用于控制电机的控制装置和方法制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制电机的控制装置和方法
本专利技术大体涉及控制普通电机。特别地，本专利技术涉及用于控制电机的改进的控制装置和方法。
技术介绍
仅当可假设其中存在电磁场的介质为线性时，基于时变性电感矩阵的伪线性机器模型才是理论上正确的。事实上唯有在这种情况下，与n个绕组中的各个相关联的n个通量可正确地表达成在它们的整个域中的电流的线性组合。对改进这样的模型以结合非线性特性的任何尝试在理论上都是不正确的，即使这在一些运行状况下会产生合意的数量结果。如果有人自称将这样的改进模型扩展到超过其通常的有效范围，则可产生严重错误的结果。实际上，还考虑了磁性非线性性和/存在永磁体的正确的电机建模从一开始就要求理论和过程方法根部不同于今天仍然广泛使用的方法，今天广泛使用的方法代表了在没有有力的计算机的情况下几乎唯一的可实践方式。DE4115338A1公开了一种控制装置，通过使用卡尔曼滤波器，该控制装置能够检测和/或调整电机的转子的位置或角速度。
技术实现思路
本专利技术的目标是分别提供一种用于控制n绕组电机的控制装置和控制方法，它们可克服上面公开的限制。本专利技术的特定目标是提供比现有技术的装置和方法更准确和精准且可改进对电机的控制的这种装置和这种方法。根据本专利技术，除了别的以外，这些目标由所附权利要求中声明的装置和方法实现。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于控制电机的实时控制装置，电机在定子上具有ks个绕组，以及在转子上具有kr个绕组，其中，ks+kr=n，以及其中，ks和kr中的任一个可为零。控制装置包括：输入，通过该输入，能够实时地接收控制命令；以及输出，通过该输出，能够将控...
【技术保护点】
一种用于实时地控制和/或识别电机(22)的控制装置(11)，所述电机在定子上具有ks个绕组，以及在转子上具有kr个绕组，其中，ks+kr=n，以及其中，ks和kr中的任一个可为零，所述控制装置包括：?至少一个输入(12)，通过所述输入能够接收控制命令；以及至少一个输出(14)，通过所述输出，能够对所述电机的驱动器(21)输出控制命令；?机器建模器件(15)，其允许对所述电机的特性进行实时建模；以及?决策器件(16)，其操作性地连接到所述输入、所述输出和所述机器建模器件上，并且允许：(i)基于输入控制命令以及对所述电机的特性实时建模的结果，来实时地确定待输出到所述电机的驱动器的控制命令；以及(ii)在所述输出处实时地输出确定的控制命令，其中?提供所述机器建模器件，以通过至少一个函数映射来对所述电机的特性进行建模，所述至少一个函数映射适于使成组的电量值和机械量值和/或它们的成组的全导数值或偏导数值和/或整函数值彼此相互关联，?所述电量和机械量选自由下者组成的组：绕组电流、绕组电压、磁通量、机械位移、电磁扭矩和力，其特征在于：?所述函数映射包括至少一个算法或数学方程，所述至少一个算法或数学方...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.30 EP 11172047.01.一种用于实时地控制和/或识别电机(22)的控制装置(11)，所述电机在定子上具有ks个绕组，以及在转子上具有kr个绕组，其中，ks+kr＝n，以及其中，ks和kr中的任一个可为零，所述控制装置包括：-至少一个输入(12)，通过所述输入能够接收控制命令；以及至少一个输出(14)，通过所述输出，能够对所述电机的驱动器(21)输出控制命令；-机器建模器件(15)，其允许对所述电机的特性进行实时建模；以及-决策器件(16)，其操作性地连接到所述输入、所述输出和所述机器建模器件上，并且允许：(i)基于输入控制命令以及对所述电机的特性实时建模的结果，来实时地确定待输出到所述电机的驱动器的控制命令；以及(ii)在所述输出处实时地输出确定的控制命令，其中-提供所述机器建模器件，以通过至少一个函数映射来对所述电机的特性进行建模，所述至少一个函数映射适于使成组的电量值和机械量值和/或它们的成组的全导数值或偏导数值和/或整函数值彼此相互关联，-所述电量和机械量选自由下者组成的组：绕组电流、绕组电压、磁通量、机械位移、电磁扭矩和电磁力，其特征在于：-所述函数映射包括至少一个算法或数学方程，所述至少一个算法或数学方程基于与所述电机内部的电磁场相关联的至少一个状态函数，或者基于所述状态函数的至少一个偏导数，以及-所述状态函数的模型是基于与所述电机内部的电磁场相关联的同能量的模型；所述模型基于以下方程系统或其离散化形式：其中，以由对应于绕组的数量n的小写的自然数下标j表示的复数的方式提供所述系统的一阶方程，并且所述方程的符号标识如下：θm：转子的角度位置的纯量值；ωm：转子围绕其轴线的旋转速度的纯量值，假设该轴线在惯性参考坐标系中是固定的；n个绕组电流的矢量；vj，ij：第j个绕组的电压和电流，j∈{1..n}；它们参照具有进入绕组终端的电流基准方向的用户惯例；J：旋转质量的等效惯性矩；它参照转子的旋转轴线；rj：第j个绕组的电阻，j∈{1..n}；整个机器空间中的电磁场的同能量，它被表示成转子的绕组电流和角度位置的状态函数；Tl：由联接到电机上的机械系统施加的扭矩的纯量值；它参照转子的旋转轴线；t：时间。2.一种用于实时地控制和/或识别电机(22)的控制装置(11)，所述电机在定子上具有ks个绕组，以及在转子上具有kr个绕组，其中，ks+kr＝n，以及其中，ks和kr中的任一个可为零，所述控制装置包括：-至少一个输入(12)，通过所述输入能够接收控制命令；以及至少一个输出(14)，通过所述输出，能够对所述电机的驱动器(21)输出控制命令；-机器建模器件(15)，其允许对所述电机的特性进行实时建模；以及-决策器件(16)，其操作性地连接到所述输入、所述输出和所述机器建模器件上，并且允许：(i)基于输入控制命令以及对所述电机的特性实时建模的结果，来实时地确定待输出到所述电机的驱动器的控制命令；以及(ii)在所述输出处实时地输出确定的控制命令，其中-提供所述机器建模器件，以通过至少一个函数映射来对所述电机的特性进行建模，所述至少一个函数映射适于使成组的电量值和机械量值和/或它们的成组的全导数值或偏导数值和/或整函数值彼此相互关联，-所述电量和机械量选自由下者组成的组：绕组电流、绕组电压、磁通量、机械位移、电磁扭矩和电磁力，其特征在于：-所述函数映射包括至少一个算法或数学方程，所述至少一个算法或数学方程基于与所述电机内部的电磁场相关联的至少一个状态函数，或者基于所述状态函数的至少一个偏导数，以及-所述状态函数的模型是基于与所述电机内部的电磁场相关联的同能量的模型；所述模型基于以下方程系统或其离散化形式：其中，以对应于绕组的数量n的复数的方式提供一阶方程，并且所述方程的符号标识如下：θm：转子的角度位置的纯量值；ωm：转子围绕其轴线的旋转速度的纯量值，假设该轴线在惯性参考坐标系矢量中是固定的；n个绕组电流的矢量；vj，ij：第j个绕组的电压和电流，j∈{1..n}；它们参照具有进入绕组终端的电流基准方向的用户惯例；J：旋转质量的等效惯性矩；它参照转子的旋转轴线；rj：第j个绕组的电阻，j∈{1..n}；整个机器空间中的电磁场的同能量，它被表示成转子的绕组电流和角度位置的状态函数；Tl：由联接到电机上的机械系统施加的扭矩的纯量值；它参照转子的旋转轴线；t：时间。3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述机器建模器件能够对所述电机的特性进行实时建模，而不需要对限定所述状态函数的域的物理量进行任何数学变换。4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，在表中以数字形式、或者作为解析函数或人工智能描述符、或其离散化形式来对所述机器建模器件提供与所述电机内部的电磁场相关联的同能量。5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述人工智能描述符是一组人工神经网络和/或模糊推理。6.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括至少一个输入，通过所述输入，能够接收所述电机的测量量或估计量，以及其中，提供所述机器建模器件，以基于所述电机的测量或估计的电量和/或机械量，来识别与所述电机内部的电磁场相关联的同能量。7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述电机的测量量或估计量包括在所述电机的转子在至少一个选定角度位置上固定时测量或估计的在所述n个绕组中的至少一个中的至少一个电流，以及跨过所述n个绕组中的至少一个中的至少一个的电压。8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述电机的测量量或估计量包括在所述电机的转子在所述至少一个选定角度位置上固定时，在所述n个绕组中的至少一个的至少一个绕组电阻。9.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述电机的测量量或估计量包括在所述电机的轴处的机械扭矩。10.一种用...
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