomentbildende Soll-Stromkomponente i^* _sq und die Polrad­ spannung u _p = u^* _sq. Getriggert wird dieses Vorrichtung 72 durch die Lagesignale L_R,S,T. Die dynamische Vorsteuergröße dU_q erhöht die Spannung, die zur Kommutierung notwendig ist, wo­ bei die dynamische Vorsteuergröße dU_d aufgrund des stetig drehenden EMK-Zeigers u _p (Polradspannung) in dem für 60° stillstehenden d-/q-Koordinatensystem sich ergibt. Die Ampli­ tude dieser Zeitfunktion wird bestimmt durch die Amplitude der Polradspannung u _p projiziert in die d-Achse.

Mit dieser feldorientierten Regelung 2 mit einem Raumzeiger- Modulator 4 wird das erfindungsgemäße Stromregelverfahren realisiert, mit dem eine permanenterregte Synchronmaschine mit trapezförmiger EMK, mit Blockstrom- und Sinusstrom ge­ speist wird. Dadurch bleiben die Vorteile der Blockstromspei­ sung im niedrigen Drehzahlbereich erhalten, wodurch im oberen Drehzahlbereich die Vorteile der Sinusstromspeisung zum Tra­ gen kommen. Somit werden die eingangs aufgezeigten Nachteile vermieden und man erhält über den gesamten Drehzahlbereich ein konstantes Drehmoment.

Claims (18)

1. Verfahren zur Stromregelung einer feldorientiert betriebe­ nen, permanenterregten Synchromaschine mit trapezförmiger EMK, wobei eine flußbildende Ist-Stromkomponente (i_sd) und eine drehmomentbildende Ist-Stromkomponente (i_sq) jeweils auf eine Soll-Stromkomponente (i^* _sd, i^* _sq) geregelt werden, wobei jeweils eine Regler-Stellgröße (Δu_sd, Δu_sq) mit einer Vorsteu­ ergröße (u^* _sd, u^* _sq) überlagert wird, wobei diese gebildeten Stellgrößenkomponenten (u_sd, u_sq) in polare Stellgrößenkompo­ nenten (|u _s|, β_s) gewandelt werden, wobei in Abhängigkeit von Lagesignalen (L_R,S,T) einerseits ein sich sprungförmig ändern­ der Flußwinkel (γ_sp) und andererseits mittels einer ermittel­ ten Ständerfrequenz (ω_s) ein sich stetig ändernder Flußwinkel (γ_st) ermittelt wird, wobei im niedrigen Drehzahlbereich aus dem sich sprungförmig ändernden Flußwinkel (γ_sp) und im übri­ gen Drehzahlbereich aus dem sich stetig ändernden Flußwinkel (γ_st) mittels der feldorientierten Lage (β_s) eine ständer­ orientierte Lage (α_u) der Anstellgrößen (u _s) bestimmt wird und wobei aus diesen ständerorientierten Stellgrößenkomponen­ ten (|u _s|, α_u) Ansteuersignale (S₁, . . ., S₆) für den Pulswechsel­ richter der feldorientiert betriebenen, permanenterregten Synchronmaschine generiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der sich sprungförmig än­ dernde Flußwinkel (γ_sp) mit einer vorgebbaren Zeitfunktion verzögert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ermittelten Ständer­ frequenz (ω_s) eine Korrekturfrequenz (Δω_s) aufgeschaltet wird, die in Abhängigkeit einer Ist-d-Komponente (u_pd) eines aus feldorientierten Strom- und Spannungskomponenten (i_sd, i_sq, u_sd, u_sq), Maschinenparametern (L_σ, R_s) und der korri­ gierten Ständerfrequenz (ω_s) ermittelten Polradspannung (u _p) mittels einer Soll-d-Komponente (u^* _pd) bestimmt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, wobei beim Übergang vom niedrigen in den übrigen Drehzahlbereich eine Korrekturfre­ quenz (Δω_s) ermittelt wird, aus der mittels Integration ein Korrekturwinkel (γ_Kor) ermittelt wird, der während des niedri­ gen Drehzahlbereichs den sich sprungförmig ändernden Flußwin­ kel (γ_sp) überlagert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei Überschreitung der ermittelten Betragskomponente (|u _s|) des Stellgrößen-Raumzei­ gers (u _s) über einen Maximalwert (u_s,lim) die flußbildende Soll-Stromkomponente (i^* _sd) so vorgegeben wird, daß die Be­ tragskomponente (|u _s|) gleich dem Maximalwert (u_s,lim) bleibt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die drehmomentbildende Soll-Stromkomponenten (i^* _sq) derart begrenzt wird, daß der Be­ trag des Strom-Raumzeigers (i _s) einen Maximalwert (i_sq,lim) nicht überschreitet.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei den Regler-Stellgrößen (Δu_sd, Δu_sq) zusätzlich dynamische Vorsteuergrößen (dU_d, dU_q) aufaddiert werden, die in Abhängigkeit von der drehmoment­ bildenden Soll-Stromkomponente (i^* _sq), von den Lagesignalen (L_R,S,T) und der Polradspannung (u^* _pd) ermittelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die drehmomentbildende Regler-Stellgröße (Δu_sq) in Abhängigkeit einer Frequenzgröße (τkω_s) verzögert auf die flußbildende Regler-Stellgröße (Δu_sd) einwirkt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Koeffizienten (τ, k) der Frequenzgröße (τkω_s) in Abhängigkeit der Ständerfrequenz (ω_s) verändert werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Stromregelverfahrens nach Anspruch 1 mit einer feldorientierten Regelung (2) und einem Raumzeiger-Modulator (4) für einen eine permanenterreg­ te Synchromaschine mit trapezförmiger EMK speisenden Puls­ wechselrichter, wobei diese feldorientierte Regelung (2) eine eingangsseitige Transformationseinrichtung (6) einen EMK- Rechner (8), ein Vorsteuernetzwerk (10), einen Stromregel­ kreis (12) und einen ausgangsseitigen Koordinatenwandler (16) aufweist, wobei der eingangsseitigen Transformationsein­ richtung (6) gemessene Phasenströme (i_R, i_S) zugeführt werden, deren Ausgänge einerseits mit dem Stromregelkreis (12) und andererseits mit dem EMK-Rechner (8) verknüpft sind, wobei die Ausgänge des Vorsteuernetzwerkes (10) und des Strom­ regelkreises (12) miteinander verknüpft und mit dem Eingang des ausgangsseitigen Koordinatenwandlers (16) verbunden sind, der dem nachgeschalteten Raumzeiger-Modulator (4) polare Stellgrößenkomponenten (|u _s|, α_u) zuführt, wobei dieser Raumzei­ ger-Modulator (4) außerdem einerseits mit einer Einrichtung (40) zur Ermittlung der Ständerfrequenz (ω'_s) verbunden ist, an deren Eingänge Lagesignale (L_R,S,T) eines Lagegebers anste­ hen, und andererseits direkt mit dem Lagegeber verbunden ist, und wobei dieser Raumzeiger-Modulator (4) jeweils mittels ei­ ner Vorrichtung (46, 52) aus der Ständerfrequenz (ω'_s) einen sich stetig ändernden Flußwinkel (γ_st) und aus den Lagesig­ nalen (L_R,S,T) einen sich sprungförmig ändernden Flußwinkel (γ_sp) ermittelt, von denen einer mittels eines Umschalters (54) mittels eines Addierers (48) des Raumzeiger-Modula­ tors (4) der Winkelkomponente (β_s) der polaren Stellgröße (|u _s|, β_s) aufaddiert wird, wobei dieser Umschalter (54) in Ab­ hängigkeit eines drehzahlabhängigen Steuersignales (S_B) betä­ tigt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Vorrichtung (52) zur Bildung des Flußwinkels (γ_sp) ein Verzögerungsglied nach­ geschaltet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei dem EMK-Rechner (8) eine EMK-Regelung (14) für die d-Komponente (u^* _pd) der Polrad­ spannung (u _p) nachgeschaltet ist, deren Ausgang mit dem Aus­ gang der Einrichtung (40) zur Ermittlung der Ständerfrequenz (ω'_s) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Ausgang der EMK- Regelung (14) mit einem Integrator (70) verbunden ist, dessen Ausgang mit der Vorrichtung (52) zur Bildung des Flußwinkels (ω_sp) des Raumzeiger-Modulators (4) verknüpft ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Übersteuerungs- Regler (58) vorgesehen ist, an dessen Solleingang ein Maxi­ malwert (u_s,lim) und am Isteingang eine Betragskomponente (|u _s|) der polaren Stellgröße (|u _s|, β_s) anstehen und wobei dieser Übersteuerungs-Regler (58) ausgangsseitig jeweils mit einem Eingang für die flußbildende Soll-Stromkomponente (i^* _sd) des Vorsteuernetzwerkes (10) und des Stromregelkreises (12) ver­ bunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 14, wobei dem Eingang für die drehmomentbildende Soll-Stromkomponente (i^* _sq) des Vorsteuernetzwerkes (10) und des Stromregelkreises (12) ein Begrenzer (66) vorgeschaltet ist, der mit einer Vorrichtung (68) zur Berechnung des Grenzwertes gesteuert wird und wobei eingangsseitig diese Vorrichtung (68) mit dem Ausgang des Übersteuerungs-Reglers (58) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Ausgänge des Stromregelkreises (12) mit Ausgängen einer Vorrichtung (72) zur Erzeugung von dynamischen Vorsteuergrößen (dU_d, dU_q) ver­ bunden sind, an deren Eingänge eine drehmomentbildende Soll- Stromkomponente (i^* _sq), eine Soll-d-Komponente (u^* _pq) der Pol­ radspannung (u _p) und die Lagesignale (L_R,S,T) anstehen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Ausgang des q- Stromreglers (28) mittels eines Querzweiges (74), an dessen zweiten Eingang die Ständerfrequenz (ω'_s) ansteht, mit dem Ausgang des d-Stromreglers (26) des Stromregelkreises (12) verknüpft ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 10 bis 17, wobei die feldorientierte Regelung (2) wenigstens einen Mikroprozessor und der Raumzeiger-Modulator (4) ebenfalls ei­ nen Mikroprozessor aufweist.