本發(fā)明涉及用于馬達(dá)控制用于泵、尤其離心泵的同步磁阻馬達(dá)的方法，所述泵帶有頻率變換器。此外本發(fā)明涉及用于實(shí)施所述方法的泵。

背景技術(shù)：

為了同步磁阻馬達(dá)的穩(wěn)定的運(yùn)行，目前使用頻率變換器，所述頻率變換器利用面向矢量的（vektororientierten）調(diào)節(jié)來工作。對于馬達(dá)和電力電子學(xué)的組合而言特征性的是，所述馬達(dá)具有帶有通量截止區(qū)段的轉(zhuǎn)子并且轉(zhuǎn)矩借助于由于磁阻沿著周緣的各向異性所引起的所謂的磁阻力而產(chǎn)生。

對于這樣的馬達(dá)設(shè)計(jì)，雖然在馬達(dá)運(yùn)行期間不出現(xiàn)轉(zhuǎn)差，然而取決于負(fù)載的極輪角（Polradwinkel）起作用，所述極輪角不可以超過一定的最大值，因?yàn)榉駝t存在如下危險，即所述馬達(dá)失去同步（au?er Tritt f?llt）并且到達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。

因此為了能量理想的調(diào)節(jié)，通過所述變換器彼此分離地調(diào)節(jié)電流的形成通量和形成轉(zhuǎn)矩的分量（也就是說取決于轉(zhuǎn)子位置）。所述位置能夠一方面利用傳感器來確定或備選地?zé)o傳感器地基于不同的方法、如下例如根據(jù)Schr?del的通知方法（Inform-Methode）、根據(jù)REEL的噴射方法（injections-Methode）或根據(jù)TU-München, Kennel的任意噴射方法（Arbitrary-Injection-Methode）來確定。

所提的方法雖然放棄使用用于轉(zhuǎn)子位置測量的傳感器并且由此減少系統(tǒng)的易出錯性，然而這些行為方式需要測量變量的消耗的分析。為了借助于所述變換器來測量所述轉(zhuǎn)子位置，在所述變換器的輸出端處需要至少兩個電流測量，以便基于測得的電流值來確定當(dāng)前的馬達(dá)位置。此外，所述變換器需要高的計(jì)算性能用于模型形成。為此目的，所述變換器通常硬件技術(shù)上裝備有數(shù)字的信號處理器（DSP）。

然而這樣的DSP的使用是貴的并且因此促使用于所述馬達(dá)控制和最終應(yīng)用、例如泵的成本提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的思想此時在于，明顯地降低在所述變換器中用于操控用于泵的同步磁阻馬達(dá)的消耗。

該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征的方法來解決。所述方法的有利的設(shè)計(jì)方案是聯(lián)接到主權(quán)利要求處的從屬權(quán)利要求的主題。

根據(jù)權(quán)利要求1提出用于在使用頻率變換器的情況下進(jìn)行馬達(dá)控制用于泵、尤其離心泵的同步磁阻馬達(dá)的方法。根據(jù)本發(fā)明，所述同步磁阻馬達(dá)通過所述頻率變換器在U/f運(yùn)行中來控制。所述馬達(dá)因此不再像迄今那樣調(diào)節(jié)地取決于電流變量地運(yùn)行，而是取而代之地僅僅被控制，尤其借助于開環(huán)的調(diào)節(jié)回路地被控制。由于所述同步磁阻馬達(dá)的U/f控制，能夠省去迄今需要的電流測量和與此相聯(lián)系的馬達(dá)模型的計(jì)算。高級的DSP的使用能夠被放棄并且能夠安裝較成本適宜的變換器備選品。

對于理想的控制有意義的是，電壓和頻率的比在高的能量效率方面為了優(yōu)化同步磁阻機(jī)的磁化來匹配可預(yù)見的負(fù)載特性。因此為所述U/f運(yùn)行所需的特性線取決于泵應(yīng)用來產(chǎn)生，以便實(shí)現(xiàn)所述同步磁阻機(jī)的盡可能能量效率的和高效的操控。

理想地，U/f比具有靜態(tài)二次冪的關(guān)系（statisch-quadratischen Zusammenhang），也就是說如下地，從而保證起動力矩的克服以及在所述同步磁阻機(jī)的小的轉(zhuǎn)速時不引起所述馬達(dá)的能量消耗的過磁化。尤其如果所述泵應(yīng)用由于小的動態(tài)而出眾、即尤其在如下應(yīng)用中，所述應(yīng)用只由于在短的時間段內(nèi)轉(zhuǎn)矩的小的改變而出眾，那么相應(yīng)的比是有意義的。在該情形中，轉(zhuǎn)矩需求和轉(zhuǎn)速的比經(jīng)受二次冪的關(guān)系，因此同樣能夠?yàn)樗鲎儞Q器的U/f比來界定相應(yīng)的關(guān)系。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，用于所述U/f變換器的理論轉(zhuǎn)速取決于所述泵應(yīng)用的間接通過馬達(dá)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)的過程變量和/或?qū)嶋H的馬達(dá)轉(zhuǎn)速來確定。所述理論轉(zhuǎn)速用作用于所述U/f變換器的預(yù)設(shè)，所述U/f變換器取決于所述理論轉(zhuǎn)速來確定合適的U/f比。從理論頻率和電壓高度（Spannungsh?he，有時稱為電壓值）在PWM調(diào)制器中來產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制的電壓脈沖以用于操控逆變器。

由于所述同步磁阻馬達(dá)的U/f控制，所述馬達(dá)的運(yùn)行的穩(wěn)定性（尤其在快速的負(fù)載變換時）被顯著地減少并且存在由于超過最大的極輪角所引起的、轉(zhuǎn)子的失去同步的危險。所述馬達(dá)的失去同步由于所述泵的間接通過所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)的過程變量、例如輸出壓力的或所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速的異常來顯現(xiàn)。因此在所述轉(zhuǎn)子的失去同步的情形中存在這樣的可能性，即這通過間接地通過所述變換器的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)的過程變量的改變來識別出并且通過從所述靜止?fàn)顟B(tài)中的重新啟動來又進(jìn)行正常的（regul?ren）馬達(dá)運(yùn)行。在此，一直中斷（ausgesetzt）操控所述同步磁阻馬達(dá)，直到保證所述馬達(dá)的靜止?fàn)顟B(tài)。

對于如下情形，即所述間接地調(diào)節(jié)的過程變量是測量的壓力，優(yōu)選地測量（尤其在所述泵的最終壓力和抽吸壓力之間的）差壓力。理想地，在所述泵的壓力接管處和/或在所述泵附近的壓力線路中和/或在加熱系統(tǒng)（所述泵使用在所述加熱系統(tǒng)中）的壞點(diǎn)（Schlechtpunkt）處測量壓力。

除了根據(jù)本發(fā)明的方法，本發(fā)明同樣涉及泵、尤其離心泵，至少帶有同步磁阻馬達(dá)和頻率變換器用于馬達(dá)控制。根據(jù)本發(fā)明，所述泵的所使用的頻率變換器是U/f變換器。代替使用用于調(diào)節(jié)同步磁阻馬達(dá)的高級的DSP，取而代之地使用較成本適宜的U/f變換器，所述較成本適宜的U/f變換器僅實(shí)行所述同步磁阻馬達(dá)的控制。根據(jù)本發(fā)明的泵的優(yōu)點(diǎn)和性質(zhì)明顯地相應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)和性質(zhì)，因此就此而言應(yīng)放棄重復(fù)性的描述。

所使用的U/f變換器能夠在此內(nèi)部地集成到所述泵中或作為外部的U/f變換器與所述泵相連接。

尤其所述泵具有用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的器具、例如差壓力傳感器或用于與外部的差壓力傳感器通訊的通訊器具。評估單元能夠取決于所探測的差壓力來產(chǎn)生用于所述泵的U/f變換器的相應(yīng)的理論轉(zhuǎn)速。

此外本發(fā)明針對將U/f變換器用于操控同步磁阻馬達(dá)、優(yōu)選地用于驅(qū)動泵、尤其根據(jù)本發(fā)明的泵的同步磁阻機(jī)的應(yīng)用。

本發(fā)明還涉及將根據(jù)本發(fā)明的泵作為加熱循環(huán)泵和/或非飲用水循環(huán)泵（Brauchwasserzirkulationspumpe）和/或濕式泵（Nassl?ufer）的應(yīng)用。一般地，根據(jù)本發(fā)明的泵能夠使用在如下應(yīng)用中，所述應(yīng)用由于所述負(fù)載特性的小的動態(tài)而出眾并且此外僅需要小的起動轉(zhuǎn)矩。

尤其對于加熱/冷卻應(yīng)用，短的運(yùn)行中斷由于相對慢的溫度變化是不緊要的。因此以相對于同步磁阻馬達(dá)的傳統(tǒng)的操控簡化的解決方案而對于泵而言較不穩(wěn)定的馬達(dá)運(yùn)行能夠在沒有大的（massive）局限的情況下被考慮。根據(jù)本發(fā)明的解決方案因此變得較適宜。

附圖說明

應(yīng)接下來根據(jù)在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)地闡述本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和性質(zhì)。其中：

圖1：示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于泵的同步磁阻馬達(dá)的馬達(dá)調(diào)節(jié)的方塊連接圖，

圖2：示出根據(jù)本發(fā)明的用于泵的同步磁阻馬達(dá)的馬達(dá)控制的方塊連接圖，以及

圖3：示出對于用于泵的同步磁阻馬達(dá)的U/f控制的可行的特性線區(qū)。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于穩(wěn)定的運(yùn)行的同步磁阻馬達(dá)10的傳統(tǒng)的馬達(dá)調(diào)節(jié)的方塊連接圖。在所述同步磁阻馬達(dá)10處存在的交流電壓在方塊1中被整流并且借助于電容器2來平滑（gegl?ttet）。所述頻率變換器的DSP12獲得被整流的電壓U以及由方塊7提供的理論轉(zhuǎn)速η作為輸入變量，所述理論轉(zhuǎn)速在方塊7中根據(jù)所測量的差壓力Δp來確定。所述差壓力Δp通過所述差壓力傳感器6來測量。

此外所述DSP12接收在所述變換器的輸出端處、即在所述同步磁阻馬達(dá)10的輸入端處來測量的兩個測量的電流分量i_1、i₂作為輸入變量。通過測量的電流變量i_1、i₂能夠無傳感器地在所述DSP12中計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的位置。然而對此需要所述馬達(dá)模型8作為另外的輸入變量。

所述DPS12發(fā)送調(diào)節(jié)的PWM信號作為輸出信號到所述同步磁阻馬達(dá)10的逆變器3處，其中，所述PWM信號明顯地取決于探測的電流i₁、i₂以及馬達(dá)電壓U和所述理論轉(zhuǎn)速η來調(diào)節(jié)。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)圖1的頻率變換器，需要帶有足夠的計(jì)算性能的高級的DSP12。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用于操控用于泵的同步磁阻馬達(dá)10的方法。圖1、2的相同的構(gòu)件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案中，放棄成本高的DSP12，因?yàn)樗鲴R達(dá)控制僅在所述U/f運(yùn)行中來進(jìn)行。這意味著，所述同步磁阻馬達(dá)10通過所使用的U/f變換器僅被操控。在該運(yùn)行中完全地放棄所述轉(zhuǎn)子位置的確定。因此省去所述馬達(dá)模型的計(jì)算和電流測量（如其在圖1中所示的那樣）。所述頻率變換器70獲得取決于測量的差壓力Δp或單個的壓力值p₁在方塊80中來確定的理論轉(zhuǎn)速η。由所述理論轉(zhuǎn)速η出發(fā)，根據(jù)U/f特性線產(chǎn)生PWM信號并且所述PWM信號被考慮用于控制所述同步磁阻機(jī)40。

在圖2中所示的控制方法能夠尤其使用在離心泵中，因?yàn)樗鲭x心泵從驅(qū)動技術(shù)的角度看來作為帶有小的起動力矩和小的動態(tài)、即在短的時間段內(nèi)轉(zhuǎn)矩的僅小的改變的性質(zhì)好的（gutmütige）構(gòu)件來起作用。此外轉(zhuǎn)矩需求和轉(zhuǎn)速的比經(jīng)受二次冪的關(guān)系。這開啟如下可能性，使得所述變換器70的U/f比確定到靜態(tài)的二次冪的關(guān)系上，從而保證所述起動力矩的克服，然而在小的轉(zhuǎn)速時不引起在馬達(dá)中的能量消耗的過磁化。

在圖3中示出用于相應(yīng)的U/f特性線的示例。在小的轉(zhuǎn)速時與二次冪的關(guān)系的偏差被稱為所謂的增強(qiáng)過程（Boost-Vorgang），以便即使在小的轉(zhuǎn)速時也實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。

通常，在離心泵應(yīng)用中的變換器不用于出于自身具有的目的的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，而是用于實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。通過壓力傳感器6在所述壓力接管處或在所述泵附近的壓力線路中或在所述壞點(diǎn)處來測量壓力。在由于轉(zhuǎn)矩波動、例如由于在傳輸介質(zhì)中的臟物所引起的、轉(zhuǎn)子的失去同步的難以置信的情形中，所述變換器70確定壓力降并且短暫地切斷所述馬達(dá)10。在該情形中所述傳輸介質(zhì)強(qiáng)烈地制動所述馬達(dá)10并且將所述馬達(dá)10在短的時間后來置于靜止?fàn)顟B(tài)。在該短的、事先界定的時間后，從所述靜止?fàn)顟B(tài)中進(jìn)行重新啟動。尤其在加熱/冷卻應(yīng)用中，短的運(yùn)行中斷由于相對慢的溫度變化是不緊要的。

在圖2中示出的馬達(dá)控制優(yōu)選地在加熱循環(huán)泵、非飲用水循環(huán)泵或濕式泵中來使用。