适于确定电动机(101)的电阻和电感的装置(103)估计在施加到电机的电压和电机电流之间的相移。相移的估计采用了外差技术。测得的电机电流在混合器203中外差之前被调节以减小由电压源变换器(102)引入的非线性效应，电压源变换器(102)给电机(101)提供电压。阻抗的值可以被计算为施加到电机的电压和电机电流的比。电阻和电感随后可以从阻抗和相移计算中计算出来。在不能直接测量施加到电机的电压并且只有提供给电压源变换器102的电压电源已知的情况下，阻抗的值可以基于重建电压信号和电机电流的比来确定，其中重建电压信号具有的相位角与电机电流的相位角相等。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 专利技术描述
本专利技术涉及，并且特别应用于确定电 动机的电阻和电感，其中该电动机包括线圈绕组。
技术介绍
确定或估计电气负载参数，例如位于提供给负载的电压和流经它的所得电流之间 的相位角（或相移）、负载阻抗和其组成的实部和虚部，对设计者和这些设备的使用者来 说是有用的。在包括了电动机的电气负载的情况下，共用电动机驱动系统通常包括电动机 (基本上由缠绕线圈组成）、电动机的电压供应源和控制单元。电压供应源通常包括电压源 变换器，以用于从外部DC电源提供AC电源。电动机驱动系统的总电路电阻可以被认为由 线圈电阻、任何互连电缆的电阻以及归属于变换器的电阻组成。后者的贡献是由于组件， 例如晶体管和分流电阻器。对于一些应用（例如，具有低电流的高电压），与线圈的电阻相 比，电缆和变换器的电阻可以忽略不计。然而，对于低电压应用（例如，机动车辆应用中的 12或24伏电源），线圈电阻可能是如此之小，以致于来自变换器和电源电缆的寄生电阻总 和变为整个电路电阻的显著部分。当电动机驱动系统的电气电路电阻收到电压源变换器影 响的时候，电感的变化就收到磁场条件的影响，从而收到流经线圈的电流的影响。因此，电 感可以取决于电动机的运行条件而变化。一种用于确定电动机的电阻和电感的常用方法依 赖于电路电源电压和电流流动的知识。例如，测量施加的DC电压和流经的DC电流产生了 电阻的值。测量施加的AC电压和流经的AC电流产生了阻抗的值。知道阻抗和电阻使得能 够计算电抗/电感。然而，许多电动机驱动系统不具备测量施加于电动机的实际相位电压， 这也是精确测量电动机参数的限制因素。CN102386835公开了一种利用AC电压和AC电流 测量的方法。US20120194113描述了一种用于估计电机电感的方法。这样具有的缺点就是 只有当电动机运行的时候才能进行估计。US6366865公开了一种用于估计线圈电阻的方法。 因此，已知的方法需要两步过程以估计电阻和电感。
技术实现思路
正如随附权利要求中所描述的，本专利技术提供了用于确定电气负载的阻抗特性的装 置和方法。 本专利技术的具体实施例在从属权利要求中被陈述。 根据下文中描述的实施例，本专利技术的这些或其它方面将会很明显并且被阐述。【附图说明】 根据附图，仅仅通过举例的方式，本专利技术的进一步细节、方面和实施例将被描述。 在附图中，相似的参考符号被用于表示相同或功能相似的元素。为了简便以及清晰，附图中 的元素不一定按比例绘制。 图1是电动机驱动系统的一个实施例的一个例子的简化方框图，该电动机驱动系 统包括用于确定电气负载的阻抗特性的装置。图2是用于确定在电气负载中流动的电流的相位角的装置的一个示例性实施例 的简化方框图。 图3是用于确定电气负载的阻抗的第一示例性实施例的简化方框图。 图4是用于确定电气负载的阻抗的第二示例性实施例的简化方框图。 图5是用于确定在电气负载中流动的电流的相位角的第一示例性方法的简化流 程图。图6是用于确定电气负载的阻抗的实部和虚部分量的第一示例性方法的简化流 程图。图7是用于确定电气负载的阻抗的实部和虚部分量的第二示例性方法的简化流 程图。【具体实施方式】由于本专利技术说明的实施例可能大部分是通过使用本领域所属技术人员所熟知的 电子元素和电路被实施，为了对本专利技术基本概念的理解以及认识不混淆或偏离本专利技术所教 之内容，细节不会在比上述所说明的认为有必要的程度大的任何程度上进行解释。 参照图1，电动机驱动系统可能包括电气负载，其包括电动机101 (可能包括缠绕 线圈）和用于给电动机101提供电压源Ureal的电压源变换器102。用于确定电动机101 的阻抗的装置可能包括阻抗确定模块103,其可以可操作地耦合于电动机101和电压源变 换器102。阻抗确定模块103可能包括电压生成器104,以用于生成作为控制信号施加到电 压源变换器102的参考电压Uref。阻抗确定模块103可能包括相移估计器105和电阻及电 感（RL)估计器106。当施加参考电压Uref的时候，相移模块105可能接收流经电机的电流 Ireal。阻抗确定模块103可以被布置成确定阻抗Z，并且线107、108上的阻抗确定模块的 输出可能提供电气电路的电阻和电感的估计，该电气电路包括电机101。 电动机101例如可以是永磁同步电机（PMSM)。然而，在其它例子中，电动机101可 能包括电动机器或电-机械设备，例如变压器、DC电机或发电机、AC电机或发电机、线性电 机、电磁体或致动器。 典型的电动机101包括永久磁铁、转子和以电阻R和电感L为特征的缠绕线圈。由 电压源变换器102提供的终端电压Ureal可能馈送给线圈并且致使电流Ireal流经线圈， 随后就生成电磁场和所得到的转矩。当其旋转的时候，转子生成趋于降低电源电压的感应 电压。这实际上意味着整个电源电压实际上没有给RL电路供能。另一方面，当转子是静止 的时候，没有感应电压，并且全部电源电压被馈送给RL电路。具有静止转子的永久磁铁电 机的一般电压表达式则简化为： 因此，当转子处于停顿状态的时候，例如根据本专利技术描述的实施例的用于确定RL 特征的方法是有利的。本专利技术的另一个优点是仅仅需要测量流经电动机的电流，正如在下 面详细描述的。还有利的是，本专利技术可能提供一种用于同时确定电气负载的电阻和电感的 方法，其中该电气负载可以包括电动机101。 电压源变换器102可以被用于控制施加到电动机101的电力。对于最常见的3相 电机来说，3相Η桥变换器可以被使用。为了保护特定相脚内的电源开关（晶体管），可以 给切换模式引入死区时间。该死区时间避免了互补模式下接通两个晶体管以及任何短路的 产生。然而，给切换状态引入这种死区时间可能会给生成的电压波形带来非线性。由于死 区时间，已知的参考变换器电压实际上并不等于输出变换器电压。 阻抗确定模块103的电压生成器104可以被布置成生成用于施加到电压源变换器 102的参考电压。 参考电压Uref可以被如下描述：Uref =UDC+Umsin(ωTt) 其中UDC表示DC偏移，是在电压生成器模块104内生成的测试电压信号的振幅， ^^表示测试信号的（角）频率。给AC激励电压添加可调节偏移可能有助于获取电流依赖 的电感特性。 相移估计器105可以被布置成基于来自线109上电动机101的实际电流反馈和辅 助电压信号，来估计实际电压-电流相移（或相位角）。RL估计器106可以被布置成确定电阻和电感的值，这些值可以基于估计的相移、 实际电流反馈和重建电压信号。 在一个不例性实施例中，参考电压Uref的DC分量可以手动地从_Ud。（其反映标称 值的电流-IN)扫到+M其生成电流+IN)。这种测量在PMSM电机的情况下是有利的，因 为它考虑到其中的电流依赖的电感特性。 在一个实施例中，电压生成器104可以被布置（在前馈路径中），以基于预先设定 的相移以及位于施加到电动机驱动系统的电压和流经其中的电流之间的估计相移，来设置 测试电压信号频率。替代地，测试电压信号的频率可以手动设置。 现在将参照图2更详细地描述相移估计器105。到相移估计器105的输入可能包 括流经电动机101的电流（Ireal)和辅助信号，该辅助信号具有的频率与电流Ireal相同。 在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定电气负载(101)的阻抗特性的方法(500)，所述方法包括：给所述负载施加(501)测试电压信号；接收(502)在所述负载中流动的负载电流；将所述负载电流和辅助电压信号微分(503)，所述辅助电压信号与所述测试电压信号具有相同的频率和零相移，以产生导数信号；将所述导数信号外差(504)以生成外差的输出信号；以及，从所述外差的输出信号中提取(505)在所述负载电流的导数与所述辅助电压信号的导数之间的相位角，所述相位角等于在施加给所述负载电流的所述测试电压信号与所述负载中流动的所述负载电流之间的相移。
【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：马列克·斯图尔赖特尔，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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