CN115250082A - 永磁同步电机中转子位置的无传感器的确定 - Google Patents

永磁同步电机中转子位置的无传感器的确定 Download PDF

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CN115250082A CN202210362338.6A CN202210362338A CN115250082A CN 115250082 A CN115250082 A CN 115250082A CN 202210362338 A CN202210362338 A CN 202210362338A CN 115250082 A CN115250082 A CN 115250082A
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Abstract

本发明涉及一种用于确定三相永磁同步电机(1)的转子位置(RP2)的方法。永磁同步电机(1)的每个相(u、v、w)在此分别对应于根据转子位置(RP2)改变的电感。在该方法中,在相(u、v、w)上施加电压(u(t)),其中所施加的电压(u(t))针对每个相(u、v、w)分别引起纹波电流(i(t))。至少为三个相中的两个相确定所述纹波电流(i(t)),并基于为相应的相所确定的纹波电流(i(t))确定相应的相的电感。然后由改变的电感确定转子位置(RP2)。该方法在此也用于一种用于场定向地调节永磁同步电机(1)的方法中。此外,本发明涉及一种控制单元(2),其用于实施此种方法,以及一种具有转向调节器的转向系统,该转向调节器包括具有此种控制单元(2)的永磁同步电机(1)。

Description

永磁同步电机中转子位置的无传感器的确定
技术领域
本发明涉及一种用于确定三相永磁同步电机的转子位置的方法,其中永磁同步电机相对于作为转子固定的参考系的具有d轴和q轴的d/q坐标系具有d轴电感(Ld)和偏离d轴电感(Ld)的q轴电感(Lq),其中永磁同步电机的每个相分别对应于根据转子位置改变的电感,并且其中转子位置借助改变的电感确定。此外,本发明还涉及一种用于场定向地调节永磁同步电机、尤其在机动车中用于辅助系统的永磁同步电机的方法,其中场定向的调节所需的永磁同步电机的转子位置借助前述用于确定转子位置的方法确定。
此外,本发明还涉及一种用于运行永磁同步电机的控制单元,以及一种具有此种控制单元的转向系统。
背景技术
永磁同步电机原则上是感应电机和无刷直流电机的组合。如同无刷直流电机一样,永磁同步电机包括永磁转子以及定子上的线圈。然而,具有线圈的定子的构造引起反电动势的正弦波形,反电动势也被称为反EMK(EMK:elektromotorishe Kraft)或BEMF(BEMF:back electromotive force),使得永磁同步电机就此方面与感应电机更相似。线圈的不同的绕组相如在电机中常见的那样尤其用U、V和W来表示。
永磁同步电机通常用在机动车中,尤其作为伺服电机。尤其是,这种电机在机电助力转向装置中的使用是已知的,但是也在包括电机的其他车辆辅助系统中使用。例如,这种永磁同步电机也可以用于驱动空调压缩机。由于机动车的车载电网提供直流电压,因此通常采用基于PWM(PWM:Pulsweitenmodulation,脉冲宽度调制)来控制永磁同步电机的方法,从而使得能够以电子方式仿真多相交流系统。
对于控制永磁同步电机,尤其是对于场定向的调节、也简称FOC(FOC:field-oriented control),重要的是,除了转速之外,还考虑同步电机的转子的位置。为此必须确定转子位置。在此已知的是,使用转子位置传感器单元,其尤其可以包括霍尔传感器和角度传感器。对于安全相关的应用,如其尤其在汽车领域中出现的那样,例如在如在DE 10 2019202 142 A1中公开的机电的助力转向装置中,在此在任何情况下都要确保同步电机的可靠的操控。因此,在这种应用中通常提供第三转子位置传感器,这增加了复杂性和成本。
此外,为了确定转子位置,已知基于反EMK的方法、也称为基于BEMF的方法。在此,将高频信号施加到基本电压上并且确定所引起的电流并且由此推导出转子位置。在此的缺点是,通过高频信号损害基本电压信号。此外,不利的是,需要通过测量技术检测通过施加的信号引起的电流变化曲线。此外,该方法基本上在达到预先确定的转速时才能被应用。
此外已知的是,通过确定星形接点电压来推导出同步电机的转子位置。在此充分利用,星形接点电压与相应的相的电感相关,其又与转子位置相关。在此,所使用的PWM信号被用作激励电压。在此前提是,在d/q坐标系中的d轴和q轴上的电感是不同的。此外,电机的星形接点必须与所分配的控制单元连接。为了能够在不同的空间矢量情况下确定星形接点电压,此外必须采用特定的直流电压-总线兼容的脉宽调制。
发明内容
在此背景下,本发明的目的是提供一种用于确定永磁同步电机的转子转速的低成本的解决方案,其优选地可应用于永磁同步电机的整个工作范围。
为了实现该目的,根据独立权利要求提出了用于确定三相永磁同步电机的转子位置的方法、用于场定向地调节永磁同步电机的方法、用于运行永磁同步电机的控制单元以及转向系统。本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求和说明书中描述以及在附图中示出。
所提出的解决方案规定了一种用于确定三相永磁同步电机的转子位置的方法,其中永磁同步电机相对于作为转子固定的参考系的具有d轴和q轴的d/q坐标系具有d轴电感(Ld)和偏离d轴电感(Ld)的q轴电感(Lq),其中永磁同步电机的每个相分别对应于根据转子位置改变的电感,并且其中转子位置借助改变的电感确定。在此根据本发明提出,在相上施加电压,其中为每个相所施加的电压分别引起纹波电流,其中至少为三个相中的两个相确定纹波电流,并基于为相应的相所确定的纹波电流确定相应的相的电感。在此,相应的相的电感的确定有利地根据已知的关系式u(t)=L di(t)/dt进行,其描述了在电感L的情况下电压u(t)与电流i(t)关于时间t的改变关系。因为所提出的解决方案可以不使用用于检测转子位置的传感器、例如霍尔传感器,所以其能够以有利的方式相比于具有转子位置检测传感器单元的方案更低价地实施。此外,该方案有利地提高了系统可用性,因为借助所提出的方法可以在永磁同步电机的整个工作范围上实现转子位置的检测。
优选地,永磁同步电机是在机动车中使用的电机,尤其是在机动车的安全相关的系统中使用的电机,进一步尤其是在机动车的转向系统中使用的电机。特别地,永磁同步电机是凸极转子电机。
此外,尤其规定,在根据本发明的方法中,仅使用施加到相上的用于运行所述永磁同步电机的电压,并且不施加附加的、与所施加的电压叠加的电压。由此,所施加的电压有利地不受与该电压叠加的另外的电压影响。尤其规定,所述电压作为脉宽调制的信号、也称为PWM信号来施加。
有利地,借助于PWM信号控制永磁同步电机,其中有利地,PWM信号、尤其在不与其他信号叠加的情况下用于引起纹波电流。PWM信号在此尤其具有至少10kHz(kHz:千赫兹)的频率。尤其规定,借助于空间矢量调制在使用电压空间矢量的情况下控制永磁同步电机,其中有利地将所施加的电压空间矢量用于引起纹波电流。
对于永磁同步电机的一个相,有利地将由纹波电压引起的电流确定为纹波电流,其中,纹波电压有利地由瞬时电压和平均相电压的电压差得出。瞬时电压在此通过所属的电压空间矢量确定。
平均相电压的确定尤其规定为基于相占空比和/或α-β滤波器和/或d-q电压矢量。在此,有利地,确定与相应的谐波电流相对应的相电压作为平均相电压。
因此,纹波电流有利地针对每个相通过激励电压引起,所述激励电压作为在所施加的电压空间矢量与平均相电压之间的电压差得出。在此,该激励电压源自基于脉宽调制的空间矢量调制,该空间矢量调制被应用于控制永磁同步电机并且由此有利地不必附加地产生。也就是说,有利地省却了附加的电压信号的产生和附加的电压信号向存在的电压的施加。由于在变流器输出端处的用于空间矢量调制的特别是大于10kHz的高频率,特别是由于在12kHz至24kHz范围内的频率,激励电压有利地也是高频的。特别是在变流器输出端上设置16kHz或20kHz的频率。电压空间矢量在此尤其具有离散的电压水平,其与相电压相互作用。
在此,在考虑对应于每个绕组相U、V、W并且由此对应于每个相的电感Lu、Lv、Lw的情况下,如在下面的表格中示出的那样可以有利地确定相应相的瞬时电压,其中Ubat表示主电压源的电压,在机动车中使用该方法的情况下尤其是机动车电池的电压:
Figure BDA0003584365610000041
Figure BDA0003584365610000051
根据所述方法的另一有利的设计方案提出,为三个相中的至少两个确定纹波电流的梯度,其中由为一个相确定的梯度和为该相得出的纹波电压确定相应相的电感。尤其规定,为所有三相确定纹波电流的梯度,其中由为一个相确定的梯度和为该相得出的纹波电压确定相应相的电感。在此,尤其是当施加不同的电压空间矢量时,为所有三个相确定纹波电流的梯度。以这种方式可以对于每个所确定的梯度在考虑纹波电压的情况下为每个相确定电感。
该方法的一种有利的设计变型方案规定,为三个相中的仅仅两个相确定纹波电流的梯度并且由为一个相确定的梯度和为该相得出的纹波电压确定这两个相的电感,其中在相同的电压空间矢量下为这两个相确定电感。在电压空间矢量相同的情况下,第三相位的电感对于该电压空间矢量有利地由为其他两个相所确定的电感确定。
根据该方法的另一有利的设计方案,借助相电流测量来确定纹波电流的梯度。另一有利的设计方案提出,借助于中间回路电流测量来确定纹波电流的梯度。有利地,具有模拟数字转换器的微控制器单元用于控制永磁同步电机,其中尤其提出,为了测量纹波电流,使用用于控制永磁同步电机的微控制器的模拟数字转换器的输入端。对于相同的电压空间矢量,在此可以借助相电流测量来确定相的纹波电流的至少两个梯度并且借助中间回路电流测量来确定纹波电流的梯度。如果通过中间回路电流测量或低侧电流测量获得纹波电流梯度,则尤其设置,在开关过程之后的预先确定的时间才进行测量,其中,优选如此确定预先确定的时间的大小,使得信号在运算放大器输出端上振荡稳定(eingeschwungen)。进一步有利的是,相对于电压空间矢量提高占空率、即脉冲持续时间与周期持续时间的比例,以便能够足够好地确定纹波电流的梯度。因为在中间回路电流测量时对于一个确定的施加的电压空间矢量首先仅可以确定一个相的纹波电流,所以对于所有三个相的确定有利地使用至少两个不同的另外的电压空间矢量。有利地,由纹波电流的所确定的梯度和所属的电压来确定相应的相的电感。
尤其是,在使用克拉克变换的情况下从针对相应的相的所确定的电感确定第一转子角。克拉克变换是公知的并且也被称为α、β变换,因为其被用于将多相的参数(如在具有轴U、V、W的三相电机中那样)变换成具有α轴和β轴的双轴坐标系。所确定的第一转子角在此不对应于永磁同步电机的转子的实际转子角。特别地,第一转子角以两倍的转子速度在相反的方向上旋转。
因此,尤其规定,将用于确定第二转子角的校正计算应用到第一转子角上。优选地,借助于校正计算确定实际的转子角作为第二转子角。在这种情况下,第二转子角相对于第一转子角以半速并且以相反的符号旋转。
尤其是,利用校正计算考虑具有在第一周期和相对于第一周期偏移180°的第二周期之间的变换的周期走势。有利地,借助于计数器对周期进行计数,其中有利地,在永磁同步电机起动时、尤其在考虑电流的安定时间(Einschwingzeit)的情况下进行计数器的初始化。
根据所述方法的一个有利的改进方案,在永磁同步电机的预先确定的转速的情况下,使用基于BEMF的方法确定转子位置。尤其因此规定,在转速低于预先确定的转速的情况下通过从得出纹波电流的相应梯度出发确定相的电感来确定转子位置,并且在达到预先确定的转速时切换到基于BEMF的方法。
此外,尤其提出,在永磁同步电机的无负载的静态状态下和在永磁同步电机的负载状态下应用彼此不同的PWM信号。由此有利地防止了在瞬时电压为0V(V:伏特)时不产生纹波电流,并且就此而言不能确定电感。尤其规定,为了在静态状态中产生纹波电流而应用经修改的空间矢量调制。这有利地考虑到了,相电压的基本谐波在静态状态中为零,这可能导致电流测量中的误差。就此而言有利地进行误差校正,所述误差校正考虑对于每个电压空间矢量已知的纹波电流的数值并且进一步考虑,纹波电流不提供对相电流的基本谐波的贡献。利用这种误差校正,用于控制永磁同步电机的采样被有利地调整,使得当纹波电流与基本谐波叠加时,不测量纹波电流。
根据本发明的一个特别有利的设计方案提出,将所提出的具有上述特征的用于确定三相永磁同步电机的转子位置的方法单独地或组合地使用在用于场定向地调节永磁同步电机、尤其是在机动车中用于辅助系统的永磁同步电机的方法中。特别地,提出一种用于场定向地调节永磁同步电机、尤其是在机动车中用于辅助系统的永磁同步电机的方法,其中确定永磁同步电机的对于场定向的调节所需的转子位置,并且根据本发明提出的用于确定转子位置的方法来确定转子位置。根据优选实施例,转子位置的确定主要通过使用至少一个转子位置确定传感器来进行,并且为了增加故障可靠性,次要地使用根据本发明提出的用于确定转子位置的方法来进行。尤其规定,使用根据本发明提出的用于确定转子位置的方法来代替第三传感器,尤其是作为在转子位置确定传感器故障时的代替功能。
为了解决开头所提目的而同样提出的控制单元有利地被构造用于根据本发明提出的用于场定向地调节永磁同步电机的方法来场定向地调节永磁同步电机。另外提出的转向系统、尤其机电的转向系统、尤其机电的助力转向装置有利地包括这样的控制装置。在此,转向系统构造成检测通过转向手柄给予的转向指令并且通过转向调节器传递到齿条上,在齿条上布置有可通过转向横拉杆转向的车轮,其中,转向调节器包括永磁同步电机。
附图说明
本发明的其它有利的细节、特征和设计细节结合在附图中示出的实施例详细阐述。附图示出了:
图1以简化的示意性的框图示出按照本发明构成的用于运行同样示意性示出的永磁同步电机的控制单元的实施例;
图2在d/q坐标系中示出了例如如图1中所示的永磁同步电机的d轴电感和q轴电感的示例性的差;
图3示出例如在图1中示出的永磁同步电机的旋转的转子的相电感Lu、Lv、Lw的变化曲线的示例性的视图;
图4a示出根据本发明施加到例如如图1所示的永磁同步电机的相上的电压信号的实施例的图示;
图4b示出由根据图4a的电压信号产生的电流的图示;
图5示出了当平均相电压和瞬时电压为大约0V时在永磁同步电机的运行状态中要使用的PWM信号的实施例的图示,以防止不出现纹波电流;
图6示出了用于根据本发明得出的第一转子角以及由此导出的第二转子角的实施例的图示;
图7以简化的示意图示出了机动车的实施例,其具有如例如在图1中示出的具有根据本发明构造的控制单元的永磁同步电机的不同的根据本发明的应用;
图8a以简化的立体图示出了根据本发明构造的转向系统的实施例;和
图8b以简化的立体图示出了根据本发明构造的转向系统的另一实施例。
具体实施方式
参照图1阐述本发明的一个有利的实施例。在图1中,在此示意性示出了三相永磁同步电机1,其具有绕组相U101、绕组相V102和绕组相W103,其中,每个绕组相U101、V102、W103以及因此每个相对应于电感Lu、Lv、Lw。永磁同步电机1的相电感在此作为转子角的函数改变。相对于作为转子固定的参考系的具有d轴和q轴的d/q坐标系,永磁同步电机1具有d轴电感(Ld)和偏离d轴电感(Ld)的q轴电感(Lq),如在图2中的d/q坐标系中示例性示出的。在图2中,在此在轴Ax1和Ay2上作为单位以μH(μH:微亨)绘出了电感。相U101、V102、W103在此在图2中绘出,并绘出了Ld-Lq差120,其建模为椭圆,其随着永磁同步电机1的转子转动,这导致相电感Lu、Lv、Lw的改变。
电感Lu、Lv、Lw在此可以作为永磁同步电机1的转子位置的正弦函数示出,如示例性地在图3中示出的。在此,在图3中在轴Ax2上绘出了以弧度(rad)为单位的角度,并且在轴Ay2上绘出了以μH(μH:微亨)为单位的电感。
在此,根据在图1中示出的实施例的永磁同步电机1借助于控制单元2控制。控制单元2在此包括控制块200,控制块200包括用于控制永磁同步电机的本身已知的功能,而未详细示出,如特别是模拟数字转换器、SVM调制器(SVM:空间矢量调制)和PWM单元。即,永磁同步电机1由PWM信号控制,具体地说,由空间矢量调制使用电压空间矢量控制。转换器输出端上的PWM信号尤其可以具有16kHz或20kHz的频率。
在此,控制单元2构造用于场定向地调节永磁同步电机1,其中块21用于控制块200内部的场定向调节的同样本身已知的功能。为了场定向地调节永磁同步电机1,必须将永磁同步电机1的转子的转子位置作为输入参数提供给块21。在控制单元2中,转子位置RP2在块20中无传感器地借助用于确定三相永磁同步电机的转子位置的方法确定,其中转子位置借助在转子旋转时改变的电感确定。该方法在此设计为在三相永磁同步电机中使用,其中,也像在该实施例中那样,永磁同步电机相对于作为转子固定的参考系的具有d轴和q轴的d/q坐标系具有d轴电感(Ld)和偏离d轴电感(Ld)的q轴电感(Lq),并且永磁同步电机的每个相分别对应于电感Lu、Lv、Lw,其根据转子位置改变。在此,用于确定转子位置的方法由控制单元2也在块21外部实施。与块21的对应在此主要用于图1中直观的图示,然而其中在块21中在该实施例中也最终进行转子位置的确定。尤其也为控制单元2的块21输入确定电感Lu、Lv、Lw所需的参数。
用于确定转子位置的方法规定,通过永磁同步电机的连接导线111、112、113将电压u(t)施加到相上,其中,所施加的电压对于每个相分别引起纹波电流i(t)。在图4a中示出了从时间点t=0直至时间点t=Ts的这种预设的电压u(t)的实施例,其中时间t在轴Ax3上绘出。轴Ay3表示电压。在此,由瞬时电压u(t)和平均相电压ua(Ts)的差得出纹波电压ur(t),其引起了纹波电流i(t)。由纹波电压ur(t)引起的纹波电流i(t)在图4b中示出并且被针对三个相中的至少两个相确定。在此,在轴Ax4上相应于轴Ax3绘出时间。轴Ay4表示电流。尤其是借助相电流测量和/或借助中间回路电流测量可以在此确定纹波电流i(t)的梯度。在此,尤其可以将控制单元2的微控制器单元的模拟数字转换器的输入端用于确定纹波电流的梯度。然后,利用所确定的纹波电流的梯度通过关系式u(t)=L di(t)/dt确定相应的电感。
在此,在该实施例中,用于确定转子位置的方法规定,在永磁同步电机1的无负载的静态状态下和在永磁同步电机1的负载状态下应用彼此不同的PWM信号。在此,在图5中示出了用于施加到相应的连接导线111、112、113上的专门的PWM信号,其有利地确保了在无负载的静态状态中产生纹波电流i(t),该纹波电流否则在不匹配PWM信号时不会出现,这会妨碍相电感Lu、Lv、Lw的确定。
如果在控制单元2的块20中由相应的相的纹波电流的所确定的梯度确定了相应相的电感Lu、Lv、Lw,则在块20中通过将克拉克变换应用到所确定的电感上来进行到二维坐标图示的转换,从所述二维坐标图示中确定第一转子角w1。在此,在图6中示出了用于这样确定的第一转子角w1的示例,其中在轴Ax5上示出了采样(样本)并且在轴Ay5上示出了以弧度(rad)为单位的角度。通过应用校正计算,从第一转子角w1确定第二转子角w2,所述第二转子角相应于实际的转子角。此外,块20包括计数器,借助于该计数器对周期进行计数,以便将其纳入校正计算中。在此,在永磁同步电机1起动时进行计数器的初始化,其中考虑电流的安定时间。以这种方式确定的转子位置RP2然后作为输入参数提供给用于永磁同步电机1的场定向的调节的块21。
按照一种可选的有利的设计方案,转子位置RP2是相对于利用可选的转子位置传感器单元3确定的转子位置RP1冗余地确定的转子位置。在此,不仅借助传感器确定的转子位置RP1、而且无传感器地确定的转子位置RP2都被传输到块21,从而在转子位置传感器单元3失效时有利地可以继续运行永磁同步电机1。
尤其,另一可选的设计方案提出,控制单元2具有用于基于BEMF的转子位置确定的块22,其中设置成,块22的基于BEMF的转子位置确定在永磁同步电机1的转子的预先确定的转速的情况下接替块20的基于纹波电流的转子位置确定。在此,基于BEMF确定的转子位置RP3同样被输送给用于调节永磁同步电机1的块21。
如在图1中所示,具有控制单元2的永磁同步电机1尤其设置用于在机动车4中使用,如示例性地在图7中所绘。尤其设置成,具有控制单元2的永磁同步电机1设置在转向系统5的转向调节器53中。另一种应用是作为在机动车4中使用的空调压缩机中的电机61。另一种应用是作为机动车4的制动系统7中的伺服电机73,其中,伺服电机提供作用到相应的制动器71上的制动力。
在图8a和图8b中示出了用于机动车的转向系统8的实施例。在此,在图8a中示出了机电的转向系统8,并且在图8b中示出了线控转向系统8。转向系统8分别包括带有转向轴82的转向柱81以及转向传动装置83。转向传动装置83包括小齿轮835和齿条836,所述齿条836也可以称为齿状耦联杆。转向传动装置83用于将小齿轮835的旋转运动转换为齿条836的沿着齿条836的纵轴线的平移运动。在转向柱81的、因此转向轴82的朝向驾驶员的端部上分别固定了用于输入驾驶员转向期望或者说转向指令的方向盘87,其中,驾驶员可以以公知的方式转动方向盘87以输入其转向期望。沿着齿条的纵轴线直线移动的齿条836分别在机动车的两侧机械地与转向横拉杆838耦联。转向横拉杆838又分别机械地耦联到车辆车轮84。在根据图8a的机电转向系统8中,转向柱81经由转向传动装置83与机动车的转向的车轮84机械地耦联。在根据图8b的线控转向系统8中,检测到的转向命令电子地从转向柱81转发给转向传动装置的转向调节器831。在此,根据图8a的转向调节器831以及根据图8b的转向调节器831分别包括具有控制单元2的永磁同步电机1,如参照图1所阐述的那样。
在附图中示出的并且结合附图阐述的实施例用于阐述本发明并且不限制本发明。
附图标记说明
1 永磁同步电机
101 绕组相U
102 绕组相V
103 绕组相W
111 用于绕组相U(101)的连接导线
112 用于绕组相V(102)的连接导线
113 用于绕组相W(103)的连接导线
120 Ld-Lq差
2 控制单元
20 控制单元(2)的用于基于纹波电流确定转子位置(RP2)的块
21 控制单元(2)的用于场定向地调节永磁同步电机(1)的块
22 控制单元(2)的用于基于BEMF确定转子位置(RP3)的可选块
200 控制单元(2)的具有已知功能的块
3 用转子位置确定传感器确定转子位置(RP1)的传感器单元
4 机动车
5 转向系统
51 转向手柄
52 转向轴
53 转向调节器
54 可转向的车轮
6 空调压缩机
61 空调压缩机(6)的电机
7 制动系统
71 制动器
72 中心的制动力放大器
73 制动系统(7)的伺服电机
8 转向系统
81 转向柱
82 转向轴
83 转向传动装置
831 具有永磁同步电机(1)和控制单元(2)的转向调节器
835 转向传动装置(83)的小齿轮
836 齿条
838 转向横拉杆
84 可转向的车轮
87 转向手柄
RP1 转子位置,借助转子位置确定传感器确定的
RP2 转子位置,借助基于纹波电流的方法确定的
RP3 转子位置,借助基于BEMF的方法确定的
w1 第一转子角
w2 第二转子角
i(t) 纹波电流
u(t) 瞬时电压
ua(Ts) 平均相电压
ur(t) 纹波电压
Lu 相电感
Lv 相电感
Lw 相电感
Ld d轴电感
Lq q轴电感
t 时间
Ts 时间点
Ax1 x轴图2
Ay1 y轴图2
Ax2 x轴图3
Ay2 y轴图3
Ax3 x轴图4a
Ay3 y轴图4a
Ax4 x轴图4b
Ay4 y轴图4b
Ax5 x轴图6
Ay5 y轴图6

Claims (18)

1.用于确定三相的永磁同步电机(1)的转子位置(RP2)的方法,其中永磁同步电机(1)相对于作为转子固定的参考系的具有d轴和q轴的d/q坐标系具有d轴电感(Ld)和偏离d轴电感(Ld)的q轴电感(Lq),其中永磁同步电机(1)的每个相分别对应于根据转子位置改变的电感(Lu、Lv、Lw),并且其中转子位置借助改变的电感确定,其特征在于,在相上施加电压(u(t)),其中所施加的电压(u(t))针对每个相分别引起纹波电流(i(t)),其中至少为三个相中的两个相确定所述纹波电流(i(t)),并基于为相应的相所确定的纹波电流(i(t))确定相应的相的电感。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,借助PWM信号控制所述永磁同步电机(1),其中所述PWM信号用于引起纹波电流(i(t))。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,借助于空间矢量调制在使用电压空间矢量的情况下控制所述永磁同步电机(1)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,为一个相作为纹波电流(i(t))确定通过由瞬时电压(u(t))和平均相电压(ua(t))的电压差得出的纹波电压(ur(t))引起的电流,其中所述瞬时电压(u(t))通过所属的电压空间矢量确定。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,为三个相中的至少两个相确定纹波电流(i(t))的梯度,其中由为一个相确定的梯度和为该相得出的纹波电压(ur(t))确定相应相的电感。
6.根据权利要求5所述的方法,其中对于三个相中的仅两个相确定纹波电流(i(t))的梯度,并且由为一个相确定的梯度和为该相得出的纹波电压(ur(t))确定所述两个相的电感,其特征在于,在相同的电压空间矢量下进行针对所述两个相的电感的确定,其中,针对该电压空间矢量的第三个相的电感由为另外两个相确定的电感确定。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,所述纹波电流(i(t))的梯度借助于相电流测量来确定。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法,其特征在于,所述纹波电流(i(t))的梯度借助于中间回路电流测量来确定。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法,其特征在于,为了控制所述永磁同步电机(1),使用微控制器单元,其中所述微控制器单元的模拟数字转换器的输入端用于确定纹波电流(i(t))的梯度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在应用克拉克变换的情况下由为相应的相确定的电感确定第一转子角(w1)。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,在所述第一转子角(w1)上应用校正计算以确定第二转子角(w2)。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述校正计算考虑具有在第一周期和相对于第一周期偏移180°的第二周期之间的变换的周期走势。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,借助于计数器对周期进行计数,其中在所述永磁同步电机(1)启动时进行初始化。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在所述永磁同步电机(1)的预先确定的转速的情况下,使用基于BEMF的方法确定转子位置(RP3)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在所述永磁同步电机(1)的无负载的静态状态下和在所述永磁同步电机(1)的负载状态下应用彼此不同的PWM信号。
16.用于场定向地调节永磁同步电机(1)的方法,所述永磁同步电机尤其是在机动车(4)中用于辅助系统的永磁同步电机(1),其中确定所述永磁同步电机(1)的对于场定向的调节所需的转子位置(RP1、RP2、RP3),其特征在于,根据权利要求1至15中任一项所述的方法进行转子位置的确定。
17.用于运行永磁同步电机(1)的控制单元(2),其特征在于,所述控制单元(2)设计用于按照根据权利要求16所述的方法场定向地调节所述永磁同步电机(1)。
18.转向系统(5、8),其设计用于检测通过转向手柄(51、87)发出的转向指令并且通过转向调节器(53、831)传递到齿条(836),在所述齿条上设置能通过转向横拉杆(838)转向的车轮(54、84),其中转向调节器(53、831)包括永磁同步电机(1),其特征在于,永磁同步电机(1)包括根据权利要求17所述的控制单元(2)。
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