DE102021214191A1

DE102021214191A1 - Vorrichtung zum Steuern eines Motors und Verfahren zum Steuern eines Motors

Info

Publication number: DE102021214191A1
Application number: DE102021214191.9A
Authority: DE
Inventors: Ha Min Song; Ki Wook Lee; Kwang Sik Kim
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2022-06-15
Also published as: US20220190768A1; US11863094B2; KR20220084590A

Abstract

Es werden eine Motorsteuervorrichtung und ein Motorsteuerverfahren zum Schätzen eines Statorwiderstands eines Motors für eine sensorlose Steuerung des Motors offenbart.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der am 14. Dezember 2020 beim Koreanischen Patentamt eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2020-0174207 in Anspruch.
Hintergrund
1. Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Motorsteuerverfahren und eine Motorsteuervorrichtung zum Schätzen eines Statorwiderstands eines Motors für eine sensorlose Steuerung des Motors.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Gemäß einem Betriebsprinzip für Motoren, die in Haushaltsgeräten verwendet werden, kann Strom nur gesteuert werden, wenn exakte Positionen von Rotoren identifiziert werden. Um Positionsinformationen zu erhalten, können Kodierer, Resolver, Hallsensoren und dergleichen verwendet werden, derartige Positionserkennungsvorrichtungen sind jedoch im Allgemeinen teuer und haben komplizierte Leitungsnetze und Strukturen, so dass deren Einsatzgebiet beschränkt ist. Dementsprechend wurde in den letzten Jahren eine sensorlose Steuerung, bei der keine Positionserkennungsvorrichtungen verwendet werden, aktiv untersucht, bei der sensorlosen Steuerung gibt es jedoch Probleme bei der Anfangspositionserkennung. Wenn eine Anfangsposition eines Motors (Rotors) nicht korrekt ist, wird ein Anfangsdrehmoment kleiner und eine Rotationsrichtung des Motors kann sich umkehren, was zu einer Gefahr führen kann.
Bei der sensorlosen Steuerung eines Motors einer Waschmaschine aus dem Stand der Technik kann dazu eine Anfangspositionsausrichtung durchgeführt werden, um die Inbetriebnahmeeigenschaften und die Erkennungsleistung zu stabilisieren. Dies bedeutet, dass ein spezieller Strom an den Stator des Motors angelegt wird, so dass die Position des Rotors des Motors ausgerichtet wird. Die koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2013-0135659 offenbart ein Verfahren zum Durchführen einer Anfangspositionsausrichtung.
Wenn jedoch die Anfangspositionsausrichtung eines Rotors eines Motors gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik durchgeführt wird, ist bei jedem Starten des Motors eine Zeit zum Ausrichten der Position erforderlich, und da die Trägheit eines vom Motor anzutreibenden Objekts zunimmt, wird die zum Ausrichten der Position erforderliche Zeit sogar noch länger. Dadurch kann ein Netto-Wirkverhältnis einer Waschmaschine niedriger werden.
Es werden daher derzeit Untersuchungen zu einer Technologie durchgeführt, bei der ein Motor so gesteuert wird, dass er nach dem Schätzen einer Anfangsposition startet, anstatt während einer laufenden sensorlosen Steuerung des Motors einer Waschmaschine eine Anfangspositionsausrichtung durchzuführen.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung, ein Motorsteuersystem und ein Motorsteuerverfahren zum Schätzen des Widerstands eines Stators vor dem Starten eines Motors bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit einer Motorsteuervorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und einem Motorsteuerverfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Aspekte sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem Aspekt wird eine Motorsteuervorrichtung bereitgestellt, die ein Wechselrichterteil, das ausgebildet ist, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und den Wechselstrom an einen Motor auszugeben, und ein Steuerteil aufweist, das ausgebildet ist, das Wechselrichterteil in Bezug auf das Antreiben des Motors zu steuern, wobei das Steuerteil das Wechselrichterteil so steuern kann, dass, in Antwort auf ein Starten des Antreibens des Motors, eine erste Eingangsspannung zum Schätzen des Widerstands eines Stators des Motors vor einer zweiten Eingangsspannung zum Schätzen einer Position eines Rotors des Motors angelegt wird, und das Antreiben des Motors basierend auf dem Widerstand des Stators zu steuern, der entsprechend einem Ergebnis des Anlegens der ersten Eingangsspannung geschätzt wurde.
Gemäß einem anderen Aspekt wird auch ein Motorsteuerverfahren für eine Motorsteuervorrichtung bereitgestellt, die ein Wechselrichterteil, das ausgebildet ist, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und den Wechselstrom an einen Motor auszugeben, und ein Steuerteil aufweist, das ausgebildet ist, das Wechselrichterteil in Bezug auf das Antreiben des Motors zu steuern, wobei das Verfahren aufweist: Steuern des Wechselrichterteils derart, dass, in Antwort auf ein Starten des Antreibens des Motors, eine erste Eingangsspannung zum Schätzen des Widerstands eines Stators des Motors vor einer zweiten Eingangsspannung zum Schätzen einer Position eines Rotors des Motors angelegt wird, und Steuern des Antreibens des Motors basierend auf dem Widerstand des Stators, der entsprechend einem Ergebnis des Anlegens der ersten Eingangsspannung geschätzt wurde.
Spezielle Details anderer beispielhafter Ausführungsformen sind in der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen enthalten.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können einer oder mehrere der folgenden Effekte erzielt werden.
Erstens kann eine Zeit zum Ausrichten einer Anfangsposition eines Motors entfallen, so dass es möglich ist, den Motor schneller anzutreiben.
Zweitens kann die Genauigkeit des Schätzens des Widerstands eines Stators des Motors verbessert werden, so dass es möglich ist, den Betrieb des Motors genau und stabil zu steuern.
Effekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben genannten Effekte beschränkt und andere nicht genannte Effekte ergeben sich für den Fachmann aus den folgenden Patentansprüchen.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile einiger Ausführungsformen ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, wobei

1 ein Diagramm ist, das eine Konfiguration eines Motorsteuersystems mit einer Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2A und 2B Diagramme sind, die ein Beispiel eines Stroms zeigen, der in Antwort auf ein Starten des Antreibens eines Motors im Stand der Technik angelegt wird;
3A und 3B Diagramme sind, die ein Beispiel eines Stroms zeigen, der in Antwort auf ein Starten des Antreibens eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung angelegt wird;
4 ein Diagramm ist, das ein Beispiel eines Widerstandsschätzabschnitts und eines Anfangspositionserkennungsabschnitts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 ein Diagramm ist, das ein Beispiel eines Widerstandsschätzabschnitts gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
6 ein Diagramm ist, das ein Beispiel eines in dem Widerstandsschätzabschnitt enthaltenen Widerstandserfassungsabschnitts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
7 ein Diagramm zum Beschreiben eines Verfahrens zum Schätzen eines Statorwiderstands gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
8A und 8B Diagramme zum Beschreiben nichtlinearer Eigenschaften eines Wechselrichters und einer Kompensationsspannung gemäß den nichtlinearen Eigenschaften des Wechselrichters sind;
9A und 9B Diagramme zum Beschreiben einer Differenz zwischen einer Steuerspannung gemäß der Kompensationsspannung und einer Spannungsausgabe an den Motor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind; und
10 ein Flussdiagramm ist, das ein Motorsteuerverfahren gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschreiben, so dass sie der Fachmann leicht ausführen kann. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielerlei Art und Weise implementiert werden und soll nicht auf die hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein. Außerdem sind für die Beschreibung irrelevante Begriffe in den Zeichnungen nicht gezeigt, damit die vorliegende Offenbarung klar beschrieben wird. In der gesamten Beschreibung werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
In der gesamten Beschreibung soll der Ausdruck, dass ein Teil mit einem anderen Teil „verbunden“ ist, so verstanden werden, dass das erste Teil mit dem zweiten Teil „direkt verbunden“ oder mit dem zweiten Teil über ein Zwischenteil „elektrisch verbunden“ sein kann. Ferner bedeutet der Ausdruck, dass ein Teil ein Bauteil „umfasst“, dass das Teil ein anderes Bauteil beinhalten kann und andere Bauteile nicht ausgeschlossen sind, es sei denn, dies ist ausdrücklich anders beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Motorsteuersystems mit einer Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Eine Steuervorrichtung 100 gemäß 1 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Motors 200 in einem Motorsteuersystem 1000, die ausgebildet ist, das Antreiben des Motors 200 zu steuern.
Der Motor 200, dessen Betrieb von der Steuervorrichtung 100 gesteuert wird, ist ein Dreiphasenmotor mit einem Stator und einem Rotor, und Wechselstrom mit einer vorbestimmten Frequenz wird an eine Spule des Stators jeder Phase der drei Phasen angelegt, so dass sich der Rotor dreht.
Zum Beispiel kann der Motor ein oberflächenmontierter Permanentmagnet-Synchronmotor (SMPMSM), ein Innenpermanentmagnet-Synchronmotor (IPMSM) und ein Synchron-Reluktanzmotor (Synrm) sein.
Die Steuervorrichtung 100 kann eine Vorrichtung zum Steuern des Antreibens des Motors 200 durch Zuführen einer Antriebskraft an den Motor 200 sein. Außerdem kann die Steuervorrichtung 100 eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs des Motors 200 sein, um das Antreiben eines den Motor 200 enthaltenden Verdichters zu steuern.
Die Steuervorrichtung 100 kann eine Vorrichtung zum Steuern des Motors 200 unter Verwendung eines Wechselrichterverfahrens sein. Das heißt, die Steuervorrichtung 100 kann ein Wechselrichter zum Steuern des Antreibens des Motors 200 sein, oder sie kann eine den Wechselrichter enthaltende Vorrichtung sein.
Die Steuervorrichtung 100 kann den Betrieb des Motors 200 steuern, indem sie den Wechselrichter in Bezug auf das Antreiben des Motors 200 steuert.
Die Steuervorrichtung 100 kann eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs des Motors 200 unter Verwendung eines sensorlosen Verfahrens sein.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Steuervorrichtung 100 ein Wechselrichterteil 110, das ausgebildet ist, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und den Wechselstrom an den Motor 200 auszugeben, und ein Steuerteil 120, das ausgebildet ist, das Wechselrichterteil 110 in Bezug auf das Antreiben des Motors 200 zu steuern.
In der Steuervorrichtung 100, die das Wechselrichterteil 110 und das Steuerteil 120 aufweist, steuert das Steuerteil 120 das Wechselrichterteil 110 derart, dass, in Antwort auf ein Starten des Antreibens des Motors 200, eine erste Eingangsspannung zum Schätzen eines Widerstands des Stators des Motors 200 vor einer zweiten Eingangsspannung zum Schätzen einer Position des Rotors des Motors 200 angelegt wird.
Ferner steuert das Steuerteil 120 das Antreiben des Motors 200 basierend auf dem Widerstand des Stators, der entsprechend dem Ergebnis des Anlegens der ersten Eingangsspannung geschätzt wurde.
Hier kann die erste Eingangsspannung eine dritte Eingangsspannung und eine vierte Eingangsspannung aufweisen. In diesem Fall können ein Maximalwert der dritten Eingangsspannung und ein Maximalwert der vierten Eingangsspannung verschieden sein, und Winkel von zusammengesetzten Magnetflüssen des Motors, die aufgrund der dritten Eingangsspannung und der vierten Eingangsspannung erzeugt werden, können gleich sein.
Ferner kann das Steuerteil 120 das Wechselrichterteil 110 steuern, die vierte Eingangsspannung anzulegen, wenn seit einem Punkt, an dem ein Reaktionsstrom für die dritte Eingangsspannung 0 [A] ist, eine Zeit, die länger als eine erste Schwellwertzeit ist, verstrichen ist.
Dabei kann ein Widerstandswert des Stators in einem Abschnitt geschätzt werden, in dem der Reaktionsstrom für sowohl die dritte Eingangsspannung als auch die vierte Eingangsspannung weniger als 0 [A] ist.
Die dritte Eingangsspannung und die vierte Eingangsspannung können dabei jeweils eine Sinuswellenform haben.
Ferner kann das Steuerteil 120 das Wechselrichterteil 110 steuern, die erste Eingangsspannung nicht anzulegen, bevor eine Zeit, die länger als eine zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem ein Stoppbefehl vom Motor 200 empfangen wurde.
Der Widerstandswert des Stators kann neu geschätzt werden, wenn die Zeit, die länger als die zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem der Stoppbefehl des Motors 200 empfangen wurde.
Ferner kann der Widerstandswert des Stators auch dann nicht aktualisiert werden, wenn die erste Eingangsspannung angelegt wird, bevor die Zeit, die länger als die zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem der Stoppbefehl des Motors 200 empfangen wurde.
Die erste Eingangsspannung kann dabei eine Spannung sein, bei der eine Kompensationsspannung zu einer Steuerspannung addiert wird, um einen Fehler zwischen der Steuerspannung und einer an den Motor 200 ausgegebenen Spannung zu korrigieren.
Wenn dabei das Wechselrichterteil 110 mehrere Wechselrichter aufweist, kann die Kompensationsspannung entsprechend einer Summe von Spannungsfehlern geändert werden, die auftreten, wenn Strom an die mehreren Wechselrichter angelegt wird.
Das heißt, wenn der Motor 200 seinen Betrieb startet, schätzt die Steuervorrichtung 100 die Position des Rotors, nachdem sie den Widerstand des Stators geschätzt hat, ohne die Position des Rotors des Motors 200 auszurichten.
Da die Position des Rotors nicht ausgerichtet wird, bevor der Motor 200 seinen Betrieb startet, kann somit die zum Ausrichten der Position des Rotors erforderliche Zeit reduziert werden.
Außerdem werden ein Signal zum Schätzen des Widerstands des Stators und ein Signal zum Schätzen der Position des Rotors voneinander getrennt, und das Signal zum Schätzen des Widerstands wird vor dem Signal zum Schätzen der Position angelegt, so dass die Genauigkeit der Widerstandsschätzung verbessert werden kann. Das heißt, da der Widerstand des Stators vor dem Schätzen der Position des Rotors geschätzt wird, kann ein Einfluss aufgrund des Signals zum Schätzen der Position minimiert werden.
2A und 2B sind Diagramme, die ein Beispiel eines Stroms zeigen, der in Antwort auf ein Starten des Antreibens eines Motors im Stand der Technik angelegt wird.
Bei der sensorlosen Steuerung eines Motors einer Waschmaschine aus dem Stand der Technik kann eine Anfangspositionsausrichtung ausgeführt werden, um die Betriebsaufnahmeeigenschaften und die Erfassungsleistung zu stabilisieren. Bei der in 2 gezeigten Anfangspositionsausrichtung wird ein Gleichstrom angelegt, um eine Position des Motors zu einer bestimmten Position auszurichten, und dann wird der Motor angetrieben, und durch Verwendung von Spannungs- und Strominformationen zu dieser Zeit wird ein Statorwiderstand Rs erfasst, der ein wesentlicher Parameter für eine sensorlose Steuerung ist.
Gemäß 2A und 2B kann Abschnitt A ein Abschnitt sein, in dem die Positionsausrichtung des Rotors durchgeführt wird, und Abschnitt B kann ein Abschnitt sein, in dem ein Schwing-Start des Motors durchgeführt wird. Außerdem kann das Starten des Motors vom Abschnitt C beginnen. In 2A ist zu sehen, dass im Abschnitt A eine Motorgeschwindigkeit nahe Null ist, da dies vor dem Starten des Motors ist, wenn sie jedoch Abschnitt C erreicht, nachdem sie Abschnitt B passiert hat, nimmt die Motorgeschwindigkeit zu.
Der im Abschnitt A an die Motorsteuervorrichtung angelegte Strom kann gleich dem in 2B gezeigten sein. Im Stand der Technik wurde der Widerstand des Stators gleichzeitig mit dem Ausrichten der Position des Rotors geschätzt. Es besteht jedoch das Problem, dass eine Zeit (0 bis T1), die zum Ausrichten der Position benötigt wird, relativ lang ist, und je größer die Trägkeit eines vom Motor anzutreibenden Objekts ist, desto länger ist die zum Ausrichten der Position benötigte Zeit.
3A und 3B sind Diagramme, die ein Beispiel eines Stroms zeigen, der in Antwort auf ein Starten des Antreibens eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung angelegt wird.
Die Motorsteuervorrichtung und das Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können den Widerstand des Stators schätzen und die Position des Rotors schätzen, anstatt die Position eines Rotors auszurichten. Daher kann die Motorsteuervorrichtung den Widerstand des Stators und die Position des Rotors in dem in 3A gezeigten Abschnitt A' anstelle von dem in 2A gezeigten Abschnitt A schätzen.
Zu dieser Zeit kann ein an die Motorsteuervorrichtung und das Motorsteuersystem angelegter Strom von Abschnitt A' bis Abschnitt C gleich dem in 3B gezeigten sein. Aus 2A bis 3B ist ersichtlich, dass eine zum Schätzen des Widerstands des Stators und der Position des Rotors benötigte Zeit (Abschnitt A') kürzer als eine Zeit (Abschnitt A) ist, die zum Ausrichten der Position des Rotors benötigt wird. Somit können die Motorsteuervorrichtung und das Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung Geräusche und/oder Vibrationen des Motors reduzieren.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Widerstandsschätzabschnitts und eines Anfangspositionserkennungsabschnitts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Gemäß 4 kann in einer Motorsteuervorrichtung und einem Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Wechselrichterteil so gesteuert werden, dass eine erste Eingangsspannung 410 zum Schätzen des Widerstands und eine zweite Eingangsspannung 420 zum Schätzen einer Anfangsposition in Antwort auf ein Starten des Antreibens des Motors angelegt werden.
Wenn ein Signal zum Schätzen des Widerstands und ein Signal zum Schätzen der Anfangsposition angelegt werden, wird von den Signalen ein Drehmoment erzeugt, so dass der Motor bewegt werden kann. Diese Bewegung des Motors kann die Leistung der Widerstandsschätzung beeinträchtigen.
Wenn dies berücksichtigt wird, kann die erste Eingangsspannung 410 der vorliegenden Offenbarung angelegt werden, bevor die zweite Eingangsspannung 420 angelegt wird. Somit können die Motorsteuervorrichtung und das Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verhindern, dass die Leistung der Widerstandsschätzung aufgrund der zweiten Eingangsspannung 420 abnimmt.
Um einen durch eine Nichtlinearität des Wechselrichters hervorgerufenen Spannungsfehler auszugleichen, kann die erste Eingangsspannung 410 an dieselbe Position des Rotors angelegt werden. Ob die erste Eingangsspannung an dieselbe Position des Rotors angelegt wird, wird dadurch erfasst, dass ein Winkel eines zusammengesetzten Magnetflusses des Motors aufgrund der ersten Eingangsspannung erfasst wird.
Beispielsweise kann die erste Eingangsspannung 410 bei 0° angelegt werden, die Position, an der die erste Eingangsspannung 410 angelegt wird, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Widerstandsschätzabschnitts gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Gemäß 5 kann eine erste Eingangsspannung 510 zum Schätzen eines Widerstands eine dritte Eingangsspannung 520 mit einem Maximalwert von V1 und eine vierte Eingangsspannung 530 mit einem Maximalwert von V2 aufweisen. Beispielsweise kann V1 0,75*V2 sein, das Verhältnis zwischen V1 und V2 ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Mit anderen Worten kann die erste Eingangsspannung 510 die dritte Eingangsspannung 520 und die vierte Eingangsspannung 530 mit unterschiedlichen Amplituden aufweisen. Die Form der ersten Eingangsspannung 510 ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die erste Eingangsspannung 510 kann eine Rechteckwelle und/oder eine Halbwelle und/oder ein Puls und/oder eine Sinuswelle sein.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines in dem Widerstandsschätzabschnitt enthaltenen Widerstandserfassungsabschnitts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Wenn die erste Eingangsspannung eine dritte Eingangsspannung und eine vierte Eingangsspannung aufweist, bezeichnet ein erster Erfassungsabschnitt 610 von 6 einen Abschnitt, in dem ein Reaktionsstrom für die dritte Eingangsspannung weniger als 0 [A] ist. Außerdem bezeichnet ein zweiter Erfassungsabschnitt 620 einen Abschnitt, in dem ein Reaktionsstrom für die vierte Eingangsspannung weniger als 0 [A] ist.
Die Motorsteuervorrichtung und das Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform können den Widerstand des Stators im ersten Erfassungsabschnitt 610 und im zweiten Erfassungsabschnitt 620 schätzen.
Ein Statorwiderstand Rs kann basierend auf den folgenden Gleichungen 1 bis 4 berechnet werden. Zuerst wird eine Motorspannungsgleichung basierend auf einem stationären Koordinatensystem in Gleichung 1 gezeigt. $V_{α} = R_{s} I_{α} + L_{s} \frac{d I_{α}}{d t} - ω_{r e} \emptyset_{ƒ} s i n θ_{r e}$
Hier bezeichnet Ls eine Statorinduktivität. Wenn ω_re=0 angenommen wird, können Integralwerte für Spannungen, die im ersten Erfassungsabschnitt 610 und im zweiten Erfassungsabschnitt 620 erfasst wurden, entsprechend als die Gleichungen 2 und 3 ausgedrückt werden. $\int V_{α 1} d t = R_{s} \int I_{α 1} d t + L_{s} \int \frac{d I_{α 1}}{d t} d t$
Hier bezeichnet Vα1 eine im ersten Erfassungsabschnitt 610 erfasste Spannung und Iα1 bezeichnet einen im ersten Erfassungsabschnitt 610 erfassten Strom. $\int V_{α 2} d t = R_{s} \int I_{α 2} d t + L_{s} \int \frac{d I_{α 2}}{d t} d t$
Hier bezeichnet Vα2 eine im zweiten Erfassungsabschnitt 620 erfasste Spannung und Iα2 bezeichnet einen im zweiten Erfassungsabschnitt 620 erfassten Strom. Somit kann mithilfe der Gleichungen 2 und 3 der Statorwiderstand Rs als Gleichung 4 berechnet werden. $R_{s} = \frac{((\int V_{α 2} - \int V_{α 1}) - L_{s} (I_{α 2} - I_{α 1}))}{(\int I_{α 2} - \int I_{α 1})}$
7 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Verfahrens zum Schätzen eines Statorwiderstands gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß 7 kann in der Motorsteuervorrichtung und in dem Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Schalten so gesteuert werden, dass eine vierte Eingangsspannung angelegt wird, wenn ab einem Punkt, an dem ein Reaktionsstrom für eine dritte Eingangsspannung 0 [A] beträgt, eine Zeit verstrichen ist, die länger als eine erste Schwellwertzeit ist, nachdem die dritte Eingangsspannung angelegt wurde.
Gemäß 7 kann ein Reaktionsstrom für die dritte Eingangsspannung 710 erfasst werden, wenn eine dritte Eingangsspannung 710 angelegt wird. In der Motorsteuervorrichtung und dem Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann eine vierte Eingangsspannung 730 angelegt werden, wenn ab einem Punkt 720, an dem der Reaktionsstrom für die dritte Eingangsspannung 710 0 [A] ist, eine Zeit verstrichen ist, die länger als die erste Schwellwertzeit ist. Zum Beispiel kann die erste Schwellwertzeit 15 ms betragen, die erste Schwellwertzeit ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Wenn sich der Motor bewegt, während der Widerstand geschätzt wird, kann eine Spannung aufgrund einer gegenelektromotorischen Kraft erzeugt werden, so dass ein Widerstandsschätzfehler auftreten kann. Wenn daher der Motor in einem Zustand gestartet wird, in dem der Motor nicht komplett gestoppt ist, kann ein Signal zum Schätzen des Widerstands nicht angelegt werden, oder ein Widerstandswert kann nicht erneut erfasst werden, selbst wenn das Signal zum Schätzen des Widerstands angelegt wird.
Hier kann der Ausdruck „der Widerstandswert wird nicht erneut erfasst“ umfassen, dass ein vorher geschätzter Widerstandswert nicht durch einen neuen Widerstandswert aktualisiert wird, selbst wenn der Widerstandswert erneut geschätzt wird. Obwohl es von einer Laststärke und Lastmenge abhängt, kann beispielsweise der Widerstandswert nicht aktualisiert werden, wenn eine Zeitdauer von einem Motorstoppbefehl bis zu einem Motorstartbefehl innerhalb von 3,5 Sekunden liegt. Darüber hinaus kann der Widerstandswert des Stators bei einer Bewegung, bei der der Motor unmittelbar nach dem Anhalten wieder anläuft, wie beispielsweise bei einem Kurzschluss nach dem Erkennen einer Exzentrizität, oder einem Stoffbenetzungsmuster, oder auch bei einer Bewegung, die den Betrieb des Motors mit einem Netto-Wirkverhältnis steuert, wie beispielsweise beim Waschen oder Schleudern, nicht erfasst oder aktualisiert werden. Somit können die Motorsteuervorrichtung und das Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einen Widerstandsfehler reduzieren.
8A und 8B sind Diagramme zum Beschreiben nichtlinearer Eigenschaften eines Wechselrichters und einer Kompensationsspannung gemäß den nichtlinearen Eigenschaften des Wechselrichters.
In der Motorsteuervorrichtung und in dem Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine erste Eingangsspannung, die durch Addieren einer Kompensationsspannung zu einer Steuerspannung erhalten wird, angelegt werden, um eine Nichtlinearität des im Wechselrichterteil enthaltenen Wechselrichters auszugleichen.
Wenn eine Spannung zum Schätzen eines Widerstands angelegt wird, können nichtlineare Eigenschaften des Wechselrichters aufgrund von Totzeit oder dergleichen in einem Niederspannungsbereich vorhanden sein. Um den Einfluss von nichtlinearen Eigenschaften des Wechselrichters zu reduzieren, kann entsprechend ein zur Totzeit auftretender Spannungsfehler berechnet und zur Steuerspannung addiert werden. Als solche kann die zur Steuerspannung addierte Spannung als eine Kompensationsspannung definiert werden.
Gemäß 8A stellt ein erster Spannungsfehler einen Spannungsfehler dar, wenn Strom an einen unteren Wechselrichter des Motors angelegt wird, und ein zweiter Spannungsfehler stellt einen Spannungsfehler dar, wenn Strom an einen oberen Wechselrichter des Motors angelegt wird. Es ist erkennbar, dass der Spannungsfehler in einem Abschnitt mit Ausnahme eines Punkts auftritt, an dem die Stärke eines Phasenstroms 0 [A] ist, wenn der erste Spannungsfehler und der zweite Spannungsfehler summiert werden.
8B zeigt eine Kompensationsspannung, die unter Berücksichtigung der Summe der in 8A gezeigten Spannungsfehler bestimmt wurde. Aus 8A und 8B ist ersichtlich, dass die Kompensationsspannung ein Vorzeichen hat, das entgegengesetzt zu dem des Spannungsfehlers ist.
9A und 9B sind Diagramme zum Beschreiben einer Differenz zwischen einer Steuerspannung gemäß der Kompensationsspannung und einer Spannungsausgabe an den Motor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Die Motorsteuervorrichtung und das Motorsteuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können den Widerstand des Stators in einem Erfassungsabschnitt schätzen, in dem der Reaktionsstrom für die erste Eingangsspannung geringer als 0 [A] ist. Der erste Erfassungsabschnitt ist höchstwahrscheinlich gleich einem ersten Abschnitt 910 von 9A und 9B, und daher wird in der Beschreibung von 9A und 9B angenommen, dass die Motorsteuervorrichtung und das Motorsteuerverfahren der vorliegenden Offenbarung den Widerstand des Stators in dem ersten Abschnitt 910 schätzen.
9A ist ein Diagramm, das die Steuerspannung und eine Ausgangsspannung zeigt, die eine vor dem Ausgleichen der Nichtlinearität des Wechselrichters an den Motor ausgegebene Spannung ist. Es ist ersichtlich, dass eine Differenz zwischen der Steuerspannung und der Ausgangsspannung im ersten Abschnitt 910 auftritt, da die Kompensationsspannung nicht berücksichtigt wird.
Nachdem die Kompensationsspannung zur Steuerspannung addiert wurde, um die Nichtlinearität des Wechselrichters auszugleichen, kann die Ausgangsspannung gleich der in 9B gezeigten sein. Aus 9B ist ersichtlich, dass die Steuerspannung und die Ausgangsspannung im ersten Abschnitt 910 im Wesentlichen gleich sind.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Motorsteuerverfahren gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Im Vorgang S1010 kann die vorliegende Offenbarung das Wechselrichterteil so steuern, dass, in Antwort auf ein Starten des Antreibens des Motors, eine erste Eingangsspannung zum Schätzen des Widerstands des Stators des Motors vor einer zweiten Eingangsspannung zum Schätzen einer Position des Rotors des Motors angelegt wird.
Hier kann die erste Eingangsspannung eine dritte Eingangsspannung und eine vierte Eingangsspannung aufweisen. In diesem Fall können ein Maximalwert der dritten Eingangsspannung und ein Maximalwert der vierten Eingangsspannung verschieden sein, und Winkel von zusammengesetzten Magnetflüssen des Motors, die aufgrund der dritten Eingangsspannung und der vierten Eingangsspannung erzeugt werden, können gleich sein.
Die dritte Eingangsspannung und die vierte Eingangsspannung können dabei eine Sinuswellenform haben.
Der Vorgang S1010 kann umfassen, dass das Wechselrichterteil derart gesteuert wird, dass es die vierte Eingangsspannung anlegt, wenn ab einem Punkt, an dem ein Reaktionsstrom für die dritte Eingangsspannung 0 [A] beträgt, eine Zeit verstrichen ist, die länger als eine erste Schwellwertzeit ist.
Ferner kann der Vorgang S1010 umfassen, dass das Wechselrichterteil derart gesteuert wird, dass es die erste Eingangsspannung nicht anlegt, bevor eine Zeit, die länger als eine zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem ein Stoppbefehl vom Motor empfangen wurde.
Im Vorgang S1020 kann die vorliegende Offenbarung das Antreiben des Motors basierend auf dem Widerstand des Stators umfassen, der entsprechend dem Ergebnis des Anlegens der ersten Eingangsspannung geschätzt wurde.
Ein Widerstandswert des Stators kann dabei in einem Abschnitt geschätzt werden, in dem der Reaktionsstrom für sowohl die dritte Eingangsspannung als auch die vierte Eingangsspannung weniger als 0 [A] ist.
Ferner kann der Widerstandswert des Stators neu geschätzt werden, wenn die Zeit, die länger als die zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem der Stoppbefehl des Motors empfangen wurde.
Ferner kann der Widerstandswert des Stators auch dann nicht aktualisiert werden, wenn die erste Eingangsspannung angelegt wird, bevor die Zeit, die länger als die zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem der Stoppbefehl des Motors empfangen wurde.
Die erste Eingangsspannung kann dabei eine Spannung sein, bei der eine Kompensationsspannung zu einer Steuerspannung addiert wird, um einen Fehler zwischen der Steuerspannung und einer Spannungsausgabe an den Motor zu korrigieren.
Wenn dabei das Wechselrichterteil mehrere Wechselrichter aufweist, kann die Kompensationsspannung eine Spannung sein, die entsprechend einer Summe von Spannungsfehlern geändert wird, die auftreten, wenn Strom an die mehreren Wechselrichter angelegt wird.
Die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der Motorsteuervorrichtung, des Motorsteuersystems und des Motorsteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung können in einer in einem Motor vorgesehenen Motorsteuervorrichtung, zum Beispiel in einer Wechselrichtervorrichtung zum Steuern des Motors, einem Motor damit, einem Steuerverfahren für den Motor und dergleichen angewendet und implementiert werden. Insbesondere können die beispielhaften Ausführungsformen in einer Steuervorrichtung, einem Steuersystem und einem Steuerverfahren zum Steuern einer Inbetriebnahme eines Motors, einer Steuervorrichtung, einem Steuersystem und einem Steuerverfahren zum Ausrichten einer Position eines Motors, einer Steuervorrichtung, einem Steuersystem, einem Steuerverfahren zum Erfassen einer Position eines Motors oder dergleichen effektiv angewendet und implementiert werden. Außerdem können die beispielhaften Ausführungsformen auch in einer in einem Verdichter vorgesehenen Verdichter-Steuervorrichtung mit einem Motor, zum Beispiel einer Wechselrichtervorrichtung zum Steuern eines Motors eines Verdichters, einem Verdichter damit, einem Steuerverfahren für den Verdichter und dergleichen effektiv angewendet und implementiert werden. Die hierin beschriebenen Technologien sind jedoch nicht darauf beschränkt und können auch in allen Motorsteuervorrichtungen, Motorsteuersystemen und Motorsteuerverfahren, Haushaltsgeräten mit dem Motor, Steuervorrichtungen für Haushaltsgeräte mit dem Motor und Steuersystemen und Steuerverfahren für Haushaltsgeräte mit dem Motor, auf die das technische Konzept der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, effektiv angewendet und implementiert werden.
Ferner können in der vorliegenden Offenbarung Begriffe wie „Modul“ und dergleichen eine Hardwarekomponente wie ein Prozessor oder eine Schaltung und oder eine von der Hardwarekonfiguration ausgeführte Softwarekomponente wie ein Prozessor sein.
Die obige Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich beispielhaft und dem Fachmann ist klar, dass verschiedene Abwandlungen möglich sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen und ohne wesentliche Merkmale zu verändern. Daher sollen die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen in jeglicher Hinsicht als illustrativ und nicht als einschränkend verstanden werden. Zum Beispiel kann jedes als eine Einheit beschriebene Bauteil verteilt implementiert werden, und als verteilt beschriebene Bauteile können auch in kombinierter Form implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 1020200174207 [0001]
KR 1020130135659 [0004]

Claims

Motorsteuervorrichtung, die aufweist: ein Wechselrichterteil (110), das ausgebildet ist, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und den Wechselstrom an einen Motor (200) auszugeben, und ein Steuerteil (120), das ausgebildet ist, das Wechselrichterteil (110) in Bezug auf das Antreiben des Motors (200) zu steuern, wobei das Steuerteil (120) ausgebildet ist, das Wechselrichterteil (110) so zu steuern, dass, in Antwort auf ein Starten des Antreibens des Motors (200), eine erste Eingangsspannung (410, 510) zum Schätzen des Widerstands eines Stators des Motors (200) vor einer zweiten Eingangsspannung (420) zum Schätzen einer Position eines Rotors des Motors (200) angelegt wird, und das Antreiben des Motors (200) basierend auf dem Widerstand des Stators zu steuern, der entsprechend einem Ergebnis des Anlegens der ersten Eingangsspannung (410, 510) geschätzt wurde.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Eingangsspannung (510) eine dritte Eingangsspannung (520, 710) und eine vierte Eingangsspannung (530, 730) aufweist, ein Maximalwert der dritten Eingangsspannung (520, 710) und ein Maximalwert der vierten Eingangsspannung (530, 730) verschieden sind, und Winkel von zusammengesetzten Magnetflüssen des Motors (200), die aufgrund der dritten Eingangsspannung (520, 710) und der vierten Eingangsspannung (530, 730) erzeugt werden, gleich sind.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Steuerteil (120) ausgebildet ist, das Wechselrichterteil (110) zu steuern, die vierte Eingangsspannung (730) anzulegen, wenn seit einem Punkt, an dem ein Reaktionsstrom für die dritte Eingangsspannung (710) 0 Ampere ([A]) ist, eine Zeit, die länger als eine erste Schwellwertzeit ist, verstrichen ist.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Widerstandswert des Stators in einem Abschnitt geschätzt wird, in dem ein Reaktionsstrom für sowohl die dritte Eingangsspannung als auch die vierte Eingangsspannung weniger als 0 [A] ist.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die dritte Eingangsspannung (520, 710) und die vierte Eingangsspannung (530, 730) jeweils eine Sinuswellenform haben.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Steuerteil (120) ausgebildet ist, das Wechselrichterteil (110) zu steuern, die erste Eingangsspannung (410, 510) nicht anzulegen, bevor eine Zeit, die länger als eine zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem ein Stoppbefehl vom Motor (200) empfangen wurde.
Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Widerstandswert des Stators neu geschätzt wird, wenn eine Zeit, die länger als die zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem ein Stoppbefehl des Motors (200) empfangen wurde.
Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Widerstandswert des Stators auch dann nicht aktualisiert wird, wenn die erste Eingangsspannung (410, 510) angelegt wird, bevor eine Zeit, die länger als die zweite Schwellwertzeit ist, verstrichen ist, nachdem der Stoppbefehl des Motors (200) empfangen wurde.
Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Eingangsspannung (410, 510) eine Spannung ist, bei der eine Kompensationsspannung zu einer Steuerspannung addiert wird, um einen Fehler zwischen der Steuerspannung und einer an den Motor ausgegebenen Spannung zu korrigieren.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei, wenn das Wechselrichterteil (110) mehrere Wechselrichter aufweist, die Kompensationsspannung eine Spannung ist, die entsprechend einer Summe von Spannungsfehlern geändert wird, die auftreten, wenn Strom an die mehreren Wechselrichter angelegt wird.
Motorsteuerverfahren für eine Motorsteuervorrichtung, die ein Wechselrichterteil (110), das ausgebildet ist, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und den Wechselstrom an einen Motor (200) auszugeben, und ein Steuerteil (120) aufweist, das ausgebildet ist, das Wechselrichterteil (110) in Bezug auf das Antreiben des Motors (200) zu steuern, wobei das Motorsteuerverfahren aufweist: Steuern (S 1010) des Wechselrichterteils (110) derart, dass, in Antwort auf ein Starten des Antreibens des Motors (200), eine erste Eingangsspannung (410, 510) zum Schätzen des Widerstands eines Stators des Motors (200) vor einer zweiten Eingangsspannung (420) zum Schätzen einer Position eines Rotors des Motors (200) angelegt wird, und Steuern (S 1020) des Antreibens des Motors (200) basierend auf dem Widerstand des Stators, der entsprechend einem Ergebnis des Anlegens der ersten Eingangsspannung (410, 510) geschätzt wurde.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Eingangsspannung (410, 510) eine dritte Eingangsspannung (520, 710) und eine vierte Eingangsspannung (530, 730) aufweist, ein Maximalwert der dritten Eingangsspannung (520, 710) und ein Maximalwert der vierten Eingangsspannung (530, 730) verschieden sind, und Winkel von zusammengesetzten Magnetflüssen des Motors (200), die aufgrund der dritten Eingangsspannung (520, 710) und der vierten Eingangsspannung (530, 730) erzeugt werden, gleich sind.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 12, wobei das Steuern des Wechselrichterteils (110) das Steuern des Wechselrichterteils (110) derart aufweist, dass es die vierte Eingangsspannung (530, 730) anlegt, wenn seit einem Punkt, an dem ein Reaktionsstrom für die dritte Eingangsspannung (520, 710) 0 Ampere ([A]) ist, eine Zeit, die länger als eine erste Schwellwertzeit ist, verstrichen ist.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 12, wobei ein Widerstandswert des Stators in einem Abschnitt geschätzt wird, in dem ein Reaktionsstrom für sowohl die dritte Eingangsspannung (520, 710) als auch die vierte Eingangsspannung (530, 730) weniger als 0 [A] ist.
Motorsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die dritte Eingangsspannung (520, 710) und die vierte Eingangsspannung (530, 730) jeweils eine Sinuswellenform haben.