DE112020004356T5

DE112020004356T5 - Echtzeit-widerstandsschätzung und -einstellung für permanentmagnet-synchronmaschinen

Info

Publication number: DE112020004356T5
Application number: DE112020004356.8T
Authority: DE
Inventors: Joel Steenis
Original assignee: Microchip Technology Inc
Current assignee: Microchip Technology Inc
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2022-05-25
Also published as: WO2021050104A1; US20210083610A1; CN114402523A; US11081991B2; CN114402523B

Abstract

Ein System weist einen Motor auf, der mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom arbeitet, eine Motorsteuerschaltung zum Ausgeben von Steuersignalen an den Motor und eine Statorwiderstands-Berechnungsschaltung. Die Berechnungsschaltung soll dem Motor durch die von der Motorsteuerschaltung ausgegebenen Steuersignale ein Störsignal zuleiten, den Betrieb des Motors als Reaktion auf das Störsignal beobachten, den Statorwiderstand des Motors basierend auf den Beobachtungen des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal schätzen, den Betrieb des Motors basierend auf einem geänderten Statorwiderstand anpassen.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität vor der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/899,349 , eingereicht am 12. September 2019, deren Inhalt hiermit vollständig aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Motorsteuerung und insbesondere auf Echtzeit-Widerstandsschätzung und Anpassung für Permanentmagnetsynchronmaschinen.
HINTERGRUND
Ein Paar periodischer Signale wird als in „Quadratur“ bezeichnet, wenn sie sich in der Phase um 90 Grad unterscheiden, und wird als in „Phase“ bezeichnet, wenn sie sich in der Phase um null Grad unterscheiden. Eine winkelmodulierte Sinuskurve kann in zwei amplitudenmodulierte Sinuskurven zerlegt werden, die um einen Viertelzyklus (π/2 im Bogenmaß) phasenverschoben sind. Die ursprüngliche Sinuskurve und die modulierten Sinuskurven können dieselbe Frequenz aufweisen. Die amplitudenmodulierten Sinuskurven können als In-Phase- und Quadratur-(IQ)-Komponenten bekannt sein, die in Bezug zueinander in Quadratur sind.
1 ist eine Veranschaulichung eines Blockschaltbildes zum Durchführen einer IQ-Demodulation. Ein Steuersystem 1 kann eine Systemeingabe akzeptieren. Die Systemeingabe in das Steuersystem 1 kann die Form cos(cot) aufweisen. Das Ausgangssignal des Steuersystems 1 kann einem ersten Multiplizierer 2 und einem zweiten Multiplizierer 3 zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Steuersystems 1, das dem ersten Multiplizierer 2 zugeführt wird, kann mit -2sin(ωt) multipliziert werden. Das Ergebnis kann einem Tiefpassfilter 4 zugeführt werden. Das Ergebnis von Tiefpassfilter 4 kann der Quadratur-(Q)-Anteil des Ausgangssignals des Steuersystems 1 sein. Das an den zweiten Multiplizierer 3 bereitgestellte Ausgangssignal des Steuersystems 1 kann mit 2cos(ωt) multipliziert werden. Das Ergebnis kann einem Tiefpassfilter 5 zugeführt werden. Das Ergebnis von Tiefpassfilter 5 kann der gleichphasige (I) Teil des Ausgangssignals des Steuersystems 1 sein.
Die Amplitude des Ausgangssignals des Steuersystems 1 kann angegeben werden als $Amplitude = \sqrt{I^{2} + Q^{2}}$
und die Phase des Ausgangssignals des Steuersystems 1 kann angegeben werden als $Phase = {tan}^{- 1} Q/I$
Die Eigenschaften eines Motors können sich ändern. Beispielsweise kann sich der Statorwiderstand eines Motors mit der Temperatur ändern. Erfinder von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung haben Systeme und Verfahren entdeckt, um solche Eigenschaften von Motoren in Echtzeit dynamisch zu schätzen und unter Verwendung von IQ-Signalen als Reaktion darauf Anpassungen vorzunehmen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen eine Statorwiderstands-Berechnungsschaltung auf. Die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung weist eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon auf, um einem Motor durch an den Motor ausgegebene Steuersignale ein Störsignal zuzuführen. Der Motor kann ausgebildet sein, um mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom zu arbeiten. Der Motor kann ausgebildet sein, um basierend auf den Steuersignalen zu arbeiten. Die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung kann ausgebildet sein, um Operationen des Motors als Reaktion auf das Störsignal zu beobachten, den Statorwiderstand des Motors basierend auf den Beobachtungen der Operationen des Motors als Reaktion auf das Störsignal zu schätzen und einen geänderten Statorwiderstand bereitzustellen, um den Betrieb des Motors anzupassen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen ein System auf. Das System kann einen Motor aufweisen, der ausgebildet ist, um mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom zu arbeiten, eine Motorsteuerschaltung, die ausgebildet ist, um Steuersignale an den Motor auszugeben, und eine Statorwiderstands-Berechnungsschaltung. Die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung kann so ausgebildet sein, dass sie dem Motor durch die von der Motorsteuerschaltung ausgegebenen Steuersignale ein Störsignal zuführt, den Betrieb des Motors als Reaktion auf das Störsignal beobachtet, den Statorwiderstand des Motors basierend auf den Beobachtungen des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal abschätzt und den Betrieb des Motors basierend auf einem geänderten Statorwiderstand anpasst.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen ein Verfahren auf. Das Verfahren weist das Betreiben eines Motors mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom, das Ausgeben von Steuersignalen an den Motor, das Einbringen eines Störsignals in den Motor durch die Steuersignale, das Beobachten des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal, das Schätzen des Statorwiderstands von des Motors basierend auf den Beobachtungen des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal und das Anpassen des Betriebs des Motors basierend auf einem geänderten Statorwiderstand auf.
Figurenliste

1 ist eine Veranschaulichung eines Blockschaltbildes zum Durchführen einer IQ-Demodulation.
2 ist eine Veranschaulichung eines beispielhaften Systems zum Durchführen einer Echtzeitschätzung des Widerstands eines Motors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine detailliertere Veranschaulichung von Teilen des Systems, wie z.B. einem Controller gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine Veranschaulichung einer Niederfrequenzverstärkung für einen beispielhaften Motor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine detailliertere Veranschaulichung des Systems, einschließlich einer Berechnungsschaltung, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine detailliertere Veranschaulichung von Teilen des Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, einschließlich der Berechnungsschaltung, um Kreuzkopplungseffekte zu berücksichtigen.
7 ist eine Veranschaulichung eines Verfahrens zum Schätzen des Statorwiderstands gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen eine Statorwiderstands-Berechnungsschaltung auf. Die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung weist eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon auf, um einem Motor durch an den Motor ausgegebene Steuersignale ein Störsignal zuzuführen. Der Motor kann ausgebildet sein, um mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom zu arbeiten. Der Motor kann ausgebildet sein, um basierend auf den Steuersignalen zu arbeiten. Die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung kann eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, um den Betrieb des Motors als Reaktion auf das Störsignal zu beobachten, den Statorwiderstand des Motors basierend auf den Beobachtungen des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal zu schätzen und einen geänderten Statorwiderstand bereitzustellen, um den Betrieb des Motors anzupassen. Der Motor kann jeder geeignete elektromechanische Motor sein. Der geschätzte Statorwiderstand kann auf jede geeignete Weise gespeichert werden, beispielsweise durch ein Register. Die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung kann eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, um die Reaktion des Motors vor und nach dem Hinzufügen des Störsignals zu bewerten. Die Reaktion kann die Verstärkung aufweisen, die sich aus der Anwendung des Störsignals ergibt. Die Verstärkung kann durch eine der unten diskutierten Gleichungen bewertet werden, indem die IQ-Demodulation verwendet wird, indem das Störsignal mit dem Eingangssignal in den Motor multipliziert wird, um ein Eingangssignal (welches der Strom i_D ist) zu erhalten, das Störsignal mit dem Ausgangssignal des Motors 104 (die Spannung v_D) zu multiplizieren und das Ausgangsprodukts durch das Eingangsprodukt zu dividieren. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, um Kreuzkopplungseffekte durch Anpassen des Störsignals zu berücksichtigen.
In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung analoge Schaltungen, digitale Schaltungen, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon beinhalten, um den Statorwiderstand des Motors weiterhin basierend auf der Berechnung einer Störungsverstärkung zu schätzen, wobei die Störungsverstärkung ein Verhältnis der Ausgangsleistung des Motors zu der Eingangsleistung des Motors beinhaltet.
In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, um die Störungsverstärkung durch Multiplizieren einer d-Achsen-Komponente des beobachteten Betriebsstroms vom Motor mit einem sinusförmigen Signal, um das Ausgangssignal des Motors zu erhalten, und Multiplizieren einer d-Achsen-Komponente der in den Motor eingegebenen Spannung mit dem sinusförmigen Signal, um das Eingangssignal des Motors zu erhalten.
In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, um den Statorwiderstand des Motors weiterhin basierend auf dem Subtrahieren eines Faktors von einem Kehrwert der Störungsverstärkung zu schätzen, wobei der Faktor Quantifizierungen der Statorinduktivität, der elektrischen Frequenz und des nominalen Statorwiderstands beinhaltet.
In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, um den Statorwiderstand des Motors weiterhin zu schätzen, indem das Ausgangssignal des Motors auf Kreuz-Kopplungseffekte angepasst wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können ein System aufweisen. Das System kann jede der Statorwiderstands-Berechnungsschaltungen der obigen Ausführungsformen aufweisen. Das System kann den Motor aufweisen, der ausgebildet ist, um mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom zu arbeiten. Das System kann eine Motorsteuerschaltung aufweisen, die eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweist, die ausgebildet ist, um die Steuersignale an den Motor auszugeben. Die Motorsteuerschaltung kann eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, die ausgebildet ist, um die Ausgangssignale des Motors oder das Ausgangssignal des Motors mit einer Referenz zu vergleichen. Die Referenz kann eine Geschwindigkeit oder ein Strom sein. Die Steuersignale können Spannungen sein. Die Spannungen können auf der Q-Achse oder der D-Achse liegen.
In Kombination mit einem der obigen Ausführungsbeispiele kann das Sinussignal das Störsignal sein.
In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, um dem Motor durch die von der Motorsteuerschaltung ausgegebenen Steuersignale durch Addieren des Störsignals zu einem Ausgangssignal der Motorsteuerschaltung das Störsignal zuzuführen.
In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon aufweisen, um dem Motor das Störsignal durch die von der Motorsteuerschaltung ausgegebenen Steuersignale zuzuführen durch Hinzufügen des Störsignals zu einem Eingang der Motorsteuerschaltung.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können Verfahren aufweisen, die von einer der Schaltungen oder Systeme der obigen Ausführungsformen ausgeführt werden. Die Verfahren können durch den Betrieb einer darin enthaltenen Schaltung oder die Ausführung von Befehlen durch einen Prozessor oder eine beliebige Kombination davon durchgeführt werden.
2 ist eine Veranschaulichung eines beispielhaften Systems 100 zum Durchführen einer Echtzeitschätzung des Widerstands eines Motors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das System 100 kann ausgebildet sein, um eine Einstellung von Komponenten zur Steuerung des Motors durchzuführen. Das System 100 kann ausgebildet sein, um eine Einstellung zur Steuerung eines beliebigen geeigneten Motors durchzuführen, wie beispielsweise Permanentmagnet-Synchronmotoren.
Um eine Echtzeit-Widerstandsschätzung eines Motors durchzuführen, kann das System 100 eine Statorwiderstands-Berechnungsschaltung (SRCC) 102 aufweisen. Die SRCC 102 kann auf jede geeignete Weise implementiert sein, wie etwa analoge Schaltungen, digitale Schaltungen, Anweisungen zur Ausführung durch a Prozessor (nicht gezeigt) oder eine beliebige Kombination davon. Obwohl als einzelne Einheit gezeigt, kann SRCC 102 durch jede geeignete Kombination von Elementen, Teilen oder Modulen implementiert werden. Die SRCC 102 kann dazu ausgebildet sein, den Widerstand eines beliebigen geeigneten Motors, wie etwa des Motors 104, zu schätzen.
Der Motor 104 kann auf jede geeignete Weise implementiert sein. Zum Beispiel kann der Motor 104 ein Permanentmagnet-Synchronmotor sein. Der Motor 104 kann einen Statorwiderstand aufweisen. Statorwiderstand kann durch Statorwicklungen entstehen. Darüber hinaus kann der Statorwiderstand mit der Temperatur zunehmen. Obwohl er einfach als Motor beschrieben wird, kann der Motor 104 auch verschiedene Komponenten aufweisen, die einem zugehörigen Betrieb des Motors 104 zum Zwecke der Steuerung zugeschrieben werden, wie beispielsweise den Motor selbst, Leistungstransistoren, Strommesswiderstände, Verbindungen und andere unterstützende Mechanismen.
Die SRCC 102 kann ausgebildet sein, um den Widerstand des Motors 104 zu schätzen und einen angepassten Wert des Statorwiderstands in einem Statorwiderstandsregister 106 zu speichern. Obwohl es als ein Register beschrieben ist, kann das Statorwiderstandsregister 106 auf jede geeignete Weise implementiert werden. Das Statorwiderstandsregister 106 kann ausgebildet sein, um einen Wert des Statorwiderstands des Motors 104 zu speichern. Das Statorwiderstandsregister 106 kann ursprünglich mit einem Wert aus einer Konstruktionseigenschaft, einem Herstellungstest oder einer Validierung, von einem Benutzer oder einer Software des Systems 100 oder einem Sensor im Motor 104 gefüllt sein. Das Statorwiderstandsregister 106 kann so ausgebildet sein, dass es von SRCC 102 zu jeder geeigneten Zeit oder jedem geeigneten Intervall aktualisiert wird. Zum Beispiel kann SRCC 102 ausgebildet sein, um das Statorwiderstandsregister 106 periodisch, einmal pro Tag, einmal pro einer bestimmten Anzahl von Minuten, Sekunden oder Betriebsstunden des Motors 104 auf Anforderung von einem Benutzer oder einer Software des Systems 100 zu aktualisieren, oder beim Anlaufen des Betriebs des Motors 104. SRCC 102 kann ausgebildet sein, um das Statorwiderstandsregister 106 in einem speziell bezeichneten Diagnosemodus oder während eines anderen normalen Betriebs des Motors 104 zu aktualisieren. In einer Ausführungsform kann SRCC 102 ausgebildet sein, um das Statorwiderstandsregister 106 ohne Verwendung eines Sensors zu aktualisieren, der die Wärme oder Temperatur innerhalb des Motors 104 misst.
Das Statorwiderstandsregister 106 kann von jedem geeigneten Teil des Systems 100 verwendet werden, um den Betrieb des Motors 104 zu steuern. Zum Beispiel kann der Betrieb des Motors 104 durch eine Steuerung 108 gesteuert werden. Die Steuerung 108 kann durch analoge Schaltungen, digitale Schaltungen, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon implementiert werden. Die Steuerung 108 kann eine Phasenregelschleife (PLL), eine Proportional-Integral-Differential - (PID)-Steuerung oder beliebige andere geeignete Steuerungskomponenten aufweisen. Die Steuerung 108 kann ausgebildet sein, um Daten aus dem Statorwiderstandsregister 106 zusammen mit anderen Variablen zu verwenden, um den Betrieb des Motors 104 auf eine gegebene Geschwindigkeit zu steuern. Eine solche Geschwindigkeit kann durch eine Referenz 110 definiert sein. Die Referenz 110 kann eine Bezeichnung einer Zielgeschwindigkeit sein, mit der der Motor 104 arbeiten soll. Die Referenz 110 kann von jeder geeigneten Entität gesetzt werden, wie etwa durch Software, Hardware oder einen Benutzer des Systems 100.
Jede geeignete Rückkopplungskonfiguration kann verwendet werden, um die Drehzahl des Motors 104 zu steuern. Zum Beispiel kann eine Indikation des Ausgangssignals des Motors 104 als negatives Eingangssignal an einen Addierer 112 rückgekoppelt werden. Solche Indikationen können Indikationen des Statorstroms und der Betriebsdrehzahl aufweisen. Der Addierer 112 kann auch die Referenz 110 als positives Eingangssignal akzeptieren. Das Ausgangssignal des Addierers 112 kann an die Steuerung 108 gesendet werden. Somit kann die Steuerung 108 eine Indikation des Fehlers zwischen der Referenz 110 und dem Ausgangssignal des Motors 104 empfangen. Die Steuerung 108 kann ihr Ausgangssignal an den Motor 104 anpassen, um zu versuchen, den Motor 104 genauer zu betreiben. Insbesondere kann die Steuerung 108 dazu ausgebildet sein, ihr Ausgangssignal an den Motor 104 anzupassen, um einen Fehler zwischen Referenzsignalen und gemessenen Signalen zu reduzieren, wie etwa die Differenz zwischen der Referenz 110 oder einer Stromdarstellung davon und der Geschwindigkeit oder dem Strom, die für den Motor 104 gemessen werden.
In einer Ausführungsform kann SRCC 102 ausgebildet sein, um den Statorwiderstand zu schätzen, indem ein Störsignal in den Steuerkreis des Motors 104 eingebracht wird. Nach dem Einbringen des Störsignals kann SRCC 102 Ergebnisse des Einbringens des Störsignals beobachten und die Ergebnisse können in jedem geeigneten Abschnitt des Motors 104 vorliegen. Zum Beispiel können die Ergebnisse der Einführung des Störsignals am Ausgang des Motors 104, am Eingang des Motors 104, am Eingang der Steuerung 108 oder am Ausgang der Steuerung 108 beobachtet werden. Die SRCC 102 kann ausgebildet sein, um den Statorwiderstand zu schätzen durch Einbringen eines Störsignals in einen beliebigen geeigneten Abschnitt des Regelkreises, der den Motor 104 steuert. In einer weiteren Ausführungsform kann SRCC 102 ausgebildet sein, um den Statorwiderstand zu schätzen, indem ein Störsignal 116 als positives oder negatives Eingangssignal in Komponenten in der Steuerung 108 eingebracht wird, durch Einbringen des Störsignals 116 an einem Eingang des Addierers 114, wobei es sich versteht, dass in einer anderen Ausführungsform das Störsignal 116 an einem Eingang zum Addierer 304 eingebracht werden kann durch Einbringen des Störsignals 116 in die Steuerung 108, was weiter unten ausführlicher erörtert wird.
Die SRCC 102 kann so ausgebildet sein, dass sie beliebige geeignete Eingangssignale zum Beobachten von Ergebnissen des Einbringens eines Störsignals in den Regelkreis, der den Motor 104 steuert, empfängt. Zum Beispiel kann SRCC 102 ausgebildet sein, um eine Indikation des Ausgangssignals des Motors 104, eine Indikation des Eingangssignals in den Motor 104, eine Indikation eines Eingangssignals der Steuerung 108 (nicht gezeigt), eine Indikation eines Ausgangssignals der Steuerung 108 oder eine Indikation der Referenz 110 (nicht gezeigt) zu empfangen. Darüber hinaus kann die Steuerung 108 dazu ausgebildet sein, eine Indikation des Ausgangssignals des Motors 104 zu empfangen.
3 ist eine detailliertere Veranschaulichung von Teilen des Systems 100, wie beispielsweise der Steuerung 108, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Im System 100 ist eine Indikation des Ausgangssignals des Motors 104 als aufgeschlüsselt in Geschwindigkeit (ω) 310, die dem Addierer 112 zugeführt wird, und Strom (i_D, i_Q) 308, die der Steuerung 108 zugeführt werden, dargestellt. Beide derartigen Ausgangssignale können auch der SRCC 102 bereitgestellt werden, da Indikationen des Ausgangssignals des Motors 104 an die SRCC 102 bereitgestellt wurden, wie in 2 gezeigt. Das Ausgangssignal der Steuerung 108 kann als Motoreingangssignal 314 gegeben werden und kann d- und q-Komponenten v_D, v_Q aufweisen.
Die Steuerung 108 kann Logikblöcke 302, 306 aufweisen. Die Logikblöcke 302, 306 können auf jede geeignete Weise implementiert werden, beispielsweise durch analoge Schaltungen, digitale Schaltungen, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige Kombination davon. Der Logikblock 302, auch als K_ω bezeichnet, kann ausgebildet sein, um als Geschwindigkeitsregler zu arbeiten. Der Logikblock 302, als K_ω, kann eine dynamische Steuerung mit Ausgangs-Eingangseinheiten von Ampere/Radiant oder Strom/Frequenz sein. Bei einem von dem Addierer 112 als Eingangssignal berechneten Fehler ungleich Null kann der Logikblock 302 ausgebildet sein, um die Geschwindigkeit des Motors 104 anzupassen oder zu korrigieren. Der Logikblock 302 kann einen in Bezug auf den Strom definierten Ausgang aufweisen. Wenn beispielsweise das Ausgangssignal des Motors 104 101 Radiant pro Sekunde beträgt, die Referenz 110 100 Radiant pro Sekunde beträgt und das Störsignal 116 null ist, dann ist das Ausgangssignal des Addierers 112 die Geschwindigkeitsdifferenz, und somit kann das Eingangssignal in die Steuerung 108 ein Radiant pro Sekunde sein. Der Logikblock 302 kann das Eingangssignal an die Steuerung 108 mit einem bestimmten Faktor (K_ω) multiplizieren oder anderweitig eine Übertragungsfunktion für das Eingangssignal von einem Radiant pro Sekunde bereitstellen. Das Ausgangssignal des Logikblocks 302 kann an einen Addierer 304 bereitgestellt werden, der ausgebildet sein kann, um einen Fehler im vom Motor 104 verwendeten Strom zu finden. Der Addierer 304 kann das Ausgangssignal des Logikblocks 302 als positives Eingangssignal und eine Indikation des Ausgangssignals des Motors 104 akzeptieren, in einer besonderen Ausführungsform eine Indikation von Stromkomponenten i_D, i_Q, als negatives Eingangssignal. Der vom Addierer 304 bestimmte Fehler kann an den Logikblock 306 bereitgestellt werden. Der vom Addierer 304 bestimmte Fehler kann die Differenz zwischen dem Strom darstellen, der zum Erreichen der Referenz 110 erforderlich ist, und dem tatsächlich vom Motor 104 verwendeten Strom. Der Logikblock 306, auch als K_i bezeichnet, kann ausgebildet sein, um als Stromregler zu arbeiten. Der Logikblock 306 kann ausgebildet sein, um bei einer gegebenen Stromdifferenz, die von dem Motor 104 verwendet werden soll, eine solche Stromdifferenz in eine Spannung oder Spannungen umzuwandeln, die von dem Motor 104 verwendet werden sollen. Der Logikblock 306 kann eine Übertragungsfunktion auf sein Eingangssignal anwenden, oder sein Eingangssignal mit einem Faktor multiplizieren, um das Ausgangssignal zu erhalten. In der Steuerung 108 können der Logikblock 302, der Logikblock 306 oder beide Logikblöcke 302, 306 das Statorwiderstandsregister 106 (nicht gezeigt) verwenden, um ihre Bestimmung des Ausgangssignals vorzunehmen. Zum Beispiel können die speziellen Koeffizienten, die von den Logikblöcken 302, 306 verwendet werden, einen Wert des Statorwiderstands enthalten, der im Statorwiderstandsregister 106 gespeichert ist.
Zurück zu 2, können in einer Ausführungsform eines oder mehrere der Störsignale 116, 118 bei Frequenzen unterhalb der Pol-/Nullfrequenzen der Steuerung 108 oder des Motors 104 erzeugt werden. In einer anderen Ausführungsform kann SRCC 102 ausgebildet sein, um die IQ-Demodulation zu verwenden, um die Größe des Störsignals am Eingang und Ausgang des Systems zu quantifizieren, die Niederfrequenzverstärkung des Systems zu berechnen durch Verwenden Sie das des Verhältnisses von Ausgangs-/Eingangssignalen und die Niederfrequenzverstärkung mit einem Modell zu vergleichen. Die Berechnung eines genauen Werts des Statorwiderstands kann im Hinblick auf Zeit oder Verarbeitungsressourcen unpraktisch sein. Somit kann in noch einer anderen Ausführungsform, um den Motor 104 effizient zu steuern, die SRCC 102 ausgebildet sein, um den Statorwiderstand zu schätzen, aber nicht notwendigerweise genau zu berechnen. Somit kann der im Statorwiderstandsregister 106 gespeicherte Wert des Statorwiderstands eine Schätzung des Statorwiderstands und keine wahre Messung darstellen.
Die vom Motor 104 erzeugte Stromänderung kann durch die folgende Zustandsraumgleichung $[\begin{matrix} \frac{d i_{D}}{d t} \\ \frac{d i_{Q}}{d t} \end{matrix}] = [\begin{matrix} - R_{S} / L_{S} & ω_{e} \\ - ω_{e} & - R_{S} / L_{S} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{D} \\ i_{Q} \end{matrix}] + [\begin{matrix} V_{D} / L_{S} \\ V_{Q} / L_{S} \end{matrix}] + [\begin{matrix} 0 \\ \frac{- K_{e} ω_{m}}{L_{s}} \end{matrix}]$
und die folgende Gleichstrom-(DC)-Verstärkungsgleichung $G_{D C} = [\begin{matrix} \frac{i_{D}}{V_{D}} = \frac{R_{S}}{R_{S}^{2} + L_{S}^{2} ω_{e}^{2}} & \frac{i_{D}}{V_{Q}} = \frac{ω_{e} L_{S}}{R_{S}^{2} + L_{S}^{2} ω_{e}^{2}} \\ \frac{i_{Q}}{V_{D}} = \frac{- ω_{e} L_{S}}{R_{S}^{2} + L_{S}^{2} ω_{e}^{2}} & \frac{i_{Q}}{V_{Q}} = \frac{R_{S}}{R_{S}^{2} + L_{S}^{2} ω_{e}^{2}} \end{matrix}]$
gegeben sein, wobei R_S der Statorwiderstand ist, Ls eine Quantifizierung der Statorinduktivität ist, ω_e eine Quantifizierung der elektrischen Frequenz ist, ω_m die mechanische Frequenz ist, K_e die Gegen-EMK-Konstante ist, v_D die D-Achsen-Spannung ist, v_Q die Q-Achsenspannung ist, i_D der D-Achsen-Strom ist und i_Q der Q-Achsen-Strom ist.
4 ist eine Veranschaulichung einer Niederfrequenzverstärkung für einen beispielhaften Motor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Dargestellt ist ein Bode-Diagramm einer Übertragungsfunktion von D-Achsen-Spannung zu D-Achsen-Strom, dargestellt auf der Ordinate in dB, für verschiedene Frequenzen. Der Motor kann beispielsweise ein Hurst DMA0204024B101CLB 1617-Motor sein. Wie gezeigt, ist die Verstärkung bei niedrigeren Frequenzen, wie beispielsweise solchen von weniger als 100 Hertz, relativ konstant. Die Verstärkung des hervorgehobenen Teils des Bode-Diagramms kann angegeben werden als $V e r s t ä r k u n g b e i n i e d r i g e n F r e q u e n z e n = \frac{R_{S}}{R_{S}^{2} + L_{S}^{2} ω_{e}^{2}}$
Aus der Verstärkung bei niedrigen Frequenzen kann SRCC 102 konfiguriert werden, um den Statorwiderstand R_S zu schätzen. Zum Beispiel kann die DC-Verstärkung (G_DC) angegeben werden als $G_{D C} = \frac{i_{D}}{v_{D}} = γ = \frac{R_{S}}{R_{S}^{2} + L_{S}^{2} ω_{e}^{2}}$
und somit $R_{S} = \frac{1 \pm \sqrt{1 - 4 γ^{2} ω_{e}^{2}}}{2 γ}$
was dazu führt, dass R_S ungefähr gleich einem Wert ist, der dynamisch durch die Statorinduktivität und die elektrische Frequenz definiert wird, gegeben als $R_{S} \approx \frac{1}{γ} - \frac{L_{S}^{2} ω_{e}^{2}}{R_{S N o m i n a l}} = \frac{v_{D}}{i_{D}} - \frac{L_{S}^{2} ω_{e}^{2}}{R_{S N o m i n a l}}$
wobei 1/y die Niederfrequenz-Transimpedanzverstärkung (v_D/i_D) ist und R_SNominal eine Quantifizierung des Wertes von R_S bei einer bestimmten Betriebstemperatur oder einem anderen spezifizierten Satz von Betriebsbedingungen ist.
Zurück zu 2 kann SRCC 102 ausgebildet sein, um Gleichung 8 zu verwenden, um einen Statorwiderstandswert zu schätzen. Gleichung 8 kann unter Verwendung einer Schaltung berechnet werden, ohne dass ein Prozessor erforderlich ist. Die SRCC 102 kann ausgebildet sein, um mindestens eines der Störsignale 116, 118 auszugeben. Um die Niederfrequenzverstärkung G_DC zu berechnen, kann angenommen werden, dass keine Phasenverzögerung vom Eingang des Motors 104 zum Ausgang des Motors 104 vorliegt. Wenn es keine Phasenverzögerung gibt, dann kann die gleichphasige Komponente des Ausgangssignals des Motors 104 berechnet und die Quadraturkomponente des Signals unverwendet bleiben.
Dementsprechend kann SRCC 102 ausgebildet sein, um eines der Störsignale 116, 118 auszugeben, die Ergebnisse zu beobachten und das Störsignal, das Ergebnis und Gleichung 8 zu verwenden, um den Statorwiderstand zu bestimmen.
5 ist eine detailliertere Veranschaulichung des Systems 100 einschließlich des SRCC 102 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Die Störsignale 116, 118 können jede geeignete Form, Frequenz, Amplitude und Phase aufweisen. Beispielsweise können die Störsignale 116, 118 sinusförmige Signale wie etwa eine Sinusfunktion mit einer Amplitude von 0,1 Volt (V) oder Ampere (A) und einer Frequenz von 1 Hz sein. Das Störsignal 116, wie es an das Element 112 angelegt wird, wie in 3 unten gezeigt, kann in Ampere ausgedrückt werden. Das an das Element 114 angelegte Störsignal 118 kann in Volt ausgedrückt werden. Dementsprechend kann SRCC 102 eine Sinus-Erzeugungsschaltung 502 aufweisen. Die Sinus-Erzeugungsschaltung 502 kann durch jede geeignete Kombination von analogen Schaltungen, digitalen Schaltungen, Befehlen zur Ausführung durch einen Prozessor oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Die Sinus-Erzeugungsschaltung 502 kann ausgebildet sein, um ein Sinuswellensignal mit einer Frequenz und Amplitude entsprechend seinen Eingangssignalen zu erzeugen, die 0,1 V für die Amplitude und 1,0 Hz für die Frequenz betragen können. Der Ausgang der Sinus-Erzeugungsschaltung 502 kann für das Störsignal 116 oder das Störsignal 118 verwendet werden. Die Wahl, ob das Störsignal 116 oder das Störsignal 118 im System 100 verwendet werden soll, kann basierend auf Design, Benutzerauswahl, einer Einstellung, oder andere geeignete Kriterien erfolgen.
SRCC 102 kann ausgebildet sein, um die Effekte des erzeugten Störsignals im System 100 zu bewerten. SRCC 102 kann ausgebildet sein, solche Effekte durch Bestimmen der Verstärkung, die sich aus der Anwendung des Störsignals 116 oder des Störsignals 118 ergibt, zu bewerten. Die Verstärkung kann bewertet werden durch Verwenden der IQ-Demodulation durch Multiplizieren des Störsignals 116 oder des Störsignals 118 mit dem Eingangssignal in den Motor 104, um einen Eingang (der Strom i_D ist) zu erhalten, Multiplizieren des Störsignals 116 oder des Störsignals 118 mit dem Ausgangssignal des Motors 104 (der die Spannung v_D ist), und Dividieren des Ausgangsprodukts durch das Eingangsprodukt. Eine solche Verstärkung kann dann in Gleichung 8 verwendet werden, um den Statorwiderstand zu bestimmen.
Zum Beispiel kann die Strommessung 308 in die SRCC 102 eingegeben werden. Die Strommessung 308 kann unter Verwendung einer Signalaufbereitungsschaltung 502 aufbereitet werden. Die Signalaufbereitungsschaltung 502 kann durch jede geeignete Kombination von Analogschaltungen, digitale Schaltungen, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige Kombination davon implementiert werden. Die Signalaufbereitungsschaltung 502 kann ausgebildet sein, um die Strommessung 308 auf jede geeignete Weise zu formatieren, um sie verwendbar oder mit anderen Operationen in SRCC 102 kompatibel zu machen. Zum Beispiel kann die Signalaufbereitungsschaltung 502 ausgebildet sein, um die Datenstruktur zu ändern, die verwendet wird, um Strommessung 308 darzustellen (wie das Wechseln von einer ganzen Zahl oder reellen Zahl mit einer geringeren Anzahl von Bits zu einer ganzen oder reellen Zahl mit einer höheren Anzahl von Bits) oder Anwenden einer linearen, festen Verstärkung auf die aktuelle Messung 308.
Das Ausgangssignal der Signalaufbereitungsschaltung 502 kann mit dem Störsignal 116 oder dem Störsignal 118 mit einem Multiplizierer 504 multipliziert werden. Das Ergebnis des Multiplizierers 504 kann einem Tiefpassfilter 506 zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 506 kann als pert_out bezeichnet werden, und kann die gleichphasige Komponente des d-Achsen-Stroms i_D bei der Störfrequenz sein.
Das Motoreingangssignal 314 kann in die SRCC 102 eingegeben werden. Das Motoreingangssignal 314 kann mit dem Addierer 508 zu dem Störsignal hinzugefügt werden. Das Ergebnis des Addierers 508 kann unter Verwendung einer Signalaufbereitungsschaltung 510 aufbereitet werden. Die Signalaufbereitungsschaltung 510 kann durch jede geeignete Kombination von analogen Schaltungen, digitalen Schaltungen, Befehlen zur Ausführung durch einen Prozessor oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Die Signalkonditionierungsschaltung 510 kann ausgebildet sein, um die Summe des aktuellen Motoreingangssignals 314 und des Störsignals 116 oder des Störsignals 118 auf jede geeignete Weise zu formatieren, um sie verwendbar oder kompatibel mit anderen Operationen in SRCC 102 zu machen. Zum Beispiel kann Signalkonditionierungsschaltung 510 ausgebildet sein, um die Datenstruktur zu ändern, die verwendet wird, um das Ergebnis des Addierers 508 darzustellen (wie zum Beispiel das Ändern von einer ganzen Zahl oder reellen Zahl mit einer niedrigeren Anzahl von Bits zu einer ganzen oder reellen Zahl mit einer höheren Anzahl von Bits) oder eine lineare, feste Verstärkung auf das Ergebnis des Addierers 508 anzuwenden.
Alternativ kann ein Eingangssignal in den Motor 104 in die SRCC 102 eingegeben werden mit dem Ergebnis des Addierers 114, wie in 1 gezeigt. In einem solchen Fall muss ein solches Eingangssignal möglicherweise nicht mit Addierer 508zum Störsignal 116 oder zum Störsignal 118 addiert werden. Eine solches Eingangssignal könnte direkt an die Signalaufbereitungsschaltung 510 bereitgestellt werden.
Das Ausgangssignal der Signalaufbereitungsschaltung 510 kann durch einen Multiplizierer 512 mit dem Störsignal 116 oder dem Störsignal 118 multipliziert werden. Das Ergebnis des Multiplizierers 512 kann einem Tiefpassfilter 514 zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 514 kann als pert_in bezeichnet werden und kann die d-Achsen-Spannung v_D sein.
Die SRCC 102 kann ausgebildet sein, um die dem Störsignal zugeordnete Verstärkung zu bestimmen, die durch Berechnen von pert_out/pert_in bestimmt und als γ angegeben wird. Die Verstärkung kann durch einen Divisionsblock 516 berechnet werden, um pert_out durch pert_in zu dividieren, um γ zu erhalten. Das Ergebnis kann durch einen Inversionsblock 522 invertiert werden, um 1/γ zu erzielen. In einer anderen Implementierung können die Eingangssignale zum Divisionsblock 516 umgekehrt werden und der Umkehrblock 522 könnte nicht verwendet werden, um 1/γ einfach zu erzielen. Dieses Ergebnis kann wiederum um einen Faktor 518 gleich $\frac{L_{S}^{2} ω_{e}^{2}}{R_{S N o m i n a l}}$
verringert werden. Der Faktor 518 kann als bekannter Wert berechnet oder gespeichert werden. Die Frequenz im Faktor 518 kann 1 Hz betragen oder eine andere Frequenz, die von der Sinuserzeugungsschaltung 502 verwendet wird. Das Ergebnis, das das Ergebnis von Gleichung 8 ist, kann im Statorwiderstandsregister 106 gespeichert werden.
Sobald das Statorwiderstandsregister 106 aktualisiert wurde, kann das System 100 jede geeignete Korrekturmaßnahme ergreifen. Zum Beispiel kann die Steuerung 108 Koeffizienten anpassen, die verwendet werden, um den Betrieb des Motors 104 zu steuern, Software oder einen Benutzer des Systems 100 zu warnen, die Temperatur des Motors 104 zu schätzen oder die geänderten Daten zu protokollieren. Der geschätzte Statorwiderstand kann verwendet werden, um Steuerungsparameter wie K_i im Logikblock 306 zu aktualisieren. Der geschätzte Statorwiderstand kann verwendet werden, um die Motortemperatur zu schätzen, die sich auf den Statorwiderstand bezieht. Wenn die Motortemperatur zu hoch ist, kann der Betrieb des Motors abgeschaltet oder die Betriebsdrehzahl reduziert werden. Wenn ein großer Widerstand geschätzt wird, kann ein Fehler diagnostiziert und der Motor abgeschaltet werden.
Das Anlegen von Störsignalen 116 oder 118 an das System 100 kann Reaktionen oder Störungen hauptsächlich in der d-Achse verursachen, die wie oben erörtert ausgewertet werden. Das Anlegen von Störsignalen 116 oder 118 an das System 100 kann jedoch auch Reaktionen oder Störungen in der q-Achse verursachen. Diese Reaktionen oder Störungen im q-Kanal können zum d-Achsen-Ausgangssignal beitragen. Dies kann eine Form der Kreuzkopplung sein. Der Kreuzkopplungseffekt kann gering sein. Die oben zum Schätzen des Statorwiderstands verwendeten Gleichungen können diesen Kreuzkopplungseffekt ignorieren. In einer weiteren Ausführungsform kann jedoch der Kreuzkopplungseffekt bei der Schätzung des Statorwiderstands berücksichtigt werden.
6 ist eine detailliertere Veranschaulichung von Teilen des Systems 100 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, einschließlich der SRCC 102, um Kreuzkopplungseffekte zu berücksichtigen. Die SRCC 102 kann eine Kreuzkopplungs-Anpassungschaltung (CCAC) 530 aufweisen. In einer Ausführungsform kann die SRCC 102 keinen CCAC 530 aufweisen und somit Kreuzkopplungseffekte nicht berücksichtigen, wobei das Ausgangssignal vom Tiefpassfilter 506 als pert_out in Divisionsblock 516 eingegeben wird. In einer anderen Ausführungsform könnte SRCC 102 CCAC 530 aufweisen und somit Kreuzkopplungseffekte berücksichtigen. In einem solchen Fall kann CCAC 530 Eingangssignale vom Tiefpassfilter 506 annehmen und pert_out durch Anpassen des vom Tiefpassfilter 506 empfangenen Eingangssignals als Ausgangssignal an den Divisionsblock 516 erzeugen. In noch einer anderen Ausführungsform könnte SRCC 102 CCAC 530 aufweisen, aber CCAC 530 nicht aktivieren und somit Kreuzkopplungseffekte nicht berücksichtigen. In einem solchen Fall kann ein Schalter oder ein anderer geeigneter Mechanismus verwendet werden, um das Ausgangssignal vom Tiefpassfilter 506 zu routen und ein solches Ausgangssignal unverändert als pert_out an den Divisionsblock 516 zu erzeugen.
In dem Beispiel von 6 kann ein Eingangssignal bei CCAC 530 vom Tiefpassfilter 506, v_Q vom Logikblock 306 und das Störsignal 116/118 empfangen werden. CCAC 530 kann ausgebildet sein, um Kreuzkopplungseffekte zu berücksichtigen, indem ein Korrekturfaktor bestimmt wird, der als pert_out_cc bezeichnet wird. Pert_out_cc kann von dem Ausgangssignal des Tiefpassfilters 506 subtrahiert werden, das ohne CCAC 530 pert_out wäre. Jede geeignete Implementierung kann verwendet werden, um pert_out_cc zu berechnen, wie beispielsweise digitale Schaltungen, analoge Schaltungen, Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor oder eine beliebige geeignete Kombination davon.
Zum Beispiel kann pert_out_cc bestimmt werden, indem das q-Achsen-Spannungseingangssignal an den Motor 104, vQ, angelegt wird und v_Q mit dem Multiplizierer 532 mit dem Störsignal 116/118 multipliziert wird, dann das Ergebnis mit einem Verstärkungsblock 534 mit der nominalen Kreuzkopplungsverstärkung γ_cc multipliziert wird. Die nominale Kreuzkopplungsverstärkung γ_cc kann durch nominale Parameterwerte und Gleichung 4 gegeben werden. Das Ergebnis kann pert_out cc sein. Pert_out_cc kann unter Verwendung eines Subtrahierers/Addierers 536 von dem Eingangssignal des Tiefpassfilters 506 subtrahiert und das Ergebnis als pert_out verwendet werden.
7 ist eine Veranschaulichung eines Verfahrens 600 zum Schätzen des Statorwiderstands gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 600 kann durch jedes der Elemente der 2 bis 6 wie oben erörtert durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren 600 durch SRCC 102 ausgeführt werden. Das Verfahren 600 kann ausgeführt werden durch eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen, die auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sind, die, wenn sie von einem Prozessor geladen und ausgeführt werden, Schritte des Verfahrens ausführen, oder Kombination daraus. Das Verfahren 600 kann in jedem geeigneten Schritt initialisiert und beendet werden. Verschiedene Schritte des Verfahrens 600 können wiederholt, ausgelassen, parallel oder rekursiv zueinander ausgeführt oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
Bei Schritt 605 können ein Motor und eine Steuerung initialisiert werden. Die Steuerung kann verschiedene Betriebsparameter bestimmen, wie beispielsweise den Statorwiderstand des Motors oder einen geschätzten Statorwiderstand des Motors.
Bei Schritt 610 kann die Steuerung den Motor unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Rückkopplungssteuerungsmechanismus steuern, um bei einem bestimmten Sollwert zu arbeiten. Die Steuerung kann die Motordrehzahl und den Motorstrom in ihrer Rückkopplung verwenden.
Bei Schritt 615 kann bestimmt werden, ob in einen Diagnosemodus einzutreten ist. Ein solcher Modus kann das Bestimmen von Änderungen des Statorwiderstands des Motors aufweisen. Der Diagnosemodus kann beispielsweise periodisch, auf Anforderung von einem Benutzer oder einer Software, bei einer Temperaturänderung oder einem anderen Betriebszustand, bei Feststellung eines Fehlers oder nach einer bestimmten Nutzungszeit des Motors eingeleitet werden. Wenn der Diagnosemodus aktiviert werden soll, kann das Verfahren 600 mit Schritt 620 fortfahren. Wenn der Diagnosemodus nicht aktiviert werden soll, kann das Verfahren 600 zu Schritt 610 zurückkehren.
In Schritt 620 kann ein Stör- oder Anregungssignal an den Motorsteuereingang angelegt werden, oder zur Eingabe in eine Steuerung für den Motor. Das Störsignal kann ein Sinussignal mit niedriger Frequenz sein. Bei 625 können Ergebnisse aus dem Anlegen des Störsignals in dem Ausgangssignal des Motors beobachtet werden. In einer Ausführungsform kann das d-Achsen-Ausgangssignal beobachtet werden. Bei Schritt 630 kann basierend auf dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal des Motors eine Verstärkung aufgrund der Störungseingabe bestimmt werden. In einer Ausführungsform kann das bei 625 beobachtete d-Achsen-Ausgangssignal mit dem Störsignal bei 620 als ein Störausgangssignal multipliziert werden. Das Störausgangssignal kann für beliebige Kreuzkopplungseffekte angepasst werden. Das Störeingangssignal kann als das Eingangssignal an den Motor multipliziert mit dem Störsignal vorgegeben werden. Die Verstärkung kann durch Dividieren des Störausgangssignals durch das Störeingangssignal erhalten werden. Bei Schritt 635 kann basierend auf der festgestellten Verstärkung der Statorwiderstand des Motors geschätzt werden. Der Statorwiderstand kann gemäß Gleichung 8 und der festgestellten Verstärkung geschätzt werden. Bei Schritt 640 kann der Statorwiderstand aktualisiert werden und eine Korrekturmaßnahme kann ergriffen werden, wie beispielsweise eine Benachrichtig eines Endbenutzers oder Durchführen einer Motorsteuerung mit dem aktualisierten Statorwiderstand. Das Verfahren 600 kann sich bei Schritt 610 wiederholen.
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, können andere Variationen und Ausführungsformen aus dieser Offenbarung hergeleitet werden, ohne vom Geist und Schutzumfang dieser Ausführungsformen abzuweichen.
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

US 62/899349 [0001]

Claims

System, das aufweist: einen Motor, der ausgebildet ist, um mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom zu arbeiten; eine Motorsteuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, Steuersignale an den Motor auszugeben; und eine Statorwiderstands-Berechnungsschaltung, die ausgebildet ist zum: Einbringen eines Störsignals in den Motor durch die Steuersignale, die von der Motorsteuerschaltung ausgegeben werden; Beobachten des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal; Schätzen des Statorwiderstands des Motors basierend auf den Beobachtungen des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal; und Anpassen des Betriebs des Motors basierend auf einem geänderten Statorwiderstand.
System nach Anspruch 1, wobei die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung weiterhin ausgebildet ist, um den Statorwiderstand des Motors weiterhin basierend auf der Berechnung einer Störungsverstärkung zu schätzen, wobei die Störungsverstärkung ein Verhältnis des Ausgangssignals des Motors zum Eingangssignal des Motors aufweist.
System nach Anspruch 2, wobei die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, die Störungsverstärkung zu bestimmen durch: Multiplizieren einer d-Achsen-Komponente des vom Motor beobachteten Betriebsstroms mit einem sinusförmigen Signal, um das Ausgangssignal des Motors zu erhalten; und Multiplizieren einer d-Achsen-Komponente der in den Motor eingespeisten Spannung mit dem sinusförmigen Signal, um das Eingangssignal des Motors zu erhalten.
System nach Anspruch 3, wobei das sinusförmige Signal das Störsignal ist.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, den Statorwiderstand des Motors weiterhin basierend auf dem Subtrahieren eines Faktors von einem Kehrwert der Störungsverstärkung zu schätzen, wobei der Faktor Quantifizierungen der Statorinduktivität, der elektrischen Frequenz und des nominalen Statorwiderstands aufweist.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung weiterhin ausgebildet ist, um den Statorwiderstand des Motors weiterhin zu schätzen, indem das Ausgangssignal des Motors in Bezug auf Kreuzkopplungseffekte angepasst wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung weiterhin ausgebildet ist, um das Störsignal durch die von der Motorsteuerschaltung ausgegebenen Steuersignale in den Motor einzubringen, indem das Störsignal zu einem Ausgangssignal der Motorsteuerschaltung addiert wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Statorwiderstands-Berechnungsschaltung weiterhin ausgebildet ist, um das Störsignal durch die von der Motorsteuerschaltung ausgegebenen Steuersignale in den Motor einzubringen, indem das Störsignal zu einem Eingangssignal der Motorsteuerschaltung addiert wird.
Verfahren, das aufweist: Betreiben eines Motors mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom; Ausgeben von Steuersignalen an den Motor; Einbringen eines Störsignals in den Motor durch die Steuersignale; Beobachten des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal; Schätzen des Statorwiderstands des Motors basierend auf den Beobachtungen des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal; und Anpassen des Betriebs des Motors basierend auf einem geänderten Statorwiderstand.
Verfahren nach Anspruch 9, das weiterhin das Schätzen des Statorwiderstands des Motors aufweist, weiterhin basierend auf der Berechnung einer Störungsverstärkung, wobei die Störungsverstärkung ein Verhältnis des Ausgangssignals des Motors zum Eingangssignal des Motors aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin das Bestimmen der Störungsverstärkung aufweist durch: Multiplizieren einer d-Achsen-Komponente des vom Motor beobachteten Betriebsstroms mit einem sinusförmigen Signal, um das Ausgangssignal des Motors zu erhalten; und Multiplizieren einer d-Achsen-Komponente der in den Motor eingespeisten Spannung mit dem sinusförmigen Signal, um das Eingangssignal des Motors zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das sinusförmige Signal das Störsignal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, das weiterhin das Schätzen des Statorwiderstands des Motors aufweist, weiterhin basierend auf dem Subtrahieren eines Faktors von einem Kehrwert der Störungsverstärkung, wobei der Faktor Quantifizierungen der Statorinduktivität, der elektrischen Frequenz und des nominalen Statorwiderstands aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, das weiterhin das Schätzen des Statorwiderstands des Motors aufweist, indem die Ausgangsleistung des Motors in Bezug auf Kreuzkopplungseffekte angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, das weiterhin das Einbringen des Störsignals in den Motor durch die Steuersignale aufweist durch Addieren des Störsignals zu einem Ausgangssignal einer Motorsteuerschaltung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, das weiterhin das Einbringen des Störsignals in den Motor durch die Steuersignale aufweist durch Addieren des Störsignals zu einem Eingangssignal der Motorsteuerschaltung.
Statorwiderstands-Berechnungsschaltung, die ein nicht flüchtiges maschinenlesbares Medium aufweist, wobei das Medium Anweisungen beinhaltet, um einen Prozessor zu veranlassen zum: Einbringen eines Störsignals in einen Motor durch an den Motor ausgegebene Steuersignale, wobei der Motor ausgebildet ist, um mit einer Winkelgeschwindigkeit und einem Betriebsstrom zu arbeiten, wobei der Motor ausgebildet ist, um basierend auf den Steuersignalen zu arbeiten; Beobachten des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal; Schätzen des Statorwiderstands des Motors basierend auf den Beobachtungen des Betriebs des Motors als Reaktion auf das Störsignal; und Bereitstellen eines geänderten Statorwiderstands, um den Betrieb des Motors anzupassen.
Statorwiderstands-Berechnungsschaltung nach Anspruch 17, die weiterhin Anweisungen zum Schätzen des Statorwiderstands des Motors aufweist, weiterhin basierend auf der Berechnung einer Störungsverstärkung, wobei die Störungsverstärkung ein Verhältnis des Ausgangssignals des Motors zum Eingangssignal des Motors aufweist.
Statorwiderstands-Berechnungsschaltung nach Anspruch 18, die weiterhin Anweisungen zum Bestimmen der Störungsverstärkung aufweist durch: Multiplizieren einer d-Achsen-Komponente des vom Motor beobachteten Betriebsstroms mit einem sinusförmigen Signal, um das Ausgangssignal des Motors zu erhalten; und Multiplizieren einer d-Achsen-Komponente der in den Motor eingespeisten Spannung mit dem sinusförmigen Signal, um das Eingangssignal des Motors zu erhalten.
Statorwiderstands-Berechnungsschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 19, die weiterhin Anweisungen zum Schätzen des Statorwiderstands des Motors aufweist, weiterhin basierend auf dem Subtrahieren eines Faktors von einem Kehrwert der Störungsverstärkung, wobei der Faktor Quantifizierungen der Statorinduktivität, der elektrischen Frequenz und des nominalen Statorwiderstands aufweist.
Statorwiderstands-Berechnungsschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, die weiterhin Anweisungen zum Schätzen des Statorwiderstands des Motors aufweist, weiterhin durch Anpassen des Ausgangssignals des Motors in Bezug auf Kreuzkopplungseffekte.