CN110959255A - 用于运行电子换向的电动机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行电子换向的电动机（10）的方法，其中，在所述电动机（10）的持续运行期间，为了达到所述电动机（10）的最佳运行点，对由调节装置（12）提供的预换向角度（14）进行调节。提出，在所述电动机（10）的运行期间，将周期性信号（16）调制到所述预换向角度（14）上并且检测所述电动机（10）的与该电动机（10）的效率相关的状态特征参量（18）。

Description

用于运行电子换向的电动机的方法

背景技术

已经提出一种用于运行电子换向的电动机的方法，其中在电动机的持续运行期间为了达到电动机的最佳运行点而调节由调节器提供的预换向角度。

发明内容

本发明从一种用于运行电子换向的电动机的方法出发，其中在电动机的持续运行期间为了达到电动机的最佳运行点而调节由调节器提供的预换向角度。

提出，在电动机的运行期间，将周期性的、优选谐波的信号调制到预换向角度，并且检测电动机的与电动机的效率相关的状态特征参量、特别是电动机的电流消耗的电流信号。

电动机尤其是构造为无刷直流马达。特别地，电动机被设置用于产生旋转运动，其中，电动机的优选永久和/或他励的转子相对于电动机的定子可旋转地得到支承，该定子尤其具有多个绕组线束。电动机尤其可以构造为外转子马达或内转子马达。电动机尤其可以是指三相电动机，然而也可以考虑多个相、例如五个或七个相。

为了电动机的最佳运行，尤其需要在电动机中形成尤其最小可能的电流。为此，电动机的内部电压和相关的马达基波电流（Motorgrundwellenstrom）应同相。为此，尤其由于电动机的电感，需要在时间上预先错开地操控相位。通过所谓的预换向角度来描述补偿马达基波电流的滞后特性的校正。理想的预换向角度导致电动机的最佳效率。在特定情况下，例如当电动机在由负载和马达尺寸设计所决定的最大温度和/或功率的情况下在电压设计极限下运行时，对预换向角度的调节可能是绝对必要的。

为了调节预换向角度，电动机配备有附加的调节装置。调节装置被设置用于通过对预换向角度的再调节来使得电动机达到最佳的运行点。“设置”尤其应理解为专门地编程、设计和/或配备。“对象设置用于特定的功能”尤其应该是指，所述对象在至少一种使用状态和/或运行状态中履行和/或实施这种特定的功能。

为了确定与电动机的当前运行状态相匹配的预换向角度，在一个方法步骤中在电动机运行期间将周期性的、优选谐波的信号、尤其小振幅的谐波的信号调制到当前的预换向角度。周期性信号的频率要与电动机的起振时间相匹配。对于电动机的相对缓慢的热过程的调控，具有例如10秒的周期持续时间的信号就足够了。此外，检测电动机的与电动机的效率相关的状态特征参量。优选地，检测电动机的电流消耗的电流信号。代替测量总电流，也可以考虑检测其他参量、例如电动机的平均电流消耗。优选以经调制的周期性信号的每个周期> 10个测量点进行电流测量。由此可以实现形状准确的信号重建。

在该方法的进一步过程中，由周期性信号和状态特征参量的变化之间的相关性确定与电动机的当前运行状态匹配的预换向角度。优选地，在一个方法步骤中将所检测的状态特征参量与周期性信号和以90°为幅度相移的周期性信号相乘。在另一方法步骤中，对所述状态特征参量与所述周期性信号和以90°为幅度相移的周期性信号的相乘的乘积进行积分。此外，在另一方法步骤中，将积分结果相除并计算商的反正切函数。在另一方法步骤中，将所计算的角度用作与电动机的当前运行状态匹配的预换向角度。借助于所述方法确定的角度可以直接用作电动机的调节信号。

通过这种方法可以实现对预换向角度的有利地简单的调节并且由此实现电动机的有利地高效的运行。此外，电动机的驱动特性可以有利地与电动机的真实设计相匹配。此外，通过在电动机连续运行中进行的调节，可以使预换向角度有利地匹配于电动机的发热。此外，电动机的组件由于磨损和/或老化引起的变化可以有利地得到补偿，可以有利地省去在设计时的尺寸储备。

此外，提出一种用于执行根据本发明的方法的调节装置，其具有至少一个调节单元，所述调节单元设置用于，在电子换向的电动机的持续运行期间为了达到电动机的最佳运行点而调节预换向角度。

提出，调节装置具有至少一个信号发生器单元，所述信号发生器单元设置用于，在电动机运行期间将周期性的、优选谐波的信号调制到预换向角度。特别地，信号发生器单元被设置用于产生和/或输出谐波的信号、尤其小振幅的谐波的信号并且将其调制到当前的预换向角度。周期性信号的频率要与电动机的起振时间相匹配。对于电动机的相对缓慢的热过程的调节，具有例如10秒的周期持续时间的信号就足够了。此外提出，调节装置具有至少一个传感器单元，所述传感器单元设置用于检测电动机的与电动机的效率相关的状态特征参量、优选电动机的电流消耗的电流信号。优选以经调制的周期性信号的每个周期> 10个测量点的方式来检测状态特征参量。由此可以实现形状准确的信号重建。通过这种调节装置可实现对预换向角度的有利地简单的调节并且由此实现电动机的有利地高效的运行。

此外提出，调节装置具有如下计算单元，该计算单元被设置用于，由周期性信号和状态特征参量的变化之间的相关性确定与电动机的当前运行状态匹配的预换向角度。“计算单元”尤其应理解为具有信息输入、信息处理和信息输出的单元。有利地，计算单元具有至少一个处理器、存储器、输入和输出器件、其它的电构件、运行程序、调节例程、控制例程和/或计算例程。计算单元尤其被设置用于将所检测的状态特征参量与周期性信号和以90°为幅度相移的周期性信号相乘。此外，计算单元被设置用于对状态特征参量与周期性信号和以90°为幅度相移的周期性信号的相乘的乘积进行积分。此外，计算单元被设置用于执行积分结果的除法并且计算商的反正切函数。如此计算的角度可以有利地用作与电动机的当前运行状态相匹配的预换向角度。

此外，提出一种具有至少一个电子换向的电动机和至少一个根据本发明的调节装置的驱动系统。

在此，根据本发明的方法和根据本发明的调节装置不应限制于上面所说明的应用和实施方式。特别地，根据本发明的方法和/或根据本发明的调节装置为了满足在此所描述的工作方式可以具有与在此所提到的各个元件、构件、单元和/或方法步骤的数量不同的数量。

附图说明

其它优点由以下附图说明给出。在附图中示出了本发明的一个实施例。附图、说明书和权利要求包含大量组合的特征。本领域技术人员也可以适宜地单独考虑这些特征并且总结出有意义的其它组合。其中示出：

图1示出了具有电子换向的电动机和调节装置的驱动系统的框图。

具体实施方式

图1示出了驱动系统38的框图。驱动系统38包括电子换向的电动机10和用于调节电动机10的调节装置12。调节装置12具有如下调节单元30，所述调节单元设置用于，在电子换向的电动机10的持续运行期间为了达到电动机10的最佳运行点而调节预换向角度14。特别地，电动机10设置用于产生旋转运动，其中，电动机10的优选永久和/或他励的转子相对于电动机10的定子可旋转地得到支承，所述定子尤其具有多个绕组线束。电动机10尤其可以构造为外转子马达或内转子马达。电动机尤其可以是指三相电动机10，然而也可以考虑多个相、例如五个或七个相。

调节装置12具有如下信号发生器单元32，所述信号发生器单元设置用于，在电动机10运行期间产生周期性的、优选谐波的信号16、尤其正弦信号并且将其调制到预换向角度14。信号发生器单元32尤其被设置用于产生和/或输出小振幅的谐波的信号16并且将其调制到当前的预换向角度14。周期性信号16的频率尤其与电动机10的起振时间相匹配。为了调控电动机10的相对缓慢的热过程，具有例如10秒的周期持续时间的谐波的信号16就足够了。

附加地，信号发生器单元32被设置用于与周期性信号16并行地输出以90°为幅度相移的周期性信号20。此外，调节装置12具有如下传感器单元34，所述传感器单元设置用于检测电动机10的与电动机10的效率相关的状态特征参量18、优选电动机10的电流消耗的电流信号。通过传感器单元34对状态特征参量18进行的检测优选以经调制的周期性信号16的每个周期> 10个测量点的方式来进行。由此可以实现形状准确的信号重建。此外，调节装置12具有如下计算单元36，该计算单元被设置用于由周期性信号16与状态特征参量18的变化之间的相关性确定与电动机10的当前运行状态匹配的预换向角度14。

为了在电动机10运行期间自动调节预换向角度14，在电动机10运行期间将由信号发生器单元32产生的周期性信号16调制到当前的预换向角度14。此外，在电动机10的运行期间，借助传感器单元34来检测电动机10的与电动机10的效率相关的状态特征参量18、优选电动机10的电流消耗的电流信号。在一个方法步骤中，所检测的状态特征参量18与周期性信号16和同样由信号发生器单元32产生的以90°为幅度相移的周期性信号20相乘。为此，计算单元36具有两个乘法器40、42。第一乘法器40设置用于将状态特征参量18与周期性信号16相乘。第二乘法器42设置用于将状态特征参量18与以90°为幅度相移的周期性信号20相乘。

在另一方法步骤中，分别执行状态特征参量18与周期性信号16和以90°为幅度相移的周期性信号20的相乘的乘积48、50的积分22。为此，计算单元36具有两个积分器44、46。第一积分器44被设置用于对状态特征参量18与周期性信号16相乘所得的乘积48进行积分。第二积分器46被设置用于对状态特征参量18与以90°为幅度相移的周期性信号20相乘所得的乘积50进行积分。

在另一方法步骤中执行积分结果的除法24并且计算商的反正切函数26。这样确定的角度28可直接用作用于尤其构造为PI调节器的调节器52的调节信号。这样计算的角度28用作与电动机10的当前运行状态相匹配的预换向角度14。特别地，预换向角度14在电动机10运行期间能够连续地或以预先给定的时间间隔求取。以这种方式能够求取和形成在当前运行点中最佳的预换向角度14。替代地或附加地可以规定，仅在运行点改变时才进行对预换向角度14重新求取。

Claims (10)

1.一种用于运行电子换向的电动机（10）的方法，其中，在所述电动机（10）的持续运行期间，为了达到所述电动机（10）的最佳运行点，对由调节装置（12）提供的预换向角度（14）进行调节，其特征在于，在所述电动机（10）的运行期间，将周期性信号（16）调制到所述预换向角度（14）上并且检测所述电动机（10）的与该电动机（10）的效率相关的状态特征参量（18）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在一个方法步骤中将所述状态特征参量（18）与所述周期性信号（16）相乘。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在一个方法步骤中将所述状态特征参量（18）与以90°为幅度相移的周期性信号（20）相乘。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在另一方法步骤中执行对所述状态特征参量（18）与所述周期性信号（16）和以90°为幅度相移的周期性信号（20）的相乘的乘积（48、50）的积分（22）。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在另一方法步骤中执行积分结果的除法（24）并且计算反正切函数（26）。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在另一方法步骤中，将所计算的角度（28）用作与所述电动机（10）的当前运行状态相匹配的预换向角度（14）。

7.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的调节装置，该调节装置具有至少一个调节单元（30），所述调节单元设置用于在电子换向的电动机（10）的持续运行期间为了达到所述电动机（10）的最优的运行点而调节预换向角度（14），其特征在于至少一个信号发生器单元（32），所述信号发生器单元设置用于在所述电动机（10）的运行期间将周期性信号（16）调制到所述预换向角度（14）上。

8.根据权利要求6所述的调节装置，其特征在于至少一个传感器单元（34），所述传感器单元被设置用于检测所述电动机（10）的与该电动机（10）的效率相关的状态特征参量（18）。

9.根据权利要求7所述的调节装置，其特征在于如下计算单元（36），所述计算单元被设置用于由所述周期性信号（16）与所述状态特征参量（18）的变化之间的相关性来确定与所述电动机（10）的当前运行状态匹配的预换向角度（14）。

10.一种驱动系统，其具有至少一个电子换向的电动机（10）和至少一个根据权利要求6至8中任一项所述的调节装置（12）。

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