CN105811850A - 旋转场电机的控制 - Google Patents

旋转场电机的控制 Download PDF

Info

Publication number
CN105811850A
CN105811850A CN201610037847.6A CN201610037847A CN105811850A CN 105811850 A CN105811850 A CN 105811850A CN 201610037847 A CN201610037847 A CN 201610037847A CN 105811850 A CN105811850 A CN 105811850A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
current
winding
rotating field
bridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610037847.6A
Other languages
English (en)
Inventor
汉斯-于尔根·汉夫特
埃里克·卡格
阿尔弗雷德·塔雷卢斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of CN105811850A publication Critical patent/CN105811850A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/27—Devices for sensing current, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/01—Asynchronous machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种旋转场电机的控制，旋转场电机包括多个相，其中，每个相包括多个并联的绕组。本发明还涉及一种用于具有多个相的旋转场电机的控制设备，用于旋转场电机的控制设备包括用于每个相的半桥、用于根据流经其中一相的相电流来控制半桥的处理装置以及电流传感器。在此，电流传感器被设立成用于确定流经相的其中一个绕组的绕组电流，并且处理装置被设立成用于基于绕组电流来确定相电流。

Description

旋转场电机的控制
技术领域
本发明涉及旋转场电机的控制。本发明特别涉及旋转场电机的反馈式控制。
背景技术
旋转场电机可以替选地用作马达或用作发电机。在机动车的驱动系中，旋转场电机例如根据需要可以用于驱动或者用于在机动车制动时回收电能。在另一实施方式中，旋转场电机可以作为集成的启动发电机交替地用于起动内燃机或者用于将来自驱动系的机械能转化为电能，例如用作机动车的车载电网。旋转场电机尤其可以包括电激励的或永磁的同步电机、磁阻电机、异步电机或者这些电机类型的组合。
旋转场电机具有数量为P的相，这些相通常以三角形或者星形彼此互连。在马达运行中，在旋转场电机的联接端产生预定的电压，以便对电机的转速、旋转方向和转矩产生影响。通常必须测量实际上流经相的相电流并且将它们提供给控制装置，以便能够确定要调整的电压。对例如在上面提及的启动发电机上的大电流的测量可能是很耗费并且具有误差的。例如可以在相的馈线中接入串联电阻(分流器)，在该串联电阻上下降了与相电流成比例的电压。然而，串联电阻在运行中可能升温，其中，在其上转化的功率随着流经它的电流成平方关系地上升。由此，提供给旋转场电机的电功率可能降低，或者在热量导出方面可能存在问题。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于更好地控制旋转场电机的技术。本发明借助具有独立权利要求的特征的方法和设备解决了该任务。从属权利要求反映了优选的实施方式。
旋转场电机包括多个相，其中，每个相包括多个并联的绕组。用于控制旋转场电机的方法包括下述步骤：确定流经其中一相的其中一个绕组的绕组电流；基于绕组电流确定相电流；并且根据所确定的相电流对分别配属于其中一相的半桥进行控制。
绕组电流通常小于相电流，从而为了控制目的而必须探测的相电流可以更简单或更低损耗地来确定。确定相电流的误差可以减小。在确定绕组电流时的损耗热量可以小于在直接地确定相电流时的损耗热量。
在一个实施方式中，每个相包括N个绕组，并且相电流基于N倍的绕组电流来确定。在此优选地，N个绕组相同地构建。相电流可以基于绕组电流与恒定系数进行简单相乘来确定。处理装置可以通过这样的确定仅受很小负载。所确定的相电流的能实现的准确度足够用于确定在半桥上要调整出的电压。
在另一实施方式中，旋转场电机包括P个相，并且P-1个相电流基于分别配属的绕组电流来确定。余下的相电流可以确定为P-1个所确定的相电流的和。这样可以使确定相电流的耗费最小化。
用于上述旋转场电机的控制设备包括用于每个相的半桥、用于根据流经其中一相的相电流来控制半桥的处理装置以及电流传感器。在此，电流传感器被设立成用于确定流经相的其中一个绕组的绕组电流，并且处理装置被设立成用于基于绕组电流确定相电流。
因而，可以用简单的方式提供用于控制旋转场电机的反馈式控制设备。
电流传感器可以包括与绕组串联的串联电阻。在串联电阻上下降了与绕组电流成比例的电压，该电压例如通过模数转换器来探测，并且可以以数字形式提供给处理装置。对相电流的进一步确定以及基于此对半桥的控制可以设计得简单且高效。在串联电阻上转化为热量的功率通常依赖于流经串联电阻的电流的平方。由于绕组电流小于相电流，串联电阻的热功率可以大幅地下降。
在另一变型方案中，电流传感器包括在与绕组连接的电线路的区域中的霍尔传感器。霍尔传感器可以在线路的区域中探测磁场，该磁场依赖于流经线路的电流。在此，霍尔传感器可以提供与磁场成比例的电压。对该电压的进一步处理可以与上面描述类似地、简单且高效地进行。
附图说明
下面参考附图更详细地描述本发明。附图中：
图1示出用于控制旋转场电机的控制设备的部件的电路图；并且
图2示出示例性的用于控制旋转场电机的控制设备的不同视图。
具体实施方式
图1示出了控制设备100的部件的电路图，该控制设备用于控制旋转场电机105。旋转场电机105可以尤其使用在机动车内，例如用作发电机、起动机或者特别是用作集成的启动发电机。旋转场电机105通常包括P个相，其中，在此示例性地是三个相U、V和W。每个相包括多个绕组110，这些绕组彼此并联并且优选相同地构建。在图1的图示中，仅更详细地示出了关于相W的部件，其他的相U和V以相应的方式受驱控。
为了在相W的联接端上提供预定的电压，设置有半桥115。半桥115包括用于将联接端与高电势125连接的第一电流阀120和用于与低电势135连接的第二电流阀(“低侧开关”)。两个电势125和135附属于中间电路，该中间电路的电势差被称作中间电路电压。通常，在电流阀120和130附近的中间电路电容器与电势125和135连接。
在本实施方式中，电流阀120、130分别通过多个功率晶体管的并联，特别是场效应晶体管的并联来形成。电流阀120和130由处理装置145来控制，其中，控制线路未在图1中示出。根据处理装置145例如可以经由可选的接口150来获知的预定规定，处理装置145交替地驱控电流阀120和130，以便在相W的联接端上调整出预定的电压。
优选地，处理装置145执行空间矢量调制或者离散的方法，以便确定在相U、V和W的联接端上的电压。为此，来自旋转场电机105的一个或者多个反馈是必需的。例如，可以借助测速发电机155探测旋转速度和旋转位置。无论如何都需要确定至少一个流经相U、V、W的相电流并且将该相电流提供给处理装置145。为此，设置有电流传感器160，其例如可以实现为串联电阻、霍尔传感器、磁通门或者以其他公知的方式来实现。
在此提出，不直接测量整个相电流，而是基于流经其中一个绕组110的绕组电流来计算。电流传感器160为此优选安装在绕组110或者与绕组110连接的线路上。绕组110优选相同地构建，从而相同的电流流经每个绕组110。在N个绕组110的情况下，相电流可以由N和绕组电流的乘积来确定。
在图1的示意图中，设置有多个绕组110和多个半桥115。在此，电流阀120、130的数量不必相当于绕组110的数量。电流阀120、130的数量还可以为O，其中，O可以不依赖于N地选择。
在未示出的变型方案中，电流传感器160还可以安装在将半桥115与电势125或135或者与绕组110连接的线路上，其中，相电流可以确定为半桥115的数量O与电流的乘积。在此前提是半桥115相同地构建。
在两个变型方案中，以如下为出发点，即，在电流阀120、130的对与相U、V和W的各个绕组之间的电连接彼此相协调，从而尤其得到相同的阻抗。连接对于流过各个绕组110或电流阀120、130的对的电流的影响在此优选是相同的，也就是说具有相同的符号和相同的绝对值。
图1示出了一种变型方案，其中，各个半桥115经由连接线路117彼此连接。为此，每个半桥115具有相应的接触点118。在该变型方案的半桥115数量等于绕组110数量的修改方案中，可以取消连接线路117。
图2在左侧区域示出了用于控制旋转场电机105的控制设备100的上侧，而在右侧区域示出了其下侧。控制设备100被设立成使其与旋转场电机105的旋转轴线205同中心地安装。在所示出的实施方式中，示例性为：N＝O＝8。
对于所示出的控制设备100实施方式中，在中间电路电容器140的径向在内的区域中，更靠外地布置有半桥115的电流阀120、130的组，并且再更靠外地布置有用于与U、V、W相的绕组110连接的接触元件210。接触元件210的位置优选相应于各个绕组110围绕旋转轴线205的物理布置，从而接触元件210与绕组110之间的线路可以尽可能短且无交叉地延伸。在径向居中的区域中，还设置有用于与电势125和135连接的联接端215。所示出的元件也可以按不同的方式布置，但在考虑U、V、W相的各个绕组110围绕旋转轴线205的几何布置的情况下，优选考虑径向构造。
在图2中未示出其他可能的元件，像例如用于电流阀120、130的散热器或者用于抗干扰的元件。为了所描述的构件的电连接和机械连接，优选使用电路板220，该电路板优选实施为多层的，以便可以引导产生的电流。在实施为用于内燃机的起动机的控制设备100或者实施为组合的启动发电机中，在48V的中间电路电压的情况下可以流过直至约800A的电流。
电路板220的导体迹线应当以如下方式延伸并且确定规格，即，使得半桥115与旋转场电机105中的相应的绕组110之间的阻抗是相同的。
附图标记列表
100控制设备
105旋转场电机
110绕组
115半桥
117连接线路
118连接点
120第一电流阀
125高电势
130第二电流阀
135低电势
140中间电路电容器
145处理装置
150接口
155测速发电机
160电流传感器
O半桥115的对的数量
PU、V、W相的数量
NU、V、W相的绕组110的数量
205旋转轴线
210接触元件
215联接端
220电路板

Claims (6)

1.一种用于对具有多个相(U、V、W)的旋转场电机(105)进行控制的方法，其中，每个相(U、V、W)包括多个并联的绕组(110)，并且所述方法包括下述步骤：
-确定流经其中一相(U、V、W)的其中一个绕组(110)的绕组电流；
-基于绕组电流确定相电流；并且
-根据所确定的相电流，对分别配属于其中一相(U、V、W)的半桥(115)进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个相(U、V、W)包括N个绕组(110)，并且相电流基于N倍的绕组电流来确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述旋转场电机(105)具有P个相(U、V、W)，并且P-1个相电流基于分别配属的绕组电流来确定。
4.一种用于具有多个相(U、V、W)的旋转场电机(105)的控制设备(100)，其中，每个相(U、V、W)包括多个并联的绕组(110)，并且所述控制设备(100)包括：
-用于每个相(U、V、W)的半桥(115)；
-用于根据流经其中一相(U、V、W)的相电流来控制半桥(115)的处理装置(145)；
-电流传感器(160)；
其特征在于，
-所述电流传感器(160)被设立成用于确定流经所述相(U、V、W)的其中一个绕组(110)的绕组电流，并且
-所述处理装置(145)被设立成用于基于所述绕组电流来确定相电流。
5.根据权利要求4所述的控制设备(100)，其中，所述电流传感器(160)包括与所述绕组(110)串联的串联电阻。
6.根据权利要求4所述的控制设备(100)，其中，所述电流传感器包括在与所述绕组(110)连接的电线路的区域中的霍尔传感器。
CN201610037847.6A 2015-01-20 2016-01-20 旋转场电机的控制 Pending CN105811850A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015200742.1 2015-01-20
DE102015200742.1A DE102015200742A1 (de) 2015-01-20 2015-01-20 Steuerung einer Drehfeldmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105811850A true CN105811850A (zh) 2016-07-27

Family

ID=56293769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610037847.6A Pending CN105811850A (zh) 2015-01-20 2016-01-20 旋转场电机的控制

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10122312B2 (zh)
KR (1) KR20160089868A (zh)
CN (1) CN105811850A (zh)
DE (1) DE102015200742A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110771015A (zh) * 2017-06-01 2020-02-07 马勒国际有限公司 具有集成电力电子器件的电机
CN110770676A (zh) * 2017-06-21 2020-02-07 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 旋转控制装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA967214A (en) * 1972-01-17 1975-05-06 Eugene C. Whitney Dynamoelectric machine with differential protection system including means for air gap monitoring
CN1992469A (zh) * 2005-12-28 2007-07-04 本田技研工业株式会社 旋转电机系统
US20080042683A1 (en) * 2006-03-31 2008-02-21 Kasztenny Bogdan Z Methods and system for detecting winding faults in a generator with parallel windings
CN102386843A (zh) * 2010-08-27 2012-03-21 株式会社电装 电力转换器、驱动设备以及电力转向设备
DE102012207534A1 (de) * 2012-05-07 2013-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Auswahleinheit zur Auswahl der Konfiguration eines Elektromotors, Transportmaschine und zugehöriges Verfahren
CN103414263A (zh) * 2013-08-09 2013-11-27 陈波 一种采用新型并联绕组布线的永磁直流无刷电机定子
CN103812250A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 日立汽车系统株式会社 汽车用电动致动器
CN103944475A (zh) * 2013-01-18 2014-07-23 株式会社捷太格特 电动动力转向装置
JP2015002634A (ja) * 2013-06-17 2015-01-05 日本精工株式会社 モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置及び車両

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4413185B2 (ja) * 2005-12-08 2010-02-10 三洋電機株式会社 モータの駆動制御装置
KR100789441B1 (ko) * 2005-12-30 2007-12-28 엘에스산전 주식회사 인버터의 전류 검출 장치 및 방법
JP5099431B2 (ja) * 2008-02-15 2012-12-19 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 インバータユニット
CN103153755B (zh) * 2010-10-04 2016-05-04 株式会社捷太格特 电动转向装置
DE102013200672A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Elektromaschine

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA967214A (en) * 1972-01-17 1975-05-06 Eugene C. Whitney Dynamoelectric machine with differential protection system including means for air gap monitoring
CN1992469A (zh) * 2005-12-28 2007-07-04 本田技研工业株式会社 旋转电机系统
US20080042683A1 (en) * 2006-03-31 2008-02-21 Kasztenny Bogdan Z Methods and system for detecting winding faults in a generator with parallel windings
CN102386843A (zh) * 2010-08-27 2012-03-21 株式会社电装 电力转换器、驱动设备以及电力转向设备
DE102012207534A1 (de) * 2012-05-07 2013-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Auswahleinheit zur Auswahl der Konfiguration eines Elektromotors, Transportmaschine und zugehöriges Verfahren
CN103812250A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 日立汽车系统株式会社 汽车用电动致动器
CN103944475A (zh) * 2013-01-18 2014-07-23 株式会社捷太格特 电动动力转向装置
JP2015002634A (ja) * 2013-06-17 2015-01-05 日本精工株式会社 モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置及び車両
CN103414263A (zh) * 2013-08-09 2013-11-27 陈波 一种采用新型并联绕组布线的永磁直流无刷电机定子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《变压器》杂志编辑部编: ""电力变压器设计计算方法"", 《电力变压器设计计算方法》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110771015A (zh) * 2017-06-01 2020-02-07 马勒国际有限公司 具有集成电力电子器件的电机
CN110770676A (zh) * 2017-06-21 2020-02-07 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 旋转控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160089868A (ko) 2016-07-28
DE102015200742A1 (de) 2016-07-21
US20160211789A1 (en) 2016-07-21
US10122312B2 (en) 2018-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9983253B2 (en) Method and apparatus for identifying the winding short of bar wound electric machine at standstill condition
KR101568225B1 (ko) 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량
US6700400B2 (en) Constant detecting apparatus for brushless DC motor, control apparatus for brushless DC motor, and program for detecting constant of brushless DC motor
CN109891072B (zh) 用于确定内燃机的曲轴的旋转角度位置的方法
US9859823B2 (en) Method for ascertaining the phase currents of an electric machine having a power converter
US9459122B2 (en) Method for determining the position of the rotor of an electrical machine
CN103066756A (zh) 一种电动机或发电机
CN103869170A (zh) 电机中电阻的估算
WO2017122309A1 (ja) 電動機制御装置
JP2014204451A (ja) 車両用発電電動機の制御装置およびその方法
JP6159659B2 (ja) 電力変換器の制御装置及び電気車
CN105588665A (zh) 用于确定电机绕组温度的方法
US10355628B2 (en) Starting power generation apparatus and starting power generation method
JP2016518105A (ja) 多相回転電機の回転子の角度位置を推定するための方法、および、そのような機械のための多相インバータの制御への応用
JP2016010188A (ja) 多重巻線回転電機の制御装置
US9048766B2 (en) Method and apparatus for monitoring and controlling a synchronous electric machine
CN105811850A (zh) 旋转场电机的控制
CN112970192A (zh) 一种用于监测电动机连续状态的方法
CN104422850A (zh) 检测逆变器系统内电力电缆的状态的方法
CN101414801A (zh) 用于测定他励旋转电机的转子位置的方法
US10550815B2 (en) Method and system for controlling an integrated starter-generator
US20200153316A1 (en) Electric machine with integrated power electronics
US20130207647A1 (en) Method and device for the sensor-free position determination of an electronically commutated electric machine
US11349418B2 (en) Method and system for cranking an internal combustion engine
US10348224B2 (en) Motor position sensor device

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160727