DE102015218934A1

DE102015218934A1 - Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung

Info

Publication number: DE102015218934A1
Application number: DE102015218934.1A
Authority: DE
Inventors: Karsten Wiedmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-03-30
Also published as: CN106849776B; CN106849776A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung (UV) zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung. Die Überwachungsvorrichtung (UV) umfasst einen Teststrom-Auswerter (IA) zum Auswerten einer ersten Komponente (SL+) eines erfassten Test-Drehstroms (IT), die eine erste Drehrichtung repräsentiert, die zu einer Drehrichtung einer angelegten Test-Drehspannung (UT) mitsinnig ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Läuferlage-Erfassungsvorrichtung (LE) zum sensorlosen Erfassen einer Lage (LL) eines Läufers (L). Die Läuferlage-Erfassungsvorrichtung (UV) umfasst einen Teststrom-Auswerter (IA), der Folgendes ausführt: Ermitteln je einer Phasenlage (PL1, PL2) einer Komponente (SL–) eines Test-Drehstroms (IT), die zu einer mindestens einmal alternierten Drehrichtung einer an eine elektrische Maschine angelegten Test-Drehspannung (UT) gegensinnig ist, vor und nach einem Drehrichtungswechsel der Test-Drehspannung (UT) und Ermitteln (260) eines Mittelwerts (PL12) zwischen der ersten (PL1) und der zweiten (PL2) Phasenlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung entsprechende Verfahren (100, 200) zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung und zum sensorlosen Erfassen einer Lage (LL) eines Läufers (L).

Description

Unter einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für eine elektrische Maschine. Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für eine elektrische Maschine.
Unter einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Läuferlage-Erfassungsvorrichtung zum sensorlosen Erfassen einer Lage eines Läufers einer elektrischen Maschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum sensorlosen Erfassen einer Lage eines Läufers einer elektrischen Maschine.
Als sensorlos wird hier eine Läuferlageerfassung bezeichnet, für die kein Spannungssensor erforderlich ist, sondern in der eine Ermittlung einer Lage des Läufers mittels einer Auswertung von Phasenströmen erfolgt. Die elektrische Maschine kann eine permanentmagnet-erregte, eine feldstromerregte, eine hybriderregte elektrische Maschine oder eine Reluktanzmaschine sein. Unabhängig davon kann die elektrische Maschine einen Innenläufer oder einen Außenläufer aufweisen oder eine Linearmaschine sein. Die felderregende Komponente (Permanentmagnet und/oder Feldwicklung) kann auf der Läuferseite oder auf der Statorseite angeordnet sein. Der Läufer kann auch als Rotor bezeichnet werden.
Für eine Regelung eines Luftspaltdrehmoments einer permanentmagnet-erregten Drehstrom-Synchronmaschine wird eine Information über die magnetische Achse des Läufers (d.h. über die Lage der d-Achse) benötigt. Im unteren Drehzahlbereich, inklusive Stillstand, eigenen sich dazu Verfahren der anisotropiebasierte Läuferlageschätzung. In einer Teilmenge dieser Verfahren wird eine hochfrequente, symmetrische Test-Drehspannung (mit beispielsweise zwischen 500 Hz und 2000 Hz) an die Wicklungen der Drehstrommaschine angelegt, wodurch der Läufer der Synchronmaschine nicht angetrieben wird, jedoch ein Test-Drehstrom erzeugt wird, der ausreichend stark ist, um daraus eine Information über die aktuelle Stellung des Läufers zu ermitteln. Diese Verfahren werden als injizierende Verfahren und auch als Injektionsverfahren bezeichnet.
Die DE 101 14 293 B3 beschreibt ein solches Injektionsverfahren. Zum Erzeugen eines überlagerten Drehfeldes wird eine höherfrequente, symmetrische Drehspannung (beispielsweise zwischen 500 bis 2000 Hz) an eine Antriebsdrehstromwicklung der Drehfeldmaschine angelegt. Aus Messungen der Strangströme wird ein Strom-Raumzeiger herausgefiltert, der auf die höherfrequente, symmetrische Drehspannung zurückzuführen ist. Mittels des herausgefilterten Strom-Raumzeigers wird ein Phasensignal ermittelt, das die Lage des Läufers in Bezug auf den Stator der elektrischen Maschine repräsentiert.
Bekannte Injektionsverfahren enthalten keinen Sicherheitsmechanismus, mit dem zuverlässig festgestellt wird, ob die Läuferlageinformation, die durch das Injektionsverfahren ermittelt wird, fehlerbehaftet ist. Außerdem enthält die Information über eine Phasenlage des Läufers, die mit bekannten Injektionsverfahren ermittelt wird, einen Offset-Fehler, der nicht getrennt ausgewiesenen wird. Der Offset-Fehler der Information über eine Phasenlage des Läufers kann beispielsweise durch eine Stromregelung oder durch eine Drehmomentregelung verursacht werden (siehe Wiedmann, K.: Positionsgeberloser Betrieb von permanentmagneterregten Synchronmaschinen, Dissertation 2012, Kap. 5.2.1, S. 104).
Unter einem ersten Aspekt ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verlässliches und wirtschaftliches Überwachungsverfahren zum Überwachen einer Funktionsfähigkeit einer sensorlosen Läuferlageerfassung bereitzustellen, die auf einem Injektionsverfahren beruht. Entsprechendes gilt für eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung.
Unter einem zweiten Aspekt ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Läuferlage-Erfassungsverfahren zum sensorlosen Erfassen einer Lage eines Läufers einer elektrischen Maschine bereitzustellen, mit dem die Lage des Läufers der elektrischen Maschine mit höherer Genauigkeit ermittelbar ist als mit dem bekannten Läuferlage-Erfassungsverfahren. Entsprechendes gilt für eine Läuferlage-Erfassungsvorrichtung zum sensorlosen Erfassen einer Lage eines Läufers einer elektrischen Maschine.
Die Aufgabe unter dem ersten Aspekt wird erfindungsgemäß durch eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für eine elektrische Maschine gelöst. Die Überwachungsvorrichtung umfasst einen Teststrom-Ermittler und einen Teststrom-Auswerter. Der Teststrom-Ermittler ist zum Erfassen eines Test-Drehstroms vorgesehen, der durch eine Test-Drehspannung verursacht wird, die an einem Drehspannungsanschluss einer Stator- oder Läuferwicklung der elektrischen Maschine anliegt. Der Teststrom-Auswerter ist zum Auswerten einer ersten Komponente des erfassten Test-Drehstroms vorgesehen, die eine erste Drehrichtung repräsentiert, die zu einer Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung mitsinnig ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Test-Drehspannung symmetrisch.
Das entsprechende erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für eine elektrische Maschine umfasst folgende Verfahrensschritte. In einem ersten Schritt wird eine Test-Drehspannung an einen Drehspannungsanschluss einer Stator- oder Läuferwicklung der elektrischen Maschine angelegt. In einem zweiten Schritt wird ein durch die angelegte Test-Drehspannung verursachter Test-Drehstroms erfasst. In einem dritten Schritt wird eine erste Komponente des erfassten Test-Drehstroms ausgewertet. Die erste Komponente repräsentiert eine erste Drehrichtung, die zu einer Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung mitsinnig ist.
Unter dem ersten Aspekt kann ein Konzept der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, dass eine Komponente des erfassten Test-Drehstroms ausgewertet wird, der eine gleiche Drehrichtung aufweist wie die angelegte Test-Drehspannung. Damit wird überwachbar, ob das Anlegen der Test-Drehspannung an dem Drehspannungsanschluss der Stator- oder Läuferwicklung tatsächlich zu einen Test-Drehstrom führt, der durch die Stator- beziehungsweise Läuferwicklung fließt und erwartete Eigenschaften aufweist. Hierdurch kann unter anderem eine Kontaktverlust einer Phase oder eine Unterbrechung in der Stator- oder Läuferwicklung erkannt werden oder erkannt werden, wenn der Test-Drehstrom eine fehlerhafte Frequenz aufweist und zugleich unbekannt ist, ob oder wie schnell sich der Läufer gegenüber dem Stator bewegt. Insbesondere wird mit der vorliegenden Erfindung unter dem ersten Aspekt ein verlässliches und wirtschaftliches Überwachungsverfahren zum Überwachen einer Funktionsfähigkeit einer Läuferlageerfassung bereitgestellt, das sensorlos ist. Als sensorlos wird hier eine Läuferlageerfassung bezeichnet, für die kein Spannungssensor erforderlich ist, sondern in der die Ermittlung der Lage des Läufers mittels einer Auswertung von Phasenströmen erfolgt. Entsprechendes gilt für eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung.
Mittels Auswertens derjenigen Komponente des erfassten Test-Drehstroms, die eine Drehrichtung repräsentiert, die zu einer Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung mitsinnig ist, kann eine Überwachung der angelegten Test-Drehspannung einfacher und verlässlicher realisiert werden als mittels einer grundsätzlich auch möglichen Überwachung derjenigen Komponente des erfassten Test-Drehstroms, die eine Drehrichtung repräsentiert, die zu einer Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung gegensinnig ist. Die über den Läuferumfang gemittelte, transiente Admittanz der elektrischen Maschine ist größer als die über den Läuferumfang gemittelte, transiente Differenz der d- und q-Komponente der Admittanz der elektrischen Maschine EM. Deshalb führt die mitsinnige Komponente des Test-Drehstroms zu einem stärkeren und somit einfacher auswertbaren Signal als die gegensinnige Komponente des Test-Drehstroms. Außerdem ist die Frequenz der mitsinnigen Komponente des Test-Drehstroms konstant, während die Frequenz der gegensinnigen Komponente des Test-Drehstroms von der momentanen Drehzahl der elektrischen Maschine abhängig ist, sodass die gegensinnige Komponente (im Vergleich zur mitsinnigen Komponente) in einem größeren Bandbreitenbereich zu überwachen wäre, in dem auch mit mehr Störeinflüssen zu rechnen ist. Aus der gegensinnigen Komponente des Test-Drehstroms allein kann eine Frequenz des Test-Drehstroms nur ermittelt werden, wenn zugleich bekannt ist, ob und wie schnell sich der Läufer gerade gegenüber dem Stator bewegt.
Die Aufgabe unter dem zweiten Aspekt wird erfindungsgemäß durch Läuferlage-Erfassungsvorrichtung zum sensorlosen Erfassen einer Lage eines Läufers einer elektrische Maschine gelöst, wobei die Läuferlageerfassungsvorrichtung eine Test-Drehspannungsquelle, einen Teststrom-Ermittler und einen Teststrom-Auswerter aufweist. Die Test-Drehspannungsquelle ist zum Bereitstellen und Anlegen einer Test-Drehspannung an einen Drehspannungsanschluss einer Stator- oder Läuferwicklung der elektrischen Maschine vorgesehen. Die Test-Drehspannungsquelle ist dazu vorbereitet, die Drehrichtung der Test-Drehspannung mindestens einmal zu alternieren. Der Teststrom-Ermittler ist zum Erfassen eines durch die angelegte Test-Drehspannung verursachten Test-Drehstroms vorgesehen. Der Teststrom-Auswerter ist dazu vorbereitet ist, Folgendes auszuführen:

– Ermitteln einer ersten Phasenlage einer Komponente des Test-Drehstroms, die zu der mindestens einmal alternierten Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung gegensinnig ist, während sich die Test-Drehspannung in einer ersten Drehrichtung befindet;
– Ermitteln einer zweiten Phasenlage der Komponente des Test-Drehstroms, während sich die Test-Drehspannung in einer zweiten Drehrichtung befindet, die zu der ersten Drehrichtung gegensinnig ist; und
– Ermitteln eines Mittelwerts zwischen der ersten und der zweiten Phasenlage.

Der Mittelwert ist vorzugsweise ein arithmetischer Mittelwert zwischen der ersten und der zweiten Phasenlage.
Das entsprechende erfindungsgemäße Läuferlage-Erfassungsverfahren zum sensorlosen Erfassen einer Lage eines Läufers einer elektrischen Maschine umfasst folgende Verfahrensschritte. In einem ersten Schritt wird eine Test-Drehspannung bereitgestellt, deren Drehrichtung mindestens einmal alterniert. In einem zweiten Schritt wird die Test-Drehspannung an einen Drehspannungsanschluss einer Stator- oder Läuferwicklung der elektrischen Maschine angelegt. In einem dritten Schritt wird ein durch die angelegte Test-Drehspannung verursachter Test-Drehstrom erfasst. In einem vierten Schritt wird eine erste Phasenlage einer Komponente des Test-Drehstroms ermittelt, die zu der mindestens einmal alternierten Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung gegensinnig ist, während sich die Test-Drehspannung in einer ersten Drehrichtung befindet. In einem fünften Schritt wird eine zweite Phasenlage der Komponente des Test-Drehstroms ermittelt, während sich die Test-Drehspannung in einer zweiten Drehrichtung befindet, die zu der ersten Drehrichtung gegensinnig ist. In einem sechsten Schritt wird ein Mittelwert zwischen der ersten und der zweiten Phasenlage ermittelt.
Unter dem zweiten Aspekt kann ein Konzept der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, dass der Offset-Fehler der Phasenlageinformation mittels Alternierens der Drehrichtung der Test-Drehspannung und Mittelung der Phasenlageinformation kompensiert wird.
Der Drehstromkreis mit der Test-Spannungsquelle und der elektrischen Maschine kann ein Drehstromkreis mit zwei, drei oder mehr Phasen sein.
Das Konzept des ersten Aspekts der Erfindung kann mit dem Konzept des zweiten Aspekts der Erfindung kombiniert werden. Dann weist die Überwachungsvorrichtung eine Test-Drehspannungsquelle zum Bereitstellen der Test-Drehspannung für den Drehspannungsanschluss auf. Die Test-Drehspannungsquelle ist dann dazu vorbereitet, die Drehrichtung der Test-Drehspannung mindestens einmal zu alternieren, wobei der Teststrom-Auswerter auch dazu vorbereitet ist, Folgendes auszuführen:

Für die Überwachungsvorrichtung vorteilhaft ist, wenn der Teststrom-Auswerter einen Drehrichtungsinvertierer aufweist, der dazu vorbereitet ist, aus einem zeitabhängigen Istwinkel eines Raumzeigers der Test-Drehspannung eine zweite Führungsgröße für einen zweiten Phasenregelkreis zu erzeugen, die der zweite Phasenregelkreis beim Ermitteln einer Läuferlage berücksichtigt. Diese Maßnahme stellt einen Beitrag dafür dar, dass Frequenzschwankungen oder Jitter der angelegten Test-Drehspannung in der zweiten Führungsgröße des zweiten Phasenregelkreis berücksichtigt sind und sich auf die Läuferlageinformation nicht oder zumindest weniger stark auswirken, ohne dass für die Erfassung des Phasenwinkels der Test-Drehspannung eine Spannungssensor erforderlich ist.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Test-Drehspannungsquelle dazu vorbereitet ist, den Mittelwert der Phasenlage nur bei einer Erstinbetriebnahme und/oder Wiederinbetriebnahme und/oder vorübergehenden Außerbetriebnahme der elektrischen Maschine zu ermitteln, um daraus unter Berücksichtigung der ersten und/oder der zweiten Phasenlage einen Phasenfehler zu ermitteln. Hierdurch erfolgt die Ermittlung des Phasenfehlers in Zeiträumen, in denen sie den regulären Betrieb der Überwachungsvorrichtung beziehungsweise der Läuferlage-Erfassung nicht stört. Der jeweils zuletzt ermittelte Phasenfehler kann in dazwischen liegenden Zeiträumen als Korrekturwert zum Ausgleich des Phasenfehlers neu ermittelter Läuferlagen verwendet werden.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Teststrom-Auswerter dazu vorbereitet ist, eine Amplitude einer Frequenzkomponente und/oder eine Kreisfrequenz der Frequenzkomponente und/oder eine Phasenlage der Frequenzkomponente des erfassten Test-Drehstroms auf Einhaltung eines jeweils zugeordneten Sollwertebereichs zu überprüfen, wobei die Frequenzkomponente eine erste oder zweite Drehrichtung repräsentiert, die zu der Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung mitsinnig oder gegensinnig ist.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist der Teststrom-Auswerter dazu vorbereitet, eine Amplitude und/oder eine Kreisfrequenz und/oder eine Phasenlage der angelegten Test-Drehspannung mittels des erfassten Test-Drehstroms auf Einhaltung eines jeweils zugeordneten Sollwertebereichs zu überprüfen.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Teststrom-Auswerter dazu vorbereitet ist, eine Änderungsgeschwindigkeit einer Amplitude einer Frequenzkomponente und/oder eine Änderungsgeschwindigkeit einer Kreisfrequenz der Frequenzkomponente und/oder eine Änderungsgeschwindigkeit einer Phasenlage der Frequenzkomponente des erfassten Test-Drehstroms auf Einhaltung eines jeweils zugeordneten Sollwertebereichs zu überprüfen. Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild mit einer elektrischen Maschine, einer Test-Drehspannungsquelle, einem Drehstromsensor und einer Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für die elektrische Maschine,
2 ein schematisches Blockschaltbild mit einer elektrischen Maschine und einer Läuferlage-Erfassungsvorrichtung zum sensorlosen Erfassen einer Lage eines Läufers einer elektrischen Maschine,
3 schematisch ein Amplitudenspektrum eines Raumzeigers eines resultierenden Test-Drehstroms an einem Drehspannungsanschluss einer elektrischen Maschine, wenn an den Drehspannungsanschluss der elektrischen Maschine eine höherfrequente Test-Drehspannung angelegt wird,
4 ein schematisches Blockschaltschaltbild mit einem ersten Phasenregelkreis zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für die elektrische Maschine und einem zweiten Phasenregelkreis zum Ermitteln einer Läuferlage der elektrischen Maschine,
5 schematisch einen Ablauf eines Überwachungsverfahrens zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für eine elektrische Maschine,
6 schematisch einen Ablauf eines Läuferlage-Erfassungsverfahren zum sensorlosen Erfassen einer Lage eines Läufers einer elektrischen Maschine.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Die 1 zeigt eine elektrische Maschine EM, eine Test-Drehspannungsquelle Q, einen Drehstromsensor SI und eine Überwachungsvorrichtung UV zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für die elektrische Maschine EM. Der Drehstromsensor SI ist beispielsweise dazu geeignet, zeitliche Verläufe von mindestens zwei Phasenströmen der elektrischen Maschine EM zu erfassen, oder dazu geeignet, einen zeitlichen Verlauf einer Phasenlage und einer Amplitude oder einer Phasenlage und eines Effektivwert eines Phasenstroms erfassen. Mit Phasenstrom wird hier der Strom durch eine Phasenleitung bezeichnet.
In der Schaltung, die die Figur zeigt, ist die elektrische Maschine EM in Sternschaltung angeschlossen. Bei Bedarf kann der Fachmann die Schaltung und somit auch das Blockschaltbild für einen Betrieb der elektrischen Maschine EM in Dreiecksschaltung abwandeln. Die Test-Drehspannungsquelle Q ist über den Drehstromsensor SI an einem Drehspannungsanschluss UA der elektrischen Maschine EM angeschlossen. Durch den dadurch geschlossenen Drehstromkreis DK fließt ein Test-Drehstrom I_T. Aus Übersichtsgründen wurden in der Figur solche Komponenten des Drehstromkreises DK weitgehend weggelassen, die dem eigentlichen elektrischen Antrieb der elektrischen Maschine EM (mit Antriebs-Grundfrequenz) dienen. Die Überwachungsvorrichtung UV umfasst einen Teststrom-Ermittler IE zum Erfassen des Test-Drehstroms I_T mittels des Drehstromsensors SI und einen Teststrom-Auswerter IA. Der Stromsensor SI liefert Messwerte sI_T.
Optional umfasst die Überwachungsvorrichtung UV auch einen Testspannungs-Ermittler UE. Es ist zweckmäßig und bevorzugt, wenn die Test-Drehspannungsquelle Q eine Test-Drehspannung U_T mit einer konstanten Frequenz ω_T/2π (mit beispielsweise zwischen 500 Hz und 2000 Hz) bereitstellt. Die Frequenz ω_T der Test-Drehspannung U_T, welche weit oberhalb der elektrischen Kreisdrehzahl ω_EM der elektrischen Maschine EM liegt, wird hier als höherfrequent bezeichnet.
Die 2 zeigt eine weitgehend gleich strukturierte Schaltung mit einer elektrischen Maschine EM, einer Test-Drehspannungsquelle Q, einem Drehstromsensor SI und einer Läuferlage-Erfassungsvorrichtung LE zum sensorlosen Erfassen einer Lage LL eines Läufers L der elektrischen Maschine EM. Auch hier ist die elektrische Maschine EM in dem Beispiel, das die Figur zeigt, in Sternschaltung angeschlossen, und der Fachmann kann die Schaltung sowie das Blockschaltbild bei Bedarf für einen Betrieb der elektrischen Maschine EM in Dreiecksschaltung abwandeln. Die Test-Drehspannungsquelle Q ist über den Drehstromsensor SI an einem Drehspannungsanschluss UA der elektrischen Maschine EM angeschlossen. Durch den dadurch geschlossenen Drehstromkreis DK fließt ein Test-Drehstrom I_T. In der Figur wurden aus Übersichtsgründen weitgehend solche Komponenten des Drehstromkreises DK weggelassen, die dem elektrischen Antrieb der elektrischen Maschine EM dienen. Die Läuferlage-Erfassungsvorrichtung LE umfasst einen Teststrom-Ermittler IE zum Erfassen des Test-Drehstroms I_T mittels des Drehstromsensors SI und einen Teststrom-Auswerter IA. Optional umfasst die Überwachungsvorrichtung UV auch einen Testspannungs-Ermittler UE.
Das in der 3 gezeigte Amplitudenspektrum AS des Test-Drehstroms I_T umfasst eine erste Spektrallinie SL+ mit der positiven Grundkreisfrequenz ω_T der Test-Drehspannung U_T und eine zweite Spektrallinie SL-, deren Kreisfrequenz –(ω_T – 2ω_EM) negativ ist. Als negativ wird hier eine Frequenz bezeichnet, wenn die entsprechende elektrische Größe (hier die Komponente SL– des Test-Drehstroms I_T) eine Drehrichtung aufweist, die gegensinnig zu der Drehrichtung der Test-Drehspannung U_T ist. Wenn die elektrische Kreisdrehzahl ω_EM im Vergleich zur positiven Grundkreisfrequenz ω_T der Test-Drehspannung U_T positiv ist, ist der Betrag |ω_T – 2ω_EM| der Kreisfrequenz –(ω_T – 2ω_EM) der zweiten Spektrallinie SL– um das Doppelte des Betrags |ω_EM| elektrischen Kreisdrehzahl ω_EM der elektrischen Maschine EM kleiner als die positive Grundkreisfrequenz ω_T der Test-Drehspannung U_T. Wenn die elektrische Kreisdrehzahl ω_EM im Vergleich zur positiven Grundkreisfrequenz ω_T der Test-Drehspannung U_T negativ ist, ist der Betrag |ω_T – 2ω_EM| der Kreisfrequenz –(ω_T – 2ω_EM) der zweiten Spektrallinie SL– um das Doppelte des Betrags |ω_EM| der elektrischen Kreisdrehzahl ω_EM der elektrischen Maschine EM größer als die positive Grundkreisfrequenz ω_T der Test-Drehspannung U_T.
Diese Zusammenhänge ergeben sich aus folgender Gleichung (1) für den zeitlichen Verlauf Test-Drehstroms I_T, die in der eingangs genannten Literatur erläutert ist:
wobei ω_T die Kreisfrequenz der Test-Drehspannung U_T, ΣY' eine über den Läuferumfang gemittelte, transiente Admittanz der elektrischen Maschine EM und ΔY' eine über den Läuferumfang gemittelte Differenz zwischen einer d-Komponente und einer q-Komponente der transienten Admittanz der elektrischen Maschine EM ist. ω_EM bezeichnet die elektrische Kreisdrehzahl der elektrischen Maschine EM und t die Zeit. γ_t=0 bezeichnet die den elektrischen Winkel PL der elektrischen Maschine EM zum Zeitpunkt t = 0. Da I_T(t) einen Momentanwert des komplexen Test-Drehstroms I_T (Phasenstroms) darstellt, ist |U_T| als Amplitudenwert der Test-Drehspannung (Phasenspannung) zu verstehen.
Die Gleichung (1) vernachlässigt Nebeneffekte (wie Wirbelstromeffekte und nichtlineare Invertereffekte), die ebenfalls zu einer Phasenverschiebung führen und somit einen zusätzlichen Beitrag zu dem ohnehin gegebenen Phasenunterschied zwischen Spannung und Strom leisten.
Der in 4 gezeigte Teststrom-Auswerter IA umfasst einen ersten Phasenregelkreis PLL+ zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung der elektrische Maschine EM und einen zweiten Phasenregelkreis PLL– zum Ermitteln einer Läuferlage LL (elektrischen Winkels) eines Läufers L der elektrischen Maschine EM gegenüber einem Stator S der elektrischen Maschine EM. Um grundfrequente Frequenzanteile aus den Messwerten sI_T zu entfernen, die der Stromsensor SI liefert, welche aber nicht zum Test-Drehstrom I_T gehören, ist ein (in den Figuren nicht dargestellter) Hochpass oder Bandpass vorgesehen.
Der Phasenregelkreis PLL+ umfasst einen ersten Führungsgrößen-Eingang F+ zum Zuführen eines angenommenen zeitabhängigen Sollwinkels θ+_soll für die Test-Drehspannung U_T, einen Addierer AD zum Ermitteln eines Istwinkels θ+ der Test-Drehspannung U_T, einen Park-Transformator PT+ zum Erzeugen einer d-Komponente d+ und einer q-Komponente q+ des Test-Drehstroms I_T im Koordinatensystem des Raumzeigers der Test-Drehspannung U_T, ein Filter Fq+ zum Entfernen der zweiten Harmonischen der q-Komponente q+ des Test-Drehstroms I_T im Koordinatensystem des Test-Spannungsraumzeigers U_T und einen Tracker TR.
Der Tracker TR umfasst einen Proportional-Integral-Regler PI+ (PI-Regler PI+) und einen Integrator I+. Der Integrator I+ erhält von einem Ausgang des Proportional-Integral-Reglers PI+ eine Information über die aktuelle Phasenlage PL_T des Test-Drehstroms I_T im Koordinatensystem des Test-Spannungsraumzeigers U_T des Läufers L. Der Integrator I+ erzeugt daraus als Rückführungssignal einen invertierten Differenzwinkels –(Δθ+) zwischen dem Sollwinkel θ+_soll für die Test-Drehspannung U_T und dem Istwinkels θ+ der Test-Drehspannung U_T. Durch die Invertierung des Differenzwinkels (Δθ+) erfolgt die in Regelkreisen erforderliche Gegenkopplung. Die Invertierung des Differenzwinkels (Δθ+) erfolgt durch die nacheilende Phasenverschiebung um 180°, welche PI-Regler PI+ und Integrator IN+ um jeweils 90° verursachen.
Außerdem umfasst der Teststrom-Auswerter IA ein Filter Fd+ zum Entfernen der zweiten Harmonischen der d-Komponente des Test-Drehstroms I_T im Koordinatensystem des Test-Spannungsraumzeigers U_T und einen Amplitudenüberwacher Ad+ zum Überwachen der Amplitude Ad der d-Komponente des Test-Drehstroms I_T im Koordinatensystem des Test-Spannungsraumzeigers U_T. Der Amplitudenüberwacher Ad+ erzeugt ein Amplitudenüberwachungssignal SA.
Unabhängig davon kann der Teststrom-Auswerter IA einen optionalen Frequenzüberwacher FU+ zum Überwachen der Frequenz ω_T des Test-Drehstroms I_T im Koordinatensystem des Test-Spannungsraumzeigers U_T aufweisen. Der Frequenzüberwacher FU+ erzeugt ein Frequenzüberwachungssignal SF.
Darüber hinaus kann der Teststrom-Auswerter IA einen optionalen Phasenüberwacher PU+ zum Überwachen der Phaselage PL_T des Test-Drehstroms I_T im Koordinatensystem des Test-Spannungsraumzeigers U_T aufweisen. Der Phasenüberwacher PU erzeugt ein Phasenüberwachungssignal SP.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die erste Führungsgröße (d.h. der Sollwinkel θ+_soll für die Test-Drehspannung U_T) mittels eines Oszillators Q_soll und eines weiteren Integrators I_θ+ erzeugt wird, wobei der Oszillator Q_soll mit einer Soll-Kreisfrequenz ω_Tsoll der angelegten Test-Drehspannung U_T schwingt. Dies hat den Vorteil, dass die Soll-Kreisfrequenz ω_Tsoll einen sicheren Parameter darstellt. Statt des anhand der 4 beschriebenen Verfahrens kann auch Synchronous Frame Filtering eingesetzt werden, dessen Verwendung für bekannte Injektionsverfahren geläufig ist.
Mit der in 4 gezeigten Schaltung kann die Amplitude Ad der gleichsinnig gerichteten Komponente SL+ des Raumzeigers des Test-Drehstroms I_T überprüft werden, der durch das Anlegen der (hochfrequenten) Test-Drehspannung U_T an den Drehspannungsanschluss UA der elektrischen Maschine EM verursacht wird. Hierdurch können Gerätefehler wie Kontaktierungsfehler und Unterbrechungen in den Wicklungen W der elektrischen Maschine EM erkannt werden, da die Amplitude Ad der gleichsinnig gerichteten Komponente SL+ des Raumzeigers des Test-Drehstroms I_T in der Regel nicht den beabsichtigten Wert aufweist, wenn die Test-Drehspannung U_T nicht den vorgesehenen Amplitudenwert |U_T| aufweist. Entsprechendes gilt für die optionale Überprüfung der Phase PL_T der gleichsinnig gerichteten Komponente SL+ des Raumzeigers des Test-Drehstroms I_T, der durch das Anlegen der Test-Drehspannung U_T an den Drehspannungsanschluss UA der elektrischen Maschine EM verursacht wird. Durch zusätzliche Überprüfung der Phase PL_T und/oder Frequenz ω_T der gleichsinnig gerichteten Komponente SL+ des Raumzeigers des Test-Drehstroms I_T können Gerätefehler mit noch höherer Zuverlässigkeit erkannt werden. Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, die Phase PL_T und/oder die Frequenz ω_T, aber nicht die Amplitude Ad der gleichsinnig gerichteten Komponente SL+ des Raumzeigers des Test-Drehstroms I_T zu überwachen.
Die Amplitude Ad des Raumzeigers des Test-Drehstroms I_T wird mittels der d-Komponente ermittelt, die von dem ersten Park-Transformator PT des ersten Phasenregelkreises PLL+ bereitgestellt wird. Die Kreisfrequenz ω_T und/oder die Phasenlage PL des Raumzeigers des Test-Drehstroms I_T wird mittels der q-Komponente ermittelt, die von dem ersten Park-Transformator PT+ des ersten Phasenregelkreises PLL+ bereitgestellt wird.
Eine Weiterbildung des Teststrom-Auswerters IA sieht vor, dass von der d-Komponente d+ des Raumzeigers der gleichsinnig gerichteten Komponente Test-Drehstroms I_T auch eine zeitliche Ableitung d(d+)/dt gebildet und auf Einhaltung eines zulässigen Wertebereichs überwacht wird. Entsprechend kann auch von der q-Komponente q+ des Raumzeigers des Test-Drehstroms eine zeitliche Ableitung d(q+)/dt gebildet und auf Einhaltung eines zulässigen Wertebereichs überwacht werden.
Das in 5 dargestellte Verfahren 100 zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für eine elektrische Maschine EM umfasst folgende Verfahrensschritte. In einem ersten Schritt 110 wird eine Test-Drehspannung U_T an einen Drehspannungsanschluss UA einer Stator- oder Läuferwicklung W der elektrischen Maschine EM angelegt. In einem zweiten Schritt 120 wird ein durch die angelegte Test-Drehspannung verursachter Test-Drehstrom I_T erfasst. In einem dritten Schritt 130 wird eine erste Komponente SL+ des erfassten Test-Drehstroms I_T, wobei die erste Komponente SL+ eine erste Drehrichtung repräsentiert, die zu einer Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung U_T mitsinnig ist.
Es gibt verschiedene störende Effekte (z.B. Wirbelstromeffekte), die bei Injektionsverfahren zu einer zusätzlichen Phasenverschiebung des Test-Drehstromes I_T gegenüber der Test-Drehspannung U_T führen und bei einer Läuferlageschätzung einen Phasenfehler verursachen. Unter dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird daher vorgeschlagen, die Läuferlage LL (den elektrischen Winkel des Läufers L) unter sonst gleichen Betriebsverhältnissen mittels eines Injektionsverfahrens einmal mit positiver und einmal mit umgekehrter Drehrichtung der Test-Drehspannung U_T zu ermitteln. Da das Umkehren der Drehrichtung der Test-Drehspannung U_T eine Änderung des Vorzeichens des Phasenfehlers ΔLL bewirkt, kann die wahre Phasenlage PL12 bei sonst übereinstimmenden Betriebsverhältnisse mittels Bildung des arithmetischen Mittels PL12 = ((PL1) + (PL2))/2 aus den Phasenlagen PL1, PL2 berechnet werden, die mit den beiden unterschiedlichen Drehrichtungen der Test-Drehspannung ermittelt wurden. Mittels Subtraktion der gemessenen Phasenlage PL_T für die positive Drehrichtung von dem wahren elektrischen Winkel PL12 kann dann für die positive Drehrichtung der Test-Drehspannung U_T ein Offset-Phasenwinkel ΔLL berechnet werden.
Dieser Offset-Phasenwinkel ΔLL kann dann im laufenden Betrieb der elektrischen Maschine EM zu der jeweiligen elektrischen Winkellage LL des Läufers L hinzuaddiert werden, die während des Betriebs der elektrischen Maschine EM laufend neu ermittelt wird. Hierdurch können im Gegensatz zu bekannten Injektionsverfahren Fehler in der Läuferlageschätzung weitgehend vermieden werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der wahre elektrische Winkel PL12 nur bei einer erstmaligen Inbetriebnahme oder bei jeder Inbetriebnahme und/oder Wiederinbetriebnahme und/oder jeder Außerbetriebnahme der elektrischen Maschine EM neu ermittelt und gespeichert wird und zum Ausgleich des Phasenfehlers ΔLL im regulären Betrieb der Phasenfehlers ΔLL gespeichert und als Offset-Phasenwinkel (in der zuvor beschrieben Subtraktion) verwendet wird.
Das in 6 dargestellte Läuferlage-Erfassungsverfahren 200 zum sensorlosen Erfassen einer Lage LL eines Läufers L einer elektrischen Maschine EM weist folgende Verfahrensschritte auf. In einem ersten Schritt 210 wird eine Test-Drehspannung bereitgestellt, deren Drehrichtung mindestens einmal alterniert. In einem zweiten Schritt 220 wird die Test-Drehspannung U_T an einen Drehspannungsanschluss UA einer Stator- oder Läuferwicklung W der elektrischen Maschine EM angelegt. In einem dritten Schritt 230 wird ein durch die angelegte Test-Drehspannung U_T verursachter Test-Drehstroms I_T erfasst. In einem vierten Schritt 240 wird eine erste Phasenlage PL1 einer Komponente SL– des Test-Drehstroms I_T ermittelt, die zu der mindestens einmal alternierten Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung U_T gegensinnig ist, während sich die Test-Drehspannung U_T in einer ersten Drehrichtung befindet. In einem fünften Schritt 250 wird eine zweite Phasenlage PL2 der Komponente SL– des Test-Drehstroms I_T ermittelt, während sich die Test-Drehspannung U_T in einer zweiten Drehrichtung befindet, die zu der ersten Drehrichtung gegensinnig ist. In einem sechsten Schritt wird ein Mittelwert PL12 zwischen der ersten PL1 und der zweiten PL2 Phasenlage ermittelt.
Für einen Einsatz in einem elektrischen Fahrzeug ist es entsprechend der Normen für funktionale Sicherheit nach ISO 26262 oder IEC 61508/IEC61511 oftmals erforderlich, die aktuelle Läuferlage und/oder die aktuelle Drehzahl der elektrischen Maschine EM mit einer hohen Zuverlässigkeit zu ermitteln. Mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung UV und dem Überwachungsverfahren 100 können die Läuferlage LL und die elektrische Kreisdrehzahl ω_EM einer elektrischen Maschine EM in ASIL-Qualität ermittelt werden (ASIL = Automotive Safety Integrity Level) und somit für einen hilfsweisen Betrieb nach Ausfall eines Läuferlagegebers verwendet werden, der im ungestörten Betrieb benutzt wird.
Abgesehen von Weiterbildungen werden für das erfindungsgemäße Verfahren 100 nur die Test-Drehspannungsquelle Q, ein Drehstromsensor SI und der oben beschriebene Teststrom-Auswerter IA benötigt. Insbesondere ist in der Grundausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen UV, LE und Verfahren 100, 200 eine Messung der Test-Drehspannung U_T nicht erforderlich.
Unter einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Überwachungsvorrichtung UV zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung. Die Überwachungsvorrichtung UV umfasst einen Teststrom-Auswerter IA zum Auswerten einer ersten Komponente SL+ eines erfassten Test-Drehstroms I_T, die eine erste Drehrichtung repräsentiert, die zu einer Drehrichtung einer angelegten Test-Drehspannung U_T mitsinnig ist.
Unter einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Läuferlage-Erfassungsvorrichtung LE zum sensorlosen Erfassen einer Lage LL eines Läufers L. Die Läuferlage-Erfassungsvorrichtung UV umfasst einen Teststrom-Auswerter IA, der Folgendes ausführt: Ermitteln je einer Phasenlage PL1, PL2 einer Komponente SL– eines Test-Drehstroms I_T, die zu einer mindestens einmal alternierten Drehrichtung einer an eine elektrische Maschine angelegten Test-Drehspannung U_T gegensinnig ist, vor und nach einem Drehrichtungswechsel der Test-Drehspannung U_T und Ermitteln 260 eines Mittelwerts PL12 zwischen der ersten PL1 und der zweiten PL2 Phasenlage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10114293 B3 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Wiedmann, K.: Positionsgeberloser Betrieb von permanentmagneterregten Synchronmaschinen, Dissertation 2012, Kap. 5.2.1, S. 104 [0006]
ISO 26262 [0053]
IEC 61508/IEC61511 [0053]

Claims

Überwachungsvorrichtung (UV) zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung für eine elektrische Maschine (EM), wobei die Überwachungsvorrichtung (UV) aufweist: – einen Teststrom-Ermittler (IE) zum Erfassen (120) eines Test-Drehstroms (I_T), der durch eine Test-Drehspannung (U_T) verursacht wird, die an einem Drehspannungsanschluss (UA) einer Stator- oder Läuferwicklung (W) der elektrischen Maschine (EM) anliegt; und – einen Teststrom-Auswerter (IA) zum Auswerten (130) einer ersten Komponente (SL+) des erfassten Test-Drehstroms (I_T), die eine erste Drehrichtung repräsentiert, die zu einer Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung (U_T) mitsinnig ist.
Überwachungsvorrichtung (UV) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teststrom-Auswerter (IA) einen Drehrichtungsinvertierer (RI) aufweist, der dazu vorbereitet ist, aus einem zeitabhängigen Istwinkel (θ+) eines Raumzeigers der Test-Drehspannung (U_T) eine zweite Führungsgröße (θ–) für einen zweiten Phasenregelkreis (PLL–) zu erzeugen, die der zweite Phasenregelkreis (PLL–) beim Ermitteln einer Läuferlage (LL) berücksichtigt.
Überwachungsvorrichtung (UV) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (UV) eine Test-Drehspannungsquelle (Q) zum Bereitstellen der Test-Drehspannung (U_T) für den Drehspannungsanschluss (UA) aufweist, wobei die Test-Drehspannungsquelle (Q) dazu vorbereitet ist, die Drehrichtung der Test-Drehspannung (U_T) mindestens einmal zu alternieren, wobei der Teststrom-Auswerter (IA) dazu vorbereitet ist, Folgendes auszuführen: – Ermitteln (240) einer ersten Phasenlage (PL1) einer Komponente (SL–) des Test-Drehstroms (I_T), die zu der mindestens einmal alternierten Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung (U_T) gegensinnig ist, während sich die Test-Drehspannung (U_T) in einer ersten Drehrichtung befindet; – Ermitteln (250) einer zweiten Phasenlage (PL2) der Komponente (SL–) des Test-Drehstroms (I_T), während sich die Test-Drehspannung (U_T) in einer zweiten Drehrichtung befindet, die zu der ersten Drehrichtung gegensinnig ist; und – Ermitteln (260) eines Mittelwerts (PL12) zwischen der ersten (PL1) und der zweiten (PL2) Phasenlage.
Läuferlage-Erfassungsvorrichtung (LE) zum sensorlosen Erfassen einer Lage (LL) eines Läufers (L) einer elektrischen Maschine (EM), wobei die Läuferlage-Erfassungsvorrichtung (UV) aufweist: – eine Test-Drehspannungsquelle (Q) zum Bereitstellen und Anlegen einer Test-Drehspannung (U_T) an einen Drehspannungsanschluss (UA) einer Stator- oder Läuferwicklung (W) der elektrischen Maschine (EM), wobei die Test-Drehspannungsquelle (Q) dazu vorbereitet ist, die Drehrichtung der Test-Drehspannung (U_T) mindestens einmal zu alternieren; – einen Teststrom-Ermittler (IE) zum Erfassen (120) eines durch die angelegte Test-Drehspannung (U_T) verursachten Test-Drehstroms (I_T); und – einen Teststrom-Auswerter (IA), der dazu vorbereitet ist, Folgendes auszuführen: – Ermitteln (240) einer ersten Phasenlage (PL1) einer Komponente (SL–) des Test-Drehstroms (I_T), die zu der mindestens einmal alternierten Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung (U_T) gegensinnig ist, während sich die Test-Drehspannung (U_T) in einer ersten Drehrichtung befindet; – Ermitteln (250) einer zweiten Phasenlage (PL2) der Komponente (SL–) des Test-Drehstroms (I_T), während sich die Test-Drehspannung (U_T) in einer zweiten Drehrichtung befindet, die zu der ersten Drehrichtung gegensinnig ist; und – Ermitteln (260) eines Mittelwerts (PL12) zwischen der ersten (PL1) und der zweiten (PL2) Phasenlage.
Überwachungsvorrichtung (UV) nach Anspruch 3 oder Läuferlage-Erfassungsvorrichtung (LE) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Teststrom-Auswerter (IA) dazu vorbereitet ist, einen Mittelwert (PL12) der Phasenlage (PL) nur bei einer Erstinbetriebnahme und/oder Wiederinbetriebnahme und/oder vorübergehenden Außerbetriebnahme der elektrischen Maschine (EM) zu ermitteln, um daraus unter Berücksichtigung einer ersten (PL1) und/oder einer zweiten (PL2) Phasenlage einen Phasenfehler (ΔLL) zu ermitteln.
Überwachungsvorrichtung (UV) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Läuferlage-Erfassungsvorrichtung (LE) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teststrom-Auswerter (IA) dazu vorbereitet ist, eine Amplitude einer Frequenzkomponente (SL+, SL–) und/oder eine Kreisfrequenz (ω_T, –ω_T + ω_EM) der Frequenzkomponente (SL+, SL–) und/oder eine Phasenlage (PL_T, LL) der Frequenzkomponente (SL+, SL–) des erfassten Test-Drehstroms (I_T) auf Einhaltung eines jeweils zugeordneten Sollwertebereichs zu überprüfen, wobei die Frequenzkomponente (SL+, SL–) eine erste oder zweite Drehrichtung repräsentiert, die zu der Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung (U_T) mitsinnig oder gegensinnig ist.
Überwachungsvorrichtung (UV) nach dem vorhergehenden Anspruch oder Läuferlage-Erfassungsvorrichtung (LE) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Teststrom-Auswerter (IA) dazu vorbereitet ist, eine Amplitude (Ad) und/oder eine Kreisfrequenz (ω_T) und/oder eine Phasenlage (PL_T) der angelegten Test-Drehspannung (U_T) mittels des erfassten Test-Drehstroms (I_T) auf Einhaltung eines jeweils zugeordneten Sollwertebereichs zu überprüfen.
Überwachungsvorrichtung (UV) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Läuferlage-Erfassungsvorrichtung (LE) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teststrom-Auswerter (IA) dazu vorbereitet ist, eine Änderungsgeschwindigkeit einer Amplitude einer Frequenzkomponente (SL+, SL–) und/oder eine Änderungsgeschwindigkeit einer Kreisfrequenz (ω_T, –ω_T + ω_EM) der Frequenzkomponente (SL+, SL–) und/oder eine Änderungsgeschwindigkeit einer Phasenlage (PL_T, LL) der Frequenzkomponente (SL+, SL–) des erfassten Test-Drehstroms (I_T) auf Einhaltung eines jeweils zugeordneten Sollwertebereichs zu überprüfen.
Überwachungsverfahren (100) zum Überwachen einer sensorlosen Läuferlageerfassung (LE) für eine elektrische Maschine (EM), wobei das Überwachungsverfahren (100) aufweist: – Anlegen (110) einer Test-Drehspannung (U_T) an einen Drehspannungsanschluss (UA) einer Stator- oder Läuferwicklung (W) der elektrischen Maschine (EM); – Erfassen (120) eines durch die angelegte Test-Drehspannung (U_T) verursachten Test-Drehstroms (I_T); und – Auswerten (130) einer ersten Komponente (SL+) des erfassten Test-Drehstroms (I_T), wobei die erste Komponente (SL+) eine erste Drehrichtung repräsentiert, die zu einer Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung (U_T) mitsinnig ist.
Läuferlage-Erfassungsverfahren (200) zum sensorlosen Erfassen einer Lage (LL) eines Läufers (L) einer elektrischen Maschine (EM), wobei das Läuferlage-Erfassungsverfahren (200) aufweist: – Bereitstellen (210) einer Test-Drehspannung (U_T), deren Drehrichtung mindestens einmal alterniert; – Anlegen (220) der Test-Drehspannung (U_T) an einen Drehspannungsanschluss (UA) einer Stator- oder Läuferwicklung (W) der elektrischen Maschine (EM); – Erfassen (230) eines durch die angelegte Test-Drehspannung (U_T) verursachten Test-Drehstroms (I_T); – Ermitteln (240) einer ersten Phasenlage (PL1) einer Komponente (SL–) des Test-Drehstroms (I_T), die zu der mindestens einmal alternierten Drehrichtung der angelegten Test-Drehspannung (U_T) gegensinnig ist, während sich die Test-Drehspannung (U_T) in einer ersten Drehrichtung befindet; – Ermitteln (250) einer zweiten Phasenlage (PL2) der Komponente (SL–) des Test-Drehstroms (I_T), während sich die Test-Drehspannung (U_T) in einer zweiten Drehrichtung befindet, die zu der ersten Drehrichtung gegensinnig ist; und – Ermitteln (260) eines Mittelwerts (PL12) zwischen der ersten (PL1) und der zweiten (PL2) Phasenlage.