Regelungsarten; Vektorregelung - Siemens SINAMICS PERFECT HARMONY GH180 Bedienhandbuch

5.2

Regelungsarten

Vektorregelung

SINAMICS PERFECT HARMONY GH180-Umrichter arbeiten mit Vektorregelung für Asynchron-
und Synchronmotoren. Die Vektorregelung stellt ein Regelungskonzept dar, das einfach zu
implementieren ist und fast ebenso gut wie ein DC-Motor funktioniert. Das Bild
Vektorregelungsalgorithmen
in den Umrichtern. Die wesentlichen Komponenten der Vektorregelung sind:
1. Motormodell: Ermittelt Motorfluss, -winkel und -drehzahl.
2. Stromregler: Diese Regler werden als unterlagerte Regelung bezeichnet.
3. Fluss- und Drehzahlregler: Diese Regler werden als überlagerte Regelung bezeichnet.
4. Feed-Forward (FF) (Vorsteuerung)-Kompensation: Verbessert das Störverhalten von
Drehmoment- und Flussregelung.
Komponenten der Vektorregelung
Motormodell
Beim Motormodell werden mit Hilfe der Motoristspannung und des geschätzten
Spannungsabfalls durch den Ständerwiderstand die Ständerflussamplitude, die
Motordrehzahl und der Flusswinkel bestimmt. Dadurch ist die automatische Kompensation
des Ständerwiderstands möglich. Eine Vereinfachung der Motorgleichungen ist durch
Umwandlung der 3-phasigen Wechselstromgrößen, die auf einem stationären
Bezugssystem beruhen, in Gleichstromgrößen, die in einem synchron drehenden oder DQ-
Bezugssystem liegen, möglich. Ein Phasenregelkreis (PLL – Phase-Locked Loop) innerhalb
des Motormodells verfolgt die Ständerfrequenz und den Winkel des Flussvektors.
Fluss- und Drehzahlregler
Die Motorflussamplitude wird durch den Flussregler gesteuert, dessen Ausgang den
Ansteuerungsbefehl für die Magnetisierungskomponente bildet. Die Motordrehzahl wird aus
der Ständerfrequenz ermittelt und vom Drehzahlregler kontrolliert. Dessen Ausgang ist der
Ansteuerungsbefehl für den ein Drehmoment erzeugenden Stromregler. Die Motordrehzahl
wird in Asynchronmaschinen schlupfkompensiert.
Stromregler
Der Flusswinkel wird für die Unterteilung der gemessenen Motorströme in Magnetisierungs-
und momentenbildende Komponenten verwendet. Diese Unterteilung ermöglicht die
unabhängige Fluss- und Drehmomentregelung wie bei der DC-Motorsteuerung. Diese
Stromkomponenten werden durch die Stromregler auf ihre Sollwerte eingeregelt. Die
Ausgangssignale der Stromregler werden kombiniert und in 3-phasige Spannungssignale
umgewandelt, die mit Signalen aus verschiedenen anderen Reglerroutinen verändert und
schließlich an den Modulator weitergeleitet werden. Diese Reglerroutinen sind:
● Die Totzeitkompensation für die Kompensation der Totzeit beim Schalten der oberen und
unteren IGBTs jedes Pols einer Leistungszelle.
● Die Spitzenverringerung für die Aufschaltung der dritten Oberschwingung zur
Maximierung der Ausgangsspannung des Umrichters und für die Nullpunktverschiebung
des Umrichters während eines transparenten Zellen-Bypass.
● Spannungssignale für die Verlusterzeugung beim Dual Frequency Braking.
NXGpro-Steuerung
Bedienhandbuch, AJ, A5E33474566_DE
zeigt eine vereinfachte Darstellung des Vektorregelungsalgorithmus
Beschreibung der NXGpro-Steuerung
5.2 Regelungsarten
33