DE102008021425A1

DE102008021425A1 - Verfahren und System zur Ausrichtung eines Resolvers in einem Elektromotorsystem

Info

Publication number: DE102008021425A1
Application number: DE102008021425A
Authority: DE
Inventors: Steven E. Torrance Schulz; Sean E. West Bloomfield Gleason; Brian A. Torrance Welchko
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2008-11-27
Also published as: CN101299585A; CN101299585B; US20080272731A1; US7659688B2

Abstract

Verfahren zum Ausrichten eines Resolvers, wobei der Resolver zum Bestimmen einer Rotorposition in einem Elektromotor bezüglich einer d-Achse dient, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Befehlen eines d-Achsen-Strombefehls und eines Geschwindigkeitsbefehls;
Betreiben des Elektromotors ohne eine Last in Ansprechen auf den d-Achsen-Strombefehl und den Geschwindigkeitsbefehl;
Bestimmen einer Rotorgeschwindigkeit in Ansprechen auf den Geschwindigkeitsbefehl; und
Bestimmen eines Versatzes des Resolvers auf der Grundlage des Geschwindigkeitsbefehls und der Rotorgeschwindigkeit, wenn sich die Rotorgeschwindigkeit im Wesentlichen stabilisiert hat.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Bestimmen von Rotorpositionen in Elektromotorsystemen, und sie betrifft insbesondere Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Resolvern bzw. Drehmeldern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei einigen Elektromotortypen basiert ein Steuern des Motors teilweise auf seiner Rotorposition. Zum Beispiel verwenden Permanentmagnet-Synchronmotoren (PM-Synchronmotoren) die Rotorpositionsinformation für eine genaue Drehmomentsteuerung. Die Rotorposition wird typischerweise mit einem Resolver oder einer ähnlichen Rotationserfassungseinrichtung gemessen. Der Rotor des Resolvers ist mit dem Maschinenrotor des PM-Synchronmotors gekoppelt. Für eine Vektorsteuerung wird der Resolver im Allgemeinen mit dem Nordpol des Maschinenrotormagneten ausgerichtet (z. B. mit einer d-Achse des Controllers ausgerichtet). Die Genauigkeit, mit welcher der Resolver ausgerichtet werden kann, beeinflusst typischerweise die Genauigkeit und Leistungsfähigkeit der Motorsteuerung.
Bei einigen Elektromotoren wird der Resolver während des Montageprozesses ausgerichtet. Bei dem Ausrichtungsprozess ist typischerweise ein hoher Präzisionsgrad erwünscht, der im Allgemeinen durch ein individuelles Testen eines jeden Elektromotors und ein manuelles Einstellen des Resolvers geschaffen wird. Bei einer Massenproduktion kann dieser Aus richtungsprozess kostspielig, zeitraubend und kompliziert sein. Eine sensorlose Motorsteuerungstechnik leitet ein Hochfrequenzspannungssignal (z. B. im Bereich von etwa 500 Hz bis etwa 2 kHz) in den Stator des Elektromotors ein und misst den Strom, der in Ansprechen auf das Hochfrequenzsignal erzeugt wird. Der gemessene Strom wird verwendet, um die Resolverausrichtung zu schätzen. Wenn das Hochfrequenzsignal eine große Amplitude aufweist, wird ein Akustikrauschen erzeugt. Zudem liegt der Frequenzbereich, der dem Hochfrequenzsignal üblicherweise zugeordnet ist, in einem für Menschen wahrnehmbaren Bereich. Ferner ist das Hochfrequenzsignalverfahren für Maschinen mit einer inhärent niedrigen Ausprägung, z. B. oberflächenmontierte PM-Motoren, schlecht geeignet.
Entsprechend ist es wünschenswert, ein Verfahren und ein System zur Resolverausrichtung in Elektromotorsystemen bereitzustellen, die Montage- und Fertigungskosten in Verbindung mit den Elektromotorsystemen minimieren. Zusätzlich ist es wünschenswert, ein Verfahren und ein System zur Resolverausrichtung bereitzustellen, die eine Erzeugung von Akustikrauschen minimieren. Darüber hinaus werden weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und dem voranstehenden technischen Gebiet und Hintergrund offenbar werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es werden ein Verfahren und ein System zur Resolverausrichtung in einem Elektromotorsystem bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Ausrichtung eines Resolvers bereitgestellt. Der Resolver dient zur Bestimmung einer Rotorposition in einem Elektromotor mit Bezug auf eine d-Achse. Das Verfahren umfasst ein Befehlen eines d-Ach sen-Strombefehls und eines Geschwindigkeitsbefehls, ein Betreiben des Elektromotors ohne eine Last in Ansprechen auf den d-Achsen-Strombefehl und den Geschwindigkeitsbefehl, ein Bestimmen einer Rotorgeschwindigkeit in Ansprechen auf den Geschwindigkeitsbefehl und ein Bestimmen eines Versatzes des Resolvers auf der Grundlage des Geschwindigkeitsbefehls und der Rotorgeschwindigkeit, wenn sich die Rotorgeschwindigkeit im Wesentlichen stabilisiert hat.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ausrichtung eines Resolvers ein Entkoppeln der Last von dem Elektromotor, ein Befehlen eines Strombefehls und eines Geschwindigkeitsbefehls, ein Betreiben des Elektromotors bei einer von Null verschiedenen Geschwindigkeit in Ansprechen auf den Strombefehl und den Winkelgeschwindigkeitsbefehl, ein Bestimmen eines Versatzes des Resolvers, ein Koppeln der Last mit dem Elektromotor und ein Bestimmen der Rotorposition auf der Grundlage des Versatzes. Der Elektromotor erzeugt im Wesentlichen ein Nulldrehmoment in Ansprechen auf den Strombefehl.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein System zur Ausrichtung eines Resolvers bereitgestellt. Der Resolver dient zur Bestimmung einer Rotorposition in einem Elektromotor mit Bezug auf eine d-Achse. Das System umfasst einen Stromregler mit einem Eingang zum Empfangen eines Strombefehls und mit einem Ausgang zur Kopplung mit dem Elektromotor, und einen Geschwindigkeitsregler mit einem Eingang zum Empfangen eines Geschwindigkeitsbefehls und der Rotorposition und mit einem Ausgang, der mit dem Stromregler gekoppelt ist. Der Stromregler ist ausgestaltet, um einen Strom auf der Grundlage des Strombefehls zu erzeugen, und der Elektromotor erzeugt im Wesentlichen ein Nulldrehmoment in Ansprechen auf den Strom. Der Geschwindigkeitsregler ist ausgestaltet, um eine im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit des Elektromotors in Ansprechen auf den Geschwindigkeitsbefehl aufrechtzuerhalten, und um einen Versatz zu erzeugen, wenn die im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit aufrechterhalten wird, wobei der Versatz die Rotorposition mit der d-Achse ausrichtet.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und
1 ein Vektordiagramm eines Statorstrombefehls ist;
2 ein Blockdiagramm eines Ausrichtungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
3 ein Graph des elektrischen Drehmoments in Bezug auf einen Versatzfehler für variierende Statorstrombefehle ist; und
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Resolverausrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist.
BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die nachstehende genaue Beschreibung ist rein veranschaulichender Natur und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung zu beschranken. Darüber hinaus ist es nicht beabsichtigt, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie ge bunden zu sein, die in dem voranstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der nachstehenden genauen Beschreibung dargestellt ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform werden ein Verfahren und ein System zur Ausrichtung eines Resolvers oder einer anderen Rotorpositionserfassungseinrichtung bereitgestellt, welche an dem Maschinenrotor eines Elektromotors montiert ist. Derartige Elektromotoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, die Fahrzeuganwendungen einschließen, und können über einen Spannungszwischenkreisumrichter gesteuert werden. Wenn der Elektromotor ohne eine Last (z. B. ohne dass der Elektromotor bei einer Fahrzeuganwendung mit einer Achse gekoppelt ist) und bei einer im Wesentlichen konstanten Drehgeschwindigkeit arbeitet, wird ein Schleppmoment (das z. B. aus Schmiermitteln und dergleichen resultiert) auf die Motorwelle aufgebracht. Im Allgemeinen ist das Schleppmoment bei einem effizienten Antriebssystem relativ niedrig. Um diese konstante Geschwindigkeit beizubehalten, erzeugt der Elektromotor ein elektrisches Drehmoment, um das Schleppmoment auszugleichen, was mit einer Geschwindigkeitsregelung (z. B. einer Geschwindigkeitsregelschleife) bewerkstelligt werden kann.
Durch das Anlegen eines d-Achsen-Strombefehls kann die Resolverausrichtung während des Prozesses des Ausgleichens des elektrischen Drehmoments mit dem Schleppmoment eingestellt werden. Zum Beispiel ist ein Resolverversatzwinkel mit einem elektrischen Versatzfehler verbunden, der dieses elektrische Drehmoment für einen speziellen d-Achsen-Strombefehl erzeugt. Bei einem Hybridfahrzeug kann die Motorgeschwindigkeit von der Achsengeschwindigkeit entkoppelt sein. Die Ausrichtungsprozedur kann nach dem Zusammenbau des Elektromotors ausgeführt werden, wobei das Ergebnis (z. B. ein Resolverversatzwinkel) in einem Speicher (z. B. einem nichtflüchtigen Speicher, wie beispielsweise einem elektronisch löschbaren programmierbaren Nurlesespeicher (EEPROM)) gespeichert wird, oder sie kann zu geeigneten Augenblicken eines normalen Fahrzyklus ausgeführt werden (z. B. während eines "Schlüssel-Aus"-Augenblicks). Der Resolverversatz wird anschließend als ein Korrekturausdruck zur Kombination mit einer Rotorpositionsrohmessung implementiert (wie sie beispielsweise von dem Resolver bestimmt wird).
Mit Bezug auf 1 ist ein Statorstrombefehl (I_s*) gezeigt, der zum Verständnis der Auswirkung eines Resolverwinkelfehlers nützlich ist. Das Aufbringen eines Statorstroms in einer korrekten d-Achse erzeugt ein elektrisches Nulldrehmoment. Wenn ein Resolverausrichtungsfehler existiert, wird der aufgebrachte Statorstrom tatsächlich nicht in der korrekten Achse aufgebracht. Der Statorstrombefehl (I_s*) wird so befohlen, dass er in eine geschätzte negative d-Achse fließt. Bei einem positiven Versatzfehler (θ_offset) bei der geschätzten d-Achse wird der tatsächliche Statorstrom sowohl auf die d-Achse als auch die q-Achse aufgeteilt. Zum Beispiel weist der Statorstrombefehl (I_s*) einen d-Achsen-Statorstrom (I_ds ^e) und einen q-Achsen-Statorstrom (I_qs ^e) auf. Der negative q-Achsen-Statorstrom (I_qs ^e) führt zur Erzeugung eines negativen Drehmoments (z. B. eine Generatorbetriebsart des Elektromotors, wenn die Maschine mit einer positiven Geschwindigkeit rotiert). Umgekehrt führt ein (nicht gezeigter) negativer Versatzfehler bei der geschätzten d-Achse zu einem positiven q-Achsen-Strom und zu der Erzeugung eines positiven Drehmoments.
2 ist ein Blockdiagramm eines Ausrichtungssystems 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Ausrichtungssystem 100 umfasst einen Stromregler 102, einen Geschwindigkeitsregler 104 mit einem Ausgang, der mit einem Eingang des Stromreglers 102 gekoppelt ist, einen mit einem Ausgang des Stromreglers 102 gekoppelten Elektromotor 106 (z. B. einen Permanentmagnet-Synchronmotor (PM-Synchronmotor)), und einen Resolver 108 oder eine andere Rotorpositionserfassungseinrichtung, der/die mit dem Elektromotor 106 gekoppelt ist. Eine oder mehrere Komponenten des Stromreglers 102 und/oder des Geschwindigkeitsreglers 104 können in Software oder Firmware, Hardware, wie z. B. einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einem elektronischen Schaltkreis, einem Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und einem Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einem Schaltungslogikschaltkreis und/oder anderen geeigneten Komponenten oder Kombinationen davon ausgeführt sein.
Der Elektromotor 106 ist ein Synchronmotor oder dergleichen und vorzugsweise ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PM-Synchronmotor). Bei dieser Ausführungsform ist der Elektromotor 106 von einer Achse 109 entkoppelt, so dass der Elektromotor 106 zur Resolverausrichtung ohne eine Last arbeiten kann. Der Resolver 108 oder eine andere Rotorpositionserfassungseinrichtung bestimmt eine Rotorposition des Elektromotors 106. Bei einer Ausführungsform ist der Resolver 108 mit der Rotorwelle des Elektromotors 106 gekoppelt. Der magnetische Nordpol des Rotors entspricht der d-Achse. Durch ein Messen einer Resolverposition (θ_res) mit Bezug auf die d-Achse wird beabsichtigt, dass die Resolverposition die Rotorposition des Elektromotors 106 darstellt. Bei einer Ausführungsform wird die Resolverposition (θ_res) an eine Digitalwandlerschaltung 126 geliefert, und die Digitalwandlerschaltung 126 wandelt die Resolverposition (θ_res) in eine digitale Darstellung um (z. B. ein digitales Wort), welches in einer Softwareausführungsform verwendet werden kann, um eine Winkelgeschwindigkeit (ω_res) des Elektromotors 106 auf der Grundlage der Messung des Resolvers 108 zu bestimmen. Die gemessene Winkelgeschwindigkeit des Elektromotors 106 kann auch unter Verwendung anderer Einrichtungen aus der Resolverposition (θ_res) abgeleitet werden. Die Resolverposition (θ_res) und die gemessene Winkelgeschwindigkeit (ω_res) des Elektromotors 106 werden dem Geschwindigkeitsregler 104 zur Verfügung gestellt.
Auf der Grundlage eines Strombefehls (z. B. I_ds* und I_qs*) liefert der Stromregler 102 eine Spannung, um den Elektromotor 106 anzutreiben. Bei einer Ausführungsform umfasst der Stromregler 102 Summiererblöcke 110 und 112, einen Anti-Windup-Synchronrahmen-Stromregler 114 mit einem Eingang, der mit den Summiererblöcken 110 und 112 gekoppelt ist, einen Block 116 zur Transformation von synchron in stationär, der einen Eingang aufweist, der mit einem Ausgang des Anti-Windup-Synchronrahmen-Stromreglers 114 (oder einer anderen in der Technik bekannten effektiven Reglertopologie) gekoppelt ist, einen Block 118 zur Transformation von zwei in drei Phasen mit einem Eingang, der mit einem Ausgang des Blocks 116 zur Transformation von synchron in stationär gekoppelt ist, und einen dreiphasigen Spannungszwischenkreisumrichter 120 mit einem Eingang, der mit einem Ausgang des Blocks 118 zur Transformation von zwei in drei Phasen gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der mit dem Elektromotor 106 gekoppelt ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der dreiphasige Spannungszwischenkreisumrichter 120 eine eigene Komponente des Ausrichtungssystems 100.
Um eine Drehmomenterzeugung durch den Strombefehl zu minimieren, wird ein Statorstrombefehl auf die d-Achse aufgebracht, ohne einen Statorstrombefehl auf die q-Achse aufzubringen. Zum Beispiel werden ein d-Achsen-Strombefehl (I_ds*) mit einer Größe von kleiner als etwa Null und ein q-Achsen-Strombefehl (I_qs*) von etwa Null an den Stromregler 102 geliefert. Bei PM-Synchronmaschinen ist der d-Achsen-Strombefehl oft auf negative Werte beschränkt. Die Summiererblöcke 110 und 112 erzeugen einen Synchronrahmenstromfehler auf der Grundlage eines Vergleichs der Strombefehle (I_ds* und I_qs*) mit gemessenen Synchronrahmenströmen (I_ds und I_qs), die den Strombefehlen (I_ds* und I_qs*) entsprechen. Zum Beispiel erzeugt der Summiererblock 110 einen d-Achsen-Synchronrahmenstromfehler auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem d-Achsen-Strombefehl (I_ds*) und einem gemessenen d-Achsen-Synchronrahmenstrom (I_ds), und der Summiererblock 112 erzeugt einen q-Achsen-Synchronrahmenstromfehler auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem q-Achsen-Strombefehl (I_qs*) und einem gemessenen q-Achsen-Synchronrahmenstrom (I_qs).
Die Ausgänge der Summiererblöcke 110 und 112 werden an den Anti-Windup-Synchronrahmen-Stromregler 114 geliefert, welcher Synchronrahmen-Spannungsbefehle (V_ds* und V_qs*) erzeugt. Der Block 116 zur Transformation von synchron in stationär transformiert die Synchronrahmen-Spannungsbefehle (V_ds* und V_qs*) in Stationärrahmen-Spannungsbefehle (V_α* und V_β*) unter Verwendung eines Transformationswinkels (θ_trans), und der Block 118 zur Transformation von zwei in drei Phasen transformiert die zweiphasigen (z. B. α und β) Stationärrahmen-Spannungsbefehle (V_α* und V_β*) in dreiphasige Spannungsbefehle (V_a*, V_b* und V_c*). Die dreiphasigen Spannungsbefehle werden durch den dreiphasigen Spannungszwischenkreisumrichter 120 in tatsächliche Phasenspannungen umgewandelt und an den Elektromotor 106 geliefert.
Zur Rückkopplungsregelung des Elektromotors 106 umfasst der Stromregler 102 zusätzlich einen Block 122 zur Transformation von drei in zwei Phasen mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des dreiphasigen Spannungszwischenkreisumrichters 120 gekoppelt ist, und einen Block 124 zur Transformation von stationär in synchron mit einem ersten Eingang, der mit einem Ausgang des Blocks 122 zur Transformation von drei in zwei Phasen gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der mit den Summiererblöcken 110 und 112 gekoppelt ist. Ein oder mehrere Stromsensoren 121 können zum Messen von mindestens zwei der drei Phasenströme (z. B. I_a, I_b und I_c) verwendet werden, welche den tatsächlichen Phasenströmen entsprechen, die von dem dreiphasigen Spannungszwischenkreisumrichter 120 an den Elektromotor 106 geliefert werden. Obwohl alle drei Phasenströme (I_a, I_b und I_c) gemessen werden können, kann der dritte Phasenstrom auch auf der Grundlage von zwei gemessenen Phasenströmen bestimmt werden.
Der Block 122 zur Transformation von drei in zwei Phasen transformiert die gemessenen dreiphasigen Ströme (I_a, I_b und I_c) in gemessene zweiphasige (z. B. α und β) Ströme (I_α und I_β). Der Block 124 für eine Transformation von stationär in synchron wandelt die gemessenen zweiphasigen Ströme (I_α und I_β), welche sich in dem Stationärrahmen befinden, unter Verwendung des Transformationswinkels (θ_trans) in die gemessenen Synchronrahmenströme (z. B. den gemessenen d-Achsen-Synchronrahmenstrom (I_ds) und den gemessenen q-Achsen-Synchronrahmenstrom (I_qs)) um. Die gemessenen Synchronrahmenströme (I_ds und I_qs) werden an die Summiererblöcke 110 bzw. 112 geliefert.
Der Geschwindigkeitsregler 104 steuert die Winkelgeschwindigkeit oder Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 106 in Ansprechen auf einen Winkelgeschwindigkeitsbefehl (z. B. einen Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) in Einheiten mechanischer Rad/Sekunden). Der Geschwindigkeitsregler 104 umfasst einen ersten Summiererblock 130, einen Anti-Windup-Proportional-Integral-Controller (PI-Controller) 132 mit einem ersten Eingang, der mit einem Ausgang des Summiererblocks 130 gekoppelt ist, einen Begrenzer 134 mit einem Eingang, der mit einem Ausgang des Anti-Windup-PI-Controllers 132 gekoppelt ist, und mit einem ersten Ausgang, der dem Anti-Windup-PI-Controller 132 ein Rückkopplungssignal liefert, einen Verstärkungsblock 136 mit einem Eingang, der mit einem zweiten Ausgang des Begrenzers 134 gekoppelt ist, einen zweiten Summiererblock 138 mit einem ersten Eingang, der mit einem Ausgang des Verstärkungsblocks 136 gekoppelt ist, und ein Filter 140 mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des Verstärkungsblocks 136 gekoppelt ist. Auf der Grundlage des Geschwindigkeitsbefehls (ω_m*), der Resolverposition (θ_res) und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit (ω_res) des Elektromotors 106 erzeugt der Geschwindigkeitsregler 104 den Transformationswinkel (θ_trans) und einen Resolverversatz (θ_offset). Der Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) kann so gewählt sein, dass er eine statische Reibung oder Stiktion ausreichend überwindet und mit einer Restwelligkeit des Drehmoments, die von dem Elektromotor 106 in Ansprechen auf den Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) erzeugt werden kann, zu dem Filter 140 passt.
Der erste Summiererblock 130 vergleicht den Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) mit der gemessenen Winkelgeschwindigkeit (ω_res) und gibt einen Winkelgeschwindigkeitsfehler (ω_{m_err}) auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit (ω_res) aus. Der Anti-Windup-PI-Controller 132 wandelt den Winkelgeschwindigkeitsfehler (ω_{m_err}) in einen Winkel um, und der Begrenzer 134 begrenzt den Winkel zwischen einer Minimalgrenze (Nlim) und einer Maximalgrenze (Plim). Obwohl der Anti-Windup-PI-Controller 132 ein Regler vom PI-Typ ist, können auch andere Regler verwendet werden. Die Maximal- und Minimalgrenzen (Plim und Nlim) können so gewählt sein, dass der Begrenzer 134 verhindert, dass der Geschwindigkeitsregler 104 die Position (z. B. die Winkelposition) über vorbestimmte Grenzen eines Nenn werts hinaus verändert. Zum Beispiel können die Maximal- und Minimalgrenzen (Plim und Nlim) so gewählt sein, dass sie bei Übergängen genügend Drehmoment liefern, eine maximal erwartete Resolverfehlausrichtung bewältigen und eine Rückkopplung aus einer umgedrehten Polarität verhindern.
Der Ausgang des Begrenzers 134 ist ein mechanischer Winkelfehler (Δθ_m). Der Verstärkungsblock 136 multipliziert den mechanischen Winkelfehler (Δθ_m) mit der Anzahl von Polpaaren (PP) des Elektromotors 106, um einen elektrischen Winkelfehler (Δθ_e) zu erzeugen. Die Resolverposition wird an einen zweiten Eingang des zweiten Summiererblocks 138 geliefert und der zweite Summiererblock 138 subtrahiert den elektrischen Winkelfehler (Δθ_e) von der Resolverposition (θ_res), um den Transformationswinkel (θ_trans) zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform kann der Geschwindigkeitsregler 104 ferner einen Optimalwertverstärkungsblock 142 umfassen, der einen Eingang zum Empfangen des Geschwindigkeitsbefehls (ω_m*) und einen Ausgang aufweist, der mit einem dritten Eingang des zweiten Summiererblocks 138 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann der Optimalwertverstärkungsblock 142 verwendet werden, um ein bekanntes Schleppmoment des Elektromotors 106 zu kompensieren (z. B. über eine Optimalwertverstärkung (K_ff)), um die Versatzbestimmung weiter zu verbessern. Bei dieser Ausführungsform multipliziert der Optimalwertverstärkungsblock 142 den Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) mit der Optimalwertverstärkung (K_ff) und wird durch den zweiten Summiererblock 138 mit der Differenz zwischen dem elektrischen Winkelfehler (Δθ_e) und der Resolverposition (θ_res) kombiniert, um den Transformationswinkel (θ_trans) zu erzeugen.
Der elektrische Winkelfehler (Δθ_e) ist eine Schätzung des Resolverversatzes. Diese Schätzung kann weiter durch das Filter 140 gefiltert werden, um die Schätzung zu verbessern. Bei einer Ausführungsform ist der Ausgang des Filters 140 der resultierende Resolverversatz (θ_offset). Nachdem sich der Geschwindigkeitsregler 104 stabilisiert hat, um den Elektromotor 106 bei einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit (z. B. in Ansprechen auf den Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*)) zu halten, kann der resultierende Resolverversatz (θ_offset) verwendet werden, um die Rotorpositionsrohmessung zu kompensieren, die von dem Resolver 108 während eines Normalbetriebs des Elektromotors 106 erhalten wird, z. B., wenn eine Last (z. B. die Achse 109) mit dem Elektromotor 106 gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform wird der Resolverversatz in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert, um während eines Normalbetriebs des Elektromotors 106 verwendet zu werden.
Der Statorstrombefehl (z. B. der d-Achsen-Strombefehl (I_ds*)) kann auf der Grundlage eines Sollversatzfehlers gewählt werden, um das Schleppmoment mit dem elektrischen Drehmoment auszugleichen. 3 ist ein Graph des elektrischen Drehmoments in Bezug auf den Versatzfehler für variierende Statorstrombefehle. Für verschiedene d-Achsen-Strombefehle ist das von einem Elektromotor (z. B. dem Elektromotor 106, der in 2 gezeigt ist) erzeugte elektrische Drehmoment für die Stromamplituden (z. B. 0 Arms, 50 Arms, 100 Arms, 150 Arms, 200 Arms, 250 Arms und 300 Arms) der verschiedenen Statorstrombefehle aufgezeichnet. Bei niedrigen Versatzfehlern ist die Beziehung zwischen elektrischem Drehmoment und Versatzfehler näherungsweise linear. Bei größeren Stromamplituden steigt die Beziehung zwischen elektrischem Drehmoment und Versatzfehler rampenförmig an. Diese Rampe stellt eine Empfindlichkeit des elektrischen Drehmoments mit Bezug auf den Versatzfehler dar. Bei einem Beispiel weist der Elektromotor ein Schleppmoment von etwa 3 Nm und einen d-Achsen-Strombefehl von etwa 200 Arms auf. Um ein elektrisches Drehmoment zum Ausgleichen dieses Schleppmoments zu erzeugen, kann ein Versatzfehler von weniger als etwa 0,5 Grad erhalten werden.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zur Resolverausrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Ein Elektromotor wird von einer Last abgekoppelt, wie bei Schritt 405 angezeigt ist. Mit Bezug auf 2 und 4 wird der Elektromotor 106 bei einer Fahrzeuganwendung von der Achse 109 abgekoppelt. Das Abkoppeln der Achse 109 von dem Elektromotor 106 ermöglicht einen im Wesentlichen "freilaufenden" Betrieb des Elektromotors 106 mit der Ausnahme eines Schleppmoments, und kann bewerkstelligt werden, indem beispielsweise das Getriebe veranlasst wird, die Elektromotorgeschwindigkeit von der Achsengeschwindigkeit zu entkoppeln. Ein d-Achsen-Strom wird befohlen, wie bei Schritt 410 angezeigt ist. Beispielsweise werden ein d-Achsen-Strombefehl (I_ds*) kleiner als Null und ein q-Achsen-Strombefehl (I_qs*) von etwa Null an den Stromregler 102 geliefert. Der befohlene d-Achsen-Strom kann auf der Grundlage des Schleppmoments des Elektromotors 106 und einer Sollgenauigkeit des Resolverversatzes (z. B. der Versatzfehler, der in 3 angezeigt ist) gewählt sein.
Es wird eine Winkelgeschwindigkeit befohlen, wie bei Schritt 415 angezeigt ist. Zum Beispiel wird ein Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) an den Geschwindigkeitsregler 104 geliefert. Folglich wird der Elektromotor 106 in Ansprechen auf den d-Achsen-Strombefehl (I_ds*) und den Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) von der Achse 109 entkoppelt betrieben. Bei einer Ausführungsform wird auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem d-Achsen-Strombefehl (I_ds*) und einem gemessenen d-Achsen-Synchronstrom (I_ds) ein Stromfehler erzeugt (z. B. über den Summiererblock 110), der zusätzlich auf einer Differenz zwischen dem q-Achsen-Strombefehl (I_qs*) und einem gemessenen q-Achsen-Synchronstrom (I_qs) basieren kann.
Aus dem Stromfehler werden ein Stationärspannungsbefehl (z. B. ein stationärer d-Achsen-Spannungsbefehl (V_α*) und ein stationärer q-Achsen-Spannungsbefehl (V_β*)) erzeugt (z. B. über den Anti-Windup-Synchronrahmen-Stromregler 114 und den Block 116 zur Transformation von synchron in stationär). Auf der Grundlage des stationären Spannungsbefehls wird eine Spannung (z. B. drei Spannungen für jede Phase des Elektromotors 106) erzeugt (z. B. über den Block 118 zur Transformation von zwei in drei Phasen und den dreiphasigen Spannungszwischenkreisumrichter 120). Die Spannung wird an den Elektromotor 106 geliefert und der gemessene d-Achsen-Synchronstrom (I_ds) wird auf der Grundlage des Phasenstroms erzeugt, welcher der Spannung entspricht, die an den Elektromotor 106 geliefert wird. Zum Beispiel misst der Stromsensor 121 mindestens zwei der drei Phasenströme (I_a, I_b und I_c) auf der Grundlage der Spannung, die an den Elektromotor 106 für jede Phase geliefert wird, der Block 122 für eine Transformation von drei in zwei Phasen transformiert die Phasenströme (I_a, I_b und I_c) in einen äquivalenten zweiphasigen Strom (I_α und I_β), und der Block 124 für eine Transformation von stationär in synchron transformiert den zweiphasigen Strom (I_α und I_β) in den gemessenen d-Achsen-Synchronstrom (I_ds) und den gemessenen q-Achsen-Synchronstrom (I_qs).
Es wird bestimmt, ob sich der Geschwindigkeitsregler ausreichend stabilisiert hat, wie bei Schritt 420 angezeigt ist. Wenn sich der Geschwindigkeitsregler 104 ausreichend stabilisiert hat, ist die Rotorgeschwindigkeit des Elektromotors 106 im Wesentlichen konstant und das von dem Elektromotor 106 erzeugte elektrische Drehmoment ist mit dem Schleppmoment im Gleichgewicht. Bei einer Ausführungsform wird bestimmt, ob die Rotorgeschwindigkeit, die von dem Elektromotor 106 in Ansprechen auf den Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) erzeugt wird, sich ausreichend stabili siert hat, wodurch angezeigt wird, dass sich der Geschwindigkeitsregler ausreichend stabilisiert hat. Wenn sich der Geschwindigkeitsregler 104 nicht ausreichend stabilisiert hat, wird der Schritt 420 wiederholt (z. B. wird die Bestimmung, ob sich der Geschwindigkeitsregler ausreichend stabilisiert hat, wiederholt).
Wenn sich der Geschwindigkeitsregler 104 ausreichend stabilisiert hat, wird ein Resolverversatz bestimmt, wie bei Schritt 425 angezeigt ist. Zum Beispiel wird der Resolverversatz (θ_offset) aus dem Geschwindigkeitsregler 104 ausgelesen (z. B. von dem Ausgang des Filters 140), sobald sich der Geschwindigkeitsregler 104 ausreichend stabilisiert hat. Bei einer Ausführungsform wird ein Winkelgeschwindigkeitsfehler (ω_{m_err}) auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) und einer gemessenen Winkelgeschwindigkeit (ω_res) erzeugt (z. B. über den Summiererblock 130). Zum Beispiel wird eine Resolverposition (θ_res) von dem Resolver 108 mit Bezug auf die d-Achse gemessen, und die Winkelgeschwindigkeit (ω_res) kann auf der Grundlage der Resolverposition (θ_res) bestimmt werden. Der Winkelgeschwindigkeitsfehler (ω_{m_err}) wird in einen mechanischen Winkelfehler (Δθ_m) umgewandelt, und der mechanische Winkelfehler (Δθ_m) wird (z. B. über den Verstärkungsblock 136) in einen elektrischen Winkelfehler (Δθ_e) umgewandelt. Der elektrische Winkelfehler ist eine Anfangsschätzung des Resolverversatzes. Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Winkelgeschwindigkeitsfehler (ω_{m_err}) in einen Winkel umgewandelt (z. B. über den Anti-Windup-PI-Controller 132) und der Winkel wird auf der Grundlage einer minimalen Drehmomenterzeugung des Elektromotors 106, einer maximalen Resolverfehlausrichtung und/oder einer Richtung des Resolverversatzes begrenzt (z. B. über den Begrenzer 134). Um den mechanischen Winkelfehler (Δθ_m) in den elektri schen Winkelfehler (Δθ_e) umzuwandeln, wird der mechanische Winkelfehler mit der Anzahl der Polpaare des Elektromotors 106 multipliziert.
Aus dem elektrischen Winkelfehler (Δθ_e) kann auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Resolverposition und dem elektrischen Winkelfehler ein Transformationswinkel (θ_trans) bestimmt werden. Wenn das Schleppmoment bekannt ist, kann das Schleppmoment durch einen Optimalwertsteuerungsausdruck beim Bestimmen des Transformationswinkels (θ_trans) kompensiert werden. Zum Beispiel wird das Produkt des Geschwindigkeitsbefehls (ω_m*) und einer Optimalwertverstärkung (K_ff) mit der Differenz zwischen der Resolverposition (θ_res) und dem elektrischen Winkelfehler (Δθ_e) kombiniert, um den Transformationswinkel (θ_trans) zu erzeugen. Der Transformationswinkel (θ_trans) kann in dem Stromregler 102 für Transformationen von synchron in stationär und für Transformationen von stationär in synchron verwendet werden. Zum Beispiel wird während eines Betriebs des Stromreglers 102 der Transformationswinkel (θ_trans) an den Block 116 zur Transformation von synchron in stationär und an den Block 124 zur Transformation von stationär in synchron geliefert.
Ein endgültiger Resolverversatz (θ_offset) kann durch ein Filtern (z. B. über das Filter 140) des elektrischen Winkelfehlers (Δθ_e) bestimmt werden. Zum Beispiel kann von dem Elektromotor in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) eine Drehmomentrestwelligkeit erzeugt werden, die zu einer Geschwindigkeitsschwingung führt. Das Filter 140 entfernt diese durch Drehmomentrestwelligkeit induzierte Geschwindigkeitsschwingung im Wesentlichen. Der Resolverversatz (θ_offset) kann in einem nichtflüchtigen Speicher (z. B. im EEPROM) zum Abrufen während eines Normalbetriebs des Elektromotors 106 (z. B., wenn der Elektromotor 106 mit der Achse 109 gekoppelt ist), gespeichert werden.
Eine Drehgeschwindigkeit wird auf Null oder auf einen vorbestimmten Einstellpunkt befohlen, wie bei Schritt 430 angezeigt ist. Zum Beispiel wird der Geschwindigkeitsbefehl (ω_m*) auf Null oder auf den vorbestimmten Einstellpunkt modifiziert. Für den d-Achsen-Strom wird ein Standardnennwert befohlen, wie bei Schritt 435 angezeigt ist. Zum Beispiel wird der d-Achsen-Strombefehl (I_ds*) auf den Standardnennwert modifiziert. Der Resolverversatz wird zum Einstellen der Resolverposition verwendet, wie bei Schritt 440 angezeigt ist. Zum Beispiel wird die von dem Resolver 108 während eines Normalbetriebs des Elektromotors 106 gemessene Resolverposition um den Resolverversatz (θ_offset) verstellt (z. B. über Software), wodurch die Resolverposition und damit die Rotorposition mit der wahren d-Achse ausgerichtet wird (z. B. dem magnetischen Nordpol des Rotors des Elektromotors 106). Die Steuerung des Elektromotors kehrt zu einem normalen Standardbetriebszustand zurück (z. B. zum Betrieb des Elektromotors mit der Last), wie bei Schritt 445 angezeigt ist.
Das Ausrichten eines Resolvers mit dem Ausrichtungssystem 100 minimiert eine Erzeugung von Akustikrauschen und erhöht die Genauigkeit gemessener Rotorpositionen unter Verwendung des ausgerichteten Resolvers. Herstellungskosten, die mit Elektromotoren und Systemen, die einen oder mehrere Elektromotoren umfassen, einhergehen, insbesondere PM-Synchronmotoren, können bei einer Verwendung des Ausrichtungssystems 100 wesentlich verringert werden, indem ein breiteres Toleranzband bei der Resolverausrichtung zum Zeitpunkt der Resolverinstallation zugelassen wird (z. B. vor dem Verlassen der Produktionslinie).
Obwohl mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist festzustellen, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht zum Begrenzen des Schutzumfangs, der Anwendbarkeit oder der Ausgestaltung der Erfindung in irgendeiner Weise gedacht sind. Stattdessen wird die voranstehende genaue Beschreibung Fachleute mit einer brauchbaren Anleitung zur Implementierung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen ausstatten. Es sollte verstanden sein, dass bei der Funktion und Anordnung von Elementen verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren juristischen Äquivalenten offen gelegt ist.

Claims

Verfahren zum Ausrichten eines Resolvers, wobei der Resolver zum Bestimmen einer Rotorposition in einem Elektromotor bezüglich einer d-Achse dient, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Befehlen eines d-Achsen-Strombefehls und eines Geschwindigkeitsbefehls; Betreiben des Elektromotors ohne eine Last in Ansprechen auf den d-Achsen-Strombefehl und den Geschwindigkeitsbefehl; Bestimmen einer Rotorgeschwindigkeit in Ansprechen auf den Geschwindigkeitsbefehl; und Bestimmen eines Versatzes des Resolvers auf der Grundlage des Geschwindigkeitsbefehls und der Rotorgeschwindigkeit, wenn sich die Rotorgeschwindigkeit im Wesentlichen stabilisiert hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Befehlens ein Befehlen des d-Achsen-Strombefehls auf kleiner als etwa Null umfasst, während ein q-Achsen-Strombefehl von etwa Null befohlen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor ein Schleppmoment aufweist, das mit einem Betrieb desselben verknüpft ist, und wobei der Schritt des Befehls eines d-Achsen-Strombefehls ein Wählen des d-Achsen-Strombefehls auf der Grundlage des Schleppmoments des Elektromotors und einer vorbestimmten Genauigkeit des Versatzes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bestimmen einer Resolverposition; und Verstellen der Resolverposition um den Versatz, um die Rotorposition zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines Versatzes umfasst: Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsfehlers auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl und der Rotorgeschwindigkeit; Umwandeln des Winkelgeschwindigkeitsfehlers in einen mechanischen Winkelfehler; und Umwandeln des mechanischen Winkelfehlers in einen elektrischen Winkelfehler.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Umwandelns des Winkelgeschwindigkeitsfehlers umfasst: Umwandeln des Winkelgeschwindigkeitsfehlers in einen Winkel; und Begrenzen des Winkels auf der Grundlage einer minimalen Drehmomenterzeugung des Elektromotors, einer maximalen Resolverfehlausrichtung und/oder einer Richtung des Versatzes.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Elektromotor eine vorbestimmte Anzahl von Polpaaren aufweist, und wobei der Schritt des Umwandelns des mechanischen Winkelfehlers ein Multiplizieren des mechanischen Winkelfehlers mit der vorbestimmten Anzahl von Polpaaren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner ein Filtern einer durch eine elektrische Drehmomentrestwelligkeit induzierten Schwingung aus dem elektrischen Winkelfehler umfasst, wobei die elektrische Drehmomentrestwelligkeit von dem Elektromotor erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner ein Erzeugen eines Transformationswinkels aus einer Differenz zwischen der Rotorposition und dem elektrischen Winkelfehler umfasst; und wobei der Schritt des Betreibens umfasst: Erzeugen eines Fehlers auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem d-Achsen-Strombefehl und einem erfassten d-Achsen-Strom; Umwandeln des Fehlers in einen d-Achsen-Synchronspannungsbefehl; und Transformieren des d-Achsen-Synchronspannungsbefehls in einen d-Achsen-Stationärspannungsbefehl mit dem Transformationswinkel, wobei der d-Achsen-Stationärspannungsbefehl einen Phasenstrom zum Antreiben des Elektromotors erzeugt, wobei der erfasste d-Achsen-Strom aus dem Phasenstrom abgeleitet ist.
Verfahren zum Ausrichten eines Resolvers, wobei der Resolver zur Bestimmung einer Rotorposition in einem Elektromotor mit Bezug auf eine d-Achse dient, wobei der Elektromotor ausgestaltet ist, um eine Last anzutreiben, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Entkoppeln der Last von dem Elektromotor; Befehlen eines Strombefehls und eines Geschwindigkeitsbefehls; Betreiben des Elektromotors mit einer von Null verschiedenen Geschwindigkeit in Ansprechen auf den Strombefehl und den Ge schwindigkeitsbefehl, wobei der Elektromotor in Ansprechen auf den Strombefehl ein Drehmoment von im Wesentlichen Null erzeugt; Bestimmen eines Versatzes des Resolvers; Koppeln der Last mit dem Elektromotor; und Bestimmen der Rotorposition auf der Grundlage des Versatzes.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Elektromotor ein Schleppmoment aufweist, das mit einem Betrieb desselben verknüpft ist, und wobei der Schritt des Befehlens eines Strombefehls ein Wählen eines d-Achsen-Strombefehls auf der Grundlage des Schleppmoments des Elektromotors und einer vorbestimmten Genauigkeit des Versatzes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Befehlens eines Strombefehls ein Befehlen eines q-Achsen-Strombefehls von etwa Null umfasst, während ein d-Achsen-Strombefehl von weniger als Null befohlen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Elektromotor eine vorbestimmte Anzahl von Polpaaren aufweist, und wobei der Schritt des Bestimmens eines Versatzes umfasst: Bestimmen einer Resolvergeschwindigkeit; Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsfehlers auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl und der Resolvergeschwindigkeit; Umwandeln des Winkelgeschwindigkeitsfehlers in einen mechanischen Winkelfehler; Multiplizieren des mechanischen Winkelfehlers mit der vorbestimmten Anzahl von Polpaaren, um einen elektrischen Winkelfehler zu erzeugen; Bestimmen der Rotorposition; und Erzeugen eines Transformationswinkels auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Rotorposition und dem elektrischen Winkelfehler.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Betreibens umfasst: Erzeugen eines Stromfehlers auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl und einem d-Achsen-Synchronstrom; Erzeugen eines Stationärspannungsbefehls auf der Grundlage des Stromfehlers über den Transformationswinkel; Erzeugen einer Spannung auf der Grundlage des Stationärspannungsbefehls; Liefern der Spannung an den Elektromotor; und Bestimmen des d-Achsen-Synchronstroms auf der Grundlage der Spannung über den Transformationswinkel.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Bestimmens der Rotorposition umfasst: Befehlen eines d-Achsen-Nennstrombefehls; Betreiben des Elektromotors in Ansprechen auf den d-Achsen-Nennstrombefehl; Bestimmen der Rotorposition; und Verstellen der Rotorposition um den Versatz.
System zur Ausrichtung eines Resolvers, wobei der Resolver zum Erfassen einer Rotorposition in einem Elektromotor mit Bezug auf eine d-Achse dient, wobei das System umfasst: einen Stromregler mit einem Eingang zum Empfangen eines Strombefehls und mit einem Ausgang zur Kopplung mit dem Elektromotor, wobei der Stromregler ausgestaltet ist, um einen Strom auf der Grundlage des Strombefehls zu erzeugen, wobei der Elektromotor in Ansprechen auf den Strom ein Drehmoment von im Wesentlichen Null erzeugt; und einen Geschwindigkeitsregler mit einem Eingang zum Empfangen eines Geschwindigkeitsbefehls und der Rotorposition und mit einem Ausgang, der mit dem Stromregler gekoppelt ist, wobei der Geschwindigkeitsregler ausgestaltet ist, um: in Ansprechen auf den Geschwindigkeitsbefehl eine im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit des Elektromotors aufrechtzuerhalten; und einen Versatz zu erzeugen, wenn die im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit aufrechterhalten wird, wobei der Versatz die Rotorposition mit der d-Achse ausrichtet.
System nach Anspruch 16, wobei der Strombefehl einen d-Achsen-Strombefehl von weniger als Null und einen q-Achsen-Strombefehl von etwa Null umfasst; wobei der Stromregler ausgestaltet ist, um den Strom auf der Grundlage des d-Achsen-Strombefehls und eines Transformationswinkels zu erzeugen; wobei der Geschwindigkeitsregler ausgestaltet ist, um: einen elektrischen Winkelfehler auf der Grundlage des Geschwindigkeitsbefehls und einer Resolvergeschwindigkeit zu bestimmen; den Transformationswinkel auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Rotorposition und dem elektrischen Winkelfehler zu erzeugen; und den Versatz auf der Grundlage des elektrischen Winkelfehlers zu erzeugen; und wobei der Elektromotor während eines Betriebs desselben ein Schleppmoment aufweist und ein elektrisches Drehmoment auf der Grundlage des Transformationswinkels erzeugt, wobei das elektrische Drehmoment das Schleppmoment ausgleicht.
System nach Anspruch 17, wobei der Elektromotor eine vorbestimmte Anzahl von Polpaaren aufweist, und wobei der Geschwindigkeitsregler umfasst: einen ersten Summiererblock mit einem ersten Eingang zum Empfangen des Geschwindigkeitsbefehls, einem zweiten Eingang zum Empfangen einer Resolvergeschwindigkeit und einem Ausgang, wobei der erste Summiererblock ausgestaltet ist, um einen Winkelgeschwindigkeitsfehler auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl und der Resolvergeschwindigkeit zu erzeugen; einen Proportional-Integral-Controller (PI-Controller) mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des ersten Summiererblocks gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, wobei der PI-Controller ausgestaltet ist, um den Winkelgeschwindigkeitsfehler in einen Winkel umzuwandeln; einen Begrenzer mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des PI-Controllers gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, wobei der Begrenzer ausgestaltet ist, um einen mechanischen Winkelfehler auf der Grundlage des Winkels zu erzeugen, wobei der Winkel zwischen einem Maximalwinkel und einem Minimalwinkel begrenzt ist; einen ersten Verstärkungsblock mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des Begrenzers gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, wobei der erste Verstärkungsblock ausgestaltet ist, um den elektrischen Winkelfehler auf der Grundlage eines Produkts aus dem mechanischen Winkelfehler und der vorbestimmten Anzahl von Polpaaren zu erzeugen; und einen zweiten Summiererblock mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang des ersten Verstärkungsblocks gekoppelt ist, einem zweiten Eingang zum Empfangen der Rotorposition, und einem Ausgang, der mit dem zweiten Eingang des Stromreglers gekoppelt ist, wobei der zweite Summiererblock ausgestaltet ist, um den Transformationswinkel auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Rotorposition und dem elektrischen Winkelfehler zu erzeugen.
System nach Anspruch 18, wobei der Geschwindigkeitsregler ferner ein Filter umfasst, das mit dem Ausgang des ersten Verstärkungsblocks gekoppelt ist, wobei das Filter ausgestaltet ist, um eine durch eine Drehmomentrestwelligkeit induzierte Schwingung aus dem elektrischen Winkelfehler zu entfernen.
System nach Anspruch 18, wobei der Elektromotor während eines Betriebs desselben ein Schleppmoment aufweist, und wobei der Geschwindigkeitsregler ferner einen zweiten Verstärkungsblock mit einem Eingang zum Empfangen des Geschwindigkeitsbefehls und einem Ausgang, der mit dem zweiten Summiererblock gekoppelt ist, umfasst, wobei der zweite Verstärkungsblock ausgestaltet ist, um das Schleppmoment in dem Transformationswinkel zu kompensieren.