本发明专利技术涉及一种用于确定三相永磁同步电机(1)的转子位置(RP2)的方法。永磁同步电机(1)的每个相(u、v、w)在此分别对应于根据转子位置(RP2)改变的电感。在该方法中，在相(u、v、w)上施加电压(u(t))，其中所施加的电压(u(t))针对每个相(u、v、w)分别引起纹波电流(i(t))。至少为三个相中的两个相确定所述纹波电流(i(t))，并基于为相应的相所确定的纹波电流(i(t))确定相应的相的电感。然后由改变的电感确定转子位置(RP2)。该方法在此也用于一种用于场定向地调节永磁同步电机(1)的方法中。此外，本发明专利技术涉及一种控制单元(2)，其用于实施此种方法，以及一种具有转向调节器的转向系统，该转向调节器包括具有此种控制单元(2)的永磁同步电机(1)。步电机(1)。步电机(1)。
【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机中转子位置的无传感器的确定
[0001]本专利技术涉及一种用于确定三相永磁同步电机的转子位置的方法，其中永磁同步电机相对于作为转子固定的参考系的具有d轴和q轴的d/q坐标系具有d轴电感(Ld)和偏离d轴电感(Ld)的q轴电感(Lq)，其中永磁同步电机的每个相分别对应于根据转子位置改变的电感，并且其中转子位置借助改变的电感确定。此外，本专利技术还涉及一种用于场定向地调节永磁同步电机、尤其在机动车中用于辅助系统的永磁同步电机的方法，其中场定向的调节所需的永磁同步电机的转子位置借助前述用于确定转子位置的方法确定。
[0002]此外，本专利技术还涉及一种用于运行永磁同步电机的控制单元，以及一种具有此种控制单元的转向系统。
技术介绍
[0003]永磁同步电机原则上是感应电机和无刷直流电机的组合。如同无刷直流电机一样，永磁同步电机包括永磁转子以及定子上的线圈。然而，具有线圈的定子的构造引起反电动势的正弦波形，反电动势也被称为反EMK(EMK：elektromotorishe Kraft)或BEMF(BEMF：back electromotive force)，使得永磁同步电机就此方面与感应电机更相似。线圈的不同的绕组相如在电机中常见的那样尤其用U、V和W来表示。
[0004]永磁同步电机通常用在机动车中，尤其作为伺服电机。尤其是，这种电机在机电助力转向装置中的使用是已知的，但是也在包括电机的其他车辆辅助系统中使用。例如，这种永磁同步电机也可以用于驱动空调压缩机。由于机动车的车载电网提供直流电压，因此通常采用基于PWM(PWM：Pulsweitenmodulation，脉冲宽度调制)来控制永磁同步电机的方法，从而使得能够以电子方式仿真多相交流系统。
[0005]对于控制永磁同步电机，尤其是对于场定向的调节、也简称FOC(FOC：field
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oriented control)，重要的是，除了转速之外，还考虑同步电机的转子的位置。为此必须确定转子位置。在此已知的是，使用转子位置传感器单元，其尤其可以包括霍尔传感器和角度传感器。对于安全相关的应用，如其尤其在汽车领域中出现的那样，例如在如在DE 10 2019 202 142 A1中公开的机电的助力转向装置中，在此在任何情况下都要确保同步电机的可靠的操控。因此，在这种应用中通常提供第三转子位置传感器，这增加了复杂性和成本。
[0006]此外，为了确定转子位置，已知基于反EMK的方法、也称为基于BEMF的方法。在此，将高频信号施加到基本电压上并且确定所引起的电流并且由此推导出转子位置。在此的缺点是，通过高频信号损害基本电压信号。此外，不利的是，需要通过测量技术检测通过施加的信号引起的电流变化曲线。此外，该方法基本上在达到预先确定的转速时才能被应用。
[0007]此外已知的是，通过确定星形接点电压来推导出同步电机的转子位置。在此充分利用，星形接点电压与相应的相的电感相关，其又与转子位置相关。在此，所使用的PWM信号被用作激励电压。在此前提是，在d/q坐标系中的d轴和q轴上的电感是不同的。此外，电机的星形接点必须与所分配的控制单元连接。为了能够在不同的空间矢量情况下确定星形接点电压，此外必须采用特定的直流电压
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总线兼容的脉宽调制。
技术实现思路
[0008]在此背景下，本专利技术的目的是提供一种用于确定永磁同步电机的转子转速的低成本的解决方案，其优选地可应用于永磁同步电机的整个工作范围。
[0009]为了实现该目的，根据独立权利要求提出了用于确定三相永磁同步电机的转子位置的方法、用于场定向地调节永磁同步电机的方法、用于运行永磁同步电机的控制单元以及转向系统。本专利技术的其它有利的设计方案在从属权利要求和说明书中描述以及在附图中示出。
[0010]所提出的解决方案规定了一种用于确定三相永磁同步电机的转子位置的方法，其中永磁同步电机相对于作为转子固定的参考系的具有d轴和q轴的d/q坐标系具有d轴电感(Ld)和偏离d轴电感(Ld)的q轴电感(Lq)，其中永磁同步电机的每个相分别对应于根据转子位置改变的电感，并且其中转子位置借助改变的电感确定。在此根据本专利技术提出，在相上施加电压，其中为每个相所施加的电压分别引起纹波电流，其中至少为三个相中的两个相确定纹波电流，并基于为相应的相所确定的纹波电流确定相应的相的电感。在此，相应的相的电感的确定有利地根据已知的关系式u(t)＝L di(t)/dt进行，其描述了在电感L的情况下电压u(t)与电流i(t)关于时间t的改变关系。因为所提出的解决方案可以不使用用于检测转子位置的传感器、例如霍尔传感器，所以其能够以有利的方式相比于具有转子位置检测传感器单元的方案更低价地实施。此外，该方案有利地提高了系统可用性，因为借助所提出的方法可以在永磁同步电机的整个工作范围上实现转子位置的检测。
[0011]优选地，永磁同步电机是在机动车中使用的电机，尤其是在机动车的安全相关的系统中使用的电机，进一步尤其是在机动车的转向系统中使用的电机。特别地，永磁同步电机是凸极转子电机。
[0012]此外，尤其规定，在根据本专利技术的方法中，仅使用施加到相上的用于运行所述永磁同步电机的电压，并且不施加附加的、与所施加的电压叠加的电压。由此，所施加的电压有利地不受与该电压叠加的另外的电压影响。尤其规定，所述电压作为脉宽调制的信号、也称为PWM信号来施加。
[0013]有利地，借助于PWM信号控制永磁同步电机，其中有利地，PWM信号、尤其在不与其他信号叠加的情况下用于引起纹波电流。PWM信号在此尤其具有至少10kHz(kHz：千赫兹)的频率。尤其规定，借助于空间矢量调制在使用电压空间矢量的情况下控制永磁同步电机，其中有利地将所施加的电压空间矢量用于引起纹波电流。
[0014]对于永磁同步电机的一个相，有利地将由纹波电压引起的电流确定为纹波电流，其中，纹波电压有利地由瞬时电压和平均相电压的电压差得出。瞬时电压在此通过所属的电压空间矢量确定。
[0015]平均相电压的确定尤其规定为基于相占空比和/或α
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β滤波器和/或d
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q电压矢量。在此，有利地，确定与相应的谐波电流相对应的相电压作为平均相电压。
[0016]因此，纹波电流有利地针对每个相通过激励电压引起，所述激励电压作为在所施加的电压空间矢量与平均相电压之间的电压差得出。在此，该激励电压源自基于脉宽调制的空间矢量调制，该空间矢量调制被应用于控制永磁同步电机并且由此有利地不必附加地产生。也就是说，有利地省却了附加的电压信号的产生和附加的电压信号向存在的电压的施加。由于在变流器输出端处的用于空间矢量调制的特别是大于10kHz的高频率，特别是由
于在12kHz至24kHz范围内的频率，激励电压有利地也是高频的。特别是在变流器输出端上设置16kHz或20kHz的频率。电压空间矢量在此尤其具有离散的电压水平，其与相电压相互作用。
[0017]在此，在考虑对应于每个绕组相U、V、W并且由此对应于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于确定三相的永磁同步电机(1)的转子位置(RP2)的方法，其中永磁同步电机(1)相对于作为转子固定的参考系的具有d轴和q轴的d/q坐标系具有d轴电感(Ld)和偏离d轴电感(Ld)的q轴电感(Lq)，其中永磁同步电机(1)的每个相分别对应于根据转子位置改变的电感(Lu、Lv、Lw)，并且其中转子位置借助改变的电感确定，其特征在于，在相上施加电压(u(t))，其中所施加的电压(u(t))针对每个相分别引起纹波电流(i(t))，其中至少为三个相中的两个相确定所述纹波电流(i(t))，并基于为相应的相所确定的纹波电流(i(t))确定相应的相的电感。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助PWM信号控制所述永磁同步电机(1)，其中所述PWM信号用于引起纹波电流(i(t))。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于空间矢量调制在使用电压空间矢量的情况下控制所述永磁同步电机(1)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为一个相作为纹波电流(i(t))确定通过由瞬时电压(u(t))和平均相电压(ua(t))的电压差得出的纹波电压(ur(t))引起的电流，其中所述瞬时电压(u(t))通过所属的电压空间矢量确定。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，为三个相中的至少两个相确定纹波电流(i(t))的梯度，其中由为一个相确定的梯度和为该相得出的纹波电压(ur(t))确定相应相的电感。6.根据权利要求5所述的方法，其中对于三个相中的仅两个相确定纹波电流(i(t))的梯度，并且由为一个相确定的梯度和为该相得出的纹波电压(ur(t))确定所述两个相的电感，其特征在于，在相同的电压空间矢量下进行针对所述两个相的电感的确定，其中，针对该电压空间矢量的第三个相的电感由为另外两个相确定的电感确定。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述纹波电流(i(t))的梯度借助于相电流测量来确定。8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述纹波电流(i(t))的梯度借助于中间回路电流测量来确定。9.根据权利要求5至8中任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：
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