无传感器和无刷电动机的不对称控制制造技术

为在无传感器的电子换向的多相电动机相（１）中以简单的方式获得特别高的功率，建议一种用于换向电动机相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）的方法以及一种所属的设备。根据本方法，在一个全周期期间，对至少一个电动机相（Ｕ）关于另一电动机相（Ｖ、Ｗ）非对称地控制，其中对该一个电动机相（Ｕ）的换向角（Ｋ１、Ｋ３）相对于其他电动机相（Ｖ、Ｗ）的一个相应的换向角（Ｋ２）缩小地控制。替换或附加的，在一个全周期期间，对至少一个电动机相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）关于自身非对称地控制，其中对一个换向角（Ｋ１）关于一个以前的或者随后的换向角（Ｋ２）缩小地控制，或在两个换向角（Ｋ１、Ｋ３）之间提供不同大小的中间角。在该被缩小的换向角（Ｋ１）之前或之后始终设置一个测量角（Ｍ），在该测量角内所涉及的电动机相（Ｕ）为了通过测量反电动机力（Ｖｕ）来检测转子位置而被无电流地接通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对电动机的电动机相换向的方法和设备。在电子换向的电动机(也称为EC电动机或者BLDC电动机)中， 变电路产生旋转电流网，施加在电动机的定子线圈上，从而产生旋转的定子磁 场。电动机的转子通常具有一个或者多个7lc磁铁，通过这些永磁铁产生静止的 转子磁场。由定子磁场和转子磁场的相互作用产生旋转转矩，其使转子运动。EC电动机的逆变电路根据转子的位置控制旋转电流网的相位，转子的位置 大多必须通il测量技术确定。为确定转子的位置，特别是确定转子的旋转角度， 经常提供传感器，例如霍尔传感器、簧片传感器等，它们直接测量转子磁场。 经常而且特别是从成本的理由出发另外的选择方案是使用无传感器的旋转角发 生器来采集转子的位置。在此测量电动机的所谓的反电动机力(反EMK，或者 也称反EMF)，亦即M31旋转的转子磁场在定子线圈中感生的电压来确定位置。 这种结构，的电动机称为 |」、无传感器的电动机。无传感器的旋转角发生器的缺点是，反EMK通常仅能在一个电动机相中 测量，该电动机相在测量期间没有电流。因此为测量反EMK在换向的一个完整 周期期间(该换向在l极同步电动机中相应于一个360。的全周期的转子旋转) 规定这样一种观糧角或者测量范围的个数，在该测量角或者测量范围内所涉及 的相没有电流的保持。另一方面，M该测量角或每一测量角将限制换向角的 最大大小和位置，换向角由于这一限制通常显著低于理论上可能的1S0。的最大 角。使用换向角表示全周期中使用电路技术控制、即激励该相或每一相的那一 部分。大多使用120。和150。之间的换向角。扩大换向角通常导致增大电动机的 功率和效率，从而经常希望达到尽可能大的换向角。常规方式是彼ltm称即以相同的方式控制电动机的相。在此特别是对于所 有电动机相以相同的方式调整换向角和测量角。此外，在电动机的双极换向的 场合，常规上也对称地选择两个换向角，它们相应于在全周期期间对同一电动 机相的正的和负的控制，在此在这两个换向角之间交替提供两个相同的观懂角。通常在相应的电动机相中在反EMF过零时对电动机相换向。为从电动机获得较高的功率，可以以正的预燃工作。在此不检测感生电压的过零点作为用于换向角的触发或者开始信号。而把反EMK与一个异于零的比较电压(特别是 在反EMK下降时UL〉0V)进行比较。但是比较电压必须小于中间电路电压， 因为感生的电压通，变电路由系统决定地被限制为中间电路电压的数值。该 限制导致最大可调整予鹏角柳蹄U，从而又导致电动机功率的限制。本专利技术的任务在于，提供一种用于对电动机的电动机相换向的方法，该方 法使得能够用简单而且价格适宜的设备获得特别高的电动机功率。此外本专利技术 的任务在于，提供一种特别适合用于执行所述方法的设备。关于方法根据本专利技术该任务通过权利要求1的特征解决，关于所属设备通 过权利要求7的特征解决。根据本专利技术，建议一种用于对无刷和无传感器的电动机的电动机相换向的 方法，其中电动机相的控制与传统技斜目反非对称进行。根据本专利技术，建议两个可彼此独立或者组合使用的变体，用于转换该非对 称性。按照第一变体，通过将一个电动机相的换相角关于至少一个另外的电动 机相缩小地控制，彼此非对称地控制不同的电动机相，以便产生一个足够大的 前置或者后置的测量角。从而反EMK仅在电动机相的一部分，4，仅在一个唯 一的电动机相中被检测到，而对于其他电动机相，可以不依赖于M31反EMK测 量施加的限制、从而特别是在技术可能性的框架内优4她择换向角。按照第二变体，在双极电动机控制的场合，ffil在两个分布在全周期上的、 分别对应于控制的正和负半波的换向角中，相对于另一个换向角缩小地控制一 个换向角，关于自身非对称地控制一个电动机相，以便又保留一个先行或者后 继的测量角。在特殊情况下，通过把两个相同大小的对应于一个相的换向角非 对称地设置在该全周期上，也实现这样的非对称换向，从而在这些换向角之间 形成一个较大的中间角(测量角)和一个较小的中间角。考虑测量角而被缩小的换向角下面称为"测量换向角"，与此相对不縮小的 换向角称为"功率换向角"。在测量角内所涉及的电动机相像在常规的换向方法 中那样为确定转子位置而il31测量反EMK无电流地接通。在此本专利技术从下面的考虑出发，不需要把通过对转子位置的无传 确定 强制施加的关于预燃角和换向角的选择限制传播到所有其他的相和换向周期 上。而仅縮小单个换向角的大小以便能够逐点定位，而所有的或者一些剩余的换向角具有一个数值上S^的角范围，这样就足够了。总之，本专利技术的非对称电动机控制导致电动机的更高的效率和更高的功率，因为M31仅逐点縮小的换向角相对于常规换向方法显著提高了全周期期间的净 换向时间。同时通过本专利技术的方法可以这样设计电动机，使得育,减小用于缓 冲电容器的负载以及改善EMV特性。如从现有技术所了解的那样，类似的优点在电动机中迄今仅ffl31使用第一流的从而昂贵的部件(较粗的铜线，！^子的MOSFET， ^ 子的磁铁，^(子的缓 冲电容器，较好的滤波器)实现。测量换向角的大小为120°到150。是适宜的，从而测量换向角的大小等于换 向角的大小，如其从现有技术中在结构类型相同的电动机中所了解的那样。与 此相对，功率换向角具有150。、特别是155。直到接近180。的大小是适宜的。该 大小ffl51功率换向角至少部分包括上述测量角来实现。在本方法的一个优选的改进中仅唯一的一个相用一个测量换向角换向，使 得在全周期期间仅采集关于转子位置的唯一的一个位置信息。只要专门的应用场合需要或者适合，为了尽可能将相的非对称量保持得很 小，另外可选择的方案(在双极控制的场合)是在每一全周期每一相都用一个 测量换向角和一个功率换向角换向，其中所有功率换向角要么仅分配给双极控 制的下半波，要么仅分配给上半波。换句话说，该相的所有正半波用测量换向 角换向，所有负半波用功率换向角换向。另外可选择的方案是在分配时交换正 半波和负半波。这一改进具有这样的优点，至少半波的50%被最佳的利用，并 且各相的时间移位彼此全等。与此相比，现在在每一相内存在一种非对称，因 为负半波和正半波不是以相同的方式换向。为进一步改善电动机相的功率和效 率可选择用预燃运行电动机。在这种运行方式中也规定，仅把换向角的一部分 作为测量换向角而把另一部分作为功率换向角形成。亦即用本专利技术获得的优点特别在于，通过非对称地运行电动机，在由转子 位置的位置识别所弓l起的换向角选择中的限制不会传播到所有相或者半波。由 常获得平均起来比常规方法大的换向角和/或预燃角，并且由此又获得特别 高的电动机功率。下面根据附图详细说明本专利技术的实施例。附图中附图说明图1表示带有逆变电路的 1脚无传感器电动机的方框电路图，用于执行本专利技术的方法，图2表示用于说明常夫M称换向的图表，图3表示用于说明作为本专利技术第一实施例的一种非对称换向的图表， 图4表示用于说明带有 臓的常夫舰称换向的图表， 图5表示用于说明在停止换向(Abkommutierung) —个相时电压和电流变 化的图，图6表示用于说明作为本专利技术第二实施例的一种带有预燃的非对称换向的图表。彼itbM应的部件和皿在所有的附图中用相同的参考符号表示。图1表示一个^ij、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对多相电动机（１）的电动机相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）换向的方法，　　　　－在一个全周期期间，对至少一个电动机相（Ｕ）关于另一电动机相（Ｖ、Ｗ）非对称地控制，其中对该一个电动机相（Ｕ）的换向角（Ｋ１、Ｋ３）相对于其他电动机相（Ｖ、Ｗ）的一个相应的换向角（Ｋ２）缩小地控制，和／或　　　　－在一个全周期期间，对至少一个电动机相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）关于自身非对称地控制，其中对一个换向角（Ｋ１）关于一个以前的或者随后的换向角（Ｋ２）缩小地控制，和／或在两个换向角（Ｋ１、Ｋ３）之间提供不同大小的中间角，　　　　其中在该被缩小的换向角（Ｋ１）之前或之后设置一个测量角（Ｍ），在该测量角内所涉及的电动机相（Ｕ）为了通过测量反电动机力（Ｖｕ）来检测转子位置而被无电流地接通。

【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：J施瓦兹科普夫，
申请(专利权)人：西门子威迪欧汽车电子股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]