CN109478859B - 用于调节同步电机的方法及用于同步电机的调节设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种对于同步电机的操控，以便实现几乎不取决于磁极转子角的、恒定的转矩。为此，首先获取了定子无电流地旋转的同步电机的感应出的电压。从感应出的电压关于磁极转子角的电压变化曲线出发，因此可以计算出电流变化曲线，所述电流变化曲线获得不取决于磁极转子角的恒定的转矩或者任意的另外的预先给定参数。特别地，在此也可以针对在同步电机上感应出的电压的非正弦形的变化曲线计算出非正弦形的电流变化曲线，以便能够实现不取决于同步电机的磁极转子角的、尽可能恒定的理论预先给定参数。

Description

用于调节同步电机的方法及用于同步电机的调节设备

技术领域

本发明涉及一种用于调节同步电机的方法以及一种用于同步电机的调节设备。此外本发明涉及一种电的驱动系统。

背景技术

文献WO 2010 043 454 A1公开了一种用于场定向地调节同步电机的方法以及设备。对此，获取了横向电流-理论值、纵向电流-理论值、横向电流-实际值以及纵向电流-实际值。在此，横向电流用于机器的转矩形成，而纵向电流用于场形成或者场减弱。所述值被输送给调节器，所述调节器获取纵向电压分量和横向电压分量。这些分量被转换成多相的旋转电压系统（Drehspannungssystem）的电压并且然后被传递给脉冲逆变器。此外，机器的定子电流被检测，并且在知道了转子位置角度的情况下转变成纵向-和横向电流实际值。对于同步电机的调节通过脉冲逆变器的输出信号来进行。

变流器馈电的同步电机通常不取决于其通过励磁场感应出的电压的形式地利用正弦形的电流来运行。用于引入该正弦形的电流的电压预控制在此也正弦形地进行。在通过所述励磁场感应出的电压中与正弦形的偏离可能导致在电流变化曲线中的干扰。这可以例如通过干扰参量观察器（Störgrößenbeobachter）来抵消。以这种方式在任何情况下，将几乎正弦形的电流变化曲线馈入（einprägen）到同步电机中。

发明内容

本发明提出了一种根据本发明的用来调节同步电机的方法、用于同步电机的根据本发明的调节设备以及根据本发明的电的驱动系统。

因此设置了：

用于调节同步电机的方法具有用于获取在无电流地在空转中旋转的同步电机的端子上的电压变化曲线的步骤以及计算电流变化曲线的步骤，所述电流变化曲线适合与所获取的电压变化曲线共同作用，以便实现在同步电机上的预先确定的状态。该方法此外包括用来计算在同步电机的端子上的电压变化曲线的步骤，所述电压变化曲线适合用于调整在同步电机上的计算出的电流变化曲线。最后，该方法包括用于利用计算出的电压变化曲线操控同步电机的步骤。

此外设置了：

用于具有电压测量装置、计算设备以及操控设备的同步电机的调节设备。电压测量装置被设计用于获取电压变化曲线，所述电压变化曲线对于无电流地在空转中旋转的同步电机在同步电机的定子绕组中被感应出来并且该电压变化曲线因此那么可以在机器的定子端子上被截取。所述计算设备被设计用于计算电流变化曲线，所述电流变化曲线适合用于与所获取的电压变化曲线共同作用，以便实现同步电机的预先确定的状态。所述计算设备此外被设计用于计算在同步电机的端子上的电压变化曲线，所述电压变化曲线适合用于调整在同步电机上的计算出的电流变化曲线。所述操控设备被设计用于利用计算出的电压变化曲线操控同步电机。

此外设置了：

具有同步电机、根据本发明的调节设备以及电压转换器的电的驱动系统，所述电压转换器被设计用于在同步电机上调整通过所述调节设备计算出的电压变化曲线。

本发明的优点

本发明基于以下认识：在同步电机中的非正弦形的感应出的电压与馈入的正弦形的电流共同作用时，出现了脉冲的转矩变化曲线。在这种情况下，因此不存在恒定的转矩。在小的马达转速时，该脉冲的转矩可能作为急冲（Ruckeln）是能够察觉的。在更高的转速时，可能由于脉冲的转矩而出现例如不希望的噪声生成。

本发明因此基于以下构思，考虑到该认识，并且设置用于同步电机的调节，所述调节同样在同步电机中的非正弦形的感应出的电压时例如导致了几乎恒定的转矩。

通过根据本发明的对于同步电机的操控可以在此特别地也在组合同步力矩和磁阻力矩的情况下这样地修改用于操控同步电机的电流形式，以使得产生恒定的总转矩。同样地对于另外的要求、诸如通过同步电机的恒定的功率吸收等等，用于操控同步电机的电流形式在此可以分别这样地修改，以使得待馈入到同步电机中的电流始终在使用感应出的电压的变化曲线的情况下被确定。

用于操控同步电机的电流-和/或电压变化曲线可以在此自动地并且单独地匹配于相应待运行的机器，而不会由此产生升高了的费用。

此外，用于操控同步电机的电流形式也可以考虑老化-或者温度效应以及必要时考虑另外的影响，所述影响可以改变在同步电机中感应出的电压的变化曲线。同样地，在此分别能够自动地匹配于给定的比例。

在该说明书中以及在权利要求书中使用的概念“电流变化曲线”可以在此包括横向电流变化曲线和/或纵向电流变化曲线。特别地，纵向-和横向电流系统通常会具有关于磁极转子角（Polradwinkel）的彼此不同的变化曲线。以相同的方式，概念“电压变化曲线”也可以包括横向电压变化曲线和/或纵向电压变化曲线。

根据一种实施方式，预先确定的状态包括为了达到所述状态而计算待馈入到同步电机中的电流变化曲线，同步电机的特别地在考虑或者不考虑同步电机的磁阻力矩的情况下的恒定的转矩或者同步电机的恒定的功率吸收。在使用同步电机的感应出的电压变化曲线的情况下，将待馈入的电流变化曲线能够匹配于其的另外的要求此外同样是可能的。

根据另一种实施方式，获取感应出的电压变化曲线包括测量在同步电机的空转中的同步电机的端子上的电压。例如可以为此在同步电机无电流地旋转时检测在同步电机的端子上的或者在与同步电机的端子相耦联的设备（例如整流器等等）上的电压。特别地例如可以对于无电流地在空转中旋转的同步电机、借助于现有的电压测量设备在与同步电机电地耦联的电压调整器的输出端上确定感应出的电压。

根据另一种实施方式，获取感应出的电压变化曲线包括测量被通以电流的同步电机的电压变化曲线。为了获取感应出的电压变化曲线，在此从被通以电流的同步电机的测量出的电压变化曲线减去在定子绕组的已知的阻抗上的、特别地在已知的电感以及欧姆的电阻上的电压下降。以这种方式，对于被通以电流的同步电机也可能的是，获取感应出的电压变化曲线。

根据另一种实施方式，计算用于实现同步电机的预先确定的状态的电流变化曲线和/或计算用于调整所计算出的电流变化曲线的电压变化曲线包括在定子定向的坐标系和场定向的坐标系之间的变换。所述在定子定向的和场定向的坐标系之间的变换使得对于电机的不取决于电机的转速的有效的调节成为可能。这样的变换例如作为“派克-变换（Park-Transformation）”是已知的。

根据一种实施方式，在定子定向的坐标系和场定向的坐标系之间的变换匹配于非正弦形的电流变化曲线和/或非正弦形的电压变化曲线。通过变换方程对于非正弦形的电流-或者电压变化曲线的匹配也可以对于这种类型的非正弦形的电流-/电压变化曲线进行有效的计算。

根据一种实施方式，用于获取感应出的电压变化曲线的步骤包括低通滤波。特别地，用于获取感应出的电压变化曲线的步骤消除高频的频率部分、诸如在预先确定的多倍的基频（Grundfrequenz）之上的谐振动（Oberschwingung）。例如将感应出的电压变化曲线的频谱限制到基频的7倍、11倍或者13倍上是可能的。

根据用于同步电机的调节设备的一种实施方式，所述调节设备包括存储器。该存储器可以被设计用于，存储由电压测量装置所获取的感应出的电压变化曲线。在此特别有利的是，将所获取到的感应出的电压变化曲线作为电的磁极转子角的函数保存在该存储器中。此外在此有利的是，在将电压变化曲线保存在存储器中时，对于额定电压、基础振动幅值或者感应出的电压的有效值进行标准化。所述调节装置可以特别地被设计用于，在使用存储在存储器中的电压变化曲线的情况下计算电流变化曲线。以这种方式可以在同步电机的运行持续期间使用之前唯一地（einmalig）获取的感应出的电压变化曲线，而不必有规律地重新获取感应出的电压变化曲线。例如可以在制造同步电机结束时或者在将同步电机安装到产品、例如电动车或者混合动力车中之后进行所述感应出的电压变化曲线。此外，有规律地或者事件触发地重新获取感应出的电压变化曲线也是可能的。在这种情况下也可以将相应获取的感应出的电压保存在存储器中，以便基于所述电压计算用于操控同步电机的参数。

上述的构造方案以及改进方案只要有意义就可以任意地相互组合。本发明的另外的构造方案、改进方案以及实施方案也包括本发明的之前或者之后关于实施例所描述的特征的没有详尽地说明的组合。特别地，本领域技术人员在此也会添加单个方面，作为对于本发明的各个基本方式的改善方案或者补充方案。在这里当前的说明书中，出于简单起见代替名称“电的磁极转子角”使用了概念“磁极转子角”。

附图说明

本发明以下借助于在附图的示意性的示图中说明的实施例进一步进行阐释。在此示出了：

图1： 用于同步电机的根据一种实施方式的调节设备的示意性的示图；以及

图2： 流程图的、关于该流程图怎样以用于调节同步电机的方法为基础的示意性的示图；

图3a、b：具有轴1、2和3的三相的矢量图的、所属的具有轴a=1和b的正交坐标系的以及随着转子环绕的场定向的具有纵轴d和横轴q的坐标系的示图；

图4： 用于感应出的电压关于磁极转子角的变化曲线的示图；

图5： 用于横向电流系统关于磁极转子角的待馈入的变化曲线的示图；

图6： 用于纵向电流系统关于磁极转子角的待馈入的变化曲线的示图；以及

图7: 纵向电压系统的待馈入的变化曲线的示图。

具体实施方式

图1示出了电的驱动系统的示意性的示图，所述电的驱动系统具有用于同步电机2的调节设备。所述同步电机2可以例如是指任意的同步电机。所述同步电机2由变流器3馈电。变流器3例如可以是指逆变器或者任意的另外的电压转换器，所述逆变器或者任意的另外的电压转换器将输入电压转换成适合用于给同步电机2馈电的电压。在这里所示出的实施例中，变流器3将直流电压转换成三相的交流电压。该三相的交流电压因此施加到所述同步电机2的端子上。三相的同步电机的这里所示出的实施方式仅仅可以示例性地理解。同样地，具有不同于3个的数量的相的同步电机也是可能的。例如，四相的或者六相的同步电机也是可能的。

为了给所述变流器3进行电压供应，所述变流器3与电的能量源4相耦联。该电的能量源可以例如是指直流电压源。特别地，电动车或者混合动力车的牵引电池可以被用作电的能量源。在这种情况下，由同步电机2、变流器3以及电的能量源4所组成的电的驱动系统例如被用作用于电动车或者混合动力车的电的驱动系统。但是电的驱动系统的应用没有被限制到用于电动车或者混合动力车的使用上。而是，所述电的驱动系统同样可以被用于任意的另外的应用。

对于电的驱动系统的调节在此借助于调节设备1来进行。所述调节设备1为此接收用于预先确定的状态M的预先给定参数（Vorgabe），并且因此产生了用于所述变流器3的操控信号。基于所述用于变流器3的操控信号，所述变流器3在该变流器的与同步电机2相耦联的输出接口上提供了输出电压。相应于该输出电压，在同步电机2中馈入了电流。为了调节所述同步电机2，调节设备1分析从变流器3到同步电机2中的电流以及所述同步电机2的转速和/或转子位置。基于用于所述同步电机2的预先确定的状态的预先给定参数与电流的值的以及与转速和/或转子位置的比较，调节设备1可以匹配对于变流器3的操控。

为了检测从变流器3到同步电机2中的电流，可以在变流器3和同步电机2之间设置电流传感器10，所述电流传感器检测分别在同步电机2的每个相中的电流并且提供与所检测到的电流对应的输出信号。电流传感器10的输出信号可以在此不仅模拟地而且数字地提供。在所述同步电机2上可以设置转子位置探测器20，以用于检测同步电机的转子位置和/或同步电机2的转速。该转子位置探测器20能够以模拟的或者数字的形式输出与同步电机的转速和/或转子位置对应的输出信号并且在调节设备1上提供。特别地可以从该信号通过调节设备计算同步电机2的磁极转子角

。

同步电机2的调节设备1包括电压测量装置11、计算设备12以及操控设备13。此外，所述调节设备1可以包括存储器14以及必要时还包括另外的组件。

用于同步电机2的调节设备1包括用于获取在同步电机2的端子上的电压变化曲线的电压测量装置11。为此，电压测量装置11可以例如与在变流器3的输出端上的或者在同步电机2的输入端子上的电压传感器15相耦联。电压传感器15分别检测在同步电机2的接头上的电压并且提供与所检测到的电压对应的输出信号。所述输出信号可以由调节设备1的电压测量装置11所检测并且分析。特别地，电压测量装置11可以在此获取这样的电压变化曲线，所述电压变化曲线当同步电机无电流地处于空转中并且因此没有转矩要求地旋转时在同步电机2的端子上形成（einstellen）。该在此获取的电压变化曲线相应于在同步电机的定子绕组中感应出的电压的变化曲线。例如为此可以通过用于同步电机2的调节设备1的操控设备13这样地操控变流器3，以至于变流器3的所有的功率开关被切断，并且因此没有电流在变流器3和同步电机2之间流动。

该名称“无电流地”在此涉及同步电机2的定子电流。这里所描述的方法可以例如应用到永磁激励的（permanenterregt）同步电机上。此外，所述方法对于电地励磁的同步电机也是能够应用的。对于电地励磁的同步电机，为了获取在同步电机2的无电流的空转中感应出的电压变化曲线，必须将恒定的励磁电流馈入到电地励磁的同步电机2的励磁绕组中。不存在另外的区别，以至于接下来不再对于电地励磁的同步电机单独地进行探讨。

替代性地可能的是，在被通以电流的同步电机中也测量被感应到同步电机中的电压。同样地为此首先测量在同步电机2的端子上的定子电压。接着从在同步电机的端子上的定子电压减去在定子绕组的已知的阻抗的上的电压下降。已知的阻抗可以包括特别是定子绕组的电感以及欧姆的电阻。替代于测量在同步电机2的端子上的或者变流器3的输出端子上的定子电压，在这种情况下也可以从变流器3的各个开关状态以及变流器的输入电压来计算出定子电压。

接下来，即使提到通过一种需要通过至少两个电压分量来描述的旋转电压系统，为了更好的理解起见，言语上也同义地是指电压，并且即使提到旋转电流系统（Drehstromsystem），言语上也同义地是指电流。

在空转中无电流地旋转的同步电机的端子上感应出的电压变化曲线的获取根据同步电机的电的磁极转子角来进行。感应到同步电机中的电压关于电的磁极转子角的如此获取的电压变化曲线可以例如保存在调节设备的存储器14中。

对于同步电机2的感应出的关于磁极转子角的电压的获取可以在此例如在电的驱动系统的制造结束时进行。例如，用于在电动车或者混合动力车中的电的驱动系统的同步电机2的感应出的电压变化曲线的获取可以在这样的车辆的制造结束后进行。附加地或者替代性地，感应出的电压变化曲线的获取在任意的之后的时刻也是可能的。这样例如感应出的电压变化曲线的获取也可以例如随时之后地、特别是在有规律的时刻重复。以这种方式可以一起考虑附加的效应、诸如温度的影响或者老化效应。对于在电动车或者混合动力车中的驱动系统，感应出的电压的获取例如在行驶期间在没有转矩要求的更小的速度时进行。在更高的速度时、在没有转矩要求的情况下，负的纵向电流对于运行同步电机2通常也是必需的。替代性地，感应出的电压也可以在被通以电流的同步电机2中被测量，正如这在上面已经被实施的那样。

以这种方式可能的是，单独地获取无电流地旋转的同步电机2的感应出的电压关于用于电的驱动系统的同步电机2的磁极转子角的变化曲线，并且必要时保存在存储器14中。在感应出的电压关于磁极转子角的变化曲线的基础上，计算设备12可以因此计算用于操控同步电机2的参数，所述参数适合用于实现同步电机的预先确定的状态。例如，可以在同步电机2的一个完整的转圈（Umdrehung）上获取用于操控同步电机2的、用于尽可能均匀的转矩、特别是尽可能恒定的转矩的参数。但是用于另外的预先给定参数-诸如同步电机的尽可能恒定的功率吸收或者对于附加的磁阻力矩的考虑-的操控同样也是可能的。

为此，计算设备12首先计算理论-电流变化曲线，所述理论-电流变化曲线应该被馈送到同步电机2中，以便实现希望的预先给定参数、诸如恒定的转矩或者恒定的功率吸收。在此，特别地也可以考虑感应出的电压的非正弦形的变化曲线，所述电压通过电压测量装置获取。同步电机的感应出的电压的非正弦形的变化曲线在此通常导致了，通过所述计算设备12计算出的理论-电流变化曲线也得出关于磁极转子角的非正弦形的变化曲线。这在此不仅适用于用于转矩馈入所必需的横向电流，而且适用于必要时对于场减弱所必需的纵向电流，其中纵向-和横向电流可以具有关于磁极转子角的互相偏离的变化曲线。计算设备12可以在此对于同步电机的每个磁极转子角

在使用所获取到的感应出的电压变化曲线的情况下分别计算待馈送到同步电机中的电流，所述电流导致了希望的预先给定参数、诸如预先给定的转矩或者预先给定的功率吸收。为此，所谓的横向电流理论值I_q,soll乘以所属的标准化的横向电流变化曲线i_q,a0(

)和i_q,b0(

)，并且所谓的纵向电流理论值I_d,soll乘以所属的标准化的纵向电流理论值i_d,a0(

)和i_d,b0(

)。这样产生了所必需的电流理论值：

以及

。

这然后还可以以本身已知的方式换算成三相的电流理论值。

基于通过计算设备 12像上面所描述的那样计算出的理论-电流变化曲线，计算设备12因此可以计算电压变化曲线，所述电压变化曲线必须施加到同步电机2的端子上，以便将之前所计算出的理论-电流变化曲线馈送到同步电机中，所述理论-电流变化曲线应该被馈送到同步电机2中，以便实现预先给定参数。通过计算设备12所计算出的电压变化曲线可以通常作为关于磁极转子角

的电压变化曲线来计算。电压变化曲线的计算可以以可比的方式像希望的电流变化曲线的上面所说明的计算那样通过以下方式来进行，其方法为，将场定向的电压理论值u_d和u_q分别与之前根据磁极转子角

所计算出的标准化的电压变化曲线u_d.a0(

),u_d,b0(

),u_q,a0(

)以及u_q,b0(

)相乘并且将乘积以相应的方式相加。替代性地也可以直接从理论电流变化曲线i_a,soll(

)和i_b,soll(

)例如在考虑到同步电机2的已知的参数-例如在定子分支中的电感和电阻以及感应出的电压关于磁极转子角

的变化曲线-的情况下计算出电压变化曲线。

从这样计算出的电压变化曲线、特别是关于磁极转子角

的电压变化曲线，操控设备13可以因此对于每个时刻或者对于同步电机2的每个磁极转子角

操控信号，变流器3必须利用所述操控信号得到操控，以便将所计算出的电流变化曲线通过变流器3在同步电机2的端子上提供。这里所获取的用于变流器3的操控信号取决于变流器3的相应的配置。对于传统的变流器3，已经知道以下的方法：即，这样的变流器3必须怎样被操控，以便在变流器3的输出端上并且因此在同步电机2的端子上提供预先给定的电压变化曲线。

通过在同步电机2的端子上施加相应于之前所计算出的电压变化曲线的电压变化曲线，在计算设备12中计算出的理论-电流变化曲线被馈入到同步电机2中。以这种方式可以对于同步电机的每个相位角非常精确地调整用于转矩、功率吸收的预先给定参数或者另外的预先给定参数。

电的驱动系统的同步电机可以在此在越过大的转速范围上运行。相应地，变流器3也必须能够在越过与该转速范围对应的频率范围上运行，并且用于同步电机上的电流的和电压的测量值同样地在与该转速范围对应的频率范围上变化。为了将调节器必须控制的频率范围保持尽可能小，被证明是有利的是，调节通常在一种所谓的场定向的坐标系中实施，该坐标系随着同步电机的励磁场旋转。对于正弦形的电流-和电压变化曲线，在定子定向的坐标系和场定向的坐标系之间的变换例如作为“派克-变换”是已知的，在所述定子定向的坐标系中进行对于同步电机的操控，在所述场定向的坐标系中进行调节。但是如果同步电机的感应出的电压具有关于磁极转子角的非正弦形的变化曲线，那么在定子定向的坐标系和场定向的坐标系之间的传统的变换具有缺点。因此可以在一种实施方式中，将在定子定向的坐标系和场定向的坐标系之间的变换匹配于电流和电压的非正弦形的变化曲线。例如，可以为此在同步电机2的调节设备1中将用于定子定向的坐标系和场定向的坐标系之间的变换的变换方程匹配于非正弦形的电流-或者电压变化曲线。这可以例如以匹配过的计算方法的形式进行。替代性地，所必需的值可以已经提前计算出来，并且以查找表的形式或者类似的形式被存储。

为了简化在定子定向的坐标系和场定向的坐标系之间的以及返回的变换，此外也还可以进行低通滤波或者将电流-和/或电压变化曲线限制到谐振动的预先给定的级（Ordnung）上。例如，可以将电流-或者电压信号限制到5-、7-、11-、或者13倍的基频的谐振动上。

特点在于，所述同步电机2不仅具有同步力矩，而且附加地也具有磁阻力矩。多个永磁激励的同步电机这样地构造，使得所述同步电机在场减弱时产生磁阻力矩，该磁阻力矩增强了同步力矩。但是对于恒定的磁阻力矩，正弦形的定子电流和定子电压是必需的。对于恒定的磁阻力矩，正弦形的纵向-和横向电流变化曲线那么因此也是最优的。如果用于同步电机2的操控的电流形式或者电压形式像之前所说明的那样对于非正弦形的变化曲线进行了优化，那么由此在必要时产生了脉冲的磁阻力矩。为了实现总转矩的尽可能小的脉冲或者也实现替代性的预先给定参数，可以在这种情况下进行取决于运行点的经加权的平均值形成，其中可以例如根据同步-以及磁阻力矩在总力矩中的份额进行加权。

图2示出了根据一种实施方式的用于用来调节同步电机2的方法的流程图的示意性的示图。所述方法在此特别地适合用于通过之前所描述的调节设备1来实现，从而通过该方法特别地能够实施所有之前所描述的用于调节所述同步电机2的步骤。相反，所有后面所描述的方法步骤也可以通过之前所描述的调节设备1来实现。

在第一步骤S1中获取在无电流地旋转的同步电机2的端子上感应出的电压变化曲线。特别地，在此获取了在同步电机的定子绕组中感应出的电压关于磁极转子角

的变化曲线。在第二步骤S2中计算了这样的电流变化曲线，所述电流变化曲线适合与所获取的感应出的电压变化曲线共同作用，以便实现在同步电机上的预先确定的状态。作为预先确定的状态例如可以包括不取决于磁极转子角

的恒定的转矩、恒定的功率吸收以及对于磁阻力矩的考虑。

在第三步骤S3中，接着计算电压变化曲线、特别是关于磁极转子角

的电压变化曲线，所述电压变化曲线适合用于，调整之前所计算出的在同步电机上的电流变化曲线。在第四步骤S4中最后利用计算出的电压变化曲线操控同步电机2。该操控可以在此特别地通过操控变流器3来进行，所述变流器根据在同步电机2上的操控来调整计算出的电压变化曲线。

为了操控同步电机2，此外从计算出的电流变化曲线计算电压变化曲线，所述电压变化曲线在同步电机2上必须经过如此调整，以便调整必需的电流变化曲线。通过利用该计算出的理论预先给定参数-诸如电流变化曲线或者电压变化曲线-对于同步电机进行的操控，也可以对于非正弦形的感应出的电压不取决于磁极转子角

地实现尽可能恒定的理论预先给定参数。

接着参考图3至7针对具体的实施例解释了从测量感应出的电压直至预先给定电压的路径。

在图3a和3b中首先示出了在具有轴1、2和3的三相的矢量图、具有轴a=1和b的正交坐标系和场定向的具有轴d和q的坐标系之间的关系。在图3a中的矢量图具有三个分别以120°为幅度相对于彼此旋转的轴1、2和3。三相的数值系统的每个瞬时值组合可以通过具有幅值x的向量x（矢量）在平面中示出。该向量的通过向量到各个轴的投影来获取的三个分量x_1、x_2以及x_3始终具有总和0，正如这在三相的数值时是这样的情况那样。正弦形的三相的电流系统可以因此通过恒定的幅值的利用恒定的角速度ω环绕的向量示出。同样的向量也可以仅仅通过在正交坐标系的轴a和b上的两个分量x_a和x_b清楚地描述。图3b示出了同样地正交的、场定向的坐标系，该坐标系的轴d和q以磁极转子角

相对于定子定向的轴a和b旋转。

在图4中示出了标准化的感应出的电压u_ind,a0(

)和u_ind,b0(

)的示例性的变化曲线，正如所述变化曲线可以典型地在同步电机上利用几乎梯形的感应出的电压所测量的那样。在那里所示出的变化曲线此外被频带限制（bandbegrenzen）在基本振动的13倍的谐振动之上。u_ind,a0定量地是指在相1中所测量的感应出的电压的变化曲线。在另外的相2和3中但是以120°或者240°偏置地感应出了同样的电压变化曲线。如果将如此产生的标准化的矢量投影到正交的轴b上，那么产生了同样地在图4中示出的变化曲线u_ind,b0(

)。

在图5中示出了对于横向电流分量i_q,a0(

)和i_q,b0(

)的标准化的变化曲线的示例，所述变化曲线对于来自图4的感应出的电压的示例性的变化曲线而言导致了关于磁极转子角的恒定的转矩。在当前的示例中根据如下计算方法进行了对于标准化的横向电流变化曲线的确定：

以及

。

因此得出转变成机械的功率的标准化的电功率：

由此确保了，转变成机械的功率的电功率是恒定的并且因此转矩也是恒定的。但是这仅仅是一种示例性的可能方案，该可能方案导致了恒定的转矩。

在图6中示出了对于纵向电流分量i_d,a0(

)和i_d,b0(

)的标准化的变化曲线的示例。所述变化曲线如此地被选择，以使得永磁体的磁场通过该纵向电流在越过空气间隙的周向上自相似地减弱或者增强。针对该实施例的计算方法是：

以及

。

在根据该实施例选择用于纵向电流系统的电流形式时因此另外得出，用于馈入该纵向电流变化曲线所需要的标准化的横向电压变化曲线u_q,a0(

)以及u_q,b0(

)分别与u_ind,a0(

)或者u_ind,b0(

)相同。

图7最终示出了标准化的纵向电压变化曲线u_d,a0(

)以及u_d,b0(

)，为了利用根据图5的变化曲线馈入横向电流，所述纵向电压变化曲线是必需的。用于获取所述纵向电压变化曲线的计算方法在这里示出的实施例中是：

以及

。

总结来说，本发明涉及一种对于同步电机的操控，以用于实现几乎恒定的不取决于磁极转子角

的转矩。为此，首先获取了在空转中旋转的同步电机的感应出的电压。从感应出的电压关于磁极转子角

的电压变化曲线出发，因此可以计算出电流变化曲线，所述电流变化曲线不取决于同步电机2的磁极转子角

地获得恒定的转矩或者任意的另外的预先给定参数。特别地，在此也可以针对同步电机2的感应出的电压的非正弦形的变化曲线计算出同样非正弦形的电流变化曲线，以便能够不取决于同步电机的磁极转子角

地实现尽可能恒定的理论预先给定参数。

Claims (10)

1.用于在行驶期间调节在电动车或者混合动力车中的同步电机（2）的方法，该方法具有步骤：

在第一步骤（S1）中获取在旋转的同步电机（2）的端子上的关于磁极转子角的非正弦形的所感应出的电压的电压变化曲线；

在第二步骤（S2）中计 算关于磁极转子角的非正弦形的电流变化曲线，所述电流变化曲线适合与所获取的电压变化曲线共同作用，以便实现在所述同步电机（2）上的预先确定的状态；

在第三步骤（S3）中计算在所述同步电机（2）的端子上的关于磁极转子角的电压变化曲线，所述电压变化曲线适合用于调整在所述同步电机（2）上的计算出的关于磁极转子角的非正弦形的电流变化曲线；以及

在第四步骤（S4）中利用计算出的电压变化曲线来操控所述同步电机；并且

其中，关于磁极转子角的非正弦形的所感应出的电压的电压变化曲线的获取在所述电动车或者混合动力车的行驶期间进行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述同步电机（2）的预先确定的状态包括同步电机（2）的恒定的转矩、同步电机（2）的恒定的功率吸收和/或对于同步电机（2）的磁阻力矩的考虑。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述第一步骤（S1）中获取电压变化曲线包括在所述同步电机（2）的定子无电流的运行中测量所述同步电机（2）的端子上的电压。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述第一步骤（S1）中获取电压变化曲线包括测量被通以电流的同步电机（2）的电压变化曲线以及减去在同步电机（2）的定子绕组的已知的阻抗上的电压下降。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述第二步骤（S2）中计算电流变化曲线和/或在所述第三步骤（S3）中计算电压变化曲线包括在定子定向的坐标系和场定向的坐标系之间的变换。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述定子定向的坐标系和所述场定向的坐标系之间的变换匹配于非正弦形的电流变化曲线和/或非正弦形的电压变化曲线。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中用于获取电压变化曲线的所述第一步骤（S1）包括对于所获取的电压变化曲线进行低通滤波。

8.用于在电动车或者混合动力车中的同步电机（2）的调节设备（1），其具有：

电压测量装置（11），该电压测量装置被设计用于获取关于磁极转子角的非正弦形的所感应出的电压的电压变化曲线，该电压变化曲线在旋转的同步电机（2）的定子绕组中被感应；

计算设备（12），该计算设备被设计用于计算关于磁极转子角的非正弦形的电流变化曲线，所述电流变化曲线适合与所获取的电压变化曲线共同作用，以便实现在所述同步电机（2）上的预先确定的状态，并且该计算设备还被设计用于计算在所述同步电机（2）的端子上的关于磁极转子角的电压变化曲线，所述电压变化曲线适合用于，调整在所述同步电机（2）上的计算出的关于磁极转子角的非正弦形的电流变化曲线；以及

操控设备（13），该操控设备被设计用于利用计算出的电压变化曲线操控所述同步电机（2）；并且

其中，电压变化曲线的获取在电动车或者混合动力车的行驶期间进行。

9.根据权利要求8所述的调节设备（1），其具有存储器（14），所述存储器被设计用于，存储由所述电压测量装置（11）所获取的电压变化曲线，

其中所述计算设备（12）被设计用于，在使用存储在所述存储器（14）中的电压变化曲线的情况下计算电流变化曲线。

10.在电动车或者混合动力车中的电的驱动系统，其具有：

同步电机（2），

用于在电动车或者混合动力车中的同步电机（2）的根据权利要求8或9所述的调节设备（1），以及

电压转换器（3），所述电压转换器被设计用于，在所述同步电机（2）上提供通过所述调节设备（1）计算出的电压变化曲线。

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