CN111512539B - 无旋转传感器地确定感应式电机的转子位置的方法和无旋转传感器地调节交流电机的装置 - Google Patents
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Abstract
用于无旋转传感器地确定感应式电机的转子位置的方法和用于交流电机的无旋转传感器的调节的装置，其中感应式电机由能脉宽调制运行的变流器供电；且变流器具有用于感应式电机的转子角和电流矢量的模型参量；且变流器具有如下装置，借助于该装置在受控的运行中测量至少两个值，所述值表示用于电机的局部电感的度量，其中，确定模型转子角的误差，其方法是根据模型转子角和模型电流矢量确定至少两个加权因子；且由至少两个测量值和至少两个加权因子形成加权的和；且从所述和减去另一偏移值，该偏移值同样根据模型转子角和模型电流矢量确定。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于识别感应式电机的转子位置的方法，该感应式电机包括转子和定子，其中，通过周期性的端电压按脉宽调制的方法驱控感应式电机。
本发明还涉及一种用于控制和/或调节感应式电机的装置，其中，控制器设立和构成为用于实施所述方法。
此外，本发明涉及一种感应式电机，其包括定子、转子和用于其控制和/或调节的装置。一般地，本发明涉及无传感器控制和/或调节感应式电机的技术领域，其中，转子位置或转子角由微分或局部的电感的转子位置关系导出。
按照本发明关于转子位置对识别的局部电感分析处理以尽可能好的方式消除已知方法的稳定性问题。局部电感的获取不是本发明的主题。就此参考已知的方法，这些方法适合在感应式电机的运行期间通过恰当地注入电压连续获取局部电感。由于感应式电机代替直流电机越来越多的应用，对用于交流电机的高品质调节装置具有极强的兴趣。借助于转子位置传感器、如旋转脉冲发生器或分解器可以结合脉冲逆变器实现感应式电机的动态和有效的调节。在此不利的是，通过应用转子位置传感器不仅提高了成本、布线开销而且提高了故障概率。
背景技术
所谓的无探测器、无旋转传感器或无传感器的方法在运行期间获取转子位置。根据施加的电压和测量的电机电流连续确定转子位置。基波方法的基本组成部分是感应的电压的积分，该电压通过转子的旋转引起。在此不利的是，该方法由于在低转速下无穷下的电压而失灵。注入方法利用电机的与转子位置有关的电感，其方式是注入方法例如分析处理对高频的电压激励的与转子位置有关的电流响应。在此，通常将高频电压激励通过累加叠加给基波电压矢量。
在所有已知的注入方法中不利的是，该注入方法不利用转子位置有关的局部电感矩阵的全部信息内容，其方法是例如仅仅利用全部局部电感矩阵的各向异性的部分或甚至仅仅各向异性的部分的方向。此外，在已知方法中做出关于各向异性的简化的假定。一旦电机示出与假定不同的复杂各向异性的情况，那么这就容易导致不稳定的情况。
在2016年9月05-09日在卡尔斯鲁尔召开的会议“European Conference on PowerElectronics and Applications”中，在W.Hammel等的发表的文章“Operating PointDependent Anisotropies and Assessment for Position-Sensorless Control”中揭示了：局部电感矩阵的参考不仅与转子位置和当前扭矩有关，而且尤其也受基波电流矢量的方向直接影响。对于已知的基于注入的无旋转传感器的带有简化的假定的调节方法，由此引起在彼处对于稳定的运行描述的对要运行的电机的使用的各向异性的特征的条件。如果方法根据现有技术用于不满足该条件的电机，那么这导致不稳定的运行。
已知的注入方法可以根据注入的方式区分。例如，如下注入方法是已知的，该注入方法给基波电压矢量通过累加叠加交替的一维的注入电压。简单的以此为基础的分析处理基于如下，即，在永磁的同步电机的情况下，各向异性的定向与转子的d轴的方向重合。交替的注入电压选择为平行于假定的模型d轴。在正确的定向的情况下，产生平行于注入电压的注入有关的交流电部分，且因此注入即便在大的注入幅度下也是无扭矩的。如果相比之下假定的模型d轴与实际的d轴有偏差，那么产生带有垂直于注入电压的方向的附加的分量的注入有关的交流电部分。模型角那么可以根据该垂直的电流分量符号正确地被跟踪。由此可实现特别简单的方式和方法用以跟踪模型角，只要存在具有假定的特征的各向异性。在真实的电机中各向异性但是也与基波电流矢量的数值和方向有关且导致所述的稳定性问题。
已知的注入方法也作为如下是已知的，这些注入方法在每个分析处理期间将沿不同方向的注入电压叠加给基波电流矢量。
在专利文献DE102015217986A1中例如提出一种注入方法，其中，注入电压矢量峰值的轨迹形成正方形。在此基础上在彼处提出一种运算规则，其中以非常低的运算成本将各向异性获取为两分量的参量。然而，在彼处提出的方法未解决由于各向异性的基波电流关系造成的可能的不稳定性的问题，如在2016年9月05.-09.日W.Hammel等在卡尔斯鲁尔召开的会议“European Conference on Power Electronics and Applications”中发表的文献“Operating Point Dependent Anisotropies and Assessment for Position-Sensorless Control”中揭示的那样。相比于具有交替的电压矢量的注入电压但是利用该注入方案可能的是，确定完全的微分的电感矩阵。
发明内容
本发明的目的是提出一种改进的用于识别电气感应式电机的转子位置的方法，该方法对于具有总的局部电感矩阵的任意类型的特征的感应式电机能够在所有运行点稳定的且噪声灵敏的转子位置识别。
本发明还包括用于调节或控制感应式电机的相应的装置。
本发明基于如下认识，即仅仅当按照在本发明中公开的方式利用全部局部电感矩阵的所有转子位置有关的参数时，才可以实现最佳的转子位置识别。为了实现稳定的运行，以按照本发明的方式在调节系统中利用局部电感矩阵的参数与基波电流矢量的定向的关系。
本发明假定：通过上述方法连续确定完全的微分的电感矩阵。例如可以利用在文献DE102015217986A1中所述的注入方法。
在用于无旋转传感器地确定感应式电机的转子位置的方法中，本发明的重要特征在于，感应式电机由能脉宽调制运行的变流器供电；其中，确定感应式电机的模型转子角和模型电流矢量；尤其在受控的运行中确定电机的第一局部电感的度量的第一测量值；尤其在受控的运行中确定电机的第二局部电感的度量的第二测量值；其中函数、尤其是尤其在线确定的函数表根据度量的微分为模型转子角和模型电流矢量的值分配函数值；其中，通过根据模型转子角和模型电流矢量借助于函数、尤其是函数表确定至少两个加权因子作为函数、尤其是函数表的函数值来确定模型转子角的误差、尤其角偏差，，以及其中以加权因子加权的测量值形成和，以及其中，为了确定误差，从所述和减去另一偏移值，该偏移值同样根据模型转子角和模型电流矢量确定；其中，通过根据模型转子角和模型电流矢量借助于函数、尤其是函数表将该另一偏移值确定为函数、尤其是函数表的函数值来确定另一偏移值，其中，通过将该误差由控制回路/闭环控制调节到零来跟踪模型转子角。
在一个有利的设计方案中，作为用于局部电感的度量应用局部导纳。
在一个有利的设计方案中，离线地尤其在位置确定之前的步骤中、尤其在受控的运行之前一次性地确定、尤其确认该函数，从而在线地、尤其在位置确定时借助于函数实现将加权因子和偏移值分配给两个模型参量的值。
在一个有利的设计方案中，为了确定函数，根据转子位置和电流矢量的值确定局部电感，尤其其中，电流矢量的这些值形成轨迹。
在一个有利的设计方案中，与局部电感的涉及转子位置的微分或局部导纳有关地将加权因子和偏移值分配给模型参量。
在一个有利的设计方案中，至少两个加权因子中的每个加权因子形成为所述度量之一的微分与所有度量的微分的平方和的商。
在一个有利的设计方案中，如此确认用于要减去的偏移值的分配，使得如果电机的实际转子角与模型角一致，那么这些加权的总和一致。
在一个有利的设计方案中，如此选择加权因子，使得具有最大的样本偏差的度量配设有较小的加权或者在加权的和中不被考虑。
在包括变流器和交流电机、尤其无旋转传感器的交流电机的装置中的重要特征在于，交流电机由变流器、尤其是脉冲逆变器供电，其构成为适用于实施根据上述实施方式之一所述的方法。
附图说明
现在根据实施例和附图进一步阐明本发明。
图1示出了在对于变流器已知的模型参量、对于变流器未知的实际转子位置和根据这些参量产生的可测量的导纳参数之间的信号技术关系；
图2示出了按照本发明的方法的所述实施例的信号流图。
具体实施方式
微分的电感矩阵描述在电流变化与所属的注入电压uc之间的关系。该矩阵是对称的且因此包含三个独立的参数。
反之，电流升高作为施加的注入电压uc的结果通过逆矩阵确定。
电感矩阵L的逆矩阵Y经常地且也在此在下文中称为导纳矩阵。该导纳矩阵同样是对称的且通过三个参数Ya、Yb和Yab确定。
因此在施加的注入电压uc与所属的电流升高之间的关系如下：
使用替代(5a)-(5c)可以如在(6)中所示拆分导纳矩阵。
YΔb＝Yab (5c)
在该拆分中Y∑代表导纳矩阵的各向同性的部分。各向异性的部分相比之下是具有数值和方向的参量，其在(6)中通过其笛卡尔分量YΔa和YΔb代表。
该实施例应适用于永久激励的同步电机。对于这样的电机例如可以借助于方形注入根据(6)确定在其拆分中的局部电感矩阵或局部导纳矩阵。各向同性的部分Y∑可以在文献DE102015217986A1中由等式(31)的第一分量如下获取：
这可以简化为(8)，由此各向同性的部分Y∑可直接由测量的电流升高确定。
在文献DE102015217986A1中等式(31)的第二分量Δi∑y是除测量误差零之外。
各向异性的成分YΔa和YΔb由在文献DE102015217986A1中如下由矢量方程(43)的分量产生：
导纳分量Y∑、YΔa和YΔb的确定也可能使用注入方法的其他流程，如例如转动的注入，如其例如在D.Raca等在2008年2月在“Applied Power Electronics Conference andExposition，Austin，24.-28”发表的文献“A Comparative Analysis of Pulsatingvs.Rotating Vector Carrier Signal Injection-Based Sensorless Control”中描述。
导纳矩阵的三个参数的确定形成按照本发明用于识别转子位置的方法的基础。当然，按照本发明的方法的实施不限于在(6)中选择的形式或拆分。而是，为此可以将在导纳矩阵中包含的信息的每个其他的表示形式用作基础。
尤其可能的是，为了实施按照本发明的方法检测导纳分量Ya、Yb和Yab或者Y∑、YΔa和YΔb的三个任意的线性组合，只要这些导纳分量相互间线性无关。
本发明基本的组成部分是适合地利用如下认识，即局部导纳矩阵的三个参数Y∑、YΔa和YΔb不仅与转子位置θr有关，而且也与运行点有关地与当前基波电流矢量的分量id和iq有关，亦即通过其数值和方向影响。
Y∑＝Y∑(θr，id，iq) (11)
YΔa＝YΔa(θr，id，iq) (12)
YΔb＝YΔb(θr，id，iq) (13)
其中θr表示转子位置的电气角，而id或iq表示基波电流矢量的分量。
如下考虑限于基本转速范围。在此，电机通常以形成扭矩的电流在q轴上、亦即id＝0或者沿MTPA轨迹(每安培最大扭矩)运行，其根据q电流预先规定d电流的固定分配。这例如在在2009年Berlin，Springer出版的“Elektrische Antriebe-Regelungvon Antriebssystemen”第三版中描述。电机的运行因此根据(14)或(15)进行。
id＝0 (14)
或
id＝id，MTPA(iq) (15)
由此，人们在通过变流器预定运行点时限于两个剩余的自由度，亦即电气转子角θr和q电流iq，而所属的d电流id由例如根据(14)或(15)由q电流的固定分配生成。对于根据该预定的运行点，导纳参数Y∑、YΔa和YΔb的关系也减少到仅仅还有两个独立的参量θr和iq：
Y∑＝Y∑(θr，id(iq)，iq)＝Y∑(θr，iq) (16)
YΔa＝YΔa(θr，id(iq)，iq)＝YΔa(θr，iq) (17)
YΔb＝YΔb(θr，id(iq)，iq)＝YΔb(θr，iq) (18)
在电机无旋转传感器的运行中，在变流器上不可避免地也导致在实际的电气转子角θr与在变流器中所属的模型转子角θr，mod之间的偏差。即使这偏差在理想情况下的结果非常小，这可以——如W.Hammel等在2016年9月05.-09.日于卡尔斯鲁尔召开的会议“European Conference on Power Electronics and Applications”的发表的文章“Operating Point Dependent Anisotropies and Assessment for Position-Sensorless Control”中所述那样——在根据现有技术的无旋转传感器的方法中导致不稳定的运行。
变流器为了要形成的基波电流矢量的定向仅仅可以诉诸于模型转子角θr，mod。如果该模型转子角与实际的电气转子角θr不一致，那么这导致：实际的d和q电流分量不再与相应的模型参量一致。实际上，在电机中流动的d和q电流分量id和iq现在与在变流器中的模型参量id，mod和iq，mod以及模型转子角的误差如下有关：
在存在模型转子角的误差的情况下，在实际的q和d电流分量之间不发生根据(14)或(15)的分配/对应，而是根据模型q电流iq，mod形成模型d电流id，mod：
id，mod＝0 (22)
id，mod＝id，MTPA(iq，mod) (23)
因为导纳参数根据(11)-(13)与实际的d和q电流id和iq有关，所以导纳参数现在相比于(16)-(18)具有与模型转子角的误差或模型转子角θr，mod附加的关系：
或者
Y∑＝Y∑(θr，iq，mod，θr，mod) (27)
YΔa＝YΔa(θr，iq，mod，θr，mod) (28)
YΔb＝YΔb(θr，iq，mod，θr，mod) (29)
因此，可测量的导纳参数Y∑、YΔa和YΔb不仅与两个在变流器中已知的模型参量iq，mod和θr，mod有关，而且也与另外的对于变流器未知的参量、亦即实际的转子角θr有关。
在图1中示出基本的等式的内部相互作用，其总地促成关系(27)-(29)。在此，在括号中分别说明等式的编号，其描述相应的关系。模型d电流id，mod由模型q电流iq，mod根据选择的MTPA组合特性曲线103根据等式(22)或(23)生成。实际的电机电流分量id和iq由模型电流分量id，mod和iq，mod在使用误差角的情况下按照等式(19)和(20)通过由模型转子坐标转换为实际的转子坐标102产生。模型转子角的误差/>按照(21)是在模型转子角θr，mod与实际转子角θr之间的差。最后，在感应式电机内，根据实际的电流分量id和iq以及实际的转子位置θr按照等式(11)-(13)通过图表/映射101形成可测量的导纳参数Y∑、YΔa和YΔb。
因此，总体上按照等式(27)-(29)获得了q电流iq，mod和模型转子角θr，mod的模型参量以及实际的转子角θr到可测量的导纳参数Y∑、YΔa和YΔb的图表/映射100。
决定性的是如下认识，模型转子角的误差虽然影响导纳参数，但是该导纳参数即便如此可以通过注入方法无偏差地测量到。
基于该认识，原则上可能的是，将测量的导纳参数用于转子位置识别。如果关系(27)-(29)之一明确地可逆地根据转子角θr求解，那么这可非常简单地实现。但是这一般不是对于三个参量中任何一个都是这样的情况。
无论如何但是必要的是，按照(11)-(13)得知导纳参数与运行点的关系。该关系例如可以通过之前的在线测量获取，其中那么也可以将测量装置用于转子位置确定。为了实现按照本发明的方法然而不需要的是，在整个d-q电流平面上确定该转子位置。如果电机运行在根据(22)或(23)的电流轨迹上，且此外假定：在运行中出现的误差角保持很小，那么足够的是，在电流轨迹上和在其环境中获取导纳参数。
按照本发明，W.Hammel等在在2016年9月05-09日在卡尔斯鲁尔召开的会议“European Conference on Power Electronics and Applications”中发表的文章“Operating Point Dependent Anisotropies and Assessment for Position-Sensorless Control”中所述的稳定性问题由此解决，使得首先由对于变流器可用的参量θr，mod和iq，mod以及测量的导纳参数Y∑、YΔa和YΔb形成变流器内部的误差信号δF，由此该误差信号本身也又仅仅与对于变流器已知的模型q电流iq，mod和模型转子角θr，mod以及未知的转子角θr有关：
δF＝δF(θr，gq，mod，θr，mod) (30)
该信号按照本发明如此形成，使得该信号是对于模型转子角θr，mod与实际的转子角θr的偏差的度量，且该信号供给如下调节器，该调节器使得模型角θr，mod跟踪实际的转子角。这可以例如通过简单的PLL调节回路实现。备选地，误差信号δF可用作到基波模型中的校正干预，该基波模型由此也可用于低的转速范围和静止状态中。
根据本发明按照图2产生误差信号δF，其中首先形成和信号F，其是三个测量的导纳参数的加权的和：
F＝G∑·Y∑+GΔa·YΔa+GΔb·YΔb (31)
由该和信号F减去参量F0，由此产生误差信号δF：
δF＝F-F0 (32)
在此，加权G∑、GΔa和GΔb以及参量F0通常不是常数而是运行点有关的值。在此值得注意的是，不必要的是：为了确定这些参量使用实际的运行点θr、id和iq。而是应用——可能有误差的——模型运行点θr，mod和iq，mod，尽管如此结果导致稳定的运行，亦即即便在无穷小的误差角的情况下。
因此，参量G∑、GΔa、GΔb和F0是模型参量的一般的函数：
G∑＝G∑(iq，mod，θr，mod) (33)
GΔa＝GΔa(iq，mod，θr，mod) (34)
GΔb＝GΔb(iq，mod，θr，mod) (35)
F0＝F0(iq，mod，θr，mod) (36)
根据这些函数G∑、GΔa、GΔb和F0的形式，对于其存储或计算在变流器中表格式或函数图示或者两者的组合是有意义的。此外，以值G∑、GΔa、GΔb和F0与模型运行点的表格式存储的关系为基础。
对于误差信号δF因此产生如下，该误差信号与模型参量iq，mod和θr，mod以及实际的转子角θr有关：
δF＝δF(θr，iq，mod，θr，mod) (37)
对于本发明决定性的是如下认识，即可能的是，如此设计函数G∑、GΔa、GΔb和F0，亦即仅仅根据模型参量，使得误差信号δF获得如下特征：
且该误差信号由于上述特征能实现稳定运行。
按照等式(38)要求的特征那么表明：误差信号δF如何基于受控的运行点θr，mod＝θr在固定的模型角θr，mod的情况下必须对实际转子角θr的变化做出反应，亦即在实际转子角θr变化时具有坡度1。
按照等式(39)要求的特征那么表明：误差信号δF如何基于受控的运行点θr，mod＝θr在固定的实际转子角θr的情况下必须对模型角θr，mod的变化做出反应，亦即在模型角θr，mod变化时具有坡度-1。
由此，误差信号δF在受控的运行点θr，mod＝θr附近与误差角成比例且因此适合使得模型角借助于调节回路跟踪实际的电机角。
此外，由误差信号δF的要求的特征(38)和(39)得出如下：对于所有受控的运行点θr，mod＝θr，与转子位置θr和模型q电流iq无关地，误差信号δF的值是不变的，例如如(40)选择的那样，常数零。
在另一按照本发明的步骤中，现在如此根据模型参量iq，mod和θr，mod设计G∑、GΔa、GΔb和F0，使得误差信号δF根据(31)和(32)具有根据(38)-(40)要求的特征。
这由此实现，其方法是G∑、GΔa、GΔb和F0如下实现：
在此，D∑、DΔa和DΔb表示根据转子位置θr的局部导纳参数Y∑、YΔa和YΔb的微分。如果局部导纳参数的关系根据(27)-(29)如上所述地确定，那么其根据转子位置θr的微分D∑、DΔa和DΔb对于受控的运行点说明如下：
如果对于导纳参数的描述应用根据(24)-(26)的备选表示，亦即根据实际的转子角θr、模型q电流iq，mod和误差角那么相关的微分表示如下：
根据(41)-(44)结合(45)-(47)或者(48)-(50)选择的值G∑、GΔa、GΔb和F0的确定对于误差信号不仅满足条件(38)-(40)，而且由此也产生对于误差信号δF尽可能好的信噪比，只要假定：导纳参数Y∑、YΔa和YΔb的测量值是不相关的、正态分布的且以相同的标准差产生噪声。
自然地，本发明也包括与此不同的确认。因此，例如可以在如下变型中与上述确认具有偏差：
1.对于信噪比G∑、GΔa、GΔb和F0的非最佳的确认，从而即便如此对于误差信号δF满足特征(38)-(40)。
2.确认，从而误差信号δF对于测量的导纳参数的另一噪声性能变得噪声优化。测量的导纳参数例如可以以不同的标准差产生噪声，或者各个导纳参数的噪声非不相关地实现而是相互相关或者导纳参数根据不同于正态分布的另一分布产生噪声。而且在该前提条件下各自具有对于值G∑、GΔa、GΔb和F0与模型参量的关系的确认，对此误差信号δF具有优化的信噪比。
3.确认，从而在(38)-(39)中的导数不是不变的+/-1，而是于此有偏差或者甚至根据运行点变化。在该情况下对于跟踪模型化的转子位置的调节回路引起运行点有关的调节回路放大且因此运行点有关的瞬态响应。
4.确认，其中将各个加权例如G∑按照数值选择更小或者甚至直至零。这例如在如下情况下时是有意义的，即如果所属的导纳参数具有强的样本偏差且来自总和的不同的样本应由具有唯一的参数组的相同的电机运行。在此总和的各个样本关于涉及的导纳参数基于制造公差相互不同。
5.值G∑、GΔa、GΔb和F0根据三个模型参量而不是在此所述的两个模型参量的确认，如例如根据模型转子角和两个模型电流分量。这在如下情况下是有利的，即如果电机应不仅沿固定的电流轨迹而且在d-q电流平面的较大的范围中或者在总的d-q电流平面中运行，如这例如应用在弱磁范围中。
总而言之，为了执行按照本发明的方法在本实施例中可实施如下步骤。首先在之前的在线过程中实施如下步骤：
1.沿着确认的电流轨迹且在其环境中确定局部导纳参数Y∑、YΔa和YΔb的运行点关系。这可以有利地在线地对于电机类型的单个样本在具有转子位置测量装置的测试台上发生。
2.根据转子位置确定离线测量的导纳参数的微分。
3.确认用于加权因子G∑、GΔa和GΔb的表格内容以及用于运行点的项F0。
如在图2中所示，接着要实施的无旋转传感器的转子位置确定在在线运行中包括如下步骤：
1.使用恰当的高频注入电压测量局部的导纳参数Y∑、YΔa和YΔb。
2.确定加权因子G∑、GΔa和GΔb的当前值，其方法是根据当前的模型参量iq，mod和θr，mod访问之前确认的表格。
3.使用当前的加权因子形成测量的导纳参数的加权的和。
4.根据当前的模型参量确定要减去的项F0的当前的值。
5.通过由加权的和减去项F0形成误差信号δF。
6.将误差信号δF供给到调节回路或基波电机模型中。
7.跟踪模型转子角θr，mod，其方法是将误差信号δF调节到零。
8.周期性地重复在线步骤1-7。
在图2中对于所述实施例示出使用按照本发明的方法用于无旋转传感器地调节感应式电机111的信号流图。感应式电机111由逆变器的功率输出级109供电。流至感应式电机的电流通过两相或三相电流检测装置110测量。
根据与期望的扭矩有关的额定q电流iq，soll根据(14)或(15)确定关于MTP组合特性曲线103的所属的额定d电流id，soll，且将由此产生的额定电流矢量以模型转子坐标的形式供给额定-实际比较104。以模型转子坐标形式的实际电流矢量/>通过使用模型转角θr，mod由以定子坐标形式的实际电流矢量is的反变换107生成。
电流调节器105产生以模型转子坐标形式的基波电压且如此使得实际电流矢量跟踪额定电流矢量/>借助于变换装置106将基波电压由模型转子坐标变换为定子坐标，为此又应用模型转子角θr，mod。对于以定子坐标形式的基波电压矢量/>借助于求和108通过累加叠加注入电压/>由此生成以定子坐标形式的总电机电压/>其由功率输出级109放大且供给电机111。注入电压的相加也可以备选地已经在变换106为模型转子坐标之前进行。在电机中流动的电流通过电流检测装置110测量。由此，在分离单元112中不仅获取以定子坐标形式的基波电流is，而且由高频电流分量获取导纳参数Y∑、YΔa和YΔb。
用于形成加权的和F的加权G∑、GΔa和GΔb通过表格或函数图表113-115根据模型转子位置θr，mod和模型q电流ir，mod形成。
由形成的加权的和F最后减去偏移F0，其同样根据模型转子位置θr，mod和q电流iq，mod在表格或函数图示116中形成。由此最后生成误差信号δF，其在本实施例中供给PLL调节器119。该调节器通常由PI环节117和I环节118的相继连接组成。PLL调节器使得在其输出端生成的模型转子角θr，mod跟踪实际的转子角θr，从而该实际的转子角最后在调节的状态下与实际的转子角一致，且随后误差信号δF变为零。在PI环节117的输出端上附加地提供电气角速度的模型值ωmod，电气角速度例如可作为实际值用于叠加的转速调节回路。
附图标记列表：
100 根据模型参量和实际的转子位置形成导纳参数
101 根据实际的电机参量形成导纳参数
102 模型转子坐标变换为实际转子坐标
103 MTPA组合特性曲线(每安培最大扭矩)
104 电流调节回路的额定-实际比较
105 电流调节器
106 模型转子坐标变换为定子坐标
107 定子坐标反变换为模型转子坐标
108 注入电压的通过加法接通
109 功率输出端
110 电流测量
111 感应式电机
112 用于确定导纳参数和基波电流的装置
113 形成用于各向同性的导纳分量的加权因子
114 形成用于各向异性的a导纳分量的加权因子
115 形成用于各向异性的b导纳分量的加权因子
116 形成要减去的偏移
117 用于形成模型转速的PLL调节器的PI调节器
118 用于形成模型转子角的PLL调节器的I调节器
119 PLL调节器(锁相环)
DΔa 根据转子位置各向异性的a导纳分量的的微分
DΔb 根据转子位置各向异性的b导纳分量的的微分
D∑ 根据转子位置各向同性的导纳分量的的微分
F 测量的导纳分量的加权和
F0 要减去的偏移
GΔa 用于各向异性的导纳部分的a成分的加权因子
GΔb 用于各向异性的导纳部分的b成分的加权因子
G∑ 用于各向同性的导纳部分的加权因子
ic 载流矢量
id、iq 以转子坐标形式的实际基波电流分量
id，mod、iq，mod 以模型转子坐标形式的实际基波电流分量
以模型转子坐标形式的实际基波电流矢量
is 以定子坐标形式的实际基波电流矢量
id，soll、iq，soll 基波电流的额定电流分量
以模型转子坐标形式的基波电流的额定电流矢量
Δiαn、Δiβn 以定子坐标形式的电流提升的分量
Δiuαn、Δiuβn 以电压坐标形式的电流提升的分量
Δi∑x，y 基于各向同性的导纳部分的电流提升
L 以定子坐标形式的电感矩阵
La 以定子坐标形式的电感矩阵的a分量
Lb 以定子坐标形式的电感矩阵的b分量
Lab 以定子坐标形式的耦合电感
Δt 时间间隔
uc 注入电压的幅度
uc 注入电压指针
以定子坐标形式的注入电压指针
以模型转子坐标形式的基波电压矢量
以定子坐标形式的基波电压矢量
以定子坐标形式的电机电压
Y 以定子坐标形式的导纳矩阵
Ya 以定子坐标形式的导纳矩阵的a分量
Yb 以定子坐标形式的导纳矩阵的b分量
Yab 以定子坐标形式的耦合导纳
YΔa 以定子坐标形式的各向异性的导纳部分的a分量
YΔb 以定子坐标形式的各向异性的导纳部分的b分量
Y∑ 各向同性的导纳部分
δF 误差信号
θr 转子位置
θr，mod 模型转子位置
模型转子位置的误差。/>
Claims (11)
1.一种用于无旋转传感器地确定感应式电机的转子位置的方法，
其中，感应式电机由能脉宽调制运行的变流器供电；
以及其中，变流器具有用于感应式电机的转子角和电流矢量的模型参量；
以及其中，变流器具有如下测量装置，借助于该测量装置在受控的运行中测量表示电机的局部电感的度量的至少两个测量值，
其特征在于，
通过从和信号减去偏移值来确定模型转子角的误差，即，误差信号，其中，和信号是由三个测量的导纳参数和三个加权因子形成加权的和；
其中，该偏移值同样根据模型转子角，即，模型转子位置和模型电流矢量，即，模型q电流在函数表中被生成；
其中，误差信号被供给PLL调节器，PLL调节器使得在其输出端生成的模型转子角跟踪实际的转子角，从而该实际的转子角最后在调节的状态下与实际的转子角一致，且随后误差信号变为零。
2.一种用于无旋转传感器地确定感应式电机的转子位置的方法，
其中，感应式电机由能脉宽调制运行的变流器供电；以及其中，变流器具有感应式电机的模型转子角和模型电流矢量；
以及其中，变流器具有如下测量装置，借助于该测量装置在受控的运行中检测表示电机的局部电感的度量的至少两个测量值，
其特征在于，
函数表为两个输入参量，即模型转子角和模型电流矢量，分配至少两个加权因子作为输出参量，
加权因子本身由离线获取的局部导纳参数的微分确定；
以及通过从和信号减去偏移值来确定通过根据模型转子角和模型电流矢量确定至少两个加权因子来确定模型转子角的误差，即，误差信号，其中，和信号是由三个测量的导纳参数和三个加权因子形成加权的和；
其中，该偏移值同样根据模型转子角，即，模型转子位置和模型电流矢量，即，模型q电流在函数表中被生成；
其中，误差信号被供给PLL调节器，PLL调节器使得在其输出端生成的模型转子角跟踪实际的转子角，从而该实际的转子角最后在调节的状态下与实际的转子角一致，且随后误差信号变为零。
3.一种用于无旋转传感器地确定感应式电机的转子位置的方法，
其中，感应式电机由能脉宽调制运行的变流器供电；
其中，确定感应式电机的模型转子角和模型电流矢量；
其中，在受控的运行中确定所述电机的第一局部电感的度量的第一测量值；
其中，在受控的运行中确定所述电机的第二局部电感的度量的第二测量值；
其中，函数由度量的微分为模型转子角和模型电流矢量的值分配函数值；
其中，通过根据模型转子角和模型电流矢量借助于函数确定至少两个加权因子作为函数的函数值来确定模型转子角的误差；
以及其中，形成测量值的以加权因子加权的和；
以及其中，
通过从和减去偏移值来确定模型转子角的误差，即，误差信号；
其中，该偏移值同样根据模型转子角，即，模型转子位置和模型电流矢量，即，模型q电流在函数表中被生成；
其中，误差信号被供给PLL调节器，PLL调节器使得在其输出端生成的模型转子角跟踪实际的转子角，从而该实际的转子角最后在调节的状态下与实际的转子角一致，且随后误差信号变为零。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，应用局部导纳作为用于局部电感的度量。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，离线地，在位置确定之前的步骤中、也在受控的运行之前一次地确定所述函数，从而在线地、在位置确定时借助于函数实现将加权因子和偏移值分配给两个模型参量的值。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，为了确定函数，根据转子位置和电流矢量的值确定局部电感，其中，电流矢量的这些值形成轨迹。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，与局部电感或局部导纳的涉及转子位置的微分有关地将加权因子和偏移值分配给模型参量。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，至少两个加权因子中的每个加权因子形成为所述度量之一的微分与所有度量微分的平方和的商。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如此确认用于要减去的偏移值的分配，使得在电机的实际转子角与模型角一致时，这些加权的总和一致。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，如此选择加权因子，使得为具有最大的样本偏差的那个度量分配较小的权重或者在加权的和中不被考虑。
11.一种包括变流器和交流电机的装置，所述交流电机由变流器供电，该变流器构成为适用于实施根据上述权利要求之一所述的方法。
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| GR01 | Patent grant | ||
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