本发明涉及一种磁阻电机及其监控。同步的磁阻电机能够以开环控制或闭环控制的方式运行。
背景技术：
磁阻电机作为磁阻马达或磁阻发电机。能够使用编码器来确定磁阻电机的转子(也称为动子)的位置。但磁阻电机也能够以无编码器的方式运行。
例如，也能够使用磁场定向的闭环控制来确定转子在电机中的位置。
从de19703248a1中已知一种用于确定无编码器的、磁场定向运行的三相电机的转子角速度的设备和方法。
从ep2023479b1中已知一种用于无缝测定永磁体动子的包括静止的速度和/或方位的系统。还描述了用于从多相定子电流测量中测定电驱动器速度和/或方位的方法。
从ep2226929a1中已知一种用于对电驱动器装置处的运动测量的可信性监控系统。在用于对电驱动器装置处的运动测量进行可信性监控的方法中，对编码器的运动测量进行监控。借助于对驱动装置中电流的测量，产生驱动装置的方位、速度和/或加速度的一个或多个估计值，其中，比较一个或多个估计值与从编码器输出信号中产生的一个或多个测量值的对应性。
磁阻电机、尤其是同步磁阻电机能够以无编码器运行的方式来使用。在这种运行方式中，即在无编码器运行中，磁阻电机能够以开环控制的方式运行。在开环控制运行中，加载参数化的电流。在开环控制运行中，尤其经过了低输出频率区域。电流尤其被设定成，使得能够施加或产生期望的力矩。如果电流幅值过小，那么转子就不像所期望的那样加速并且磁阻马达发生倾斜或锁定。电流相量在转子上旋转并且在扫过转矩轴时交替地产生正和负的力矩。这被认为是“颤动(rattern)”。平均转速保持为零；因此，磁阻电机的转子或与转子连接的轴被锁定。
技术实现要素：
本发明的目的是可靠地运行磁阻电机。
所述目的的解决方案在根据权利要求1的用于磁阻电机的监控装置中或在根据权利要求5的用于监控磁阻电机的方法中得出。根据权利要求1至3或5至8得出各种设计方案。
为了在开环控制运行中避免出现“颤动”，能够监控电流绝对值的变化。当然，磁阻电机的电流调节器能够在低频的情况下良好地调节相应的谐波(尤其是定子频率的2倍)。因此，还能够改进监控。
在闭环控制运行中，能够监控额定磁通与实际磁通的差并进而监控转子。通过使用编码器也能够识别对转子的锁定(颤动)或与转子连接的轴的锁定。
为了识别磁阻电机或磁阻电机的转子的锁定(颤动)，还存在另外的可行方案。这尤其涉及磁阻电机的开环控制运行。
磁阻电机被配属有变流器。为了对磁阻电机进行开环和/或闭环控制而设有磁场定向的开环/闭环控制装置或者电流调节器。这些开环/闭环控制装置或者电流调节器能够同时被用于监控磁阻电机。如果电流相量在静止的轴上旋转，则根据下式通过复数的和共轭复数的电流相量形成磁通部分：
ψ＝ψd+jψq
ψ＝(l∑i+lδ·i*)
l∑＝0.5·(ld+lq)
lδ＝0.5·(ld-lq)
其中：ψ代表磁通(磁通量)
d代表d-分量
q代表q-分量
l代表电感。
因此，磁通ψ的一个分量以正的基频ffund旋转并且一个分量以负的基频ffund旋转。基频是电流相量的频率。
在此，(相对于定子)考虑电频率。利用极对数将磁通的频率变换到定子侧上。为了调节期望的电流相量，电流调节器产生一电压相量，该电压相量产生具有负向旋转的基频的部分。通过将空间相量变换为以负的基频旋转的坐标系，所有频率部分都以基频推移。因此，通过共轭复电流产生的部分变为直流部分。能够借助低通滤波将该直流部分从信号(总信号)中过滤，并使用该直流部分来检测锁定的轴。因此，从中得到监控磁阻电机的另一可行方式。
在故障情况(颤动)下出现的且以负频率旋转的电压部分因此通过变换到以负频率旋转的坐标系中而被推移到频率零线上并且因此变成直流量信号。以正频率旋转的且驱动机器的电压基波部分通过坐标变换被推移到双倍基频线上。借助低通滤波能够将频率零线的电平与双倍基频线的电平分离。因此，在故障情况下，在低通滤波的输出端处出现稳定的直流量信号。
用于磁阻电机的监控装置具有用于旋转磁阻电机的与电压相关的空间相量的矢量旋转器、用于经旋转的空间相量的低通滤波器和用于低通滤波器的输出信号的信号评估装置。借助于监控装置能够识别静止的(颤动的)轴或转子。与电压相关的空间相量例如可以是电压相量，或者是磁通的空间相量。磁通的空间相量是由电压相量求导得出的。磁通相量是电压相量的积分。电压相量是磁通相量的导数。
在监控装置的一个设计方案中，通过矢量旋转器将空间相量旋转到以负的基频旋转的坐标系中。
在监控装置的一个设计方案中，矢量旋转器构成用于使空间相量以负的基频的旋转。因此能够测定：是否存在直流部分。正的基频是预设的电流相量(馈入电流)的频率。
在监控装置的一个设计方案中，空间相量是电压相量。电压相量与磁通相量相对应。空间相量替选地因此也能够是磁通相量。
在监控装置的一个设计方案中，信号评估装置具有绝对值形成器和阈值比较器。能够通过低通滤波测定直流部分。由涉及电压或磁通的空间相量的该直流部分形成绝对值。绝对值于是能够与阈值比较。如果绝对值高于阈值则识别到故障。因此，识别到(转子的)轴的锁定(颤动)。
不同于监控电流变化，能够在整个转速范围中识别轴的锁定(颤动)。通过适当的故障报告，磁阻电机的运行者能够更快地得知存在故障的参数化(例如得知对于开环控制运行来说过小的启动电流)。
在用于监控磁阻电机的方法中，将与电压相关的磁通的空间相量在以负频旋转的坐标系中变换并且在坐标系中作为稳定的直流量信号进行监控。直流量信号因此是信号的直流部分和/或直流量。
因此，在方法的一个设计方案中，能够从磁通、即从相应的相量中检测出直流部分。因为磁通与电压相关，因此也得到电压上的直流部分。因此，能够借助于低通滤波器从信号评估装置中测定或监控到磁通的空间相量的直流部分。已经在上文描述了低通滤波器的使用。
因此，在用于监控磁阻电机的方法中，能够监控磁通或电压的空间相量。使空间相量以基频变换。尤其是以负的基频变换。基频尤其对应于磁阻电机的预设的转速。在此，监控经变换的空间相量的直流部分。在正常运行中，直流部分是零或近似于零。如果转子被锁定或发生颤动，直流部分则升高。
在方法的一个设计方案中，在(尤其通过矢量旋转器执行)变换之后借助于低通滤波产生或测定可能存在(即在锁定或颤动情况下)的直流部分。
在方法的一个设计方案中，将直流部分与阈值比较，并且当经矢量变换的空间相量的直流部分达到和/或超过阈值时，输出故障通知。为此，在一个设计方案中也能够附加地应用迟滞(hysteresis)。
在方法的一个设计方案中，具有监控装置的磁阻电机作为无编码器的磁阻电机运行。因此，能够在没有编码器的情况下低成本地实现磁阻电机的可靠运行。
在方法的一个设计方案中，磁阻电机以开环控制的方式运行。借此也能够可靠地执行磁阻电机的启动。
附图说明
下面根据实施例在附图中详细阐述本发明以及本发明的其他的设计方案。附图示出：
图1示出磁阻电机的转子的叠片部段；
图2示出具有电流调节器的磁阻电机；
图3示出正常运行中的相量图；
图4示出故障情况下(转子或轴锁定或颤动)的相量图，以及
图5示出监控装置。
具体实施方式
根据图1的视图示出了磁阻电机的转子叠片部段1。还示出极2和极隙3连同基于派克变换的磁通的轴d和q。d轴涉及形成磁通的部分并且q轴涉及整个磁通的形成力矩的部分。转子叠片部段1是磁阻电机的转子的典型的示例性的实例。除了对应地表示d轴和q轴的极2和极隙3之外，还示出了磁通ψd和磁通ψq。
根据图2的视图示出具有电流调节器14的磁阻电机4。由此，得到磁阻电机4的闭环控制的简化的方框线路图。磁阻电机4具有定子5，该定子具有定子槽6，在该定子槽中有定子绕组接入。还示出了转子7，显示出该转子的叠片部段。磁阻电机4具有三相电流端子8。为了测量电流端子8的相的电流或电压，设置有三相的测量值记录器9。所记录的测量值在实际值处理装置10中进行处理。实际值处理装置10输出电流实际值i。电流实际值i是电流调节器14的输入值。电流调节器14的另一输入值是电流额定值isoll12。此外，电流调节器14与马达模型13连接。电流调节器14的输出值是电压额定值u15。电压额定值u15是逆变器控制装置16的输入变量。逆变器控制装置16具有作为输出变量的驱控信号17，该驱控信号被传输至逆变器18。逆变器18用于对磁阻电机14馈送电能。
根据图3的视图示出了磁阻电机的相量图，其中，在相量图中未额外示出电压相量。电压相量是磁通的时间导数并且相对于磁通相量旋转90°。相量图基于d轴26和q轴27的视图。示出了电流向量i、磁通ψi、磁通ψ和磁通
ωr＝ω
ψi＝lr·i
根据图3的视图示出正常运行中磁阻电机的相量图。在根据图3的磁阻电机的运行状态下，未产生转子的颤动或锁定。基于等式：
ψ＝ψd+jψq
ψ＝(l∑i+lδi*)
l∑＝0.5·(ld+lq)
lδ＝0.5·(ld-lq)
展示出：d轴还有磁通的共轭复数部分一同旋转。
根据图4的视图示出具有轴d26和q27的另一相量图。此外，示出具有角速度ω的电流相量i和在电流相量上延伸的向量ψi以及相对于该向量推移-ω的向量ψi*。与根据图3的视图不同，根据图4的视图未示出正常运行状态，而是示出了故障情况，其中，轴或转子锁定，即颤动。磁通相量ψi以角速度ω旋转。相量ψi*以角速度-ω旋转。因此，相量ψi和ψi*以相反的方向旋转。由此产生能够被检测到的直流部分。
根据图5的视图示出了监控装置19。监控装置19用于监控磁阻电机。监控装置具有输入信号21和25。输入信号21是空间相量，尤其固定在定子处的电压向量uab(马达的端电压)。输入信号25是负的圆频率2π(-ffund)。在此，基频ffund通过负号来表示反向。借助于以扫描频率tab进行的扫描来扫描负的圆频率25。为矢量旋转器20借助于角积分装置24执行对输入信号25在扫描时间上的积分。角积分器24的输出信号被传输至矢量旋转器20，该矢量旋转器将空间相量21旋转。以负的圆频率旋转的空间相量21被引导通过低通滤波器22。低通滤波器22的输出信号在信号评估装置23中进行进一步处理。信号评估装置23例如是绝对值形成器，其中，在当前的情况下在旋转的坐标系中执行电压相量的分量的绝对值|uxv|形成。在故障情况下，分量l∑i_如在正常情况下那样总是以正方向旋转。分量lδi*在故障情况下以负方向旋转。在正常情况下，分量lδi*也以正频率旋转。因此使得在故障情况下，分量l∑i如在正常情况下那样以正频率(旋转方向)旋转，共轭分量lδi*在正常情况下以正方向旋转，然而在故障情况下改变旋转方向并且以负方向旋转。