DE102012006491A1 - Method for detecting position of rotor of electric motor e.g. brushless direct current motor, involves providing electrical isolation unit to temporarily, partially and electrically insulate motor phase from common point - Google Patents
Method for detecting position of rotor of electric motor e.g. brushless direct current motor, involves providing electrical isolation unit to temporarily, partially and electrically insulate motor phase from common point Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012006491A1 DE102012006491A1 DE102012006491A DE102012006491A DE102012006491A1 DE 102012006491 A1 DE102012006491 A1 DE 102012006491A1 DE 102012006491 A DE102012006491 A DE 102012006491A DE 102012006491 A DE102012006491 A DE 102012006491A DE 102012006491 A1 DE102012006491 A1 DE 102012006491A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- motor
- phase
- voltage
- electric motor
- partially
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title abstract 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 8
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013383 initial experiment Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000031877 prophase Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen der Position eines Rotors eines elektrischen Motors. Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Schaltung, die in der Lage ist, die Position zu erfassen.The invention relates to a method for detecting the position of a rotor of an electric motor. The invention also relates to an electrical circuit capable of detecting the position.
Um einen bürstenlosen Gleichstrommotor
Mit dem ”direkten BEMF-Verfahren”, das in
Der Antrieb des BLDCM
Im Folgenden wird eine Beschreibung des Antriebs des BLDCM präsentiert. Die relevanten Ereignisse, die dem Antrieb zugeordnet sind, sind: Nullpunktdurchgang der BEMF-Spannung (Z-Ereignis), Kommutierung (C-Ereignis) und Demagnetisierung (D-Ereignis). Diese Ereignisse werden im Folgenden beschrieben.
Tabelle 1 und
Wenn man Phase B studiert, kann man sehen, dass das erste Ereignis, das stattfindet, die Demagnetisierung ist (bei dem Intervall zwischen 0° elektrisch – was ”identisch” mit 360° elektrisch ist – und 60° elektrisch direkt folgend dem vorangehenden Intervall, insbesondere dem vorangehenden Intervall zwischen 240° 360° elektrisch, wo ein negativer Strom –Ib eingespeist wird). Dieser abgeschlossene Demagnetisierungsintervall findet statt wegen der Energiespeicherung in der Induktanz
Das nächste Ereignis, das anwesend ist, ist der Nullpunktdurchgang der BEMF-Spannung eb der Phase B (zwischen 0° elektrisch und 60° elektrisch). Dieses Ereignis kann leicht gesehen werden auf dem Motorpotential eb der Phase B, weil die Phase B energielos gemacht wird (kein Strom Ib fließt). Hier kann man sehen, dass die Steigung der B BEMF-Spannung es ansteigt. Der Nullpunktdurchgang wird gesucht. Dieser Nullpunktdurchgang wird bei einem gewissen elektrischen Winkel (theoretisch bei 30° elektrisch) nach dem Kommutierungsereignis hervorgerufen. Das bedeutet, dass die Stromfolge von (+Ia, –Ic) zu (+Ib, –Ic) usw. geht. Die Folge hier ist, Ia, Ib, Ic in die Phase zur richtigen Zeit einzuspeisen, um ein optimales Motormoment zu erzeugen. Hier sollte bemerkt werden, dass die augenblickliche Leistung an der Welle
Gleichung 1:Equation 1:
-
PWelle = Ia·ea + Ib·eb + Ic·ec P wave = I a * e a + I b * e b + I c * e c
Worin
- • Ia, Ib und Ic der augenblickliche Motorphasenstrom (gemessen in Ampere [A]) ist.
- • ea, eb und ec die augenblickliche Spannung pro Phase (gemessen in Volt [V]) ist.
- • I a , I b and I c is the instantaneous motor phase current (measured in amperes [A]).
- • e a , e b and e c is the instantaneous voltage per phase (measured in volts [V]).
Es ist möglich, die folgende Tabelle (d. h. Tabelle 2) aufzustellen, die ein allgemeines Bild für die Regelung eines BLDC Motors
Um ein optimales Motormoment zu erzeugen, ist es wesentlich, dass die in Tabelle 2 erwähnten Ereignisse ordentlich gehandhabt werden. Die beiden Ereignisse, die erfasst und validiert werden müssen, sind die Demagnetisierung (D-Ereignis) und der Nullpunktdurchgang (Z-Ereignis) der BEMF. Das Kommutierungsereignis (C-Ereignis) basiert auf dem Nullpunktdurchgang der BEMF. Um diese Ereignisse zu erfassen und zu validieren, ist eine gewisse externe Schaltung notwendig zusammen mit einem Prozessor mit einem eingebauten Komparator (z. B. eine Regeleinheit
Die Erfassung wird gehandhabt als ein Vergleich zwischen den Motorpotentialspannungen ea, eb , ec und dem Potential des Motorsternpunkts
Das folgende sollte in Erinnerung bleiben:
- • Die 6-Schritt-Betriebsweise ist auf eine Zwei-Phasen-Leitungsstrategie gestützt, wenn man die Demagnetisierung außer Betracht lässt.
- • Die energielos gemachten Phasen
3a ,3b ,3c werden verwendet, um den Nullpunktdurchgang der BEMF zu erfassen, um eine optimale Momenterzeugung sicherzustellen.
- • The 6-step operation is based on a two-phase conduction strategy, disregarding demagnetization.
- • The energy-
free phases 3a .3b .3c are used to detect the zero crossing of the BEMF to ensure optimal torque production.
Die Größe der BEMF-Spannungen ea, eb , ec ist maschinengeschwindigkeitsabhängig. Das bedeutet, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten des Motors
Beispiele für die Motorrückführsignale:Examples of motor feedback signals:
Neue Kompressortechnologie-bürstenlose Gleichstrommaschinen (Motoren)
Ein typisches Beispiel einer früher verwendeten BEMF-Schaltung
Eine mögliche Lösung für die Herausforderung der hohen Trägheit könnte sein, die Bodenwiderstände (R13, R14, R15 in
Der Nachteil ist, dass es nicht möglich ist, 100% PWM zu verwenden, was eine Verschlechterung in der maximalen Maschinengeschwindigkeit ergibt, die erzielt werden könnte.The downside is that it is not possible to use 100% PWM, which results in a degradation in the maximum engine speed that could be achieved.
Um (im wesentlichen) 100% PWM bei höheren Geschwindigkeiten zu bekommen, ist es notwendig, die unteren Widerstände mit Masse zu verbinden (wie es mit R13, R14, R15 in
Die Unterbrechung/Verbindung der unteren Widerstände (R4, R5, R6 in
Der Aufbau, der in
Eine Lösung könnte sein, den Widerstand zu dem Sternpunkt
Eine andere Lösung ist es, einen verschobenen Sternpunkt
Die in
Eine dritte Lösung wird sein, den Maschinensternpunkt (nicht gezeigt) zu erzeugen unter Verwendung der Gleichstrombus-Spannung, um einen verschobenen Sternpunkt
Deswegen gibt es immer noch einen Bedarf für ein verbessertes Verfahren zum Erfassen der Position eines Rotors eines elektrischen Motors. In gleicher Weise gibt es einen Bedarf für eine verbesserte Schaltung zur Erfassung der Position eines Rotors eines elektrischen Motors.Therefore, there is still a need for an improved method for detecting the position of a rotor of an electric motor. Likewise, there is a need for an improved circuit for detecting the position of a rotor of an electric motor.
Es ist deswegen eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen der Position eines Rotors eines elektrischen Motors zur Verfügung zu stellen, das gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verbessert ist. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Schaltung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, die Position eines Rotors eines elektrischen Motors zu erfassen und die gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Schaltungen verbessert ist.It is therefore an object of the invention to provide a method for detecting the position of a rotor of an electric motor, which is improved over known from the prior art method. Furthermore, it is an object of the invention to provide an electrical circuit capable of detecting the position of a rotor of an electric motor and improved over electrical circuits known from the prior art.
Die Erfindung löst dieses Problem.The invention solves this problem.
Es wird vorgeschlagen, ein Verfahren zur Erfassung der Position eines Rotors eines elektrischen Motors durchzuführen, das mindestens teilweise eine Gegenelektromagnetische-Kraft-Spannung von mindestens einer Motorphase des elektrischen Motors verwendet durch Abtasten mindestens einer Gegenelektromagnetischen-Kraft-Spannung mindestens einer Motorphase und Erfassen eines Durchgangs eines bestimmten Spannungspegels der Gegenmagnetischen-Kraft-Spannung, wobei die Phasen des elektrischen Motors über einen gemeinsamen Stern miteinander verbunden sind in einer Weise, dass zumindest eine Motorphase zumindest zeitweilig teilweise elektrisch von dem Sternpunkt entkoppelt ist durch mindestens eine elektrische Entkopplungseinrichtung. Im Prinzip kann der elektrische Motor eine im Wesentlichen wahlfreie Zahl von Motorphasen haben. Als ein Beispiel, kann er zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, elf, zwölf oder selbst mehr Motorphasen haben (wobei der typische Aufbau mit einer geraden Anzahl von Motorphasen ist). Die Abtastung der mindestens einen Gegenelektromagnetischen-Kraft-Spannung mindestens einer Motorphase kann vorgenommen werden mit im Wesentlichen allen Mitteln, die im Stand der Technik bekannt sind. Beispielsweise kann eine Spannungsmessung über einen Widerstand oder die Messung eines magnetischen Felds (Stärke) und/oder eines magnetischen Felds (Stärke) und/oder einer magnetischen Feld (Stärke) Variation ins Auge gefasst werden. Die Abtastung kann ausgelesen und verarbeitet werden durch eine analoge und/oder eine digitale Schaltung. Insbesondere können digitale Verarbeitungseinheiten (wie ein Einplatinen-Computer oder der gleichen) verwendet werden. Solche Einrichtungen können ebenfalls verwendet werden zum Steuern des Stroms, der dem elektrischen Motor zugeführt wird. Wie es bei elektrischen Motoren üblich ist, werden die unterschiedlichen Phasen des elektrischen Motors miteinander verbunden über einen gemeinsamen Stern. Dies bedeutet nicht notwendigerweise, dass sie direkt verbunden sind, beispielsweise durch (im Wesentlichen) Kurzschließen der jeweiligen Leitungen. Stattdessen ist es möglich, dass Widerstände oder andere Einrichtungen in Reihe mit und/oder parallel zu den jeweiligen Leitungen gelegt werden. Der Sternpunkt selbst kann geerdet sein (wahrscheinlich durch einen Widerstand oder dergleichen) und/oder er kann flotieren (dadurch, dass er von Masse getrennt wird, und/oder durch Verwendung eines Widerstands mit einem hohen Widerstandswert, beispielsweise im Bereich von Megaohm oder selbst darüber hinaus). Nach dem vorliegenden Vorschlag wird mindestens eine Phase zumindest zeitweilig teilweise elektrisch von dem Sternpunkt entkoppelt durch mindestens eine elektrische Entkupplungseinrichtung. Das elektrische Entkoppeln kann in einer großen Vielzahl von Wegen vorgenommen werden. Insbesondere ist es möglich, dass eine Richtung des elektrischen Stroms der anderen vorgezogen wird (eine extreme Form würde eine Diode sein, wo der Vorzug im Wesentlichen ”100” ist; es sind jedoch auch ”kleinere” Vorzüge möglich). Es ist auch möglich, dass eine Verbindung (einschließlich eine Verbindung, die eine Richtung bevorzugt) eingerichtet wird lediglich während bestimmter Zeitintervalle. Weiterhin ist es möglich, dass die partielle elektrische Entkopplung durchgeführt wird durch ein nicht-lineares Verhalten der elektrischen Kopplung (als ein Mittel des Vergleichs sollte ein elektrischer Standard-Widerstand ein lineares Verhalten zeigen zwischen der angelegten Spannung und dem Strom, der durch den Widerstand geht). Ein nicht-lineares Verhalten kann auch eine Verstärkungseinrichtung einschließen (einschließlich Verstärkungseinrichtungen, die eine Richtung vor einer anderen bevorzugen).It is proposed to carry out a method of detecting the position of a rotor of an electric motor which at least partially uses a counterelectromagnetic force voltage of at least one motor phase of the electric motor by sensing at least one counterelectromotive force voltage of at least one motor phase and detecting a passage a certain voltage level of the counter-magnetic-force voltage, wherein the phases of the electric motor are connected to each other via a common star in such a way that at least one motor phase is at least temporarily partially electrically decoupled from the neutral point by at least one electrical decoupling device. In principle, the electric motor may have a substantially random number of motor phases to have. As an example, it may have two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, eleven, twelve, or even more motor phases (the typical setup being an even number of motor phases). The sampling of the at least one counterelectromagnetic force voltage of at least one motor phase may be made by substantially all means known in the art. For example, a voltage measurement via a resistor or the measurement of a magnetic field (strength) and / or a magnetic field (strength) and / or a magnetic field (strength) variation can be envisaged. The scan can be read out and processed by analog and / or digital circuitry. In particular, digital processing units (such as a single-board computer or the like) may be used. Such devices may also be used to control the current supplied to the electric motor. As is usual with electric motors, the different phases of the electric motor are connected together via a common star. This does not necessarily mean that they are directly connected, for example by (substantially) shorting the respective lines. Instead, it is possible for resistors or other devices to be placed in series with and / or in parallel with the respective lines. The star point itself may be grounded (probably by a resistor or the like) and / or it may float (by being disconnected from ground) and / or by using a resistor with a high resistance, for example in the megohm or even higher range addition). According to the present proposal, at least one phase is at least temporarily partially electrically decoupled from the neutral point by at least one electrical decoupling device. The electrical decoupling can be done in a wide variety of ways. In particular, it is possible for one direction of the electrical current to be preferred over the other (an extreme shape would be a diode where the preference is essentially "100", but "smaller" benefits are also possible). It is also possible that a connection (including a connection that prefers one direction) is set up only during certain time intervals. Furthermore, it is possible that the partial electrical decoupling is performed by a non-linear behavior of the electrical coupling (as a means of comparison, a standard electrical resistor should exhibit a linear behavior between the applied voltage and the current passing through the resistor ). Non-linear behavior may also include gain means (including gain means which favor one direction over another).
Während es im Prinzip ausreichend ist, dass mindestens eine Gegenelektromagnetische-Kraft-Spaltung abgetastet wird und/oder mindestens eine Motorphase zumindest zeitweilig teilweise elektrisch von dem Sternpunkt entkoppelt wird, ist es bevorzugt, wenn eine Vielzahl und/oder (im Wesentlichen) alle Gegenelektromagnetische-Kraft-Spannung abgetastet beziehungsweise, wenn eine Vielzahl und/oder (im Wesentlichen) alle Motorphasen teilweise elektrisch entkoppelt werden. Als eine Daumenregel: je mehr Gegenelektromagnetische-Kraft-Spannungen abgetastet und/oder je mehr Motorphasen teilweise elektrisch entkoppelt werden, desto besser ist die Positionserfassung. Als Spannungsniveau, das für die Erfassung verwendet wird, können im Wesentlichen alle Spannungsniveaus verwendet werden. Insbesondere sind bestimmte Niveaus bevorzugt, wie ein Niveau (dicht) an der auftretenden Maximal- und/oder der Minimal-Spannung. Insbesondere bevorzugt wird ein ”Nullpunktdurchgang” erfasst. Der ”Nullpunktdurchgang” kann ein Null-Massenniveau und/oder ein Spannungsniveau sein, das zwischen zwei Potentialen eine Gleichstrom-Spannungsversorgung ist und/oder ein Spannungsniveau, das zwischen einem auftretenden maximalen Spannungsniveau beziehungsweise einem minimalen Spannungsniveau liegt. Andere Potentiale sind natürlich ebenfalls möglich.While it is sufficient in principle that at least one counter-electromagnetic force split is scanned and / or at least one motor phase is at least temporarily partially electrically decoupled from the star point, it is preferred if a plurality and / or (substantially) all counterelectromagnetic Force-voltage sampled or when a plurality and / or (substantially) all motor phases are partially electrically decoupled. As a rule of thumb, the more counterelectromotive force voltages sampled and / or the more motor phases partially electrically decoupled, the better the position detection. As voltage level used for detection, substantially all voltage levels can be used. In particular, certain levels are preferred, such as a level (dense) at the occurring maximum and / or minimum voltage. Particularly preferably, a "zero point crossing" is detected. The "zero point crossing" may be a zero mass level and / or a voltage level that is a DC power supply between two potentials and / or a voltage level that is between a maximum voltage level and a minimum voltage level, respectively. Other potentials are also possible.
Insbesondere kann das Verfahren verwendet werden in einer Weise, dass zumindest eine Gegenelektromotorische Kraft-Spannung verglichen wird mit einer Referenzspannung. Auf diese Weise kann eine besonders einfache Ausführungsform ins Auge gefasst werden. Normalerweise können Referenzspannungen vergleichsweise leicht erzeugt werden. Ein Vergleich kann vorgenommen werden auf einen ”Null-Differenz” Vergleich. Solch ein Vergleich kann besonders präzise und/oder besonders einfach sein.In particular, the method can be used in such a way that at least one counter electromotive force voltage is compared with a reference voltage. In this way, a particularly simple embodiment can be envisaged. Normally, reference voltages can be generated comparatively easily. A comparison can be made on a "zero difference" comparison. Such a comparison can be particularly precise and / or particularly simple.
Obwohl es möglich ist, eine große Verschiedenheit von Spannungsniveaus zu erfassen, ist es bevorzugt, das Verfahren in einer Weise zu verwenden, dass ein Nullpunktdurchgang von mindestens einer Gegenelektromagnetischen-Kraft-Spannung erfasst wird. Solch ein Nullpunktdurchgang ist typischerweise sehr bedeutsam für die Bestimmung der Position des Rotors. Mit der Bezeichnung ”Nullpunktdurchgang” ist nicht notwendigerweise ein Durchgang eines Masseniveaupotentials gemeint. Stattdessen, insbesondere falls ein elektrischer Motor verwendet wird, der galvanisch vom Masseniveau getrennt ist, können andere Potentiale verwendet werden. Eine besonders gut geeignete Ausführungsform kann erhalten werden, wenn ein Mittelspannungspotentialniveau zwischen den beiden Potentialen einer Leistungsversorgung (insbesondere einer Gleichstromleistungsversorgung und/oder den ”Extremen” einer Wechselspannungsleistungsversorgung) verwendet wird als ein Nullniveau zum Erfassen des Nullpunktdurchgangs.Although it is possible to detect a wide variety of voltage levels, it is preferable to use the method in such a manner that a zero crossing of at least one counterelectromagnetic force voltage is detected. Such a zero crossing is typically very important for determining the position of the rotor. The term "zero crossing" does not necessarily mean a passage of a mass level potential. Instead, especially if an electric motor is used which is galvanically isolated from ground level, other potentials may be used. A particularly well-suited embodiment can be obtained if a medium voltage potential level between the two potentials of a power supply (in particular a DC power supply and / or the "extremes" of an AC power supply) is used as a zero level for detecting the zero crossover.
Es ist bevorzugt, wenn mindestens eine elektrische Entkopplungseinrichtung zumindest teilweise gestaltet ist als eine nicht-lineare elektrische Entkopplungseinrichtung. Erste Versuche haben gezeigt, dass solch ein nichtlineares Verhalten ausreichend sein kann zum Verbessern der Erfassung. Insbesondere kann eine Nicht-Linearität auftreten, indem man ein nicht-lineares Verhalten zwischen angelegter Spannung und dem sich ergebenden Strom hat und/oder wenn eine Richtung vor der anderen bevorzugt wird. Um einfach einige typische elektronische Komponenten zu nennen, die ein nicht-lineares Verhalten zeigen, Dioden, Zener-Dioden, DIACs, TRIACs, IGBTs, Transistoren, FETs, MOSFETs, Operationsverstärker oder dergleichen können verwendet werden. It is preferred if at least one electrical decoupling device is at least partially designed as a non-linear electrical decoupling device. Initial experiments have shown that such nonlinear behavior may be sufficient to improve detection. In particular, nonlinearity may occur by having a non-linear behavior between applied voltage and the resulting current and / or when one direction is preferred over the other. To simply cite some typical electronic components that exhibit non-linear behavior, diodes, Zener diodes, DIACs, TRIACs, IGBTs, transistors, FETs, MOSFETs, operational amplifiers, or the like can be used.
Insbesondere ist es bevorzugt, das Verfahren in einer Weise durchzuführen, dass mindestens eine elektrische Entkopplungseinrichtung zumindest teilweise als eine Verstärkungseinrichtung gestaltet ist, insbesondere als eine Operationsverstärkereinrichtung. Insbesondere kann eine solche Verstärkungseinrichtung ein nicht-lineares Verhalten zeigen (obwohl ein lineares Verstärkungsverhalten, zumindest über ein breites Intervall), das ebenfalls zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden kann. Um einfach ein paar elektronische Komponenten zu nennen, die ein Verstärkungsverhalten zeigen, können Transistoren, FETs, MOSFETs, IGBTs, Operationsverstärker oder dergleichen verwendet werden. Experimente haben gezeigt, dass insbesondere Operationsverstärker (oder elektronische Komponenten, die ein ähnliches Verstärkungsverhalten haben) besonders gut geeignet sind zum Durchführen des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens.In particular, it is preferable to carry out the method in such a way that at least one electrical decoupling device is at least partially designed as an amplifying device, in particular as an operational amplifier device. In particular, such amplification means may exhibit non-linear behavior (although linear gain behavior, at least over a wide interval) which may also be used to perform the method. To simply name a few electronic components that exhibit gain performance, transistors, FETs, MOSFETs, IGBTs, operational amplifiers, or the like may be used. Experiments have shown that, in particular, operational amplifiers (or electronic components having a similar amplification behavior) are particularly well suited to carrying out the presently proposed method.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass zumindest eine Gegenelektromagnetische-Kraft-Spannung gemessen wird zumindest an Zeitpunkten während eines im Wesentlichen Voll-Pulsbereiten-Modulation-Abtastzyklus. Heutzutage (insbesondere, wenn Inverter zum Antreiben von elektrischen Motoren verwendet werden), sind elektrische Motoren ziemlich oft geregelt durch eine Pulsbreiten-Modulation (PWM). Früher vorgeschlagene Verfahren zum Erfassen der Position eines Rotors eines elektrischen Motors haben typischerweise den Nachteil, dass eine Positionserfassung nicht durchgeführt werden kann (mit ausreichender Präzision oder überhaupt), wenn der Motor mit (im Wesentlichen) 100% Pulsbreiten-Modulation-Abtastzyklus angetrieben wird. Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren ist dies jedoch möglich. Deswegen kann die Leistung und/oder das Moment des elektrischen Motors in vollem Ausmaß verwendet werden, was besonders vorteilhaft ist.It is further proposed that at least one counterelectromagnetic force voltage is measured at least at times during a substantially full-pulse-ready modulation sampling cycle. Nowadays (especially when inverters are used to drive electric motors), electric motors are quite often controlled by pulse width modulation (PWM). Previously proposed methods of detecting the position of a rotor of an electric motor typically have the disadvantage that position detection can not be performed (with sufficient precision or at all) when the motor is driven at (substantially) 100% pulse width modulation sampling cycle. However, this is possible with the method proposed here. Therefore, the power and / or torque of the electric motor can be fully utilized, which is particularly advantageous.
Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren zumindest zeitweilig während eines Betriebs des elektrischen Motors mit niedriger Geschwindigkeit zu verwenden. Dies ist ein weiterer Vorteil des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens, da erste Experimente gezeigt haben, dass die gemessene Genauigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens vergleichsweise hoch ist, selbst bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten des elektrischen Motors. Insbesondere in Kombination mit der Verwendung eines 100% PWM Abtastzyklus ist dies sehr vorteilhaft. Als eine Daumenregel, wenn das Verfahren sehr früh verwendet wird, kann eine anfängliche Startphase (beispielsweise unter Verwendung eines Schrittmotorverhaltens) abgekürzt werden, was es möglich macht, die Startzeit zu verkürzen.Furthermore, it is proposed to use the method at least temporarily during operation of the electric motor at low speed. This is another advantage of the presently proposed method since initial experiments have shown that the measured accuracy of the proposed method is comparatively high even at low rotational speeds of the electric motor. In particular, in combination with the use of a 100% PWM sampling cycle, this is very advantageous. As a rule of thumb, if the method is used very early, an initial startup phase (using, for example, a stepper motor behavior) may be abbreviated, making it possible to shorten the startup time.
Weiterhin wird eine elektrische Schaltungseinrichtung zum Erfassen der Position eines elektrischen Motors unter Verwendung mindestens teilweise einer Gegenelektromagnetischen-Kraft-Spannung mindestens einer Motorphase des elektrischen Motors vorgeschlagen, wobei die Phasen des elektrischen Motors miteinander durch einen gemeinsamen Sternpunkt verbunden sind, die mindestens eine Abtasteinrichtung zum Abtasten mindestens einer Gegenelektromagnetischen-Kraft-Spannung mindestens einer Motorphase und mindestens eine Auswertereinrichtung zum Erfassen eines Durchgangs eines bestimmten Spannungsniveaus der Gegenelektromagnetischen-Kraft-Spannung aufweist, wobei mindestens eine elektrische Entkopplungseinrichtung verwendet wird, die für mindestens eine Motorphase verwendet wird und die partiell elektrisch mindestens zeitweilig diese Motorphase von dem Sternpunkt entkoppelt. Unter Verwendung solch einer elektrischen Schaltungseinrichtung können die oben beschriebenen Merkmale und Vorteile üblicherweise ebenfalls erreicht werden, zumindest in analoger Weise. Weiterhin ist es möglich, die elektrische Schaltungseinrichtung in dem zuvor beschriebenen Sinne, zumindest in analoger Weise, ebenfalls zu modifizieren.Furthermore, an electric circuit device for detecting the position of an electric motor using at least partially a counterelectromagnetic force voltage of at least one motor phase of the electric motor is proposed, wherein the phases of the electric motor are connected to each other by a common neutral point, the at least one scanning device for scanning at least one counter-electromagnetic force voltage of at least one motor phase and at least one evaluation device for detecting a passage of a certain voltage level of the counter-electromagnetic force voltage, wherein at least one electrical decoupling device is used, which is used for at least one motor phase and partially electrically at least temporarily this motor phase decoupled from the neutral point. Using such an electrical circuit device, the features and advantages described above can usually also be achieved, at least in an analogous manner. Furthermore, it is possible to modify the electrical circuit device in the sense described above, at least in an analogous manner.
Insbesondere ist es möglich, die elektrische Schaltungseinrichtung in einer Weise zu modifizieren, dass die mindestens eine elektrische Entkopplungseinrichtung zumindest teilweise als eine Verstärkungseinrichtung gestaltet ist, insbesondere als eine Operationsverstärkereinrichtung. Unter Verwendung solch einer Ausführungsform können die zuvor beschriebenen Merkmale und Vorteile üblicherweise ebenfalls verwendet werden, zumindest in einer analogen Weise.In particular, it is possible to modify the electrical circuit device in such a way that the at least one electrical decoupling device is at least partially designed as an amplifying device, in particular as an operational amplifier device. Using such an embodiment, the features and advantages described above may also be commonly used, at least in an analogous manner.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die elektrische Schaltungsanordnung durch einen elektrischen Motor ”vervollständigt” wird. Insbesondere kann der elektrische Motor mit einem Kompressor verbunden sein, was zu einer typischerweise besonders vorteilhaften Ausgestaltung führt. Insbesondere ist es möglich, eine vormontierte Gruppe zu vermarkten, die eine elektrische Schaltungseinrichtung und/oder einen elektrischen Motor und/oder eine Kompressoreinrichtung als eine vorfabrizierte Gruppe und/oder als einen Konstruktionssatz aufweist.In particular, it is advantageous if the electrical circuit arrangement is "completed" by an electric motor. In particular, the electric motor may be connected to a compressor, which leads to a typically particularly advantageous embodiment. In particular, it is possible to have a preassembled group comprising an electrical circuit device and / or an electric motor and / or a compressor device as a prefabricated group and / or as a construction kit.
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden klarer, wenn man die nachfolgende Beschreibung von möglichen Ausführungsformen der Erfindung betrachtet, die beschrieben werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, die zeigen:The present invention and its advantages will become clearer by considering the following description of possible embodiments of the invention, which will be described with reference to the accompanying drawings, in which:
Die in
- • Minimierung des Schritt-Betriebsweisen-Betriebs wegen der Fähigkeit, den Nullpunktdurchgang (Z-Ereignis) der BEMF-Spannung bei niedrigen Geschwindigkeiten zu erfassen. Erfassung des Nullpunktdurchgangs der BEMF-Spannung bei niedrigen Geschwindigkeiten ist kritisch, um in der Lage zu sein, mit Maschinen hoher Trägheit, beispielsweise Kompressoren, zu arbeiten.
- • Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Geschwindigkeit unter Verwendung von 100% PWM, die keine unzulässige Verschlechterung in der Geschwindigkeitsleistung ergibt.
- • Schaltung mit niedrigen Verlusten wegen eines nichtgetrennten Sternpunkts.
- • Aufrechterhalten eines korrekten Sternpunkts
12 , um inkorrekte Erfassung des Nullpunktdurchgangs des Sternpunkts12 zu vermeiden.
- • Minimization of step-mode operation due to the ability to detect the zero-crossing (Z-event) of the BEMF voltage at low speeds. Detecting the zero crossing of the BEMF voltage at low speeds is critical to being able to work with high inertia machines such as compressors.
- • Low speed, high speed operation using 100% PWM, which does not result in undue degradation in speed performance.
- • circuit with low losses due to a non-separated star point.
- • Maintain a
correct star point 12 to incorrect detection of the zero point crossing of theneutral point 12 to avoid.
Insbesondere kann die Erfindung wie folgt betrachtet werden:
Ein Verfahren zum Erfassen eines Nullpunktdurchgangs einer Gegen-EMF, wobei das Verfahren aufweist:
- – Abtasten einer Gegen-EMF-Spannung einer Motorphase während 100% PWM Abtastzyklus,
- – Vergleichen der abgetasteten Gegen-EMF-Spannung mit einer Referenzspannung,
- – Erfassen eines Nullpunktdurchgangs, gestützt auf den Vergleich der Gegen-EMF-Spannung und der Referenz-Spannung und
- – Entkoppeln eines Sternpunkts mit Hilfe von Verstärker, Motorphasen und dem Sternpunkt.
A method of detecting a zero crossing of a back EMF, the method comprising:
- Sampling of a counter-EMF voltage of a motor phase during 100% PWM sampling cycle,
- Comparing the sampled back EMF voltage with a reference voltage,
- - detecting a zero crossover based on the comparison of the back EMF voltage and the reference voltage and
- - decoupling a neutral point with the aid of amplifiers, motor phases and the star point.
Zusätzliche Information kann aus den Anmeldungen entnommen werden, die unter den Aktenzeichen 10 2012 006 492.6 und 10 2012 006 495.0 am gleichen Tag wie vorliegende Anmeldung eingereicht worden sind. Die Offenbarung dieser Anmeldungen wird in die vorliegende Anmeldung als Zitat aufgenommen. Und insbesondere ist es möglich, die Vorschläge zu kombinieren, die in allen dieser drei Anmeldungen gemacht worden sind.Additional information can be found in the applications filed under
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DKPA201100246 | 2011-04-01 | ||
DKPA201100246 | 2011-04-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012006491A1 true DE102012006491A1 (en) | 2012-10-04 |
Family
ID=46845184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012006491A Pending DE102012006491A1 (en) | 2011-04-01 | 2012-03-30 | Method for detecting position of rotor of electric motor e.g. brushless direct current motor, involves providing electrical isolation unit to temporarily, partially and electrically insulate motor phase from common point |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102739139B (en) |
DE (1) | DE102012006491A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015121467A1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-20 | Sirona Dental Systems Gmbh | Control circuit and control method for a synchronous machine |
DE102014109170A1 (en) * | 2014-07-01 | 2016-01-07 | Paul Bake | Method for operating a sensorless electric motor and motor control device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5923134A (en) * | 1996-12-10 | 1999-07-13 | Zexel Corporation | Method and device for driving DC brushless motor |
US6128436A (en) * | 1998-08-03 | 2000-10-03 | Visteon Global Technologies, Inc. | Speed monitoring and control for a brushless motor |
DE102008025442A1 (en) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Denso Corp., Kariya-shi | Rotary position determination system for brushless motor |
-
2012
- 2012-03-30 DE DE102012006491A patent/DE102012006491A1/en active Pending
- 2012-04-01 CN CN201210096126.4A patent/CN102739139B/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5923134A (en) * | 1996-12-10 | 1999-07-13 | Zexel Corporation | Method and device for driving DC brushless motor |
US6128436A (en) * | 1998-08-03 | 2000-10-03 | Visteon Global Technologies, Inc. | Speed monitoring and control for a brushless motor |
DE102008025442A1 (en) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Denso Corp., Kariya-shi | Rotary position determination system for brushless motor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015121467A1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-20 | Sirona Dental Systems Gmbh | Control circuit and control method for a synchronous machine |
US10312840B2 (en) | 2014-02-14 | 2019-06-04 | Dentsply Sirona Inc. | Control circuit and control method for a synchronous machine |
DE102014109170A1 (en) * | 2014-07-01 | 2016-01-07 | Paul Bake | Method for operating a sensorless electric motor and motor control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102739139B (en) | 2016-03-02 |
CN102739139A (en) | 2012-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69016550T2 (en) | Device and method for determining the position of a rotor in a brushless DC motor. | |
EP2875579B1 (en) | Method for determining the rotor position of an electronically-commuted multi-phase direct current motor | |
DE10221159A1 (en) | Device for controlling a three-phase brushless half-wave motor | |
DE202011052205U1 (en) | Sensorless BLDC motor control by comparing instantaneous and averaged BEMF voltages | |
DE102009003295A1 (en) | Device for estimating a rotor position of brushless motors and system and method for controlling the starting of brushless motors | |
DE10014626A1 (en) | Synchronous motor with control circuit, has rotor drive controller which uses different logic for generating drive signals to rotate rotor in mutually different directions | |
WO2013164092A2 (en) | Method and device for determining the position of a brushless electric drive | |
DE102016123707A1 (en) | Drive device for a motor and method for driving a motor | |
DE102013102124A1 (en) | Single-phase electric motor | |
DE69909449T2 (en) | Drive system for brushless motor with Hall sensors and automatic determination of the phase position of the installed sensors | |
DE102014107949A1 (en) | Method and device for detecting a zero crossing of a current through a strand of a brushless DC motor | |
DE2644495A1 (en) | CONTROL CIRCUIT FOR THE STATOR WINDINGS OF A DC MOTOR WITHOUT BRUSHING | |
DE2639055A1 (en) | DRIVER CIRCUIT FOR THE STATOR WINDINGS OF A DC MOTOR | |
DE102007063386B4 (en) | Method for determining electrical rotor positions in electrical machines with devices for commutation and position detection | |
DE60302755T2 (en) | Method and system for determining the electronic commutation in a brushless DC machine, regardless of the position of the rotor position sensor | |
DE102012006491A1 (en) | Method for detecting position of rotor of electric motor e.g. brushless direct current motor, involves providing electrical isolation unit to temporarily, partially and electrically insulate motor phase from common point | |
DE102020213097A1 (en) | METHOD OF DETECTING A MAGNETIC FIELD LOCATION IN AN ELECTRIC MOTOR | |
EP3017536A1 (en) | Method and device for sensorless determination of an rotor position of an electrical machine | |
DE102016123715A1 (en) | Control device for a polyphase motor and method for driving a polyphase motor | |
DE10247900A1 (en) | Method and device for the power supply of an electronically commutable electric motor | |
DE102007004094A1 (en) | Method and device for controlling a pulse-width modulation controllable three-phase machine with a plurality of phase windings | |
DE102012012762B4 (en) | Device for determining positions of a rotor in electrical machines | |
DE102004062580B4 (en) | Method and device for controlling a multiphase, electronically commutated motor | |
DE102004055156A1 (en) | Device to detect the rotational position for starting commutation and excess current recognition for a brushless electric motor has phase comparator control logic and memory | |
DE102016115056B3 (en) | Method and device for preventing faulty commutations for a brushless motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: KEIL & SCHAAFHAUSEN PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE Representative=s name: KEIL & SCHAAFHAUSEN PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE |
|
R016 | Response to examination communication |