DE102012012762A1 - Device for determining position of rotor of e.g. brushless direct current (BLDC) motor, has evaluation unit to detect/determine direction of current flow that is introduced through several lines or through interface cables - Google Patents

Device for determining position of rotor of e.g. brushless direct current (BLDC) motor, has evaluation unit to detect/determine direction of current flow that is introduced through several lines or through interface cables Download PDF

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

The device has a power unit (3) with electronic power control elements (51,52) of an array (50) for activating the power unit and a higher-level control unit (5). An evaluation unit (9) detects/determines the direction of current flow that is introduced through several lines (28,29,32) or through interface cables (57) of the higher-level control unit, and provides the information about the direction of current flow. The evaluation unit is switched for the detection of current flow direction between a measuring unit (55) and the power unit. An independent claim is included for a method for determining position of rotor of electric machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Positionen eines Rotors in elektrischen Maschinen und bezieht sich auf die Ansteuerung von bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) bzw. permanentmagneterregten Synchronmaschinen (PMSM) bzw. Synchronmaschinen allgemein.The invention relates to a device and a method for determining positions of a rotor in electrical machines and relates to the control of brushless DC motors (BLDC motors) or permanent magnet synchronous machines (PMSM) or synchronous machines in general.

Ein typischer Aufbau einer Einrichtung 1 zur Ansteuerung der Maschinen 2 ist in 1 dargestellt.A typical setup of a facility 1 for controlling the machines 2 is in 1 shown.

Dazu ist die Einrichtung 1 an die Maschine 2 angeschlossen, wobei die Einrichtung 1 im Wesentlichen umfasst

  • – ein Leistungsteil 3, das unmittelbar mit der Maschinen in Verbindung steht,
  • – eine Messeinrichtung 4, die mit dem Leistungsteil 3 verbunden ist,
  • – eine Regelungseinrichtung 5, die an die Messeinrichtung 4 angeschlossen ist, sowie
  • – eine Spannungsversorgungseinheit 6, die mit dem Leistungsteil 3, mit der Messeinrichtung 4 und der Regelungseinrichtung 5 in Verbindung steht.
This is the device 1 to the machine 2 connected, the device 1 essentially comprises
  • - a power section 3 which is directly related to the machines,
  • - a measuring device 4 that with the power section 3 connected is,
  • - a control device 5 to the measuring device 4 connected as well
  • - a power supply unit 6 that with the power section 3 , with the measuring device 4 and the control device 5 communicates.

Die Synchronmaschine kann sowohl als Innenläufer als auch als Außenläufer ausgebildet sein. Eine solche Maschine ist in der Druckschrift DE 2 511 567 A1 beschrieben, die einen mit Permanentmagneten versehenen Rotor sowie eine auf dem Stator angeordnete mehrphasige Wicklung enthält, wobei jede Phase der Wicklung wenigstens eine Formspule aufweist, dass die Formspulen im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und dass an den Kreuzungsstellen der Spulenköpfe jeweils der Kopf der in Umfangsrichtung nachfolgenden Spule und Phase über der vorherigen Spule liegend angeordnet ist, wobei herkömmliche Elektroniken 1 zum Einsatz kommen. Zwecks Anlegen der durch Phasen der Wicklung eines Gleichstrommotors fließenden Ströme werden Signale entsprechend der jeweiligen Rotorstellung benötigt. Dazu wird die durch die Drehung des Rotors in die einzelnen Formspulen induzierte Spannung gemessen und von der Elektronik 1 ausgewertet. Die Elektronik 1 erzeugt daraus Ansteuersignale zur Bestromung der Formspulen. Die Bestromung sorgt für die Drehbewegung des Rotors.The synchronous machine can be designed both as an internal rotor and as an external rotor. Such a machine is in the document DE 2 511 567 A1 described, which includes a rotor provided with permanent magnets and a stator disposed on the polyphase winding, each phase of the winding having at least one forming coil, that the forming coils are formed substantially equal and that at the intersection of the coil heads each of the head of the following in the circumferential direction Coil and phase is located above the previous coil, using conventional electronics 1 be used. For the purpose of applying the currents flowing through phases of the winding of a DC motor, signals corresponding to the respective rotor position are required. For this purpose, the voltage induced by the rotation of the rotor in the individual forming coils is measured by the electronics 1 evaluated. The Electronic 1 generates from this control signals for energizing the shaping coils. The energization ensures the rotational movement of the rotor.

Die jeweilige Maschine – Innenläufer oder Außenläufer – kann sowohl eine Maschine in Dreieckschaltung nach als auch für eine Maschine in Sternschaltung genutzt sein. Die Maschinen sind jeweils über die Anschlüsse strangmäßig mit einer Vorrichtung zur Kommutierung und Positionserkennung verbunden.The respective machine - internal rotor or external rotor - can be used both a machine in delta connection as well as for a machine in star connection. The machines are connected in each case via the connections stranded with a device for commutation and position detection.

Zum Betrieb der bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) bzw. permanentmagneterregten Synchronmaschinen (PMSM) bzw. Synchronmaschinen sind eine permanente Messung und Überwachung der Position des Rotors nötig. Dazu existiert derzeit eine Vielzahl von sowohl sensorbasierten als auch sensorlosen Verfahren zur Messung zumindest einer Position des Rotors einer Maschine während einer Rotation des Rotors.To operate the brushless DC motors (BLDC motors) or permanent magnet synchronous machines (PMSM) or synchronous machines permanent measurement and monitoring of the position of the rotor are necessary. For this purpose, there are currently a large number of sensor-based as well as sensorless methods for measuring at least one position of the rotor of a machine during a rotation of the rotor.

Stand der TechnikState of the art

Ein Verfahren zur sensorbasierten Positionsmessung für BLDC-Motoren ist in der Druckschrift AVR443: Sensorbased conrol of three phase Brushless DC motor, unter der Internetadresse http://www.atmel.com/Images/doc2596.pdf vom Februar 2006 , beschrieben. Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass die Positionen des Rotors permanent und unabhängig von der Ansteuerung des Motors vorhanden sind.A method for sensor-based position measurement for BLDC motors is in the Reference AVR443: Sensor-based conrol of three-phase Brushless DC motor, available at http://www.atmel.com/Images/doc2596.pdf dated February 2006 , described. The advantage of the method is that the positions of the rotor are permanent and independent of the driving of the motor.

Die Implementierung hat jedoch auch mehrere Nachteile. Durch die Implementierung der Sensoren ist eine zusätzliche Hardware nötig, die das Gesamtprodukt verteuert. Außerdem ist der zulässige Temperaturbereich solcher Sensoren meist eingeschränkt (typisch auf 85°C), so dass sie in Hochtemperaturanwendungen nicht eingesetzt werden können.However, the implementation also has several disadvantages. Implementing the sensors requires additional hardware that makes the overall product more expensive. In addition, the allowable temperature range of such sensors is usually limited (typically 85 ° C), so they can not be used in high temperature applications.

Ein anderes Verfahren zur sensorlosen Positionsmessung mit folgenden Rahmenbedingungen ist in der Druckschrift AVR444: Sensorless control of 3-Phase brushless DC motors, unter der Internetadresse http://www.atmel.com/Images/doc8012.pdf vom vom Oktober 2005 beschrieben. Dabei wird ein Motor an zwei von drei Phasen bestromt. An der dritten, unbestromten Phase wird die EMK zurückgemessen. Das Verfahren kann zuverlässig verwendet werden, sobald eine hinreichend hohe EMK zur Verfügung steht. Es setzt weiterhin voraus, dass eine Phase zum Messzeitpunkt unbestromt ist. Dadurch schränkt sich die Form der Ansteuerung auf eine Blockkommutierung ein mit den Nachteilen, dass das Drehmoment der Maschine eine hohe Welligkeit besitzt. Druckschrift DE 10 2007 063 386 A1 beschreibt ebenfalls dieses Verfahren.Another method for sensorless position measurement with the following conditions is in the Reference AVR444: Sensorless control of 3-phase brushless DC motors, available at http://www.atmel.com/Images/doc8012.pdf dated October 2005 described. In this case, a motor is energized on two of three phases. At the third, de-energized phase, the EMF is measured back. The method can be reliably used as soon as a sufficiently high EMF is available. It also assumes that a phase is de-energized at the time of measurement. As a result, the shape of the control is limited to a block commutation with the disadvantages that the torque of the machine has a high ripple. pamphlet DE 10 2007 063 386 A1 also describes this method.

Ein weiteres Problem der Ansteuerung besteht darin, dass sich eine starke Geräuschentwicklung und auch ein nicht optimaler Wirkungsgrad der Applikation ergeben. Für einen optimalen Wirkungsgrad bei minimaler Geräuschentwicklung wäre eine sinusförmige Ansteuerung mit dafür geeigneter Positionsmessung nötig. Dafür geeignet bedeutet, dass zur Positionsmessung keine unbestromte Phase nötig ist, da bei sinusförmiger Ansteuerung stets alle drei Phasen der Maschine betromt werden.Another problem of the control is that there is a strong noise and also a non-optimal efficiency of the application. For optimum efficiency with minimal noise development, a sinusoidal control with a suitable position measurement would be necessary. Suitable for this means that no current-negative phase is required for position measurement, since with sinusoidal control, all three phases of the machine are always counted.

Andere Verfahren zur Durchführung einer sinusförmigen Ansteuerung eines Motors sind in der Druckschrift Perassi: Feldorientierte Regelung der permanenterregten Synchronmaschine ohne Lagegeber für den gesamten Drehzahlbereich bis zum Stillstand, unter der Internetadresse. http://db-thueringen.de/Servlets/Derivate Servlet/Derivate-13770/ilm1-2007000172.pdf vom 04.12.2006 beschrieben.Other methods for performing a sinusoidal drive of a motor are in the Specification Perassi: Field-oriented control of the permanent-magnet synchronous machine without position encoder for the entire speed range until standstill, at the Internet address. http://db-thueringen.de/Servlets/Derivate Servlet / Derivatives-13770 / ilm1-2007000172.pdf from 04.12.2006 described.

Dazu wird der Stromanstieg gemessen. Die Stromanstiegsmessung stellt hohe Anforderungen in Bezug auf eine Vielzahl von Bauelementen/Bauteilen im Strommesspfad, so dass auch hierbei ein hoher Hardwareaufwand entsteht.For this the current increase is measured. The current rise measurement makes high demands in relation to a large number of components / components in the current measurement path, so that a high level of hardware effort is also created in this case.

Eine weitere Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zur Positionsbestimmung von sensorlosen elektrischen Maschinen ist in der Druckschrift US 5 254 914 A beschrieben, wobei vor dem Start kurze Stromimpulse in die einzelnen Phasen eingespeist werden und die Dauer bis zum Abklingen der Spannung am jeweiligen Anschluss gemessen wird. Dazu wird die Anschlussspannung mit der Spannung des tatsächlichen Sternpunktes der elektrischen Maschine verglichen und ausgewertet. Zum Generieren der Stromimpulse für die Messung ist ein einfaches Leistungsteil nicht geeignet und es ist ein zusätzlicher Realisierungsaufwand notwendig. Weiterhin ist das Verfahren ausschließlich auf elektrische Maschinen in Sternschaltung anwendbar, bei denen der Sternpunkt als zusätzliche Leitung herausgeführt ist. Viele Maschinen führen entweder den Sternpunkt nicht heraus oder sind in der Dreieckschaltung verschaltet. Dann ist das Verfahren nicht anwendbar.Another device and an associated method for determining the position of sensorless electrical machines is in the document US 5,254,914 A described, wherein prior to starting short current pulses are fed into the individual phases and the duration is measured until the decay of the voltage at the respective port. For this purpose, the terminal voltage is compared with the voltage of the actual neutral point of the electrical machine and evaluated. To generate the current pulses for the measurement, a simple power unit is not suitable and an additional realization effort is necessary. Furthermore, the method is exclusively applicable to electrical machines in star connection, in which the neutral point is led out as an additional line. Many machines either do not lead out the neutral point or are connected in delta connection. Then the procedure is not applicable.

Eine fremderregte elektrische Maschine ist in der Druckschrift EP 1 005 716 beschrieben, wobei zur Positionsbestimmung kurzzeitig Spannungen an die einzelnen Phasen angelegt und die Spannung am tatsächlichen Sternpunkt der elektrischen Maschine ausgewertet werden. Zum Anlegen der Spannungen kann das vorhandene Leistungsteil ohne Erweiterungen genutzt werden, was zu einer deutlichen Reduktion des notwendigen Realisierungsaufwandes gegenüber der in der Druckschrift US 5 254 914 A angegebenen Einrichtung führt. Das mit der Auswertung der tatsächlichen Sternpunktspannung der elektrischen Maschine verbundene Problem der starken Einschränkung der Einsetzbarkeit des Verfahrens bei verschiedenen Applikationen bleibt jedoch bestehen. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Rotorpositionsbestimmung ist in der Druckschrift Dobrucky, Filka, Spanik, Zigmund: Real-Time PMSM Rotor Position Estimator. Based an Virtual HF Injection Methode (VHFIM), In proc. EPE' 05, September 2005, Dresden beschrieben, bei dem kein herausgeführter Sternpunkt benötigt wird. Dazu wird aber in die einzelnen Stränge ein Hochfrequenz(HF)-Signal eingespeist und das gefilterte Signal ausgewertet.A foreign-excited electric machine is in the document EP 1 005 716 described, wherein for position determination briefly applied voltages to the individual phases and the voltage at the actual neutral point of the electrical machine are evaluated. To apply the voltages, the existing power unit can be used without extensions, resulting in a significant reduction of the necessary implementation costs compared to that in the document US 5,254,914 A specified device leads. However, the problem associated with the evaluation of the actual neutral point voltage of the electrical machine, the severe limitation of the applicability of the method in various applications remains. An apparatus and a method for rotor position determination is in Dobrucky, Filka, Spanik, Zigmund: Real-Time PMSM Rotor Position Estimator. Based on Virtual HF Injection Method (VHFIM), In proc. EPE '05, September 2005, Dresden described in which no lead out star point is needed. For this purpose, however, a high-frequency (HF) signal is fed into the individual strands and the filtered signal is evaluated.

Ein Problem besteht darin, dass das Verfahren jedoch einen enormen zusätzlichen Realisierungsaufwand zur Erzeugung, Einspeisung und Auswertung des HF-Signals benötigt.One problem is that the method, however, requires an enormous additional implementation effort for generating, feeding and evaluating the RF signal.

Insgesamt kann zusammengefasst werden, dass, sobald eine sinusförmige Ansteuerung eines Motors erfolgen soll, hohe Anforderungen an die Positionsmessung des Rotors gestellt werden, die zu zusätzlichem Hardwareaufwand und/oder zusätzlichem algorithmischen Aufwand führen.Overall, it can be summarized that, as soon as a sinusoidal control of a motor is to be made, high demands are placed on the position measurement of the rotor, which lead to additional hardware complexity and / or additional algorithmic effort.

In Einrichtungen zur Ansteuerung von BLDC-Motoren oder von permanentmagneterregten Synchronmaschinen ist es zur Generierung der Ansteuersignale stets nötig, wenigstens eine Phase mit einer festen Frequenz oder variablen Frequenz zu schalten. Beim Schalten treten oft unerwünschte Schwingungen während der Schaltvorgänge auf, die eine erhöhte Störabstrahlung hervorrufen und damit sowohl andere Systeme als auch das System selbst erheblich bis hin zum funktionalen Ausfall oder zur Zerstörung beeinträchtigen können.In devices for controlling BLDC motors or permanent-magnet-excited synchronous machines, it is always necessary to generate at least one phase with a fixed frequency or variable frequency in order to generate the drive signals. When switching often undesirable vibrations occur during the switching operations, which cause increased noise radiation and thus can significantly affect both other systems and the system itself to functional failure or destruction.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur direkten Kommutierung zwischen in Reihe geschalteten leistungselektronischen Stellgliedern sind in der Druckschrift DE 10 2008 026 499 A1 und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Kommutierungsgeschwindigkeit zwischen in Reihe geschalteten leistungselektronischen Stellgliedern mit induktiver Last sind in der Druckschrift DE 10 2008 026 500 A1 beschrieben, in denen die Störabstrahlung minimiert werden soll.An apparatus and a method for direct commutation between series-connected power electronic actuators are in the document DE 10 2008 026 499 A1 and a method and apparatus for controlling the commutation rate between series connected power electronic actuators with inductive load are disclosed in the document DE 10 2008 026 500 A1 described in which the emission of radiation should be minimized.

Der Aufbau einer solchen Vorrichtung mit dem zugehörigen Verfahren nach Druckschrift DE 10 2008 026 499 A1 ist in 2 dargestellt. In Motorsteuerungssystemen ist daher die Anwendung eines solchen Verfahrens zu empfehlen.The structure of such a device with the associated method according to document DE 10 2008 026 499 A1 is in 2 shown. In engine control systems, therefore, the use of such a method is recommended.

In der Vorrichtung zur direkten Kommutierung zwischen in Reihe geschalteten leistungselektronischen Stellgliedern in einer Leistungsschalteranordnung mit induktiver Last nach Druckschrift DE 10 2008 026 499 A1 sind die Stellglieder zwischen einem positiven Versorgungspotenzial VS und einem negativen Versorgungspotenzial GND angeordnet, von denen mindestens zwei Stellglieder aktiv ein und ausgeschaltet werden und über Steuersignalleitungen mit einer Ansteuerschaltung, die ein zentrale Steuereinheit mit darin befindlichen Teilschaltungen enthält, verbunden sind, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier- und Steuereinheit vorgeschaltet ist.In the device for direct commutation between series-connected power electronic actuators in a circuit breaker assembly with inductive load according to document DE 10 2008 026 499 A1 the actuators are arranged between a positive supply potential VS and a negative supply potential GND, of which at least two actuators are actively switched on and off and are connected via control signal lines to a drive circuit which contains a central control unit with sub-circuits therein, wherein the drive circuit is a higher-level Programming and control unit is connected upstream.

Mindestens zwei aktiv schaltende Stellglieder sind durch die Steuersignalleitungen mit der Ansteuerschaltung verbunden, wobei die Ansteuerschaltung durch mindestens einen Messsignalabgriff Messgrößen von der Leistungsschalteranordnung aufnimmt und Ansteuersequenzen für die aktiv schaltenden Stellglieder über die Steuersignalleitungen in Abhängigkeit des Signals auf einer Steuervorgabeschnittstelle und weiteren Vorgaben auf zwei Programmierschnittstellen zu der übergeordneten Programmier- und Steuereinheit erzeugt, wobei die Ansteuerschaltung folgende Baugruppen enthalten kann:

  • – eine Mess- und Bewertungsschaltung, welche Verbindungen zu mindestens einem Messsignalabgriff und zu mindestens einer Signalleitung der Steuervorgabeschnittstelle besitzt und über Zustandserfassungsleitungen Signale an die zentrale Steuereinheit überträgt, wobei die Signale der Zustandserfassungsleitungen in Verbindung zum Beginn und zum Ende der Kommutierung stehen,
  • – die zentrale Steuereinheit, welches mit der Mess- und Bewertungsschaltung über die Zustandserfassungsleitungen verbunden ist und mittels mindestens einer Signalleitung mit der Steuervorgabeschnittstelle und mittels mindestens einer Signalleitung zur Vorgabe von Zeitparametern auf der ersten Programmierschnittstelle mit der übergeordneten Programmier- und Steuereinheit in Verbindung steht,
  • – eine Hilfssignalschaltung, welche mit der zentralen Steuereinheit durch Totzeit-Parameterübergabeleitungen, durch Schaltzeit-Parameterübergabeleitungen und durch Hilfssignalrückführungsleitungen in Verbindung steht und mittels mindestens einer Signalleitung der Steuervorgabeschnittstelle mit der übergeordneten Programmier und Steuereinheit verbunden ist,
  • – mindestens zwei Ansteuerteilschaltungen, welche über Hilfssignalleitungen mit der Hilfssignalschaltung verbunden sind, und
  • – mindestens zwei Treiberschaltungen, die jeweils mindestens zwei Treiberteilstromquellen enthalten und die über Treibersteuerleitungen mit den Ansteuerteilschaltungen verbunden sind und mittels Signalleitungen zur Vorgabe der Treiberteilstromniveaus auf der zweiten Programmierschnittstelle mit der übergeordneten Programmier- und Steuereinheit in Verbindung stehen sowie über die Steuersignalleitungen mit der Leistungsschalteranordnung verbunden sind.
At least two actively switching actuators are connected by the control signal lines to the drive circuit, wherein the drive circuit receives by at least one Meßsignalabgriff measured variables from the circuit breaker assembly and drive sequences for the active switching Actuators via the control signal lines in response to the signal on a Steuerervorgabeschnittstelle and further specifications on two programming interfaces generated to the parent programming and control unit, the drive circuit may include the following modules:
  • A measurement and evaluation circuit which has connections to at least one measurement signal tap and to at least one signal line of the control interface and transmits signals to the central control unit via state sense lines, the signals of the state sense lines being connected to the start and end of the commutation,
  • The central control unit which is connected to the measurement and evaluation circuit via the state detection lines and is connected to the higher-level programming and control unit by means of at least one signal line with the control interface interface and by means of at least one signal line for specifying time parameters on the first programming interface;
  • An auxiliary signal circuit, which is connected to the central control unit by dead time parameter transfer lines, by switching time parameter transfer lines and by auxiliary signal return lines and is connected to the higher-level programming and control unit by means of at least one signal line of the control interface;
  • - At least two Ansteuerteilschaltungen, which are connected via auxiliary signal lines to the auxiliary signal circuit, and
  • - At least two driver circuits, each containing at least two driver partial current sources and are connected via driver control lines to the Ansteuerteilschaltungen and connected by signal lines for specifying the driver Teilstromniveaus on the second programming interface with the parent programming and control unit and are connected via the control signal lines to the circuit breaker assembly ,

In dem zugehörigen Verfahren erfolgen

  • – eine gleichzeitige Ansteuerung der beiden aktiv schaltenden Stellglieder derart, dass bei jedem Schaltvorgang eine direkte Stromübernahme zwischen der beiden aktiv schaltenden Stellgliedern stattfindet, mittels Ansteuersignalen aus der Ansteuerschaltung, wobei
  • – eine Erfassung des Zeitpunktes des Beginns der Kommutierung,
  • – eine schrittweise Regelung des Totzeitparameters unter Nutzung des Zeitpunktes des Beginns der Kommutierung und
  • – eine Erfassung des Zeitpunktes des Endes der Kommutierung
durchgeführt werden.In the associated method take place
  • - A simultaneous control of the two active-switching actuators such that each switching operation, a direct current transfer between the two active switching actuators takes place by means of control signals from the drive circuit, said
  • A detection of the time of the beginning of the commutation,
  • A stepwise regulation of the deadtime parameter using the time of the beginning of the commutation and
  • - A recording of the time of the end of the commutation
be performed.

Ein Problem der Vorrichtungen nach den Druckschriften DE 10 2008 026 499 A1 und DE 10 2008 026 500 A1 besteht darin, dass die Stromflussrichtung inherent im Verfahren ermittelt wird aber kein zur Positionsbestimmung nutzbares Signal an die übergeordnete Steuer- und Regelungseinheit weitergegeben wird.A problem of the devices according to the documents DE 10 2008 026 499 A1 and DE 10 2008 026 500 A1 consists in that the current flow direction is inherently determined in the process but no signal usable for determining the position is forwarded to the higher-level control and regulation unit.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Positionen eines Rotors in elektrischen Maschinen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass die Stromflussrichtung in den einzelnen Phasen des Rotors der elektrischen Maschine ermittelt und von der übergeordneten Steuer- und Regelungseinheit ausgewertet werden kann sowie dass eine sinusförmige Ansteuerung der elektrischen Maschinen erlaubt wird, ohne dabei einen hohen zusätzlichen Hardwareaufwand zu generieren.The invention is therefore based on the object to provide a device and a method for determining positions of a rotor in electrical machines, which are designed so suitable that the current flow direction determined in the individual phases of the rotor of the electric machine and the parent control and Control unit can be evaluated and that a sinusoidal control of the electrical machines is allowed, without generating a high additional hardware cost.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 – Einrichtung – und 21 – Verfahren – gelöst.The object is solved by the features of claims 1 - device - and 21 - method.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Position des Rotors von elektrischen Maschinen, die neben dem Rotor mit einem Stator versehen sind, besteht zumindest
aus einem Leistungsteil mit leistungselektronischen Stellgliedern,
aus einer Anordnung zur Ansteuerung des Leistungsteils sowie
aus einer übergeordneten Steuereinheit,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
eine Auswerteeinheit zur Erkennung/Feststellung der Stromflussrichtung eingebracht ist, die über eine Leitung oder mehrere Leitungen oder über ein Interface der übergeordneten Steuereinheit die Information über die Stromflussrichtung sign(I) permanent zur Verfügung stellt.
The device for determining the position of the rotor of electric machines, which are provided with a stator in addition to the rotor, exists at least
from a power unit with power electronic actuators,
from an arrangement for controlling the power unit as well
from a higher-level control unit,
wherein according to the characterizing part of patent claim 1
an evaluation unit for detecting / determining the current flow direction is introduced, which permanently provides the information about the current flow direction sign (I) via one or more lines or via an interface of the superordinate control unit.

Die Einrichtung zur Bestimmung von Positionen eines Rotors in elektrischen Maschinen, die neben dem Rotor mit einem Stator versehen ist, umfasst zumindest

  • – ein Leistungsteil mit leistungselektronischen Stellgliedern, die an den Rotor angeschlossen sind,
  • – eine Anordnung zum Ansteuern der leistungselektronischen Stellglieder,
  • – eine Messeinrichtung, die Signale zur Verfügung stellt,
  • – eine übergeordnete Steuereinheit zur Ansteuerung der elektrischen Maschine,
wobei die Messeinrichtung ein Signal zur Verfügung stellt, an dem die Stromflussrichtung sign(I) festgestellt werden kann, und die Anordnung zur Erkennung/Feststellung der Stromflussrichtung sign(I) eine Auswerteeinheit zur Auswertung des von der Messeinrichtung übermittelten Signals zu Feststellung der Stromflussrichtung sign(I) im Rotor der Maschine enthält.The device for determining positions of a rotor in electrical machines, which is provided with a stator in addition to the rotor, comprises at least
  • A power section with power electronic actuators connected to the rotor,
  • An arrangement for controlling the power electronic actuators,
  • - a measuring device that provides signals,
  • A higher-level control unit for controlling the electrical machine,
wherein the measuring device provides a signal at which the current flow direction sign (I) can be detected, and the arrangement for detecting / determining the current flow direction sign (I) an evaluation unit for evaluating the signal transmitted by the measuring device to determine the current flow direction sign ( I) in the rotor of the machine.

Die Auswerteeinheit zur Feststellung der Stromflussrichtung ist zwischen Messeinrichtung und Leistungsteil geschaltet und enthält zumindest eingangsseitig vier angeordnete Flip-Flops,

  • – zwei den Flip-Flops nachgeordnete, parallel angeordnete ODER-Glieder und
  • – ausgangsseitig ein den ODER-Gliedern nachgeschaltetes XOR-Glied.
The evaluation unit for determining the current flow direction is connected between the measuring device and the power unit and contains at least on the input side four arranged flip-flops,
  • - Two downstream of the flip-flops, arranged in parallel OR gates and
  • - On the output side of the OR gates downstream XOR gate.

Die vordem genannten Bauelemente der Auswerteeinheit sind derart miteinander verschaltet,
dass von den Ausgangsleitungen der Anordnung zur Detektion vom Beginn der Kommutierung und Ende der Kommutierung (Messeinrichtung) aus an das erste Flip-Flop und das zweite Flip-Flop die Ausgangsleitungen geführt, während an das dritte Flip-Flop und das vierte Flip-Flop die Ausgangsleitung geführt ist, wobei an die RESET-Eingänge R der vier parallel angeordneten Flip-Flops Leitungen geführt sind, die mit der PWM-Signale führenden Ausgangsleitung in Verbindung stehen und die mit dem PWM-Signal von Seiten der übergeordneten Steuereinheit bedient werden,
wobei dem ersten Flip-Flop und dem vierten Flip-Flop das ODER-Glied nachgeschaltet ist und dem zweiten Flip-Flop und dem dritten Flip-Flop das zweite ODER-Glied nachgeschaltet ist,
wobei vom Ausgang Q des ersten Flip-Flops eine Signalleitung an einen der Eingänge des ersten ODER-Gliedes zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_LS_H geführt ist,
wobei vom Ausgang Q des vierten Flip-Flops eine Signalleitung an den anderen Eingang des ersten ODER-Gliedes zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_LS_L geführt ist,
wobei vom Ausgang Q des zweiten Flip-Flops eine Signalleitung an einen der Eingänge des zweiten ODER-Gliedes zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_HS_L geführt ist,
wobei vom Ausgang Q des dritten Flip-Flops eine Signalleitung an den zweiten Eingang des zweiten ODER-Gliedes zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_HS_H geführt ist,
wobei vom Ausgang des ersten ODER-Gliedes eine Signalleitung zur übergeordneten Steuereinheit, auf der das Freilaufsignal FRW_LS übertragen wird, und vom Ausgang des zweiten ODER-Gliedes eine Signalleitung zur übergeordneten Steuereinheit, auf der das Freilaufsignals FRW_HS übertragen wird, geführt sind,
wobei eine erste Abzweigleitung der Signalleitung an den ersten Eingang des XOR-Gliedes geführt und eine zweite Abzweigleitung der Signalleitung an den zweiten Eingang des XOR-Gliedes geführt sind,
wobei vom XOR-Glied eine Signalleitung an die übergeordnete Signalleitung geführt ist, auf der das Bestätigungssignal „valid” übertragen wird.
The aforementioned components of the evaluation unit are interconnected in such a way,
from the output lines of the arrangement for detection from the beginning of the commutation and the end of the commutation (measuring device) to the first flip-flop and the second flip-flop, the output lines out, while the third flip-flop and the fourth flip-flop the Output line is guided, wherein the RESET inputs R of the four parallel flip-flops lines are guided, which are in communication with the PWM signals leading output line and which are operated with the PWM signal from the parent control unit,
wherein the first flip-flop and the fourth flip-flop, the OR gate is connected downstream and the second flip-flop and the third flip-flop, the second OR gate,
wherein from the output Q of the first flip-flop, a signal line is fed to one of the inputs of the first OR gate for transmitting the free-wheeling signal FRW_LS_H,
wherein a signal line is led from the output Q of the fourth flip-flop to the other input of the first OR gate for transmitting the free-wheeling signal FRW_LS_L,
wherein the output Q of the second flip-flop a signal line to one of the inputs of the second OR gate for transmitting the freewheel signal FRW_HS_L is performed,
wherein from the output Q of the third flip-flop, a signal line is fed to the second input of the second OR gate for transmitting the free-wheeling signal FRW_HS_H,
wherein from the output of the first OR gate, a signal line to the higher-level control unit, on which the freewheel signal FRW_LS is transmitted, and the output of the second OR gate, a signal line to the higher-level control unit, on which the freewheel signal FRW_HS is transmitted out,
wherein a first branch line of the signal line is led to the first input of the XOR gate and a second branch line of the signal line is led to the second input of the XOR gate,
wherein the XOR gate, a signal line is guided to the higher-level signal line on which the confirmation signal "valid" is transmitted.

Die zumindest einen Rotor aufweisende elektrische Maschine kann ein BLDC-Motor oder eine permanentmagneterregten Synchronmaschine sein.The electric machine having at least one rotor may be a BLDC motor or a permanent-magnet-excited synchronous machine.

Die Messeinrichtung kann zwei Komparatoren enthalten, die die Spannung am oberen Messpunkt MP mit einer positiven Referenzspannung und einer negativen Referenzspannung vergleichen, wobei das Ausgangssignal didt_p eine positive Stromänderung und das Ausgangssignal didt_n eine negative Stromänderung an der betreffenden Schaltflanke anzeigen.The measuring device may contain two comparators which compare the voltage at the upper measuring point MP with a positive reference voltage and a negative reference voltage, the output signal didt_p indicating a positive current change and the output signal didt_n indicating a negative current change at the relevant switching edge.

In der Auswerteeinheit indikatiert das Ausgangssignal FRW_LS, dass die Stromflussrichtung vom Motor in den Phasenanschluss des Leistungsteils gerichtet ist, wobei das Ausgangssignal FRW_HS indikatiert, dass die Stromflussrichtung vom Leistungsteil in den Motor gerichtet ist und das Ausgangssignal „valid” anzeigt, dass die Ausgabe der Auswerteeinheit korrekt ist. In the evaluation unit, the output signal FRW_LS indicates that the current flow direction from the motor is directed into the phase connection of the power unit, wherein the output signal FRW_HS indicates that the current flow direction is directed from the power unit to the motor and the output signal "valid" indicates that the output of the evaluation unit correct is.

Die Auswerteeinheit kann in einem System zur Motoransteuerung enthalten sein, das aus der bekannten Vorrichtung besteht, die in der Druckschrift DE 10 2008 026 499 A1 beschrieben ist, wobei zusätzlich in eine zentrale Steuereinheit die Anordnung eingefügt ist, wobei der Ausgang dieser Baugruppe über eine oder mehrere separate Leitungen an die übergeordnete Steuereinheit geführt ist und das Verfahren zur Synchronisierung der Position in der übergeordneten Steuereinheit 5 ausgeführt wird.The evaluation unit can be contained in a system for motor control, which consists of the known device described in the document DE 10 2008 026 499 A1 is described, wherein additionally in a central control unit, the arrangement is inserted, wherein the output of this module is guided via one or more separate lines to the higher-level control unit and the method for synchronizing the position in the parent control unit 5 is performed.

Die Information über die Stromrichtung in den Phasenanschlüssen kann anstelle über separate Leitungen über die bereits existierende Schnittstelle von der Auswerteeinheit zur übergeordneten Steuereinheit übertragen werden.The information about the current direction in the phase connections can be transmitted instead of via separate lines via the already existing interface of the evaluation to the parent control unit.

Die Auswerteeinheiten können in ein herkömmliches System zur Ansteuerung von BLDC-Motoren und von permanentmagneterregten Synchronmaschinen 2 nach dem Stand der Technik integriert sein, wobei der Ausgang der Auswerteeinheit über eine Leitung mit der übergeordneten Steuereinheit verbunden ist und ihr die Information über die Stromflussrichtung in den Phasenanschlüssen zur Verfügung stellt.The evaluation units can be used in a conventional system for the control of BLDC motors and permanent magnet synchronous machines 2 integrated according to the prior art, wherein the output of the evaluation unit is connected via a line to the superordinate control unit and it provides the information about the current flow direction in the phase terminals.

Bei extrem niedrigem Laststrom kann die Stromänderung in der Induktivität an den Schaltflanken nicht ausreichen, um die Komparatoren sicher auszulösen, wobei das Ausgangssignal „valid” auf niedrigen Pegel wechselt und eine andere Möglichkeit der Feststellung des Vorzeichens sign(I) des Stroms IMOT(t) oder eine andere Art der Detektion von Positionen eines Rotors auslöst.At extremely low load current, the current change in the inductance at the switching edges may not be sufficient to hold the comparators safely triggering, wherein the output signal "valid" to low level and another possibility of determining the sign sign (I) of the current I MOT (t) or another type of detection of positions of a rotor triggers.

In der Auswerteeinheit zur Stromrichtungserkennung kann für niedrige Last ströme ein Freilauf am leistungselektronischen Stellglied zur negativen Versorgungsspannung detektiert werden, wobei zur Funktion der Auswerteeinheit eine geringe Totzeit beim Umschalten der leistungselektronischen Stellglieder nötig ist, wobei innerhalb dieser Totzeit eine Vergleichereinheit die Phasenspannung UPH(t) mit einer geringen negativen Spannung vergleicht, wobei ein Rücksetzsignal R das Flip-Flop zu Beginn jeder Schaltflanke zurücksetzt, und, wenn ein Freilauf am leistungselektronischen Stellglied zur negativen Versorgungsspannung (–0,2 V) auftritt, wird das Flip-Flop gesetzt.In the evaluation unit for current direction detection can be detected for low load currents freewheel on power electronic actuator to the negative supply voltage, the function of the evaluation a small dead time when switching the power electronic actuators is necessary, within this dead time a comparator unit, the phase voltage U PH (t) compares with a low negative voltage, wherein a reset signal R resets the flip-flop at the beginning of each switching edge, and when a freewheel on the power electronic actuator to the negative supply voltage (-0.2 V) occurs, the flip-flop is set.

Das Verfahren zur Bestimmung der Position des Rotors von elektrischen Maschinen, mit einer vorgenannten Anordnung, bestehend zumindest aus dem Motor mit zumindest einem Rotor und einem Stator, mit einem Leistungsteil mit leistungselektronischen Stellgliedern, mit einer Anordnung zur Ansteuerung des Leistungsteils sowie mit einer übergeordneten Steuereinheit,
weist gemäß dem Patentanspruch 21 folgenden Schritt auf,
dass die Generierung der Ansteuersignale für die elektrische Maschine so erfolgt, dass die Umkehr der Stromflussrichtung in mindestens einer Phase zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb der Generierung der ausgegebenen mittleren Phasenspannung UPH erfolgt.
The method for determining the position of the rotor of electric machines, with an aforementioned arrangement consisting at least of the motor with at least one rotor and a stator, with a power unit with power electronic actuators, with an arrangement for controlling the power unit and with a higher-level control unit,
according to claim 21 has the following step,
the generation of the drive signals for the electric machine is effected such that the reversal of the direction of current flow in at least one phase takes place at a specific time within the generation of the output average phase voltage U PH .

Der Zielzeitpunkt für die Umkehr der Stromflussrichtung kann der Vorzeichenwechsel ±sign(I) der mittleren Ansteuerspannung der betreffenden Phase oder das Erreichen der mittleren Ansteuerspannung von der halben positiven Versorgungsspannung sein.The target time for the reversal of the current flow direction may be the sign change ± sign (I) of the mean drive voltage of the relevant phase or the achievement of the average drive voltage of half the positive supply voltage.

Der Zielzeitpunkt für die Umkehr der Stromflussrichtung kann eine konstante Zeit vor dem Nulldurchgang oder hinter dem Nulldurchgang der mittleren Phasenspannung oder dem Erreichen der mittleren Phasenspannung UPH der halben positiven Versorgungsspannung sein.The target time for the reversal of the current flow direction may be a constant time before the zero crossing or after the zero crossing of the average phase voltage or the achievement of the average phase voltage U PH of half the positive supply voltage.

Der Zielzeitpunkt für die Umkehr der Stromflussrichtung kann durch eine konstante Phasenverschiebung gegenüber dem Nulldurchgang der mittleren Phasenspannung oder dem Erreichen der mittleren Phasenspannung UPH der halben positiven Versorgungsspannung gegeben sein.The target time for the reversal of the current flow direction can be given by a constant phase shift relative to the zero crossing of the average phase voltage or the achievement of the average phase voltage U PH of half the positive supply voltage.

Die Phasenverschiebung oder die Zeitdifferenz können abhängig von der detektierten Position des Rotors variiert werden, um geometrische Ungenauigkeiten der Maschine 2 zu kompensieren.The phase shift or the time difference may be varied depending on the detected position of the rotor to avoid geometric inaccuracies of the machine 2 to compensate.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass zur Positionsdetektion das Vorzeichen des Stromes IMOT(t) an wenigstens eine Phase des Rotors der Maschine (2) überwacht wird und der Vorzeichenwechsel mit dem Zeitverlauf der generierten Phasenspannung UPH(t) synchronisiert wird.The essence of the invention is that for position detection, the sign of the current I MOT (t) to at least one phase of the rotor of the machine ( 2 ) is monitored and the sign change is synchronized with the time course of the generated phase voltage U PH (t).

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.Further developments and advantageous embodiments of the invention are specified in further subclaims.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels mehrerer Zeichnungen erläutert.The invention will be explained with reference to exemplary embodiments by means of several drawings.

Es zeigen:Show it:

1 einen Aufbau einer herkömmlichen Einrichtung zur Steuerung einer elektrischen Maschine, z. B. für bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) oder permanentmagneterregte Synchronmaschinen (PMSM) oder Synchronmaschinen im Allgemeinen, 1 a structure of a conventional means for controlling an electric machine, for. As for brushless DC motors (BLDC motors) or permanent magnet synchronous machines (PMSM) or synchronous machines in general,

2 eine Anordnung zur Reduzierung der Störabstrahlung nach Druckschrift DE 10 2008 026 499 A1 , 2 an arrangement for reducing the noise emission according to document DE 10 2008 026 499 A1 .

3 Zeitverläufe von Phasenspannung und EMK (3a) sowie Phasenstrom (3b) in einer Phase des Motorsteuerungssystems, 3 Time curves of phase voltage and EMF ( 3a ) as well as phase current ( 3b ) in one phase of the engine control system,

4 eine Ausgabe der Stromrichtung bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 4 an output of the current direction in an application of the method according to the invention,

5 eine Anordnung zur Detektion von Beginn einer Kommutierung und Ende einer Kommutierung der leistungselektronischen Stellglieder nach dem Stand der Technik, 5 an arrangement for detecting the beginning of a commutation and the end of a commutation of the power electronic actuators according to the prior art,

6 eine Anordnung zur Erkennung der Stromflussrichtung in der Phase gemäß der Erfindung, 6 an arrangement for detecting the current flow direction in the phase according to the invention,

7 eine Anordnung zur Erkennung der Stromflussrichtung bei geringem Laststrom gemäß der Erfindung, 7 an arrangement for detecting the current flow direction at low load current according to the invention,

8 eine Anordnung zum Rücksetzen der Anordnung aus 7 gemäß der Erfindung, 8th an arrangement for resetting the arrangement 7 according to the invention,

9 eine erweiterte erfindungsgemäße Anordnung zum störarmen Schalten und zum gleichzeitigen Ansteuern eines BLDC-Motors oder einer permanentmagneterregten Synchronmaschine,
und
9 an expanded arrangement according to the invention for the low-noise switching and simultaneous driving of a BLDC motor or a permanent-magnet-excited synchronous machine,
and

10 eine erfindungsgemäße Anordnung zum Ansteuern von BLDC-Motoren oder von permanentmagneterregten Synchronmaschinen. 10 an inventive arrangement for driving BLDC motors or permanent magnet synchronous machines.

In den 3a und 3b wird der Verlauf der generierten Phasenspannung UPH(t) und der EMK –UEMK(t) des Motors (3a) sowie der Verlauf des zugehörigen Phasenstroms IMOT(t) (3b) jeweils über der Zeit t dargestellt.In the 3a and 3b the course of the generated phase voltage U PH (t) and the EMK -U EMK (t) of the motor ( 3a ) and the course of the associated phase current I MOT (t) ( 3b ) are each shown over the time t.

Das hier vorgeschlagene Verfahren wertet das Vorzeichen sign(I) des Phasenstroms IPH(t) aus und bringt den Zeitpunkt tW des Vorzeichenwechsels ±sign(I) des Phasenstroms IMOT(t) in Übereinstimmung mit dem Zeitverlauf der Phasenspannung UPH(t). Dazu ist eine Information über das Vorzeichen sign(I) des Phasenstroms IMOT(t) nötig. Diese Information des Vorzeichens sign(I) ist in 4 dargestellt.The method proposed here evaluates the sign sign (I) of the phase current I PH (t) and brings the instant t W of the sign change ± sign (I) of the phase current I MOT (t) in accordance with the time course of the phase voltage U PH (t ). For this purpose, information about the sign sign (I) of the phase current I MOT (t) is necessary. This information of the sign sign (I) is in 4 shown.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat das Ziel, den Vorzeichenwechsel von + sign(I) in –sign(I) oder umgekehrt, entspricht im Folgenden ±sign(I), des Stroms IMOT(t) mit der ausgegebenen Phasenspannung UPH(t) zu synchronisieren. Dazu kann entweder

  • – das Vorzeichen sign(I) des Stroms IMOT(t) zu einem bestimmten Zeitpunkt t abgefragt werden und eine entsprechende Generierung eines Korrektursignals erfolgen oder
  • – der Zeitpunkt tW (in 4) des Vorzeichenwechsels ±sign(I) des Phasenstroms IMOT(t) vom Verfahren abgefragt und je nach Lage innerhalb der Generierung der Phasenspannung UPH(t) auch dort ein korrigierender Eingriff in die Generierung der Phasenspannung UPH(t) vorgenommen werden.
The method according to the invention has the goal of changing the sign change from + sign (I) to -sign (I) or vice versa, corresponds in the following to sign (I), of the current I MOT (t) with the output phase voltage U PH (t) synchronize. This can either
  • - The sign sign (I) of the current I MOT (t) are queried at a certain time t and carried out a corresponding generation of a correction signal or
  • - the time t W (in 4 ) of the sign change ± sign (I) of the phase current I MOT (t) queried by the method and depending on the location within the generation of the phase voltage U PH (t) also there a corrective intervention in the generation of the phase voltage U PH (t) are made.

Dazu wird die Frequenz der generierten Phasenspannung UPH(t) entweder verringert oder erhöht, so dass im stationären Zustand der Vorzeichenwechsel ±sign(I) des Phasenstroms IMOT(t) vorzugsweise gleichzeitig mit dem Vorzeichenwechsel ±sign(I) der Phasenspannung UPH(t) auftritt. Die Messung kann z. B. einmal pro einer elektrischen Umdrehung des Rotors oder bis zu sechsmal pro einer elektrischen Umdrehung des Rotors oder noch seltener durchgeführt werden. Je häufiger die Auswertung des Vorzeichenwechsels ±sign(I) stattfindet, desto schneller kann das Verfahren auf Drehzahländerungen oder Laständerungen des Rotors reagieren. Je seltener die Auswertung stattfindet, desto geringer ist die Anforderung an die Prozessierungsgeschwindigkeit der Einrichtung 1 zur Steuerung für den Motor 2.For this purpose, the frequency of the generated phase voltage U PH (t) is either reduced or increased, so that in the steady state the sign change ± sign (I) of the phase current I MOT (t) preferably simultaneously with the sign change ± sign (I) of the phase voltage U PH (t) occurs. The measurement can z. B. once per one electrical revolution of the rotor or up to six times per one electrical revolution of the rotor or even less frequently performed. The more often the evaluation of the sign change ± sign (I) takes place, the faster the method can react to speed changes or load changes of the rotor. The less frequently the evaluation takes place, the lower the requirement for the processing speed of the device 1 for control of the engine 2 ,

Zur parametrischen Anpassung an die Zeitkonstanten des Motors 2 kann das Verfahren auch auf eine zeitliche Verschiebung der Nulldurchgänge von Phasenstrom IMOT(t) und generierter Phasenspannung UPH(t) regeln. Die zeitliche Verschiebung kann z. B. abhängig von Parametern des Motors 2 wie Induktivität aber auch von Lastverhältnissen und Amplitude des Motorstroms IMOT(t) generiert werden.For parametric adaptation to the time constants of the motor 2 For example, the method can also control a time shift of the zero crossings of the phase current I MOT (t) and the generated phase voltage U PH (t). The time shift can z. B. depending on parameters of the engine 2 how inductance but also of load conditions and amplitude of the motor current I MOT (t) are generated.

Die zum Verfahren gehörende Einrichtung 1 für eine elektrische Maschine 2 mit Rotor und Stator, z. B. einen BLDC-Motor oder eine permanentmagneterregte Synchronmaschine, umfasst gemäß dem Stand der Technik zumindest

  • – einen Leistungsteil 3 mit leistungselektronischen Stellgliedern,
  • eine Anordnung 50 zum Ansteuern der leistungselektronischen Stellglieder,
  • eine Messeinrichtung 55, die mit einer Messinduktivität 54 verbunden ist und die ausgangsseitig Signale 56 zur Verfügung stellt,
  • – eine übergeordnete Steuereinheit 5 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 2, z. B. des BLDC-Motors oder der permanentmagneterregten Synchronmaschine.
The device belonging to the procedure 1 for an electric machine 2 with rotor and stator, z. As a BLDC motor or a permanent magnet synchronous machine, according to the prior art comprises at least
  • - a power unit 3 with power electronic actuators,
  • - an arrangement 50 for driving the power electronic actuators,
  • - a measuring device 55 that with a measuring inductance 54 is connected and the output side signals 56 provides
  • - a higher-level control unit 5 for controlling the electric machine 2 , z. B. the BLDC motor or the permanent magnet synchronous machine.

Die meisten der genannten Einheiten sind bereits in bekannten Einrichtungen zur Ansteuerung enthalten, die aber keine Detektion von Positionen eines Rotors enthalten.Most of the mentioned units are already contained in known devices for driving, but do not contain any detection of positions of a rotor.

Erfindungsgemäß sind zur Ansteuerung zu ergänzen:

  • – die Messeinrichtung 55, die mit einer Messinduktivität 54 verbunden ist und ein Signal zur Verfügung stellt, an dem die Flussrichtung des Stromes IMOT(t) festgestellt werden kann, und
  • – die Auswerteeinheit 9 zur Erkennung/Feststellung der Stromflussrichtung.
According to the invention, the following must be added to the control:
  • - the measuring device 55 that with a measuring inductance 54 is connected and provides a signal at which the flow direction of the current I MOT (t) can be detected, and
  • - the evaluation unit 9 for detecting / determining the current flow direction.

Besonders interessant ist die Anwendung des hier vorgeschlagenen Verfahrens, wenn eines der Verfahren, die in der Druckschrift DE 10 2008 026 499 A1 oder in der Druckschrift DE 10 2008 026 500 A1 beschrieben sind, zum Einsatz kommt, da diese die Messeinrichtung 55, die ein Signal 56 zur Verfügung stellt, an dem die Stromflussrichtung festgestellt werden kann, bereits enthält. Somit ist dort nur noch die Auswerteeinheit zur Erkennung/Feststellung der Stromflussrichtung zu ergänzen. Da diese rein digital realisierbar ist, fallen in modernen Applikationssystemen, die eine hohe Integrationsdichte besitzen, praktisch keine zusätzlichen Kosten an.Particularly interesting is the application of the method proposed here, if one of the methods described in the document DE 10 2008 026 499 A1 or in the publication DE 10 2008 026 500 A1 are used, since these are the measuring device 55 that a signal 56 contains, at which the current flow direction can be determined already contains. Thus, there is only the evaluation to complete the detection / determination of the current flow direction. Since this is purely digitally feasible, in modern application systems which have a high integration density, practically no additional costs are incurred.

Eine vorzugsweise Ausführungsform der Messeinrichtung 55, die ein Signal zur Verfügung stellt, an dem die Stromflussrichtung festgestellt werden kann, ist in 2 und 5 dargestellt.A preferred embodiment of the measuring device 55 , which provides a signal at which the current flow direction can be detected, is in 2 and 5 shown.

Eine (oft bereits im Aufbau enthaltene parasitäre) Induktivität 54, wie in 2 gezeigt ist, wird genutzt, um an jeder Schaltflanke die Stromänderung im leistungselektronischen Stellglied 51, 52 zur negativen Versorgungsspannung messbar werden zu lassen. Dazu sind zwei Komparatoren 7 und 8 eingesetzt, wie in 5 gezeigt. Der erste Komparator 7 vergleicht die Spannung am oberen Messpunkt MP mit einer positiven Referenzspannung +Vref und der parallel geschaltete zweite Komparator 8 vergleicht die Spannung am oberen Messpunkt MP mit einer negativen Referenzspannung –Vref. Das Ausgangssignal didt_p des ersten Komparators 7 indikatiert eine positive Stromänderung und das Ausgangssignal didt_n des zweiten Komparators 8 indikatiert eine negative Stromänderung an der betreffenden Schaltflanke.A (often already in the structure contained parasitic) inductance 54 , as in 2 is shown, at each switching edge, the current change in the power electronic actuator 51 . 52 become measurable to the negative supply voltage to let. These are two comparators 7 and 8th used as in 5 shown. The first comparator 7 compares the voltage at the upper measuring point MP with a positive reference voltage + Vref and the second comparator connected in parallel 8th compares the voltage at the upper measuring point MP with a negative reference voltage -Vref. The output didt_p of the first comparator 7 indicates a positive current change and the output didt_n of the second comparator 8th indicates a negative current change at the relevant switching edge.

Die erfindungsgemäße Auswerteeinheit 9 zur Erkennung/Feststellung der Stromflussrichtung wertet die von den Komparatoren 7 und 8 übermittelten Ausgangssignale didt_p und didt_n gemeinsam mit dem steuernden Pulsweitenmodulations-(PWM)-Signal, das von der übergeordneten Programmier- und Steuereinheit 5 über die Leitung 20 bereitgestellt wird, aus. Eine bevorzugte Ausführungsform der Auswerteeinheit 9 ist in 6 dargestellt.The evaluation unit according to the invention 9 for detecting / determining the current flow direction evaluates the from the comparators 7 and 8th transmitted output signals didt_p and didt_n together with the controlling pulse width modulation (PWM) signal provided by the higher level programming and control unit 5 over the line 20 is provided. A preferred embodiment of the evaluation unit 9 is in 6 shown.

Die Auswertereinheit 9 umfasst zumindest

  • – eingangsseitig vier Flip-Flops 10, 11, 12, 13,
  • – zwei den Flip-Flops 10, 11, 12, 13 nachgeordnete ODER-Glieder 21, 22 und
  • – ausgangsseitig ein den ODER-Gliedern 21, 22 nachgeschaltetes XOR-Glied 27,
die derart miteinander verschaltet sind,
dass
von den Ausgangsleitungen 14, 15 der Anordnung zur Detektion vom Beginn der Kommutierung und Ende der Kommutierung (Messeinrichtung 55) aus an das erste Flip-Flop 10 und das zweite Flip-Flop 11 die Ausgangsleitungen 14 geführt, während an das dritte Flip-Flop 12 und das vierte Flip-Flop 13 die Ausgangsleitung 15 geführt ist,
wobei an die RESET-Eingänge R der vier Flip-Flops 10, 11, 12, 13 Leitungen 16, 17, 18, 19 geführt sind, die mit der PWM-Signale führenden Ausgangsleitung 20 in Verbindung stehen und die mit diesem PWM-Signal von Seiten der übergeordneten Steuereinheit 5 bedient werden,
wobei dem ersten Flip-Flop 10 und dem vierten Flip-Flop 13 das ODER-Glied 21 nachgeschaltet ist und
dem zweiten Flip-Flop 11 und dem dritten Flip-Flop 13 das zweite ODER-Glied 22 nachgeschaltet ist,
wobei vom Ausgang Q des ersten Flip-Flops 10 eine Signalleitung 23 an einen der Eingänge des ersten ODER-Gliedes 21 zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_LS_H geführt ist,
wobei vom Ausgang Q des vierten Flip-Flops 13 eine Signalleitung 24 an den anderen Eingang des ersten ODER-Gliedes 21 zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_LS_L geführt ist,
wobei vom Ausgang Q des zweiten Flip-Flops 11 eine Signalleitung 25 an einen der Eingänge des zweiten ODER-Gliedes 22 zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_HS_L geführt ist,
wobei vom Ausgang Q des dritten Flip-Flops 12 eine Signalleitung 26 an den zweiten Eingang des zweiten ODER-Gliedes 22 zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_HS_H geführt ist,
wobei vom Ausgang des ersten ODER-Gliedes 21 eine Signalleitung 28 zur übergeordneten Steuereinheit 5, auf der das Freilaufsignal FRW_LS übertragen wird, und vom Ausgang des zweiten ODER-Gliedes 22 eine Signalleitung 29 zur übergeordneten Steuereinheit 5, auf der das Freilaufsignals FRW_HS übertragen wird, geführt sind,
wobei eine erste Abzweigleitung 30 der Signalleitung 28 an den ersten Eingang des XOR-Gliedes 27 geführt und eine zweite Abzweigleitung 31 der Signalleitung 29 an den zweiten Eingang des XOR-Gliedes 27 geführt sind,
wobei vom XOR-Glied 27 eine Signalleitung 32 an die übergeordnete Signalleitung 5 geführt ist, auf der das Bestätigungssignal „valid” übertragen wird.The evaluation unit 9 includes at least
  • - Four flip-flops on the input side 10 . 11 . 12 . 13 .
  • - two of the flip-flops 10 . 11 . 12 . 13 downstream OR members 21 . 22 and
  • - On the output side, the OR elements 21 . 22 downstream XOR element 27 .
which are interconnected in such a way
that
from the output lines 14 . 15 the arrangement for detection of the beginning of the commutation and end of the commutation (measuring device 55 ) off to the first flip-flop 10 and the second flip-flop 11 the output lines 14 passed while on the third flip-flop 12 and the fourth flip-flop 13 the output line 15 is guided,
being to the RESET inputs R of the four flip-flops 10 . 11 . 12 . 13 cables 16 . 17 . 18 . 19 are guided, with the PWM signals leading output line 20 and communicate with this PWM signal from the parent control unit 5 to be served,
wherein the first flip-flop 10 and the fourth flip-flop 13 the OR gate 21 is downstream and
the second flip-flop 11 and the third flip-flop 13 the second OR gate 22 is downstream,
from the output Q of the first flip-flop 10 a signal line 23 to one of the inputs of the first OR gate 21 is conducted to transmit the freewheel signal FRW_LS_H,
from the output Q of the fourth flip-flop 13 a signal line 24 to the other input of the first OR gate 21 for the transmission of the freewheel signal FRW_LS_L is performed,
from the output Q of the second flip-flop 11 a signal line 25 to one of the inputs of the second OR gate 22 is carried to transmit the freewheel signal FRW_HS_L,
from the output Q of the third flip-flop 12 a signal line 26 to the second input of the second OR gate 22 is conducted to transmit the freewheel signal FRW_HS_H,
being the output of the first OR gate 21 a signal line 28 to the higher-level control unit 5 on which the freewheel signal FRW_LS is transmitted, and the output of the second OR gate 22 a signal line 29 to the higher-level control unit 5 , on which the freewheeling signal FRW_HS is transmitted, are guided,
wherein a first branch line 30 the signal line 28 to the first input of the XOR gate 27 guided and a second branch line 31 the signal line 29 to the second input of the XOR gate 27 are guided,
where from the XOR member 27 a signal line 32 to the higher-level signal line 5 on which the confirmation signal "valid" is transmitted.

Der Aufbau ist so verschaltet, dass, wenn gültiges Signal didt_p bzw. didt_n zur Verfügung steht, immer genau eines der Flip-Flops ein ,1'-Signal ausgibt. Im Zeitintervall PWM = '1' gibt das Flip-Flop 10 eine ,1' aus, wenn didt_p = '1' oder Flip-Flop 12 gibt eine ,1' aus, wenn didt_n = '1'. Im Zeitintervall PWM = '0' gibt das Flip-Flop 11 eine ,1' aus, wenn didt_p = '1' oder Flip-Flop 13 gibt eine ,1' aus, wenn didt_n = '1'. Die beiden ODER-Gatter fassen jeweils ein Signalpaar für PWM = '1' und PWM = '0' zu einem Ausgangssignal FRW_LS bzw. FRW_HS zusammen. Das XOR-Glied überwacht, dass stets genau eines der beiden Signals FRW_LS bzw. FRW_HS ,1' ist. Dann ist das Ausgangssignal ein gültiges Signal und das Signal ,valid' wird aktiviert. Anderenfalls ist das Ausgangssignal nicht gültig und valid = '0' wird ausgegeben.The structure is interconnected such that, if valid signal didt_p or didt_n is available, exactly one of the flip-flops always outputs a '1' signal. In the time interval PWM = '1' gives the flip-flop 10 a '1' off, if didt_p = '1' or flip-flop 12 returns a '1' if didt_n = '1'. In the time interval PWM = '0' gives the flip-flop 11 a '1' off, if didt_p = '1' or flip-flop 13 returns a '1' if didt_n = '1'. The two OR gates each combine a signal pair for PWM = '1' and PWM = '0' together to form an output signal FRW_LS or FRW_HS. The XOR gate monitors that exactly one of the two signals FRW_LS and FRW_HS, 1 'is always. Then the output signal is a valid signal and the valid signal is activated. Otherwise, the output signal is not valid and valid = '0' is output.

Das Ausgangssignal FRW_LS indikatiert, dass die Stromflussrichtung vom Rotor des Motors 2 in den Phasenanschluss des Leistungsteils 3 gerichtet ist. Das Ausgangssignal FRW_HS indikatiert, dass die Stromflussrichtung vom Leistungsteil 3 in den Rotor des Motors 2 gerichtet ist. Das Ausgangssignal „valid” zeigt an, dass die Ausgabe der Auswerteeinheit 9 korrekt ist.The output signal FRW_LS indicates that the current flow direction from the rotor of the motor 2 in the phase connection of the power unit 3 is directed. The output signal FRW_HS indicates that the current flow direction from the power section 3 in the rotor of the engine 2 is directed. The output signal "valid" indicates that the output of the evaluation unit 9 correct is.

Die Messung der Stromflussrichtung mit der Induktivität benötigt in der Applikation einen Mindeststrom, um korrekt zu funktionieren. In einigen Spezialfällen bei extrem niedrigem Laststrom kann es nötig sein, dass die Stromänderung in der Induktivität an den Schaltflanken nicht ausreicht, um die Komparatoren 7 und 8 aus 5 sicher auszulösen. In diesem Fall kann das Ausgangssignal „valid” auf niedrigen Pegel wechseln und eine andere Möglichkeit der Feststellung des Vorzeichens sign(I) des Stroms oder eine andere Art der Detektion von Positionen eines Rotors ist nötig.The measurement of the current flow direction with the inductance requires a minimum current in the application in order to function correctly. In some special cases with extremely low load current, it may be necessary for the current variation in the inductance at the switching edges to be insufficient for the comparators 7 and 8th out 5 safely trigger. In this case, the output signal "valid" can change to low level and another way of determining the sign sign (I) of the current or another type of detection of positions of a rotor is necessary.

Für diesen Fall ist eine andere bevorzugte Form der Anordnung 33 zur Stromrichtungserkennung für niedrige Lastströme in 7 dargestellt.In this case, another preferred form of the arrangement 33 for current direction detection for low load currents in 7 shown.

Die Anordnung 33 umfasst

  • eine Vergleichereinheit 34, an deren Eingänge eine erste Signalleitung 35 zur Übertragung der Phasenspannung UPH(t) und eine zweite Signalleitung 36 zur Übertragung der Lastspannung (–0,2 V) geführt sind,
  • – ein Flip-Flop 37, dessen erster Eingang mit der Ausgangsleitung 38 zur Signalübertragung des Vergleicherergebnisses und dessen zweiter Eingang D mit „1” beaufschlagt wird, wobei vom Ausgang des Flip-Flops 37 eine Signalleitung 39 an die übergeordnete Steuereinheit 5 geführt ist.
The order 33 includes
  • - a comparator unit 34 , at whose inputs a first signal line 35 for transmitting the phase voltage UPH (t) and a second signal line 36 for the transmission of the load voltage (-0.2 V) are performed,
  • - a flip-flop 37 , whose first input to the output line 38 for signal transmission of the comparison result and whose second input D is applied with "1", wherein the output of the flip-flop 37 a signal line 39 to the higher-level control unit 5 is guided.

In der Anordnung 33 wird ein Freilauf am leistungselektronischen Stellglied zur negativen Versorgungsspannung detektiert. Zur ordnungsgemäßen Funktion dieser Anordnung 33 ist eine geringe Totzeit beim Umschalten der leistungselektronischen Stellglieder nötig. Innerhalb dieser Totzeit vergleicht eine Vergleichereinheit 34 die Phasenspannung UPH(t) mit einer geringen negativen Spannung (–0,2 V). Ein Rücksetzsignal R setzt das Flip-Flop 37 zu Beginn jeder Schaltflanke zurück. Tritt ein Freilauf am leistungselektronischen Stellglied zur negativen Versorgungsspannung (–0,2 V) auf, so wird das Flip-Flop 37 gesetzt. Eine bevorzugte Flankendetektor-Anordnung 40 zum Rücksetzen des Flip-Flops 37 an jeder Flanke ist in 8 dargestellt. Sie erzeugt an jeder eintreffenden Flanke einen kurzen Impuls, wobei die Flankendetektor-Anordnung 40 zumindest umfasst:

  • – einen Negator 41 und
  • – ein XOR-Glied 42, das über seine Ausgangsleitung 43 das Signal R zum Rücksetzen übermittelt.
In the arrangement 33 a freewheel is detected at the power electronic actuator to the negative supply voltage. For proper operation of this arrangement 33 a small dead time when switching the power electronic actuators is necessary. Within this dead time, a comparator unit compares 34 the phase voltage U PH (t) with a low negative voltage (-0.2 V). A reset signal R sets the flip-flop 37 back at the beginning of each switching edge. If a freewheel on the power electronics actuator to negative supply voltage (-0.2 V), so is the flip-flop 37 set. A preferred edge detector arrangement 40 to reset the flip-flop 37 on each flank is in 8th shown. It generates a short pulse at each incoming edge, the edge detector arrangement 40 at least includes:
  • - a negator 41 and
  • - an XOR member 42 that's about his output line 43 the signal R is transmitted for resetting.

Eine weitere Ausführungsform, bei der die Phasenspannung UPH mit einer positiven Versorgungsspannung oder einer Referenzspannung verglichen wird, kann auch vorgesehen sein.Another embodiment in which the phase voltage U PH is compared with a positive supply voltage or a reference voltage may also be provided.

Eine bevorzugte Form der Implementierung des vorgestellten Verfahrens und der Einrichtung in ein System zur Motoransteuerung sind in 9 dargestellt. Es besteht aus der Anordnung, die in der Druckschrift DE 10 2008 026 499 A1 beschrieben ist. Zusätzlich wird in den Block „Zentrale Steuereinheit” 53 die Auswerteeinheit 9 aus 6 eingefügt. Der Ausgang der Auswerteeinheit 9 wird über eine oder mehrere separate Leitungen 28, 29, 32 an die übergeordnete Steuereinheit 5 geführt. Das Verfahren zur Synchronisierung der Position des Rotors des Motors 2 wird in der übergeordneten Steuereinheit 5 ausgeführt.A preferred form of implementation of the presented method and the device in a system for motor control are in 9 shown. It consists of the arrangement in the publication DE 10 2008 026 499 A1 is described. In addition, in the block "Central control unit" 53 the evaluation unit 9 out 6 inserted. The output of the evaluation unit 9 is via one or more separate lines 28 . 29 . 32 to the higher-level control unit 5 guided. The method of synchronizing the position of the rotor of the motor 2 is in the parent control unit 5 executed.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Information über die Stromrichtung in den Phasenanschlüssen anstelle über separate Leitungen über die bereits existierende Schnittstelle 57 von der Auswerteeinheit 9 zur übergeordneten Steuereinheit 5 übertragen.In a further preferred embodiment of the invention, the information about the current direction in the phase terminals instead of via separate lines via the existing interface 57 from the evaluation unit 9 to the higher-level control unit 5 transfer.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in 10 dargestellt. In dieser Ausführungsform wird keine Vorrichtung zum störarmen Schalten genutzt. Die Anordnungen 4 und 9 nach 5 und 6 sind in ein herkömmliches System zur Ansteuerung von BLDC-Motoren und von permanentmagneterregten Synchronmaschinen 2 nach dem Stand der Technik integriert. Der Ausgang der Auswerteeinheit 9 ist über eine Leitung mit der übergeordneten Steuereinheit 5 verbunden und stellt ihr die Information über die Stromflussrichtung in den Phasenanschlüssen zur Verfügung.Another preferred embodiment according to the invention is in 10 shown. In this embodiment, no device is used for low-noise switching. The arrangements 4 and 9 to 5 and 6 are in a conventional system for the control of BLDC motors and permanent magnet synchronous machines 2 Integrated according to the prior art. The output of the evaluation unit 9 is via a line with the parent control unit 5 Connected and provides her the information about the current flow direction in the phase terminals.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
EinrichtungFacility
22
Maschinemachine
33
Leistungsteilpower unit
44
Messeinrichtung nach dem Stand der TechnikMeasuring device according to the prior art
55
Regelungseinrichtung/übergeordnete SteuereinheitControl device / higher-level control unit
66
SpannungsversorgungseinheitPower supply unit
77
Erster KomparatorFirst comparator
88th
Zweiter KomparatorSecond comparator
99
Auswerteeinheitevaluation
1010
Erstes Flip-FlopFirst flip-flop
1111
Zweites Flip-FlopSecond flip-flop
1212
Drittes Flip-FlopThird flip-flop
1313
Viertes Flip-FlopFourth flip-flop
1414
Ausgangsleitungoutput line
1515
Ausgangsleitungoutput line
1616
Leitungmanagement
1717
Leitungmanagement
1818
Leitungmanagement
1919
Leitungmanagement
2020
Ausgangsleitungoutput line
2121
Erstes ODER-GliedFirst OR member
2222
Zweites ODER-GliedSecond OR member
2323
Signalleitungsignal line
2424
Signalleitungsignal line
2525
Signalleitungsignal line
2626
Signalleitungsignal line
2727
XOR-GliedXOR gate
2828
Signalleitungsignal line
2929
Signalleitungsignal line
3030
Erste AbzweigleitungFirst branch line
3131
Zweite AbzweigleitungSecond branch line
3232
Signalleitungsignal line
3333
Anordnung zur Feststellung der StromrichtungArrangement for determining the current direction
3434
Vergleichereinheitcomparator unit
3535
Signalleitungsignal line
36 36
Spannungsleitungvoltage line
3737
Flip-FlopFlip-flop
3838
Ausgangsleitungoutput line
3939
Ausgangsleitungoutput line
4040
Anordnungarrangement
4141
Negatornegator
4242
XOR-GliedXOR gate
4343
AusgangssignalleitungOutput signal line
5050
Anordnung zum Ansteuern von leistungselektronischen StellgliedernArrangement for driving power electronic actuators
5151
erstes Stellgliedfirst actuator
5252
zweites Stellgliedsecond actuator
5353
zentrale Steuereinheitcentral control unit
5454
Messinduktivitätmeasuring inductance
5555
Messeinrichtung zur Detektion der StromkommutierungMeasuring device for the detection of current commutation
5656
Leitungmanagement
5757
Schnittstelle/InterfaceleitungenInterface / Interface cables
UPH(t)U PH (t)
Phasenspannungphase voltage
IMOT(t)I MOT (t)
Phasenstromphase current
VrefVref
Referenzspannungreference voltage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2511567 A1 [0004] DE 2511567 A1 [0004]
  • DE 102007063386 A1 [0009] DE 102007063386 A1 [0009]
  • US 5254914 A [0013, 0014] US 5254914 A [0013, 0014]
  • EP 1005716 [0014] EP 1005716 [0014]
  • DE 102008026499 A1 [0018, 0019, 0020, 0023, 0033, 0048, 0065, 0077] DE 102008026499 A1 [0018, 0019, 0020, 0023, 0033, 0048, 0065, 0077]
  • DE 102008026500 A1 [0018, 0023, 0065] DE 102008026500 A1 [0018, 0023, 0065]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Druckschrift AVR443: Sensorbased conrol of three phase Brushless DC motor, unter der Internetadresse http://www.atmel.com/Images/doc2596.pdf vom Februar 2006 [0007] Publication AVR443: Sensor-based conrol of three-phase Brushless DC motor, available at http://www.atmel.com/Images/doc2596.pdf dated February 2006 [0007]
  • Druckschrift AVR444: Sensorless control of 3-Phase brushless DC motors, unter der Internetadresse http://www.atmel.com/Images/doc8012.pdf vom vom Oktober 2005 [0009] Reference AVR444: Sensorless control of 3-phase brushless DC motors, available at http://www.atmel.com/Images/doc8012.pdf dated October 2005 [0009]
  • Druckschrift Perassi: Feldorientierte Regelung der permanenterregten Synchronmaschine ohne Lagegeber für den gesamten Drehzahlbereich bis zum Stillstand, unter der Internetadresse. http://db-thueringen.de/Servlets/Derivate Servlet/Derivate-13770/ilm1-2007000172.pdf vom 04.12.2006 [0011] Specification Perassi: Field-oriented control of the permanent-magnet synchronous machine without position encoder for the entire speed range until standstill, at the Internet address. http://db-thueringen.de/Servlets/Derivate Servlet / Derivatives-13770 / ilm1-2007000172.pdf from 04.12.2006 [0011]
  • Druckschrift Dobrucky, Filka, Spanik, Zigmund: Real-Time PMSM Rotor Position Estimator. Based an Virtual HF Injection Methode (VHFIM), In proc. EPE' 05, September 2005, Dresden [0014] Dobrucky, Filka, Spanik, Zigmund: Real-Time PMSM Rotor Position Estimator. Based on Virtual HF Injection Method (VHFIM), In proc. EPE '05, September 2005, Dresden [0014]

Claims (25)

Einrichtung zur Bestimmung der Position des Rotors von elektrischen Maschinen, die neben dem Rotor mit einem Stator versehen sind, zumindest bestehend aus einem Leistungsteil (3) mit leistungselektronischen Stellgliedern (51, 52), aus einer Anordnung (50) zur Ansteuerung des Leistungsteils (3) sowie aus einer übergeordneten Steuereinheit (5), dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (9, 33) zur Erkennung/Feststellung der Stromflussrichtung eingebracht ist, die über eine Leitung oder mehrere Leitungen (28, 29, 32) oder über Interfaceleitungen (57) der übergeordneten Steuereinheit (5) die Information über die Stromflussrichtung sign(I) permanent zur Verfügung stellt.Device for determining the position of the rotor of electrical machines, which are provided with a stator in addition to the rotor, at least consisting of a power unit ( 3 ) with power electronic actuators ( 51 . 52 ), from an arrangement ( 50 ) for controlling the power unit ( 3 ) and from a higher-level control unit ( 5 ), characterized in that an evaluation unit ( 9 . 33 ) is introduced for the detection / determination of the current flow direction, which via one or more lines ( 28 . 29 . 32 ) or via interface lines ( 57 ) of the higher-level control unit ( 5 ) provides the information about the current flow direction sign (I) permanently available. Einrichtung zur Bestimmung von Positionen eines Rotors in elektrischen Maschinen (2), die neben dem Rotor mit einem Stator versehen ist, umfassend zumindest – ein Leistungsteil (3) mit leistungselektronischen Stellgliedern (51, 52), die an den Rotor angeschlossen sind, – eine Anordnung zum Ansteuern der leistungselektronischen Stellglieder, – eine Messeinrichtung (55), die Signale zur Verfügung stellt, – eine übergeordnete Steuereinheit (5) zur Ansteuerung der elektrischen Maschine (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) ein Signal zur Verfügung stellt, an dem die Stromflussrichtung sign(I) festgestellt werden kann, und die Anordnung zur Erkennung/Feststellung der Stromflussrichtung sign(I) eine Auswerteeinheit (9) zur Auswertung des von der Messeinrichtung (55) übermittelten Signals zu Feststellung der Stromflussrichtung sign(I) im Rotor der Maschine (2) enthält.Device for determining positions of a rotor in electrical machines ( 2 ), which is provided next to the rotor with a stator, comprising at least - a power unit ( 3 ) with power electronic actuators ( 51 . 52 ), which are connected to the rotor, - an arrangement for driving the power electronic actuators, - a measuring device ( 55 ), which provides signals, - a higher-level control unit ( 5 ) for controlling the electrical machine ( 2 ), characterized in that the measuring device ( 55 ) provides a signal at which the current flow direction sign (I) can be detected, and the arrangement for detecting / determining the current flow direction sign (I) an evaluation unit ( 9 ) for evaluation by the measuring device ( 55 ) signal to determine the current flow direction sign (I) in the rotor of the machine ( 2 ) contains. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) zur Feststellung der Stromflussrichtung zwischen Messeinrichtung (55) und Leistungsteil (3) geschaltet ist und zumindest enthält und zumindest umfasst – eingangsseitig vier angeordnete Flip-Flops (10, 11, 12, 13), – zwei den Flip-Flops (10, 11, 12, 13) nachgeordnete, parallel angeordnete ODER-Glieder (21, 22) und – ausgangsseitig ein den ODER-Gliedern (21, 22) nachgeschaltetes XOR-Glied (27).Device according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation unit ( 9 ) for determining the direction of current flow between the measuring device ( 55 ) and power unit ( 3 ) is connected and at least contains and at least comprises - on the input side four arranged flip-flops ( 10 . 11 . 12 . 13 ), - two of the flip-flops ( 10 . 11 . 12 . 13 ) downstream, OR elements ( 21 . 22 ) and, on the output side, the OR elements ( 21 . 22 ) downstream XOR element ( 27 ). Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente der Auswerteeinheit (9) derart miteinander verschaltet sind, dass von den Ausgangsleitungen (14, 15) der Anordnung zur Detektion vom Beginn der Kommutierung und Ende der Kommutierung (Messeinrichtung (55) aus an das erste Flip-Flop (10) und das zweite Flip-Flop (11) die Ausgangsleitungen (14) geführt, während an das dritte Flip-Flop (12) und das vierte Flip-Flop (13) die Ausgangsleitung (15) geführt ist, wobei an die RESET-Eingänge R der vier parallel angeordneten Flip-Flops (10, 11, 12, 13) Leitungen (16, 17, 18, 19) geführt sind, die mit der PWM-Signale führenden Ausgangsleitung (20) in Verbindung stehen und die mit dem PWM-Signal von Seiten der übergeordneten Steuereinheit (5) bedient werden, wobei dem ersten Flip-Flop (10) und dem vierten Flip-Flop (13) das ODER-Glied (21) nachgeschaltet ist und dem zweiten Flip-Flop (11) und dem dritten Flip-Flop (13) das zweite ODER-Glied (22) nachgeschaltet ist, wobei vom Ausgang Q des ersten Flip-Flops (10) eine Signalleitung (23) an einen der Eingänge des ersten ODER-Gliedes (21) zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_LS_H geführt ist, wobei vom Ausgang Q des vierten Flip-Flops (13) eine Signalleitung (24) an den anderen Eingang des ersten ODER-Gliedes (21) zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_LS_L geführt ist, wobei vom Ausgang Q des zweiten Flip-Flops (11) eine Signalleitung (25) an einen der Eingänge des zweiten ODER-Gliedes (22) zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_HS_L geführt ist, wobei vom Ausgang Q des dritten Flip-Flops (12) eine Signalleitung (26) an den zweiten Eingang des zweiten ODER-Gliedes (22) zur Übertragung des Freilaufsignals FRW_HS_H geführt ist, wobei vom Ausgang des ersten ODER-Gliedes (21) eine Signalleitung (28) zur übergeordneten Steuereinheit (5), auf der das Freilaufsignal FRW_LS übertragen wird, und vom Ausgang des zweiten ODER-Gliedes (22) eine Signalleitung (29) zur übergeordneten Steuereinheit (5), auf der das Freilaufsignals FRW_HS übertragen wird, geführt sind, wobei eine erste Abzweigleitung (30) der Signalleitung (28) an den ersten Eingang des XOR-Gliedes (27) geführt und eine zweite Abzweigleitung (31) der Signalleitung (29) an den zweiten Eingang des XOR-Gliedes (27) geführt sind, wobei vom XOR-Glied (27) eine Signalleitung (32) an die übergeordnete Signalleitung (5) geführt ist, auf der das Bestätigungssignal „valid” übertragen wird.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the components of the evaluation unit ( 9 ) are interconnected in such a way that from the output lines ( 14 . 15 ) of the arrangement for the detection of the beginning of the commutation and the end of the commutation (measuring device ( 55 ) to the first flip-flop ( 10 ) and the second flip-flop ( 11 ) the output lines ( 14 ), while at the third flip-flop ( 12 ) and the fourth flip-flop ( 13 ) the output line ( 15 ), wherein to the RESET inputs R of the four parallel flip-flops ( 10 . 11 . 12 . 13 ) Cables ( 16 . 17 . 18 . 19 ) leading to the PWM signals leading output line ( 20 ) and with the PWM signal from the higher-level control unit ( 5 ), the first flip-flop ( 10 ) and the fourth flip-flop ( 13 ) the OR gate ( 21 ) and the second flip-flop ( 11 ) and the third flip-flop ( 13 ) the second OR gate ( 22 ) is connected downstream of the output Q of the first flip-flop ( 10 ) a signal line ( 23 ) to one of the inputs of the first OR gate ( 21 ) for transmitting the freewheel signal FRW_LS_H, wherein the output Q of the fourth flip-flop ( 13 ) a signal line ( 24 ) to the other input of the first OR gate ( 21 ) is conducted to transmit the freewheel signal FRW_LS_L, wherein the output Q of the second flip-flop ( 11 ) a signal line ( 25 ) to one of the inputs of the second OR gate ( 22 ) for transmitting the freewheel signal FRW_HS_L, wherein the output Q of the third flip-flop ( 12 ) a signal line ( 26 ) to the second input of the second OR gate ( 22 ) for transmitting the freewheeling signal FRW_HS_H, wherein the output of the first OR gate ( 21 ) a signal line ( 28 ) to the higher-level control unit ( 5 ), on which the freewheel signal FRW_LS is transmitted, and from the output of the second OR gate ( 22 ) a signal line ( 29 ) to the higher-level control unit ( 5 ), on which the freewheel signal FRW_HS is transmitted, are guided, wherein a first branch line ( 30 ) of the signal line ( 28 ) to the first input of the XOR gate ( 27 ) and a second branch line ( 31 ) of the signal line ( 29 ) to the second input of the XOR gate ( 27 ), wherein the XOR element ( 27 ) a signal line ( 32 ) to the higher-order signal line ( 5 ), on which the confirmation signal "valid" is transmitted. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest einen Rotor aufweisende elektrische Maschine (2) ein BLDC-Motor oder eine permanentmagneterregten Synchronmaschine ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one rotor having electric machine ( 2 ) is a BLDC motor or a permanent magnet synchronous machine. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) zwei Komparatoren (7, 8) enthält, die die Spannung am oberen Messpunkt MP mit einer positiven Referenzspannung und einer negativen Referenzspannung vergleichen, wobei das Ausgangssignal didt_p eine positive Stromänderung und das Ausgangssignal didt_n eine negative Stromänderung an der betreffenden Schaltflanke anzeigen.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring device ( 55 ) two comparators ( 7 . 8th ) containing the voltage at the upper measuring point MP with a positive Compare reference voltage and a negative reference voltage, wherein the output didt_p indicate a positive current change and the output didt_n a negative current change at the relevant switching edge. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) das Ausgangssignal FRW_LS indikatiert, dass die Stromflussrichtung vom Motor (2) in den Phasenanschluss des Leistungsteils (3) gerichtet ist, wobei das Ausgangssignal FRW_HS indikatiert, dass die Stromflussrichtung vom Leistungsteil (3) in den Motor (2) gerichtet ist und das Ausgangssignal „valid” anzeigt, dass die Ausgabe der Auswerteeinheit (9, 33) korrekt ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation unit ( 9 ) the output signal FRW_LS indicates that the current flow direction from the motor ( 2 ) in the phase connection of the power unit ( 3 ), wherein the output signal FRW_HS indicates that the current flow direction from the power unit ( 3 ) in the engine ( 2 ) and the output signal "valid" indicates that the output of the evaluation unit ( 9 . 33 ) correct is. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) in einem System zur Motoransteuerung enthalten ist, das aus der bekannten Anordnung besteht, die in der Druckschrift DE 10 2008 026 499 A1 beschrieben ist, wobei zusätzlich in eine zentrale Steuereinheit (53) die Anordnung (9) eingefügt ist, wobei der Ausgang dieser Baugruppe über eine oder mehrere separate Leitungen (28, 29, 32) an die übergeordnete Steuereinheit (5) geführt ist und das Verfahren zur Synchronisierung der Position in der übergeordneten Steuereinheit (5) ausgeführt wird.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation unit ( 9 ) is contained in a system for motor control, which consists of the known arrangement, which is described in the document DE 10 2008 026 499 A1, wherein additionally in a central control unit ( 53 ) the order ( 9 ), the output of this module being connected via one or more separate lines ( 28 . 29 . 32 ) to the higher-level control unit ( 5 ) and the method for synchronizing the position in the higher-level control unit ( 5 ) is performed. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über die Stromrichtung in den Phasenanschlüssen anstelle über separate Leitungen über die bereits existierende Schnittstelle (56) von der Auswerteeinheit (9) zur übergeordneten Steuereinheit (5) übertragen wird.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the information about the current direction in the phase terminals instead of via separate lines via the existing interface ( 56 ) from the evaluation unit ( 9 ) to the higher-level control unit ( 5 ) is transmitted. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheiten (9, 33) in ein herkömmliches System zur Ansteuerung von BLDC-Motoren und von permanentmagneterregten Synchronmaschinen (2) nach dem Stand der Technik integriert sind, wobei der Ausgang der Auswerteeinheit (9, 33) über eine Leitung mit der übergeordneten Steuereinheit (5) verbunden ist und ihr die Information über die Stromflussrichtung in den Phasenanschlüssen zur Verfügung stellt.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation units ( 9 . 33 ) in a conventional system for driving BLDC motors and permanent magnet synchronous machines ( 2 ) are integrated according to the prior art, wherein the output of the evaluation unit ( 9 . 33 ) via a line with the higher-level control unit ( 5 ) and provides the information about the direction of current flow in the phase terminals. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei extrem niedrigem Laststrom die Stromänderung in der Induktivität (54) an den Schaltflanken nicht ausreicht, um die Komparatoren (7, 8) sicher auszulösen, wobei das Ausgangssignal „valid” auf niedrigen Pegel wechselt und eine andere Möglichkeit der Feststellung des Vorzeichens sign(I) des Stroms IMOT(t) oder eine andere Art der Detektion von Positionen eines Rotors auslöst.Device according to claim 1, characterized in that at extremely low load current, the current change in the inductance ( 54 ) on the switching edges is not sufficient for the comparators ( 7 . 8th ) reliably, wherein the output signal "valid" changes to low level and another possibility of determining the sign sign (I) of the current I MOT (t) or another type of detection of positions of a rotor triggers. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Auswerteeinheit (33) zur Stromrichtungserkennung für niedrige Lastströme ein Freilauf am leistungselektronischen Stellglied zur negativen Versorgungsspannung detektiert wird, wobei zur Funktion der Auswerteeinheit (33) eine geringe Totzeit beim Umschalten der leistungselektronischen Stellglieder (51, 52) nötig ist, wobei innerhalb dieser Totzeit eine Vergleichereinheit (34) die Phasenspannung UPH(t) mit einer geringen negativen Spannung vergleicht, wobei ein Rücksetzsignal R das Flip-Flop (37) zu Beginn jeder Schaltflanke zurücksetzt, und, wenn ein Freilauf am leistungselektronischen Stellglied (51, 52) zur negativen Versorgungsspannung (–0,2 V) auftritt, wird das Flip-Flop (37) gesetzt.Device according to claim 1, characterized in that in an evaluation unit ( 33 ) is detected for current direction detection for low load currents freewheeling at the power electronic actuator to the negative supply voltage, wherein the function of the evaluation unit ( 33 ) a small dead time when switching the power electronic actuators ( 51 . 52 ), within which dead time a comparator unit ( 34 ) compares the phase voltage U PH (t) with a low negative voltage, wherein a reset signal R the flip-flop ( 37 ) resets at the beginning of each switching edge, and when a freewheel on the power electronic actuator ( 51 . 52 ) to the negative supply voltage (-0.2 V), the flip-flop ( 37 ) set. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flankendetektor-Anordnung (40) zumindest umfasst: – einen Negator (41) und – ein XOR-Glied (42), das über seine Ausgangsleitung (43) das Signal R zum Rücksetzen des Flip-Flops an jeder Flanke führt, die an jeder eintreffenden Flanke einen kurzen Impuls erzeugt.Device according to claim 12, characterized in that an edge detector arrangement ( 40 ) at least comprises: - a negator ( 41 ) and - an XOR element ( 42 ), via its output line ( 43 ) the signal R leads to the reset of the flip-flop on each edge, which produces a short pulse on each incoming edge. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Vergleichereinheit, bei der die Phasenspannung UPH mit einer positiven Versorgungsspannung oder einer Referenzspannung verglichen wird, vorgesehen ist.Device according to claim 12 or 13, characterized in that a further comparator unit, in which the phase voltage U PH is compared with a positive supply voltage or a reference voltage, is provided. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (9) zur Erkennung der Stromflussrichtung die Ausgangssignale einer Messeinrichtung (55) auswertet, die die Spannung an einer Induktivität zur Messung der Stromänderung im Leistungsteil (3) mit wenigstens einer Referenzspannung vergleicht.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement ( 9 ) for detecting the current flow direction, the output signals of a measuring device ( 55 ) which evaluates the voltage at an inductance for measuring the current change in the power unit ( 3 ) compares with at least one reference voltage. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (9) zur Erkennung der Stromflussrichtung das Vorzeichen der Spannung an einer Induktivität (54) im Leistungsteil (3) auswertet.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement ( 9 ) for detecting the current flow direction, the sign of the voltage at an inductance ( 54 ) in the power section ( 3 ) evaluates. Einrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung in der Anordnung zur Erkennung der Stromflussrichtung jeweils an Schaltflanken erfolgt.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the evaluation in the arrangement for detecting the direction of current flow respectively takes place on switching edges. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (9) zur Erkennung der Stromflussrichtung innerhalb einer Freilaufzeit/Totzeit die Phasenspannung UPH(t) mit einer Referenzspannung unter der negativen Versorgungsspannung vergleicht und das Ergebnis bis mindestens zur nächsten Schaltflanke zwischenspeichert. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement ( 9 ) For detecting the current flow direction within a freewheeling time / dead time compares the phase voltage U PH (t) with a reference voltage below the negative supply voltage and the result buffered until at least the next switching edge. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (9) zur Erkennung der Stromflussrichtung innerhalb einer Freilaufzeit/Totzeit die Phasenspannung UPH mit einer Referenzspannung über der positiven Versorgungsspannung vergleicht und das Ergebnis bis mindestens zur nächsten Schaltflanke zwischenspeichert.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement ( 9 ) For detecting the current flow direction within a freewheeling time / dead time compares the phase voltage U PH with a reference voltage above the positive supply voltage and the result buffered until at least the next switching edge. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (9) zur Erkennung der Stromflussrichtung in einer Vorrichtung nach DE 10 2008 026 499 A1 oder DE 10 2008 026 500 A1 eingebracht ist und die dort bereits vorhandene Messeinrichtung (55) zur Detektion von Beginn der Kommutierung und Ende der Kommutierung zur Gewinnung der Information über die Stromflussrichtung mitnutzt.Device according to claim 1, characterized in that the arrangement ( 9 ) for detecting the direction of current flow in a device according to DE 10 2008 026 499 A1 or DE 10 2008 026 500 A1 and the measuring device already present there ( 55 ) is used to detect the beginning of the commutation and the end of the commutation to obtain the information about the current flow direction. Verfahren zur Bestimmung der Position des Rotors von elektrischen Maschinen (2), mit einer Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 20, bestehend zumindest aus der Maschine (2) mit zumindest einem Rotor und einem Stator, mit einem Leistungsteil (3) mit leistungselektronischen Stellgliedern (51, 52), mit einer Anordnung (50) zur Ansteuerung des Leistungsteils (3) sowie mit einer übergeordneten Steuereinheit (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung der Ansteuersignale für die elektrische Maschine (2) so erfolgt, dass die Umkehr der Stromflussrichtung in mindestens einer Phase zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb der Generierung der ausgegebenen mittleren Phasenspannung UPH erfolgt.Method for determining the position of the rotor of electric machines ( 2 ), with a device according to claims 1 to 20, consisting at least of the machine ( 2 ) with at least one rotor and a stator, with a power unit ( 3 ) with power electronic actuators ( 51 . 52 ), with an arrangement ( 50 ) for controlling the power unit ( 3 ) and with a higher-level control unit ( 5 ), characterized in that the generation of the drive signals for the electric machine ( 2 ) takes place such that the reversal of the current flow direction takes place in at least one phase at a certain time within the generation of the output average phase voltage U PH . Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielzeitpunkt für die Umkehr der Stromflussrichtung der Vorzeichenwechsel ±sign(I) der mittleren Ansteuerspannung der betreffenden Phase oder das Erreichen der mittleren Ansteuerspannung von der halben positiven Versorgungsspannung ist.A method according to claim 21, characterized in that the target time for the reversal of the current flow direction of the sign change ± sign (I) of the mean drive voltage of the relevant phase or the achievement of the average drive voltage of half positive supply voltage. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielzeitpunkt für die Umkehr der Stromflussrichtung eine konstante Zeit vor dem Nulldurchgang oder hinter dem Nulldurchgang der mittleren Phasenspannung oder dem Erreichen der mittleren Phasenspannung UPH der halben positiven Versorgungsspannung ist.A method according to claim 21, characterized in that the target time for the reversal of the current flow direction is a constant time before the zero crossing or after the zero crossing of the average phase voltage or the achievement of the average phase voltage U PH of half the positive supply voltage. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielzeitpunkt für die Umkehr der Stromflussrichtung durch eine konstante Phasenverschiebung gegenüber dem Nulldurchgang der mittleren Phasenspannung oder dem Erreichen der mittleren Phasenspannung UPH der halben positiven Versorgungsspannung gegeben ist.A method according to claim 21, characterized in that the target time for the reversal of the current flow direction is given by a constant phase shift relative to the zero crossing of the average phase voltage or the achievement of the average phase voltage U PH of half positive supply voltage. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung oder Zeitdifferenz abhängig von der detektierten Position des Rotors variiert wird, um geometrische Ungenauigkeiten der Maschine (2) zu kompensieren.Method according to at least one of claims 23 or 24, characterized in that the phase shift or time difference is varied as a function of the detected position of the rotor in order to avoid geometric inaccuracies of the machine ( 2 ) to compensate.
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