CN114556770A - 用于运行无刷且无传感器的多相电动马达的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行无刷且无传感器的多相电动马达(4)的方法，其中，确定电动马达(4)的至少两个相电压(UU、UV、UW)和至少两个相电流(IU、IV、IW)，其中，由相电压(UU、UV、UW)获知电压矢量(Uab、Udq)和/或由相电流(IU、IV、IW)获知电流矢量(Iab、Idq)，其中，根据电流矢量(Iab、Idq)的和/或电压矢量(Uab、Udq)的角度(α)确定定位替代信号(PES)作为针对转子定位(θ)的度量，其中，根据定位替代信号(PES)计算旋转参量(θ、ω)，并且其中，根据旋转参量(θ、ω)来控制和/或调节电动马达(4)。

Description

用于运行无刷且无传感器的多相电动马达的方法

技术领域

本发明涉及用于运行无刷且无传感器的多相电动马达的方法。本发明还涉及电驱动器，尤其是用于机动车辆的调节元件(调节系统)的电驱动器，其具有根据方法运行的电动马达。

背景技术

能电动马达式驱动或运行的调节系统作为机动车辆部件，例如车窗升降器、座椅调节部、车门和滑动车顶驱动器或散热器风扇驱动器以及泵和内部空间鼓风机，典型地具有电驱动器，其具有受控的电动马达。对于这样的电动驱动器来说，越来越普遍地使用到所谓的无刷电动马达(无刷直流电马达，BLDC马达)，其中，刚性(机械的)换向器的易损的电刷元件被对马达电流的电子换向所取代。

针对机动车辆的电动驱动器通常由作为车辆内部的储能单元的(高压)电池来馈电，从该电池给电动马达供应形式为直流电的电能。为了将直流电流转换成马达电流，适当地在储能器与电动马达之间接线有电流转换器(逆变器、换流器)。电流转换器具有桥式电路，桥式电路经由电中间回路被供应储能器的直流电流或直流电压。通过对桥式电路的半导体开关进行脉冲宽度调制(PWM)驱控或调节，产生马达电流作为多相的输出电流。通过PWM信号的脉冲使半导体开关按节拍地在导通与阻断状态之间切换。

在运行中，桥式电路将马达电流(三相电流)馈入到电动马达的定子线圈中，随后产生相对于定子旋转的旋转磁场。电动马达的转子在此适当地具有一定数量的永磁体，其中，通过永磁体与旋转场的相互作用产生了由此生成的转矩，该转矩使转子旋转。

由桥式电路产生的三相电流的相和所属的旋转场被称为(马达)相。在转义的意义中，这也被理解为分别配属有这样的相的定子线圈(相绕组)和所属的连接线路(相端部)。这些相在此例如在星形电路的星点中接线。

为了有效运行有必要的是，在正确的时间点向相供应电流。为此，准确确定转子和定子的相对定位对于马达控制/调节是必要的。

在此，例如能想到对电动马达进行基于观察器的控制和/或调节。在这样的观测器方法中，所谓的观察器基于电动马达或驱动器的系统方程来运转。根据来自观察器的预期马达状态与所测得的值的比较，可以获知实际状态进而获知旋转参量，即转子定位和/或转速。

用于定位确定的转子定位例如借助附加的转动传感器，如霍尔传感器来获知。然而，这种转动传感器或编码器的成本很高，因此对定位确定优选应无传感器地进行。

无传感器的定位确定例如基础在于，检测由于反电动势(反电动势、反电势)而感应出的电流和/或电压信号，相绕组中的旋转的永磁体感应出该反电动势。感应出的反电动势信号与转子转速成比例，由此不利的是在转速较低时或在电动马达处于静止时为马达控制部只提供很少或没有提供用于定位确定的信息。尤其是在转速较低时，信噪比将降低。对于基于磁通量的无传感器测量方法来说也存在这种限制。由此，使得通常无法在低于阈限转速的情况下进行定位确定或定位识别，以此不利地难以使电动马达尤其是在从静止状态起步期间或在以低转速运行期间进行安全和可靠运行。

为了达到和/或超过阈限转速，例如有可能的是，在不知道确切的转子定位的情况下对驱动器或转子进行取向，并随后在步进运行中借助加速斜坡进行加速。为了取向，通常使用电压矢量，电压矢量使转子旋转到预定的位置(起动定位)。为此，例如，将一个相与参考电位，如接地连接，而向其余相供应经脉宽调制的控制信号。由此产生的磁场然后将转子进行取向，从而使转子被转移到限定的起动定位中。

不利的是，该方法需要相对较高的马达电流或相电流。此外，电动马达或转子加速相对较慢，从而需要很长的起动或启动时间。此外，还存在震荡和同步场损失的风险。由于振荡和高马达电流，使得这种驱动器的声学效果也不利地变差。

定位识别的另外的可能性是评估驱动器的各向异性的特性，如与转子定位相关的相绕组的电感。有利地，该用于定位识别的方法即使在转速较低时和在转子处于静止状态时也起作用。然而不利的是，该方法只能用于具有相应特性的、例如电感对转子定位具有足够高的依赖性的驱动器。此外，还需要相对功率强大的测量值检测部。此外，电动马达的声学特性在运行期间受到负面影响，由此产生了更大的噪声负荷。

发明内容

本发明的任务在于，说明一种特别合适的用于运行无刷且无传感器的多相电动马达的方法。尤其地，该方法应当使电动马达即使在转速较低时或从静止状态出来地也能够实现有效和可靠运行。本发明的任务还在于，说明一种电驱动器，其具有以这种方式运行的电动马达。

根据本发明，该任务在方法方面利用权利要求1的特征来解决，在驱动器方面利用权利要求10的特征来解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。所列举的有关方法的优点和设计方案按意义也能转移到驱动器，并且反之亦然。

根据本发明的方法适用于并被设立成用于运行无刷且无传感器的多相、尤其是三相电动马达。电动马达在此尤其是同步机、优选是机动车辆的无刷的直流电马达，例如调节马达。

根据该方法，确定电动马达的至少两个相电压和至少两个相电流。

由相电压获知(相)电压矢量和/或由相电流确定(相)电流矢量。连词“和/或”在这里和下文中应被理解为，借助该连词关联的特征既可以共同构成，也可以作为相互间的替选方案构成。

在此，电压矢量或电流矢量应被理解为各自的空间向量，即三相或多相系统、尤其是三相电动马达的物理参量的表示，即在复平面的坐标系中的(空间)向量或矢量。在此，复平面基本上有效地布置在电动马达的横截平面中。

然后，根据电流矢量的(相位)角度和/或电压矢量的(相位)角度确定定位替代信号作为针对转子定位的度量。根据定位替代信号来计算电动马达的旋转参量，例如(经滤波的)转子定位和/或转速或速度。然后根据计算出的旋转参量来控制和/或调节电动马达。由此实现了特别合适的方法。

因此，调节和/或控制依赖于定位替代信号或角度来进行。换句话说，定位替代信号或角度基本上是针对电动马达运行的有效误差(误差信号)或有效调节差。

根据从电压和/或电流矢量推导出的角度参量或根据定位替代信号计算控制和/或调节电动马达所需的旋转参量。与现有技术相比，电动马达的旋转参量因此不根据感应出的电流和/或电压信号或反电动势(反电动势、反电势)来确定，由此，该方法即使在马达转速较低时或在从静止状态起步时也适用。由此降低了自此可以应用调节方法来运行电动马达的所需的转速。尤其地，因此以简单的方式和方法即使在转速较低时也能够实现调节和/或控制，而电动马达不必为此具有特别的马达特性，例如电感对转子定位的足够高的相关性。

根据该方法，因此不获知电动马达的确切或精确定位。用定位替代信号来替代编码器的或定位传感器的传统定位信号进行控制和/或调节。该信号例如通过观察器(观测器)进行处理，例如滤波，并计算或估计旋转参量。换句话说，定位替代信号被用作针对观察器的输入，观察器对定位替代信号进行滤波并获知转子定位和/或转速或速度。

该方法尤其是在马达转速较低、即在没有足够的反电动势可供使用的马达转速时实施。该方法例如当所预定的持续时间已过或当超过了所保存的阈限转速时结束。阈限转速在此例如选择成使得在马达转速高于阈限转速时产生了对于传统的无传感器的控制和/或调节方法来说足够的反电动势信号。

与“模糊不清”的旋转场预定相比，根据本发明的方法实现了电动马达的更高启动力矩，并因此缩短了启动时间。此外，因此改善了电动马达的效率和声学效果。由此大大改善了电动马达在转速较低时的稳健性。

与经典或传统的无传感器的定位识别相比，根据本发明的方法不需要附加的测试脉冲，由此一方面不因此出现声学方面的伤害，另一方面确保了特别简单的集成。与经典的无传感器方法相比，根据本发明的方法对测量噪音和公差特别稳健。此外，根据本发明的方法特别容易实现和参数化，从而确保了尤其低的计算负荷。

根据本发明的方法尤其适用于电感与定位无关的应用。这意味着，例如在相对转子固定的d/q坐标系中，电感是相等的(Ld＝Lq)，在该情况下，不存在电动马达或同步马达的磁不对称性，并且没有产生对转矩的磁阻贡献。这意味着，传统的方法，如INFORM法(indirekte Flussermittlung durch Online Reaktanz-Messung(通过在线电抗测量进行间接磁通量获知))并不适用。与之相比，根据本发明的方法不仅能用于与定位有关的(Ld≠Lq)的电感而且能用于与定位无关的(Ld＝Lq)电感。

根据本发明的方法不需要初始定位识别。优选地，对电动马达的控制和/或调节自行同步。

在没有针对性的初始化的情况下，定位替代信号和转子具有基本上随机的彼此定位。然而，这可能导致转子在起动或启动时向相反方向短暂加速。这对许多应用来说是不严重的并且是许可的。然而，为了避免这种反向的启动并普遍改善启动行为，根据本发明的方法也可以与初始定位方法或定位识别方法相结合。这意味着，根据本发明的方法和检测到的转子定位一起来初始化。

在从静止状态开始的起步过程中，最初的未知(初始的)起始值例如能借助定位识别措施(如INFORM法)至少近似地确定。

本发明基于的思路是，完全避免或至少减少定位识别时电流噪声的影响。在经典的EMK识别的情况下，电感被设为零，从而在静态状态下，电流矢量和电压矢量相叠。此外，由此还能实现简单和适当地过渡成经典的定位识别。换句话说，例如可能的是，有针对性地考虑电感的误差(L＝0)，以便因此减少或完全避免由于测量误差或测量不准确性而造成的误差。

在一个有利的改进方案中，根据电流矢量的角度与电压矢量的角度之间形成的差来确定用于确定定位替代信号的角度。换句话说，定位替代信号根据电流矢量和电压矢量彼此的相对相位来确定。由此实现了特别合适的定位替代信号。

如果相电压矢量超前于电流矢量，则角度或定位替代信号例如具有低的值。在控制和/或调节的过程中，电动马达随后被尤其加速。相应地，当电流矢量超前于电压矢量时，则产生相对较大的差角度或定位替代信号的高的值，从而使电动马达随后例如减速。

在一个能想到的设计方案中，在确定角度时考虑到附加的相位角。由此简化了方法的实现和/或减少了系统误差。

这例如在沿定位估计的q方向调节电流时是有利的，这是因为定位方向和电流矢量因此具有90°的偏差(Offset)。由此可以如下简化对角度或定位替代信号的确定，即，使用电压矢量的(相位)角度的和偏差之差。由此没有必要附加确定电流矢量的角度。

在另外的设计方式中，定位方向和相电压矢量在电动马达的调准状态下将具有90°的偏差，从而可以相应地考虑偏差。

在一个优选的构造方案中，控制和/或调节电动马达，使得角度最小化。尤其地，电流矢量和相位矢量之间的相对相位被最小化。在此，例如电感器和/或电阻器上的电压降被完全或部分地考虑到。优选地，该角度或相对相位角被调节到零。换句话说，控制和/或调节电动马达，使得相电流和相电压尽可能具有相同的相位。由此减少了测量误差和公差的影响，从而确保了电动马达的特别可靠和安全的运行。

在一个能想到的实施方案中，根据旋转参量来控制和/或调节尤其是相电压，以用于控制和/或调节电动马达。换句话说，实现了相电压经调节/控制的电动马达的运行。由此能够实现对电动马达的更适宜且减少耗费的运行。

在一个可能的改进方案中，根据所保存的最低速度(最小速度)来计算和限制旋转参量。最低速度在此被理解为转子的最小转速或最低程度旋转，例如10转每分钟(Roundsper minute(转每分钟)，RPM)。

该附加功能例如被整合在观察器中。这实质上意味着用于计算旋转参量的观察器的转速被限制到最小转速。由此，即使当观察器的输入端处的值保持恒定时，所计算的旋转参量也以最小梯度提升。换句话说，即使在定位替代信号恒定时旋转参量也提升。

最小转速尤其被理解为转子的一定速度范围或转速范围。最小转速的上限在此选择成使得静止的转子被带动，即避免了转子的滑脱(打滑)。针对最小转速的下限在此是引起足够的EMK效应的转速。如果转子速度低于下限，则在计算旋转参量时最小转速随后引起电动马达或转子的加速以便提高反电势。此外，因此确保了电动马达不沿错误的方向(相反方向)起动或启动。

在适当选择起动速度和最小转速的情况下确保了方法自行同步，并因此基本上不需要进行初始的定位识别。这就能够实现电动马达的可靠和运行安全的起动。

优选地，依赖于电动马达的运行点或运行状况调整或改变最小速度。在一个合适的设计方案中，在此尤其与温度相关地调整最小转速的值。换句话说，最小转速的值优选依赖于运行温度来变化。由此实现了特别灵活的方法，该方法与电动马达的各自的运行状况或运行温度相匹配。

附加或替选地例如能想到的是，在一持续时间内，例如在起动过程期间，最小转速发生变化或改变。因此有利的是，将最小转速选择得低或等于零，以便更好地用所产生的旋转场捕获转子，并随后提升该值，以便引起转子的足够的速度或加速度。

本发明的附加的或另外的方面设置的是，依赖于电动马达的运行状况或运行点地放大用于确定定位替代信号的角度。在电动马达运行时，调节回路的极点位置或零点位置与运行状况相关。由此，使得调节差(即定位替代信号或角度)在极点位置或零点位置附近受到有针对性的影响，从而始终能够实现对运行可靠的控制和/或调节。例如，角度在此除以驱控电压的或转速的数值。

在一个可能的实施方案中，为了获知电压矢量和/或电流矢量，对相电压或相电流实施克拉克(Clark)变换，即ab或αβ变换。这意味着，电流矢量和电压矢量在相对定子固定的坐标系中产生。由此改善了定位替代信号的准确性，并因此尤其是在从静止状态起步时能够实现对电动马达的特别有效的控制和/或调节。

在替选的实施方式中，电压矢量和/或电流矢量借助帕克(Park)变换，即dq变换来确定。这意味着，电流矢量和电压矢量在相对转子固定的、即旋转的坐标系中产生。

根据本发明的电驱动器例如被实施为机动车辆的调节驱动器。为此，驱动器具有无刷且无传感器的多相电动马达和用于获知电压矢量和/或电流矢量的矢量装置以及用于确定定位替代信号的控制器。驱动器还具有用于基于定位替代信号来无传感器地确定旋转参量的观察器以及用于尤其是借助脉宽调制或空间向量调制的方式控制和/或调节电动马达的电流调节器。

驱动器，或矢量装置和控制器，以及观察器和电流调节部，在此通常(在编程和/或电路技术方面)适用于且被设立成用于执行上述方法。因此，矢量装置被具体地设立成用于基于所确定的、例如测量或计算的相电压和/或相电流来计算相应的空间向量，即电压矢量和/或电流矢量。所计算出的电压矢量和/或电流矢量被输送给控制器，控制器根据电压矢量的和/或电流矢量的角度来确定定位替代信号。

定位替代信号被输送给观察器，观察器对定位信号例如经滤波地(并类似反电动势信号那样地)进行评估，并因此计算或估计旋转参量，即转子定位和/或(转子)转速。该计算或估计的旋转参量作为操纵参量被输送给电流调节器。

在优选的设计方案中，矢量装置和/或控制器和/或观察器和/或电流调节器至少在芯中由具有处理器和数据存储器的微控制器形成，其中用于执行根据本发明的方法或各自的方法步骤的功能以运行软件(固件)的形式在编程技术方面实现，从而在运行软件在微控制器中实施时，该方法或方法步骤(必要时与用户互动地)自动执行。

在本发明的范围内，矢量装置和/或控制器和/或观察器和/或电流调节器也分别由不可编程的电子构件，例如ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)形成，其中用于执行方法的功能利用电路技术方面的手段来实现。

因此，驱动器或用方法运行的电动马达在从静止状态启动或起动方面以及在转速较低下连续或持续运行方面具有更好的性能。

在能想到的实施方式中，电动马达尤其与电流转换器的桥式电路连接，电流转换器将中间回路的直流电压变换成交流电压以用于驱动或运行电动马达。因此，驱动器具有直流电压输入端或直流电压接口。桥式电路例如在信号技术方面由电流调节器控制和/或调节。

依赖于桥式电路的功率半导体开关的开关状态地，相电流流过分流器。例如，放大并评估经分流器的电压降。利用测量和对功率半导体开关的开关状态的了解来重建相电流。替选地例如也能想到的是，直接或立即测量相电流。因此，与测量和/或计算的相电压一起，将相电压和相电流供矢量装置使用用于获知电压矢量和/或电流矢量。

在能想到的实施方式中，矢量装置和控制器例如被实施为共同的构件。

附图说明

下面将参照图示更详细地解释本发明的实施例。其中以示意且简化的方式：

图1示出具有电流源和电动马达以及接线在两者之间的电流转换器的电(电动马达式)驱动器；

图2示出相电压经调节的驱动器；

图3示出呈星形电路的三相电动马达的三相绕组；

图4示出用于驱控电动马达的相绕组的电流转换器的桥式电路的桥模块；

图5示出电流源的等效电路图；

图6示出第一实施方式中的驱动器的控制器和观察器；

图7示出第二实施方式中的控制器和观察器；以及

图8至图10示出不同实施方式中的控制器。

分别相应的部分和尺寸在所有的图中总是被设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了用于未详细示出的机动车的调节系统(例如车窗升降器或座椅调节部)的电驱动器或电动马达式驱动器2。驱动器2包括无刷且无传感器的三相电动马达4，它借助电流转换器6与电流源(电压供应部)8联接。在本实施例中，电流源8包括例如形式为(机动车)电池的车内的储能器10以及与之连接的(直流电压)中间回路12，中间回路至少部分地延伸到电流转换器6中。

中间回路12基本上由供给线路12a和返回线路12b形成，借助它们，将电流转换器6与储能器10联接起来。线路12a和12b至少部分引导到电流转换器6中，在电流转换器中在线路之间接线有中间回路电容器14以及桥式电路16。

在驱动器2运行中，输送给桥式电路16的输入电流IE被转换成用于电动马达4的三个相U、V、W的三相输出电流(马达电流、三相电流)IU、IV、IW。在下文中也被称为相电流的输出电流IU、IV、IW被引导到未详细示出的定子的相应的马达相或相(绕组)U、V、W(图3)。

图3中示出了三个相绕组U、V、W的星形电路18。相绕组U、V和W分别以(相)端部20、22、24引导到桥式电路16的各自的桥模块26(图3)，并分别以对置的端部在星点28中彼此接线作为共同的连接接口。

在图3的图示中，相绕组U、V和W分别借助形式为电感器30和欧姆电阻器32以及各自的电压降34、36、38的等效电路示出。分别在相绕组U、V、W上下降的电压34、36、38示意性地通过箭头来代表并且从在电感器30和欧姆电阻32器上的电压降以及感应出的电压或感应出的相电流40之和得出。通过电动马达4的转子的运动感应出的相电流40(反电动势，反电势)在图3中借助圆圈被示意性地示出。

对星形电路18的驱控借助桥式电路16进行。桥式电路16以尤其作为B6电路的桥模块26实施。在该设计方式中，在运行中在每个相绕组U、V、W上以高开关频率按节拍地在供给线路12a的高(直流)电压水平与返回线路12b的低电压水平之间进行切换。高电压水平在此尤其是中间回路12的中间回路电压UZK，其中，低电压水平优选是接地电位UG。这种按节拍的驱控被实施为(在图1中借助箭头示出的)通过作为调节器的设备42进行的PWM控制，利用该PWM控制能够控制和/或调节电动马达4的转速、功率和转动方向。

桥模块20分别包括两个半导体开关44和46，它们在图3中仅示意性且示例性地针对相W示出。桥模块26一方面以电位接口48与供电线路12a联接，并且因此与中间回路电压UZK联接。另一方面，桥模块26以第二电位接口50与返回线路12b接触并且因此与接地电位UG接触。相U、V、W的各自的相端部20、22、24能经由半导体开关44、46要么与中间回路电压UZK连接要么与接地电位UG连接。如果半导体开关44闭合(导通)，而半导体开关46断开(不导通)，相端部20、22、24将与中间回路电压UZK的电位连接。相应地，在半导体开关44断开而半导体开关46闭合时，相U、V、W与接地电位UG接触。由此借助设备42的PWM控制可能的是，对每个相绕组U、V、W加载两种不同的电压水平。

图4简化地示出了单个桥模块26。该实施例中，半导体开关44和46被实现为MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，它们分别借助PWM控制按节拍地在接通状态与阻断状态之间切换。为此，各自的门接口引导到相应的控制电压输入端52、54，借助控制电压输入端传输驱控部42的信号。

图5示出了针对电流源8的等效电路图。在运行中，储能器10产生电池电压UBat以及相应的电池电流IBat，以用于运行电流转换器6。在图5中，储能器10的内电阻器作为欧姆电阻器56示出，并且储能器10的自感器作为电感器58示出。在返回线路12b中接有分流电阻器60，在该分流电阻器上发生中间回路电压UZK下降。

在图1的实施例中，相电流IU、IV、IW借助电流表62检测，并引导至设备42。矢量装置64从所检测到的相电流IU、IV、IW和计算出的相电压UU、UV、UW来确定坐标系中的电流矢量和电压矢量。坐标系可以是相对定子固定的ab系统或相对转子固定的dq系统，从而在下文中相应的电流矢量被称为Iab或Idq，并且电压矢量被称为Uab或Udq。电流矢量的或电压矢量的沿坐标轴a、b、d、q的分量相应地被称为Ia、Ib、Id、Iq或Ua、Ub、Ud、Uq。

电流矢量Iab、Idq和电压矢量Uab、Udq被转发给控制器66，控制器根据电压矢量和/或电流矢量Iab、Idq、Uab、Udq的角度α来确定定位替代信号PES。

角度α例如通过形成电流矢量Iab、Idq和电压矢量Uab、Udq的相位差，即作为相对相位来确定。为此，电压矢量Uab、Udq和电流矢量Iab、Idq的相位角αU和αI借助扩展的反正切函数，即所谓的Arctan2函数(atan2)来确定，并随后形成差值。因此，例如在ab系统中：

α＝atan2(Ua,Ub)-atan2(Ia,Ib)。

将角度α例如与放大、符号或缩放系数k1相乘。

定位替代信号PES被输送给观察器68，观察器对定位替代信号PES例如进行滤波，并计算或估计旋转参量θ、ω，即转子定位θ和/或(转子)转速ω。该计算或估计出的旋转参量θ、ω作为操纵参量被输送给电流调节器70，电流调节器产生PWM驱控信号。在此例如有可能的是，代替旋转参量θ地将定位替代信号PES用作操纵参量。

在计算旋转参量θ、ω时，优选形成预期值θ、ω与定位替代信号PES之间之差。该“误差”被用作用于校正预期值θ、ω的调节差。对此替选地，也可以将角度α用作输入参量，并解释为“误差”或“误差信号”(错误信号)。由此减少了所需的计算负荷。

电流调节器70控制和/或调节电动马达4的运行，尤其是使角度α最小化，优选调节到零。

在图2中以相对简单的图示示出了驱动器2的实施方案，其中，能够实现电动马达4的相电压经调节的运行。在该实施方式中，矢量装置64或其功能被整合到控制器66中。在该实施方案中，相电流IU、IV、IW和相电压UU、UV、UW被直接测量或检测，并输送给控制器66。

在下文中，将根据对各实施例结合图6至10更详细地解释控制器66的功能和观察器68的功能。

在根据图6的实施例中，由观察器68确定的转子位置θ反馈到控制器66，并与角度α相加以产生定位替代信号PES。转子位置θ在观察器68中被再次减去，并且根据角度α确定旋转参量θ、ω。典型的方法(如增量式传感器)获知了定位，随后该定位在观察器中进行处理。该经典的结构通过加法器和减法器再现，从而该方法能够很容易地在现有系统中实现。

为了确定转速或速度ω，将角度α与系数kw相乘。随后经由时间积分器72来计算转速ω。为了确定转子位置或转子定位θ，将角度a乘以系数kt，并随后加上转速ω或转子位置的变化。然后通过除法器74除以所过去的持续时间来计算新的转子位置θ。

在根据图7的实施例中，角度α直接作为定位替代信号PES发送给观察器68。因此，控制器66产生角度α作为针对观察器68的误差信号或调节差。

图8中示出了控制器66的实施例，该控制器尤其适用于并被设立成用于图2中所示的驱动器2。在该实施例中，电流调节器70沿定位估计的q方向调设电流。这意味着，使电流分量Id等于零(Id＝0)。由此，使得定位方向和电流矢量Iab成90°或π/2的偏差或相位角P。由此能够实现控制器66的简化的设计。

在根据图9的实施例中，电流由电流调节器70沿定位估计的q方向进行调节(Id＝0)。因此，只观察电压分量Ud就足以识别到相电压是超前还是滞后于相电流。在没有反馈转子位置θ的实施方案中，电压分量Ud或相应的角度α乘以等于负1的系数k1(k1＝-1)并作为定位替代信号PES发送。

图10的实施例示出了控制器66在电动马达4的调准状态下的实施方案。如果电动马达4被调准，使得定位方向和电压矢量Uab、Udq成90°或π/2的偏差或相位角P。在该实施方案中，电压角αU乘以系数k1＝2。换句话说，调节就相电压的平方方面进行。随后减去相位角P，并形成与电流角αI之差，以便产生角度α或定位替代信号PES。

本发明不限于上述的实施例。相反，本发明的其他变型方案也可以由本领域技术人员在不偏离本发明的主题的情况下被推断出。尤其地，在不偏离本发明的主题的情况下，与实施例有关的所有单个特征也可以以其他方式相互结合。

该控制或调节方法或设备42可以与初始的定位方法或定位识别方法相结合。

此外例如能想到的是，用于计算旋转参量θ、ω的观察器68的速度被限制到最小速度。由此，即使当观察器68的输入端处的值保持恒定时，计算出的旋转参量θ、ω也以最小梯度提升。

例如有可能的是，依赖于电动马达4的运行状况或运行点，借助系数k1来放大用于确定定位替代信号PES的角度α。优选地，在此最小速度也依赖于电动马达4的运行点或运行状况被调整或改变。优选地，最小速度的值在此尤其与温度相关地来调整。

附图标记列表

2 驱动器

4 电动马达

6 电流转换器

8 电流源

10 储能器

12 中间回路

12a 供给线路

12b 返回线路

14 中间回路电容器

16 桥式电路

18 星形电路

20、22、24 相端部

26 桥模块

28 星点

30 电感器

32 电阻器

34、36、38 电压降

40 相电流

42 设备/调节器

44、46 半导体开关

48、50 电位接口

52、54 控制电压输入端

56 电阻器

58 电感器

60 分流电阻器

62 电流表

64 矢量装置

66 控制器

68 观察器

70 电流调节器

72 积分器

74 除法器

IE 输入电流

IU、IV、IW 相电流

U、V、W 相

UZK 中间回路电压

UG 接地电位

IBat 电池电流

UBat 电池电压

UU、UV、UW 相电压

Iab、Idq 电流矢量

Uab、Udq 电压矢量

Ia、Ib、Id、Iq 电流矢量分量

Ua、Ub、Ud、Uq 电压矢量分量

αI 电流角/相位

αU 电压角/相位

α 角度

PES 定位替代信号

k1、kw、kt 系数

θ 旋转参量/转子位置

ω 旋转参量/转速

P 相位角/偏差

Claims (10)

1.用于运行无刷且无传感器的多相电动马达(4)的方法，

-其中，确定所述电动马达(4)的至少两个相电压(UU、UV、UW)和至少两个相电流(IU、IV、IW)，

-其中，由所述相电压(UU、UV、UW)获知电压矢量(Uab、Udq)和/或由所述相电流(IU、IV、IW)获知电流矢量(Iab、Idq)，

-其中，根据所述电流矢量(Iab、Idq)的和/或所述电压矢量(Uab、Udq)的角度(α)确定定位替代信号(PES)作为针对转子定位(θ)的度量，

-其中，根据所述定位替代信号(PES)计算旋转参量(θ、ω)，并且

-其中，根据所述旋转参量(θ、ω)来控制和/或调节所述电动马达(4)。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

根据所述电流矢量的角度(αI)和所述电压矢量的角度(αU)形成的差来确定所述角度(α)。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

在确定所述角度(α)时考虑到附加的相位角(P)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其特征在于，

控制和/或调节所述电动马达(4)，使得所述角度(α)最小化。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，

其特征在于，

根据所述旋转参量(θ、ω)来控制和/或调节所述电动马达(4)的相电压(UU、UV、UW)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

根据所保存的最小速度来限制所述旋转参量(θ、ω)。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，

与温度相关地来调整所述最小速度的值。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，

其特征在于，

依赖于运行状况地放大用于确定所述定位替代信号(PES)的角度(α)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，

其特征在于，

为了获知所述电压矢量(Uab)和/或所述电流矢量(Iab)，对所述相电压(UU、UV、UW)或者所述相电流(IU、IV、IW)实施克拉克变换。

10.用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的电驱动器(2)，所述驱动器具有

-无刷且无传感器的多相电动马达(4)，

-用于获知电压矢量(Uab、Udq)和/或电流矢量(Iab、Idq)的矢量装置(64)，

-用于确定定位替代信号(PES)的控制器(66)，

-用于无传感器地确定旋转参量(θ、ω)的观察器(68)，和

-用于控制和/或调节所述电动马达(4)的电流调节器(70)。

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