电机的监视装置和监视方法及转子位置检测的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于监视无传感器的转子位置检测的监视装置。监视装置包括用于评估检测到的测试交流电流的第一分量的测试电流评估器，该第一分量表示第一换向方向，其与施加的测试交流电压的换向方向同向。本发明专利技术还涉及一种用于无传感器地检测转子的位置的转子位置检测装置。转子位置检测装置包括测试电流评估器，其如下地进行实施：根据测试交流电流的分量的相位进行测定，该分量在测试交流电压变换换向方向之前和之后与施加在电机处的测试交流电压的至少一次地变换的换向方向反向；并且测定在第一相位和第二相位之间的中间值。此外，本发明专利技术涉及用于无传感器的转子位置检测的监视方法和用于无传感器地检测转子的位置的转子位置检测方法。

【技术实现步骤摘要】
电机的监视装置和监视方法及转子位置检测的装置和方法
在第一方面，本专利技术涉及一种用于对电机的无传感器的转子位置检测进行监视的监视装置。此外，本专利技术涉及一种用于对电机的无传感器的转子位置检测进行监视的相应的方法。在第二方面，本专利技术涉及一种用于无传感器地检测电机的转子的位置的转子位置检测装置。此外，本专利技术涉及一种用于无传感器地检测电机的转子的位置的相应的方法。
技术介绍
在此，转子位置检测被称为无传感器的，对于其来说不要求电压传感器，而是在其中借助于相电流的评估而进行转子的位置的测定。电机能够是永磁体激励的电机、场电流激励的电机、混合激励的电机或磁阻电机。与此无关地，电机能够具有内部转子或外部转子或是直线电机。场激励的部件(永磁体和/或场绕组)能够布置在转子侧或定子侧上。转子也能够被称为电机转子。对于永磁体激励的交流同步电机的气隙转动力矩的条件而言，需要关于转子的磁性轴线(即关于d轴位置)的信息。在低转速范围、包括停机中，对此适用基于各向异性(anisotropiebasierte)的转子位置估计的方法。在该方法的子方法中，将高频的、对称的测试交流电压(例如具有500Hz和2000Hz之间的频率)施加到交流电机的绕组上，由此不驱动同步电机的转子，而是生成足够强的测试交流电流，以便测定关于转子的当前位置的信息。该方法被称为注入式方法以及注入方法(Injektionsverfahren)。DE10114293B3描述了这样的注入方法。为了生成叠加的交流场，将高频的、对称的交流电压(例如具有500Hz和2000Hz之间的频率)施加到交流场电机的驱动交流绕组上。从支路电流的测量中过滤出电流空间矢量，其能够导回到高频的、对称的交流电压上。借助于过滤出的电流空间矢量来测定相信号，其表示转子相对于电机的定子的位置。已知的注入方法不包含安全机构，利用其来可靠地确认通过注入方法测定的转子位置是否是有错的。此外，关于利用已知的注入方法测定的转子的相位的信息包含了不能分离地识别的偏差错误。关于转子的相位信息的偏差错误能够例如由于电流调节或由于转动力矩调节而引起(参见Wiedmann，K.：永磁激励的同步电机的无位置发生器的运行，2012年博士论文，5.2.1章，104页)。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术的目的在于，提供一种用于监视无传感器的转子位置检测的功能性的可靠的和经济的监视方法，该转子位置检测以注入方法为基础。相应地适用于监视无传感器的转子位置检测的监视装置。在第二方面，本专利技术的目的在于，提供一种用于无传感器地检测电机的转子的位置的转子位置检测方法，利用该转子位置检测方法能以比已知的转子位置检测方法更高的精度测定电机的转子的位置。根据本专利技术，在第一方面的目的通过用于监视电机的无传感器的转子测定的监视装置实现。监视装置包括测试电流测定器和测试电流评估器。测试电流测定器设置用于检测测试交流电流，其由测试交流电压产生，该测试交流电压施加在电机的定子或转子绕组的交流电压接口处。测试电流评估器设置用于评估检测到的测试交流电流的第一分量，其表示第一换向方向，该第一换向方向与施加的测试交流电压的换向方向同向。在一个特别优选的实施方式中，测试交流电压是对称的。用于对电机的无传感器的转子检测进行监视的相应的根据本专利技术的方法包括下述方法步骤。在第一步骤中，将测试交流电压施加到电机的定子或转子绕组的交流电压接口处。在第二步骤中，检测由于施加的测试交流电压而引起的测试交流电流。在第三步骤中，评估检测到的测试交流电流的第一分量。该第一分量表示第一换向方向，其与施加的测试交流电压的换向方向同向。在第一方面，本专利技术的设计在于，评估检测到的测试交流电流的分量，该测试交流电流具有与所施加的测试交流电压相同的换向方向。因此能监视的是，将测试交流电压施加到定子或转子绕组的交流电压接口上实际上是否引起测试交流电流，其流过定子或转子绕组并且具有期望的属性。此外，由此能够识别相的接触损耗或定子或转子绕组中的中断，或者当测试交流电流具有错误的频率的时候识别，并且同时不知道转子相对于定子是否或多快地运动。特别地，利用在第一方面的本专利技术提供用于监视转子位置检测的功能性的可靠的和经济的监视方法，其是无传感器的。在此，转子位置检测被称为无传感器的，对于其来说不需要电压传感器，而是在其中借助于评估相电流来测定转子的位置。借助于表示与施加的测试交流电压的换向方向同向的换向方向的评估测试交流电流的分量，能够比借助于原则上也能够实现的、表示与施加的测试交流电压的换向方向反向的换向方向的检测到的测试交流电流的分量的监视更简单和更可靠地实现对所施加的测试交流电压的监视。电机的经由转子周围测定的瞬时的导纳比电机EM的导纳的d和q分量的经由转子周围测定的瞬时的差异更大。因此，测试交流电流的同向的分量导致比测试交流电流的反向的分量更强并且因此更简单的能评估的信号。此外，测试交流电流的同向的分量的频率是恒定的，而测试交流电流的反向的分量的频率取决于电机的瞬时转速，从而能够在更大的带宽范围中监视反向的分量(与同向的分量相比)，其中，也能够利用更多的干扰影响进行计算。然而当同时已知了转子正好相对于定子是否且多快地运动的时候，从测试交流电流的反向的分量中能够仅测定测试交流电流的频率。根据本专利技术，在第二方面的目的通过用于无传感器地检测电机的转子的位置的转子位置检测装置实现，其中，转子位置检测装置具有测试交流电压源、测试电流测定器和测试电流评估器。测试交流电压源设置用于提供和施加测试交流电压到电机的定子或转子绕组的交流电压接口处。测试交流电压源设置用于，至少一次地变换测试交流电压的换向方向。测试电流测定器设置用于检测由于施加的测试交流电压而引起的测试交流电流。测试电流评估器设置用于如下地进行实施：测定测试交流电流的分量的第一相位，在测试交流电压位于第一换向方向期间，该分量与施加的测试交流电压的至少一次地变换的换向方向反向；测定测试交流电流的分量的第二相位，在测试交流电压位于第二换向方向期间，其与第一换向方向反向；并且测定在第一相位和第二相位之间的中间值。中间值优选地是在第一相位和第二相位之间的算数中间值。用于无传感器地检测电机的转子的位置的、相应的根据本专利技术的转子位置检测方法包括下述方法步骤。在第一步骤中，提供测试交流电压，至少一次地变换其换向方向。在第二步骤中，将测试交流电压施加到电机的定子或转子绕组的交流电压接口处。在第三步骤中，检测由于施加的测试交流电压而引起的测试交流电流。在第四步骤中，测定测试交流电流的分量的第一相位，在测试交流电压位于第一换向方向期间，该分量与施加的测试交流电压的至少一次地变换的换向方向反向。在第五步骤中，测定测试交流电流的分量的第二相位，在测试交流电压位于第二换向方向期间，其与第一换向方向反向。在第六步骤中，测定在第一相位和第二相位之间的中间值。在第二方面，本专利技术的设计在于，借助于测试交流电压的换向方向的变换和相位信息的平均值来补偿相位信息的偏差错误。具有测试电压源和电机的交流电流回路能够是具有两个、三个或多个相的交流电流回路。本专利技术的第一方面的设计能够与本专利技术的第二方面的设计接合。随后，监视装置具有用于提供用在交流电压接口的测试交流电压的测试交流电压源。随后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对电机(EM)的无传感器的转子位置检测进行监视的监视装置(UV)，其中，所述监视装置(UV)具有：用于检测(120)测试交流电流(I

【技术特征摘要】
2015.09.30 DE 102015218934.11.一种用于对电机(EM)的无传感器的转子位置检测进行监视的监视装置(UV)，其中，所述监视装置(UV)具有：用于检测(120)测试交流电流(IT)的测试电流测定器(IE)，所述测试交流电流由测试交流电压(UT)产生，所述测试交流电压施加在所述电机(EM)的定子或转子绕组(W)的交流电压接口(UA)处；和用于评估(130)检测到的所述测试交流电流(IT)的第一分量(SL+)的测试电流评估器(IA)，所述第一分量表示第一换向方向，所述第一换向方向与施加的所述测试交流电压(UT)的换向方向同向。2.根据权利要求1所述的监视装置(UV)，其特征在于，所述测试电流评估器(IA)具有换向器(RI)，所述换向器设置用于，从所述测试交流电压(UT)的空间矢量的取决于时间的实际角度(θ+)中生成用于第二锁相环路(PLL-)的第二引导参量(θ-)，所述第二锁相环路(PLL-)在测定转子位置(LL)时参考所述第二引导参量。3.根据权利要求1或2所述的监视装置(UV)，其特征在于，所述监视装置(UV)具有用于提供用在所述交流电压接口(UA)的所述测试交流电压(UT)的测试交流电压源(Q)，其中，所述测试交流电压源(Q)设置用于，至少一次地变换所述测试交流电压(UT)的换向方向，其中，所述测试电流评估器(IA)设置用于如下地进行实施：测定(240)所述测试交流电流(IT)的分量(SL-)的第一相位(PL1)，在所述测试交流电压(UT)位于所述第一换向方向期间，所述分量与施加的所述测试交流电压(UT)的至少一次地变换的换向方向反向；测定(250)所述测试交流电流(IT)的所述分量(SL-)的第二相位(PL2)，在所述测试交流电压(UT)位于第二换向方向期间，所述第二换向方向与所述第一换向方向反向；并且测定(260)在所述第一相位(PL1)和所述第二相位(PL2)之间的中间值(PL12)。4.一种用于无传感器地检测电机(EM)的转子(L)的位置(LL)的转子位置检测装置(LE)，其中，所述转子位置检测装置具有：用于提供和施加测试交流电压(UT)到所述电机(EM)的定子或转子绕组(W)的交流电压接口(UA)处的测试交流电压源(Q)，其中，所述测试交流电压源(Q)设置用于，至少一次地变换所述测试交流电压(UT)的换向方向；用于检测(120)由于施加的所述测试交流电压(UT)而引起的测试交流电流(IT)的测试电流测定器(IE)；和测试电流评估器(IA)，所述测试电流评估器设置用于如下地进行实施：测定(240)所述测试交流电流(IT)的分量(SL-)的第一相位(PL1)，在所述测试交流电压(UT)位于第一换向方向期间，所述分量与施加的所述测试交流电压(UT)的至少一次地变换的换向方向反向；测定(250)所述测试交流电流(IT)的所述分量(SL-)的第二相位(PL2)，在所述测试交流电压(UT)位于第二换向方向期间，所述第二换向方向与所述第一换向方向反向；并且测定(260)在所述第一相位(PL1)和所述第二相位(PL2)之间的中间值(PL12)。5.根据权利要求3所述的监视装置(UV)或根据权利要求4所述的转子位置检测装置(LE)，其特征在于，所述测试电流评估器(IA)设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕·维德曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE