用于运行电机的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于利用方波(Block)操控来运行电机的方法，其中，在调控电机的转矩时调节超前换向角(α)，使得该超前换向角不超过电动机运行和/或发电机运行的临界角(420、421)，其中，在运行期间迭代确定电动机运行和/或发电机运行的该临界角(420、421)。

Method for running the motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运行电机的方法
本专利技术涉及一种利用方波(Block)操控运行电机的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。
技术介绍
电机，特别是发电机，可以用于将机动车辆中的机械能转换为电能。为此，通常使用爪极发电机，其大多配备有电激励机构。由于爪极发电机通常产生三相电流，因此对于常规的机动车直流电压整车电源来说，整流是必要的。为此可以使用基于半导体二极管或半导体开关的整流器。发电机也可以用于启动内燃机。这种发电机也称为起动发电机。这种起动发电机通常仅以非常低的转速驱动运行，因为能够产生的转矩关于转速迅速减小。然而，也可以考虑更大的电机，其也可以用于在混合动力车辆中驱动车辆，或者至少用于辅助内燃机。对于操控这种起动发电机，可以使用控制相电流的所谓的PWM(脉宽调制)操作，或者使用控制超前换向角的所谓的方波(Block)操控。可以根据转速极限在这两种操控类型之间转换。
技术实现思路
根据本专利技术，提出了具有独立权利要求的特征的用于运行电机的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。有利的实施方式是从属权利要求和以下说明的对象。根据本专利技术的方法用于利用方波(Block)操控来运行电机，例如爪极电机，其中，在调控电机的转矩的时调节超前换向角，使得该超前换向角不超过电动机运行和/或发电机运行的临界角。在方波(Block)操控或方波(Block)运行的情况下，要调节所谓的超前换向角。超前换向角在此提供，关于在一个相位中感应的磁极转子电压的零点通过，何时将与一个相位连接的半导体开关切换为导通状态。代替(例如利用所谓的PWM操控，其在低转速或低于电压极限的情况下，即当磁极转子电压低于中间电路电压时)调节电流，在此可以调节超前换向角(例如利用PI调控器)，以便设定或调节期望的理论转矩。然后，通过始终施加中间电路电压，可以将所得的超前换向角直接转换为方波(Block)模型。在d-q坐标中，超前换向角可以理解为相电压的q值和d值之间的角度，并且可以使用arctan2函数由这两个值计算出。在方波(Block)操控中，相电流的模的空间矢量(即在d-q坐标中)在圆形轨迹或椭圆形轨迹(所谓的电压圆或所谓的电压椭圆)上移动，该圆形轨迹或椭圆形轨迹由相电压的(固定设定的)模预先确定，该轨迹的中心点尤其由励磁电流预先确定，但与相电流的空间矢量的原点不一致。由于电机的转矩显著地受到相电流的q值影响，因此可以通过沿该圆形轨迹或椭圆形轨迹的移动，在相电流的模提高时也增大转矩。然而，在该轨迹上存在一个点，当超过该点时，尽管相电流继续提高，但由于相电流的q值再次降低，转矩再次减小。根据定义，该点也称为临界点、临界角或临界力矩。这样的临界角既在电动机运行又在发电机运行中存在。在所提出的方法中，在运行期间特别是实时地或在线地迭代地确定电动机运行和/或发电机运行的临界角。在此，临界角特别是可以通过使用当前的最大可调节电压、电机的当前角频率、电机的参数和最大允许的相电流来确定。在此，电机的至少一个磁通链和/或至少一个电感作为参数使用。转子磁通和漏磁通都可以看作是磁通链，电感可以是q电感和d电感，二者在如同爪极电机一样不是全极的转子中互不相同。也可以考虑电机的当前温度，该温度尤其对定子或其绕组的电阻产生影响。电机的参数又可以优选地基于相电流的q值和/或相电流的和/或励磁电流的d值来确定，这些值又可以有利地基于所测量的电机的相电流来确定。对于临界角的计算的包括中间步骤和依据公式的更详细阐述在此可参考附图说明。通过始终在运行期间确定临界角以及由此确定超前换向角的极限，可以始终充分利用最大的超前换向角，从而可以在电动机运行和发电机运行中实现电机的更高效运行。根据本专利技术的计算单元(例如机动车的控制器)特别是在编程方面设置用于执行根据本专利技术的方法。以计算机程序的形式执行该方法也是有利的，因为这导致特别低的成本，特别是当执行控制器还用于其他任务并且因此势必存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体特别是磁的、光的和电的存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。也可以通过计算机网络(Internet、Intranet等)下载程序。本专利技术的其他优点和实施方式在说明书和附图中给出。附图说明本专利技术依照实施例在附图中示意性地示出，并在下文中参考附图对其进行描述。图1示意性地示出了电机，在其中能够执行根据本专利技术的方法。图2示意性地示出了操控电机的一种方案。图3示意性地示出了电机中的电流曲线。图4示出了在PWM操控和Block操控之间的过渡的相的相电压。图5a和5b示意性地在d-q坐标系中示出了电机的当前工作点。图6和7示出了在超过临界角时电机的各种变量的曲线。图8示意性地在d-q坐标系中示出了电机的当前工作点。图9示意性地示出了优选实施方式中的根据本专利技术的方法的流程。图10示意性地示出了在使用和不使用根据本专利技术的方法的情况下电机的转矩的比较。具体实施方式图1以电路图示意性地示出了电机，在该电机中能够执行根据本专利技术的方法。电机100在此例如构造为外部激励的五相电机。当然也可以使用不同数量的相，例如三相。此外，电机100例如可以构造为爪极电机。在此，电机100具有五个定子绕组120和一个励磁绕组或转子绕组110。通过构造为操控单元140的计算单元可以调节励磁绕组110中的励磁电流Iex。此外，设置有电路装置130，其具有开关131、在此例如为MOSFET，仅用附图标记标识其中的一个开关，通过该电路装置可以根据电机是用于电动机运行还是发电机运行，将电压U施加到定子绕组120或在定子绕组上获取到电压。开关装置130和控制单元140也可以分别是用于电机的共同的控制单元的一部分，或者是用于电机的逆变器或整流器的一部分。图2示意性地示出了用于操控例如图1所示的电机的一种方案。上部图表显示了随时间t变化的电压U，下部图表显示了随时间t变化的占空比T。此处涉及根据所谓三角-正弦调制的标准方法的操控模式。在此，期望的理论电压、即上部图表中的正弦曲线上叠加有三角信号(也显示在上部图表中)，该三角信号具有比电基波的三角信号明显更高的频率(通常大于10kHz)。每个交叉点都标志着PWM信号的切换。下部图表中的操控模型可以利用PWM控制器生成。对于爪极电机，通常在不超过所述电压极限的情况下使用此PWM操控。从电压极限起或在电压极限之上，则利用方波(Block)运行的方波(Block)模型或利用所谓的方波(Block)操控来控制电机。该方波(Block)操控的特征在于，相电压具有最大可能的振幅，并且该振幅不能改变(这在理论上是可以通过以小于180°的方波(Block)宽度操控来实现的，但通常不使用)。除了励磁电流之外，电压矢量的相位位置，所谓的超前换向角，也用作电机的期望的理论转矩的调节变量。由于在方波(Block)运行下不能更改(或至少不会更改)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于利用方波操控运行电机(100)的方法，其中，在调控所述电机的转矩(M)时调节超前换向角(α)，使得所述超前换向角不超过电动机运行和/或发电机运行的临界角(420、421)，/n其中，在运行期间迭代地确定用于电动机运行和/或发电机运行的所述临界角(420、421)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171009 DE 102017217912.01.一种用于利用方波操控运行电机(100)的方法，其中，在调控所述电机的转矩(M)时调节超前换向角(α)，使得所述超前换向角不超过电动机运行和/或发电机运行的临界角(420、421)，
其中，在运行期间迭代地确定用于电动机运行和/或发电机运行的所述临界角(420、421)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用当前的最大可调节电压(Udc)、所述电机的当前角频率(ωel)、所述电机的参数(P)和最大允许的相电流，在运行中迭代地确定用于电动机运行和/或发电机运行的所述临界角(420、421)。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电机(100)的至少一个磁通链和/或至少一个电感作为所述电机的参数(P)使用。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述电机的所述参数(P)基于相电流(Iq)的q值和/或相...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·塞潘斯基，
申请(专利权)人：SEG汽车德国有限责任公司，罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE