用于控制电机的运行的设备和方法技术

本发明专利技术介绍了一种用于控制电机(M)的运行的设备(100)。电机(M)具有转子和定子。设备(100)具有调节器单元(110)。设备(100)还具有执行单元(130)。执行单元(130)在输入侧与调节器单元(110)电连接并且在输出侧能与电机(M)电连接。设备(100)还具有馈入部位(120)。馈入部位(120)电联接在调节器单元(110)与执行单元(130)之间。在馈入部位(120)处能馈入电检测信号(125)。此外，设备(100)还具有用于将第一反馈信号(148)反馈给调节器单元(110)的第一反馈单元(140)。第一反馈单元(140)与调节器单元(110)和执行单元(130)并联。第一反馈信号(148)代表执行单元(130)的输出信号(138)的经过第一反馈单元(140)变换和处理的版本。设备(100)还具有用于将至少一个第二反馈信号(165)反馈给第一反馈单元(140)和/或执行单元(130)的第二反馈单元(160)。第二反馈单元(160)与第一反馈单元(140)并联。第二反馈信号(165)代表执行单元(130)的输出信号(138)的经过第一反馈单元(140)变换并经过第二反馈单元(160)处理的版本。第二反馈信号(165)代表电机(M)的转子与定子之间的角度。

Equipment and methods for controlling the operation of motors

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制电机的运行的设备和方法
本专利技术涉及用于控制电机的运行的设备以及方法。
技术介绍
为了在控制和调节技术中进行无传感器的控制或自检，例如尤其存在基于模块的方案和利用信号馈入进行的方案。第一类别依据的是机器参数，以便例如重建电机的转子定位，而第二类别依据的是馈入高频的电压信号或电流信号，以便观察转子定位。
技术实现思路
基于此背景，本专利技术提供了根据独立权利要求的改进的用于控制电机的运行的设备和改进的用于控制电机的运行的方法。有利的设计方案由从属权利要求和以下说明得到。根据本专利技术的实施方式，无传感器的控制尤其可以利用低频信号馈入和相减反馈滤波(英文：Subtractive-Feedback-Filtering)或者说减法反馈滤波，或者说利用减法反馈进行的滤波来实现。在此，电机(例如同步电机或永磁同步电机)的转子定位尤其在速度或者说转速较低式被确定和估计。在此，尤其可以采用两个并行的反馈分路。例如，在应用相减反馈滤波和混合型电压观察装置情况下绕开了带宽与馈入频率之间的对偶性，这就能够实现将能够与调节器的电流带宽重叠或与这些电流带宽尽可能接近的频率馈入，而不会对这些电流带宽进行干扰。根据本专利技术实施方式，有利地可以实现馈入具有较低频率的信号，这些较低的频率例如可以尽可能接近调节器单元的带宽或者甚至可以与其重叠。通过减少馈入频率可以减少损耗和声学上的发射。这种低频馈入尤其可以减少对电流测量设备的要求，这是因为允许生成较高的电流应答，而不会影响整个系统的声学上的特性。根据本专利技术实施方式，有利地例如实现电驱动器的成本降低、可用性和稳定性的提高。尤其在应用混合型调节器情况下，电压模块的较高带宽特性即使在速度或者说转速较低的情况下也可供使用。用于控制电机运行的设备，其中，电机具有转子和定子，该设备具有下列特征：调节器单元：执行单元，其中，执行单元在输入侧与调节器单元电连接，并且在输出侧能与电机电连接；馈入部位，其中，馈入部位电联接在调节器单元与执行单元之间，其中，在馈入部位处能馈入电的检测信号；第一反馈单元，其用于将第一反馈信号反馈给调节器单元，其中，第一反馈单元与调节器单元和执行单元并联，其中，第一反馈信号代表执行单元的输出信号的经过第一反馈单元变换和处理的版本；以及第二反馈单元，其用于将至少一个第二反馈信号反馈给第一反馈单元和/或执行单元，其中，第二反馈单元与第一反馈单元并联，其中，第二反馈信号代表执行单元的输出信号的经过第一反馈单元变换并经过第二反馈单元处理的版本，其中，第二反馈信号代表电机的转子与定子之间的角度。该设备可以被实施为调节回路。电机可以是任意类型的同步电机，例如永磁同步电机、同步磁阻电机等，或异步电机。控制也可以被理解为调节。调节器单元可以被实施为PI调节器或其他调节器。检测信号能以各种方式馈入，例如旋转式、交替在定子坐标系内地、任意地馈入。检测信号可以相加地馈入到在调节器单元与执行单元之间传输的、代表执行变量的信号中。执行单元的输出信号可以代表一个执行变量。根据一个实施方式，第二反馈单元具有解调装置和模块观察装置。在此，解调装置可以被构造成用于解调执行单元输出信号的经过第一反馈单元变换的版本。在此，模块观察装置可以被构造成用于至少在应用解调装置的输出信号情况下生成第二反馈信号。模块观察装置可以被实施为混合型观测器、电压模块观察装置等。这种实施方式的优点在于：可以不依赖于参数地执行对馈入检测信号的解调和滤波，从而仅了解用于执行的馈入频率就足够了。在此，解调装置可以具有：集中在检测信号的馈入频率上的、用于对执行单元输出信号的经过第一反馈单元变换的版本进行滤波的带通滤波器；与带通滤波器以能传输信号的方式连接的符号函数单元；与带通滤波器和符号函数单元以能传输信号的方式连接的乘法单元；以及与乘法单元以能传输信号的方式连接的、用于使用依赖于检测信号的校正系数的校正单元。在此，解调装置可选地附加具有与校正单元以能传输信号的方式连接的低通滤波器。解调装置可以被构造成用于获知误差信号。这种实施方式的优点在于：可以减少损耗和声学上的发射以及对电流测量设备的要求，此外还允许更高的电流应答。在此，模块观察装置具有模块调节器单元、迟滞环节和输出装置。在此，输出装置具有锁相环或机械的观测器。模块调节器单元尤其可以被实施为PI调节器或类似的调节器。模块观察装置可以被构造成用于接收解调装置的误差信号、相对定子固定坐标系内的电压信号以及电流信号。这种实施方式的优点在于：使反馈信号可以可靠且准确也被确定用于电机的瞬时的运行状态。根据一个实施方式，第二反馈单元被构造成用于将第三反馈信号反馈给接在调节器单元之前的参考信号生成单元以生成调节器单元的参考信号，并且附加或替选地反馈给接在调节器单元之前的速度控制单元。在此，第三反馈信号可以代表电机的转子相对于定子的角速度。这种实施方式的优点在于：能够实现可靠且精确地确定电机的转子相对于定子的定位。第一反馈单元也可以具有：用于将涉及电机相位的坐标系变换为相对定子固定的坐标系的第一信号变换器；与第一信号变换器以能传输信号的方式连接的、用于将相对定子固定的坐标系变换为相对转子固定的坐标系的第二信号变换器；与第二信号变换器以能传输信号的方式连接的、用于重建执行单元输出信号的信号重建装置；与信号重建装置以能传输信号的方式连接的、用于将相对转子固定的坐标系变换为相对定子固定的坐标系的第三信号变换器；与第一信号变换器和第三信号变换器以能传输信号的方式连接的、用于将相对定子固定的坐标系变换为相对转子固定的坐标系的第四信号变换器。第二反馈单元与第二信号变换器接驳或能接驳。这种实施方式的优点是：能够以廉价和可靠方式重建信号应答并在反馈分路内供使用。在此，信号重建装置被实施为卡尔曼滤波器。在此，第一反馈单元可以被构造成用于从执行单元输出信号的测得版本减去执行单元的输出信号的借助信号重建装置重建的版本。这种实施方式的优点是：可以减少测量值误差，可以提供针对无法测量的系统变量的估计，并且可以以简单方式从测得的信号减去重建的信号应答。此外，信号重建装置被构造成用于在应用检测信号的馈入频率和存储为查询表的矩阵情况下来重建执行单元输出信号。这种实施方式的优点是：可以简化信号重建并节约计算时间。根据一个实施方式，执行单元具有串联电路，其具有用于将相对转子固定的坐标系变换为相对定子固定的坐标系的信号变换器、脉宽调制装置和附加或替选的用于提供执行单元输出信号的转换器装置。在此，第二反馈信号能够通过信号变换器接收。换而言之，信号变换器可以被构造成用于接收第二反馈信号。这种实施方式的优点是：能够以可靠且廉价方式提供用于控制电机的输出信号。用于控制电机的运行的方法，其中，电机具有转子和定子，其特征在于，方法具有下列步骤：在馈入部位处馈入电的检测信号，馈入部位电联接在调节器单元与执行单元之间，其中，执行单元在输入侧与调节器单元电连接，并且在输出侧能够与电机电连接；以及在使用第一反馈单元和第二反馈单元情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于控制电机(M)的运行的设备(100)，其中，所述电机(M)具有转子和定子，其特征在于，所述设备(100)具有下列特征：/n调节器单元(110)：/n执行单元(130)，其中，所述执行单元(130)在输入侧与所述调节器单元(110)电连接，并且在输出侧能与所述电机(M)电连接；/n馈入部位(120)，其中，所述馈入部位(120)电联接在所述调节器单元(110)与所述执行单元(130)之间，其中，在所述馈入部位(120)处能馈入电的检测信号(125)；/n第一反馈单元(140)，所述第一反馈单元用于将第一反馈信号(148)反馈给所述调节器单元(110)，其中，所述第一反馈单元(140)与所述调节器单元(110)和所述执行单元(130)并联，其中，所述第一反馈信号(148)代表所述执行单元(130)的输出信号(138)的经过所述第一反馈单元(140)变换和处理的版本；以及/n第二反馈单元(160)，所述第二反馈单元用于将至少一个第二反馈信号(165)反馈给所述第一反馈单元(140)和/或所述执行单元(130)，其中，所述第二反馈单元(160)与所述第一反馈单元(140)并联，其中，所述第二反馈信号(165)代表所述执行单元(130)的输出信号(138)的经过所述第一反馈单元(140)变换并经过所述第二反馈单元(160)处理的版本，其中，所述第二反馈信号(165)代表所述电机(M)的转子与定子之间的角度。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170907 DE 102017215728.31.用于控制电机(M)的运行的设备(100)，其中，所述电机(M)具有转子和定子，其特征在于，所述设备(100)具有下列特征：
调节器单元(110)：
执行单元(130)，其中，所述执行单元(130)在输入侧与所述调节器单元(110)电连接，并且在输出侧能与所述电机(M)电连接；
馈入部位(120)，其中，所述馈入部位(120)电联接在所述调节器单元(110)与所述执行单元(130)之间，其中，在所述馈入部位(120)处能馈入电的检测信号(125)；
第一反馈单元(140)，所述第一反馈单元用于将第一反馈信号(148)反馈给所述调节器单元(110)，其中，所述第一反馈单元(140)与所述调节器单元(110)和所述执行单元(130)并联，其中，所述第一反馈信号(148)代表所述执行单元(130)的输出信号(138)的经过所述第一反馈单元(140)变换和处理的版本；以及
第二反馈单元(160)，所述第二反馈单元用于将至少一个第二反馈信号(165)反馈给所述第一反馈单元(140)和/或所述执行单元(130)，其中，所述第二反馈单元(160)与所述第一反馈单元(140)并联，其中，所述第二反馈信号(165)代表所述执行单元(130)的输出信号(138)的经过所述第一反馈单元(140)变换并经过所述第二反馈单元(160)处理的版本，其中，所述第二反馈信号(165)代表所述电机(M)的转子与定子之间的角度。


2.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述第二反馈单元(160)具有解调装置(162)和模块观察装置(164)，其中，所述解调装置(162)被构造成用于对所述执行单元(130)的输出信号(138)的经过所述第一反馈单元(140)变换的版本(153)进行解调，其中，所述模块观察装置(164)被构造成用于至少在使用所述解调装置(162)的输出信号(163)的情况下生成所述第二反馈信号(165)。


3.根据权利要求2所述的设备(100)，其特征在于，所述解调装置(162)具有：集中在所述检测信号(125)的馈入频率上的、用于对所述执行单元(130)的输出信号(138)的经过所述第一反馈单元(140)变换的版本(153)进行滤波的带通滤波器(201)；与所述带通滤波器(201)以能传输信号的方式连接的符号函数单元(204)；与所述带通滤波器(201)和所述符号函数单元(204)以能传输信号的方式连接的乘法单元(206)；以及与所述乘法单元(206)以能传输信号的方式连接的、用于使用依赖于所述检测信号(125)的校正系数的校正单元(208)，其中，所述解调装置(162)可选地附加具有与所述校正单元(208)以能传输信号的方式连接的低通滤波器(209)。


4.根据权利要求2至3中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述模块观察装置(164)具有模块调节器单元(301)、迟滞环节(306)和输出装置(308)，其中，所述输出装置(308)具有锁相环或机械的观测器。


5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述第二反馈单元(160)被构造成用于将第三反馈信号(166)反馈给接在所述调节器单元(110)之前的参考信号生成单元(170)以生成用于所述调节器单元(110)的参考信号(175)，并且/或者反馈给接在所述调节器单元(110)之前的速度控制单元(180)，其中，所述第三反馈信号(166)代表所述电机(M)的转子相对于定子的角速度。


6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：若昂·博尼法西奥，
申请(专利权)人：ZF腓德烈斯哈芬股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE