用于运行电动机的方法技术

技术编号:7160184 阅读:188 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
用于运行电动机的方法,所述电动机具有初级部件和次级部件,其中,初级部件具有包含绕组的、多相的励磁线圈,所述励磁线圈的相接线端分别与输出级的输出接线端连接,其中,输出级具有能被控制的半导体开关,以将相电压施加到所述相接线端上,所述方法包括下述步骤:a)通过这样地将相电压施加到输出级的输出接线端上开始运行阶段,使得在励磁线圈中感应出磁的行波场,所述行波场引起在初级部件和次级部件之间的相对运动,b)将在至少一个所述输出接线端上的相电压断开,从而开始测量阶段,c)测量电的反电动势,所述反电动势在连接在所述输出接线端上的绕组中由于在初级部件和次级部件之间的相对运动而被感应出,以便能够确定出在励磁电流的相位和反电动势的相位之间的角度差,d)必要时重复步骤a)至c)。在将相电压断开之后,在相电压已被断开的绕组中的绕组电流通过至少一个具有非线性特征曲线的自振荡元件引导以及维持。并且在所述绕组电压中测出在所述绕组中通流的绕组电流过零时出现的脉冲前沿(13)并且将其用作为用于测量相关的绕组的反电动势的触发信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种,所述电动机具有初级部件和次级部件, 其中,初级部件具有包含绕组的、多相的励磁线圈,其相接线端分别与输出级的输出接线端连接,其中,输出级具有可控制的半导体开关,以将相电压施加到输出接线端上,所述方法包括下述步骤a)通过这样将相电压施加到输出级的输出接线端上开始运行阶段,使得在励磁线圈中感应出磁的行波场,所述行波场引起初级部件和次级部件之间的相对运动,b)断开在所述输出接线端中的至少一个上的相电压,从而开始测量阶段,c)测量电的反电动势,该反电动势在连接在所述输出接线端上的绕组中由于初级部件和次级部件之间的相对运动而被感应出,以便能够确定出在励磁电流的相位和反电动势的相位之间的角度差,d)必要时重复步骤a)至C)。
技术介绍
这种方法由W02007/(^6M1A2所公知。在此,通过输出级的输出接线端将电的相电压施加到励磁线圈上。相电压具有预定的曲线,其中,所述电压在激励阶段的开始、中间以及结束分别关于预定的时间间隔等于零。在相电压不等于零的运行阶段,借助励磁线圈在与次级部件共同作用且驱动次级部件的初级部件中产生电磁的行波场。在相电压等于零的时间间隔中,开始测量阶段,在所述测量阶段中,励磁线圈的相接线端通过开关装置与模拟-数字转换器的测量信号输入部连接,以便能够测量在励磁线圈中感应出的反电动势。 在每个测量阶段的开始,首先等待,直到绕组电流的过冲充分衰减。然后分别测得反电动势的两个测量值,微处理器由这两个测量值通过插值法计算反电动势的过零的时刻。微处理器由所述过零时刻算出在励磁电流相位和反电动势相位之间的角度差。所述角度差相应于初级部件和次级部件之间的相对位置。上述方法具有下述的缺点,即在每个测量阶段,首先必须等待,直到绕组电流的过冲衰减掉,从而反电动势能够完全以足够的精确性被测量。对于过冲的衰减必要的时间常数在通常的电动机中大约在几毫秒的范围内。此外不利的是,在每个测量阶段分别必须测量反电动势的两个测量值,它们必须在时间上以这样的程度彼此间隔,使得励磁电流的过零能够通过测量值的插值来确定。因此,测量阶段的持续时间必须相对长地选择。而在该持续时间期间,电动机不被驱动,也就是说,转矩分布是不均勻的。由此,电动机的功率和效率降低。此外,与所述转矩叠加的波可能引起声音上的干扰。所述方法的另外的缺点在于,所述插值法与一定的计算耗费相关且具有不精确性。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于,实现开头所述类型的方法,所述方法使得尽可能均勻的电动机运行成为可能,并且其中仍然能够以简单方式和大的精确性计算出励磁电流的相位和反电动势的相位之间的角度差。根据本专利技术,所述目的由此实现,即,在相电压被断开后,在相电压已被断开的绕组中的绕组电流通过至少一个具有非线性特征曲线的自振荡元件引导以及维持,并且在绕组电压中测出在该绕组中通流的绕组电流过零时出现的脉冲前沿并且将其用作为用于测量相关的绕组的被感应出的反电动势的触发信号。由此可能的是,能够以简单的的方式以较高的精确性探测绕组电流的过零时刻。 在测量反电动势之后立即可以重新开始运行阶段并且通过输出级对电动机通电流。测量阶段优选在绕组电流即将过零之前才开始,从而接着立刻能够测量反电动势。通过根据本专利技术的方法可能的是,能够将测量阶段选择得非常短,使得转矩几乎没有中断地施加在电动机上。电动机由此能够实现高的效率和均勻的电动机运行。电动机优选是无刷直流电动机。 自振荡元件能够例如是与电压的电阻(VDR)相关的。有利的是,所述自振荡元件是半导体二极管。所述半导体二极管在此能够成本有利地集成到配属于其的半导体开关的半导体芯片中。在本专利技术优选的构造方式中,配属于各个绕组的励磁电流和/或其滑动的中间值 (gleitende Mittelwerte)优选具有大致正弦形的曲线。其中,施加在励磁线圈上的相电压相应地被脉宽调制。通过励磁线圈的正弦形激励能够实现电动机的均勻的转矩以及因此特别平稳的电动机运行。脉宽调制使得励磁线圈的损失少的激励成为可能。在本专利技术的优选的实施方式中,在将施加在输出级的第一输出接线端上的第一相电压断开后,将断开的绕组的绕组电流通过第一自振荡元件在导通方向上引导,其中,在自振荡元件上,下降一个导通电压,并且其中,导通电压对施加在相关绕组上的电压的影响通过改变至少一个施加在至少一个第二输出接线端上的第二相电压来补偿。所述补偿在此优选这样实现,即其中绕组电流不被断开的绕组的相电压的占空比这样改变,使得通过导通电压在断开的绕组上引起的电压上升被抑制。通过该措施,避免受干扰地改变励磁电流。有利的是,在测量施加在一个绕组上的反电动势期间,用于控制励磁线圈的其他绕组而设置的半导体开关的开关状态被保持。由此避免反电动势叠加干扰,所述干扰可能在改变半导体开关的开关状态时出现。在具有三相励磁线圈的电动机中,在测量期间例如励磁线圈的第一相接线端能够是高阻抗的,第二相接线端能够与供电电位连接,且第三相接线端能够与接地电位连接。在本专利技术优选的构造方式中,产生用于相电压的额定值信号,其中,额定值信号与施加到输出接线端上的相电压的实际值信号比较,并且其中在运行阶段期间在额定值信号和实际值信号之间出现偏差的情况下,改变励磁线圈的激励,以便减小偏差。额定值信号也通过调节回路施加到励磁线圈上。由此可能的是,励磁电流受干扰的改变在测量阶段结束后至少部分得到补偿,所述受干扰的改变例如在测量阶段期间由于保持绕组的断开和/或半导体开关的开关状态而出现。因此例如在绕组重新接通后,施加到相关绕组上的相电压的至少一个脉冲相位能够被延长,以便补回至少一个“丢失的”脉冲,其在绕组的断开阶段本来须已输出到绕组上。适合的是,测量相对于励磁线圈的中性点和/或虚拟的中性点的反电动势。虚拟的中性点例如能够通过电阻网络模拟。因此,能够相对于施加在励磁线圈的中性点上的电位测出反电动势,而无需接近电动机上的中性点。有利的是,在测量阶段测量一个绕组的反电动势的至少两个测量值;在测得每个测量值时分别将不同的电位输出到其余绕组的输出接线端上;与这些输出接线端连接的半导体开关的开关状态在测得第一测量值时与半导体开关在测得第二测量值时所具有的开关状态相反地选择。接着由这两个测量值能够形成平均值,由此例如半导体开关、励磁线圈的虚拟的中性点的电阻和/或绕组的阻抗的容差对反电动势的影响得到补偿。在本专利技术有利的实施方式中,在测量阶段期间不测量反电动势的绕组的相电压的脉宽调制彼此相位偏移地实施,优选以偏移半个周期的相位的方式来实施。由此能够减弱电磁兼容(EMV)干扰,其在半导体开关转换时在反电动势的测量信号中可能会出现。有利的是,脉宽调制的脉冲频率分别在测量阶段开始前被提高。通过该措施也能降低在反电动势的测量信号中的EMV干扰。合适的是,相电压的脉宽调制这样依赖于为输出级供电的工作电压而改变,使得工作电压的波动对励磁电流的影响至少部分得到补偿。在此,在工作电压减小时,相电压的脉宽相应增大并且在工作电压增大时脉宽减小。由此,能够实现更均勻的电动机运行。在本方法的优选的构造方式中,测量在探测绕组电流过零之后流逝的时间并且将其与参考值比较,其中,根据比较的结果开始另一测量阶段。在此,参考值可以相应于两个彼此跟随的较早的过零点之间的时间间隔或者由多于本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.用于运行电动机的方法,所述电动机具有初级部件和次级部件,其中,所述初级部件具有包含绕组(2a、2b、2c)的、多相的励磁线圈,所述励磁线圈的相接线端(4a、4b、4c)分别与输出级(6)的输出接线端(5a、5b、5c)连接,其中,所述输出级(6)具有能被控制的半导体开关,以将相电压施加到所述输出接线端(5a、5b、5c)上,所述方法包括下述步骤:a)通过将相电压施加到所述输出级(6)的所述输出接线端(5a、5b、5c)上这样地开始运行阶段,使得在所述励磁线圈中感应出磁的行波场,所述行波场引起在所述初级部件和所述次级部件之间的相对运动,b)将在至少一个所述输出接线端(5a、5b、5c)中的相电压断开,从而开始测量阶段,c)测量电的反电动势,所述反电动势在连接在所述输出接线端(5a、5b、5c)上的绕组(2a、2b、2c)中由于在所述初级部件和所述次级部件之间的相对运动而被感应出,以便能够确定出在励磁电流的相位和反电动势的相位之间的角度差,d)必要时重复步骤a)至c),其特征在于,在断开相电压之后,在相电压已被断开的绕组(2a、2b、2c)中的绕组电流通过至少一个具有非线性特征曲线的自振荡元件(11a、11b、11c、12a、12b、12c)引导以及维持,并且在所述绕组电压中测出在所述绕组(2a、2b、2c)中通流的绕组电流过零时出现的脉冲前沿(13)并且将其用作为用于测量相关的绕组(2a、2b、2c)的被感应出的反电动势的触发信号。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:FJ·施密特
申请(专利权)人:核心微电子德累斯顿股份公司
类型:发明
国别省市:DE

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