DE10307988B4 - System und Verfahren zum Schätzen einer Rotorposition eines Permanentmagnetmotors - Google Patents
System und Verfahren zum Schätzen einer Rotorposition eines Permanentmagnetmotors Download PDFInfo
- Publication number
- DE10307988B4 DE10307988B4 DE10307988A DE10307988A DE10307988B4 DE 10307988 B4 DE10307988 B4 DE 10307988B4 DE 10307988 A DE10307988 A DE 10307988A DE 10307988 A DE10307988 A DE 10307988A DE 10307988 B4 DE10307988 B4 DE 10307988B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- axis
- signal
- rotor position
- nssc
- signals
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/183—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using an injected high frequency signal
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/18—Estimation of position or speed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Einrichtung
(42) zum Schätzen
einer Rotorposition für
einen Permanentmagnetmotor (30), der einen Stator und einen Rotor
umfasst, mit:
einer Erfassungsschaltung (50, 52, 54, 58), die Stationärstromsignale mit negativer Sequenz (NSSC) für die d-Achse und q-Achse erzeugt;
einer Signalverarbeitungsschaltung (64), die die d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale mit einem positiven Rückkopplungssignal kombiniert, das auf einem Rotorpositionsschätzsignal basiert, um modifizierte d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale zu erzeugen, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (64) einen Multiplizierer (84) umfasst, der das Rückkopplungssignal von einem inversen Schenkelpolmodell (90) empfängt;
einem Regler (66), der mit einem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung (64) gekoppelt ist; und
einem Simulator (70) für ein mechanisches System, der mit einem Ausgang des Reglers (66) gekoppelt ist und das Rotorpositionsschätzsignal erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalverarbeitungsschaltung (64) eine Schaltung (74) zur Verstärkung einer zweiten Harmonischen des Rotorpositionsschätzsignals umfasst, die ein anderes positives Rückkopplungssignal auf Grundlage des Rotorpositionsschätzsignals erzeugt; dass
die Signalverarbeitungsschaltung (64) einen...
einer Erfassungsschaltung (50, 52, 54, 58), die Stationärstromsignale mit negativer Sequenz (NSSC) für die d-Achse und q-Achse erzeugt;
einer Signalverarbeitungsschaltung (64), die die d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale mit einem positiven Rückkopplungssignal kombiniert, das auf einem Rotorpositionsschätzsignal basiert, um modifizierte d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale zu erzeugen, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (64) einen Multiplizierer (84) umfasst, der das Rückkopplungssignal von einem inversen Schenkelpolmodell (90) empfängt;
einem Regler (66), der mit einem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung (64) gekoppelt ist; und
einem Simulator (70) für ein mechanisches System, der mit einem Ausgang des Reglers (66) gekoppelt ist und das Rotorpositionsschätzsignal erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalverarbeitungsschaltung (64) eine Schaltung (74) zur Verstärkung einer zweiten Harmonischen des Rotorpositionsschätzsignals umfasst, die ein anderes positives Rückkopplungssignal auf Grundlage des Rotorpositionsschätzsignals erzeugt; dass
die Signalverarbeitungsschaltung (64) einen...
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Permanentmagnetmotoren und insbesondere sensorlose Einrichtungen zum Schätzen der Rotorposition für Permanentmagnetmotoren.
- Infolge immer strenger werdender Emissionsbestimmungen besteht ein zunehmendes Interesse an Elektro- und Hybridelektrofahrzeugen. Elektrofahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge erfordern einen hocheffizienten, zuverlässigen und sicheren elektrischen Antriebsstrang, um mit Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren konkurrieren zu können. Die Verwendung effizienter Motorantriebe und fortgeschrittener Steuerverfahren, wie beispielsweise sensorlose Techniken zum Ableiten einer Rotorposition, verringert das Gewicht und die Kosten des elektrischen Antriebsstranges und verbessert den Betriebswirkungsgrad der Elektrofahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge.
- Antriebe mit Innenpermanentmagnetmotor besitzen eine natürliche Schenkelpolarität bzw. natürliche ausgeprägte Pole (natural saliency), was mit der Variation der Statorstreuinduktivität in Bezug zu der Rotorposition in Verbindung steht. Auf ausgeprägten Polen basierende Erfassungssysteme leiten die Position des Rotors ohne Rotorpositionswandler, Halleffektsensoren oder andere physikalische Sensoren ab. Mit anderen Worten wirkt der Motor als ein elektromagnetischer Funktionsge ber (resolver). Ein Leistungswandler legt eine Trägerfrequenzspannung an eine Statorwicklung des Motors an. Die Statorwicklung erzeugt Hochfrequenzströme, die mit der Rotorposition variieren. Die Stromvariationen werden durch einen Stromsensor erfasst.
- In
1 ist eine Komponente mit negativer Sequenz (negative sequence component; NSC) eines Statorstromsignals mit10 gezeigt. Die NSC des Statorstromsignals10 wird so verarbeitet, um ein Rotorpositionssignal zu erzeugen, das in1 mit12 bezeichnet ist. Die NSC-Strom-Variationen besitzen eine relativ kleine Amplitude (beispielsweise 3 Ampere) im Vergleich zu grundlegenden Statorströmen (beispielsweise 300 Ampere). Übergänge in dem Statorstrom erzeugen Harmonische über das gesamte Frequenzspektrum einschließlich einer nahen Trägersignalfrequenz mit negativer Sequenz (near negative sequence carrier signal frequency). Eine schnelle Fouriertransformierte (FFT)14 der NSC des Statorstroms zeigt den harmonischen Gehalt. Die Harmonischen verhindern eine genaue Messung des Trägersignalstroms mit negativer Sequenz (negative sequence carrier signal current). Mit anderen Worten neigen herkömmliche sensorlose Einrichtungen zum Schätzen der Rotorposition dazu, zeitweilig ungenaue Rotorpositionsschätzungen zu erzeugen. Da die nahe Trägersignalfrequenz mit negativer Sequenz die gewünschte räumliche Information bezüglich der Schenkelpolarität (saliency spatial information) enthält, ist es schwierig oder unmöglich, die Position des Rotors genau zu bestimmen. - Wie vorher erwähnt wurde, ist die NSC des Statorstroms im Vergleich zu dem grundlegenden Statorstrom sehr klein. Es ist sehr schwer, die Signale mit kleiner Amplitude unter Verwendung eines Sensors genau zu messen, der für wesentlich höhere Strompegel bemessen ist. Ein Einspeisen von Strömen mit höherer Amplitude an die Stator wicklungen würde möglicherweise die Genauigkeit verbessern. Die Verwendung eines Stromsensors mit niedrigeren Strom-Nennwerten würde auch die Genauigkeit verbessern. Jedoch sind beide Optionen für Antriebsanwendungen nicht realisierbar. Das Einspeisen eines höheren Stromes an die Statorwicklung erhöht die Verluste in dem Antriebssystem. Die Verwendung eines Stromsensors mit einem niedrigeren Strom-Nennwert im Vergleich zu dem Nennstrom begrenzt die drehmomenterzeugende Fähigkeit des Antriebssystems.
- Die Druckschrift "Using Multiple Saliencies for the Estimation of Flux, Position, and Velocity in AC Machines" (IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 34, No. 5, September/October 1998) offenbart eine Einrichtung zum Schätzen einer Rotorposition. Die Einrichtung weist eine Signalverarbeitungsschaltung auf, die negative Sequenzsignale auf Grundlage eines Schenkelpolmodellsignals erzeugt, wobei das Schenkelpolmodell auf einem Rotorpositionsschätzsignal basiert. Die Patentansprüche 1 und 9 gehen in ihrem Oberbegriff von de aus dieser Schrift bekannten St.d.T. aus.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Einrich tung und ein Verfahren zu schaffen, um eine Rotorposition für einen Permanentmagnetmotor genauer zu schätzen und die Nachteile des Standes der Technik zu verringern.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
- Eine Einrichtung zum Schätzen einer Rotorposition gemäß der vorliegenden Erfindung schätzt die Rotorposition für einen permanentmagneterregten Motor, der einen Stator und einen Rotor umfasst. Eine Erfassungsschaltung erzeugt Stationärstromsignale mit negativer Sequenz (NSSC-Signale) für die d-Achse und q-Achse (d-axis and q-axis negative sequence stationary current (NSSC) signals). Eine Signalverarbeitungsschaltung kombiniert die NSSC-Signale für d-Achse und q-Achse mit einem ersten positiven Rückkopplungssignal (positive feedback signal), das auf einem Rotorpositionsschätzsignal basiert, um modifizierte NSSC-Signale für die d-Achse und q-Achse zu erzeugen. Ein Regler ist mit einem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung gekoppelt. Ein Simulator für ein mechanisches System ist mit einem Ausgang des Reglers gekoppelt und erzeugt das Rotorpositionsschätzsignal.
- Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kombiniert die Signalverarbeitungsschaltung die modifizierten NSSC-Signale für die d-Achse und q-Achse (Längsachse und Querachse) mit einem zweiten positiven Rückkopplungssignal, das auf einem Rotorpositionsschätzsignal basiert. Der Simulator für ein mechanisches System empfängt ein Anforderungsdrehmomentsignal.
- Bei einer noch weiteren Ausführungsform umfasst die Signalverarbeitungsschaltung einen ersten Multiplizierer mit ersten Eingängen, die die NSSC-Signale für die d-Achse und q-Achse aufnehmen. Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst eine Schaltung zur Verstärkung der zweiten Harmonischen mit einem Eingang, der das Rotorpositionsschätzsignal aufnimmt, und einem Ausgang, der das erste Rückkopplungssignal an einen zweiten Eingang des ersten Multiplizierers erzeugt. Der erste Multiplizierer multipliziert das erste Rückkopplungssignal und das NSSC-Signal für die d-Achse, um das modifizierte NSSC-Signal für die d-Achse zu erzeugen. Der erste Multiplizierer multipliziert auch das erste Rückopplungssignal und das NSSC-Signal für die q-Achse, um das modifizierte NSSC-Signal für die q-Achse zu erzeugen.
- Bei einer noch weiteren Ausführungsform umfasst die Signalverarbeitungsschaltung einen zweiten Multiplizierer mit ersten Eingängen, die die modifizierten NSSC-Signale für die d-Achse und q-Achse von dem ersten Multiplizierer aufnehmen, und einem Ausgang, der mit dem Regler gekoppelt ist. Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst ein inverses Schenkelpolmodell (inverse saliency model), das einen Eingang aufweist, der das Rotorpositionsschätzsignal aufnimmt, und das das zweite Rückkopplungssignal erzeugt, das an einen zweiten Eingang des zweiten Multiplizierers ausgegeben wird. Der Regler ist bevorzugt aus der Gruppe von Proportional-(P), Proportional-Integral-(PI)-, Proportional-Integral-Differential-(PID)- und begrenzten PI-Reglern ausgewählt.
- Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, nur zum Zwecke der Veranschaulichung bestimmt sind und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
- Die vorliegende Erfindung wird im folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
-
1 eine NSC eines Statorstromsignals, ein Rotorpositionssignal und eine schnelle Fouriertransformierte der NSC des Statorstromsignals zeigt; -
2 ein vereinfachtes funktionelles Blockdiagramm eines Steuersystems für einen permanentmagneterregten Motor ist; -
3 eine Einrichtung zum Schätzen einer Rotorposition zeigt, die einen Teil der Steuerung von2 bildet; und -
4 ein Anweisungsdrehmoment und ein Rückkopplungsmoment und eine geschätzte und tatsächliche Rotorposition für das Steuersystem von2 zeigt. - In
2 ist ein Steuersystem28 für einen Permanentmagnetmotor30 gezeigt. Das Steuersystem28 umfasst einen Stromregler32 , der eine Batteriespannung VBATT, ein Anweisungsdrehmoment Te als Eingänge und d-q-Achsen-Rückkopplungsströme aufnimmt. Das Anweisungsdrehmoment Te steht bevorzugt mit der Position eines Gaspedals eines Elektrofahrzeugs in Bezug. - Der Stromregler
32 gibt d-Achsen- und q-Achsen-Spannungen (Vd und Vq) an einen Eingang einer Schaltung zur Transformation von Synchron- in Stationärkoordinaten34 ein. Die Schaltung34 zur Transformation von Synchron- in Stationärkoordinaten nimmt auch θ von einer Steuerung38 auf. Die Eingänge einer Steuerung38 sind mit den Ausgängen der Schaltung34 zur Transformation von Synchron- in Stationärkoordinaten und mit dem Anweisungsdrehmoment Te verbunden. Ein Eingang eines Inverters mit Hochfrequenzsignaleinspeisung40 ist mit einem Ausgang der Steuerung38 verbunden. Stromsignale ia und ib werden von Eingangsanschlüssen des IPM-Motors30 erfasst und an die Steuerung38 rückgekoppelt. Der herkömmliche Betrieb der Komponenten32 ,34 ,38 und40 des Steuersystems28 ist ferner in dem U.S. Patent Nr. 6,163,127 von Patel et al. beschrieben, das hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. - Wie in
3 gezeigt ist, bildet eine Einrichtung42 zum Schätzen einer Rotorposition gemäß der vorliegenden Erfindung einen Teil der Steuerung38 . Die Einrichtung42 zum Schätzen einer Rotorposition erzeugt Stationärstromsignale mit negativer Sequenz (NSSC-Signale) für die d-Achse und q-Achse (Idq_cn) aus Stromsignalen ia und ib. Die NSSC-Signale für die d-Achse und q-Achse enthalten Rotorpositionsinformation. Stromsignale ia und ib werden an ein Tiefpassfilter50 angelegt. Ausgaben des Tiefpassfilters50 werden durch die Transformationsschaltung52 von drei Phasen in zwei Phasen verarbeitet. - Ausgaben der Transformationsschaltung
52 werden in das Grundkomponentenfilter54 eingegeben, das die Stromsignale zusammen mit dem Rotorpositionswinkelsignal verarbeitet, um die Grundfrequenz des Rotors beispielsweise unter Verwendung eines Kerbfilters herauszufil tern. Das Grundkomponentenfilter54 wandelt die Signale in positiv und negativ rotierende Trägerstromsignale mit Stationärrahmen (stationary frame positive and negative rotating carrier current signals) um. Die positiv und negativ rotierenden Trägerstromsignale mit Stationärrahmen werden zusammen mit dem Hochfrequenzspeisesignalwinkelpositionssignal (high frequency injection signal angular position signal) in ein Filter58 für positiv rotierenden Trägerstrom (positive rotating carrier current filter) eingegeben. Das Filter58 für positiv rotierenden Trägerstrom gibt d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale aus. - Die d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale werden in eine Signalverarbeitungsschaltung
64 eingegeben. Ein Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung64 wird in einen Regler66 eingegeben. Ein Ausgang des Reglers66 und das Anweisungsdrehmoment Te werden in einen Simulator70 für ein mechanisches System (mechanical system simulator) eingegeben. Der Simulator70 für ein mechanisches System erzeugt ein Rotorpositionsschätzsignal, das an die Signalverarbeitungsschaltung64 rückgeführt wird. - Die Signalverarbeitungsschaltung
64 erzeugt erste und zweite Rückkopplungssignale, die auf der Rotorpositionsschätzung basieren, die durch den Simulator70 für ein mechanisches System erzeugt wird. Das erste Rückkopplungssignal wird durch eine Schaltung74 zur Verstärkung einer zweiten Harmonischen erzeugt, die das Rotorpositionsschätzsignal von dem Simulator70 für ein mechanisches System aufnimmt. Die Schaltung74 zur Verstärkung der zweiten Harmonischen verstärkt die zweite Harmonische beispielsweise durch Erzeugung eines Signals. Ein Ausgabe der Schaltung74 zur Verstärkung der zweiten Harmonischen wird in einen ersten Multiplizierer80 eingegeben, der auch die d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale als Eingänge aufnimmt. Der erste Multiplizierer80 gibt modifizierte (oder verstärkte) d-Achsen- und q-Achsn-NSSC-Signale (Is dq_cn_amp) an einen zweiten Multiplizierer84 aus. - Das zweite Rückkopplungssignal wird durch ein inverses Schenkelpolmodell
90 erzeugt, das das Rotorpositionsschätzsignal von dem Simulator70 für ein mechanisches System aufnimmt. Das inverse Schenkelpolmodell90 gibt das Signal an den zweiten Multiplizierer84 aus, der auch die modifizierten d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale als Eingänge aufnimmt. Ein Ausgang des zweiten Multiplizierers84 wird in den Regler66 eingegeben. Der Regler66 ist bevorzugt aus einer Gruppe von Proportional-(P)-, Proportional-Integral-(PI)-, Proportional-Integral-Differential-(PID)- und begrenzten PI-Reglern gewählt. - Im Gebrauch werden die Statoranschlussströme erfasst und dann in äquivalente Zweiphasenströme in einem Stationärrahmen transformiert. Die transformierten Signale werden verarbeitet, um die Grundkomponenten und die positiv rotierenden Trägerstromkomponenten herauszufiltern. Dieser Prozess erzeugt die Stationärstromkomponenten mit negativer Sequenz, die in einem negativen Referenzrahmen rotieren, der Rotorpositionsinformation enthält. Der Prozess zur Berechnung der Trägerströme mit negativer Sequenz in dem negativen Referenzrahmen (Is dq_cn) ist detaillierter in dem U.S.-Patent Nr. 6,163,127 von Patel et al. beschrieben.
- Wie in
3 gezeigt ist, wird der Simulator70 für ein mechanisches System dazu verwendet, die Rotorposition von dem negativ rotierenden Trägerstrom in dem Signal des negativen Referenzrahmens (Is dq_cn) zu schätzen. Die Signale werden dann in einer Weise einer positiven Rückkopplung unter Verwendung von geschätzter Rotorposition von dem Simulator70 für ein mechanisches System verstärkt. Es wird nur die zweite harmonische Komponente des Stromes, der in dem negativen Referenzrahmen rotiert, verstärkt. Im transienten Fall, wenn andere harmonische Ströme erzeugt werden, ist die Amplitude des sättigungsinduzierten harmonischen (d.h. zweiten) Stromes im Vergleich zur anderen Harmonischen relativ groß. Der Simulator70 für ein mechanisches System führt den Phasenwinkel des sättigungsinduzierten harmonischen Signals (saturation-induced harmonic current). Die Ausbildung der zweiten Harmonischen als ein vorherrschendes Teil des Eingangssignals bezüglich anderer Harmonischen hilft die Führung dieses bestimmten Signals beizubehalten. Die Einrichtung zum Schätzen der Rotorposition kann als diskrete Schaltungen, als ein Algorithmus, der durch einen Prozessor und Speicher ausgeführt wird, als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder auf eine andere geeignete Art und Weise ausgeführt sein. - In
4 ist das transiente Betriebsverhalten (von einem Motordrehmoment von –100% bis +100%) eines Antriebssystems mit 70 KW unter Verwendung der Einrichtung42 zum Schätzen der Rotorposition gezeigt. Die Wellenform100 ist das angewiesene Drehmoment Te, und die Wellenform102 ist das Rückkopplungsdrehmoment. Wellenform104 ist die geschätzte Rotorposition, und Wellenform106 ist die tatsächliche Rotorposition. Die Einrichtung42 zum Schätzen der Rotorposition sieht ein zuverlässiges Rotorpositionsschätzsignal im Vergleich zu anderen herkömmlichen sensorlosen Einrichtungen zum Schätzen der Rotorposition vor. - Zusammengefasst umfasst eine Einrichtung zum Schätzen einer Rotorposition für einen Permanentmagnetmotor mit einem Stator und einem Rotor eine Erfassungsschaltung, die Stationärstromsignale mit negativer Sequenz (NSSC) für die d-Achse und q-Achse erzeugt. Eine Signalverarbeitungsschaltung kombiniert die d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale mit ersten und zweiten positiven Rückkopplungssignalen, die auf einem Rotorpositionsschätzsignal basieren. Ein Regler ist mit einem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung gekoppelt. Ein Simulator für ein mechanisches System, der mit dem Regler und einem Anforderungsdrehmomentsignal gekoppelt ist, erzeugt das Rotorpositionsschätzsignal. Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst eine Schaltung zur Verstärkung einer zweiten Harmonischen, die das Rotorpositionsschätzsignal aufnimmt und das erste Rückkopplungssignal an einen ersten Multiplizierer ausgibt. Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst ein inverses Schenkelpolmodell, empfängt das Rotorpositionsschätzsignal und gibt das zweite Rückkopplungssignal an einen zweiten Multiplizierer aus.
Claims (13)
- Einrichtung (
42 ) zum Schätzen einer Rotorposition für einen Permanentmagnetmotor (30 ), der einen Stator und einen Rotor umfasst, mit: einer Erfassungsschaltung (50 ,52 ,54 ,58 ), die Stationärstromsignale mit negativer Sequenz (NSSC) für die d-Achse und q-Achse erzeugt; einer Signalverarbeitungsschaltung (64 ), die die d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale mit einem positiven Rückkopplungssignal kombiniert, das auf einem Rotorpositionsschätzsignal basiert, um modifizierte d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale zu erzeugen, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (64 ) einen Multiplizierer (84 ) umfasst, der das Rückkopplungssignal von einem inversen Schenkelpolmodell (90 ) empfängt; einem Regler (66 ), der mit einem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung (64 ) gekoppelt ist; und einem Simulator (70 ) für ein mechanisches System, der mit einem Ausgang des Reglers (66 ) gekoppelt ist und das Rotorpositionsschätzsignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsschaltung (64 ) eine Schaltung (74 ) zur Verstärkung einer zweiten Harmonischen des Rotorpositionsschätzsignals umfasst, die ein anderes positives Rückkopplungssignal auf Grundlage des Rotorpositionsschätzsignals erzeugt; dass die Signalverarbeitungsschaltung (64 ) einen anderen Multiplizierer (80 ) umfasst, der die modifizierten d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale an den Multiplizierer (84 ) ausgibt, die auf dem positiven Rückkopplungssignal der Schaltung (74 ) basieren; und dass der Multiplizierer (84 ) weitere modifizierte d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale an den Regler (66 ) ausgibt, die auf den modifizierten d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signalen und dem positiven Rückkopplungssignal des inversen Schenkelpollmodells (90 ) basieren. - Einrichtung (
42 ) zum Schätzen einer Rotorposition nach Anspruch 1, wobei der Simulator (70 ) für ein mechanisches System ein Anforderungsdrehmomentsignal aufnimmt. - Einrichtung (
42 ) zum Schätzen einer Rotorposition nach Anspruch 2, wobei der Multiplizierer (80 ) erste Eingänge umfasst, die die d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale aufnehmen. - Einrichtung (
42 ) zum Schätzen einer Rotorposition nach Anspruch 3, wobei die Schaltung (74 ) zur Verstärkung einer zweiten Harmonischen einen Eingang umfasst, der das Rotorpositionsschätzsignal aufnimmt, und einen Ausgang, der das Rückkopplungssignal an einem zweiten Eingang des Multiplizierers (80 ) erzeugt. - Einrichtung (
42 ) zum Schätzen einer Rotorposition nach Anspruch 4, wobei der Multiplizierer (80 ) das Rückkopplungssignal und das d-Achsen-NSSC-Signal multipliziert, um das modifizierte d-Achsen-NSSC-Signal zu erzeugen, und das Rückkopplungssignal und das q-Achsen-NSSC-Signal multipliziert, um das modifizierte q-Achsen-NSSC-Signal zu erzeugen. - Einrichtung (
42 ) zum Schätzen einer Rotorposition nach Anspruch 5, wobei der Multiplizierer (84 ) erste Eingänge umfasst, die die modifizierten d-Achsen- und q-Achsen-NSSC-Signale von dem Multiplizierer (80 ) aufnehmen, und einen Ausgang umfasst, der mit dem Regler (66 ) gekoppelt ist. - Einrichtung (
42 ) zum Schätzen einer Rotorposition nach Anspruch 6, wobei das inverse Schenkelpolmodell (90 ) einen Eingang aufweist, der das Rotorpositionsschätzsignal aufnimmt, und das Rückkopplungssignal erzeugt, das an einen zweiten Eingang des Multiplizierers (84 ) ausgegeben wird. - Einrichtung (
42 ) zum Schätzen einer Rotorposition nach Anspruch 1, wobei der Regler (66 ) gewählt ist aus der Gruppe von Proportional-(P), Proportional-Integral-(PI), Proportional-Integral-Differential-(PID) und begrenzten PI-Reglern. - Verfahren zum Schätzen einer Rotorposition für einen Permanentmagnetmotor (
30 ), der einen Stator und einen Rotor umfasst, mit den Schritten, dass: Stationärstromsignale mit negativer Sequenz (NSSC) für die d-Achse und q-Achse erzeugt werden; ein positives Rückkopplungssignal durch ein inverses Schenkenpolmodell (90 ) erzeugt wird; ein Multiplizierer (80 ) vorgesehen wird, der das positive Rückkopplungssignal des inversen Schenkenpolmodells (90 ) empfängt; und ein Simulator (70 ) für ein mechanisches System verwendet wird, der einen Ausgang des Signalverarbeitungsschrittes aufnimmt, um das Rotorpositionsschätzsignal zu erzeugen; dadurch gekennzeichnet, dass ein anderes positives Rückkopplungssignal durch eine Schaltung (74 ) zur Verstärkung einer zweiten Harmonischen des Rotorpositionsschätzsignals erzeugt wird; dass modifizierte d-Achsen und q-Achsen-NSSC-Signale basierend auf dem anderen positiven Rückkopplungssignal der Schaltung (74 ) durch einen anderen Multiplizierer (80 ) erzeugt und an den Multiplizierer (84 ) ausgegeben werden; und dass weitere modifizierte d-Achsen und q-Achsen-NSSC-Signale basierend auf dem positiven Rückkopplungssignal des inversen Schenkenpolmodells (90 ) unter Verwendung des Multiplizierers (84 ) erzeugt und an den Regler (66 ) ausgegeben werden. - Verfahren nach Anspruch 9, mit dem Schritt, dass die weiter modifizierten d-Achsen und q-Achsen-NSSC-Signale reguliert werden, um ein reguliertes Signal zu erzeugen, bevor der Simulator (
70 ) für ein mechanisches System verwendet wird. - Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Simulator (
70 ) für ein mechanisches System einen zweiten Eingang aufweist, der ein Drehmomentanforderungssignal aufnimmt. - Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Verstärker (
74 ) für die zweite Harmonische einen Eingang aufweist, der das Rotorpositionsschätzsignal aufnimmt. - Verfahren nach Anspruch 9, wobei das inverse Schenkelpolmodell (
70 ) einen Eingang aufweist, der das Rotorpositionsschätzsignal aufnimmt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/085595 | 2002-02-26 | ||
US10/085,595 US6762573B2 (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | System and method for estimating rotor position of a permanent magnet motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10307988A1 DE10307988A1 (de) | 2003-09-18 |
DE10307988B4 true DE10307988B4 (de) | 2007-05-31 |
Family
ID=27753673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10307988A Expired - Fee Related DE10307988B4 (de) | 2002-02-26 | 2003-02-25 | System und Verfahren zum Schätzen einer Rotorposition eines Permanentmagnetmotors |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6762573B2 (de) |
JP (1) | JP3764144B2 (de) |
DE (1) | DE10307988B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021211133A1 (de) | 2021-10-04 | 2023-04-06 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Elektrische Maschine mit einer Rotorpositionsermittlung |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6762573B2 (en) * | 2002-02-26 | 2004-07-13 | General Motors Corporation | System and method for estimating rotor position of a permanent magnet motor |
US6998811B2 (en) * | 2003-02-10 | 2006-02-14 | Ford Global Technologies, Llc | Compensation method for current-sensor gain errors |
DE102004008250B4 (de) * | 2004-02-19 | 2006-02-02 | Siemens Ag | Verfahren zur Bestimmung der Rotorlage eines Synchronmotors |
US7211984B2 (en) * | 2004-11-09 | 2007-05-01 | General Motors Corporation | Start-up and restart of interior permanent magnet machines |
US7088077B2 (en) * | 2004-11-09 | 2006-08-08 | General Motors Corporation | Position-sensorless control of interior permanent magnet machines |
US20070159119A1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Caterpillar Inc. | Power system |
US7583046B2 (en) | 2007-06-20 | 2009-09-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Rotor position detection at standstill and low speeds using a low power permanent magnet machine |
US9160264B2 (en) * | 2007-11-16 | 2015-10-13 | Hamilton Sundstrand Corporation | Initial rotor position detection and start-up system for a dynamoelectric machine |
US8035322B2 (en) * | 2008-05-16 | 2011-10-11 | Turner Larry A | Methods and apparatuses for estimating transient slip |
US8004222B2 (en) * | 2008-09-23 | 2011-08-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Negative sequence carrier signal controller |
US8674638B2 (en) | 2009-01-05 | 2014-03-18 | Freescale Semiconductor, Inc. | Determining initial rotor position of an alternating current motor |
US8779702B2 (en) | 2011-06-06 | 2014-07-15 | Caterpillar Inc. | Motor control system implementing field weakening |
US10008966B2 (en) * | 2012-03-02 | 2018-06-26 | Deere & Company | Drive systems including sliding mode observers and methods of controlling the same |
JP6070925B2 (ja) * | 2012-08-24 | 2017-02-01 | 富士電機株式会社 | 電動機駆動システム |
EP2959575B1 (de) * | 2013-02-20 | 2021-04-07 | ZF Automotive UK Limited | Motorsteuerschaltung und verfahren zur motorüberwachung |
JP6075161B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-02-08 | 株式会社デンソー | スイッチトリラクタンスモータの制御装置 |
CN104348394B (zh) * | 2013-08-08 | 2017-03-01 | 台达电子工业股份有限公司 | 估测马达转子位置的方法及装置 |
JP5741673B2 (ja) * | 2013-11-29 | 2015-07-01 | 日本電産株式会社 | 同期電動機の回転子位相推定装置 |
CN104698860B (zh) * | 2015-02-05 | 2020-05-12 | 北京理工大学 | 电动汽车交流电机逆变器功率回路的传导电磁干扰仿真系统 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6163127A (en) * | 1999-11-22 | 2000-12-19 | General Motors Corporation | System and method for controlling a position sensorless permanent magnet motor |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5140245A (en) * | 1990-09-24 | 1992-08-18 | Westinghouse Electric Corp. | Pmg-based position sensor and synchronous drive incorporating same |
US5585709A (en) * | 1993-12-22 | 1996-12-17 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Method and apparatus for transducerless position and velocity estimation in drives for AC machines |
JP2858692B2 (ja) * | 1996-12-05 | 1999-02-17 | 株式会社安川電機 | 永久磁石型同期電動機のセンサレス制御方法及び装置 |
AU9362998A (en) * | 1997-11-28 | 1999-06-16 | Asea Brown Boveri Ab | Method and device for controlling the magnetic flux with an auxiliary winding ina rotating high voltage electric alternating current machine |
DE19812237C1 (de) | 1998-03-20 | 1999-09-23 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur Fahrdynamik-Regelung an einem Straßenfahrzeug |
US6462491B1 (en) * | 1999-01-27 | 2002-10-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Position sensorless motor control apparatus |
JP3411878B2 (ja) * | 2000-03-06 | 2003-06-03 | 株式会社日立製作所 | 同期モータの回転子位置推定方法、位置センサレス制御方法及び制御装置 |
JP3328636B2 (ja) * | 2000-03-17 | 2002-09-30 | オークマ株式会社 | 同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法 |
US6304052B1 (en) * | 2000-06-27 | 2001-10-16 | General Motors Corporation | Control system for a permanent magnet motor |
US6762573B2 (en) * | 2002-02-26 | 2004-07-13 | General Motors Corporation | System and method for estimating rotor position of a permanent magnet motor |
-
2002
- 2002-02-26 US US10/085,595 patent/US6762573B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-01-29 JP JP2003020676A patent/JP3764144B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-02-25 DE DE10307988A patent/DE10307988B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6163127A (en) * | 1999-11-22 | 2000-12-19 | General Motors Corporation | System and method for controlling a position sensorless permanent magnet motor |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Lorenz,R.D. et al.: "Rotor position estimation for permanent magnet synchronous motor using saliency-tracking self-sensing method" in Industry Appl. Conf., 2000. Conf. Record of the 2000 IEEE Vol.: 1, 8-12 Oct. 2000, Pages: 445-450, vol. 1 * |
Lorenz,R.D. et al.: "Using multiple saliencies for the estimation of flux, position, and velocity in AC machines" in Industry Appl., IEEE Trans. on, Vol.: 34, Issue: 5, Sept.-Oct. 1998, Pages: 1097-1104 |
Lorenz,R.D. et al.: "Using multiple saliencies for the estimation of flux, position, and velocityin AC machines" in Industry Appl., IEEE Trans. on, Vol.: 34, Issue: 5, Sept.-Oct. 1998, Pages: 1097-1104 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021211133A1 (de) | 2021-10-04 | 2023-04-06 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Elektrische Maschine mit einer Rotorpositionsermittlung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6762573B2 (en) | 2004-07-13 |
JP3764144B2 (ja) | 2006-04-05 |
US20030160583A1 (en) | 2003-08-28 |
JP2003259683A (ja) | 2003-09-12 |
DE10307988A1 (de) | 2003-09-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10307988B4 (de) | System und Verfahren zum Schätzen einer Rotorposition eines Permanentmagnetmotors | |
DE10344024B4 (de) | Amplitudendetektionsverfahren und Amplitudendetektionseinrichtung für Sensorlose Hochfrequenz-Impedanznachführungsalgorithmen | |
DE112010000941B4 (de) | Steuerungsvorrichtung für eine drehende Elektromaschine | |
DE102005054897B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Starts eines Elektromotors | |
DE10344914B4 (de) | Steuerungsalgorithmus für eine AC-Maschine ohne Positionssensor | |
DE3600661C2 (de) | ||
DE112014000512T5 (de) | Vorrichtung zur Steuerung einer rotierenden elektrischen Maschine | |
DE10330791A1 (de) | Vektor-orientiertes Steuerungssystem für synchrone Maschinen mit Permanent-Magneten unter Verwendung eines Beobachters für die Parameter eines offenen Regelkreises | |
DE102014206400A1 (de) | Synchronmaschinensteuerung | |
DE102010038770A1 (de) | Abschätzen der Rotor-Winkelposition und -geschwindigkeit und Verifizieren der Genauigkeit der Positionssensor-Ausgangssignale | |
DE10203943A1 (de) | Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors | |
DE102007023650A1 (de) | Ausgabesteuervorrichtung und -verfahren für eine dynamoelektrische Maschine eines Feldwicklungstyps | |
EP2023479A1 (de) | System zur nahtlosen Geschwindigkeits- und/oder Lageermittlung einschließlich Stillstand bei einem Permanentmagnet-Läufer einer elektrischen Maschine | |
DE112018000820T5 (de) | Systeme und verfahren zur harmonischen kompensation | |
DE102011080324A1 (de) | Verfahren und Systeme für das Diagnostizieren von Fehlern für Rotore von elektrischen Motoren | |
DE102015207185A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Minimieren des Einflusses einer Temperaturveränderung in einem Motor | |
DE102010028104A1 (de) | Drehmomenterzeugung in einem Elektromotor in Antwort auf einen Stromsensorfehler | |
DE10162170B4 (de) | Verfahren zur Steuerung eines Induktionsgenerators | |
DE102013202741A1 (de) | Wechselstrommotor-steuerungsgerät | |
WO2023208272A1 (de) | Verfahren zur bestimmung einer initialen rotorlage eines rotors, computerprogrammprodukt, steuereinheit, elektrische maschine, prüf- und/oder testverfahren und prüfstand | |
DE102019134768A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines motors | |
DE102013205962A1 (de) | Verfahren, Systeme und Geräte für das Erzeugen von Spannungsbefehlen, welche benutzt werden, um den Betrieb einer Permanentmagnetmaschine zu steuern | |
DE102021110124A1 (de) | Verfahren und systeme zum detektieren einer rotorstellung und einer rotordrehzahl einer wechselstrom-elektromaschine | |
DE102013222075A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Initialisieren eines Regelkreises für einen Strom zum Betrieb einer Synchronmaschine | |
DE102017012027A1 (de) | Verfahren zur drehgeberlosen Rotorlagebestimmung einer Drehfeldmaschine und Vorrichtung zur drehgeberlosen Regelung eines Drehstrommotors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: PFANDRECHT |
|
8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN |
|
8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: PFANDRECHT |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |