DE102015005678A1

DE102015005678A1 - Allgemeine automatische Kommutierungsvergleichswertermittlung für BLDC-Motoren

Info

Publication number: DE102015005678A1
Application number: DE102015005678.6A
Authority: DE
Inventors: Jörg Krupar; Roman Reichel
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Kommutierungszeitpunkts für die Ansteuerung der Statorspulen eines BLDC-Motors. Der erste Verfahrensschritt ist das Kommutieren eines Motoranschlusses in Abhängigkeit von einem Vorgabewert (VU). Die zweiten und dritten Verfahrensschritte sind das Bestromen und das Nicht-Bestromen des Motoranschlusses (U) in jeweils zugeordneten Kommutierungsintervallen. Der vierte Verfahrensschritt ist das Erfassen der EMK an dem Motoranschluss (U) innerhalb eines oder mehrerer Freilaufintervalle, in denen der Motoranschluss (U) nicht bestromt wird. Der fünfte Verfahrensschritt ist das Erzeugen eines aus der innerhalb eines solchen Freilaufintervalls erfassten EMK an einem Motoranschluss (U) abgeleiteten, korrigierten Spannungssignals (UkorrU). Der sechste Verfahrensschritt ist das Bestimmen eines Nachladewertes (S3U) für den Vorgabewert (VU), aus einem integrierten Vorzeichensignal (S2U), das den Wert repräsentiert, um den der Zeitpunkt des Nulldurchgangs des korrigierten Spannungssignals (UkorrU) von dem zeitlichen Mittelpunkt des Freilaufintervalls, abweicht, und dem Vorgabewert (VU). Der sechste Verfahrensschritt ist das Verändern des Kommutierungszeitpunktes in Form eines den Kommutierungszeitpunkt bestimmenden, nunmehr geänderten neuen Vorgabewertes (VU) für mindestens ein auf das Freilaufintervall folgendes weiteres Kommutierungsintervall in Abhängigkeit von dem besagten Nachladewert (S3U) und dem Kommutierungszeitpunkt in Form des den Kommutierungszeitpunkt bestimmenden Vorgabewertes (VU), der in dem Freilaufintervall verwendet wurde, in dem der Nachladewert (S3U) bestimmt wurde.

Description

Einleitung
Die Erfindung betrifft eine Methode zur Ansteuerung der Statorspulen eines bürstenlosen Motors mit einer Erregung, die auf einem im Rotor befindlichen Permanentmagneten basiert. Ein solcher Motor umfasst typischerweise einen Rotor, der selbst einen Permanentmagneten mit mindestens zwei Magnetpolen enthält. Dabei sollte die geradzahlige Zahl von Magnetpolen symmetrisch um die Rotationsachse des Motors verteilt sein, was in der Realität nur annähernd der Fall ist. Der Rotor ist dabei drehbar in einem durch Statorspulen außerhalb des Rotors erzeugten Magnetfeld gelagert. Auch das durch die Statorspulen erzeugte Magnetfeld weist in der Regel nur eine annähernde Rotationssymmetrie um die Rotorachse auf. Dieses Magnetfeld wird durch die Superposition der Felder der mehreren, verschiedenen Statorspulen erzeugt, die typischerweise symmetrisch um die Drehachse des besagten Rotors herumgruppiert werden, was in der Realität ebenfalls nur annähernd gelingt. Diese Statorspulen erzeugen bei geeigneter Ansteuerung ein magnetisches Drehfeld mit einer Magnetfeld bezogenen Rotationsachse, die wieder nur annähernd der mechanischen Rotationsachse des Rotors entspricht. Diesem rotierenden magnetischen Drehfeld folgt dann der Rotor aufgrund seiner permanenten Magnetisierung mit seinen Magnetpolen. Bei der Ansteuerung der Statorspulen solcher Elektromotoren mit Rotoren mit einem durch einen oder mehrere Permanentmagneten erregten Magnetfeld, den bereits erwähnten BLDC-Motoren, kann eine Blockkommutierung verwendet werden. Um ein fortschreitendes Magnetfeld zu erzeugen, sind mindestens drei Statorspulen notwendig. Die Ansteuerung der mindestens drei Statorspulen erfolgt durch mindestens drei zugehörige Halbbrücken, die jeweils einen oberen und einen unteren Leistungsschalter, vorzugsweise jeweils einen Leistungstransistor enthalten. Diese Ansteuerung der Leistungstransistoren erfolgt möglichst synchron zur Winkelposition des Rotors bezogen auf die Lage der Statorspulen, um den Wirkungsgrad zu maximieren. Die Rotorposition kann entsprechend dem Stand der Technik mit Hilfe von Sensoren detektiert werden oder auf Basis der in den Statorspulen des Motors induzierten elektromotorischen Kraft. Hierzu sei auf 1 bereits hier verwiesen, die ein solches System entsprechend dem Stand der Technik zeigt. Die Statorspulen eines solchen Motors (M) weisen vorzugsweise drei Motoranschlüsse, hier mit U, V und W bezeichnet, auf. Hierbei sei U der erste Motoranschluss, V der zweite Motoranschluss und W der dritte Motoranschluss. Ein Ansteuerblock (St) legt die Versorgungsspannungen in vorgegebenen Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2) an die jeweiligen Motoranschlüsse (U, V, W) oder lässt die Motoranschlüsse (U, V, W) in einigen der vorgegebenen Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2) gar unbestromt, wodurch an den betreffenden Motoranschlüssen (U, V, W) in den betreffenden Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2) die elektromotorische Kraft (EMK) einen messbaren Spannungsverlauf hervorruft. Wie bereits beschrieben, weist jede Halbbrücke einen oberen Schalter zur Verbindung des jeweiligen Motoranschlusses (U, V, W) gegen eine positive Versorgungsspannung und einen unteren Schalter zur Verbindung des jeweiligen Motoranschlusses (U, V, W) gegen eine negative Versorgungsspannung auf. Hierdurch kann eine nicht in 1 gezeichnete Steuerung, die typischerweise innerhalb des Ansteuerblocks lokalisiert ist, den jeweiligen Motoranschluss (U, V, W) mit der oberen oder unteren Versorgungsspannung verbinden. Die oberen und unteren Schalter können nun unabhängig voneinander geschaltet werden. Dabei sind nur drei der vier möglichen Schaltzustände der oberen und unteren Schalter einer einzelnen Halbbrücke jeweils erlaubt.

• In einem ersten Zustand ist der obere Schalter geschlossen, wodurch der betreffende Motoranschluss mit der positiven Versorgungsspannung verbunden wird.
• In einem zweiten Zustand ist der untere Schalter geschlossen wodurch der betreffende Motoranschluss mit der unteren Versorgungsspannung verbunden wird.
• In einem dritten erlaubten Anschluss sind beide Schalter geöffnet, wodurch der zugeordnete Motoranschluss (U, V, W) nicht bestromt ist. Die betreffende Halbbrücke des Ansteuerblocks (St) ist passiv.
• Das gleichzeitige Schließen beider Schalter ist als vierter, nicht zulässiger Schaltzustand verriegelt, um Querströme durch den oberen und unteren Schalter in Form eines Kurzschlusses auszuschließen.

Aufgrund des Ansteuerverfahrens, der Blockkommutierung, befindet sich eine der drei Halbbrücken zur Ansteuerung der betreffenden Motoranschlüsse immer im passiven Zustand, der dem beschriebenen dritten Zustand entspricht, in dem der betreffende Motoranschluss nicht aktiv bestromt wird. Während dieses dritten Zustands wird an dem betreffenden Motoranschluss (U, V, W) der Verlauf der EMK als Phasenspannung gegen ein Bezugspotenzial, beispielsweise Masse, sichtbar. Dieser dritte Zustand liegt bei Blockkommutierung immer an einem der drei Motoranschlüsse (U, V, W) während jeder der sechs zyklisch wiederholten Kommutierungsintervalle (Φ₁ bis Φ₆, 2) vor. Der erste Zustand liegt bei Blockkommutierung ebenso immer an einem der drei Motoranschlüsse (U, V, W) während jeder der sechs zyklisch wiederholten Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2) vor. Auch der zweite Zustand liegt bei Blockkommutierung immer an einem der drei Motoranschlüsse (U, V, W) während jeder der sechs zyklisch wiederholten Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2) vor. Die Phasenspannung an dem Motoranschluss (U, V, W) der sich in einem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆, 2) gerade im dritten hochohmigen Zustand von Seiten der ansteuernden Halbbrücke befindet, kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, für die Positionsbestimmung des Rotors genutzt werden. 2 zeigt die entsprechenden Spannungen an den drei Motoranschlüssen (U, V, W) in den sechs zyklisch wiederholten Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2).
Die folgende Tabelle gibt die Zustände (Zustände 1–3) der Halbbrücken in den verschiedenen Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2) in diesem Beispiel aus dem Stand der Technik wieder.

U V W

Φ₁ 1 3 2

Φ₂ 1 2 3

Φ₃ 3 2 1

Φ₄ 2 3 1

Φ₅ 2 1 3

Φ₆ 3 1 2
Somit kann im Stand der Technik die EMK durch sechs verschiedene Messkonstellationen

• in dem ersten Kommutierungsintervall (Φ₁) am zweiten Motoranschluss (V) gemessen werden und
• in dem zweiten Kommutierungsintervall (Φ2) am dritten Motoranschluss (W) gemessen werden und
• in dem dritten Kommutierungsintervall (Φ₃) am ersten Motoranschluss (U) gemessen werden und
• in dem vierten Kommutierungsintervall (Φ₄) am zweiten Motoranschluss (V) gemessen werden und
• in dem fünften Kommutierungsintervall (Φ5) am dritten Motoranschluss (W) gemessen werden und
• in dem sechsten Kommutierungsintervall (Φ₆) am ersten Motoranschluss (U) gemessen werden.

Häufig wird während dieser Messung der sogenannte Nulldurchgang der EMK genutzt, bei dem diese ihr Vorzeichen bezogen auf ein Bezugspotenzial wechselt. Die interne Zeitbasis für die Durchführung der Kommutierung wird dabei so geregelt, dass dieser Nulldurchgang genau in die Mitte des Kommutierungsintervalls an demjenigen Motoranschluss (U, V, W) erfolgt, der sich gerade im dritten Zustand befindet.
Hier sei kurz erwähnt, dass die Spannung am Motoranschluss (U, V, W) auch als Phasenspannung bezeichnet wird.
Alternativ kann im dritten Zustand der Verlauf der EMK selbst, also der Verlauf der Spannung am Motoranschluss (U, V, W), für die Bestimmung des Kommutierungszeitpunktes genutzt werden. Da die Geschwindigkeit des Rotors lediglich die Amplitude der EMK beeinflusst, diese im Übrigen aber eine Funktion des Verlaufs des magnetischen Flusses über die Winkelposition ist, stellt das Integral der EMK über die Zeit vom Nulldurchgang bis zum folgenden Kommutierungszeitpunkt eine Motorkonstante dar. Durch Vorgabe einer oberen Grenze für das Integral lässt sich umgekehrt so ein Kommutierungszeitpunkt mit einem festen Winkelabstand zum Nulldurchgang direkt d. h. ohne den Umweg über eine Zeitbasis festlegen.
Diese Messung der EMK erfolgt dabei durch eine EMK-Auswertevorrichtung (EMKA), die in 1 eingezeichnet ist. Diese misst in den sechs Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2) entsprechend der jeweiligen dem aktuellen Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆, 2) zugehörigen Messkonstellation die EMK und erzeugt hieraus für jeden der Motoranschlüsse (U, V, W) jeweils ein separates Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃). Die Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) sind in 2 grob eingezeichnet. Ebenso ist die Rotorposition als Parameter der X-Achse aufgetragen.
Mit jedem Flankenwechsel auf einem Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) ändert eine Steuerungslogik innerhalb des Ansteuerblocks (St) ihren Zustand. Alternativ ist es möglich, entsprechend 2 das Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆) durch eine statische Logik aus den Kommutierungssignalen (A₁, A₂, A₃) abzuleiten. Beispielsweise lässt sich die erste Phase als Und-Verknüpfung des negierten ersten Kommutierungssignals (A₁) mit dem negierten zweiten Kommutierungssignal (A₂) und dem dritten Kommutierungssignal (A₃) darstellen. Analog können die anderen Phasen ermittelt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass vorzugsweise zwischen den Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆) kurzzeitig und asynchron nach jedem Kommutierungsintervall (Φ_i mit 0 < i < 7) ein diesem Kommutierungsintervall (Φ_i mit 0 < i < 7) zugehöriges Kommutierungszwischenintervall (Φ_i' mit 0 < i < 7) eingefügt wird, in dem die Schalter der Halbbrücken, die ihren Schaltungszustand ändern, abgeschaltet sind, um Querströme sicher auszuschließen. Insofern ist es sinnvoll, wenn die Gesamtzahl der wirklich durchlaufenen Zustände eines endlichen Automaten im Steuerblock (St) zwölf statt sechs beträgt.
3 zeigt eine beispielhafte Teilvorrichtung aus dem Stand der Technik zur Ermittlung des ersten Kommutierungssignals (A₁) für die Kommutierung am ersten Motoranschluss (U). Diese ist Teil der EMK-Auswertevorrichtung (EMKA). Im Folgenden wird schwerpunktmäßig auf diesen ersten Zweig in der Beschreibung fokussiert. Dem Fachmann wird es aber ein leichtes sein, das geschriebene auf die beiden korrespondierenden Zweige für den zweiten Motoranschluss (V) mit dem zugehörigen zweiten Kommutierungssignal (A₂) und für den dritten Motoranschluss (W) mit dem zugehörigen dritten Kommutierungssignal (A₃), die parallel angeordnet sind, zu übertragen. In einer ersten Stufe wird mittels einer Sternschaltung aus drei Spannungsteilern (SpT₁, SpT₂, SpT₃) aus den drei Spannungen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) erzeugt. Dieses repräsentiert den Mittelwert der Spannungen an den drei Motoranschlüssen (U, V, W) und wird daher von der Spannung am ersten Motoranschluss (U) mittels eines zweiten Summierers (SU_2U) abgezogen. Das so erhaltene korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) ist die Differenz aus der Phasenspannung U und dem Mittelwert der drei Phasenspannungen und wird in einem ersten Integrator (Int_1U) integriert. Ggf. kann der Integrator auch als Filter ausgelegt werden. Man erhält das erste Schwellwertsignal (S_1U). Ein Vergleicher, genauer ein erster Komparator (CMP_1U), vergleicht dieses erste Schwellwertsignal (S_1U) mit einem ersten Vorgabewert (V_ref1) für die Kommutierung und erzeugt hieraus das erste Kommutierungssignal (A₁), das wie beschrieben in dem besagten Ansteuerblock (St) für die winkelgerechte Kommutierung der ersten Halbbrücke, die den ersten Motoranschluss (U) bestromt, genutzt wird.
4 zeigt die Spannung am ersten Motoranschluss (U) bei einer optimalen Kommutierung für eine geringe, eine mittlere und eine hohe Winkelgeschwindigkeit. Das dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnete erste Schwellwertsignal (S_1U), das entsprechend der vorausgehenden Beschreibung und der 3 erzeugt wird, steigt im Wesentlichen quadratisch an, bis es gleich dem ersten Vorgabewert (V_refU) für die Kommutierung ist. Daraufhin schaltet das nicht gezeichnete, erste Kommutierungssignal (A₁) und die Halbbrücke, die dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet ist, wird kommutiert. Hierbei ist es vollkommen irrelevant, ob die Winkelgeschwindigkeit hoch oder niedrig ist.
5 zeigt die Spannung am ersten Motoranschluss (U) bei einer zu frühen Kommutierung, einer zu späten Kommutierung und einer optimalen Kommutierung. Das dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnete erste Schwellwertsignal (S_1U) steigt wieder im Wesentlichen quadratisch an, bis es gleich dem ersten Vorgabewert (V_refU) für die Kommutierung ist. Daraufhin schaltet das nicht gezeichnete erste Kommutierungssignal (A₁) und die Halbbrücke, die dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet ist, wird kommutiert. Dies geschieht in der linken Teilfigur der 5 zu früh in der mittleren Teilfigur zu spät und in der rechten Teilfigur zu einem optimalen Zeitpunkt. Es soll deutlich werden, dass eine Lage des Nulldurchgangs in der Mitte des jeweiligen Kommutierungsintervalls optimal ist.
Neben dem bis hierhin beschrieben Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) für den ersten Motoranschluss (U) existieren typischerweise ein zweiter Zweig für den zweiten Motoranschluss (V) mit zugehörigen individuellen Elementen (SU_2V, INT_1V, CMP_1V) und Signalen (V_korr,, S_1V, V_refV) und ein dritter Zweig für den dritten Motoranschluss (W) mit zugehörigen individuellen Elementen (SU_2W, INT_1W, CMP_1W) und Signalen (W_korr, S_1W, V_refW).
Um nun bei unterschiedlichen Motoren eine Kommutierung zur gleichen Winkelposition des Rotors zu erzielen, müssen die jeweiligen Vorgabewerte (V_refU, V_refV, V_refW) jeweils angepasst werden. Da der Verlauf des magnetischen Flusses in Beziehung zur Winkelposition des Rotors meist jedoch nicht bekannt und auch aus dem Datenblatt des Motors nicht bestimmt werden kann, müssen die jeweiligen Vorgabewerte (V_refU, V_refV, V_refW) zunächst experimentell bestimmt werden. Dabei müssen die jeweiligen Vorgabewerte (V_refU, V_refV, V_refW) im laufenden Betrieb so lange variiert, bis die Kommutierung zum gewünschten Zeitpunkt durchgeführt wird. Typischerweise sind die Vorgabewerte jedoch gleich (V_refU = V_refV = V_refW = V_ref).
Dem Fachmann ist dabei klar, dass die zuvor im Raummultiplex beschriebene Vorrichtung auch im Zeitmultiplex genutzt werden kann, dass also nur ein Zweig in der EMK-Auswertung (EMKA) realisiert werden muss, wenn die Werte eines Motoranschlusses (U, V, W) in den Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2), in denen die zugehörige Halbbrücke sich in den Zuständen eins oder zwei befindet, zwischengespeichert werden können und die Werte in den entsprechenden Zweig geladen werden können, die dem Motoranschluss (U, V, W) zugeordnet sind, der in den Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆, 2) eine zugehörige Halbbrücke aufweist, die sich in dem betreffenden Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆, 2) gerade im dritten Zustand befindet. Daher ist es sinnvoll, wenn Teile der Vorrichtung in ihrer Funktion mittels eines Mikrokontrollers oder Signalprozessors oder anderen Rechners realisiert werden. Insofern können die verschiedenen zuvor beschriebenen Elemente auch zu einem oder wenigen Elementen zusammengefasst werden.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine automatische Ermittlung der jeweiligen Vorgabewerte für die jeweiligen Motoranschlüsse (U, V, W) zu ermöglich und somit den Entfall der Charakterisierung der einzelnen konkreten BLDC-Motoren in der Fertigung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst.
Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäße vollautomatische Ermittlung des Vorgabewertes V_ref erfolgt ebenfalls mittels Integration der EMK. Diese Ermittlung kann dabei einerseits im aktiven Betrieb erfolgen und andererseits erfolgen, wenn der Rotor durch eine externe Kraft in eine Drehbewegung versetzt wird. Eine konstante Drehzahl ist nicht notwendig. Typischerweise wird ein gemeinsamer Vorgabewert (V_ref) für alle drei Motoranschlüsse (U, V, W) ermittelt. Die Ermittlung von Motoranschluss spezifischen Vorgabewerten (V_refU, V_refV, V_refW) ist zum Zwecke einer noch präziseren Korrektur der Motor-Asymmetrien jedoch ausdrücklich möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst daher Mittel zur automatischen Anpassung des Vorgabewertes der Integration an den jeweiligen Motor, was die Erfindung vom Stand der Technik unterscheidet. Ziel ist hierbei, dass der Nulldurchgang der EMK durch automatische Anpassung des Vorgabewertes der Integration schließlich ohne manuelle Anpassung in der Mitte des Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆) liegt. Dabei ist es unerheblich, ob die Kommutierung tatsächlich durchgeführt wird, wie etwa beim aktiven Betrieb des Motors, oder nicht, wie etwa bei einer extern verursachten Drehung des Rotors. Liegt der Nulldurchgang in der Mitte des Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆), so besitzt die EMK am nicht bestromten Motoranschluss (U, V, W) während der ersten Hälfte des Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆) ein negatives und während der zweiten Hälfte des Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆) ein positives Vorzeichen. Summiert man beispielsweise diese Vorzeichen mit Hilfe eines festen Taktes auf, integriert diese also diskret, so ist der Wert der Summe zum idealen Kommutierungszeitpunkt gleich Null. Anderenfalls entsteht eine Abweichung mit negativem oder positivem Vorzeichen. Dabei bedeutet ein negatives Vorzeichen einen zu frühen Nulldurchgang, der einer Spätkommutierung entspricht, und ein positives Vorzeichen einen zu späten Nulldurchgang, der einer Frühkommutierung entspricht. Eine analoge Integration ist natürlich auch möglich.
Durch Addition des Restwertes zum Vergleichswert der Integration entsteht ein neuer Wert, der von nun an als Vergleichswert genutzt wird. Dadurch wandert der Nulldurchgang in Richtung der Mitte des Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆). Kleine Schwankungen und Messfehler werden durch die Verwendung einer Hysteresefunktion oder eines anderen Filters ggf. vermieden.
Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine schematische Verschaltung einer Ansteuerungseinrichtung aus dem Stand der Technik und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben.
2 zeigt die beispielhaft drei Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) und die zugehörigen Spannungsverläufe an den Motoranschlüssen (U, V, W) in schematischer Weise für mehrere Kommutierungsintervalle (Φ₁ bis Φ₆) und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben.
3 zeigt einen beispielhaften Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) für den ersten Motoranschluss (U) zur Erzeugung des dem ersten Motoranschluss (U) zugeordneten ersten Kommutierungssignals (A₁) und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben.
4 zeigt den quadratischen Anstieg des ersten Schwellwertsignals (S_1U) und die Spannung am ersten Motoranschluss (U) wenn die zugehörige Halbbrücke des Ansteuerblockes (St) sich im hochohmigen dritten Zustand befindet, für verschiedene Winkelgeschwindigkeiten und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben.
5 zeigt die Spannung am ersten Motoranschluss (U) wenn die zugehörige Halbbrücke des Ansteuerblockes (St) sich im hochohmigen dritten Zustand befindet, für verschiedene Werte des erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (V_u) sowie den Spannungsverlauf des ersten Schwellwertsignals (S_1U) und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben.
6 zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) für den ersten Motoranschluss (U) zur Erzeugung des dem ersten Motoranschluss (U) zugeordneten ersten Kommutierungssignals (A₁).
7 zeigt zum ersten die Spannung am ersten Motoranschluss (U), wenn die zugehörige Halbbrücke des Ansteuerblockes (St) sich im hochohmigen dritten Zustand befindet, für verschiedene Werte des erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (V_u) sowie zum zweiten den Spannungsverlauf des ersten Schwellwertsignals (S_1U) und zum dritten den Spannungsverlauf des ersten integrierten Vorzeichensignals (S_2U) für diese Fälle.
8 zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) für den zweiten Motoranschluss (V) zur Erzeugung des dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordneten ersten Kommutierungssignals (A₂).
9 zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) für den dritten Motoranschluss (W) zur Erzeugung des dem dritten Motoranschluss (W) zugeordneten ersten Kommutierungssignals (A₃).
10 zeigt das erfindungsgemäße System entsprechend 1 mit drei erfindungsgemäßen Zweigen entsprechend den 6, 8 und 9.
11 entspricht der 6 wobei jedoch die Begrenzung in anderer Weise erfolgt.
12 entspricht der 8 wobei jedoch die Begrenzung in anderer Weise wie in 11 erfolgt.
13 entspricht der 9 wobei jedoch die Begrenzung in anderer Weise wie in 11 und 12 erfolgt.
14 entspricht der 6 wobei jedoch keine Vorzeichenextraktion erfolgt.
15 entspricht der 8 wobei jedoch keine Vorzeichenextraktion erfolgt.
16 entspricht der 9 wobei jedoch keine Vorzeichenextraktion erfolgt.
17 entspricht der 6 wobei nun ein Schalter die Regelung unterbinden kann und den Vorgabewert einfrieren kann.
18 entspricht der 8 wobei nun ein Schalter die Regelung unterbinden kann und den Vorgabewert einfrieren kann.
19 entspricht der 9 wobei nun ein Schalter die Regelung unterbinden kann und den Vorgabewert einfrieren kann.
20 stellt den Ablauf für eine Vorparametrisierung in der Fertigung eines erfindungsgemäßen Systems dar und für das Nachladen der Werte im Betrieb.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren, die nicht dem Stand der Technik entsprechen, näher erläutert. Hinsichtlich des beanspruchten Umfangs dieser Offenlegung sind einzig die Ansprüche maßgeblich.
6 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Teilvorrichtung zur Ermittlung des ersten Kommutierungssignals (A₁) für die Kommutierung am ersten Motoranschluss (U). Es handelt sich dabei um einen ersten Zweig (ZW₁) der EMK-Auswertung (EMKA) der 1 und 10. Insofern wird die in 3 beschriebene Teilvorrichtung durch diese neue erfindungsgemäße Teilvorrichtung in zumindest einem Zweig der EMK-Auswertung (EMKA), die ja typischerweise für jeden Motoranschluss (U, V, W) je einen solchen Zweig enthält, ersetzt. In einer ersten Stufe der erfindungsgemäßen Teilvorrichtung wird wieder mittels der bereits bekannten und unveränderten Sternschaltung aus drei Spannungsteilern (SpT₁, SpT₂, SpT₃) aus den drei Spannungen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) erzeugt. Diese virtuelle Sternpunktspannung (SpS) wird wieder, wie zuvor, von der Spannung am ersten Motoranschluss (U) mittels des bekannten zweiten Summierers (SU_2U) abgezogen. Das so wieder erhaltene korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) wird in einem ersten Integrator (Int_1U) wieder integriert. Ggf. kann in einer speziellen Ausprägung der Erfindung der Integrator auch hier als Filter ausgelegt werden. Bevorzugt integriert dabei der erste Integrator (Int_1U) nur positive Werte des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) in den Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆), in denen die zugehörige Halbbrücke des ersten Motoranschlusses (U) hochohmig ist. Dies sind in dem hier beschrieben Beispiel die das dritte Kommutierungsintervall (Φ₃) und das sechste Kommutierungsintervall (Φ₆). Der erste Integrator (Int_1U) wird typischerweise unmittelbar vor oder zu Beginn eines solchen Kommutierungsintervalls (Φ₃, Φ₆) beispielsweise durch den Ansteuerungsblock (St) oder eine andere Steuerung zurückgesetzt.
Um nur die positiven Werte des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) aufzuintegrieren bestehen beispielsweise zwei Möglichkeiten:
Zum ersten ist es möglich mit Hilfe eines ersten Begrenzers (B_U) nur positive Signalanteile des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) zum ersten Integrator (Int1U) durchzuschalten und ansonsten dem ersten Integrator (Int_1U) durch den ersten Begrenzer (B_U) einen Null-Wert liefern zu lassen. (Dies ist in 6 dargestellt.)
Zum anderen ist es möglich, mit Hilfe eines später noch erläuterten ersten Vorzeichensignals (Sig_U), das das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) widergibt und eines ersten Kommutierungsintervallsignals (P_U) ein erstes Integratorsteuersignal (IntCtr_U) zu erzeugen. Dieses steuert den ersten Integrator (Int_1U) in der Art, dass er zum ersten in dem dritten Kommutierungsintervall (Φ₃) den ersten Integrator auf null setzt, wenn das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) positiv ist und eine Integration der mit –1 multiplizierten korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) durch den ersten Integrator (Int_1U) veranlasst, wenn das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) negativ ist und
zum zweiten in dem sechsten Kommutierungsintervall (Φ₆) den ersten Integrator auf null setzt, wenn das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) negativ ist und eine Integration des mit +1 multiplizierten korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) durch den ersten Integrator (Int_1U) veranlasst, wenn das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) positiv ist.
(Dies ist in 11 als Variante der 6 dargestellt.)
Versuche haben gezeigt, dass die Verwendung des ersten Begrenzers (B_U) besonders zu bevorzugen ist.
Man erhält wieder das erste Schwellwertsignal (S_1U) als Ausgang des ersten Integrators (Int_1U), das schon aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Vergleicher, genauer ein erfindungsgemäßer vierter Komparator (CMP_2U), vergleicht dieses erste Schwellwertsignal (S_1U) jedoch nun nicht, wie im Stand der Technik, mit dem besagten ersten Vorgabewert (V_refU) für die Kommutierung, der experimentell ermittelt werden musste, sondern mit einem erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_U), der durch die Teilvorrichtung selbst ermittelt wird, was den Kern der Erfindung darstellt. Hierauf wird später genauer eingegangen. Der vierte Komparator (CMP_2U) erzeugt nun das erste Kommutierungssignal (A₁), das wie beschrieben in dem besagten Ansteuerblock (St) für die zeitgerechte Kommutierung der ersten Halbbrücke, die den ersten Motoranschluss (U) bestromt, genutzt wird. Hierbei weist der vierte Komparator (CMP_2U) vorzugsweise in einer speziellen Ausprägung der Erfindung eine Hysterese auf.
Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Teilvorrichtung eine erste Vorzeicheneinheit (Sgn_U) auf, die das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (U_korr) ermittelt. Dieses ermittelte Vorzeichen wird von der ersten Vorzeicheneinheit (Sgn_U) als erstes Vorzeichensignal (Sig_U) ausgegeben. Ein vierter Integrator (Int_2U) integriert, wenn die erste Halbbrücke sich im dritten Zustand befindet und während des dritten und sechsten Kommutierungsintervalls (Φ₃, Φ₆) dieses Vorzeichen auf. Die Integration wird zu Beginn des Kommutierungsintervalls (Φ₃, Φ₆) auf null zurückgesetzt. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (F_U) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im vierten Integrator (Int_2U) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Es ergibt sich das erste integrierte Vorzeichensignal (S_2U). Zu diesem ersten integrierten Vorzeichensignal (S_2U) wird der aktuelle erfindungsgemäße erste Vorgabewert (V_U) durch einen dritten Summierer (SU_3U) für den ersten Motoranschluss (U) hinzuaddiert. Hierdurch ergibt sich der erste Nachladewert (S_3U) für den erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) bei der nächsten Kommutierung. Dieser wird durch eine erste Abtast-Halteschaltung (SaH_U) gesichert, wenn das erste Kommutierungssignal (A₁) eine Flanke aufweist.
Dabei wird vorzugsweise die steigende und fallende Flanke des ersten Kommutierungssignals (A₁) ausgewertet. Stattdessen kann aber auch der vierte Integrator (Int_2U) in dem dritten Kommutierungsintervall (Φ₃) das erste integrierte Vorzeichensignal (S_2U) mit einem positiven Multiplikationsfaktor von 1 und in dem sechsten Kommutierungsintervall (Φ₆) das erste integrierte Vorzeichensignal (S_2U) mit einem negativen Multiplikationsfaktor von –1 bilden. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (F_U) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im vierten Integrator (Int_2U) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Gleichzeitig bildet dann vorzugsweise der der erste Integrator (Int_1U) in dem dritten Kommutierungsintervall (Φ₃) das erste Schwellwertsignal (S_1U) mit einem positiven Multiplikationsfaktor von 1 und in dem sechsten Kommutierungsintervall (Φ₆) das erste Schwellwertsignal (S_1U) mit einem negativen Multiplikationsfaktor von –1. In diesem Fall wird dann immer die steigende Flanke des ersten Kommutierungssignals (A₁) ausgewertet. Eine andere Möglichkeit ist, dass der Ausgang des vierten Integrators (Int_2U) einen Absolutwertbildner aufweist, sodass der vierte Integrator (Int_2U) ausschließlich den Betrag mit positivem Vorzeichen ausgibt. Auch dann wird vorzugsweise die positive Flanke des ersten Kommutierungssignals (A₁) beim Übergang vom sechsten Kommutierungsintervall (Φ₆) zum ersten Kommutierungsintervall (Φ₁) bzw. beim Übergang vom dritten Kommutierungsintervall (Φ₃) zum vierten Kommutierungsintervall (Φ₄) ausgewertet.
Der Ausgang der ersten Abtast-Halteschaltung (SaH_U) stellt den aktuellen erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_U) dar, der durch den vierten Komparator (CMP_2U) zur Bildung des ersten Kommutierungssignals (A₁) benutzt wird. Der erste Nachladewert (S_3U) für den neuen erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) bei der nächsten Kommutierung auf der einen Seite und der erfindungsgemäße erste Vorgabewert (V_U) auf der anderen Seite unterscheiden sich durch den ersten temporären Änderungswert (ΔV_U).
7 zeigt zum ersten die Spannung am ersten Motoranschluss (U), wenn die zugehörige Halbbrücke des Ansteuerblockes (St) sich im hochohmigen dritten Zustand befindet, für verschiedene Werte des erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (V_u) sowie zum zweiten den Spannungsverlauf des ersten Schwellwertsignals (S_1U) und zum dritten den Spannungsverlauf des ersten integrierten Vorzeichensignals (S_2U) für diese Fälle.
Links ist eine zu frühe Kommutierung dargestellt. In diesem Fall ist der erfindungsgemäße erste Vorgabewert (V_u) zu klein. Der erste temporäre Änderungswert (ΔV_U) ist positiv und wird auf den erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_u) aufaddiert. Der so ermittelte erste Nachladewert (S_3U) wird dann bei der nächsten Kommutierung, also bei einer Flanke auf dem ersten Kommutierungssignal (A₁) in die erste Abtast-Halteschaltung (SaH_U) übernommen und somit ab dem Zeitpunkt als neuer erster Vorgabewert (V_u) verwendet, wodurch dieser erste Vorgabewert (V_u) nachgeführt wird, was diese Teilvorrichtung vom Stand der Technik mit experimentell vorzubestimmenden ersten Vorgabewerten (V_refU) unterscheidet.
In der Mitte ist eine zu späte Kommutierung dargestellt. In diesem Fall ist der erfindungsgemäße erste Vorgabewertes (V_u) zu groß. Der erste temporäre Änderungswert (ΔV_U) ist negativ und wird auf den erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_u) aufaddiert. Der so ermittelte erste Nachladewert (S_3U) wird dann wieder bei der nächsten Kommutierung, also bei einer Flanke auf dem ersten Kommutierungssignal (A₁) in die erste Abtast-Halteschaltung (SaH_U) übernommen und somit ab dem Zeitpunkt als neuer erster Vorgabewert (V_u) verwendet, wodurch dieser erste Vorgabewert (V_u) auch in diesem Falle nachgeführt wird, was auch in diesem Fall diese Teilvorrichtung vom Stand der Technik mit experimentell vorzubestimmenden ersten Vorgabewerten (V_refU) unterscheidet.
Ist das erste integrierte Vorzeichensignal (S_2U) am Ende des dritten oder sechsten Kommutierungsintervalls (Φ₃, Φ₆) null, so befindet sich der Nulldurchgang der EMK, wie gewünscht in der Mitte des dritten oder sechsten Kommutierungsintervalls (Φ₃, Φ₆).
8 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Teilvorrichtung zur Ermittlung des zweiten Kommutierungssignals (A₂) für die Kommutierung am zweiten Motoranschluss (V). Es handelt sich dabei um einen zweiten Zweig (ZW₂) der EMK-Auswertung (EMKA) der 1 und 10. Insofern wird die in 3 beschriebene Teilvorrichtung durch diese neue erfindungsgemäße Teilvorrichtung in zumindest dem zweiten Zweig (ZW₂) der EMK-Auswertung (EMKA), die ja typischerweise für jeden Motoranschluss (U, V, W) je einen solchen Zweig enthält, ersetzt. In einer ersten Stufe der erfindungsgemäßen Teilvorrichtung wird wieder mittels der bereits bekannten und unveränderten Sternschaltung aus drei Spannungsteilern (SpT₁, SpT₂, SpT₃) aus den drei Spannungen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) erzeugt. Dieser Schaltungsteil kann mit dem ersten Zweig (ZW₁) gemeinsam genutzt werden. Diese virtuelle Sternpunktspannung (SpS) wird wieder, wie zuvor, von der Spannung am zweiten Motoranschluss (V) mittels des bekannten zugehörigen zweiten Summierers (SU_2V) abgezogen. Das so wieder erhaltene korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) wird in einem ersten Integrator (Int_1V) wieder integriert. Ggf. kann in einer speziellen Ausprägung der Erfindung der Integrator auch hier wieder als Filter ausgelegt werden.
Bevorzugt integriert dabei der zweite Integrator (Int_1V) nur positive Werte des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) in den Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆), in denen die zugehörige Halbbrücke des zweiten Motoranschlusses (V) hochohmig ist. Dies sind in dem hier beschrieben Beispiel das erste Kommutierungsintervall ((Φ₁) und das vierte Kommutierungsintervall (Φ₄). Der zweite Integrator (Int_1V) wird typischerweise unmittelbar vor oder zu Beginn eines solchen Kommutierungsintervalls (Φ₁, Φ₄) beispielsweise durch den Ansteuerungsblock (St) oder eine andere Steuerung zurückgesetzt. Um nur die positiven Werte des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) aufzuintegrieren, bestehen wieder beispielsweise zwei Möglichkeiten:
Zum ersten ist es möglich mit Hilfe eines zweiten Begrenzers (B_V) nur positive Signalanteile des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) zum zweiten Integrator (Int_1V) durchzuschalten und ansonsten dem zweiten Integrator (Int_1V) durch den zweiten Begrenzer (B_V) einen Nullwert liefern zu lassen. (Dies ist in 8 dargestellt.)
Zum anderen ist es möglich, mit Hilfe eines später noch erläuterten zweiten Vorzeichensignals (Sig_V), das das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) widergibt und eines zweiten Kommutierungsintervallsignals (P_V) ein zweites Integratorsteuersignal (IntCtr_V) zu erzeugen. Dieses steuert den zweiten Integrator (Int_1V) in der Art, dass er
zum ersten in dem ersten Kommutierungsintervall (Φ₁) den zweiten Integrator (Int_1V) auf null setzt, wenn das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) positiv ist und eine Integration des mit –1 multiplizierten korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) durch den zweiten Integrator (Int_1V) veranlasst, wenn das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) negativ ist und
zum zweiten in dem vierten Kommutierungsintervall (Φ₄) den zweiten Integrator auf null setzt, wenn das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) negativ ist und eine Integration der mit +1 multiplizierten korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) durch den zweiten Integrator (Int_1V) veranlasst, wenn das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) positiv ist.
(Dies ist in 12 als Variante der 8 dargestellt.) Versuche haben gezeigt, dass die Verwendung des zweiten Begrenzers (B_V) besonders zu bevorzugen ist.
Man erhält wieder das zweite Schwellwertsignal (S_1V) als Ausgang des zweiten Integrators (Int_1V), das schon aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Vergleicher, genauer ein erfindungsgemäßer fünfter Komparator (CMP_2V), vergleicht dieses zweite Schwellwertsignal (S_1V) jedoch nun nicht, wie im Stand der Technik, mit dem besagten zweiten Vorgabewert (V_refV) für die Kommutierung, der experimentell ermittelt werden musste, sondern mit einem erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewert (V_V), der durch die Teilvorrichtung nun selbst ermittelt wird, was wieder den Kern der Erfindung darstellt. Der fünfte Komparator (CMP_2V) erzeugt nun das zweite Kommutierungssignal (A₂), das wie beschrieben in dem besagten Ansteuerblock (St) für die zeitgerechte Kommutierung der zweiten Halbbrücke, die den zweiten Motoranschluss (V) bestromt, genutzt wird. Hierbei weist der fünfte Komparator (CMP_2V) vorzugsweise in einer speziellen Ausprägung der Erfindung wieder eine Hysterese auf.
Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Teilvorrichtung eine zweite Vorzeicheneinheit (Sgn_V) auf, die das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (V_korr) ermittelt. Dieses ermittelte Vorzeichen wird von der zweiten Vorzeicheneinheit (Sgn_V) als zweites Vorzeichensignal (Sig_V) ausgegeben. Ein fünfter Integrator (Int_2V) integriert, wenn die zweite Halbbrücke sich im dritten Zustand befindet und während des ersten und vierten Kommutierungsintervalls (Φ₁, Φ₄) dieses Vorzeichen auf. Die Integration wird zu Beginn des Kommutierungsintervalls (Φ₁, Φ₄) auf null zurückgesetzt. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem zweiten konstanten Faktor (F_V) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im fünften Integrator (Int_2V) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Es ergibt sich das zweite integrierte Vorzeichensignal (S_2V). Zu diesem zweiten integrierten Vorzeichensignal (S_2V) wird der aktuelle erfindungsgemäße zweite Vorgabewert (V_V) durch einen dritten Summierer (SU_3V) für den zweiten Motoranschluss (V) hinzuaddiert. Hierdurch ergibt sich der zweite Nachladewert (S_3V) für den erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewert (V_V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V) bei der nächsten Kommutierung. Dieser wird durch eine zweite Abtast-Halteschaltung (SaH_V) gesichert, wenn das zweite Kommutierungssignal (A₂) eine Flanke aufweist. Dabei wird die steigende und fallende Flanke des zweiten Kommutierungssignals (A₂) ausgewertet. Stattdessen kann aber auch der fünfte Integrator (Int_2V) in dem ersten Kommutierungsintervall (Φ₁) das zweite integrierte Vorzeichensignal (S_2V) mit einem positiven Multiplikationsfaktor von 1 und in dem vierten Kommutierungsintervall (Φ₄) das zweite integrierte Vorzeichensignal (S_2V) mit einem negativen Multiplikationsfaktor von –1 bilden. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem zweiten konstanten Faktor (F) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im fünften Integrator (Int_2V) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Gleichzeitig bildet dann vorzugsweise der der zweite Integrator (Int_1V) in dem ersten Kommutierungsintervall (Φ₂) das zweite Schwellwertsignal (S_1V) mit einem positiven Multiplikationsfaktor von 1 und in dem vierten Kommutierungsintervall (Φ₄) das zweite Schwellwertsignal (S_1V) mit einem negativen Multiplikationsfaktor von –1. In diesem Fall wird dann immer die steigende Flanke des zweiten Kommutierungssignals (A₂) ausgewertet. Eine andere Möglichkeit ist, dass der Ausgang des fünften Integrators (Int_2V) einen Absolutwertbildner aufweist, sodass der fünfte Integrator (Int_2V) ausschließlich den Betrag mit positivem Vorzeichen ausgibt. Auch dann wird vorzugsweise die positive Flanke des zweiten Kommutierungssignals (A₂) beim Übergang vom ersten Kommutierungsintervall (Φ₁) zum zweiten Kommutierungsintervall (Φ₂) bzw. beim Übergang vom vierten Kommutierungsintervall (Φ₄) zum fünften Kommutierungsintervall (Φ₅) ausgewertet.
Der Ausgang der zweiten Abtast-Halteschaltung (SaH_V) stellt den aktuellen erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewert (V_V) dar, der durch den fünften Komparator (CMP_2V) zur Bildung des zweiten Kommutierungssignals (A₂) benutzt wird. Der zweite Nachladewert (S_3V) für den neuen erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewert (V_V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V) bei der nächsten Kommutierung auf der einen Seite und der erfindungsgemäße zweite Vorgabewert (V_V) auf der anderen Seite unterscheiden sich durch den zweiten temporären Änderungswert (ΔV_V).
9 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Teilvorrichtung zur Ermittlung des dritten Kommutierungssignals (A₃) für die Kommutierung am dritten Motoranschluss (W). Es handelt sich dabei um einen dritten Zweig (ZW₃) der EMK-Auswertung (EMKA) der 1 und 10. Insofern wird auch hier die in 3 beschriebene Teilvorrichtung durch diese neue erfindungsgemäße Teilvorrichtung in zumindest dem dritten Zweig (ZW₃) der EMK-Auswertung (EMKA), die ja typischerweise für jeden Motoranschluss (U, V, W) je einen solchen Zweig enthält, ersetzt. In einer ersten Stufe der erfindungsgemäßen Teilvorrichtung wird wieder mittels der bereits bekannten und unveränderten Sternschaltung aus drei Spannungsteilern (SpT₁, SpT₂, SpT₃) aus den drei Spannungen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) erzeugt. Dieser Schaltungsteil kann mit dem ersten Zweig (ZW₁) gemeinsam genutzt werden. Diese virtuelle Sternpunktspannung (SpS) wird wieder, wie zuvor, von der Spannung am dritten Motoranschluss (W) mittels des bekannten zugehörigen zweiten Summierers (SU_ZW) abgezogen. Das so wieder erhaltene korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) wird in einem ersten Integrator (Int_1W) wieder integriert. Ggf. kann in einer speziellen Ausprägung der Erfindung der Integrator auch hier wieder als Filter ausgelegt werden.
Bevorzugt integriert dabei der dritte Integrator (Int_1W) nur positive Werte des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) in den Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆), in denen die zugehörige Halbbrücke des dritten Motoranschlusses (W) hochohmig ist. Dies sind in dem hier beschrieben Beispiel das fünfte Kommutierungsintervall (Φ₅) und das zweite Kommutierungsintervall (Φ₂). Der dritte Integrator (Int_1W) wird typischerweise unmittelbar vor oder zu Beginn eines solchen Kommutierungsintervalls (Φ₅, Φ₂) beispielsweise durch den Ansteuerungsblock (St) oder eine andere Steuerung zurückgesetzt. Um nur die positiven Werte des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) aufzuintegrieren, bestehen wieder beispielsweise zwei Möglichkeiten:
Zum ersten ist es möglich mit Hilfe eines dritten Begrenzers (B_W) nur positive Signalanteile des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des zweiten Motoranschlusses (W) zum dritten Integrator (Int_1W) durchzuschalten und ansonsten dem dritten Integrator (Int_1W) durch den dritten Begrenzer (B_W) einen Nullwert liefern zu lassen. (Dies ist in 9 dargestellt.)
Zum anderen ist es möglich, mit Hilfe eines später noch erläuterten dritten Vorzeichensignals (Sig_W), das das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) widergibt und eines dritten Kommutierungsintervallsignals (P_W) ein drittes Integratorsteuersignal (IntCtr_W) zu erzeugen. Dieses steuert den dritten Integrator (Int_1W) in der Art, dass er
zum ersten in dem fünften Kommutierungsintervall (Φ₅) den dritten Integrator (Int_1W) auf null setzt, wenn das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) positiv ist und eine Integration des mit –1 multiplizierten korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) durch den dritten Integrator (Int_1W) veranlasst, wenn das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) negativ ist und
zum zweiten in dem zweiten Kommutierungsintervall (Φ₂) den dritten Integrator auf null setzt, wenn das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) negativ ist und eine Integration der mit +1 multiplizierten korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) durch den dritten Integrator (Int_1W) veranlasst, wenn das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) positiv ist.
(Dies ist in 13 als Variante der 9 dargestellt.)
Versuche haben gezeigt, dass die Verwendung des dritten Begrenzers (B_W) besonders zu bevorzugen ist.
Man erhält wieder das dritte Schwellwertsignal (S_1W) als Ausgang des dritten Integrators (Int_1W), das schon aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Vergleicher, genauer ein erfindungsgemäßer sechster Komparator (CMP_2W), vergleicht dieses dritte Schwellwertsignal (S_1W) jedoch nun nicht, wie im Stand der Technik, mit dem besagten dritten Vorgabewert (V_refV) für die Kommutierung, der experimentell ermittelt werden musste, sondern mit einem erfindungsgemäßen dritten Vorgabewert (V_W), der durch die Teilvorrichtung nun selbst ermittelt wird, was wieder den Kern der Erfindung darstellt. Der sechste Komparator (CMP_2W) erzeugt nun das dritte Kommutierungssignal (A₃), das wie beschrieben in dem besagten Ansteuerblock (St) für die zeitgerechte Kommutierung der dritten Halbbrücke, die den dritten Motoranschluss (W) bestromt, genutzt wird. Hierbei weist der sechste Komparator (CMP₂₃) vorzugsweise in einer speziellen Ausprägung der Erfindung wieder eine Hysterese auf.
Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Teilvorrichtung, der dritte Zweig (ZW₃), eine dritte Vorzeicheneinheit (Sgn_W) auf, die das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (W_korr) ermittelt. Dieses ermittelte Vorzeichen wird von der dritten Vorzeicheneinheit (Sgn_W) als drittes Vorzeichensignal (Sig_W) ausgegeben. Ein sechster Integrator (Int_2W) integriert, wenn die dritte Halbbrücke sich im dritten Zustand befindet und während des zweiten und fünften Kommutierungsintervalls (Φ₂, Φ₅) dieses Vorzeichen auf. Die Integration wird zu Beginn des Kommutierungsintervalls (Φ₂, Φ₅) auf Null zurückgesetzt. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem dritten konstanten Faktor (F_V) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im sechsten Integrator (Int_2V) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Es ergibt sich das dritte integrierte Vorzeichensignal (S_2W). Zu diesem dritten integrierten Vorzeichensignal (S_2W) wird der aktuelle erfindungsgemäße dritte Vorgabewert (V_W) durch einen dritten Summierer (SU_3W) für den dritten Motoranschluss (W) hinzuaddiert. Hierdurch ergibt sich der dritte Nachladewert (S_3W) für den erfindungsgemäßen dritten Vorgabewert (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W) bei der nächsten Kommutierung. Dieser wird durch eine dritte Abtast-Halteschaltung (SaH_W) gesichert, wenn das dritte Kommutierungssignal (A₃) eine Flanke aufweist.
Dabei wird vorzugsweise die steigende und fallende Flanke des dritten Kommutierungssignals (A₁) ausgewertet. Stattdessen kann aber auch der sechste Integrator (Int_2W) in dem fünften Kommutierungsintervall (Φ₅) das dritte integrierte Vorzeichensignal (S_2W) mit einem positiven Multiplikationsfaktor von 1 und in dem zweiten Kommutierungsintervall (Φ₂) das dritte integrierte Vorzeichensignal (S_2W) mit einem negativen Multiplikationsfaktor von –1 bilden. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem dritten konstanten Faktor (F_V) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im sechsten Integrator (Int_2V) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Gleichzeitig bildet dann vorzugsweise der der dritte Integrator (Int_1W) in dem fünften Kommutierungsintervall (Φ₅) das dritte Schwellwertsignal (S_1W) mit einem positiven Multiplikationsfaktor von 1 und in dem zweiten Kommutierungsintervall (Φ₂) das dritte Schwellwertsignal (S_1W) mit einem negativen Multiplikationsfaktor von –1. In diesem Fall wird dann immer die steigende Flanke des dritten Kommutierungssignals (A₃) beim Übergang vom zweiten Kommutierungsintervall (Φ₂) zum dritten Kommutierungsintervall (Φ₃) bzw. beim Übergang vom fünften Kommutierungsintervall (Φ₅) zum sechsten Kommutierungsintervall (Φ₆) ausgewertet. Eine andere Möglichkeit ist, dass der Ausgang des sechsten Integrators (Int_2W) einen Absolutwertbildner aufweist, sodass der sechste Integrator (Int_2W) ausschließlich den Betrag mit positivem Vorzeichen ausgibt. Auch dann wird vorzugsweise die positive Flanke des dritten Kommutierungssignals (A₃) ausgewertet.
Der Ausgang der dritten Abtast-Halteschaltung (SaH_W) stellt den aktuellen erfindungsgemäßen dritten Vorgabewert (V_W) dar, der durch den sechsten Komparator (CMP_2W) zur Bildung des dritten Kommutierungssignals (A₃) benutzt wird. Der dritte Nachladewert (S_3W) für den neuen erfindungsgemäßen dritten Vorgabewert (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W) bei der nächsten Kommutierung auf der einen Seite und der erfindungsgemäße dritte Vorgabewert (V_W) auf der anderen Seite unterscheiden sich durch den dritten temporären Änderungswert (ΔV_W).
10 zeigt 1 mit den drei Zweigen (ZW₁, ZW₂, ZW₃). Der Ansteuerblock (St) oder eine andere Steuerung aktivieren dabei die Integration in den Integratoren des Zweiges, dessen zugehörige Halbbrücke am zugehörigen Motoranschluss (U, V, W) sich in dem betreffenden Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆) jeweils gerade in der hochohmigen Phase befindet. Wie zuvor erläutert, spiegeln die Zustände der Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) dabei das aktuelle Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆) in Form eines binären logischen Vektors wieder.
Die 11 bis 13 wurden bereits oben erwähnt.
14 zeigt eine Variante der 6 wobei das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) direkt als Eingangssignal für den vierten Integrator (Int_2U) dient.
15 zeigt eine Variante der 8 wobei das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) direkt als Eingangssignal für den fünften Integrator (Int_2V) dient.
16 zeigt eine Variante der 9 wobei das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) direkt als Eingangssignal für den sechsten Integrator (Int_2W) dient.
17 stellt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung am Beispiel des ersten Zweiges (ZW1) dar. Hat das oben beschriebene Verfahren zur automatischen Ermittlung des erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (V_U) einmal einen stabilen erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_U) erreicht, ändert sich dieser nicht mehr. Das bedeutet, dass dann der untere Zweig der Regelung des erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (V_U) bestehend aus der ersten Vorzeicheneinheit (Sgn_U), dem vierten Integrator (Int_2U) und dem dritten Summierer (SU_2U), der dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet ist, nicht mehr benötigt wird. Es ist daher in einer besonderen Ausprägung der Erfindung möglich, z. B. nach dem erfolgten automatischen Abgleich, den Takt der zugehörigen ersten Abtast-Halteschaltung (SaH_U) abzuschalten, sodass ihr Ausgangssignal, der erste erfindungsgemäße Vorgabewert (V_U), auf dem erreichten, möglichst stabilen Wert stehenbleibt. Dazu ist in 17 ein zusätzlicher erster Schalter (SW_U) in die Verbindung zwischen dem ersten Kommutierungssignal (A₁) und dem Trigger-Eingang der ersten Abtast-Halteschaltung (SaH_U) eingefügt. Mit diesem ersten Schalter (SW_U) ist es dann möglich, zwischen den beiden Zuständen „automatische Parametrierung” und „normaler Motorlauf” umzuschalten. Die automatische Parametrierung erfolgt beispielsweise nach dem Einschalten des Systems beim ersten Start des Motors oder auf Anfrage.
Hierzu verfügt das erfindungsgemäße System über eine Systemsteuerung (SSt), die typischerweise einen endlichen Automaten als Ablaufsteuerung und/oder einen Mikroprozessor mit Speicher umfasst und die mittels eines oder mehrerer Analog-zu-Digital-Wandlern und ggf. weiteren Abtast-Halteschaltungen den Vorladewert (V₀) für die jeweils zugeordneten Abtast-Halteschaltungen (SaH_U, SaH_V, SaH_W) erzeugt. Dieser Vorladewert (V₀) kann ggf. auch in Form von drei jeweils zugeordneten separaten Vorladewerten (V_U, V_V, V_W) spezifisch für den jeweiligen Zweig (ZW1, ZW2, ZW3) erzeugt werden. Außerdem bewertet die Systemsteuerung (SSt) den Zustand des jeweiligen erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W), hier also des ersten erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_U). Dies kann beispielsweise durch Digital-zu-Analog-Wandlung und Bewertung das so digitalisierten Signalverlaufs des jeweiligen erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W), hier also des ersten erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_U), geschehen. Schwankt der erfindungsgemäße erste Vorgabewert (V_U) zwischen zwei oder mehr als zwei Motorumdrehungen um weniger als 25%, besser weniger als 12%, besser weniger als 6%, besser weiniger als 2%, besser weniger als 1%, so öffnet die Systemsteuerung (SSt) den ersten Schalter (SW_U).
Nach dem Abschalten der Versorgungsspannung würde das System jedoch den ersten erfindungsgemäßen Vorgabewert (V_U) verlieren und müsste beim nächsten Wiedereinschalten wieder eine erneute Parametrierung durchführen.
Es ist daher sinnvoll, wenn der erste erfindungsgemäße Vorgabewert (V_U) in einem nicht flüchtigen, vorzugsweise digitalen Speicher vorzugsweise innerhalb der Systemsteuerung (SSt) gesichert wird und als erster Vorladewert (V_0U) beim Neustart des System als Ersatz für den Vorladewert (V₀) verwendet wird. Der nicht flüchtige Speicher übernimmt den ersten erfindungsgemäßen Vorladewert (V_U) beim Öffnen des ersten Schalters (SW_U) und kann z. B. im Falle eines nichtflüchtigen Speichers auch in der Lage sein, diesen ermittelten, ersten erfindungsgemäßen Vorladewert (V_U) über das Abschalten der Versorgung als ersten Vorladewert (V_0U) hinaus zu speichern.
Dies ermöglicht dann beispielsweise die einmalige automatische Parametrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenwirken mit einem bestimmten Motor am Bandende einer Fertigung. Bei jedem Neustart des Systems wird dann der auf diese Weise beispielsweise am Ende der Fertigung ermittelte erste Vorladewert (V_0U) direkt aus dem nicht flüchtigen Speicher gelesen und das System kann ohne einen erneuten automatischen Abgleich direkt starten.
18 stellt diese weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung nun am Beispiel des zweiten Zweiges (ZW2) dar. Hat das oben beschriebene Verfahren zur automatischen Ermittlung des erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewertes (V_V) wieder einen stabilen erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewert (V_V) erreicht, ändert sich auch dieser nicht mehr. Das bedeutet, dass dann der untere Zweig der Regelung des erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewertes (V_V) bestehend aus der zweiten Vorzeicheneinheit (Sgn_V), dem fünften Integrator (Int_2V) und dem dritten Summierer (SU_2V), der dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet ist, wiederum nicht mehr benötigt wird. Es ist daher in einer besonderen Ausprägung der Erfindung wieder möglich, z. B. nach dem erfolgten automatischen Abgleich, den Takt der zugehörigen zweiten Abtast-Halteschaltung (SaH_V) gleichfalls abzuschalten, sodass ihr Ausgangssignal, der zweite erfindungsgemäße Vorgabewert (V_V), auf dem erreichten, möglichst stabilen Wert stehenbleibt. Dazu ist in 18 ein zusätzlicher zweiter Schalter (SW_U) in die Verbindung zwischen dem zweiten Kommutierungssignal (A₂) und dem Trigger-Eingang der zweiten Abtast-Halteschaltung (SaH_V) eingefügt. Mit diesem zweiten Schalter (SW_V) ist es dann möglich, zwischen den beiden Zuständen „automatische Parametrierung” und „normaler Motorlauf” umzuschalten. Die automatische Parametrierung erfolgt beispielsweise nach dem Einschalten des Systems beim ersten Start des Motors oder auf Anfrage typischerweise analog zum ersten Zweig (ZW1)
Typischerweise bewertet die Systemsteuerung (SSt) den Zustand des zweiten erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_V). Dies kann beispielsweise wieder durch Digital-zu-Analog-Wandlung und Bewertung das so digitalisierten Signalverlaufs des zweiten erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_V) geschehen. Schwankt der erfindungsgemäße zweite Vorgabewert (V_U) zwischen zwei oder mehr als zwei Motorumdrehungen um weniger als 25%, besser weniger als 12%, besser weniger als 6%, besser weiniger als 2%, besser weniger als 1%, so öffnet die Systemsteuerung (SSt) den zweiten Schalter (SW_V).
Nach dem Abschalten der Versorgungsspannung würde das System jedoch auch hier den zweiten erfindungsgemäßen Vorgabewert (V_V) verlieren und müsste beim nächsten Wiedereinschalten wieder eine erneute Parametrierung durchführen.
Es ist daher sinnvoll, wenn der zweite erfindungsgemäße Vorgabewert (V_V) in einem nicht flüchtigen, vorzugsweise digitalen Speicher vorzugsweise innerhalb der Systemsteuerung (SSt) gesichert wird und als zweiter Vorladewert (V_0V) beim Neustart des System als Ersatz für den Vorladewert (V₀) verwendet wird. Der nicht flüchtige Speicher übernimmt den zweiten erfindungsgemäßen Vorladewert (V_V) beim Öffnen des zweiten Schalters (SW_V) und kann z. B. im Falle eines Nichtflüchtigen Speichers auch in der Lage sein, diesen ermittelten zweiten erfindungsgemäßen Vorladewert (V_V) über das Abschalten der Versorgung als zweiten Vorladewert (V_0V) hinaus zu speichern.
Dies ermöglicht dann beispielsweise wieder die einmalige automatische Parametrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenwirken mit einem bestimmten Motor am Bandende einer Fertigung. Bei jedem Neustart des Systems wird dann der auf diese Weise beispielsweise am Ende der Fertigung ermittelte zweite Vorladewert (V_0V) direkt aus dem nicht flüchtigen Speicher gelesen und das System kann ohne einen erneuten automatischen Abgleich direkt starten.
19 stellt diese weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung nun am Beispiel des dritten Zweiges (ZW3) dar. Hat das oben beschriebene Verfahren zur automatischen Ermittlung des erfindungsgemäßen dritten Vorgabewertes (V_W) wieder einen stabilen erfindungsgemäßen dritten Vorgabewert (V_W) erreicht, ändert sich dieser ebenfalls nicht mehr. Das bedeutet, dass dann der untere Zweig der Regelung des erfindungsgemäßen dritten Vorgabewertes (V_W) bestehend aus der dritten Vorzeicheneinheit (Sgn_W), dem sechsten Integrator (Int_2W) und dem dritten Summierer (SU_2W), der dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet ist, ebenso nicht mehr benötigt wird. Es ist daher in dieser besonderen Ausprägung der Erfindung auch möglich, z. B. nach dem erfolgten automatischen Abgleich, den Takt der zugehörigen dritten Abtast-Halteschaltung (SaH_W) auch hier abzuschalten, sodass ihr Ausgangssignal, der dritte erfindungsgemäße Vorgabewert (V_W), auf dem erreichten, möglichst stabilen Wert stehenbleibt. Dazu ist in 19 ein zusätzlicher dritter Schalter (SW_W) in die Verbindung zwischen dem dritten Kommutierungssignal (A₃) und dem Trigger-Eingang der dritten Abtast-Halteschaltung (SaH_W) eingefügt. Mit diesem dritten Schalter (SW_W) ist es dann möglich, zwischen den beiden Zuständen „automatische Parametrierung” und „normaler Motorlauf” umzuschalten. Die automatische Parametrierung erfolgt beispielsweise nach dem Einschalten des Systems beim ersten Start des Motors oder auf Anfrage analog zum ersten Zweig (ZW1) und/oder zum zweiten Zweig (ZW2).
Wiederum bewertet die Systemsteuerung (SSt) typischerweise den Zustand des dritten erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_W). Dies kann beispielsweise wieder durch Digital-zu-Analog-Wandlung und Bewertung das so digitalisierten Signalverlaufs des dritten erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_W) geschehen. Schwankt der erfindungsgemäße dritte Vorgabewert (V_W) zwischen zwei oder mehr als zwei Motorumdrehungen um weniger als 25%, besser weniger als 12%, besser weniger als 6%, besser weiniger als 2%, besser weniger als 1%, so öffnet die Systemsteuerung (SSt) den dritten Schalter (SW_W).
Nach dem Abschalten der Versorgungsspannung würde das System jedoch den dritten erfindungsgemäßen Vorgabewert (V_W) ebenso wie die anderen beiden erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V) verlieren und müsste beim nächsten Wiedereinschalten wieder eine erneute Parametrierung durchführen.
Es ist daher sinnvoll, wenn der dritte erfindungsgemäße Vorgabewert (V_W) in einem nicht flüchtigen, vorzugsweise digitalen Speicher vorzugsweise innerhalb der Systemsteuerung (SSt) gesichert wird und als dritter Vorladewert (V_0W) beim Neustart des Systems als Ersatz für den Vorladewert (V₀) verwendet wird. Der nicht flüchtige Speicher übernimmt den dritten erfindungsgemäßen Vorladewert (V_W) beim Öffnen des zweiten Schalters (SW_V) und kann z. B. im Falle eines Nichtflüchtigen Speichers auch in der Lage sein, diesen ermittelten dritten erfindungsgemäßen Vorladewert (V_W) über das Abschalten der Versorgung als dritten Vorladewert (V_0W) hinaus zu speichern.
Dies ermöglicht dann beispielsweise auch hier die einmalige automatische Parametrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenwirken mit einem bestimmten Motor am Bandende einer Fertigung. Bei jedem Neustart des Systems wird dann der auf diese Weise beispielsweise am Ende der Fertigung ermittelte dritte Vorladewert (V_0W) direkt aus dem nicht flüchtigen Speicher gelesen und das System kann ohne einen erneuten automatischen Abgleich direkt starten.
Es ist zu bemerken, dass es auch möglich ist, das System mit nur einem unteren Regelzweig beispielsweise bestehend aus der ersten Vorzeicheneinheit (Sgn_U), dem vierten Integrator (Int_2U) und dem dritten Summierer (SU_2U) für den ersten Motoranschluss (U) oder bestehend aus der zweiten Vorzeicheneinheit (Sgn_V), dem fünften Integrator (Int_2V) und dem dritten Summierer (SU_2V) für den zweiten Motoranschluss (V) oder bestehend aus der dritten Vorzeicheneinheit (Sgn_W), dem sechsten Integrator (Int_2W) und dem dritten Summierer (SU_2W) für den dritten Motoranschluss (W) aufzubauen und den jeweils ermittelten Vorgabewert (V_U, V_V, V_W) direkt für die jeweils anderen Motoranschlüsse (U, V, W) als ersatzweise erfindungsgemäße Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) mitzubenutzen.
20 zeigt den Ablauf für eine Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Systemsteuerung (SSt) oder der Ansteuerblock (St), der ausdrücklich ggf. die Funktion der Systemsteuerung (SSt) übernehmen kann, stellt fest, dass das System zwischenzeitlich nicht mit Energie versorgt wurde, also wahrscheinlich eingeschaltet wurde. Dies ist der Prozessstart, der erste Prozessschritt (1).
Als nächstes, im zweiten Prozessschritt (2), stellt die Systemsteuerung (SSt) fest, ob eine gültige Parametrisierung vorhanden ist. Zunächst wird zur Erläuterung hier angenommen, dass dies nicht der Fall ist.
In dem Fall wechselst das System zu einem dritten Prozessschritt (3) zum Vorladen der Abtast-Halteschaltungen (SaH_U, SaH_V, SaH_W) mit dem Vorladewert (V₀), der typischerweise im Programm eines Mikroprozessors innerhalb der Systemsteuerung (SSt) abgelegt ist. Hierdurch erhält das Gesamtsystem sinnvolle Startwerte, um überhaupt einregeln zu können. Hierbei werden typischerweise auch die Schalter (SW_U, SW_V, SW_W) geschlossen.
Nun ist das System in der Lage, die erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) selbst zu bestimmen. Dies geschieht im nächsten vierten Prozessschritt (4), in dem diese erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) ausgeregelt und so bestimmt werden. Ist die Qualität der erhaltenen, erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) ausreichend, was typischerweise dann der Fall ist, wenn deren Schwankungen klein genug sind, so wechselt die Systemsteuerung (SSt) zum nächsten, fünften Prozessschritt (5).
Im fünften Prozessschritt (5) sichert die Systemsteuerung (SSt) die so ermittelten Werte der erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) in einem Speicher. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen digitalen nicht flüchtigen Speicher, weshalb die Systemsteuerung (SSt) vorzugsweise einen oder mehrere Digital-zu-Analog-Wandler aufweist, um diese Werte der erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) digitalisieren zu können.
In einem folgenden sechsten Prozessschritt (6) werden die jeweiligen Schalter (SW_U, SW_V, SW_W) geöffnet. Dies geschieht vorzugsweise zeitversetzt zu den Flanken des jeweils zugehörigen Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃). Besonders bevorzugt geschieht dies synchron zu einem der beiden jeweils anderen Kommutierungssignale, da dies einen Hazard zwischen dem jeweiligen Kommutierungssignal und dem Öffnen des jeweiligen Schalters ausschließt. Anschließend wechselt das System vorzugsweise in eine Warte-Schleife (11).
Diese Warteschleife (11) kann in drei Richtungen verlassen werden. Zum ersten kann nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne die Systemsteuerung (SSt) eine erneute Parametrisierung verlangen oder ein Steuerbefehl von außerhalb des Systems veranlasst eine solche Parametrisierung. In diesem Fall wechselt die Systemsteuerung typischerweise wieder in den dritten Prozessschritt (3).
Zum zweiten kann bei Vorliegen bestimmter Fehlerbedingungen ein Neustart des Systems mit den bereits einmal ermittelten Startparametern und gleichzeitig ohne eine erneute Parametrisierung durch Wechseln in den siebten Prozessschritt (7) und mit einer erneuten Parametrisierung durch Wechseln in den achten Prozessschritt (8) erzwungen werden.
Dieser zweite Zweig spaltet sich im zweiten Prozessschritt (2) ab, in dem die Systemsteuerung (SSt) feststellt, ob eine gültige Parametrisierung vorhanden ist. Nun wird angenommen, dass dies der Fall ist.
In dem Fall lädt die Systemsteuerung (SSt) in einem siebten Prozessschritt die Abtast-Halteschaltungen (SaH_U, SaH_V, SaH_W) mit den ermittelten und in ihrem Speicher befindlichen Vorladewerten (V_0U, V_0V, V_0W) vor. Mit Beginn des folgenden achten Prozessschrittes (8) schließt die Systemsteuerung (SSt) die Schalter (SW_U, SW_V, SW_W).
Nun ist das System wieder in der Lage, die erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) genauer für die aktuelle Betriebsperiode auf der Grundlage eines vorausgegangen Betriebes zu bestimmen. Dies geschieht ggf. im nächsten achten Prozessschritt (8), in dem diese erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) nochmals ausgeregelt und so bestimmt werden. Ist die Qualität der erhaltenen erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) ausreichend, was typischerweise dann der Fall ist, wenn deren Schwankungen klein genug sind, so wechselt die Systemsteuerung (SSt) zum nächsten, neunten Prozessschritt (9).
Im neunten Prozessschritt (9) sichert die Systemsteuerung (SSt) die so erneut ermittelten Werte der erfindungsgemäßen Vorgabewerte (V_U, V_V, V_W) in einem Speicher. Vorzugsweise handelt es sich dabei um den besagten digitalen nicht flüchtigen Speicher.
In einem folgenden zehnten Prozessschritt (10) werden die jeweiligen Schalter (SW_U, SW_V, SW_W) geöffnet. Dies geschieht vorzugsweise, wie beschrieben, zeitversetzt zu den Flanken des zugehörigen Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃). Anschließend wechselt das System vorzugsweise in die Warte-Schleife (11).
Statt der erneuten Parametrisierung kann die Systemsteuerung (SSt) auch bevorzugt direkt vom siebten Prozessschritt (7) in den zehnten Prozessschritt (10) springen.
Vorteile der Erfindung
Durch die Erfindung wird eine experimentelle Bestimmung des Vergleichswertes für eine Kommutierung durch Integration der EMK vermieden. Das Verfahren ist somit in der Lage, sich selbst an verschiedene Motoren anzupassen. Dies ermöglicht auch eine automatisierte Einstellung des Parameters bei der Herstellung von darauf aufbauenden Produkten. So können beispielsweise Serienstreuungen beim zu verwendenden Motor ausgeglichen werden. Auch eine Realisierung unterschiedlicher Produkte, die sich nur bezüglich des verwendeten Motors unterscheiden, ist ohne zusätzlichen Einstellungsaufwand möglich.
Die Erfindung ist für die Ansteuerung von BLDC-Motoren mittels Blockkommutierung im sensorlosen Betrieb auf Basis der Auswertung des magnetischen Flusses verwendbar. Bei der Verwendung des magnetischen Flusses als Integral der EMK entfällt im Gegensatz zur Kommutierung auf Basis der Nulldurchgänge der Abgleich zwischen Winkelposition und interner Zeitbasis. Die Zeitbasis ist somit nicht mehr nötig. Vielmehr erfolgt eine Kommutierung hier ohne weitere Berechnungsschritte direkt auf Basis des Verlaufs der EMK. Das Verfahren bietet damit eine höhere Stabilität und eine bessere Reaktion auf dynamische Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Rotors. Es erfordert allerdings eine manuelle Anpassung an den jeweils verwendeten Motor. Die hier beschriebene Erfindung beseitigt diesen Nachteil, indem eine Anpassung automatisch durchgeführt wird.
Bezugszeichenliste

1: erster Prozessschritt
2: zweiter Prozessschritt
3: dritter Prozessschritt
4: vierter Prozessschritt
5: fünfter Prozessschritt
6: sechster Prozessschritt
7: siebter Prozessschritt
8: achter Prozessschritt
9: neunter Prozessschritt
10: zehnter Prozessschritt
11: elfter Prozessschritt

A₁ – erstes Kommutierungssignal für den Ansteuerblock (St). Das erste Kommutierungssignal wird durch die EMK-Auswertung (EMKA) erzeugt. Das erste Kommutierungssignal legt den Zeitpunkt der nächsten Spannungskommutierung durch den Ansteuerblock (St) fest. Die Spannungskommutierung betrifft dabei die Halbbrücke des Ansteuerblocks, deren oberer und unterer Schalter mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden sind. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
A₂ – zweites Kommutierungssignal für den Ansteuerblock (St). Das zweite Kommutierungssignal wird durch die EMK-Auswertung (EMKA) erzeugt. Das zweite Kommutierungssignal legt den Zeitpunkt der nächsten Spannungskommutierung durch den Ansteuerblock (St) fest. Die Spannungskommutierung betrifft dabei die Halbbrücke des Ansteuerblocks, deren oberer und unterer Schalter mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden sind. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
A₃ – drittes Kommutierungssignal für den Ansteuerblock (St). Das dritte Kommutierungssignal wird durch die EMK-Auswertung (EMKA) erzeugt. Das dritte Kommutierungssignal legt den Zeitpunkt der nächsten Spannungskommutierung durch den Ansteuerblock (St) fest. Die Spannungskommutierung betrifft dabei die Halbbrücke des Ansteuerblocks, deren oberer und unterer Schalter mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden sind. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (V) zugeordnet.
B_U – erster Begrenzer. Der erste Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U) aus dem korrigierten Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) negativ ist. Diese Begrenzung kann bei geeigneter Vorzeichenwahl aller Komponenten des Systems auch invertiert erfolgen. Wesentlich ist daher, dass der Begrenzer nur eine Polarität des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) passieren lässt und die andere Polarität zu Null abbildet. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
B_V – zweiter Begrenzer. Der zweite Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (V'_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) aus dem korrigierten Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (V'_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) negativ ist. Diese Begrenzung kann bei geeigneter Vorzeichenwahl aller Komponenten des Systems auch invertiert erfolgen. Wesentlich ist daher, dass der zweite Begrenzer nur eine Polarität des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) passieren lässt und die andere Polarität zu Null abbildet. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
B_W – dritter Begrenzer. Der dritte Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (W'_korr) des dritten Motoranschlusses (W) aus dem korrigierten Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (W'_korr) des dritten Motoranschlusses (W) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) negativ ist. Diese Begrenzung kann bei geeigneter Vorzeichenwahl aller Komponenten des Systems auch invertiert erfolgen. Wesentlich ist daher, dass der dritte Begrenzer nur eine Polarität des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) passieren lässt und die andere Polarität zu Null abbildet. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
CMP_1U – Der erste Komparator vergleicht das erste Schwellwertsignal (S_1U) mit dem Vorgabewert (V_ref) für die Kommutierung und erzeugt hieraus ein erstes Kommutierungssignal (A₁), das die Kommutierung der Halbbrücke des Ansteuerungsblocks (St) steuert, die mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden ist. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
CMP_1V – Der zweite Komparator vergleicht das zweite Schwellwertsignal (S) mit dem Vorgabewert (V_ref) für die Kommutierung und erzeugt hieraus ein zweites Kommutierungssignal (A₂), das die Kommutierung der Halbbrücke des Ansteuerungsblocks (St) steuert, die mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden ist. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
CMP_1W – Der dritte Komparator vergleicht das dritte Schwellwertsignal (S_1W) mit dem Vorgabewert (V_ref) für die Kommutierung und erzeugt hieraus ein drittes Kommutierungssignal (A₃), das die Kommutierung der Halbbrücke des Ansteuerungsblocks (St) steuert, die mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden ist. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
CMP_2U – Der erfindungsgemäße vierte Komparator vergleicht das erste Schwellwertsignal (S_1U) mit dem ersten Vorgabewert (V_U) für die Kommutierung und erzeugt hieraus als ein erstes Ausgangssignal (A₁) ein erstes Kommutierungssignal (A₁), das die Kommutierung steuert. Im erfindungsgemäßen Fall triggert sein erstes Ausgangssignal, auch erstes Kommutierungssignal (A₁) genannt, die erste Abtast-Halteschaltung (SaH_U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
CMP_2V – Der erfindungsgemäße fünfte Komparator vergleicht das zweite Schwellwertsignal (S_1V) mit dem zweiten Vorgabewert (V) für die Kommutierung und erzeugt hieraus als ein zweites Ausgangssignal (A₂) ein zweites Kommutierungssignal (A₂), das die Kommutierung steuert. Im erfindungsgemäßen Fall triggert sein zweites Ausgangssignal, auch zweites Kommutierungssignal (A₂) genannt, die zweite Abtast-Halteschaltung (SaH_V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
CMP_2W – Der erfindungsgemäße sechste Komparator vergleicht das dritte Schwellwertsignal (S_1W) mit dem dritten Vorgabewert (V_W) für die Kommutierung und erzeugt hieraus als ein drittes Ausgangssignal (A₃) ein drittes Kommutierungssignal (A₃), das die Kommutierung steuert. Im erfindungsgemäßen Fall triggert sein drittes Ausgangssignal, auch drittes Kommutierungssignal (A₃) genannt, die dritte Abtast-Halteschaltung (SaH_W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
F_U – erster konstanten Faktor (F_U) zur Einstellung des Einschwingverhaltens des ersten Zweiges (ZW1) durch einen im vierten Integrator (Int_2U) enthaltenen Multiplizierer. Der Faktor ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
F_V – zweiter konstanten Faktor (F) zur Einstellung des Einschwingverhaltens des zweiten Zweiges (ZW2) durch einen im fünften Integrator (Int_2V) enthaltenen Multiplizierer. Der Faktor ist dem zweiten Motoranschluss (U) zugeordnet.
F_W – dritter konstanten Faktor (F_W) zur Einstellung des Einschwingverhaltens des dritten Zweiges (ZW3) durch einen im sechsten Integrator (Int_2w) enthaltenen Multiplizierer.. Der Faktor ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
ΔV_U – erster temporärer Änderungswert für die Änderung des erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) bei der nächsten Kommutierung. Der erste Nachladewert (S_3U) für den neuen erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) bei der nächsten Kommutierung auf der einen Seite und der erfindungsgemäße erste Vorgabewert (V_U) auf der anderen Seite unterscheiden sich um diesen ersten temporären Änderungswert (ΔV_U). Der Wert ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
ΔV_V – zweiter temporärer Änderungswert für die Änderung des erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewertes (V_V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V) bei der nächsten Kommutierung. Der zweite Nachladewert (S_3V) für den neuen erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewert (V_V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (U) bei der nächsten Kommutierung auf der einen Seite und der erfindungsgemäße zweite Vorgabewert (V_V) auf der anderen Seite unterscheiden sich um diesen zweiten temporären Änderungswert (ΔV_V). Der Wert ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
ΔV_W – dritter temporärer Änderungswert für die Änderung des erfindungsgemäßen dritten Vorgabewertes (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (U) bei der nächsten Kommutierung. Der dritte Nachladewert (S_3W) für den neuen erfindungsgemäßen dritten Vorgabewert (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W) bei der nächsten Kommutierung auf der einen Seite und der erfindungsgemäße dritte Vorgabewert (V_W) auf der anderen Seite unterscheiden sich um diesen dritten temporären Änderungswert (ΔV_W). Der Wert ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
EMKA – EMK-Auswertung. Die EMK-Auswertung erzeugt die Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) für die Steuerung des Kommutierungszeitpunktes der Halbbrücken der Ansteuerschaltung (St). Diese Erzeugung der Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) erfolgt in Abhängigkeit von den Spannungen an den Motoranschlüssen (U, V, W) und den Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₅). Das erste Kommutierungssignal (A₁) wird dabei in Abhängigkeit von der Anschlussspannung am ersten Motoranschluss (U) im dritten Kommutierungsintervall (Φ₃) und/oder im sechsten Kommutierungsintervall (Φ₅) erzeugt. Das zweite Kommutierungssignal (A₂) wird dabei in Abhängigkeit von der Anschlussspannung am zweiten Motoranschluss (V) im ersten Kommutierungsintervall (Φ₁) und/oder im vierten Kommutierungsintervall (Φ₄) erzeugt. Das dritte Kommutierungssignal (A₃) wird dabei in Abhängigkeit von der Anschlussspannung am dritten Motoranschluss (V) im zweiten Kommutierungsintervall (Φ₂) und/oder im fünften Kommutierungsintervall (Φ₅) erzeugt.
Int_1U – erster Integrator. Der erste Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U) ein zugehöriges erstes Schwellwertsignal (S_1U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
Int_1V – zweiter Integrator. Der zweite Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (V'_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) ein zugehöriges zweites Schwellwertsignal (S_1V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
Int_1W – dritter Integrator. Der dritte Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (W'_korr) des dritten Motoranschlusses (W) ein zugehöriges drittes Schwellwertsignal (S_1W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
Int_2U – vierter Integrator. Der vierte erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des ersten Vorzeichensignals (Sig_U) ein zugehöriges erstes integriertes Vorzeichensignal (S_2U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet. Der Ausgang des vierten Integrators wird typischerweise mit –1 multipliziert um das erste integrierte Vorzeichensignal (S_2U) auszugeben. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (F_U) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im vierten Integrator (Int_2U) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
Int_2V – fünfter Integrator. Der fünfte erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des zweiten Vorzeichensignals (Sig_V) ein zugehöriges zweites integriertes Vorzeichensignal (S_2V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet. Der Ausgang des fünften Integrators wird typischerweise mit –1 multipliziert um das zweite integrierte Vorzeichensignal (S_2V) auszugeben. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem zweiten konstanten Faktor (F) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im fünften Integrator (Int_2V) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
Int_2W – sechster Integrator. Der sechste erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des dritten Vorzeichensignals (Sig_W) ein zugehöriges drittes integriertes Vorzeichensignal (S_2W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet. Der Ausgang des sechsten Integrators wird typischerweise mit –1 multipliziert um das dritte integrierte Vorzeichensignal (S_2W) auszugeben. Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem dritten konstanten Faktor (F_w) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im sechsten Integrator (Int_2W) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
IntCtr_U – erstes Integratorsteuersignal für den ersten Integrator (Int_1U). Das erste Integratorsteuersignal wird aus dem ersten Vorzeichensignal (Sig_U) durch die erste Integratorsteuersignalerzeugungseinheit (X_U) in Abhängigkeit von einem ersten Kommutierungsintervallsignals (P_U) und dem ersten Vorzeichensignal (Sig_U) erzeugt. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
IntCtrV – zweites Integratorsteuersignal für den zweiten Integrator (Int_1V). Das zweite Integratorsteuersignal wird aus dem zweiten Vorzeichensignal (Sig_V) durch die zweite Integratorsteuersignalerzeugungseinheit (X_V) in Abhängigkeit von einem zweiten Kommutierungsintervallsignals (P_V) und dem zweiten Vorzeichensignal (Sig_V) erzeugt. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
IntCtr_W – dritte Integratorsteuersignal für den dritten Integrator (Int_1W). Das dritte Integratorsteuersignal wird aus dem dritten Vorzeichensignal (Sig_W) durch die dritte Integratorsteuersignalerzeugungseinheit (X_W) in Abhängigkeit von einem dritten Kommutierungsintervallsignal (P_W) und dem dritten Vorzeichensignal (Sig_W) erzeugt. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
M – beispielhafter BLDC-Motor
Φ₁ – erstes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem ersten Motoranschluss (U) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem dritten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am zweiten Motoranschluss (V) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.
Φ₂ – zweites Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem ersten Motoranschluss (U) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem zweiten Motoranschluss (V) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am dritten Motoranschluss (W) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.
Φ₃ – drittes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem dritten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem zweiten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am ersten Motoranschluss (U) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.
Φ₄– viertes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem dritten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem ersten Motoranschluss (U) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am zweiten Motoranschluss (V) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.
Φ₅ – fünftes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem zweiten Motoranschluss (V) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem ersten Motoranschluss (U) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am dritten Motoranschluss (W) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.
Φ₆ – sechstes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem zweiten Motoranschluss (V) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem dritten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am ersten Motoranschluss (U) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.
P_U – erstes Kommutierungsintervallsignal. Das erste Kommutierungsintervallsignal signalisiert der ersten Integratorsteuersignalerzeugungseinheit (X_U), die das erste Integratorsteuersignal (IntCtr_U) erzeugt, in welchem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆) sich das System befindet. Das erste Kommutierungsintervallsignal wird typischerweise von dem Ansteuerblock (St) oder einen anderen Teilvorrichtung des erfindungsgemäßen Systems beispielsweise auf Basis der Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) erzeugt. Es kann sich auch um einen Bus dieser Kommutierungssignale handeln. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
P_V – zweites Kommutierungsintervallsignal. Das zweite Kommutierungsintervallsignal signalisiert der zweiten Integratorsteuersignalerzeugungseinheit (X_V), die das zweite Integratorsteuersignal (IntCtr_V) erzeugt, in welchem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆) sich das System befindet. Das zweite Kommutierungsintervallsignal wird typischerweise von dem Ansteuerblock (St) oder einen anderen Teilvorrichtung des erfindungsgemäßen Systems beispielsweise auf Basis der Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) erzeugt. Es kann sich auch um einen Bus dieser Kommutierungssignale handeln. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
P_W – drittes Kommutierungsintervallsignal. Das dritte Kommutierungsintervallsignal signalisiert der dritten Integratorsteuersignalerzeugungseinheit (X_W), die das dritte Integratorsteuersignal (IntCtr_W) erzeugt, in welchem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆) sich das System befindet. Das dritte Kommutierungsintervallsignal wird typischerweise von dem Ansteuerblock (St) oder einen anderen Teilvorrichtung des erfindungsgemäßen Systems beispielsweise auf Basis der Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) erzeugt. Es kann sich auch um einen Bus dieser Kommutierungssignale handeln. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
S_1U – erstes Schwellwertsignal. Das erste Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) im ersten Integrator (Int_1U) erzeugt. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
S_1V – zweites Schwellwertsignal. Das zweite Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) im zweiten Integrator (Int_1V) erzeugt. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
S_1W – drittes Schwellwertsignal. Das dritte Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) im dritten Integrator (Int_1W) erzeugt. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
S_2U – erstes integriertes Vorzeichensignal. Das erfindungsgemäße erste integrierte Vorzeichensignal wird durch Integration des ersten Vorzeichensignals (Sig_U) des ersten Motoranschlusses (U) im vierten Integrator (Int_2U) erzeugt. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
S_2V – zweites integriertes Vorzeichensignal. Das erfindungsgemäße zweite integrierte Vorzeichensignal wird durch Integration des zweiten Vorzeichensignals (Sig_U) des zweiten Motoranschlusses (V) im fünften Integrator (Int_2V) erzeugt. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
S_2W – drittes integriertes Vorzeichensignal. Das erfindungsgemäße dritte integrierte Vorzeichensignal wird durch Integration des dritten Vorzeichensignals (Sig_W) des dritten Motoranschlusses (W) im sechsten Integrator (Int_2W) erzeugt. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
S_3U – erster Nachladewert für den neuen erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) bei der nächsten Kommutierung. Der erste Nachladewert wird bei der nächsten Kommutierung in die erste Abtast-Halteschaltung (SaH_U) geladen. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
S_3V – zweiter Nachladewert für den neuen erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewertes (V_V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V) bei der nächsten Kommutierung. Der zweite Nachladewert wird bei der nächsten Kommutierung in die zweite Abtast-Halteschaltung (SaH_V) geladen. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
S_3W – dritter Nachladewert für den neuen erfindungsgemäßen dritten Vorgabewertes (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W) bei der nächsten Kommutierung. Der dritte Nachladewert wird bei der nächsten Kommutierung in die dritte Abtast-Halteschaltung (SaH_W) geladen. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
SaH_U – erste Abtast-Halteschaltung. Die erste Abtast-Halteschaltung lädt bei einer Kommutierung den aktuellen ersten Nachladewert (S_3U) für den neuen erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) und gibt diesen als ersten Vorgabewert (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) aus. Der Kommutierungszeitpunkt wird dabei durch eine Flanke eines ersten Kommutierungssignals (A₁) bestimmt. Die Flanke kann je nach Implementierung fallend und/oder steigend sein. Bei dem ersten Kommutierungssignal (A₁) handelt es sich um ein Ansteuersignal für den Ansteuerblock (St). Vorzugsweise ist es das Ausgangssignal (A₁) des vierten Komparators (Cmp_2U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
SaH_V – zweite Abtast-Halteschaltung. Die zweite Abtast-Halteschaltung lädt bei einer Kommutierung den aktuellen zweiten Nachladewert (S_3V) für den neuen erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewert (V_V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V) und gibt diesen als zweiten Vorgabewert (V_V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V) aus. Der Kommutierungszeitpunkt wird dabei durch eine Flanke eines zweiten Kommutierungssignals (A₂) bestimmt. Die Flanke kann je nach Implementierung fallend und/oder steigend sein. Bei dem zweiten Kommutierungssignal (A₂) handelt es sich um ein Ansteuersignal für den Ansteuerblock (St). Vorzugsweise ist es das Ausgangssignal (A₁) des fünften Komparators (Cmp_2V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
SaH_W – dritte Abtast-Halteschaltung. Die dritte Abtast-Halteschaltung lädt bei einer Kommutierung den aktuellen dritten Nachladewert (S_3W) für den neuen erfindungsgemäßen dritten Vorgabewert (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W) und gibt diesen als dritten Vorgabewert (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W) aus. Der Kommutierungszeitpunkt wird dabei durch eine Flanke eines dritten Kommutierungssignals (A₃) bestimmt. Die Flanke kann je nach Implementierung fallend und/oder steigend sein. Bei dem dritten Kommutierungssignal (A₃) handelt es sich um ein Ansteuersignal für den Ansteuerblock (St). Vorzugsweise ist es das Ausgangssignal (A₃) des sechsten Komparators (Cmp_2W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
Sgn_U – erste Vorzeicheneinheit. Die erfindungsgemäße erste Vorzeicheneinheit ermittelt das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Sie gibt das erste Vorzeichensignal (Sig_U) aus. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
Sgn_V – zweite Vorzeicheneinheit. Die erfindungsgemäße zweite Vorzeicheneinheit ermittelt das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Sie gibt das zweite Vorzeichensignal (Sig_V) aus. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
Sgn_W – dritte Vorzeicheneinheit. Die erfindungsgemäße dritte Vorzeicheneinheit ermittelt das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Sie gibt das dritte Vorzeichensignal (Sig_W) aus. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
Sig_U – erstes Vorzeichensignal. Das erste Vorzeichensignal repräsentiert das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
Sig_V – zweites Vorzeichensignal. Das zweite Vorzeichensignal repräsentiert das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
Sig_W – drittes Vorzeichensignal. Das dritte Vorzeichensignal repräsentiert das Vorzeichen des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (U) zugeordnet.
SdT – Markierung der betreffenden Figur als Stand der Technik
SpS – virtuelles Sternpunktsignal. Das virtuelle Sternpunktsignal ist vorzugsweise die Summe des ersten, zweiten und dritten reduzierten Klemmensignals (Ur, Vr, W_r) und wird im ersten Summierer (SU₁) gebildet. Das Signal ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.
SpT₁ – erster Spannungsteiler. Der erste Spannungsteiler reduziert die Spannung am ersten Motoranschluss (U) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten ersten Klemmensignal (U_r). Dieser Vorrichtungsteil ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.
SpT₂ – zweiter Spannungsteiler. Der zweite Spannungsteiler reduziert die Spannung am zweiten Motoranschluss (U) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten zweiten Klemmensignal (V_r). Dieser Vorrichtungsteil ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.
SpT₃ – dritter Spannungsteiler. Der dritte Spannungsteiler reduziert die Spannung am dritten Motoranschluss (W) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten dritten Klemmensignal (W_r). Dieser Vorrichtungsteil ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.
SSt – Systemsteuerung Es handelt sich typischerweise um einen endlichen Automaten als Ablaufsteuerung und/oder einen Mikroprozessor mit Speicher. Die Systemsteuerung umfasst insbesondere typischerweise einen oder mehrere Analog-zu-Digital-Wandlern und ggf. weitere Abtast-Halteschaltungen, die den Vorladewert (V₀) für die Abtast-Halteschaltungen (SaH_U, SaH_V, SaH_W) erzeugen. Dieser Vorladewert (V₀) kann ggf. auch in Form von drei separaten Vorladewerten (V_0U, V_0V, V_0W) spezifisch für den jeweiligen Zweig (ZW1, ZW2, ZW3) erzeugt werden. Außerdem bewertet die Systemsteuerung (SSt) den Zustand des jeweiligen erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W). Dies kann beispielsweise wieder durch Digital-zu-Analog-Wandlung und Bewertung das so digitalisierten Signalverlaufs des jeweiligen erfindungsgemäßen Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W) geschehen. Schwankt der jeweilige erfindungsgemäße Vorgabewert (V_U, V_V, V_W) zwischen zwei oder mehr als zwei Motorumdrehungen um weniger als 25%, besser weniger als 12%, besser weniger als 6%, besser weiniger als 2%, besser weniger als 1%, so öffnet die Systemsteuerung (SSt) den jeweiligen Schalter (SW_U, SW_V, SW_W). Nach dem Abschalten der Versorgungsspannung würde das System jedoch den jeweiligen erfindungsgemäßen Vorgabewert (V_U, V_V, V_W) verlieren und müsste beim nächsten Wiedereinschalten wieder eine erneute Parametrierung durchführen. Es ist daher sinnvoll, wenn der jeweilige erfindungsgemäße Vorgabewert (V_U, V_V, V_W) in einem nicht flüchtigen, vorzugsweise digitalen Speicher vorzugsweise innerhalb der Systemsteuerung (SSt) gesichert wird und als jeweiliger zugeordneter spezifischer Vorladewert (V_0U, V_0V, V_0W) beim Neustart des Systems als Ersatz für den allgemeinen Vorladewert (V₀) verwendet wird. Der nicht flüchtige Speicher übernimmt den jeweiligen zugeordneten erfindungsgemäßen Vorladewert (V_U, V_V, V_W) beim Öffnen des jeweiligen Schalters (SW_U, SW_V, SW_W) und kann z. B. im Falle eines nichtflüchtigen Speichers somit auch in der Lage sein, den jeweils ermittelten erfindungsgemäßen Vorladewert (V_U, V_V, V_W) über das Abschalten der Versorgung als jeweiligen spezifischen Vorladewert (V_0U, V_0V, V_0W) hinaus zu speichern. Dieser Vorrichtungsteil ist typischerweise allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.
St – Ansteuerblock. Der Ansteuerblock erzeugt die Signale für die drei Motoranschlüsse (U, V, W) aus den Kommutierungssignalen A₁, A₂, A₃. Diese Ansteuerschaltung zur Blockkommutierung weist typischerweise drei nicht gezeichnete Halbbrücken auf. Eine erste Halbbrücke ist dabei mit ihrem Ausgang mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden. Eine zweite Halbbrücke ist dabei mit ihrem Ausgang mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden. Eine dritte Habbrücke ist dabei mit ihrem Ausgang mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden. Jeder der Habbrücken weist typischerweise einen oberen Schalter auf, der den Ausgang der betreffenden Halbbrücke mit einer oberen Versorgungsspannung verbinden kann und einen unteren Schalter, der den Ausgang der betreffenden Halbbrücke mit einer unteren Versorgungsspannung verbinden kann. Ein gleichzeitiges Verbinden von oberer und unterer Versorgungsspannung mit dem jeweiligen Ausgang einer Halbbrücke ist durch eine Verriegelungsschaltung innerhalb der Ansteuerschaltung zur Blockkommutierung unterbunden. Darüber hinaus weist die Ansteuerschaltung zur Blockkommutierung eine Logik auf, die mindestens sechs Zustände einnehmen kann. Diese sechs Zustände korrespondieren mit den sechs Kommutierungsintervalle (Φ₁ bis Φ₆). Mit einer vorgegebenen Flanke eines Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), die fallend und/oder steigend sein kann, wechselt die Ansteuerschaltung ihren Zustand. Hierbei kann es zu einer Asynchronizität der Kommutierungssignale (A₁, A₂, A₃) kommen
SU₁ – erster Summierer. Der erste Summierer bildet aus dem ersten, zweiten und dritten reduzierten Klemmensignal (U_r, V_r, W_r) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS). Dieser Vorrichtungsteil ist typischerweise allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.
SU_2U – zweiter Summierer für den ersten Motoranschluss (U). Der zweite Summierer für den ersten Motoranschluss (U) subtrahiert das virtuelle Sternpunktsignal (SpS) vom Spannungssignal des ersten Motoranschlusses (U) und bildet dadurch das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
SU_2V – zweiter Summierer für den zweiten Motoranschluss (V). Der zweite Summierer für den zweiten Motoranschluss (V) subtrahiert das virtuelle Sternpunktsignal (SpS) vom Spannungssignal des zweiten Motoranschlusses (V) und bildet dadurch das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
SU_2W – zweiter Summierer für den dritten Motoranschluss (W). Der zweite Summierer für den dritten Motoranschluss (V) subtrahiert das virtuelle Sternpunktsignal (SpS) vom Spannungssignal des dritten Motoranschlusses (W) und bildet dadurch das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
SU_3U – dritter Summierer für den ersten Motoranschluss (U). Der dritte Summierer für den ersten Motoranschluss (U) addiert das erste integrierte Vorzeichensignal (S_2U) und den erfindungsgemäßen ersten Vorgabewert (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) zum ersten Nachladewert (S_3U) für den neuen erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (V_U) für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U) bei der nächsten Kommutierung. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
SU_3V – dritter Summierer für den zweiten Motoranschluss (V). Der dritte Summierer für den zweiten Motoranschluss (V) addiert das zweite integrierte Vorzeichensignal (S_2V) und den erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewert (V_V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V) zum zweiten Nachladewert (S_3V) für den neuen erfindungsgemäßen zweiten Vorgabewertes (V) für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V) bei der nächsten Kommutierung. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
SU_3W – dritter Summierer für den dritten Motoranschluss (W). Der dritte Summierer für den dritten Motoranschluss (W) addiert das dritte integrierte Vorzeichensignal (S_2W) und den erfindungsgemäßen dritten Vorgabewert (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W) zum dritten Nachladewert (S_3W) für den neuen erfindungsgemäßen dritten Vorgabewertes (V_W) für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W) bei der nächsten Kommutierung. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
SW_U – erster Schalter. Der erste Schalter trennt das erste Kommutierungssignal (A₁) vom Trigger-Eingang der ersten Abtast-Halteschaltung (SaH_U). Vorzugsweise legt er dabei den Trigger-Eingang der ersten Abtast-Halteschaltung (SaH_U) auf ein definiertes Potenzial in der Art, dass diese keine weiteren Werte in Abhängigkeit vom ersten Kommutierungssignal (A₁) mehr übernimmt. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
SW_V – zweiter Schalter. Der zweite Schalter trennt das zweite Kommutierungssignal (A₂) vom Trigger-Eingang der zweiten Abtast-Halteschaltung (SaH_V). Vorzugsweise legt er dabei den Trigger-Eingang der zweiten Abtast-Halteschaltung (SaH_V) auf ein definiertes Potenzial in der Art, dass diese keine weiteren Werte in Abhängigkeit vom zweiten Kommutierungssignal (A₂) mehr übernimmt. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
SW_W – Dritter Schalter. Der dritte Schalter trennt das dritte Kommutierungssignal (A₃) vom Trigger-Eingang der dritten Abtast-Halteschaltung (SaH_W). Vorzugsweise legt er dabei den Trigger-Eingang der dritten Abtast-Halteschaltung (SaH_W) auf ein definiertes Potenzial in der Art, dass diese keine weiteren Werte in Abhängigkeit vom dritten Kommutierungssignal (A₃) mehr übernimmt. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
U – erster Motoranschluss des beispielhaften BLDC Motors
U_r – reduziertes erstes Klemmensignal. Der Spannungspegel liegt vorzugsweise um den Faktor 1/3 niedriger als die Spannung am ersten Motoranschluss (U). Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
U_korr – korrigiertes Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) wird im zugehörigen zweiten Summierer (SU_2U) durch Subtraktion des virtuellen Sternpunktsignals (SpS) vom Spannungssignal des ersten Motoranschlusses (U) erzeugt. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
U'_korr – begrenztes korrigiertes Spannungssignal (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
V – zweiter Motoranschluss des beispielhaften BLDC Motors
V₀ – Vorladewert für die Abtast-Halteschaltungen (SaH_U, SaH_V, SaH_W). Dies ist der Initialisierungswert für den ersten, zweiten und dritten Vorgabewert (V_U, V_V, V_W). Damit die allererste Kommutierung gelingt muss es zur Initialisierung des Systems jeweils einen initialen Wert für den ersten, zweiten und dritten Vorgabewert (V_U, V_V, V_W) geben, mit dem das jeweilige Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) zu Beginn als Startwert für die Regelung erzeugt werden kann. Dieser initiale Wert kann recht grob festgelegt werden und sorgt nur dafür, dass das Verfahren überhaupt starten kann. Der Wert selbst ist nicht ganz motorunabhängig, kann aber so gewählt werden, dass er für eine sehr breite Palette von Motoren unverändert genutzt werden kann. Das Signal ist typischerweise allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.
V_0U – erster Vorladewert. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
V_0V – zweiter Vorladewert. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
V_0W – dritter Vorladewert. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
V_r – reduziertes zweites Klemmensignal. Der Spannungspegel liegt vorzugsweise um den Faktor 1/3 niedriger als die Spannung am zweiten Motoranschluss (V). Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
V_refU – erster Vorgabewert für die Kommutierung entsprechend dem Stand der Technik experimentell optimiert. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
V_refV – zweiter Vorgabewert für die Kommutierung entsprechend dem Stand der Technik experimentell optimiert. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
V_refW – dritter Vorgabewert für die Kommutierung entsprechend dem Stand der Technik experimentell optimiert. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
V_U – erfindungsgemäßer erster Vorgabewert für die Kommutierung des ersten Motoranschlusses (U). Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
V_V – erfindungsgemäßer zweiter Vorgabewert für die Kommutierung des zweiten Motoranschlusses (V). Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
V_W – erfindungsgemäßer dritter Vorgabewert für die Kommutierung des dritten Motoranschlusses (W). Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
V_korr – korrigiertes Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) wird im zugehörigen zweiten Summierer (SU₂) durch Subtraktion des virtuellen Sternpunktsignals (SpS) vom Spannungssignal des zweiten Motoranschlusses (V) erzeugt. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
V'_korr – begrenztes korrigiertes Spannungssignal (V'_korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
W – dritter Motoranschluss des beispielhaften BLDC Motors
W_r – reduziertes drittes Klemmensignal. Der Spannungspegel liegt vorzugsweise um den Faktor 1/3 niedriger als die Spannung am dritten Motoranschluss (W). Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
W_korr – korrigiertes Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) wird im zugehörigen zweiten Summierer (SU_2W) durch Subtraktion des virtuellen Sternpunktsignals (SpS) vom Spannungssignal des dritten Motoranschlusses (W) erzeugt. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
W'_korr – begrenztes korrigiertes Spannungssignal (W'_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
X_U – erste Integratorsteuersignalerzeugungseinheit. Die erste Integratorsteuersignalerzeugungseinheit erzeugt auf Basis des ersten Kommutierungsintervallsignals (Pu) und des ersten Vorzeichensignals (Sig_U) das erste Integratorsteuersignal (IntCtr_U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
X_V – zweite Integratorsteuersignalerzeugungseinheit. Die zweite Integratorsteuersignalerzeugungseinheit erzeugt auf Basis des zweiten Kommutierungsintervallsignals (P_V) und des zweiten Vorzeichensignals (Sig_V) das zweite Integratorsteuersignal (IntCtr_V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
X_W – dritte Integratorsteuersignalerzeugungseinheit. Die dritte Integratorsteuersignalerzeugungseinheit erzeugt auf Basis des dritten Kommutierungsintervallsignals (P_W) und des dritten Vorzeichensignals (Sig_W) das dritte Integratorsteuersignal (IntCtr_W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.
ZW1 – erster Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) zur Erzeugung des ersten Kommutierungssignals (A₁) aus der EMK am ersten Motoranschluss (U) während des dritten Kommutierungsintervalls (Φ₃) und während des sechsten Kommutierungsintervalls (Φ₆). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.
ZW2 – zweiter Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) zur Erzeugung des zweiten Kommutierungssignals (A₂) aus der EMK am zweiten Motoranschluss (V) während des ersten Kommutierungsintervalls (Φ₁) und während des vierten Kommutierungsintervalls (Φ₄). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.
ZW3 – dritter Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) zur Erzeugung des dritten Kommutierungssignals (A₃) aus der EMK am dritten Motoranschluss (W) während des zweiten Kommutierungsintervalls (Φ₂) und während des fünften Kommutierungsintervalls (Φ₅). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.

Claims

Verfahren zur Regelung des Kommutierungszeitpunkts für die Ansteuerung der Statorspulen eines BLDC-Motors, gekennzeichnet durch die Schritte, a. Kommutieren eines Motoranschlusses in Abhängigkeit von einem Vorgabewert (V_U, V_V, V_V) in Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆) durch einen Ansteuerblock (St),
b. Bestromen des Motoranschlusses (U, V, W) in zugeordneten Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆) durch den Ansteuerblock (St), c. Nicht-Bestromen des Motoranschlusses (U, V, W) in anderen zugeordneten Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆) durch den Ansteuerblock (St), d. Erfassen der EMK an dem Motoranschluss (U, V, W) innerhalb eines oder mehrerer Freilaufintervalle, die eines oder mehrerer der Kommutierungsintervalle (Φ₁ bis Φ₆) sind, in denen der Motoranschluss (U, V, W) durch den Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, e. Erzeugen eines aus der innerhalb eines solchen Freilaufintervalls erfassten EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) abgeleiteten, dem Motoranschluss (U, V, W) zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW), f. Bestimmen eines Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) für den Vorgabewert (V_U, V_V, V_W), insbesondere aus einem integrierten Vorzeichensignal (S_2U, S_2V, S_2W), das den Wert repräsentiert, um den der Zeitpunkt des Nulldurchgangs des korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) von dem zeitlichen Mittelpunkt des Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆), dem Freilaufintervall, abweicht, und dem Vorgabewert (V_U, V_V, V_W), g. Verändern des Kommutierungszeitpunktes in Form eines den Kommutierungszeitpunkt bestimmenden nunmehr geänderten neuen Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W) für mindestens ein auf das Kommutierungsintervall, das das Freilaufintervall ist, folgendes weiteres Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆) in Abhängigkeit von dem besagten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) und dem Kommutierungszeitpunkt in Form des den Kommutierungszeitpunkt bestimmenden Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W), der in dem Freilaufintervall verwendet wurde, in dem der Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) bestimmt wurde.
Verfahren zur Regelung des Kommutierungszeitpunktes für die Ansteuerung der Statorspulen eines BLDC-Motors nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch, h. Erzeugen eines aus der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) in einem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆), in dem dieser Motoranschluss Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, abgeleiteten, zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) i. kontinuierliche und/oder abtastend-summierende Integration und/oder Filterung dieses korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) durch einen nachfolgenden vierten Integrator (Int_2U), bzw. fünften Integrator (Int_2V), bzw. sechsten Integrator (Int_2W) zur Erzeugung eines zugeordneten integrierten Vorzeichensignals (S_2U, S_2V, S_2W), j. optionales Multiplizieren des zugeordneten integrierten Vorzeichensignals (S_2U, S_2V, S_2W) an einer Stelle im Signalpfad vor dessen Ausgabe durch den vierten Integrator (Int_2U), bzw. fünften Integrator (Int_2V), bzw. sechsten Integrator (Int_2W) jedoch zumindest vor dem jeweiligen dritten Summierer (SU_3U, SU_3V, SU_3W) mit einem konstanten Faktor (F_U, F_V, F_W) insbesondere durch eine oder mehrere Teilvorrichtungen des vierten Integrators (Int_2U), bzw. fünften Integrators (Int_2V), bzw. sechsten Integrators (Int_2W), k. kontinuierliche und/oder abtastend-summierende Integration und/oder Filterung eines aus der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) in einem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆), in dem dieser Motoranschluss Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, abgeleiteten, zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) durch einen nachfolgenden ersten Integrator (Int_1U), bzw. zweiten Integrator (Int_1V), bzw. dritten Integrator (Int_1W) zur Erzeugung eines zugeordneten Schwellwertsignals (S_1U, S_1V, S_1W), l. Vergleich des zugeordneten Schwellwertsignals (S_1U, S_1V, S_1W) mit einem erfindungsgemäßen Vorgabewert (V_U, V_V, V_W) durch einen erfindungsgemäß zugeordneten Komparator (CMP_2U, CMP_2V, CMP_2W), m. Bildung eines zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis des erfindungsgemäßen zugeordneten Komparators (CMP_2U, CMP_2V, CMP_2W), n. Änderung des Kommutierungszeitpunkts eines zugeordneten Ausgangs eines Ansteuerblocks (St), der mit dem zugeordneten Motoranschluss (U, V, W) verbunden ist, in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃), o. Addition des erfindungsgemäßen zugeordneten Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) mit dem zugeordneten integrierten Vorzeichensignal (S_2U, S_2V, S_2W) durch einen zugeordneten zweiten Summierer (SU_2U, SU_2V, SU_2W), p. Bildung eines zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Addition des erfindungsgemäßen zugeordneten Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) mit dem zugeordneten integrierten Vorzeichensignal (S_2U, S_2V, S_2W) durch einen zugeordneten zweiten Summierer (SU_2U, SU_2V, SU_2W), q. Speichern des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in einem zugeordneten Speicher für diesen Wert, insbesondere einer zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), zumindest zeitweise in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃), r. Erzeugung des zugeordneten Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) in Abhängigkeit von dem aktuellen Speicherwert des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in dem zugeordneten Speicher für des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W), insbesondere in dem zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W).
Verfahren nach einem oder mehreren der beiden vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte a. Verbinden des zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), insbesondere mittels eines zugeordneten Schalters (SW_U, SW_V, SW_W), in der Art, dass das Speichern des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in einem zugeordneten Speicher für diesen Wert, insbesondere einer zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) erfolgt, b. Speichern des zugeordneten Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W) in einem zugeordneten nichtflüchtigen, Speicher für diesen zugeordneten Vorgabewert (V_U, V_V, V_W), insbesondere in einem Speicher in einer Systemsteuerung (SSt), c. Trennen des zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), insbesondere mittels Öffnen eines zugeordneten Schalters (SW_U, SW_V, SW_W), von dem zugeordneten Speicher für den zugeordneten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) in der Art, dass das Speichern des gespeicherten zugeordneten Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) auf Basis des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) oder des zugeordneten Vorladewertes (V_0U, V_0V, V_0W) oder eines anderen Vorladewertes (V₀) in diesem zugeordneten Speicher während dieser Trennung NICHT in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der drei vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte a. Trennen des zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), insbesondere mittels Öffnen eines zugeordneten Schalters (SW_U, SW_V, SW_W), von dem zugeordneten Speicher für den zugeordneten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) in der Art, dass das Speichern des gespeicherten zugeordneten Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) auf Basis des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) oder des zugeordneten Vorladewertes (V_0U, V_0V, V_0W) oder eines anderen Vorladewertes (V₀) in diesem zugeordneten Speicher während dieser Trennung NICHT in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) erfolgt, a. Ausgabe des in einem zugeordneten nichtflüchtigen, Speicher, insbesondere in einer Systemsteuerung (SSt), zuvor gespeicherten, zugeordneten Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W) als zugeordneten Vorladewert (V_0U, V_0V, V_0W), b. Speichern des zugeordneten Vorladewertes (V_0U, V_0V, V_0W) anstelle des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in dem zugeordneten Speicher für den zugeordneten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W), insbesondere in der zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), für zumindest ein Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆), c. Verbinden des zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), insbesondere mittels des zugeordneten Schalters (SW_U, SW_V, SW_W), in der Art, dass das Speichern des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in einem zugeordneten Speicher für diesen Wert, insbesondere einer zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vier vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte a. Trennen des zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), insbesondere mittels Öffnen eines zugeordneten Schalters (SW_U, SW_V, SW_W), von dem zugeordneten Speicher für den zugeordneten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) in der Art, dass das Speichern des gespeicherten zugeordnete Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) auf Basis des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) oder des zugeordneten Vorladewertes (V_0U, V_0V, V_0W) oder eines anderen Vorladewertes (V₀) in diesem zugeordneten Speicher während dieser Trennung NICHT in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) erfolgt, b. Ausgabe des in einem zugeordneten nichtflüchtigen, Speicher, insbesondere in einer Systemsteuerung (SSt), zuvor gespeicherten oder sonst wie zu Verfügung gestellten, Vorgabewertes (V₀) als zugeordneten Vorladewert (V_0U, V_0V, V_0W), c. Speichern des zugeordneten Vorladewertes (V_0U, V_0V, V_0W) anstelle des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in dem zugeordneten Speicher für den zugeordneten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W), insbesondere in der zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), für zumindest ein Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆), d. Verbinden des zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), insbesondere mittels des zugeordneten Schalters (SW_U, SW_V, SW_W), in der Art, dass das Speichern des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in einem zugeordneten Speicher für diesen Wert, insbesondere einer zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der fünf vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich gekennzeichnet dadurch, a. dass die kontinuierliche und/oder abtastend-summierende Integration und/oder die Filterung eines aus der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) in einem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆), in dem dieser Motoranschluss Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, abgeleiteten, zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) durch einen nachfolgenden ersten Integrator (Int_1U), bzw. zweiten Integrator (Int_1V), bzw. dritten Integrator (Int_1W) zur Erzeugung eines zugeordneten Schwellwertsignals (S_1U, S_1V, S_1W) in der Art erfolgt, dass nur eine Polarität des jeweiligen korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) den Wert des jeweils zugeordneten Schwellwertsignals (S_1U, S_1V, S_1W) beeinflusst.
Vorrichtung zur Regelung des Kommutierungszeitpunktes für die Ansteuerung der Statorspulen eines BLDC-Motors, gekennzeichnet durch, a. erste Mittel zum Kommutieren eines Motoranschlusses, insbesondere einen Ansteuerblock (St), in Abhängigkeit von einem Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃), das wiederum von einem Vorgabewert (V_U, V_V, V_W) abhängt, b. zweite Mittel zum Bestromen eines Motoranschlusses (U, V, W) in zugeordneten Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆), insbesondere einen Ansteuerblock (St), der mindestens eine Halbbrücke umfasst, c. zweite Mittel zum Nicht-Bestromen eines Motoranschlusses (U, V, W) in anderen zugeordneten Kommutierungsintervallen (Φ₁ bis Φ₆), insbesondere den Ansteuerblock (St), der mindestens die besagte Halbbrücke umfasst, d. dritte Mittel zum Erfassen der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) innerhalb eines Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆), eines Freilaufintervalls, in dem der Motoranschluss (U, V, W) durch einen Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, insbesondere Spannungsteiler (SpT₁, SpT₂, SpT₃), e. vierte Mittel zum Erzeugen eines aus der innerhalb des Freilaufintervalls erfassten EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) abgeleiteten, dem Motoranschluss (U, V, W) zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW), insbesondere eine Steuerung innerhalb des Ansteuerblocks und/oder Spannungsteiler (SpT₁, SpT₂, SpT₃) und/oder einen ersten Summierer (SU₁) und/oder einen zweiten Summierer (SU_2U, SU2V, SU_2W), f. fünfte Mittel zum Bestimmen eines Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) für den Vorgabewert (V_U, V_V, V_W), insbesondere aus einem integrierten Vorzeichensignal (S_2U, S_2V, S_2W), das den Wert repräsentiert, um den der Zeitpunkt des Nulldurchgangs des korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) von dem zeitlichen Mittelpunkt des Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆), dem Freilaufintervall, abweicht, und dem Vorgabewert (V_U, V_V, V_W), wobei solche fünfte Mittel insbesondere eine Vorzeicheneinheit (Sgn_U, Sgn_V, Sgn_W) und/oder einen vierten, fünften oder sechsten Integrator (Int_2U, Int_2V, Int_2W) sind, g. sechste Mittel zum Bestimmen und Verändern des Kommutierungszeitpunktes in Form eines den Kommutierungszeitpunkt, insbesondere in Form des Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), durch Erzeugen eines neuen Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W) für mindestens ein auf das Kommutierungsintervall, das das Freilaufintervall ist, folgendes weiteres Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆) in Abhängigkeit von dem besagten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) und dem Kommutierungszeitpunkt in Form des den Kommutierungszeitpunkt bestimmenden vorausgehenden Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W), der in dem Freilaufintervall verwendet wurde, in dem der Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) bestimmt wurde, insbesondere einen Begrenzer (B_U, B_V, B_W) und/oder einen ersten, zweiten oder dritten Integrator (Int_1U, Int_1V, Int_1W) und/oder einen Komparator (CMP_2U, CMP_2V, CMP_2W) und/oder einen dritten Summierer (SU_3U, SU_3V, SU_3W) und/oder eine Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W) und/oder eine Integratorsteuersignalerzeugungseinheit (X_U, X_V, X_W).
Vorrichtung nach dem vorausgehenden Anspruch zusätzlich umfassend a. Siebte Mittel zum Einfrieren des Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W), insbesondere einen Schalter (SW_U, SW_V, SW_W).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche zusätzlich umfassend a. achte Mittel zum Einstellen des Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W), insbesondere eine Systemsteuerung (SSt).
Vorrichtung nach dem vorausgehenden Anspruch zusätzlich umfassend a. neunte Mittel zum Abspeichern eines Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W) und/oder b. zehnte Mittel zum erneuten Einstellen eines abgespeicherten und/oder über eine Schnittstelle empfangenen Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W), insbesondere eine Systemsteuerung (SSt).
Vorrichtung zur Regelung des Kommutierungszeitpunktes für die Ansteuerung der Statorspulen eines BLDC-Motors nach einem oder mehreren der vorhergehenden vier Ansprüche, gekennzeichnet durch, a. einen zugeordneten vierten Integrator (Int_2U) oder fünften Integrator (Int_2V) oder sechsten Integrator (Int_2W) zur kontinuierlichen oder fortlaufend abtastenden Integration und/oder Filterung eines aus der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) abgeleiteten, zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) während eines Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆), in dem dieser Motoranschluss (U, V, W) durch einen Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, zur Erzeugung eines zugeordneten integrierten Vorzeichensignals (S_2U, S_2V, S_2W) und b. einen zugeordneten, nachfolgenden ersten Integrator (Int_1U), bzw. zweiten Integrator (Int_1V), bzw. dritten Integrator (Int_1W) zur kontinuierlichen und/oder abtastendsummierenden Integration und/oder Filterung eines aus der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) in einem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆), in dem dieser Motoranschluss Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, abgeleiteten, zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) zur Erzeugung eines zugeordneten Schwellwertsignals (S_1U, S_1V, S_1W), und c. einen zugeordneten Komparator (CMP_2U, CMP_2V, CMP_2W) zum Vergleich des zugeordneten Schwellwertsignals (S_1U, S_1V, S_1W) mit einem erfindungsgemäßen Vorgabewert (V_U, V_V, V_W), und d. einer Vorrichtung zur Bildung eines zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃), in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis des zugeordneten Komparators (CMP_2U, CMP_2V, CMP_2W), wobei der Kommutierungszeitpunkts eines zugeordneten Ausgangs eines Ansteuerblocks (St), der mit dem zugeordneten Motoranschluss (U, V, W) verbunden ist, von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) abhängt, und e. einen zugeordneten zweiten Summierer (SU_2U, SU_2V, SU_2W) zur Addition des erfindungsgemäßen zugeordneten Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) mit dem zugeordneten integrierten Vorzeichensignal (S_2U, S_2V, S_2W) und f. einer Vorrichtung zur Bildung eines zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Addition des erfindungsgemäßen zugeordneten Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) mit dem zugeordneten integrierten Vorzeichensignal (S_2U, S_2V, S_2W) durch einen zugeordneten zweiten Summierer (SU_2U, SU_2V, SU_2W) und g. einem zugeordneten Speicher für diesen Wert, insbesondere einer zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), zum Speichern des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) zumindest zweitweise in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) und h. Einer Vorrichtung zur Erzeugung des zugeordneten Vorgabewerts (V_U, V_V, V_W) in Abhängigkeit von dem aktuellen Speicherwert des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in dem zugeordneten Speicher für des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W), insbesondere in dem zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W).
Vorrichtung nach deinem oder mehreren der fünf vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet zusätzlich durch a. eine einem Motoranschluss (U, V, W) zugeordnete Vorzeicheneinheit (Sgn_U, Sgn_V, Sgn_W), die zur Erzeugung eines zugeordneten Vorzeichensignals (Sig_U, Sig_V, Sig_W) während eines Kommutierungsintervalls (Φ₁ bis Φ₆), in dem dieser Motoranschluss (U, V, W) durch einen Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, kontinuierlich oder fortlaufend abtastend das Vorzeichens eines aus der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) abgeleiteten, zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) ermittelt, und b. wobei der zugeordnete vierte Integrator (Int_2U) oder fünfte Integrator (Int_2V) oder sechste Integrator (Int_2W) statt des aus der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) abgeleiteten, zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) zur Erzeugung eines zugeordneten integrierten Vorzeichensignals (S_2U, S_2V, S_2W) das zugeordnete Vorzeichensignal (Sig_U, Sig_V, Sig_W) integriert und/oder filtert.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der sechs vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet zusätzlich durch a. einen zugeordneten Schalters (SW_U, SW_V, SW_W), zum Verbinden des zugeordneten Kommutierungssignals (A₁, A₂, A₃) in der Art, dass das Speichern des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in einem zugeordneten Speicher für diesen Wert, insbesondere einer zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) erfolgt, wenn der Schalter (SW_U, SW_V, SW_W) in einem ersten Zustand, insbesondere geschlossen, ist und dass das Speichern des zugeordneten Nachladewertes (S_3U, S_3V, S_3W) in einem zugeordneten Speicher für diesen Wert, insbesondere einer zugeordneten Abtast-Halteschaltung (SaH_U, SaH_V, SaH_W), NICHT in Abhängigkeit von dem zugeordneten Kommutierungssignal (A₁, A₂, A₃) erfolgt, wenn der Schalter (SW_U, SW_V, SW_W) in einem zweiten Zustand, insbesondere geöffnet, ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der sieben vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet zusätzlich durch a. einen zugeordneten, insbesondere nicht flüchtigen Speicher für den zugeordneten Vorgabewertes (V_U, V_V, V_W), der insbesondere ein Speicher in einer Systemsteuerung (SSt) sein kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der acht vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet zusätzlich dadurch a. dass indem zugeordneten Speicher für den zugeordneten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) neben dem zugeordneten Nachladewert (S_3U, S_3V, S_3W) mindestens ein weiterer Wert ersatzweise gespeichert werden kann, wobei es sich bei diesem weiteren Wert um einen zugeordneten Vorladewertes (V_0U, V_0V, V_0W) und/oder einen anderen Vorladewert (V₀) handeln kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der neun vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, a. dass der Ausgang des zugeordneten Komparators (CMP_2U, CMP_2V, CMP_2W) eine Hysterese aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der zehn vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, a. dass die Vorrichtung eine Teilvorrichtung (X_U, X_V, X_W, B_U, B_V, B_W) aufweist, die sicherstellt, dass die kontinuierliche und/oder abtastend-summierende Integration und/oder die Filterung eines aus der EMK an einem Motoranschluss (U, V, W) in einem Kommutierungsintervall (Φ₁ bis Φ₆), in dem dieser Motoranschluss Ansteuerblock (St) nicht bestromt wird, abgeleiteten, zugeordneten, korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) durch einen nachfolgenden ersten Integrator (Int_1U), bzw. zweiten Integrator (Int_1V), bzw. dritten Integrator (Int_1W) zur Erzeugung eines zugeordneten Schwellwertsignals (S_1U, S_1V, S_1W) in der Art erfolgt, dass nur eine Polarität des jeweiligen korrigierten Spannungssignals (U_korrU, U_korrV, U_korrW) den Wert des jeweils zugeordneten Schwellwertsignals (S_1U, S_1V, S_1W) beeinflusst.