Elektrische Antriebstechnik

INFORM-Verfahren

Grundprinzip des INFORM-Verfahrens

INFORM-Kreis

© TU Wien/ESEA

Bei der INFORM-Methode werden die magnetischen Eigenschaften des PM-Motors ausgenutzt um mittels der Auswertung von Testimpulsen die Rotorposition zu bestimmen.

INFORM = INdirekte Flussermittlung durch On-line Reaktanz-Messung

  • Auswertung von Stromanstiegen zufolge Umrichter-Spannungen
  • Stromänderungszeiger bewegt sich bei drehendem Rotor entlang einer offsetbehafteten Kreisbahn
  • Bahngeschwindigkeit = doppelte Rotorgeschwindigkeit
  • Durch Kombination von Messungen: Offsetfreie Kreisbahn

Die ermittelte Rotorposition unterscheidet nicht zwischen der Nord- und Süd-Richtung des Rotors, die ermittelte Rotorlage weist eine doppelte Periodizität gegenüber der mechanischen Lage auf. Die INFORM-Methode betsimmt die Richtung maximaler magnetischer Leitfähigkeit. Im Zuge der Startpositionsbestimmung wird genau diese Winkelzweideutigkeit eliminiert. Dieser Vorgang ist pro Startvorgang lediglich ein mal notwendig und dauert typischer weise wenige Millisekunden.

Kombination von INFORM & EMK

Vergleich Winkelfehler INFORM- EMK- Verfahren

© TU Wien/ESEA

Um den gesamten Drehzahlbereich mit einer sensorlosen Lageerfassung abzudecken kann die INFORM-Methode mit dem EMK-Modell kombiniert werden.

Die Modellumschaltung erfolgt in jenem Drehzahl-Bereich, in dem sich die Modellqualitäten abwechseln. Im Stillstand und bei kleinen Drehzahlen versagt das EMK-Modell, hier wird die INFORM-Methode angewendet. Bei höheren Drehzahlen steigt ohne Gegenmaßnahmen die Winkelabweichung der INFORM-Messung auf Grund der nicht konstanten Rotorposition während einer INFORM-Messung. Da das EMK-Modell aber bereits funktioniert, empfiehlt es sich eine Modellumschaltung durch zu führen.

Anwendungsbeispiel INFORM

Messergebnisse bei transienter Last

© TU Wien/ESEA

In dieser Abbildung sieht man Nennmomentensprünge alle 25ms, wobei der Strom in ca. 3ms ausgeregelt ist. Dieser hoch dynamischer Betrieb wird mit der INFORM-Methode sehr gut abgebildet, wie es im Vergleich zwischen Sensor- und Modellwinkel zu sehen ist. Die Rotorwinkeloszillationen betragen ca +/- 120 Grad elektrisch, die resultierende Geschwindigkeit beträgt +/- 50% der Nenndrehzahl.

Anwendungsbeispiel INFORM & EMK

Messergebnisse bei transienter Last

© TU Wien/ESEA

In der Abbildung ist einen Reversiervorgang von +70% auf -70% der Nenndrehzahl ("omdach") dargestellt. Deutlich zu erkennen ist, dass die Zwischenkreisspannung um etwa 30% steigt, was aber kein Problem für die INFORM-Methode darstellt. In etwa 200ms ist der Reversiervorgang abgeschlossen, in der Winkelinformation ("gadach") ist der Stillstand sowie die Drehrichtungsumkehr deutlich zu erkennen. Im Verlauf der Geschwindigkeit ist zu sehen, dass ständig konstantes Drehmoment zur Verfügung steht.