DE102010038638B4 - A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver - Google Patents

A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver Download PDF

Info

Publication number
DE102010038638B4
DE102010038638B4 DE102010038638.3A DE102010038638A DE102010038638B4 DE 102010038638 B4 DE102010038638 B4 DE 102010038638B4 DE 102010038638 A DE102010038638 A DE 102010038638A DE 102010038638 B4 DE102010038638 B4 DE 102010038638B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
winding
rotor
test
stator winding
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
Application number
DE102010038638.3A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102010038638A1 (en
Inventor
Dirk Düsterberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lenze SE
Original Assignee
Lenze Automation GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lenze Automation GmbH filed Critical Lenze Automation GmbH
Priority to DE102010038638.3A priority Critical patent/DE102010038638B4/en
Publication of DE102010038638A1 publication Critical patent/DE102010038638A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010038638B4 publication Critical patent/DE102010038638B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2073—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of a single coil with respect to two or more coils
    • 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
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/183—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using an injected high frequency signal

Abstract

Verfahren zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels (α) einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers,
- wobei der Resolver umfasst:
- eine erste Statorwicklung (1),
- mindestens eine zweite Statorwicklung (2), deren Wicklungsachse zur Wicklungsachse der ersten Statorwicklung um einen vorbestimmten Winkel gedreht ist, und
- mindestens eine Rotorwicklung (3), die mit der rotierenden Welle drehfest verbunden ist,
- wobei zum Bestimmen des Rotorwinkels folgende Schritte durchgeführt werden:
- Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Erregerwechselspannung (Ue1) mit einer Erregerfrequenz (fe) und einer ersten Amplitude (sin φ),
- Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Erregerwechselspannung (Ue2) mit der Erregerfrequenz und einer zweiten Amplitude (cos φ), und
- Erzeugen der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude mittels eines Reglers (12) derart, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung in einem eingeregelten Zustand keine Spannung induziert wird, wobei eine Stellgröße (φ) des Reglers den Rotorwinkel abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass
- zum Überwachen des Bestimmens des Rotorwinkels folgende Schritte durchgeführt werden:
- Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Testwechselspannung (Ut1) mit der Erregerfrequenz,
- Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Testwechselspannung (Ut2) mit der Erregerfrequenz, wobei die erste und die zweite Testwechselspannung derart erzeugt werden, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung eine Wechselspannung induziert wird, und
- Auswerten der aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der mindestens einen Rotorwicklung induzierten Wechselspannung zum Überwachen des ordnungsgemäßen Bestimmens des Rotorwinkels.

Figure DE102010038638B4_0000
Method for monitoring the determination of a rotor angle (α) of a rotating shaft by means of a resolver,
- wherein the resolver comprises:
a first stator winding (1),
- At least one second stator winding (2) whose winding axis is rotated to the winding axis of the first stator winding by a predetermined angle, and
- At least one rotor winding (3) which is rotatably connected to the rotating shaft,
wherein, for determining the rotor angle, the following steps are carried out:
Subjecting the first stator winding to a first sinusoidal excitation alternating voltage (Ue1) having an excitation frequency (f e ) and a first amplitude (sin φ),
- Applying the at least one second stator winding with a second sinusoidal exciter AC voltage (Ue2) with the exciter frequency and a second amplitude (cos φ), and
- Generating the first amplitude and the second amplitude by means of a regulator (12) such that no voltage is induced in the at least one rotor winding due to the first and the second exciter AC voltage in a controlled state, wherein a manipulated variable (φ) of the controller images the rotor angle , characterized in that
to monitor the determination of the rotor angle, the following steps are carried out:
- applying the first stator winding with a first sinusoidal test alternating voltage (Ut1) with the exciter frequency,
- Applying the at least one second stator winding with a second sinusoidal test AC voltage (Ut2) with the excitation frequency, wherein the first and the second test AC voltage are generated such that in the at least one rotor winding due to the first and the second test AC voltage, an AC voltage is induced, and
- Evaluating the induced due to the first and the second test AC voltage in the at least one rotor winding AC voltage for monitoring the proper determination of the rotor angle.
Figure DE102010038638B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers sowie ein System.The invention relates to a method and an apparatus for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver and a system.

Bei Maschinen, die mittels elektrischer Antriebe bewegt werden, dient häufig ein so genannter Resolver zum Bestimmen von Maschinenbewegungen, indem der Resolver einen Rotorwinkel bzw. eine Rotorwinkeländerung einer mit einem Elektromotor gekoppelten rotierenden Welle erfasst, wodurch eine Position eines Maschinenelements bestimmbar ist, welches mittels des elektrischen Antriebs bzw. der Welle bewegt wird.In machines which are moved by means of electric drives, often serves a so-called resolver for determining machine movements by the resolver detects a rotor angle or a rotor angle change coupled to an electric motor rotating shaft, whereby a position of a machine element can be determined, which by means of electric drive or the shaft is moved.

Resolver sind kostengünstige, magnetisch arbeitende Geber. Sie nutzen die winkelabhängige Kopplung zwischen mindestens einer Rotorwicklung und mindestens zwei Statorwicklungen aus. Typischerweise umfasst ein Resolver eine erste Statorwicklung, eine zweite Statorwicklung, deren Wicklungsachse zur Wicklungsachse der ersten Statorwicklung in einem rechten Winkel steht, und eine Rotorwicklung, die mit der rotierenden Welle drehfest verbunden ist. Die beiden Statorwicklungen sind üblicherweise in einem Gehäuse eines Gebers fest angeordnet. Resolver liefern innerhalb einer doppelten Polteilung unmittelbar den Rotorwinkel. Aus der Winkeländerung ist die Drehzahl ermittelbar. Im Übrigen sei auch auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.Resolvers are low-cost, magnetic encoders. They exploit the angle-dependent coupling between at least one rotor winding and at least two stator windings. Typically, a resolver includes a first stator winding, a second stator winding whose winding axis is perpendicular to the winding axis of the first stator winding, and a rotor winding rotationally connected to the rotating shaft. The two stator windings are usually fixedly arranged in a housing of a transmitter. Resolvers directly deliver the rotor angle within a double pole pitch. From the angle change, the speed can be determined. Incidentally, reference is also made to the relevant specialist literature.

Bei sicherheitskritischen Anwendungen ist eine Diagnostizierbarkeit des verwendeten Gebersystems erforderlich. Um einen kostengünstigen Resolver als Geber bei sicherheitskritischen Anwendungen verwenden zu können, ist es daher notwendig, dass neben der Bestimmung des Rotorwinkels mittels des Resolvers eine Plausibilisierung bzw. Überwachung der Resolverfunktion erfolgt, um beispielsweise Fehlfunktionen bzw. Defekte des Resolvers erkennen zu können und für diesen Fall eine Abschaltung des elektrischen Antriebs zu bewirken.In safety-critical applications, diagnosability of the encoder system used is required. In order to be able to use a low-cost resolver as encoder for safety-critical applications, it is therefore necessary in addition to the determination of the rotor angle by means of the resolver a plausibility or monitoring of the resolver function takes place, for example, to be able to detect malfunctions or defects of the resolver and for this Case to cause a shutdown of the electric drive.

In der DE 38 34 384 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmens eines Rotorwinkels einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers beschrieben, bei dem zwei Statorwicklungen mit Erregerwechselspannungen beaufschlagt werden, wobei Amplituden der Erregerwechselspannungen derart mittels eines Reglers erzeugt werden, dass in der Rotorwicklung aufgrund der Erregerwechselspannungen in einem eingeregeltem Zustand keine Spannung induziert wird, wobei eine Stellgröße des Reglers den Rotorwinkel abbildet. Da aufgrund der Amplitudenregelung der Erregerwechselspannungen im eingeregelten Zustand keine Spannung in der Rotorwicklung induziert wird, kann ein Kurzschluss der Erregerwicklung systematisch nicht von dem eingeregelten Zustand unterschieden werden.In the DE 38 34 384 A1 a method is described for determining a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver in which two stator windings are supplied with excitation alternating voltages, amplitudes of the excitation alternating voltages being generated by means of a regulator such that no voltage is induced in the rotor winding due to the excitation alternating voltages in a regulated state , wherein a manipulated variable of the controller depicts the rotor angle. Since no voltage is induced in the rotor winding due to the amplitude control of the exciter AC voltages in the adjusted state, a short circuit of the exciter winding can not be systematically distinguished from the adjusted state.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 046 925 A1 ist ein auf der DE 38 34 384 A1 basierendes Verfahren zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers beschrieben, bei dem Testwechselspannungen zur Überwachung der Resolverfunktion verwendet werden, deren Frequenz sich von der Frequenz der Erregerwechselspannungen unterscheidet.In the not previously published German patent application DE 10 2009 046 925 A1 is one on the DE 38 34 384 A1 described method for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver, are used in the test AC voltages for monitoring the resolver function, the frequency of which differs from the frequency of the exciter AC voltages.

Die WO 2004/070924 A2 und die WO 2009/153133 A1 zeigen jeweils Verfahren zum Bestimmen eines Rotorwinkels einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers, bei dem zwei Statorwicklungen mit Erregerwechselspannungen beaufschlagt werden, wobei Amplituden der Erregerwechselspannungen derart mittels eines Reglers erzeugt werden, dass in der Rotorwicklung aufgrund der Erregerwechselspannungen in einem eingeregelten Zustand keine Spannung induziert wird, wobei eine Stellgröße des Reglers den Rotorwinkel abbildet. In der WO 2004/070924 A2 wird zur Sicherheitsüberwachung ein Prüfsignal in den Regelkreis eingespeist, das zur einer kurzfristigen Verstimmung des Regelkreises führt, so dass kurzzeitig eine Spannung in der Rotorwicklung induziert wird, die zur Überwachung dienen kann. In der WO 2009/153133 A1 wird kurzzeitig eine der Erregerwechselspannungen unterdrückt, so dass ebenfalls kurzzeitig eine Spannung in der Rotorwicklung induziert wird, die zur Überwachung dienen kann.The WO 2004/070924 A2 and the WO 2009/153133 A1 in each case show methods for determining a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver in which two stator windings are exposed to excitation alternating voltages, amplitudes of the excitation alternating voltages being generated by means of a regulator such that no voltage is induced in the rotor winding due to the excitation alternating voltages in a regulated state, wherein a manipulated variable of the controller depicts the rotor angle. In the WO 2004/070924 A2 For safety monitoring, a test signal is fed into the control loop, which leads to a short-term detuning of the control loop, so that a voltage is briefly induced in the rotor winding, which can serve for monitoring. In the WO 2009/153133 A1 For a short time, one of the excitation alternating voltages is suppressed, so that a voltage is also briefly induced in the rotor winding, which can serve for monitoring.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers sowie ein System zur Verfügung zu stellen, die eine zuverlässige und kostengünstig implementierbare Überwachung ermöglichen und insbesondere leicht in herkömmliche Systeme zur Winkelbestimmung mit Resolver integrierbar sind.The invention has for its object to provide a method and an apparatus for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver and a system to provide a reliable and inexpensive to implement monitoring and in particular easily in conventional systems for angle determination with resolver can be integrated.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 8 und ein System nach Anspruch 9.The invention achieves this object by a method according to claim 1, a device according to claim 8 and a system according to claim 9.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.Preferred embodiments are the subject of the subclaims, the wording of which is hereby incorporated by reference into the content of the description.

Bei dem Verfahren zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers umfasst der Resolver eine erste Statorwicklung, mindestens eine zweite Statorwicklung, deren Wicklungsachse zur Wicklungsachse der ersten Statorwicklung um einen vorbestimmten Winkel, insbesondere 90°, gedreht ist, und mindestens eine Rotorwicklung, die mit der rotierenden Welle drehfest verbunden ist. Zum Bestimmen des Rotorwinkels werden folgende Schritte durchgeführt: Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Erregerwechselspannung mit einer Erregerfrequenz und einer ersten Amplitude, Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Erregerwechselspannung mit der Erregerfrequenz und einer zweiten Amplitude, und Erzeugen der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude mittels eines Reglers derart, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung in einem eingeregeltem bzw. stationären Zustand keine Spannung induziert wird, wobei eine Stellgröße des Reglers den Rotorwinkel abbildet. Ein derartiges Verfahren ist in der Offenlegungsschrift DE 38 34 384 A1 beschrieben, die insoweit durch Bezugnahme zum Gegenstand der Beschreibung gemacht wird, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden. Zum Überwachen des Bestimmens des Rotorwinkels werden folgende Schritte durchgeführt: Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Testwechselspannung mit der Erregerfrequenz und Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Testwechselspannung mit der Erregerfrequenz, wobei die erste und die zweite Testwechselspannung derart, insbesondere rotorwinkelabhängig, d.h. in Abhängigkeit von der Stellgröße des Reglers, erzeugt werden, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung, insbesondere dauerhaft, eine Wechselspannung induziert wird. Es versteht sich, dass die Erregerwechselspannungen und/oder die Testwechselspannungen auch durch entsprechende Erregerwechselströme bzw. Testwechselströme ersetzbar sind. Die in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung induzierte Wechselspannung bzw. die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung induzierten Signalanteile kann/können zur Plausibilisierung/Überwachung der Resolverfunktion verwendet werden, d.h. durch Auswerten der aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der Rotorwicklung induzierten Wechselspannung kann überwacht werden, ob der Rotorwinkel ordnungsgemäß bestimmt wird oder ob sich fehlerhafte Betriebszustände eingestellt haben. Da Aufgrund der Amplitudenregelung der Erregerwechselspannungen im eingeregelten Zustand keine Spannung in der Rotorwicklung induziert wird, kann herkömmlich beispielsweise ein Kurzschluss der Erregerwicklung systematisch nicht von dem eingeregelten Zustand unterschieden werden. Aufgrund der Testwechselspannungen wird jedoch auch im eingeregelten Zustand eine Spannung in der Erregerwicklung induziert, sodass der Kurzschlusszustand detektierbar ist.In the method for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver, the resolver comprises a first stator winding, at least one second stator winding whose winding axis is about the winding axis of the first stator winding predetermined angle, in particular 90 °, is rotated, and at least one rotor winding which is rotatably connected to the rotating shaft. For determining the rotor angle, the following steps are carried out: applying the first stator winding with a first sinusoidal exciter AC voltage having an excitation frequency and a first amplitude, applying the second excitation frequency and a second amplitude to the at least one second stator winding with a second sinusoidal AC voltage, and generating the first amplitude and the second amplitude by means of a regulator such that no voltage is induced in the at least one rotor winding due to the first and the second exciter AC voltage in an adjusted or stationary state, wherein a manipulated variable of the controller depicts the rotor angle. Such a method is in the published patent application DE 38 34 384 A1 described so far by reference to the subject matter of the description in order to avoid unnecessary repetition. For monitoring the determination of the rotor angle, the following steps are carried out: applying the first stator winding with a first sinusoidal test alternating voltage with the exciter frequency and applying the second frequency to the second stator winding with a second sinusoidal test alternating voltage with the excitation frequency, wherein the first and the second test alternating voltage, in particular rotorwinkelabhängig , That is, depending on the manipulated variable of the controller, are generated, that in the at least one rotor winding due to the first and the second test AC voltage, in particular permanently, an AC voltage is induced. It is understood that the excitation alternating voltages and / or the test alternating voltages can also be replaced by corresponding excitation alternating currents or test alternating currents. The alternating voltage induced in the at least one rotor winding on the basis of the first and the second test alternating voltage or the signal components induced on the basis of the first and the second test alternating voltage can be used for checking the plausibility of the resolver function, ie by evaluating the test voltage based on the first and the second test alternating voltage AC voltage induced in the rotor winding can be monitored as to whether the rotor angle is properly determined or whether erroneous operating conditions have set. Since no voltage is induced in the rotor winding due to the amplitude regulation of the excitation alternating voltages in the adjusted state, conventionally, for example, a short circuit of the exciter winding can not be systematically distinguished from the controlled state. Due to the test alternating voltages, however, a voltage is induced in the excitation winding even in the adjusted state, so that the short-circuit state can be detected.

In einer Weiterbildung werden die erste und die zweite Testwechselspannung in Abhängigkeit von dem Rotorwinkel derart erzeugt, dass ein aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung erzeugtes magnetisches Wechselfeld parallel zur Wicklungsachse der Rotorwicklung verläuft.In a development, the first and the second test alternating voltage are generated as a function of the rotor angle such that a magnetic alternating field generated on the basis of the first and the second test alternating voltage runs parallel to the winding axis of the rotor winding.

In einer Weiterbildung weist die erste Testwechselspannung eine dritte Amplitude auf und ist zur ersten bzw. zweiten Erregerwechselspannung, insbesondere um 90°, phasenverschoben und die zweite Testwechselspannung weist eine vierte Amplitude auf und ist zur ersten bzw. zweiten Erregerwechselspannung, insbesondere um 90°, phasenverschoben, wobei die dritte Amplitude und die vierte Amplitude derart erzeugt werden, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung die Wechselspannung induziert wird.In a development, the first test alternating voltage has a third amplitude and is phase-shifted to the first or second excitation alternating voltage, in particular by 90 °, and the second test alternating voltage has a fourth amplitude and is phase-shifted to the first or second excitation alternating voltage, in particular by 90 ° wherein the third amplitude and the fourth amplitude are generated in such a way that the alternating voltage is induced in the at least one rotor winding on the basis of the first and the second test alternating voltage.

In einer Weiterbildung ist die erste Erregerwechselspannung darstellbar als Ue1= sin(φ)*sin(wt), wobei φ die Stellgröße des Reglers bezeichnet, w eine Winkelgeschwindigkeit bezeichnet und t die Zeit bezeichnet, die zweite Erregerwechselspannung ist darstellbar als Ue2= cos(φ)*sin(wt), die erste Testwechselspannung ist darstellbar als Ut1= cos(φ)*cos(wt) und die zweite Testwechselspannung ist darstellbar als Ut2= -sin(φ)*cos(wt).In a development, the first exciter voltage can be represented as Ue1 = sin (φ) * sin (wt), where φ denotes the manipulated variable of the regulator, w denotes an angular velocity and t denotes the time, the second excitation alternating voltage can be represented as Ue2 = cos (φ ) sin (wt), the first test alternating voltage can be represented as Ut1 = cos (φ) * cos (wt) and the second test alternating voltage can be represented as Ut2 = -sin (φ) * cos (wt).

In einer Weiterbildung werden zum Bestimmen des Rotorwinkels nur solche in der Rotorwicklung induzierte Signalanteile verwendet, die von der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung bewirkt sind, d.h. bei der Rotorwinkelbestimmung werden die Beiträge der Testwechselspannungen unterdrückt.In a development, only those signal components induced in the rotor winding, which are caused by the first and the second excitation alternating voltage, are used for determining the rotor angle. When determining the rotor angle, the contributions of the test alternating voltages are suppressed.

In einer Weiterbildung werden Signalanteile, die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der Rotorwicklung induziert sind, zum Ermitteln eines Leitungsbruchs, eines Kurzschlusses und/oder eines mechanischen Defekts des Resolvers ausgewertet.In a further development, signal components which are induced in the rotor winding on the basis of the first and the second test alternating voltage are evaluated for determining a line break, a short circuit and / or a mechanical defect of the resolver.

In einer Weiterbildung wird eine in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung und der ersten und der zweiten Testwechselspannung induzierte Spannung mittels IQ(In-Phasen/Quadratur)-Demodulation in Signalanteile, die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der Rotorwicklung induziert werden, und in Signalanteile, die aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung in der Rotorwicklung induziert werden, separiert. Auf diese Weise kann eine Auswertung getrennt nach Signalanteilen erfolgen, d.h. das Bestimmen des Rotorwinkels kann herkömmlich auf Basis nur derjenigen Signalanteile erfolgen, die ausschließlich aufgrund der Erregerwechselspannungen in der Rotorwicklung induziert werden, ohne dass hierfür aufwendige Filter zum Unterdrücken derjenigen insoweit störenden Signalanteile erforderlich sind, die von den Testwechselspannungen herrühren. Die separierten Signalanteile der Testwechselspannungen werden zum Überwachen des Bestimmens des Rotorwinkels ausgewertet.In a further development, a voltage induced in the at least one rotor winding on the basis of the first and the second excitation AC voltage and the first and the second test AC voltage by means of IQ (in-phase / quadrature) demodulation into signal components, which due to the first and the second test AC voltage in the Rotor coil are induced, and in signal components, which are induced due to the first and the second excitation AC voltage in the rotor winding, separated. In this way, an evaluation can be carried out separately according to signal components, ie the determination of the rotor angle can conventionally be carried out on the basis of only those signal components which are exclusively based on the Exciter AC voltages are induced in the rotor winding, without the need for elaborate filters for suppressing those so far disturbing signal components are required, resulting from the test AC voltages. The separated signal components of the test AC voltages are evaluated to monitor the determination of the rotor angle.

Die Vorrichtung zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels einer rotierenden Welle ist zur Durchführung des oben genannten Verfahrens ausgebildet und umfasst: Mittel zum Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Erregerwechselspannung mit einer Erregerfrequenz und einer ersten Amplitude, Mittel zum Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Erregerwechselspannung mit der Erregerfrequenz und einer zweiten Amplitude, und einen Regler zum Erzeugen der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude derart, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung in einem eingeregeltem Zustand keine Spannung induziert wird, wobei eine Stellgröße des Reglers den Rotorwinkel abbildet, Mittel zum Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Testwechselspannung mit der Erregerfrequenz, Mittel zum Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Testwechselspannung mit der Erregerfrequenz, wobei die erste und die zweite Testwechselspannung derart erzeugt werden, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung eine Wechselspannung induziert wird, und Mittel zum Auswerten der aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der Rotorwicklung induzierten Wechselspannung zum Überwachen des ordnungsgemäßen Bestimmens des Rotorwinkels.The device for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft is designed to carry out the above-mentioned method and comprises: means for applying the first stator winding with a first sinusoidal excitation alternating voltage having an excitation frequency and a first amplitude, means for applying the at least one second stator winding a second sinusoidal exciting AC voltage having the exciting frequency and a second amplitude, and a controller for generating the first amplitude and the second amplitude such that in the at least one rotor winding due to the first and the second excitation AC voltage in a regulated state, no voltage is induced, wherein a Control variable of the controller represents the rotor angle, means for applying the first stator winding with a first sinusoidal test alternating voltage with the excitation frequency, means for applying the at least one second St Atorwicklung with a second sinusoidal test AC voltage with the excitation frequency, wherein the first and the second test AC voltage are generated such that in the at least one rotor winding due to the first and the second test AC voltage, an AC voltage is induced, and means for evaluating the basis of the first and the second Test AC voltage in the rotor winding induced AC voltage to monitor the proper determination of the rotor angle.

Das System umfasst einen Resolver sowie eine oben genannte Resolver-Überwachungsvorrichtung.The system includes a resolver as well as an above-mentioned resolver monitor.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigt. Hierbei zeigt schematisch:

  • 1 ein erfindungsgemäßes System zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers.
The invention will now be described with reference to the accompanying drawing, which shows preferred embodiments of the invention. This shows schematically:
  • 1 a system according to the invention for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver.

1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System 100 mit einem Resolver sowie einer Vorrichtung zum Überwachen der ordnungsgemäßen Funktion des Resolvers. 1 schematically shows a system according to the invention 100 with a resolver and a device to monitor the correct operation of the resolver.

Der Resolver weist eine erste Statorwicklung 1, eine zweite Statorwicklung 2, deren Wicklungsachse zur Wicklungsachse der ersten Statorwicklung 1 um 90° gedreht ist, und eine Rotorwicklung 3 auf, die mit einer nicht gezeigten, rotierenden Welle drehfest verbunden ist. Ein zu bestimmender tatsächlicher Rotorwinkel ist mit α bezeichnet, wobei der tatsächliche Rotorwinkel α messtechnisch auf einen gemessenen Rotorwinkel φ abgebildet wird.The resolver has a first stator winding 1 , a second stator winding 2 whose winding axis to the winding axis of the first stator winding 1 rotated by 90 °, and a rotor winding 3 on, which is rotatably connected to a rotating shaft, not shown. An actual rotor angle to be determined is designated α, wherein the actual rotor angle α is mapped by measurement to a measured rotor angle φ.

Das System bzw. der Resolver umfasst Mittel 6 zum Beaufschlagen der ersten Statorwicklung 1 mit einer ersten sinusförmigen Erregerwechselspannung Ue1=sin(φ)*sin(2πfet) = sin(φ)*sin(wt) mit einer Erregerfrequenz fe von 4kHz und einer ersten rotorwinkelabhängigen Amplitude sin(φ), Mittel 7 zum Beaufschlagen der ersten Statorwicklung 1 mit einer ersten sinusförmigen Testwechselspannung Ut1= cos(φ)*cos(wt) mit der Erregerfrequenz fe und der Amplitude cos(φ), wobei die erste Erregerwechselspannung Ue1 und die erste Testwechselspannung Ut1 mittels eines Summierglieds 5 addiert bzw. überlagert werden, Mittel 10 zum Beaufschlagen der zweiten Statorwicklung 2 mit einer zweiten sinusförmigen Erregerwechselspannung cos(φ)*sin(wt) mit der Erregerfrequenz fe und der Amplitude cos(φ), Mittel 11 zum Beaufschlagen der zweiten Statorwicklung 2 mit einer zweiten sinusförmigen Testwechselspannung Ut2= -sin(φ)*cos(wt) mit der Erregerfrequenz fe und der Amplitude -sin(φ), wobei die zweite Erregerwechselspannung Ue2 und die zweite Testwechselspannung Ut2 mittels eines Summierglieds 9 addiert bzw. überlagert werden, einen A/D-Wandler 14, der eine in der Rotorwicklung 3 induzierte Wechselspannung digitalisiert, einen Regler 12, der den gemessenen Rotorwinkel in Form einer Stellgröße φ ausgibt, eine Recheneinheit 13, die aus der Stellgröße φ die Größen sin(φ) und cos(φ) berechnet und an die Mittel 6 bzw. 10 ausgibt, und Mittel 15 zum Auswerten von Signalanteilen, die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung Ut1 und Ut2 in der Rotorwicklung 3 induziert werden.The system or resolver comprises means 6 for applying the first stator winding 1 with a first sinusoidal excitation alternating voltage Ue1 = sin (φ) * sin (2πf e t) = sin (φ) * sin (wt) with an excitation frequency f e of 4 kHz and a first rotor angle-dependent amplitude sin (φ), means 7 for applying the first stator winding 1 with a first sinusoidal test alternating voltage Ut1 = cos (φ) * cos (wt) with the excitation frequency f e and the amplitude cos (φ), wherein the first excitation alternating voltage Ue1 and the first test AC voltage ut1 by means of a summing element 5 be added or superimposed, means 10 for acting on the second stator winding 2 with a second sinusoidal excitation alternating voltage cos (φ) * sin (wt) with the excitation frequency f e and the amplitude cos (φ), means 11 for acting on the second stator winding 2 with a second sinusoidal test alternating voltage Ut2 = -sin (φ) * cos (wt) with the excitation frequency f e and the amplitude -sin (φ), wherein the second excitation alternating voltage Ue2 and the second test AC voltage Ut2 by means of a summing element 9 be added or superimposed, an A / D converter 14 , one in the rotor winding 3 induced AC voltage digitized, a regulator 12 , which outputs the measured rotor angle in the form of a manipulated variable φ, a computing unit 13 , which calculates the variables sin (φ) and cos (φ) from the manipulated variable φ and to the means 6 respectively. 10 spends and funds 15 to evaluate signal components due to the first and second test AC voltage ut1 and Ut2 in the rotor winding 3 be induced.

Die Mittel 6, 7, 10 und 11 können als Mischer realisiert sein, die mit den Trägersignalen sin(wt) bzw. cos(wt) beaufschlagt sind, und können Verstärker usw. enthalten, um die Signale Ue1, Ue2, Ut1 bzw. Ut2 mit geeigneten Pegeln und Signalformen zu erzeugen. Die Mittel bzw. Elemente 5, 6 und 7 sind in einer Einheit 4 zusammengefasst, die an ihrem Ausgang ein Signal Ue1+Ut1 an die erste Statorwicklung 1 ausgibt. Entsprechend sind die Mittel bzw. Elemente 9, 10 und 11 in einer Einheit 8 zusammengefasst, die an ihrem Ausgang ein Signal Ue2+Ut2 an die zweite Statorwicklung 2 ausgibt.The means 6 . 7 . 10 and 11 may be implemented as mixers supplied with the carrier signals sin (wt) and cos (wt), respectively, and may include amplifiers, etc., for the signals Ue1 . Ue2 . ut1 respectively. Ut2 to produce with suitable levels and waveforms. The means or elements 5 . 6 and 7 are in one unit 4 summarized, at its output a signal Ue1 + Ut1 to the first stator winding 1 outputs. Accordingly, the means or elements 9 . 10 and 11 in one unit 8th summarized, at its output a signal Ue2 + Ut2 to the second stator winding 2 outputs.

Der Regler 12, der als PI-Glied mit nachgeschaltetem I-Glied realisiert ist, erzeugt die Stellgröße φ derart, dass in der Rotorwicklung 3 aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung Ue1 und Ue2 in einem eingeregelten Zustand keine Spannung induziert wird, wobei die Stellgröße φ des Reglers den tatsächlichen Rotorwinkel α abbildet. Im eingeregelten Zustand gilt theoretisch α = φ. Die gezeigten Elemente können zumindest teilweise in Gestalt eines Mikroprozessors oder eines Signalprozessors 304 und zugehöriger Software verwirklicht sein. Im Übrigen sei auch auf die DE 38 34 384 A1 verwiesen.The regulator 12 , which is realized as a PI element with a downstream I-element, generates the manipulated variable φ such that in the rotor winding 3 due to the first and second AC excitation voltages Ue1 and Ue2 in a controlled state, no voltage is induced, the manipulated variable φ of the controller representing the actual rotor angle α. In the adjusted state theoretically α = φ. The elements shown may be at least partially in the form of a microprocessor or a signal processor 304 and associated software. Incidentally, also on the DE 38 34 384 A1 directed.

Der A/D-Wandler 14 tastet die in der Rotorwicklung 3 induzierte Wechselspannung bezogen auf die Phasenlage des Trägersignals sin(wt) ab, wobei an einem Ausgang 14a des A/D-Wandlers 14 ein Wert ausgegeben wird, der an Zeitpunkten abgetastet wird, für die wt=0° bzw. wt=180° gilt, und an einem Ausgang 14b des A/D-Wandlers 14 ein Wert ausgegeben wird, der an Zeitpunkten abgetastet wird, für die wt=90° bzw. wt=270° gilt. Mittels des A/D-Wandlers 14 wird folglich die in der Rotorwicklung 3 aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung Ue1 und Ue2 und der ersten und der zweiten Testwechselspannung Ut1 und Ut2 induzierte Spannung mittels IQ-Demodulation in Signalanteile, die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung Ut1 und Ut2 in der Rotorwicklung induziert werden, und in Signalanteile, die aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung Ue1 und Ue2 in der Rotorwicklung induziert werden, separiert.The A / D converter 14 senses those in the rotor winding 3 induced AC voltage with respect to the phase position of the carrier signal sin (wt), wherein at one output 14a of the A / D converter 14 a value is output which is sampled at times for which wt = 0 ° or wt = 180 ° and at an output 14b of the A / D converter 14 a value is output which is sampled at times for which wt = 90 ° or wt = 270 °. By means of the A / D converter 14 thus becomes the one in the rotor winding 3 due to the first and second AC excitation voltages Ue1 and Ue2 and the first and second test AC voltages ut1 and Ut2 induced voltage by means of IQ demodulation in signal components due to the first and the second test AC voltage ut1 and Ut2 are induced in the rotor winding, and in signal components due to the first and the second exciter AC voltage Ue1 and Ue2 are induced in the rotor winding, separated.

Der durch die Erregerwechselspannungen Ue1 und Ue2 bewirkte Signalanteil dient als Istwert für den Regler 12.The by the exciter AC voltages Ue1 and Ue2 The effected signal component serves as the actual value for the controller 12 ,

Der durch die Testwechselspannungen Ut1 und Ut2 bewirkte Signalanteil dient als Eingangsgröße für die Mittel 15 zum Überwachen des ordnungsgemäßen Bestimmens des Rotorwinkels. Um einen Defekt des Resolvers zu detektieren, wird in den Mitteln 15 überprüft, ob diejenigen Signalanteile in der Rotorwicklung 3, die von den Testwechselspannungen Ut1 und Ut2 bewirkt werden, von denen im Normalzustand abweichen. Ist dies der Fall, kann auf einen Fehler bei der Bestimmung bzw. einen Defekt des Resolvers geschlossen werden.The by the test alternating voltages ut1 and Ut2 caused signal component serves as input for the funds 15 for monitoring the proper determination of the rotor angle. To detect a defect of the resolver, is in the means 15 Checks if those signal components in the rotor winding 3 that of the test alternating voltages ut1 and Ut2 be effected, differ from those in the normal state. If this is the case, an error in the determination or a defect of the resolver can be concluded.

Die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung Ut1 und Ut2 in der Rotorwicklung 3 induzierten Signalanteile können beispielsweise zum Ermitteln eines Kurzschlusses der Rotorwicklung 3 ausgewertet werden, wobei ein solcher Kurzschluss herkömmlich aufgrund der Amplitudenregelung der Erregerwechselspannungen Ue1 und Ue2 nicht detektierbar wäre, da im eingeregelten Zustand durch die Erregerwechselspannungen Ue1 und Ue2 bedingte Signalanteile verschwinden. Zur Kurzschlussüberprüfung ist lediglich zu überprüfen, ob die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung Ut1 und Ut2 in der Rotorwicklung 3 induzierten Signalanteile verschwinden. Ist dies der Fall, liegt ein Kurzschluss vor.The due to the first and the second test alternating voltage ut1 and Ut2 in the rotor winding 3 induced signal components, for example, to determine a short circuit of the rotor winding 3 be evaluated, with such a short circuit conventionally due to the amplitude control of the exciter AC voltages Ue1 and Ue2 would not be detectable because in the adjusted state by the exciter AC voltages Ue1 and Ue2 conditional signal components disappear. For the short circuit check is only to check whether the due to the first and the second test AC voltage ut1 and Ut2 in the rotor winding 3 induced signal components disappear. If this is the case, there is a short circuit.

Bei den gezeigten Ausführungsformen umfasst der Resolver zwei Statorwicklungen und eine Rotorwicklung. Es versteht sich, dass die Erfindung auch für Resolver anwendbar ist, die beispielsweise drei oder mehr Statorwicklungen und/oder 2 oder mehr Rotorwicklungen aufweisen. Die Erreger- bzw. Testfrequenzen können selbstverständlich auch andere als die genannten Werte aufweisen.In the illustrated embodiments, the resolver includes two stator windings and a rotor winding. It is understood that the invention is also applicable to resolvers, for example, three or more stator windings and / or 2 or more rotor windings. Of course, the excitation or test frequencies may also have values other than those mentioned.

Die gezeigten Ausführungsformen ermöglichen eine zuverlässige und kostengünstig implementierbare Resolver-Überwachung und sind leicht in herkömmliche Systeme zur Winkelbestimmung mit Resolver integrierbar.The embodiments shown enable a reliable and cost-effective implementable resolver monitoring and can be easily integrated into conventional systems for angle determination with resolver.

Claims (9)

Verfahren zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels (α) einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers, - wobei der Resolver umfasst: - eine erste Statorwicklung (1), - mindestens eine zweite Statorwicklung (2), deren Wicklungsachse zur Wicklungsachse der ersten Statorwicklung um einen vorbestimmten Winkel gedreht ist, und - mindestens eine Rotorwicklung (3), die mit der rotierenden Welle drehfest verbunden ist, - wobei zum Bestimmen des Rotorwinkels folgende Schritte durchgeführt werden: - Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Erregerwechselspannung (Ue1) mit einer Erregerfrequenz (fe) und einer ersten Amplitude (sin φ), - Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Erregerwechselspannung (Ue2) mit der Erregerfrequenz und einer zweiten Amplitude (cos φ), und - Erzeugen der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude mittels eines Reglers (12) derart, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung in einem eingeregelten Zustand keine Spannung induziert wird, wobei eine Stellgröße (φ) des Reglers den Rotorwinkel abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass - zum Überwachen des Bestimmens des Rotorwinkels folgende Schritte durchgeführt werden: - Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Testwechselspannung (Ut1) mit der Erregerfrequenz, - Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Testwechselspannung (Ut2) mit der Erregerfrequenz, wobei die erste und die zweite Testwechselspannung derart erzeugt werden, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung eine Wechselspannung induziert wird, und - Auswerten der aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der mindestens einen Rotorwicklung induzierten Wechselspannung zum Überwachen des ordnungsgemäßen Bestimmens des Rotorwinkels.A method for monitoring the determination of a rotor angle (α) of a rotating shaft by means of a resolver, - wherein the resolver comprises: - a first stator winding (1), - at least one second stator winding (2) whose winding axis to the winding axis of the first stator winding by a predetermined Angle is rotated, and - at least one rotor winding (3), which is rotatably connected to the rotating shaft, - wherein for determining the rotor angle, the following steps are performed: - Applying the first stator winding with a first sinusoidal exciter AC voltage (Ue1) with an excitation frequency ( f e ) and a first amplitude (sin φ), - applying to the at least one second stator winding with a second sinusoidal excitation alternating voltage (Ue2) with the excitation frequency and a second amplitude (cos φ), and - generating the first amplitude and the second amplitude means a regulator (12) such that in the at least one rotor Windlun g is induced due to the first and the second exciter AC voltage in a controlled state, no voltage, wherein a manipulated variable (φ) of the controller images the rotor angle, characterized in that - to monitor the determination of the rotor angle, the following steps are performed: - Applying the first stator winding with a first sinusoidal test alternating voltage (Ut1) with the excitation frequency, - applying the second excitation frequency to the at least one second stator winding with a second sinusoidal test alternating voltage (Ut2), wherein the first and the second test alternating voltage are generated such that in the at least one rotor winding due to an alternating voltage is induced on the first and the second test alternating voltage, and Evaluating the AC voltage induced in the at least one rotor winding based on the first and second test AC voltages to monitor the proper determination of the rotor angle. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Testwechselspannung in Abhängigkeit von dem Rotorwinkel derart erzeugt werden, dass ein aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung erzeugtes magnetisches Wechselfeld parallel zur Wicklungsachse der Rotorwicklung verläuft.Method according to Claim 1 , characterized in that the first and the second test alternating voltage are generated as a function of the rotor angle such that an alternating magnetic field generated on the basis of the first and the second test alternating voltage runs parallel to the winding axis of the rotor winding. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Testwechselspannung eine dritte Amplitude (cosφ) aufweist und zur ersten bzw. zweiten Erregerwechselspannung phasenverschoben ist, und - die zweite Testwechselspannung eine vierte Amplitude (-sinφ) aufweist und zur ersten bzw. zweiten Erregerwechselspannung phasenverschoben ist, wobei die dritte Amplitude und die vierte Amplitude derart erzeugt werden, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung die Wechselspannung induziert wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that - the first test alternating voltage has a third amplitude (cosφ) and is phase-shifted to the first or second exciting AC voltage, and - the second alternating test voltage has a fourth amplitude (-sinφ) and is phase-shifted to the first and second exciting AC voltages, respectively the third amplitude and the fourth amplitude are generated in such a way that the alternating voltage is induced in the at least one rotor winding on the basis of the first and the second test alternating voltage. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Erregerwechselspannung darstellbar ist als Ue1 = sin(φ)*sin(wt), wobei φ die Stellgröße des Reglers bezeichnet, w eine Winkelgeschwindigkeit bezeichnet und t die Zeit bezeichnet, - die zweite Erregerwechselspannung darstellbar ist als Ue2= cos(φ)*sin(wt), - die erste Testwechselspannung darstellbar ist als Ut1= cos(φ)*cos(wt) und - die zweite Testwechselspannung darstellbar ist als Ut2= -sin(φ)*cos(wt).Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the first exciting AC voltage can be represented as Ue1 = sin (φ) * sin (wt), where φ denotes the manipulated variable of the controller, w denotes an angular velocity and t denotes the time, - second excitation alternating voltage can be represented as Ue2 = cos (φ) * sin (wt), - the first test alternating voltage can be represented as Ut1 = cos (φ) * cos (wt) and - the second test alternating voltage can be represented as Ut2 = -sin (φ) * cos (wt). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Rotorwinkels nur solche in der Rotorwicklung induzierte Signalanteile verwendet werden, die von der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung bewirkt sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that are used for determining the rotor angle only those induced in the rotor winding signal components, which are caused by the first and the second exciter AC voltage. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - Signalanteile, die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der Rotorwicklung induziert sind, zum Ermitteln eines Leitungsbruchs, eines Kurzschlusses und/oder eines mechanischen Defekts des Resolvers ausgewertet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - signal components which are induced in the rotor winding on the basis of the first and the second test alternating voltage are evaluated for determining a line break, a short circuit and / or a mechanical defect of the resolver. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung und der ersten und der zweiten Testwechselspannung induzierte Spannung mittels IQ-Demodulation in Signalanteile, die aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der Rotorwicklung induziert werden, und in Signalanteile, die aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung in der Rotorwicklung induziert werden, separiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the at least one rotor winding due to the first and the second excitation AC voltage and the first and the second test AC voltage induced voltage by means of IQ demodulation into signal components, which due to the first and the second test AC voltage in the Rotor coil are induced, and in signal components, which are induced due to the first and the second excitation AC voltage in the rotor winding, is separated. Vorrichtung zum Überwachen des Bestimmens eines Rotorwinkels (α) einer rotierenden Welle mittels eines Resolvers, - wobei der Resolver umfasst: - eine erste Statorwicklung (1), - mindestens eine zweite Statorwicklung (2), deren Wicklungsachse zur Wicklungsachse der ersten Statorwicklung um einen vorbestimmten Winkel gedreht ist, und - mindestens eine Rotorwicklung (3), die mit der rotierenden Welle drehfest verbunden ist, - wobei die Vorrichtung umfasst: - Mittel (6) zum Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Erregerwechselspannung (Ue1) mit einer Erregerfrequenz (fe) und einer ersten Amplitude (sinφ), - Mittel (10) zum Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Erregerwechselspannung (Ue2) mit der Erregerfrequenz und einer zweiten Amplitude (cosφ), und - einen Regler (12) zum Erzeugen der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude derart, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Erregerwechselspannung in einem eingeregeltem Zustand keine Spannung induziert wird, wobei eine Stellgröße (φ) des Reglers den Rotorwinkel abbildet, gekennzeichnet durch - Mittel (7) zum Beaufschlagen der ersten Statorwicklung mit einer ersten sinusförmigen Testwechselspannung (Ut1) mit der Erregerfrequenz, - Mittel (11) zum Beaufschlagen der mindestens einen zweiten Statorwicklung mit einer zweiten sinusförmigen Testwechselspannung (Ut2) mit der Erregerfrequenz, wobei die erste und die zweite Testwechselspannung derart erzeugt werden, dass in der mindestens einen Rotorwicklung aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung eine Wechselspannung induziert wird, und - Mittel (15) zum Auswerten der aufgrund der ersten und der zweiten Testwechselspannung in der mindestens einen Rotorwicklung induzierten Wechselspannung zum Überwachen des ordnungsgemäßen Bestimmens des Rotorwinkels.Device for monitoring the determination of a rotor angle (α) of a rotating shaft by means of a resolver, - wherein the resolver comprises: - a first stator winding (1), - at least one second stator winding (2) whose winding axis to the winding axis of the first stator winding by a predetermined Angle is turned, and - at least one rotor winding (3), which is non-rotatably connected to the rotating shaft, - comprising means - 6 for applying the first stator winding with a first sinusoidal exciter AC voltage (Ue1) with an excitation frequency (f e ) and a first Amplitude (sinφ), - means (10) for applying to the at least one second stator winding with a second sinusoidal excitation alternating voltage (Ue2) with the excitation frequency and a second amplitude (cosφ), and - a controller (12) for generating the first amplitude and the second amplitude such that no voltage is induced in the at least one rotor winding due to the first and the second excitation AC voltage in a regulated state, wherein a manipulated variable (φ) of the controller images the rotor angle, characterized by - means (7) for acting on the first stator winding with a first sinusoidal test alternating voltage (Ut1) with the excitation frequency, - means (11) for applying the at least one second stator winding with a second sinusoidal test alternating voltage (Ut2) with the excitation frequency, wherein the first and the second test alternating voltage are generated such that in the at least one rotor winding due to the first and the second test AC voltage, an AC voltage is induced , and - means (15) for evaluating the AC voltage induced in the at least one rotor winding due to the first and second test AC voltages to monitor the proper determination of the rotor angle. System, umfassend: - einen Resolver, umfassend: - mindestens eine erste Statorwicklung (1), - mindestens eine zweite Statorwicklung (2), deren Wicklungsachse zur Wicklungsachse der mindestens einen ersten Statorwicklung in einem vorbestimmten Winkel steht, und - mindestens eine Rotorwicklung (3), die mit der rotierenden Welle drehfest verbunden ist, und - eine Vorrichtung nach Anspruch 8.A system comprising: a resolver, comprising: at least one first stator winding, at least one second stator winding, whose winding axis is at a predetermined angle to the winding axis of the at least one first stator winding, and at least one rotor winding ), which is rotatably connected to the rotating shaft, and - a device according to Claim 8 ,
DE102010038638.3A 2010-07-29 2010-07-29 A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver Active DE102010038638B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010038638.3A DE102010038638B4 (en) 2010-07-29 2010-07-29 A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010038638.3A DE102010038638B4 (en) 2010-07-29 2010-07-29 A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010038638A1 DE102010038638A1 (en) 2012-02-02
DE102010038638B4 true DE102010038638B4 (en) 2019-02-21

Family

ID=45471136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010038638.3A Active DE102010038638B4 (en) 2010-07-29 2010-07-29 A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010038638B4 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3834384A1 (en) 1988-10-10 1990-04-12 Lenze Gmbh & Co Kg Aerzen METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR GENERATING DIGITAL SPEED AND ROTARY ANGLE INFORMATION BY MEANS OF A FUNCTION TERMINAL
WO2004070924A2 (en) 2003-02-10 2004-08-19 Lenze Drive Systems Gmbh Non-redundant safety monitoring for an electric drive mechanism (with a sensor)
WO2009153133A1 (en) 2008-05-25 2009-12-23 Lenze Automation Gmbh Method and device for monitoring a rotational angle sensor
DE102009046925A1 (en) 2009-11-20 2011-05-26 Lenze Automation Gmbh A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3834384A1 (en) 1988-10-10 1990-04-12 Lenze Gmbh & Co Kg Aerzen METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR GENERATING DIGITAL SPEED AND ROTARY ANGLE INFORMATION BY MEANS OF A FUNCTION TERMINAL
WO2004070924A2 (en) 2003-02-10 2004-08-19 Lenze Drive Systems Gmbh Non-redundant safety monitoring for an electric drive mechanism (with a sensor)
WO2009153133A1 (en) 2008-05-25 2009-12-23 Lenze Automation Gmbh Method and device for monitoring a rotational angle sensor
DE102009046925A1 (en) 2009-11-20 2011-05-26 Lenze Automation Gmbh A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010038638A1 (en) 2012-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3296701B1 (en) Sensor device for the determination of the position of the rotor of an electric machine and control device for an electric motor
DE102017127799A1 (en) FAULT TOLERANT MEASUREMENT OF PHASE FLOWS FOR MOTOR CONTROL SYSTEMS
DE102011076734A1 (en) Method and device for angle estimation in a synchronous machine
DE102020108299A1 (en) DETERMINATION OF AN INITIAL POSITION OF A ROTOR OF A PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MACHINE
DE102020200115A1 (en) DEVICE FOR CONTROLLING AN ENGINE, SYSTEM FOR CONTROLLING THE ENGINE, AND METHOD FOR CONTROLLING THE ENGINE
EP3311115B1 (en) Method and circuit for detecting an open line of the sine/cosine receiver coil of a resolver
EP3721175B1 (en) Sensor system for determining at least one rotational property of an element rotating around at least one rotation axis
EP2502029B1 (en) Method, device and system for monitoring the function of a resolver
WO2017148625A1 (en) Method and device for rotor position diagnosis in an electric-motor drive
DE102010038638B4 (en) A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver
DE102017216536B4 (en) Method for compensating for disturbances in a measured angle signal of a magnetic angle sensor of an electrical machine and a correspondingly designed microcontroller, an electrical machine, and a computer program product
DE102009047633B4 (en) Method and devices for interference field compensation of sensor signals in an electric power steering system
EP2435794A1 (en) Assembly and method for determining an angular position
DE102009046923B4 (en) A method, apparatus and system for monitoring the determination of a rotor angle of a rotating shaft by means of a resolver
EP3895303B1 (en) Method for monitoring a drive system, and drive system
DE102010048186B4 (en) Method, circuit arrangement and monitoring device for signal testing
DE102022100648A1 (en) Encoder excitation apparatus, method and system
WO2020030319A1 (en) Sensor system for determining at least one rotation characteristic of a rotating element
DE60019208T2 (en) Control method of a sensorless induction motor
EP4187208A1 (en) Assembly and method for position detection with error detection with a position sensor
DE102016214497A1 (en) Control unit and method for controlling an electric machine
DE102021133422A1 (en) Method for determining the angle of the rotor and/or the angular velocity of an electric motor, controller and motor vehicle
WO2014206603A2 (en) Control device for an asynchronous motor and method for controlling an asynchronous motor
DE102015207614A1 (en) Apparatus and method for detecting a rotational position of a rotatable component
DE102022213833A1 (en) Electric machine, sensor device, evaluation unit and method for detecting a temperature of a rotor

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LENZE AUTOMATION GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: LENZE SE (SOCIETAS EUROPAEA), 31855 AERZEN, DE

Effective date: 20130822

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE RUFF, WILHELM, BEIER, DAUSTER &, DE

Effective date: 20130822

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LENZE SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: LENZE AUTOMATION GMBH, 31855 AERZEN, DE