CN111052593B - 在外部控制线上运行的自适应伺服驱动装置和适当的应用 - Google Patents
在外部控制线上运行的自适应伺服驱动装置和适当的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111052593B CN111052593B CN201780094428.9A CN201780094428A CN111052593B CN 111052593 B CN111052593 B CN 111052593B CN 201780094428 A CN201780094428 A CN 201780094428A CN 111052593 B CN111052593 B CN 111052593B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motor
- signal
- voltage
- servo drive
- stage
- 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.)
- Active
Links
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 18
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 17
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 claims 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 7
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
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
- 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
-
- 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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/30—Arrangements for controlling the direction of rotation
-
- 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
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/0004—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
-
- 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
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/26—Pc applications
- G05B2219/2614—HVAC, heating, ventillation, climate control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明涉及用于活门（6）或阀（7）的伺服驱动装置（10）。该伺服驱动装置具有：电机（3'）；下游的传动装置（4）；调节连接端（5）；以及用于连接到外部控制线（SL）上的电连接端（AN）。该外部控制线用于对伺服驱动装置的能量供应以及对电机的旋转方向给定，而且包括第一和第二电机线（LY1、LY2）以及接地线（GND）。该电机能基于附在电机线上的第一或第二电机电压（UY1、UY2）来沿第一或第二旋转方向被驱动。该电机表征性地是无刷直流电机（3）。该伺服驱动装置具有电机控制单元（1），该电机控制单元具有信号分析单元（SA）并且具有针对该电机的下游的调节装置（SE）。该伺服驱动装置包括供电单元（2），该供电单元被设立为：由电机电压来提供用于对电机控制单元的供电的供电直流电压（UP）。信号分析单元被设立为：在相应的电机电压附上的时间内生成针对该调节装置所分配的调节信号（SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2）。该调节装置被设立为：基于此来沿相应的旋转方向对该电机进行电操控。
Description
技术领域
本发明涉及用于在具有不同的电机电压和电网频率的三芯或四芯外部控制线上运行的自适应伺服驱动装置以及适当的应用。本发明涉及一种用于活门或阀的、尤其是用于调整用于对建筑物进行加热、通风或空调的体积流的伺服驱动装置。该伺服驱动装置具有：电机；下游的传动装置、通常是减速传动装置；用于连接活门或阀的调节连接端；以及用于将该伺服驱动装置连接在外部控制线上的电连接端。外部控制线被设置用于对伺服驱动装置的能量供应以及被设置用于对电机的旋转方向给定。该外部控制线包括第一和第二电机线以及作为参考电位的接地线。电机能基于相应的、附在第一或第二电机线上的第一或第二电机电压来沿第一或第二旋转方向被驱动。
背景技术
为了供电，这种伺服驱动装置被连接到这两根电机线上，这两根电机线也被称作Y1线和Y2线。第一和第二电机电压也可以被称作第一和第二电机控制电压或者第一和第二控制电压。
这种已知的较旧结构类型的伺服驱动装置具有所谓的无源同步电动机，所述无源同步电动机可以直接并且在这两根电机线上以及在作为参考电位的接地线上没有其它电子电路部件的情况下运行。在此，附在这两根电机线上的电机电压的持续时间决定了行驶距离或旋转角。这种类型的感应电机具有起动电容器，以便可以使电机沿所希望的旋转方向起动(参见图1，具有同步电机3'的伺服驱动装置10')。因为这种同步电机在接通馈电时很快地加速，所以该同步电机对于可以承受高加速来说尺寸过大。此外，这种同步电机的直接馈电限于利用交变电压的馈电。
在最简单的情况下，为了旋转方向给定并且为了规定在相对应的时长内的行驶距离，将电网(交变电压)直接切换到相应的电机线上，诸如借助于继电器或三端双向可控硅开关元件(Triac)来直接切换到相应的电机线上。电网交变电压通常来自公共供电网，诸如为230V/50Hz的交变电压(例如欧洲)或者为120V/60Hz的交变电压(北美)。替选于此，从电网交变电压得出的、例如转换的例如为24V/50Hz或24V/60Hz的交变电压可以直接接在这两根电机线之一上。
还公知如下伺服驱动装置，所述伺服驱动装置大多具有：无刷直流电机、也就是说所谓的BLDC；以及具有处理器辅助的微控制器的电机控制单元。通过适当的编程的程序步骤(软件)，这种伺服驱动装置能够高度灵活地并且快速地定位。在这种伺服驱动装置的情况下，电机控制单元通过“电机线”仅仅接收用于旋转方向给定的信号、诸如AC或DC信号或者通过总线线路来接收相对应的控制指令。对调节装置的电压供应以及因此对调节装置的能量供应由外部控制线的附加的供电电压线来实现。为此，这种伺服驱动装置具有供电单元，该供电单元被设立为：由附在供电电压线上的供电电压来提供用于对电机控制单元的(单独)供电的供电直流电压。
出于灵活性的原因，会值得期望的是：伺服驱动装置不仅能用交变电压来馈电而且能用直流电压来馈电，并且还能与较旧结构类型的伺服驱动装置相结合，所述较旧结构类型的伺服驱动装置并行地连接在共同的外部控制线上。
在开头提到的伺服驱动装置的情况下，基于这两根电机线、也就是说Y1和Y2线的“信号状态”来确定旋转方向。在此，在相对应的电机电压附在第一电机线上时，电机沿第一旋转方向旋转，而在相对应的电机电压附在第二电机线上时，电机沿相反的第二旋转方向旋转。但是，因为这两根电机线中的一根电机线然后就没有负载，所以各种干扰都会在该电机线上表现出来。干扰的原因和类型是多种多样的。因此，针对全部可能性找到鲁棒地起作用、快速地做出决策并且还能用合理的手段来实现的方法是要求很高的。
由于附在这两根电机线上的电机电压或信号电压的信号类型而形成各种各样的干扰。这里，分别可能附上交变电压(AC)或者也可能附上(脉冲式)直流电压(DC)，诸如额定电压为24V/AC或24V/DC。此外，可以将不小的电压耦合输入或感应到电机线中。该耦合输入源自这两根电机线彼此间的并行敷设，通过与其它例如引导电网电压的线路的并行敷设并且尤其是通过无源同步电机的电容性耦合输入而引起。如开头所描述的那样，后者直接并且在这两根电机线上以及在作为参考电位的接地线上没有其它电子电路部件的情况下运行。因为这些感应电机具有起动电容器，以便可以使电机沿相应的旋转方向起动，所以电机电压的一部分在其中一根电机线上感应式地通过“空闲的”、也就是说未励磁的电机线圈并且继续通过电容器耦合输入到另一根电机线中。在此，感应式地耦合输入的电压可具有如下信号幅值，该信号幅值在标称的电机电压或电网电压的80％至240％的范围内。因此，这样感应出的电压可具有如下信号幅值，该信号幅值明显高于电机电压或电网电压的真实的信号幅值。
此外，在加载交变电压的其中一根电机线与另一根电机线之间的显著的相位角在60°至90°的范围内，通过“空闲的”电机线圈和电容器将电压感应式地耦合输入到该另一根电机线中。
在此，还应考虑：外部的、从中央控制设备出发的控制线的总长度可具有多达300m的线路长度；而且电机或电网频率可以根据相应的公共电网而处在48Hz与62Hz之间。
结果，信号被失真到利用简单装置不能正确地(根据信号幅值)与对旋转方向的识别相关联的程度。在很多应用中，伺服驱动装置的“Y输入端”通过中央控制设备来运行，该中央控制设备以来回的短脉冲来定位这些伺服驱动装置。为了不使行驶距离或旋转角失真，非常重要的是：尽可能迅速地检测Y输入端的真实信息内容，这一方面为了尽可能快地沿正确的方向旋转而另一方面为了尽可能精确地检测所希望的行驶距离或旋转角。
原则上会是可能的是：通过检测峰值和过零来探测在这两根电机线上是否存在交变电压信号。不过，这是有问题的，因为这些交变电压信号被直流电压分量叠加。然而，这些交变电压信号必须首先被除去，这不利地需要附加的处理时间。然而，这种方法非常易受干扰影响，尤其是在接通和关断伺服驱动装置时非常易受干扰影响。
也会是可设想的是：“以软件”来存储“布线条件”、也就是说布线对相应的电机线的影响的程度并且使“布线条件”缓慢地适应。缺点在于适应的时长而且也在于：偶尔的情况变化、诸如伺服驱动装置的接通或者线路变化可能导致故障状态。
最后，也会是可设想的是：使Y输入端、即用于电机线的输入端电更强烈地承受负载。这不利地造成了更高的电损耗。此外，在与具有同步电机的伺服驱动装置并联的情况下，会使借助于电容器推迟了90°的相位承受负载。借此，同步电机失去了强制必需的相移并且不再可靠地起动。虽然安装人员可能会采取适当的措施、诸如“这里或那里的电容器”来消除该问题。但是这又引起了对专业人员的被提高的要求并且还造成了高成本。
发明内容
基于开头提到的现有技术，本发明的任务是说明一种能更灵活地使用的伺服驱动装置。
本发明的另一任务是说明按照本发明的伺服驱动装置的适当的应用。
本发明的任务利用在下文中描述的特征来解决。有利的实施方式在下文中提到。
按照本发明，该电机尤其是无刷直流电机。该伺服驱动装置包括电机控制单元，该电机控制单元具有信号分析单元并且具有针对电机的下游的调节装置。该调节装置例如可具有用于三相直流电机的三个半桥或者用于双相直流电机的两个半桥或一个H桥。这些半桥通常包括两个串联的、可电操控的开关装置、如开关晶体管。
按照本发明的伺服驱动装置还具有供电单元，该供电单元被设立为：由第一和/或第二电机电压来提供用于对电机控制单元的供电的供电直流电压。该供电单元可具有二极管或桥式整流器，用于进行整流。这样提供的供电直流电压可以随后借助于缓冲电容器来整流并且借助于随后的电压调节被调节到恒定的电压值。
此外，按照本发明的信号分析单元被设立为：在将第一和/或第二电机电压附在第一和第二电机线上的时间内生成针对该调节装置所分配的调节信号。最后，该调节装置被设立为：基于此来沿所分配的第一或第二旋转方向对电机进行电操控。
该伺服驱动装置还具有供电单元，该供电单元被设立为：由第一和/或第二电机电压或者由附在供电电压线上的供电电压来提供用于对电机控制单元的供电的供电直流电压。
该信号分析单元被设立为：在将第一和/或第二电机电压附在第一和第二电机线上的时间内、也就是说在将第一和/或第二有效的电机电压附上的时间内生成针对该调节装置所分配的调节信号。该调节装置被设立为：基于此来沿所分配的第一或第二旋转方向对电机进行电操控。
本发明的核心在于将被设置用于无源同步电机的直接馈电的电功率从这两根电机线耦合输出到用于对按照本发明的“电子”电机控制单元的供电的单独的供电单元中。仅仅关于旋转方向给定方面分析在这两根电机线上的相应的电机电压，以便据此针对现在能有利地使用的紧凑型无刷直流电机生成调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2。
根据一个特别有利的实施方式，电机控制单元的信号分析单元具有数字化级，该数字化级具有多个A/D转换器，用于将两个电机电压转换成相对应的数字电机电压信号。优选地，以至少100kHz的采样频率、尤其是以至少1MHz的采样频率来进行转换。一般来说，“数字信号”指的是数字值的时间离散的序列。相应的A/D转换器可以已经作为信号分析单元的部分集成在微控制器或信号处理器中。
该信号分析单元优选地具有带适当的程序步骤的微控制器，该信号分析单元还包括数字混合级，用于从在输入侧输送的数字化电机电压信号并且从解调制频率各生成拍频信号。在此，相应的拍频信号表示解调制的电机电压信号的有效值。该有效值也被称作RMS值(RMS表示“Root Mean Square(均方根)”)。
数字混合或解调制导致在电机电压信号的频谱中的频移并且造成拍频。后者以计算方式根据相应的附在电机线上或被切换到这些电机线上的电网或电机电压频率(通常在48Hz至62Hz的频率范围内)与优选地为55Hz的解调制频率之差的绝对值得到。据此得到的拍频与所求得的差相对应地处在0Hz至7Hz的范围内。通过数字混合而造成的由电网或电机电压频率与为55Hz的解调制频率之和构成的更高频率的混合信号在103Hz至107Hz的情况下未被进一步处理并且优选地借助于数字低通滤波器来滤出。因此，在为50Hz或60Hz的典型的电网频率的情况下(因此为55Hz的解调制频率恰好处在中间)得到为7Hz的拍频，该拍频可以关于接下来的数字信号处理方面以特别简单的方式来进一步处理。两个由用于频移的滤波级针对解调制的电机电压信号的有效值输出的数字信号同样具有该拍频。
这里，特别的优点在于：在少量电网周期之后、也就是说在两个至三个电网周期之后，相应的数字信号的有效值就已经具有稳定的值并且还相对于信号干扰非常有抵抗力。相同的情况适用于在数字化电机电压信号之间形成的相位角。
此外，按照该实施方式，信号处理包括评价级或信号评价级，该评价级或该信号评价级被设立或编程为：根据两个拍频信号或有效值信号来生成和输出针对伺服驱动装置的下游的调节装置的调节信号。
在此，信号状态SOPEN意味着：不曾探测到附在两根电机线上的适合于伺服运行的电压。因此，电机保持停止。信号状态SY1意味着：只在第一电机线上、也就是说在Y1线上探测到了适合于伺服运行的电压。电机沿第一旋转方向、诸如向右被操控。信号状态SY2意味着相对应地针对Y2线并且因此意味着针对第二旋转方向、诸如这里向左。
信号状态SY1+Y2意味着：在两根电机线上都探测到了适合于伺服运行的电压。在将伺服驱动装置连接在三芯外部控制线上时，该状态不存在，因为这样被操控的无源同步电机在电励磁的同时会保持停止。而在将伺服驱动装置连接在四芯外部控制线上时，状态Y2优先并且因此认为是状态SY2。
根据一个特别的实施方式，数字化级附加地具有A/D转换器，用于将供电直流电压转换成相对应的数字供电直流电压信号。该信号分析单元包括一系列移动平均值数字滤波器，用于将供电直流电压信号滤波成经滤波的供电直流电压信号以及用于将数字化电机电压信号滤波成经滤波的电机电压信号。由此，就低通滤波而言，高频信号分量被滤出。数字混合级附加地被设立用于针对在数字化电机电压信号之间的相位角生成数字信号。最后，该评价级被设立为：生成调节信号并且向下游的调节装置输出这些调节信号。这取决于：经滤波的电机电压信号的当前值是低于第一直流电压比较值DCLOW、是超过第二直流电压比较值DCUPP还是介于两个直流电压比较值DCLOW、DCUPP之间；相应的有效值信号的当前值是否超过比较值ACUPP；以及相位角信号的当前值是低于第一角度值PhiLow、是超过第二角度值PhiUPP还是介于两个角度值PhiLOW、PhiUPP之间。在此，第一和第二直流电压比较值DCLOW、DCUPP、比较值ACUPP以及第一和第二角度值PhiLow、PhiUPP都被标准化到经滤波的直流电压供电信号的当前值。
这里，特别的优点在于按照本发明的伺服驱动装置与具有不同信号类型的电机电压(交变电压、直流电压)、电压幅值和电网频率的外部控制线的可能的自适应运行。通过该标准化，之前提到的用于随后的评价的比较值自动被适配。
通过经滤波的电机电压信号与第二直流电压比较值DCUPP的比较，当两个经滤波的电机电压信号超过第二直流电压比较值DCUPP时而且当两个有效值信号不超过对于拍频信号来说所属的比较值时，例如可以识别出当前的直流电压分量并且因此可以确定无负载状态SOPEN。
通过相位角信号的当前值与下角度值和上角度值PhiLOW、PhiUPP的比较，例如可以从超过上角度值PhiUPP来确定：超过所属的比较值ACUPP的相应的有效值信号Y1AC.R、Y2AC.R对应于状态SY1或SY2。
根据另一实施方式，该数字混合级包括正交解调器和下游的变换级。正交解调器也被称作IQ解调器。该正交解调器尤其是双通道地来实施。该正交解调器具有用于生成解调制频率的正弦和余弦频率发生器，而且被设立为：将两个在输入侧输送的电机电压信号分别用解调制频率来解调制并且分别作为具有所属的实部并且具有所属的虚部的数字信号来输出。同样构造为双通道的下游的变换级被设立为：接着根据这些具有实部和虚部的数字信号通过极坐标变换来形成两个有效值信号、也就是说两个拍频信号并且将其输出给评价单元。
根据另一实施方式，该评价级具有标准化和比较级以及接下来的决策级。该标准化和比较级被设立或编程为：根据该供电直流电压信号或者借助于具有移动平均值的数字滤波器来滤波的供电直流电压信号的当前值来生成针对电机电压信号以及针对有效值信号标准化的决策阈。
该标准化和比较级还被设立为：将这些决策阈输出给一系列比较器并且将与电机电压信号和有效值信号的二元比较结果Y1DC.S、Y1DC.G、Y2DC.S、Y2DC.G、Y1AC.G、Y2AC.G、PhiS、PhiG输出给决策级。该决策级被设立或编程为：遵循二元决策树地生成和输出针对伺服驱动装置的下游的调节装置的调节信号。
根据对此的一个实施方式，该信号分析单元被设立为：借助于移动平均值数字滤波器来对分别由正交解调器输出的具有所属的实部并且具有所属的虚部的数字信号进行滤波并且接着将其输出给变换级。
根据另一实施方式，该伺服驱动装置还能连接到外部控制线上，该外部控制线具有附加的供电电压线，用于对该伺服驱动装置的其它的(替选的)能量供应。供电单元还被设立为：由附在供电电压线上的供电电压来提供用于对电机控制单元的供电的供电直流电压。该信号分析单元具有数字化级，该数字化级具有多个A/D转换器，用于将两个电机电压转换成相对应的数字电机电压信号。该信号分析单元具有数字混合级，用于从两个在输入侧输送的电机电压信号各生成更低频率的拍频信号。在此，相应的拍频信号又表示解调制的电机电压信号的有效值。该信号分析单元还具有评价级，该评价级被设立或编程为：根据这两个拍频信号来生成针对该伺服驱动装置的下游的调节装置的调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2。
根据另一实施方式，数字化级附加地具有A/D转换器，用于将供电直流电压转换成相对应的数字供电直流电压信号。该信号分析单元包括一系列移动平均值数字滤波器，用于将供电直流电压信号滤波成经滤波的供电直流电压信号以及用于将数字化电机电压信号滤波成经滤波的电机电压信号。由此，就低通滤波而言，高频信号分量被滤出。该信号分析单元还具有评价级，该评价级被设立为：生成和输出针对该伺服驱动装置的下游的调节装置的调节信号。这取决于：经滤波的电机电压信号的当前值是低于第一直流电压比较值DCLOW、是超过第二直流电压比较值DCUPP还是介于两个直流电压比较值DCLOW、DCUPP之间；以及相应的有效值信号的当前值是低于第一比较值ACLOW、是超过第二比较值ACUPP还是介于两个比较值ACLOW、ACUPP之间。在此，第一和第二直流电压比较值DCLOW、DCUPP以及第一和第二比较值ACLOW、ACUPP都被标准化到经滤波的直流电压供电信号的当前值。
这里，特别的优点也在于按照本发明的伺服驱动装置与具有不同信号类型的电机电压(交变电压、直流电压)、电压幅值和电网频率的外部控制线的可能的自适应运行。通过该标准化，之前提到的用于随后的评价的比较值又自动被适配。
通过经滤波的电机电压信号与第二直流电压比较值DCUPP的比较，例如可以识别出当前的直流电压分量并且因此可以确定无负载状态SOPEN。如果例如两个经滤波的电机电压信号分别超过上直流电压比较值DCUPP，则该上直流电压比较值是否介于下比较值与上比较值ACLOW、ACLOW之间取决于相应的有效值信号的当前值(为此参见接下来的图4)。
根据一个实施方式，该数字混合级包括(双通道)正交解调器和下游的变换级。该正交解调器包括用于生成解调制频率的正弦和余弦频率发生器，而且被设立为：将两个在输入侧输送的电机电压信号分别用解调制频率来解调制并且分别作为具有所属的实部并且具有所属的虚部的数字信号来输出。(双通道)变换级被设立为：根据具有实部和虚部的数字信号通过极坐标变换来形成针对有效值的两个数字信号并且将这两个数字信号输出给评价单元。
根据一个实施方式，该评价级具有标准化和比较级以及下游的、接下来的决策级。该评价级具有标准化和比较级以及接下来的决策级。该标准化和比较级被设立为：根据经滤波的供电直流电压信号的当前值生成针对经滤波的电机电压信号以及针对有效值信号标准化的决策阈；将这些决策阈输出给一系列比较器；并且将与经滤波的电机电压信号和有效值信号的二元比较结果Y1DC.S、Y1DC.G、Y2DC.S、Y2DC.G、Y1AC.G、Y2AC.G、PhiS、PhiG输出给该决策级。最后，该决策级被设立为：遵循二元决策树地生成和输出针对该伺服驱动装置的下游的调节装置的调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2。
根据对此的一个实施方式，该信号分析单元被设立为：借助于移动平均值数字滤波器来对分别由正交解调器输出的具有所属的实部并且具有所属的虚部的数字信号进行滤波并且接着将其输出给变换级。
尤其是，该解调制频率根据另一实施方式被规定到为55Hz±3Hz的频率值上。
根据另一实施方式，被设立为生成调节信号的评价级的下游是消抖滤波级，该消抖滤波级被设立为：将在这些调节信号中的短暂的信号变化滤出并且接着将经滤波的调节信号输出给调节装置。
根据另一实施方式，该数字化级的下游是数字滤波级，该数字滤波级各有一个移动平均值数字滤波器，用于将数字化电机电压信号以及数字供电直流电压信号滤波成经滤波的电机电压信号以及滤波成经滤波的供电直流电压信号。
尤其是，相应的移动平均值数字滤波器是CIC滤波器。
之前所描述的按照本发明的伺服驱动装置可以特别有利地被用于伺服驱动装置在具有附上的电机电压并且具有典型地由电网频率得出的电机电压频率的外部控制线上的自适应运行，该电机电压具有为24V/AC、24V/DC、120V/AC和230V/AC的电网电压值而该电机电压频率具有在48Hz至62Hz的范围内的频率值。
附图说明
本发明的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现这些的方式和方法能与对实施例的下面的描述相关联地更清楚并且更明显地被理解，所述实施例与附图相关联地进一步予以阐述。在这种情况下，以示意图：
图1示出了针对两个按照本发明的伺服驱动装置的示例，所述伺服驱动装置分别具有电机控制单元，该电机控制单元具有供电单元、信号分析单元和与具有无源同步电机的伺服驱动装置连接的调节装置；
图2示出了按照本发明的用于通过中央控制设备在三芯外部控制线上运行的伺服驱动装置的示例性的信号分析单元的框图；
图3示出了按照本发明的用于通过中央控制设备在四芯外部控制线上运行的伺服驱动装置的示例性的信号分析单元的框图；而
图4示出了以按照本发明的在四芯24V/AC控制线上的伺服驱动装置的运行方式为例的决策级的二元决策树的流程图。
具体实施方式
图1示出了针对两个按照本发明的伺服驱动装置10的示例，所述伺服驱动装置分别具有电机控制单元1，该电机控制单元具有供电单元2、信号分析单元SA和与具有无源同步电机3'的伺服驱动装置10'连接的调节装置SE。
图1示出了HVAC设备100，该HVAC设备具有中央控制设备S和三个伺服驱动装置10、10'。中央控制设备S和伺服驱动装置10、10'连接在共同的外部控制线SL上。伺服驱动装置10、10'分别具有电机3、3'、下游的减速传动装置4以及接下来的调节连接端5，用于连接活门6或阀7。为了同步操控这三个伺服驱动装置10、10'，中央控制设备S具有两个可操控的开关元件，以便在伺服运行下在伺服运行的持续时间内将电网电压接到第一电机线LY1或者第二电机线LY2上。用UN来表示电网电压源，诸如公共能量供应商的120V/60Hz或230V/50Hz交变电压源。该电网电压源也可能是例如变压器式地从中得出的交变电压源，诸如24V/50Hz或24V/60Hz交变电压源。交变电压的额定电压优选地在从24V至48V的范围内。
所示出的外部控制线SL包括两根电机或Y1/Y2线LY1、LY2以及一根接地线GND作为参考电位。在这种情况下，涉及三芯控制线SL，通过该三芯控制线来实现对所连接的伺服驱动装置10、10'的能量供应以及旋转方向给定。
以虚线示出了供电电压线G，作为第四线路。在四芯控制线SL的这种情况下，通过供电电压线G来实现对所连接的按照本发明的伺服驱动装置10的能量供应并且通过这两根电机线LY1、LY2来实现以调节信号为形式的旋转方向给定。借此，具有无源同步电机3'的伺服驱动装置10'的运行不可能。在四芯控制线SL的情况下，附加地，通过电网电压源UN来提供具有0Hz的直流电压、诸如24V直流电压也是可能的。
在下方的部分示出了已知的伺服驱动装置10'，该伺服驱动装置仅仅具有无源的、可直接通过这两根电机线LY1、LY2来驱动的同步电机3'。未进一步标明的起动电容器接在这两根电机线LY1、LY2之间，以便在将电网或电机电压接到这两根电机线LY1、LY2之一上时通过由此造成的相移来起动同步电机3'。否则，即使在将电网或电机电压接到两根电机线LY1、LY2上时，同步电机3'也会保持停止。
按照本发明，这两个按照本发明的伺服驱动装置10的电机3是直流电机并且尤其是无刷直流电机(BLDC电机)。按照本发明的伺服驱动装置10还包括电机控制单元1，该电机控制单元具有信号分析单元SA并且具有针对电机3的下游的调节装置SE。该伺服驱动装置还具有供电单元2，该供电单元被设立为：由附在相应的电机线LY1、LY2上的第一和/或第二电机电压UY1、UY2来提供用于对电机控制单元1的供电的供电直流电压UP。为此，伺服驱动装置10具有电连接端AN，该电连接端具有相对应的输入端(EY1、EY2、EGND)。电连接端AN已经具有另一附加的输入端(EPS)，以便由附在供电电压线G上的供电电压UPS来提供供电直流电压UP。电连接端AN例如可以构造为连接插座或者构造为连接线缆AL，该连接线缆接着被连接到外部控制线SL上。
按照本发明，伺服驱动装置10的信号分析单元SA被设立为：在将第一和/或第二电机电压UY1、UY2附在第一和第二电机线LY1、LY2上的时间内生成针对调节装置SE所分配的调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2。该调节装置被设立为：接着基于此来沿所分配的第一或第二旋转方向对电机3进行电操控。在最简单的情况下，分别附在这两根电机线LY1、LY2上的电机电压UY1、UY2被输送给电压比较器。如果这两个电机电压UY1、UY2都不超过阈值，则信号分析单元SA输出调节信号SOPEN(针对断开的线路)。如果两个电机电压UY1、UY2超过阈值，则信号分析单元SA输出调节信号SY1+Y2，而且当这两根电机线LY1、LY2中的仅仅一根电机线引导电压时相对应地输出调节信号SY1和SY2。
图2示出了按照本发明的用于通过中央控制设备S在三芯外部控制线SL上运行的伺服驱动装置10的示例性的信号分析单元SA的框图。
信号分析单元SA的所示出的功能块、如所示出的数字化级DIG、数字混合级SF以及用于输出调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2的评价级BW可以至少部分地例如通过处理器辅助的微控制器、微处理器或信号处理器来实现，在该处理器辅助的微控制器、微处理器或信号处理器上存在或加载适合于对功能块DIG、SF、BW以及子功能块DEMOD、TRANS、FILMA、KOMP、EB、FILDB的信号处理技术上的功能步骤的技术上的实施的软件。
在图2的左侧部分，示出了具有一系列A/D转换器ADC的数字化级DIG。两个电机电压UY1、UY2以及供电直流电压UP利用高采样来读取并且被转换成数字信号PS、Y1、Y2。优选地，以至少100kHz、优选地以至少1MHz来进行采样。因此，以高时钟来进行转换。这样，得到对于良好的求平均来说足够的采样以及在处理这些采样时尽可能少的延迟时间。
两个数字化电机电压信号Y1、Y2被输送给数字混合级SF的解调器DEMOD、尤其是正交解调器。正交解调器DEMOD具有数字频率发生器FG，该数字频率发生器生成具有为55Hz的解调制频率f0的数字正弦信号以及有固定的90°相位关系的数字余弦信号。在此，该55Hz有利地恰好处在两个最常用的为50Hz(例如欧洲)与60Hz(例如北美)的电网频率的中间。借此，在48Hz至62Hz之间的可能的输入振荡围绕着55Hz移动。得到新的振荡(拍频)，该振荡处在0与7Hz之间。所有更高频率分量、尤其是在103Hz至117Hz下的频率分量通过随后的移动平均值数字滤波器来除去。
所输出的正弦和余弦数字值分别被乘以因子二，而且一方面各被输送给用于与数字化电机电压信号Y1混合的数字混合器而另一方面各被输送给用于与数字化电机电压信号Y2混合的数字混合器。在与该正交解调制信号相乘之后，在利用移动平均值的低通滤波之后分别提供具有实部并且具有虚部Y1AC.RE、Y1AC.IM、Y2AC.RE、Y2AC.IM的数字信号。
这些数字值被输送给作为数字混合级SF的另一部分的变换级TRANS，该变换级借助于第二数字极坐标变换器来将具有实部并且具有虚部Y1AC.RE、Y1AC.IM、Y2AC.RE、Y2AC.IM的数字信号转换成数字有效值信号或拍频信号Y1AC.R、Y2AC.R以及转换成数字相位角信号该数字相位角信号说明了两个有效值信号Y1AC.R、Y2AC.R彼此间的相位关系并且因此说明了数字化电机电压信号Y1、Y2彼此间的相位关系。
除了四个移动平均值数字滤波器之外，在图2中示出的滤波级FILMA(MA表示“Moving Average(移动平均)”)还各有一个移动平均值数字滤波器，用于将供电直流电压信号PS以及两个数字化电机电压信号Y1、Y2滤波成相对应地滤波的供电直流电压信号PSDC以及滤波成两个经滤波的数字化电机电压信号Y1DC、Y2DC。
单个平均值滤波器可能缺乏滤波锐度。该滤波锐度通过多个这种滤波器的级联来提高。因为这可能需要大量计算，所以有利的是根据CIC滤波器(CIC表示“Cascadedlntegrator Comb(积分梳状滤波器)”)的方法将滤波器分成两部分。第一部分(只)具有积分器并且能简单并且快速地来“计算”。第二部分考虑与先前的计算结果的差。
在滤波之后，具有供电直流电压PSDC的当前滤波的值的数字信号PSDC、Y1DC、Y2DC、Y1AC.R、Y2AC.R、借助于标准化和比较级KOMP来标准化并且被输送给决策树EB。在此，标准化和比较级KOMP以及尤其是二元决策树EB都是评价级BW的部分。
标准化和比较级KOMP具有一系列数字决策阈SW和一系列下游的数字比较器K。数字决策阈SW在输出侧各提供数字值DCLOW、DCUPP、ACUPP、PhiLOW、PhiUPP，这些数字值与经滤波的供电电压信号PSDC的当前值成比例。下标LOW和UPP这里表示“下”或“上”。由此，将数字决策阈SW标准化到分别附上的供电直流电压PS、PSDC上。由此，有利地，将按照本发明的伺服驱动装置10自动匹配到发生变化的供电直流电压PS、PSDC、诸如24V、120V或230V上是可能的。
具有数字值DCLOW、DCUPP、ACUPP、PhiLOW、PhiUPP的经标准化的决策阈SW在输入侧被输送给一系列数字比较器K。随后的数字信号Y1AC.R、Y2AC.R、Y1DC、Y2DC、之一被输送给比较器K的另一相应的输入端。在比较器K上，在输出侧存在二元比较结果Y1DC.S、Y1DC.G、Y2DC.S、Y2DC.G、Y1AC.G、Y2AC.G、PhiS、PhiG。下标S或G这里表示“低于”或“高于”。这样，例如二元比较结果Y1DC.S意味着：附在所属的比较器K上的经滤波的电机电压信号Y1DC的数字值低于(lower)所属的数字决策阈SW的数字值DCLOW。
二元决策树EB将所输出的二元比较结果Y1DC.S、Y1DC.G、Y2DC.S、Y2DC.G、Y1AC.G、Y2AC.G、PhiS、PhiG的系列转换成针对调节装置SE的调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2。
所找到的状态SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2事先还优选地经过具有一系列数字消抖滤波器的消抖滤波级FILDB(DB表示“Debounce(消抖)”)，所述数字消抖滤波器使短暂的信号异常值渐隐。
因为最困难的条件在伺服驱动装置10接通和关断时出现。在瞬时过程期间可能出现误调节状态。为了消除有错误的状态，决策树EB的下游各接有一个数字消抖滤波器，只有当状态稳定一会时，该数字消抖滤波器才更换该状态。相应的消抖滤波器具有所谓的位滤波器的特性。在此，根据状态是否存在来对该状态正地或负地进行积分。借此，四个状态中的每个状态的积分值都根据相对应的状态是否被识别出而升高或降低。如果积分值达到预先给定的阈的状态一直存在，则该状态被用作从现在起活跃的状态。消抖时间常数在10ms至50ms的范围内，优选地为25ms。
图3示出了按照本发明的用于通过中央控制设备S在四芯外部控制线SL上运行的伺服驱动装置10的示例性的信号分析单元SA的框图。
相比于图2的示例，这里没有以计算方式来确定相位角信号这在四芯情况下并不需要，因为一方面两根“电机线”LY1、LY2或多或少无负载并且仅仅用于旋转方向给定。此外，具有无源同步电机3'的伺服驱动装置10'不能接到这种四芯控制线SL上，所述无源同步电机可能会有感应式干扰地耦合输入到相应其它电机线LY1、LY2中。
那里的标准化和比较级KOMP又具有一系列数字决策阈SW以及一系列下游的数字比较器K。数字决策阈SW在输出侧各提供数字值DCLOW、DCUPP、ACUPP、PhiLOW、PhiUPP，这些数字值与经滤波的供电电压信号PSDC的当前值成比例。下标LOW和UPP这里表示“下”或“上”。由此，将数字决策阈SW标准化到分别附上的供电直流电压PS、PSDC上。由此，有利地，将按照本发明的伺服驱动装置10自动匹配到发生变化的供电直流电压PS、PSDC、诸如24V、120V或230V上是可能的。
具有数字值DCLOW、DCUPP、ACUPP、PhiLOW、PhiUPP的经标准化的决策阈SW在输入侧被输送给一系列数字比较器K。随后的数字信号Y1AC.R、Y2AC.R、Y1DC、Y2DC、之一被输送给比较器K的另一相应的输入端。在比较器K上，在输出侧存在二元比较结果Y1DC.S、Y1DC.G、Y2DC.S、Y2DC.G、Y1AC.G、Y2AC.G、PhiS、PhiG。下标S或G这里表示“较小”或“较大”。这样，例如二元比较结果Y1DC.S意味着：附在所属的比较器K上的经滤波的电机电压信号Y1DC的数字值低于(lower)所属的数字决策阈SW的数字值DCLOW。
在随后的图4中示出了二元决策树EB，该二元决策树将所输出的二元比较结果Y1DC.S、Y1DC.G、Y2DC.S、Y2DC.G、Y1AC.G、Y2AC.G、PhiS、PhiG的系列转换成针对调节装置SE的调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2。
图4示出了以按照本发明的在四芯24V/AC控制线SL上的伺服驱动装置10的运行方式为例的决策级EB的二元决策树的流程图。
在此，所示出的二元决策树通过处理器辅助的信号处理单元SA连续地、尤其是周期性地以优选地在100至1000Hz的范围内的决策频率来遍历并且接着将相应的结果作为调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2来输出。
在当前示例中，例如能看出：如果两个经滤波的电机电压信号Y1DC、Y2DC分别超过上直流电压比较值DCUPP，则取决于有效值信号Y1AC.R、Y2AC.R的当前值。如果第一有效值信号Y1AC.R的值例如介于下比较值与上比较值ACLOW、ACLOW之间而第二有效值信号Y2AC.R的值不是如此，则认为是状态SY2。否则，认为是状态SOPEN并且输出状态SOPEN。而如果第一有效值信号Y1AC.R的值例如没有介于下比较值与上比较值ACLOW、ACLOW之间但是第二有效值信号Y2AC.R的值已如此，则认为是状态SY1。否则，认为是状态SY1+Y2并且输出状态SY1+Y2。
在每次遍历二元决策树之后，最早在两次、然而最晚在四次询问或比较之后存在用于向调节装置SE输出的明确的调节信号SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2。
附图标记列表
1 电机控制单元
2 供电单元
3 电机
3'无源双相同步电机
4传动装置、减速传动装置
5 调节连接端
6 活门
7 阀
10伺服驱动装置、执行器
10'无源伺服驱动装置(现有技术)
100HVAC设备、HLK设备
ADC A/D转换器
AL 连接线
AN 电连接端
BW 评价级
DEMOD正交解调器、IQ解调器
DIG数字化级
EB功能块、决策树
FILDB数字滤波器、Debounce滤波器、消抖滤波级
FILMA数字滤波器、移动平均滤波器、移动平均值滤波器
FG 频率发生器
f0 滤波频率
G 供电电压线
GND接地、参考电压
K比较器
KOMP功能块、标准化和比较级
L逻辑门
LY1电机线、Y1控制线
LY2电机线、Y2控制线
N 否决策
PS 供电直流电压的数字值
PSDC、Y1DC、Y2DC、Y1AC.RE、Y1AC.IM、Y2AC.RE、Y2AC.IM经滤波的数字值、数字信号
S控制设备、中央控制设备
SA 信号分析单元
SF用于拍频的数字混合级
SE调节装置、逆变器、半桥
SL控制线
SW阈值、数字值
SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2调节信号、状态
TRANS变换级、极坐标变换器
UN 电网电压源
UP 经整流的供电直流电压
UPS 供电电压
UY1 第一电机电压
UY2 第二电机电压
Y 是决策
Y1、Y2数字电机电压信号
Y1AC.R、Y2AC.R拍频信号、有效值信号、RMS值、数字有效值
相位角/>
Claims (14)
1.用于活门(6)或阀(7)的伺服驱动装置，所述伺服驱动装置具有：电机(3')；下游的传动装置(4)；用于连接所述活门(6)或所述阀(7)的调节连接端(5)；以及用于将所述伺服驱动装置连接在外部控制线(SL)上的电连接端(AN)，所述外部控制线被设置用于对所述伺服驱动装置的能量供应以及被设置用于对所述电机(3')的旋转方向给定，而且所述外部控制线具有第一和第二电机线(LY1、LY2)以及接地线(GND)，其中所述电机(3')能基于相应的、附在第一或第二电机线(LY1、LY2)上的第一或第二电机电压(UY1、UY2)沿第一或第二旋转方向被驱动，其特征在于，
-所述电机(3)是无刷直流电机；
-所述伺服驱动装置包括电机控制单元(1)，所述电机控制单元具有信号分析单元(SA)并且具有针对所述电机(3)的下游的调节装置(SE)；
-所述伺服驱动装置具有供电单元(2)，所述供电单元被设立为：由第一和/或第二电机电压(UY1、UY2)来提供用于对所述电机控制单元(1)进行供电的供电直流电压(UP)；
-所述信号分析单元(SA)被设立为：在将所述第一和/或第二电机电压(UY1、UY2)附在所述第一和第二电机线(LY1、LY2)上的时间内生成针对所述调节装置(SE)所分配的调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)；以及
-所述调节装置(SE)被设立为：基于此，沿所分配的第一或第二旋转方向对所述电机(3)进行电操控，
其中所述电机控制单元(1)的信号分析单元(SA)具有：
-数字化级(DIG)，所述数字化级具有多个A/D转换器(ADC)，用于将两个电机电压(UY1、UY2)转换成相对应的数字电机电压信号(Y1、Y2)；
-数字混合级(SF)，用于从在输入侧输送的数字化电机电压信号(Y1、Y2)并且从解调制频率(f0)各生成拍频信号(Y1AC.R、Y2AC.R)，其中相应的拍频信号(Y1AC.R、Y2AC.R)表示解调制的电机电压信号的有效值；和
-评价级(BW)，所述评价级被设立为：根据这两个拍频信号(Y1AC.R、Y2AC.R)来生成针对所述伺服驱动装置的下游的调节装置(SE)的调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)。
2.根据权利要求1所述的伺服驱动装置，
-其中所述数字化级(DIG)附加地具有A/D转换器(ADC)，用于将所述供电直流电压(UP)转换成相对应的数字供电直流电压信号(PS)，
-其中所述信号分析单元(SA)具有一系列移动平均值数字滤波器，用于将所述供电直流电压信号(UP)滤波成经滤波的供电直流电压信号(PSDC)以及用于将所述数字化电机电压信号(Y1、Y2)滤波成经滤波的电机电压信号(Y1DC、Y2DC)，
-其中所述数字混合级(SF)附加地被设立用于针对在所述数字化电机电压信号(Y1、Y2)之间的相位角生成数字信号而且
-其中所述评价级(BW)被设立为：生成所述调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)并且将所述调节信号输出给所述下游的调节装置(SE)，这取决于：
-所述经滤波的电机电压信号(Y1DC、Y2DC)的当前值是低于第一直流电压比较值(DCLOW)、是超过第二直流电压比较值(DCUPP)还是介于两个直流电压比较值(DCLOW、DCUPP)之间；
-相应的有效值信号(Y1AC.R、Y2AC.R)的当前值是否超过比较值(ACUPP)；以及
-相位角信号的当前值是低于第一角度值(PhiLow)、是超过第二角度值(PhiUPP)还是介于两个角度值(PhiLOW、PhiUPP)之间，
-其中第一和第二直流电压比较值(DCLOW、DCUPP)、所述比较值(ACUPP)以及第一和第二角度值(PhiLow、PhiUPP)都被标准化到所述经滤波的直流电压供电信号(PSDC)的当前值。
3.根据权利要求2所述的伺服驱动装置，其中所述数字混合级(SF)包括正交解调器(DEMOD)和下游的变换级(TRANS)，
-其中所述正交解调器(DEMOD)具有用于生成解调制频率(f0)的正弦和余弦频率发生器(FG)，而且被设立为：将两个在输入侧输送的电机电压信号(Y1、Y2)分别用所述解调制频率(f0)来解调制并且分别作为具有所属的实部(Y1AC.RE、Y2AC.RE)并且具有所属的虚部(Y1AC.IM、Y2AC.IM)的数字信号来输出；而且
-其中所述变换级(TRANS)被设立为：根据具有实部和虚部(Y1AC.RE、Y2AC.RE、Y1AC.IM、Y2AC.IM)的数字信号通过极坐标变换来形成两个有效值信号(Y1AC.R、Y2AC.R)以及相位角信号并且将其输出给所述评价级(BW)。
4.根据权利要求2或3所述的伺服驱动装置，其中所述评价级(BW)具有标准化和比较级(KOMP)以及接下来的决策级(EB)，
-其中所述标准化和比较级(KOMP)被设立为：根据所述经滤波的供电直流电压信号(PSDC)的当前值生成针对所述经滤波的电机电压信号(Y1DC、Y2DC)以及针对所述有效值信号(Y1AC.R、Y2AC.R)标准化的决策阈(SW)；将所述决策阈输出给一系列比较器(K)；并且将与所述经滤波的电机电压信号(Y1DC、Y2DC)和所述有效值信号(Y1AC.R、Y2AC.R)的二元比较结果(Y1DC.S、Y1DC.G、Y2DC.S、Y2DC.G、Y1AC.G、Y2AC.G、PhiS、PhiG)输出给所述决策级(EB)；
-其中所述决策级(EB)被设立为：遵循二元决策树地生成和输出针对所述伺服驱动装置的下游的调节装置(SE)的调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)。
5.根据权利要求3所述的伺服驱动装置，其中所述信号分析单元(SA)被设立为：借助于移动平均值滤波器来对分别由所述正交解调器(DEMOD)输出的具有所属的实部(Y1AC.RE、Y2AC.RE)并且具有所属的虚部(Y1AC.IM、Y2AC.IM)的数字信号进行滤波并且接着将其输出给所述变换级(TRANS)。
6.根据权利要求1所述的伺服驱动装置，
-其中所述伺服驱动装置还能连接到外部控制线(SL)上，所述外部控制线具有附加的供电电压线(G)，用于对所述伺服驱动装置的其它的能量供应，其中所述供电单元(2)接着还被设立为：由附在所述供电电压线(G)上的供电电压(UPS)来提供用于对所述电机控制单元(1)进行供电的供电直流电压(UP)；
-其中所述信号分析单元(SA)具有数字化级(DIG)，所述数字化级具有多个A/D转换器(ADC)，用于将两个电机电压(UY1、UY2)转换成相对应的数字供电直流电压信号(PS)；
-其中所述信号分析单元(SA)具有数字混合级(SF)，用于从两个在输入侧输送的数字化电机电压信号(Y1、Y2)并且从解调制频率(f0)各生成拍频信号(Y1AC.R、Y2AC.R)，其中相应的拍频信号(Y1AC.R、Y2AC.R)表示解调制的电机电压信号的有效值；而且
-其中所述信号分析单元(SA)具有评价级(BW)，所述评价级被设立为：根据这两个拍频信号(Y1AC.R、Y2AC.R)来生成针对所述伺服驱动装置的下游的调节装置(SE)的调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)。
7.根据权利要求6所述的伺服驱动装置，
-其中所述数字化级(DIG)附加地具有A/D转换器(ADC)，用于将所述供电直流电压(UP)转换成相对应的数字供电直流电压信号(PS)，
-其中所述信号分析单元(SA)具有一系列移动平均值数字滤波器，用于将所述供电直流电压信号(UP)滤波成经滤波的供电直流电压信号(PSDC)以及用于将所述数字化电机电压信号(Y1、Y2)滤波成经滤波的电机电压信号(Y1DC、Y2DC)，而且
-其中所述信号分析单元(SA)具有评价级(BW)，所述评价级被设立为：生成和输出针对所述伺服驱动装置的下游的调节装置(SE)的调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)，这取决于：
-所述经滤波的电机电压信号(Y1DC、Y2DC)的当前值是低于第一直流电压比较值(DCLOW)、是超过第二直流电压比较值(DCUPP)还是介于两个直流电压比较值(DCLOW、DCUPP)之间；以及
-相应的有效值信号(Y1AC.R、Y2AC.R)的当前值是低于第一比较值(ACLOW)、是超过第二比较值(ACUPP)还是介于两个比较值(ACLOW、ACUPP)之间，而且
-其中第一和第二直流电压比较值(DCLOW、DCUPP)以及第一和第二比较值(ACLOW、ACUPP)都被标准化到所述经滤波的直流电压供电信号(PSDC)的当前值。
8.根据权利要求7所述的伺服驱动装置，
其中所述数字混合级(SF)包括正交解调器(DEMOD)和下游的变换级(TRANS)，其中所述正交解调器(DEMOD)具有用于生成解调制频率(f0)的正弦和余弦频率发生器(FG)，而且被设立为：将两个在输入侧输送的电机电压信号(Y1、Y2)分别用所述解调制频率(f0)来解调制并且分别作为具有所属的实部(Y1AC.RE、Y2AC.RE)和虚部(Y1AC.IM、Y2AC.IM)的数字信号来输出，其中所述变换级(TRANS)被设立为：根据具有实部和虚部(Y1AC.RE、Y2AC.RE、Y1AC.IM、Y2AC.IM)的数字信号通过极坐标变换来形成两个有效值信号(Y1AC.R、Y2AC.R)并且将其输出给所述评价级(BW)。
9.根据权利要求7或8所述的伺服驱动装置，其中所述评价级(BW)具有标准化和比较级(KOMP)以及接下来的决策级(EB)，
-其中所述标准化和比较级(KOMP)被设立为：根据所述经滤波的供电直流电压信号(PSDC)的当前值生成针对所述经滤波的电机电压信号(Y1DC、Y2DC)以及针对所述有效值信号(Y1AC.R、Y2AC.R)标准化的决策阈(SW)；将所述决策阈输出给一系列比较器(K)和逻辑门(L)；并且将与所述经滤波的电机电压信号(Y1DC、Y2DC)和所述有效值信号(Y1AC.R、Y2AC.R)的相应的二元比较结果(Y1DC.M、Y1DC.G、Y2DC.M、Y2DC.G、Y1AC.M、Y1AC.G、Y2AC.M、Y2AC.G)输出给所述决策级(EB)；而且
-其中所述决策级(EB)被设立为：遵循二元决策树地生成和输出针对所述伺服驱动装置的下游的调节装置(SE)的调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)。
10.根据权利要求8所述的伺服驱动装置，其中所述信号分析单元(SA)被设立为：借助于移动平均值滤波器来对分别由所述正交解调器(DEMOD)输出的具有所属的实部(Y1AC.RE、Y2AC.RE)并且具有所属的虚部(Y1AC.IM、Y2AC.IM)的数字信号进行滤波并且接着将其输出给所述变换级(TRANS)。
11.根据权利要求1至3、5至8和10之一所述的伺服驱动装置，其中所述解调制频率(f0)被规定到为55Hz±3Hz的频率值上。
12.根据权利要求1至3、5至8和10之一所述的伺服驱动装置，其中被设立为生成所述调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)的评价级(BW)的下游是消抖滤波级(FILDB)，所述消抖滤波级被设立为：将在所述调节信号(SOPEN、SY1、SY2、SY1+Y2)中的短暂的信号变化滤出并且接着将经滤波的调节信号输出给所述调节装置(SE)。
13.根据权利要求12所述的伺服驱动装置，其中相应的移动平均值数字滤波器是CIC滤波器。
14.根据权利要求1至13之一所述的伺服驱动装置(10)的用于所述伺服驱动装置(10)在具有附上的电机电压(UY1、UY2)并且具有典型地由电网频率得出的电机电压频率的外部控制线(SL)上的自适应运行的应用，所述电机电压具有为24V/AC、24V/DC、120V/AC和230V/AC的电网电压值而所述电机电压频率具有在48Hz至62Hz的范围内的频率值。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2017/071929 WO2019042562A1 (de) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Adaptiver stellantrieb zum betrieb an einer drei- oder vieradrigen externen steuerleitung mit unterschiedlichen motorspannungen und netzfrequenzen sowie geeignete verwendung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111052593A CN111052593A (zh) | 2020-04-21 |
| CN111052593B true CN111052593B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=59772610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201780094428.9A Active CN111052593B (zh) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 在外部控制线上运行的自适应伺服驱动装置和适当的应用 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11342874B2 (zh) |
| EP (1) | EP3676950B1 (zh) |
| KR (1) | KR102428278B1 (zh) |
| CN (1) | CN111052593B (zh) |
| DK (1) | DK3676950T3 (zh) |
| WO (1) | WO2019042562A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK3676950T3 (da) | 2017-08-31 | 2022-05-30 | Siemens Schweiz Ag | Adaptiv aktuator til drift på en tre- eller firetrådet ekstern styreledning med forskellige motorspændinger og netfrekvenser samt egnet anvendelse |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002095926A1 (de) * | 2001-05-22 | 2002-11-28 | Saia-Burgess Gmbh | Verfahren und schaltungsanordnung zur elektronischen anschlagerkennung bei synchronmotoren |
| DE102011119067A1 (de) * | 2011-11-22 | 2013-05-23 | TA Hydronics SA | Stetiger elektrischer Stellantrieb für Heizungs- und Klimaventile |
| CN103346711A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-09 | 无锡商业职业技术学院 | 一种直流无刷伺服控制系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4437793C2 (de) * | 1994-10-21 | 1998-05-07 | Agie Ag Ind Elektronik | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Elektromotors |
| JP4598100B2 (ja) * | 2008-04-17 | 2010-12-15 | 三菱電機株式会社 | 変速機の制御装置 |
| WO2017017557A1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | Societe Industrielle De Sonceboz Sa | Actuator with integrated position sensor and play compensation |
| DK3676950T3 (da) | 2017-08-31 | 2022-05-30 | Siemens Schweiz Ag | Adaptiv aktuator til drift på en tre- eller firetrådet ekstern styreledning med forskellige motorspændinger og netfrekvenser samt egnet anvendelse |
-
2017
- 2017-08-31 DK DK17761483.1T patent/DK3676950T3/da active
- 2017-08-31 EP EP17761483.1A patent/EP3676950B1/de active Active
- 2017-08-31 CN CN201780094428.9A patent/CN111052593B/zh active Active
- 2017-08-31 US US16/801,633 patent/US11342874B2/en active Active
- 2017-08-31 KR KR1020207008961A patent/KR102428278B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-31 WO PCT/EP2017/071929 patent/WO2019042562A1/de unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002095926A1 (de) * | 2001-05-22 | 2002-11-28 | Saia-Burgess Gmbh | Verfahren und schaltungsanordnung zur elektronischen anschlagerkennung bei synchronmotoren |
| DE102011119067A1 (de) * | 2011-11-22 | 2013-05-23 | TA Hydronics SA | Stetiger elektrischer Stellantrieb für Heizungs- und Klimaventile |
| CN103346711A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-09 | 无锡商业职业技术学院 | 一种直流无刷伺服控制系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019042562A1 (de) | 2019-03-07 |
| KR20200041379A (ko) | 2020-04-21 |
| EP3676950B1 (de) | 2022-03-23 |
| CN111052593A (zh) | 2020-04-21 |
| KR102428278B1 (ko) | 2022-08-01 |
| US11342874B2 (en) | 2022-05-24 |
| EP3676950A1 (de) | 2020-07-08 |
| DK3676950T3 (da) | 2022-05-30 |
| US20210367543A1 (en) | 2021-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5206575A (en) | Device for controlling an AC motor | |
| US20020079859A1 (en) | Efficiency maximizing motor controller and method | |
| DE102012203749B4 (de) | Inverterstromgenerator | |
| US20150333689A1 (en) | Power conversion apparatus, power conversion method, and motor system | |
| JP5813934B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| CN111052593B (zh) | 在外部控制线上运行的自适应伺服驱动装置和适当的应用 | |
| CN109075695B (zh) | 用于变速电动机和高速电动机的dc到ac电力转换装置 | |
| US11398775B2 (en) | Device for efficient DC link processing independent of grid type | |
| Chimonyo et al. | Design and analysis of electrical drives using active front end converter | |
| KR100432389B1 (ko) | 인버터 장치 | |
| WO1984002235A1 (en) | Ac motor control system | |
| US9667137B2 (en) | System to increase the in-line power factor of a three-phase brushless DC motor | |
| JP2009273302A (ja) | 電動モータの制御装置 | |
| CN211127644U (zh) | 一种变流控制装置及电机 | |
| CN110649797B (zh) | 一种用于减少电力电子设备中的共模电流的方法 | |
| CN108075690A (zh) | 马达驱动系统及其运转回复方法 | |
| CN108631563B (zh) | 一种功率变换电路的纹波电流抑制方法及装置 | |
| CN109905057A (zh) | 一种永磁同步电机低电流谐波控制系统 | |
| US11716047B2 (en) | System and method for trajectory shaping for feasible motion commands | |
| US11626821B2 (en) | Sensorless control of a motor by variable frequency signal injection | |
| JP4581508B2 (ja) | 電圧形インバータの制御装置 | |
| JP7189075B2 (ja) | 電動機駆動制御装置および該方法ならびに電動機駆動制御システム | |
| JP6533867B2 (ja) | 電力変換装置及び電力変換方法 | |
| EP0427571A2 (en) | AC motor control | |
| CN116391317A (zh) | 功率转换系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |