EP2198512A2 - Method and apparatus for unambiguous determination of the rotor position of an electrical machine - Google Patents

Method and apparatus for unambiguous determination of the rotor position of an electrical machine

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Publication number
EP2198512A2
EP2198512A2 EP08805041A EP08805041A EP2198512A2 EP 2198512 A2 EP2198512 A2 EP 2198512A2 EP 08805041 A EP08805041 A EP 08805041A EP 08805041 A EP08805041 A EP 08805041A EP 2198512 A2 EP2198512 A2 EP 2198512A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
phases
time
pulsed
induced
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08805041A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rainer Nase
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Cirrus Logic Inc
Original Assignee
Nase Industrie-Elektronik
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nase Industrie-Elektronik filed Critical Nase Industrie-Elektronik
Publication of EP2198512A2 publication Critical patent/EP2198512A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
    • 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
    • H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to electrical machines, ie electric motors and generators. It relates to devices and a method according to the preamble of the independent claims.
  • DE 10 2006 043 683 A1 discloses a method for operating an electric motor during its run-up phase, in which current pulses are measured and evaluated.
  • Another object of the invention is to realize this in a simple manner.
  • Another object of the invention is to do so by utilizing elements already present for operation of the electric machine.
  • Another object of the invention is to enable a clear determination of the rotor position of an electric machine which can be carried out within a short time.
  • electrical machine we mean electrical machines in the sense of electrical engineering, ie electromechanical converters (electric motors) and mechanical-electrical converters (generators).
  • An electric machine has a stator and a rotor, which are rotatable relative to each other.
  • the stator generates a changing magnetic field without having to move and has coils that embody the phases.
  • the rotor generates a magnetic field whose orientation is rigidly coupled to its mechanical / physical orientation.
  • connections are connections of the coils of the stator. It is a star-shaped or a triangular interconnection of the coils possible. It is known from the teaching that the topology of the star-shaped interconnection by transformation of the mathematical equations describing them into the topology of the triangular connection can be transferred. Each of the three connections can be assigned a phase or the corresponding coil irrespective of the interconnection.
  • Stator meant that can be regarded as a standstill, at least in practical terms.
  • the electric machine is a controlled commutated machine, also known as a controlled commutated machine.
  • the electric machine is a block-commutated electric machine.
  • the electrical machine is a sinusoidal commutated electrical machine.
  • the sinusoidal commutation can be generated by pulse width modulation (PWM) or in some other way.
  • PWM pulse width modulation
  • the electric machine is a synchronous machine.
  • the electric machine is a permanent-magnet machine.
  • the electric machine is a dynamically excited machine.
  • a measure for the deviation of the time profile of the induced voltage from the time profile of the pulsed voltage is determined in step c), in particular a measure for the deviation of the slopes of induced voltage from pulsed voltage.
  • said measure is a magnitude proportional to the deviation.
  • the measure is determined by performing at least one averaging.
  • the measure is determined using at least one approximation.
  • the measure is determined selectively.
  • the measure is a measure of the induced voltage versus pulsed voltage quotient.
  • the pulsed voltage has at least a portion of substantially constant voltage, and in step c), a measure of the slope of the induced voltage is determined during the at least one substantially constant voltage portion.
  • the voltage-time integral of the pulsed voltage substantially vanishes.
  • the pulsed voltage undergoes a polarity change at least once (voltage sign reversal). In one embodiment, the pulsed voltage is periodic and the voltage-time integral is substantially zero over each period.
  • the pulsed voltage is a square wave or pulse width modulation signal.
  • the pulsed voltage is a symmetrical rectangle (pulse width ratio 50% / 50%).
  • the square wave or pulse width modulation signal begins with a first state during a first time period followed by a second state different from the first state during a second time period, the time integral being across the pulsed voltage over the first and second time periods is substantially exactly opposite the same size as the time integral on the pulsed voltage over the first period.
  • the time integral over the pulsed voltage over the second period of time has substantially the negative double the time integral over the pulsed voltage over the first period of time.
  • Pulse width modulation signal are also referred to as pulse and pause, so are by maximum voltage or minimum voltage marked. Between two successive states, the voltage changes; in particular, it typically changes the sign.
  • the voltage-time integral disappears over the entire duration of the pulsed voltage.
  • the pulsed voltage terminates at a third state during a third
  • Period of time wherein the time integral over the pulsed voltage over the third period of time is substantially equal to or substantially exactly opposite the same size as the time integral over the pulsed voltage over the first period of time.
  • N further states (N ⁇ 1) follow the second state, each time with essentially the same voltage-time integral as the previous state over the particular time period.
  • the pulsed voltage is applied symmetrically between the two terminals, and the pulsed voltage is a square or
  • Pulse width modulation signal that starts with a first state from a first period of time, followed by a second, different from the first state state of a second time period, wherein the second time period is twice as long as the first time period.
  • the longer time allows more accurate, less distorted by noise Measured values for the induced voltage can be obtained. Further, it is possible to compare a value (for example, an average value) from the first half of the second time period with a corresponding value from the second half of the second time duration.
  • the pulse width modulation signal ends with a state from the first time duration following a different state from a second time duration, the second time duration being twice as long as the first time duration.
  • the final state is the first state, or the final state is the second state (and the state before it is the other state). In one embodiment, to determine the
  • Rotor position including the rotor polarity at standstill for the at least two phases of the following step: e) determining a voltage difference from said induced voltage; and the following step is performed:
  • step d the rotor position would not be unambiguously (but ambiguously) determined.
  • the possible configurations of the pulsed voltage described above also can be used without determining the rotor polarity, that is, for example, for a non-unambiguous (ambiguous) determination of the rotor position by said voltage differences.
  • a corresponding method for determining the rotor position at standstill of an electric machine having three phases (A, B, C) and one each of the phases (A, B, C) associated connection is by performing steps a), b) and e ) for at least two of the phases and by performing step f), wherein the pulsed voltage is one of those described above.
  • the time integral of the current flowing due to the pulsed voltage can be kept very small.
  • step f) includes a comparison with predetermined values for the voltage differences.
  • step d) includes a comparison with predetermined values.
  • such predetermined values are derived from a model.
  • such predetermined values are obtained from previous measurements.
  • the steps are performed for all three phases. This increases accuracy and, for redundancy, allows for a check that results in more accurate and safer results.
  • the device for determining a rotor position including Rotorpolartician at a standstill electric machine with three phases and one of the phases associated with one of the phases has:
  • a voltage measuring device for measuring electrical voltages
  • the device is designed in such a way that at least two different pairs of the connections can be acted upon in succession by the pulsed voltage and by means of the voltage measurement device an induced voltage which thereby occurs at the respectively third connection can be measured. Further, the device has:
  • An analysis unit for analyzing the time course of the induced voltages measured by means of the voltage measuring device.
  • An evaluation unit for determining the rotor polarity based on at least two of said analyzes.
  • the voltage source is to be understood as an energy source that can supply an electrical voltage.
  • the voltage source is a DC voltage source, that is to say an energy source which can supply a substantially constant electrical voltage, for example a battery.
  • the voltage source is that voltage source that is also provided for normal operation of the electrical machine.
  • the analysis unit is provided for determining a measure for the deviation of the time profile of the induced voltage from the time profile of the pulsed voltage. In one embodiment, the analysis unit is also provided for determining a voltage difference from said induced voltage, and the evaluation unit is also provided for determining the rotor position on the basis of said voltage differences. Like the other functional components described above or later, the analysis unit and / or the evaluation unit may also be divided into separate, interacting units or may be wholly or partly combined to form a unit. In one embodiment, the device has a memory unit for storing comparison values for the mentioned voltage differences and / or comparison values for analysis results of the said time profiles of said induced voltages.
  • the invention further comprises devices having features which correspond to the features of described methods and vice versa.
  • the arrangement according to the invention comprises an electrical machine with three phases and one each of the phases associated terminal, and it is characterized in that it comprises a device according to the invention.
  • Fig. 1 is a simplified block diagram of an inventive arrangement
  • FIG. 2 is a sketch for explaining a permanent-magnet synchronous machine
  • Fig. 3 is a simplified block diagram for the circuitry for a phase pair;
  • Fig. 4 is a voltage-time diagram of a pulsed voltage;
  • Fig. 5 is a voltage-time diagram of voltages induced by the pulsed voltage of Fig. 4;
  • Fig. 6 is a current-time diagram of the currents flowing due to the pulsed voltage of Fig. 4;
  • Fig. 7 is a voltage-time diagram of a pulsed voltage and the corresponding current-time diagram
  • Fig. 8 is a voltage-time diagram of the induced by the pulsed voltage of Fig. 7
  • Fig. 9 is a voltage-time diagram of the voltage induced by the pulsed voltage of Fig. 7; 10 is a voltage-time diagram of an asymmetrically applied pulsed voltage;
  • Fig. 11 is a current-time diagram of the current flowing due to the pulsed voltage of Fig. 10;
  • Fig. 12 is a diagram of curves as a function of the rotor position.
  • Fig. 1 shows a simplified schematic
  • FIG. 40 Block diagram of an inventive arrangement 40.
  • This includes an electric machine 32, for example, a brushless DC machine (BLDC) and a device 44 according to the invention.
  • the electric machine 32 is three-phase with phases A, B, C, each embodied by a coil.
  • the rotor of the machine 32 is symbolized in Fig. 1 by an arrow with north and south pole (N; S) and has a given by the angle ⁇ orientation, which is also referred to as the rotor position.
  • the angle ⁇ can assume values from 0 ° to 360 °.
  • ⁇ is not unique, but can only be determined ambiguously, that is, the rotor polarity, which allows a clear assignment of north and south pole, is unknown.
  • the rotor polarity can be determined.
  • the device 44 includes a voltage source 30, for example a DC voltage source such as a battery, a wiring arrangement 31, a voltage measuring device 33, for example a voltmeter, an analysis unit 34, an evaluation unit 35 and a memory unit 17.
  • a voltage source 30 for example a DC voltage source such as a battery
  • a wiring arrangement 31 for example a voltage measuring device 33
  • an analysis unit 34 for example a voltmeter
  • an evaluation unit 35 for example a voltmeter
  • a memory unit 17 By means of the device 44, not only the rotor position ⁇ can be determined at a standstill, but also the machine 32 is started up and operated in the normal operating mode, so the commutation can be controlled. The operation of the device 44 and the assembly 40 will become clear hereinafter.
  • Fig. 2 shows a schematic diagram for explaining a permanent-magnet synchronous machine.
  • the three phases or their coils are marked A, B, C.
  • Each phase has two inputs / outputs 2 (indicated at phase A).
  • one input / output 2 of each phase is combined in a star point 3, and the other three connections are led outwards and voltages can be applied for commutation.
  • U AB a voltage is applied between the points shown as black circles in a machine according to FIG. 2 ( hereinafter referred to as U AB ), the indicated current I AB flows .
  • U AB the permanent magnets of the illustrated synchronous machine are not shown.
  • phase C a voltage Ui (hereinafter U 0 ) induced.
  • U AB a voltage Ui
  • Ui a voltage applied to the measurements in order to generate a defined magnetic field, whereas otherwise there is no defined rotor position.
  • FIG. 3 shows a simplified block diagram for the circuit for a phase pair, namely A, B.
  • the voltage source 30 is connected symmetrically.
  • the wiring arrangement 31 serves to create in succession the respectively necessary connections between the phases A, B, C or their connections on the one hand and the voltage source 30 and the voltage measuring device 33 on the other hand.
  • Fig. 4 shows a voltage-time diagram of a pulsed voltage Up.
  • Up is applied to the phases A and B and is thus designated U AB
  • Up is applied to the phases B and C and thus designated U B c
  • U CA the phases C and A created and thus referred to as U CA.
  • the illustrated voltage Up is a rectangular signal; As usual with square wave and pulse width modulation (PWM) signals, the period of maximum voltage is
  • FIG. 5 schematically shows a voltage-time diagram of voltages Ui induced by the pulsed voltage Up of FIG. 4; FIG. the induced voltages are measured by means of voltage measuring device 33 at the respective free terminal and correspondingly referred to as U c , U A , U B.
  • U c voltage measuring device 33
  • the rotor position ⁇ can be determined up to the rotor polarity, for example by comparison with data as shown in FIG. 12.
  • FIG. 12 shows exemplary slightly schematized curve profiles for the voltage differences ⁇ U A , ⁇ Ü B , ⁇ Uc as a function of the rotor position ⁇ .
  • the curves for ⁇ U A , ⁇ U B and ⁇ U C are repeated after 180 °, so that the rotor polarity remains unknown.
  • the curves shown in FIG. 12 can be obtained by appropriate measurements on the electric machine or by modeling.
  • Fig. ⁇ is a schematic current-time diagram of the current flowing due to the pulsed voltage of Figure 4 currents I ⁇ I AB BC / I CA -. After each cycle, the current is again zero. But the time integral over the current increases with time. Thus, there is a non-vanishing average current, which leads to a directed force effect, which would be advantageously avoided.
  • Fig. 7 shows a voltage-time diagram of a pulsed voltage U AB , which is applied to the terminals of the phases A and B, as well as the corresponding current-time diagram for I AB - OFF Syinmetrieschreibn it behaves at different wiring of the phases completely ananlog.
  • FIG. 8 schematically shows a voltage-time diagram of the voltage U c induced by the pulsed voltage from FIG. 7, and again the current-time diagram illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 8 shows in a greatly exaggerated manner a very important property of the induced voltage U c , which can not be seen in FIG. 5:
  • U 0 changes during the periods of constant voltage of U AB .
  • the Slope of the induced voltage U c again differently than in Fig. 8.
  • Figs. 8 and 9 the slope is symbolized by the dotted (gradient) triangles shown. Due to the in Figs. 8 and 9 (not shown), but in practice occurring during polarity reversal (see Fig. 5), it is recommended that no measurement data for determining the slope to be taken near the Umpolzeitticianen.
  • the waveform shown in Fig. 7 for the pulsed voltage Ui clear: the period during which the slope is observable, is significantly greater than, for example, in a 50/50 pulse as he eg in Fig.4 is shown.
  • a measure of the slope can be obtained, for example, in a simple way as the differential quantity ⁇ U c (more generally: ⁇ i), as sketched in FIG. 8.
  • an average value is determined in the periods indicated by the horizontal arrows, for example by integration, and then the difference of the thus determined average voltages is determined as ⁇ U c .
  • this can be done several times in order to determine more accurate values, for example at all the points indicated by small circles in FIG. 9.
  • Fig. 11 shows the associated current-time diagram for I AB .
  • the pulsed voltage U AB (Up) ends at one of the locations marked with an open arrow (or a later equivalent position if the signal lasts even longer), because there, on the one hand, the current is zero and, in addition, the current-time integral disappears .
  • the pulsed voltage could be terminated at any time, which is generally associated with measurement inaccuracies or leads to longer measurement times.
  • the time integrals of U ⁇ B or I ⁇ B are shown in Figs. 10 and 11, the corresponding areas hatched differently depending on the sign.
  • the slope change analysis is performed - with reference to FIG. 1 - by means of analysis unit 34, that is to say that there, for example, the ⁇ Ui are determined.
  • the further evaluation which leads from ⁇ üi to rotor polarity, takes place in evaluation unit 35.
  • FIG. 12 shows curve profiles of ⁇ Ui, that is to say of ⁇ U A , ⁇ U B , ⁇ c , as a function of the rotor position ⁇ .
  • the curves need not be as sinusoidal as is the case in FIG. 12, but it is clear that they have a period doubled in relation to ⁇ U A , ⁇ U B , ⁇ U C. Therefore, by determining two or three (better for accuracy of measurement and redundancy) three ⁇ Ui values, the rotor polarity can be determined.
  • ⁇ U A , ⁇ U B , ⁇ U c and ⁇ U A , ⁇ U B , ⁇ ü c are determined (and in each case adjusted to each other) and compared with predetermined values (from measurements or models), so that a clear rotor position determination can be carried out with great accuracy.
  • the comparison values are stored in memory unit 17 (see Fig. 1).
  • .DELTA.u A, .DELTA.U can first B, .DELTA.U c are determined and then .DELTA.U A, B .DELTA.U, .DELTA.U C; but it is also possible first ⁇ U A and ⁇ U A , for example, from the identical up signal (for example, from the same or successive cycles of the pulsating voltage Up), and then ⁇ ü B and ⁇ U B and finally ⁇ U c and ⁇ U C.
  • the electric machine can be raised in an optimal manner and then operated normally. It is possible to use the same components for this as for the determination of the rotor position.
  • Test signals (Up) are used and the rotor position determined from the response of the system to it.
  • the pulsed voltage Up (U AB , U B c, U CA ) as a test signal goes hand in hand with a changing current (I A B, IB C / I C A), causing a change in the magnetic flux.
  • the voltage Up is just a pulsed voltage which is generally generated by PWM and which changes sign (polarity reversal), so that the magnetic flux change periodically changes its polarity.
  • approximately an image of the pulsed voltage Up is produced in the form of the induced voltage Ui (U a , U B , Uc).
  • Ui is lagemoduliert, that is, depending on the rotor position ⁇ changed.
  • the invention makes it possible to make a clear determination of the rotor position of an electrical machine in a rapid, accurate and cost-saving and space-saving manner.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The method for operation of an electrical machine (32) with three phases (A, B, C) and a respective connection associated with one of the phases (A, B, C) is characterized in that the following steps are carried out for at least two of the phases in order to determine the rotor position (φ) including the rotor polarity, at rest: a) application of a pulsed voltage (Up) between those two connections which are associated with the other two phases; b) measurement of the voltage induced in this way at the connection associated with that phase; c) Analysis of the time profile of said induced voltage; and in that the following step is carried out: d) determination of the rotor polarity on the basis of said analyses. A measure for the discrepancy between the time profile of the induced voltage and the time profile of the pulsed voltage (Up) is determined in step c). The invention makes it possible to unambiguously determine the rotor position (φ) of an electrical machine (32) in a quick, accurate, cost-saving and space-saving manner.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR EINDEUTIGEN BESTIMMUNG DER ROTORPOSITION EINER ELEKTRISCHEN MASCHINEMETHOD AND DEVICE FOR UNIQUE DETERMINATION OF THE ROTOR POSITION OF AN ELECTRICAL MACHINE
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik, genauer auf elektrische Maschinen, also Elektromotoren und Generatoren. Sie bezieht sich auf Vorrichtungen und ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to electrical machines, ie electric motors and generators. It relates to devices and a method according to the preamble of the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Bei kontrolliert kommutierten elektrischen Maschinen besteht das Problem, dass diese sich im allgemeinen zunächst in einer unbekannten Anfangsposition (Winkelposition des Rotors) befinden. Für ein optimales Anfahren der elektrischen Maschine wäre eine exakte Kenntnis der Anfangsposition wünschenswert. Mittels entsprechender Lagesensoren kann dieses Problem gelöst _ p _In the case of controlled commutated electrical machines, there is the problem that they are generally initially in an unknown initial position (angular position of the rotor). For an optimal starting of the electric machine, an exact knowledge of the initial position would be desirable. By means of corresponding position sensors this problem can be solved _ p _
werden, was aber aufwendig und kostspielig ist. Ein sensorloses Betreiben, zumindest in dem Sinne, dass keine Elemente benötigt werden, die nicht ohnehin zum normalen Betreiben der elektrischen Maschine notwendig sind, ist darum wünschenswert.become, which is however complex and costly. A sensorless operation, at least in the sense that no elements are needed that are not necessary anyway for the normal operation of the electric machine is therefore desirable.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, in Unkennntnis der Anfansposition während einer Ausrichtphase und einer anschliessenden blinden Kommutierung die elektrische Maschine solange suboptimal zu betreiben, bis sie solche Drehzahlen erreicht hat, die eine Positionsbestimmung in einfacher Weise ermöglichen.From the state of the art it is known, while ignoring the initial position during an alignment phase and a subsequent blind commutation, to operate the electric machine suboptimally until it has reached those speeds which allow a position determination in a simple manner.
Auch das Anwenden grosser Spannungen, um den Rotor forciert in eine definierte Anfangsposition zu bringen, wurde vorgeschlagen. Aus DE 10 2006 043 683 Al ist ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors während seiner Hochlaufphase bekannt, bei dem Stromimpulse gemessen und bewertet werden.It has also been proposed to apply great stresses in order to force the rotor into a defined initial position. DE 10 2006 043 683 A1 discloses a method for operating an electric motor during its run-up phase, in which current pulses are measured and evaluated.
Aus DE 10 2006 046 673 Al ist eine Vorrichtung zur Gewinnung von Informationen über den Betriebszustand elektrischer Maschinen bekannt. Dabei wird ein Potential am Sternpunkt bestimmt. Weiter wird eine Induktivitätsänderung von Polwicklungsphasensträngen infolge Stromfluss durch die Phasenstränge ausgenutzt. From DE 10 2006 046 673 Al a device for obtaining information about the operating state of electrical machines is known. A potential at the star point is determined. Furthermore, an inductance change of pole winding phase strands due to current flow through the phase strands is utilized.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche eine eindeutige Bestimmung der Rotorposition einer elektrischen Maschine ermöglichen.It is an object of the invention to provide an apparatus and a method which allow a clear determination of the rotor position of an electric machine.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dies auf einfache Weise zu realisieren.Another object of the invention is to realize this in a simple manner.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dies unter Ausnutzung von ohnehin für den Betrieb der elektrischen Maschine vorhandenen Elementen zu tun.Another object of the invention is to do so by utilizing elements already present for operation of the electric machine.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine innerhalb kurzer Zeit durchführbare eindeutige Bestimmung der Rotorposition einer elektrischen Maschine zu ermöglichen.Another object of the invention is to enable a clear determination of the rotor position of an electric machine which can be carried out within a short time.
Mindestens eine dieser Aufgaben lösen Vorrichtungen und Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche .At least one of these objects solves devices and methods having the features of the independent claims.
Das Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine mit drei Phasen und je einem einer der Phasen zugeordneten Anschluss ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Rotorposition einschliesslich Rotorpolarität imThe method for operating an electrical machine having three phases and one each of the phases associated terminal is characterized in that for determining the rotor position including rotor polarity in
Stillstand für mindestens zwei der Phasen die folgenden Schritte ausgeführt werden: a) Anlegen einer gepulsten Spannung zwischen denjenigen zwei Anschlüssen, die den anderen zwei Phasen zugeordnet sind; b) Messen der dadurch an dem der Phase zugeordneten Anschluss induzierten Spannung; c) Analyse des zeitlichen Verlaufs der genannten induzierten Spannung; und dass der folgende Schritt ausgeführt wird: d) Bestimmung der Rotorpolarität auf Basis der genannten Analysen.Standstill for at least two of the phases the following steps are carried out: a) application of a pulsed voltage between those two terminals associated with the other two phases; b) measuring the voltage induced thereby at the terminal associated with the phase; c) analysis of the time course of said induced voltage; and in that the following step is carried out: d) determination of rotor polarity based on said analyzes.
Es hat sich gezeigt, dass es möglich ist, mittels der genannten Analyse die im Stand der Technik bestehende Zweideutigkeit bei der Rotorpositionsbestimmung zu überwinden und eine eindeutige Rotorpositionsbestimmung zu ermöglichen. Dies, ohne Ausübung nennenswerter Kräfte auf die elektrische Maschine.It has been shown that it is possible to overcome the existing ambiguity in the rotor position determination by means of the above-mentioned analysis and to enable a clear rotor position determination. This, without exercise of significant forces on the electric machine.
Unter „elektrische Maschine" verstehen wir elektrische Maschinen im Sinne der Elektrotechnik, also elektromechanische Wandler (Elektromotoren) und mechanisch- elektrische Wandler (Generatoren) .By "electrical machine" we mean electrical machines in the sense of electrical engineering, ie electromechanical converters (electric motors) and mechanical-electrical converters (generators).
Eine elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf, die relativ zueinander rotierbar sind. Der Stator erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld ohne dass er sich dafür bewegen müsste und weist dafür Spulen auf, die die Phasen verkörpern. Der Rotor erzeugt ein Magnetfeld, dessen Ausrichtung starr an seine mechanische/physische Ausrichtung gekoppelt ist.An electric machine has a stator and a rotor, which are rotatable relative to each other. The stator generates a changing magnetic field without having to move and has coils that embody the phases. The rotor generates a magnetic field whose orientation is rigidly coupled to its mechanical / physical orientation.
Die genannten Anschlüsse sind Anschlüsse der Spulen des Stators. Es ist eine sternförmige oder auch eine dreieckförmige Verschaltung der Spulen möglich. Es ist aus der Lehre bekannt, dass die Topologie der sternförmigen Verschaltung durch Transformation der sie beschreibenden mathematischen Gleichungen in die Topologie der dreieckförmige Verschaltung überführt werden kann. Jedem der drei Anschlüsse kann, unabhängig von der Verschaltung, eine Phase bzw. die entsprechende Spule zugeordnet werden.These connections are connections of the coils of the stator. It is a star-shaped or a triangular interconnection of the coils possible. It is known from the teaching that the topology of the star-shaped interconnection by transformation of the mathematical equations describing them into the topology of the triangular connection can be transferred. Each of the three connections can be assigned a phase or the corresponding coil irrespective of the interconnection.
Es wird darauf hingewiesen, dass - sternförmige Verschaltung vorausgesetzt - keine Messungen am Sternpunkt notwendig sind, um die eindeutige Rotorpositionsbestimmung zu ermöglichen; ebensowenig ist ein Anlegen eines Potentials am Sternpunkt dafür notwendig. Dadurch ist das Verfahren wenig aufwendig. Mit Stillstand ist ein Stillstand von Rotor gegenüberIt should be noted that - assuming star-shaped interconnection - no measurements at the star point are necessary to enable unambiguous rotor position determination; nor is it necessary to apply a potential at the star point. As a result, the process is inexpensive. At standstill, there is a stoppage of rotor
Stator gemeint, der zumindest in praktischer Hinsicht als Stillstand angesehen werden kann.Stator meant that can be regarded as a standstill, at least in practical terms.
In einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine eine kontrolliert kommutierte Maschine, auch als gesteuert kommutierte Maschine bekannt.In one embodiment, the electric machine is a controlled commutated machine, also known as a controlled commutated machine.
In einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine eine block-kommutierte elektrische Maschine.In one embodiment, the electric machine is a block-commutated electric machine.
In einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine eine sinus-kommutierte elektrische Maschine. Dabei kann die Sinus-Kommutierung durch Pulsweitenmodulation (PWM) oder auf andere Weise erzeugt sein.In one embodiment, the electrical machine is a sinusoidal commutated electrical machine. In this case, the sinusoidal commutation can be generated by pulse width modulation (PWM) or in some other way.
In einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine eine Synchronmaschine .In one embodiment, the electric machine is a synchronous machine.
In einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine eine permanenterregte Maschine.In one embodiment, the electric machine is a permanent-magnet machine.
In einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine eine dynamisch erregte Maschine. In einer Ausführungsform wird in Schritt c) ein Mass für die Abweichung des zeitlichen Verlaufs der induzierten Spannung gegenüber dem zeitlichen Verlauf der gepulsten Spannung bestimmt, insbesondere ein Mass für die Abweichung der Steigungen von induzierter Spannung gegenüber gepulster Spannung.In one embodiment, the electric machine is a dynamically excited machine. In one embodiment, a measure for the deviation of the time profile of the induced voltage from the time profile of the pulsed voltage is determined in step c), in particular a measure for the deviation of the slopes of induced voltage from pulsed voltage.
In einer Ausführungsform ist das genannte Mass eine zu der Abweichung proportionale Grosse.In one embodiment, said measure is a magnitude proportional to the deviation.
In einer Ausführungsform wird das Mass unter Durchführung mindestens einer Mittelung bestimmt.In one embodiment, the measure is determined by performing at least one averaging.
In einer Ausführungsform wird das Mass unter Durchführung mindestens einer Näherung bestimmt.In one embodiment, the measure is determined using at least one approximation.
In einer Ausführungsform wird das Mass punktuell bestimmt.In one embodiment, the measure is determined selectively.
In einer Ausführungsform ist das Mass ein Mass für den Quotienten aus induzierter Spannung und gepulster Spannung.In one embodiment, the measure is a measure of the induced voltage versus pulsed voltage quotient.
In einer Ausführungsform weist die gepulste Spannung mindestens einen Abschnitt im wesentlichen konstanter Spannung auf, und in Schritt c) wird ein Mass für die Steigung der induzierten Spannung während des mindestens einen Abschnitts im wesentlichen konstanter Spannung bestimmt .In one embodiment, the pulsed voltage has at least a portion of substantially constant voltage, and in step c), a measure of the slope of the induced voltage is determined during the at least one substantially constant voltage portion.
In einer Ausführungsform verschwindet das Spannungs-Zeit- Integral der gepulsten Spannung im wesentlichen.In one embodiment, the voltage-time integral of the pulsed voltage substantially vanishes.
In einer Ausführungsform erfährt die gepulste Spannung mindestens einmal eine Polaritätsänderung (Spannungsvorzeichenumkehr) . In einer Ausführungsform ist die gepulste Spannung periodisch, und das Spannungs-Zeit-Integral ist über jede Periode im wesentlichen null.In one embodiment, the pulsed voltage undergoes a polarity change at least once (voltage sign reversal). In one embodiment, the pulsed voltage is periodic and the voltage-time integral is substantially zero over each period.
Dadurch ist es möglich, die aufgrund der angelegten gepulsten Spannung fliessenden Ströme klein zu halten.This makes it possible to keep the currents flowing due to the applied pulsed voltage small.
In einer Ausführungsform ist die gepulste Spannung ein Rechteck- oder ein Pulsweitenmodulations-Signal .In one embodiment, the pulsed voltage is a square wave or pulse width modulation signal.
Derartige gepulste Spannungen sind einfach zu erzeugen, insbesondere oft mit ohnehin zum Betrieb der elektrischen Maschine vorhandenen Mitteln.Such pulsed voltages are easy to produce, especially often with means already present for operating the electrical machine.
In einer Ausführungsform ist die gepulste Spannung ein symmetrisches Rechteck (Pulsweitenverhältnis 50%/50%) .In one embodiment, the pulsed voltage is a symmetrical rectangle (pulse width ratio 50% / 50%).
In einer Ausführungsform beginnt das Rechteck- oder Pulsweitenmodulations-Signal mit einem ersten Zustand während eines ersten Zeitabschnittes, worauf ein zweiter, von dem ersten Zustand verschiedener Zustand während eines zweiten Zeitabschnittes folgt, wobei das Zeitintegral über die gepulste Spannung über den ersten und den zweiten Zeitabschnitt im wesentlichen genau entgegengesetzt gleich gross ist wie das Zeitintegral über die gepulste Spannung über den ersten Zeitabschnitt. Somit hat das Zeitintegral über die gepulste Spannung über den zweiten Zeitabschnitt im wesentlichen den negativen doppelten Wert des Zeitintegrales über die gepulste Spannung über den ersten Zeitabschnitt.In one embodiment, the square wave or pulse width modulation signal begins with a first state during a first time period followed by a second state different from the first state during a second time period, the time integral being across the pulsed voltage over the first and second time periods is substantially exactly opposite the same size as the time integral on the pulsed voltage over the first period. Thus, the time integral over the pulsed voltage over the second period of time has substantially the negative double the time integral over the pulsed voltage over the first period of time.
Die zwei Zustände eines Rechteck- oderThe two states of a rectangle or
Pulsweitenmodulations-Signals werden auch als Puls und Pause bezeichnet, sind also durch maximale Spannung bzw. minimale Spannung gekennzeichnet. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zuständen ändert sich die Spannung; typischerweise ändert sie insbesondere das Vorzeichen.Pulse width modulation signal are also referred to as pulse and pause, so are by maximum voltage or minimum voltage marked. Between two successive states, the voltage changes; in particular, it typically changes the sign.
In einer Ausführungsform verschwindet das Spannungs-Zeit- Integral über die Gesamtdauer der gepulsten Spannung.In one embodiment, the voltage-time integral disappears over the entire duration of the pulsed voltage.
Dadurch ist es möglich, zu erreichen, dass das Zeitintegral des aufgrund der gepulsten Spannung fliessenden Stromes im wesentlichen null ist.Thereby, it is possible to achieve that the time integral of the current flowing due to the pulsed voltage is substantially zero.
In einer Ausführungsform endet die gepulste Spannung mit einem dritten Zustand während eines drittenIn one embodiment, the pulsed voltage terminates at a third state during a third
Zeitabschnittes, wobei das Zeitintegral über die gepulste Spannung über den dritten Zeitabschnitt im wesentlichen genau gleich gross oder im wesentlichen genau entgegengesetzt gleich gross ist wie das Zeitintegral über die gepulste Spannung über den ersten Zeitabschnitt.Period of time, wherein the time integral over the pulsed voltage over the third period of time is substantially equal to or substantially exactly opposite the same size as the time integral over the pulsed voltage over the first period of time.
In einer Ausführungsform folgen auf den zweiten Zustand noch N weitere Zustände (N ≥ 1), jeweils mit im wesentlichen entgegengesetzt gleich grossem Spannungs-Zeit- Integral wie der jeweils vorhergehende Zustand über den jweiligen Zeitabschnitt.In one embodiment, N further states (N ≥ 1) follow the second state, each time with essentially the same voltage-time integral as the previous state over the particular time period.
In einer Ausführungsform wird die gepulste Spannung symmetrisch zwischen den zwei Anschlüssen angelegt, und die gepulste Spannung ist ein Rechteck- oderIn one embodiment, the pulsed voltage is applied symmetrically between the two terminals, and the pulsed voltage is a square or
Pulsweitenmodulations-Signal, das mit einem ersten Zustand von einer ersten Zeitdauer beginnt, worauf ein zweiter, von dem ersten Zustand verschiedener Zustand von einer zweiten Zeitdauer folgt, wobei die zweite Zeitdauer doppelt so lang ist wie die erste Zeitdauer. Durch die längere Zeitdauer können genauere, weniger durch Rauschen verfälschte Messwerte für die induzierte Spannung gewonnen werden. Weiter ist es möglich, einen Wert (bspw. einen Mittelwert) aus der ersten Hälfte der zweiten Zeitdauer mit einem entsprechenden Wert aus der zweiten Hälfte der zweiten Zeitdauer zu vergleichen.Pulse width modulation signal that starts with a first state from a first period of time, followed by a second, different from the first state state of a second time period, wherein the second time period is twice as long as the first time period. The longer time allows more accurate, less distorted by noise Measured values for the induced voltage can be obtained. Further, it is possible to compare a value (for example, an average value) from the first half of the second time period with a corresponding value from the second half of the second time duration.
In einer Ausführungsform mit der genannten symmetrischen Beschaltung der Anschlüsse endet das Pulsweitenmodulations- Signal mit einem Zustand von der ersten Zeitdauer, welcher auf einen von diesem Zustand verschiedenen Zustand von einer zweiten Zeitdauer folgt, wobei die zweite Zeitdauer doppelt so lang ist wie die erste Zeitdauer.In one embodiment with said balanced connection of the terminals, the pulse width modulation signal ends with a state from the first time duration following a different state from a second time duration, the second time duration being twice as long as the first time duration.
Der Endzustand ist der erste Zustand, oder der Endzustand ist der zweite Zustand (und der Zustand davor entsprechend der andere) . In einer Ausführungsform wird zum Bestimmen derThe final state is the first state, or the final state is the second state (and the state before it is the other state). In one embodiment, to determine the
Rotorposition einschliesslich der Rotorpolarität im Stillstand für die mindestens zwei Phasen der folgenden Schritt ausgeführt: e) Bestimmung einer Spannungsdifferenz aus der genannten induzierten Spannung; und der folgende Schritt wird ausgeführt:Rotor position including the rotor polarity at standstill for the at least two phases of the following step: e) determining a voltage difference from said induced voltage; and the following step is performed:
f) Bestimmung der Rotorposition (φ) auf Basis der genannten Spannungsdifferenzen.f) determination of the rotor position (φ) on the basis of said voltage differences.
Es wird darauf hingewiesen, dass ohne Durchführung des Schrittes d) die Rotorposition nicht eindeutig (sondern zweideutig) bestimmt wäre.It should be noted that without performing step d), the rotor position would not be unambiguously (but ambiguously) determined.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen möglichen Ausbildungen der gepulsten Spannung auch verwendet werden können, ohne dass die Rotorpolarität bestimmt wird, also bspw. für eine nicht-eindeutige (zweideutige) Bestimmung der Rotorposition durch die genannten Spannungsdifferenzen. Ein entsprechendes Verfahren zum Bestimmen der Rotorposition im Stillstand einer elektrischen Maschine mit drei Phasen (A, B, C) und je einem einer der Phasen (A, B, C) zugeordneten Anschluss ist durch das Durchführen der Schritte a) , b) und e) für mindestens zwei der Phasen sowie durch das Durchführen des Schrittes f) gekennzeichnet, wobei die gepulste Spannung eine der oben beschriebenen ist. Dadurch kann das Zeitintegral des aufgrund der gepulsten Spannung fliessenden Stroms verschwindend klein gehalten werden.It should be noted that the possible configurations of the pulsed voltage described above also can be used without determining the rotor polarity, that is, for example, for a non-unambiguous (ambiguous) determination of the rotor position by said voltage differences. A corresponding method for determining the rotor position at standstill of an electric machine having three phases (A, B, C) and one each of the phases (A, B, C) associated connection is by performing steps a), b) and e ) for at least two of the phases and by performing step f), wherein the pulsed voltage is one of those described above. As a result, the time integral of the current flowing due to the pulsed voltage can be kept very small.
In einer Ausführungsform beinhaltet Schritt f) einen Vergleich mit vorgegebenen Werten für die Spannungsdifferenzen.In one embodiment, step f) includes a comparison with predetermined values for the voltage differences.
In einer Ausführungsform beinhaltet Schritt d) einen Vergleich mit vorgegebenen Werten.In one embodiment, step d) includes a comparison with predetermined values.
In einer Ausführungsform sind solche vorgegebenen Werte aus einem Modell gewonnen.In one embodiment, such predetermined values are derived from a model.
In einer Ausführungsform sind solche vorgegebenen Werte aus vorgängig durchgeführten Messungen gewonnen.In one embodiment, such predetermined values are obtained from previous measurements.
In einer Ausführungsform werden die Schritte für alle drei Phasen durchgeführt. Dies erhöht die Genauigkeit und erlaubt aus Redundanzgründen eine Überprüfung, die zu genaueren und sichereren Ergebnissen führt.In one embodiment, the steps are performed for all three phases. This increases accuracy and, for redundancy, allows for a check that results in more accurate and safer results.
Die Vorrichtung zum Bestimmen einer Rotorposition einschliesslich Rotorpolarität im Stillstand einer elektrischen Maschine mit drei Phasen und je einem einer der Phasen zugeordneten Anschluss weist auf:The device for determining a rotor position including Rotorpolarität at a standstill electric machine with three phases and one of the phases associated with one of the phases has:
— eine Spannungsquelle zum Erzeugen einer gepulsten Spannung;A voltage source for generating a pulsed voltage;
— eine Spannungsmessvorrichtung zum Messen elektrischer Spannungen;A voltage measuring device for measuring electrical voltages;
— eine Beschaltungsanordnung zum Beschälten der drei Anschlüsse wahlweise mit der Spannungsquelle oder mit der Spannungsmessvorrichtung; Dabei ist die Vorrichtung derart ausgelegt, dass mindestens zwei verschiedene Paare der Anschlüsse nacheinander mit der gepulsten Spannung beaufschlagbar sind und mittels der Spannungsmessvorrichtung eine dadurch an dem jeweils dritten Anschluss auftretende induzierte Spannung messbar ist. Weiter weist die Vorrichtung auf:A wiring arrangement for charging the three connections, optionally with the voltage source or with the voltage measuring device; In this case, the device is designed in such a way that at least two different pairs of the connections can be acted upon in succession by the pulsed voltage and by means of the voltage measurement device an induced voltage which thereby occurs at the respectively third connection can be measured. Further, the device has:
— eine Analyseeinheit zur Analyse des zeitlichen Verlaufs der mittels der Spannungsmessvorrichtung gemessenen induzierten Spannungen; undAn analysis unit for analyzing the time course of the induced voltages measured by means of the voltage measuring device; and
— eine Auswerteeinheit zur Bestimmung der Rotorpolarität auf Basis von mindestens zwei der genannten Analysen.- An evaluation unit for determining the rotor polarity based on at least two of said analyzes.
Die Spannungsquelle ist als eine Energiequelle zu verstehen, die eine elektrische Spannung liefern kann.The voltage source is to be understood as an energy source that can supply an electrical voltage.
In einer Ausführungsform ist die Spannungsquelle eine Gleichspannungsquelle, also eine Energiequelle, die eine im wesentlichen konstante elektrische Spannung liefern kann, z.B. eine Batterie. In einer Ausführungsform ist die Spannungsquelle diejenige Spannungsquelle, die auch zum normalen Betreiben der elektrischen Maschine vorgesehen ist. Dadurch kann die Vorrichtung besonders klein sein und kann besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.In one embodiment, the voltage source is a DC voltage source, that is to say an energy source which can supply a substantially constant electrical voltage, for example a battery. In one embodiment, the voltage source is that voltage source that is also provided for normal operation of the electrical machine. As a result, the device can be particularly small and can be produced in a particularly simple and cost-effective manner.
In einer Ausführungsform ist die Analyseeinheit zur Bestimmung eines Masses für die Abweichung des zeitlichen Verlaufs der induzierten Spannung gegenüber dem zeitlichen Verlauf der gepulsten Spannung vorgesehen. In einer Ausführungsform ist die Analyseeinheit auch für die Bestimmung einer Spannungsdifferenz aus der genannten induzierten Spannung vorgesehen, und die Auswerteeinheit ist auch zur Bestimmung der Rotorposition auf Basis der genannten Spannungsdifferenzen vorgesehen. Wie auch die anderen der zuvor oder später beschriebenen funktionalen Komponenten können auch die Analyseeinheit und/oder die Auswerteeinheit in separate, miteinander wirkverbundene Einheiten aufgeteilt sein oder ganz oder teilweise zu einer Einheit zusammengefasst sein. In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Speichereinheit auf, und zwar zur Speicherung von Vergleichswerten für die genannten Spannungsdifferenzen und/oder Vergleichswerten für Analyseergebnisse der genannten zeitlichen Verläufe der genannten induzierten Spannungen.In one embodiment, the analysis unit is provided for determining a measure for the deviation of the time profile of the induced voltage from the time profile of the pulsed voltage. In one embodiment, the analysis unit is also provided for determining a voltage difference from said induced voltage, and the evaluation unit is also provided for determining the rotor position on the basis of said voltage differences. Like the other functional components described above or later, the analysis unit and / or the evaluation unit may also be divided into separate, interacting units or may be wholly or partly combined to form a unit. In one embodiment, the device has a memory unit for storing comparison values for the mentioned voltage differences and / or comparison values for analysis results of the said time profiles of said induced voltages.
Die Erfindung umfasst weiter Vorrichtungen mit Merkmalen, die den Merkmalen von beschriebenen Verfahren entsprechen und umgekehrt. Die Anordnung gemäss der Erfindung beinhaltet eine elektrische Maschine mit drei Phasen und je einem einer der Phasen zugeordneten Anschluss, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung gemäss der Erfindung aufweist.The invention further comprises devices having features which correspond to the features of described methods and vice versa. The arrangement according to the invention comprises an electrical machine with three phases and one each of the phases associated terminal, and it is characterized in that it comprises a device according to the invention.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Ausführungsvarianten jeweils mit einer oder mehreren der anderen beschriebenen Ausführungsvarianten kombiniert werden können. Weitere Ausführungsformen und Vorteile gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren hervor.It should be noted that the embodiments described above can each be combined with one or more of the other described embodiments. Further embodiments and advantages will become apparent from the dependent claims and the figures.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch:In the following the subject invention will be explained in more detail with reference to embodiments and the accompanying drawings. They show schematically:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Anordnung;Fig. 1 is a simplified block diagram of an inventive arrangement;
Fig. 2 eine Skizze zur Erläuterung einer permanenterregten Synchronmaschine;FIG. 2 is a sketch for explaining a permanent-magnet synchronous machine; FIG.
Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild für die Beschaltung für ein Phasenpaar; Fig. 4 ein Spannungs-Zeit-Diagramm einer gepulsten Spannung; Fig. 5 ein Spannungs-Zeit-Diagramm von durch die gepulste Spannung aus Fig. 4 induzierten Spannungen;Fig. 3 is a simplified block diagram for the circuitry for a phase pair; Fig. 4 is a voltage-time diagram of a pulsed voltage; Fig. 5 is a voltage-time diagram of voltages induced by the pulsed voltage of Fig. 4;
Fig. 6 ein Strom-Zeit-Diagramm der aufgrund der gepulsten Spannung aus Fig. 4 fliessenden Ströme;Fig. 6 is a current-time diagram of the currents flowing due to the pulsed voltage of Fig. 4;
Fig. 7 ein Spannungs-Zeit-Diagramm einer gepulsten Spannung und das entsprechende Strom-Zeit- Diagramm;Fig. 7 is a voltage-time diagram of a pulsed voltage and the corresponding current-time diagram;
Fig. 8 ein Spannungs-Zeit-Diagramm der durch die gepulste Spannung aus Fig. 7 induziertenFig. 8 is a voltage-time diagram of the induced by the pulsed voltage of Fig. 7
Spannung;Tension;
Fig. 9 ein Spannungs-Zeit-Diagramm der durch die gepulste Spannung aus Fig. 7 induzierten Spannung; Fig. 10 ein Spannungs-Zeit-Diagramm einer asymmetrisch angelegten gepulsten Spannung;Fig. 9 is a voltage-time diagram of the voltage induced by the pulsed voltage of Fig. 7; 10 is a voltage-time diagram of an asymmetrically applied pulsed voltage;
Fig. 11 ein Strom-Zeit-Diagramm des aufgrund der gepulsten Spannung aus Fig. 10 fliessenden Stroms; Fig. 12 ein Diagramm von Kurvenverläufen in Abhängigkeit der Rotorposition.Fig. 11 is a current-time diagram of the current flowing due to the pulsed voltage of Fig. 10; Fig. 12 is a diagram of curves as a function of the rotor position.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Für das Verständnis der Erfindung nicht wesentliche Teile sind zum Teil nicht dargestellt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung. Wege zur Ausführung der ErfindungThe reference numerals used in the drawings and their meaning are listed in the list of reference numerals. For the understanding of the invention non-essential parts are not shown in part. The described embodiments are exemplary of the subject invention and have no limiting effect. Ways to carry out the invention
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes schematisiertesFig. 1 shows a simplified schematic
Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Anordnung 40. Diese umfasst eine elektrische Maschine 32, beispielsweise eine bürstenlose Gleichstrommaschine (BLDC) sowie eine Vorrichtung 44 gemäss der Erfindung. Die elektrische Maschine 32 ist dreiphasig mit Phasen A, B, C, die jeweils durch eine Spule verkörpert werden. Der Rotor der Maschine 32 ist in Fig. 1 durch einen Pfeil mit Nord- und Südpol (N; S) versinnbildlicht und hat eine durch den Winkel φ gegebene Ausrichtung, die auch als Rotorposition bezeichnet wird. Der Winkel φ kann Werte von 0° bis 360° annehmen. Mit bekannten Methoden ist φ nicht eindeutig, sondern nur zweideutig bestimmbar, das heisst, die Rotorpolarität, die eine eindeutige Zuordnung von Nord- uns Südpol ermöglicht, ist unbekannt. Mittels der dargestellten Vorrichtung und des im weiteren beschriebenen Verfahrens ist die Rotorpolarität bestimmbar.Block diagram of an inventive arrangement 40. This includes an electric machine 32, for example, a brushless DC machine (BLDC) and a device 44 according to the invention. The electric machine 32 is three-phase with phases A, B, C, each embodied by a coil. The rotor of the machine 32 is symbolized in Fig. 1 by an arrow with north and south pole (N; S) and has a given by the angle φ orientation, which is also referred to as the rotor position. The angle φ can assume values from 0 ° to 360 °. With known methods, φ is not unique, but can only be determined ambiguously, that is, the rotor polarity, which allows a clear assignment of north and south pole, is unknown. By means of the illustrated device and the method described below, the rotor polarity can be determined.
Die Vorrichtung 44 beinhaltet eine Spannungsquelle 30, beispielsweise eine Gleichspannungsquelle wie eine Batterie, eine Beschaltungsanordnung 31, eine Spannungsmessvorrichtung 33, beispielsweise ein Voltmeter, eine Analyseeinheit 34, eine Auswerteeinheit 35 sowie eine Speichereinheit 17. Mittels der Vorrichtung 44 kann nicht nur die Rotorposition φ im Stillstand bestimmt werden, sondern auch die Maschine 32 hochgefahren und im normalen Betriebsmodus betrieben werden, also die Kommutierung gesteuert werden. Die Funktionsweise der Vorrichtung 44 und der Anordnung 40 wird im weiteren klar werden.The device 44 includes a voltage source 30, for example a DC voltage source such as a battery, a wiring arrangement 31, a voltage measuring device 33, for example a voltmeter, an analysis unit 34, an evaluation unit 35 and a memory unit 17. By means of the device 44, not only the rotor position φ can be determined at a standstill, but also the machine 32 is started up and operated in the normal operating mode, so the commutation can be controlled. The operation of the device 44 and the assembly 40 will become clear hereinafter.
Fig. 2 zeigt eine schematische Skizze zur Erläuterung einer permanenterregten Synchronmaschine. Die drei Phasen bzw. ihre Spulen sind mit A, B, C gekennzeichnet. Jede Phase hat je zwei Ein-/Ausgänge 2 (bei Phase A angezeigt) . In der in Fig. 2 dargestellten sternförmigen Verschaltung der Phasen ist jeweils ein Ein-/Ausgang 2 jeder Phase in einem Sternpunkt 3 zusammengeführt, und die übrigen drei Anschlüsse sind nach aussen geführt und können zur Kommutierung mit Spannungen beaufschlagt werden. Wenn in einer Maschine gemäss Fig. 2 zwischen den als schwarzen Kreisen dargestellten Punkten eine Spannung angelegt wird (im folgenden als UAB bezeichnet) , so fliesst der angezeigte Strom IAB. In Fig. 2 sind die Permanentmagnete der dargestellten Synchronmaschine nicht dargestellt.Fig. 2 shows a schematic diagram for explaining a permanent-magnet synchronous machine. The three phases or their coils are marked A, B, C. Each phase has two inputs / outputs 2 (indicated at phase A). In the star-shaped interconnection of the phases illustrated in FIG. 2, in each case one input / output 2 of each phase is combined in a star point 3, and the other three connections are led outwards and voltages can be applied for commutation. When a voltage is applied between the points shown as black circles in a machine according to FIG. 2 ( hereinafter referred to as U AB ), the indicated current I AB flows . In Fig. 2, the permanent magnets of the illustrated synchronous machine are not shown.
Dadurch wird in Phase C eine Spannung Ui (im folgenden U0) induziert. Bei geeigneter Wahl der angelegten Spannung UAB und entsprechender Auswertung kann aus Ui Information über die Rotorposition einschliesslich Rotorpolarität gewonnen werden. Dazu müssen aber zumindest zwei verschiedene Paare von Phasen nacheinander entsprechend beschaltet werden und an dem jeweils verbleibenden (freien) dritten Anschluss die induzierte Spannung Ui gemessen und ausgewertet werden. Im Falle von dynamisch erregten Maschinen ist beim Durchführen der Messungen im allgemeinen eine Spannung anzulegen, um ein definiertes Magnetfeld zu erzeugen, wohingegen anderenfalls keine definierte Rotorposition existiert.As a result, in phase C, a voltage Ui (hereinafter U 0 ) induced. With a suitable choice of the applied voltage U AB and corresponding evaluation can be obtained from Ui information about the rotor position including rotor polarity. For this purpose, however, at least two different pairs of phases must be connected in succession and the induced voltage Ui be measured and evaluated at the respectively remaining (free) third connection. In the case of dynamically excited machines is performing In general, a voltage is applied to the measurements in order to generate a defined magnetic field, whereas otherwise there is no defined rotor position.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild für die Beschaltung für ein Phasenpaar, nämlich A, B. In Fig. 3 ist die Spannungsquelle 30 symmetrisch verschaltet.3 shows a simplified block diagram for the circuit for a phase pair, namely A, B. In FIG. 3, the voltage source 30 is connected symmetrically.
Die Beschaltungsanordnung 31 dient dazu, nacheinander die jeweils notwendigen Verbindungen zwischen den Phasen A, B, C bzw. deren Anschlüssen einerseits und der Spannungsquelle 30 und der Spannungsmessvorrichtung 33 andererseits zu erstellen.The wiring arrangement 31 serves to create in succession the respectively necessary connections between the phases A, B, C or their connections on the one hand and the voltage source 30 and the voltage measuring device 33 on the other hand.
Fig. 4 zeigt ein Spannungs-Zeit-Diagramm einer gepulsten Spannung Up. Im ersten Zyklus ist Up an die Phasen A und B angelegt und somit als UAB bezeichnet, im zweiten Zyklus ist Up an die Phasen B und C angelegt und somit als UBc bezeichnet, und im dritten Zyklus ist Up an die Phasen C und A angelegt und somit als UCA bezeichnet. Die dargestellte Spannung Up ist ein Rechteck-Signal; wie üblich bei Rechteck- und Pulsweitenmodulations- (PWM) Signalen ist der Zeitabschnitt maximaler Spannung alsFig. 4 shows a voltage-time diagram of a pulsed voltage Up. In the first cycle, Up is applied to the phases A and B and is thus designated U AB , in the second cycle Up is applied to the phases B and C and thus designated U B c, and in the third cycle Up to the phases C and A created and thus referred to as U CA. The illustrated voltage Up is a rectangular signal; As usual with square wave and pulse width modulation (PWM) signals, the period of maximum voltage is
„Puls" bezeichnet, und der Zeitabschnitt minimaler Spannung (null oder, wie in Fig. 4, negativ) als „Pause" bezeichnet. Ein Zyklus besteht aus einem Puls und einer darauffolgenden Pause . Fig. 5 zeigt schematisiert ein Spannungs-Zeit-Diagramm von durch die gepulste Spannung Up aus Fig. 4 induzierten Spannungen Ui; die induzierten Spannungen sind mittels Spannungsmessvorrichtung 33 am jeweils freien Anschluss gemessen und entsprechend als Uc, UA, UB bezeichnet. Jeweils beim Umpolen (Wechsel zwischen Puls und Pause) entstehen Spannungsschwankungen, die in Fig. 5 auch versinnbildlicht sind."Pulse" and the period of minimum voltage (zero or, as in Fig. 4, negative) is referred to as "pause". A cycle consists of a pulse and a subsequent break. FIG. 5 schematically shows a voltage-time diagram of voltages Ui induced by the pulsed voltage Up of FIG. 4; FIG. the induced voltages are measured by means of voltage measuring device 33 at the respective free terminal and correspondingly referred to as U c , U A , U B. Each case of polarity reversal (change between pulse and pause) arise voltage fluctuations, which are also symbolized in Fig. 5.
Aus einer Bestimmung der Spannungsdifferenzen ΔUA,ΔUB,ΔUC lässt sich die Rotorposition φ bis auf die Rotorpolarität bestimmen, zum Beispiel durch Vergleich mit Daten, wie sie in Fig. 12 dargestellt sind.From a determination of the voltage differences ΔU A , ΔU B , ΔU C , the rotor position φ can be determined up to the rotor polarity, for example by comparison with data as shown in FIG. 12.
In Fig. 12 sind beispielhafte leicht schematisierte Kurvenverläufe für die Spannungsdifferenzen ΔUA,ΔÜB,ΔUc in Abhängigkeit der Rotorposition φ dargestellt. Wie man sieht, wiederholen sich die Kurven für ΔUA, ΔUB und ΔUC nach 180°, so dass die Rotorpolarität unbekannt bleibt. Die in Fig. 12 dargestellten Kurven können durch entsprechende Messungen an der elektrischen Maschine gewonnen werden oder auch durch Modellierungen. Weiter ist aus Fig. 12 ersichtlich, dass für die Bestimmung der Rotorposition φ bis auf die Rotorpolarität eigentlich zwei der drei Spannungsdifferenzen genügen. Das Messen aller drei führt aber zu genaueren und sichereren Ergebnissen (Redundanz) ; die Summe über alle drei Spannungsdifferenzen ΔUÄ,ΔUB,ΔUc ist null.FIG. 12 shows exemplary slightly schematized curve profiles for the voltage differences ΔU A , ΔÜ B , ΔUc as a function of the rotor position φ. As you can see, the curves for ΔU A , ΔU B and ΔU C are repeated after 180 °, so that the rotor polarity remains unknown. The curves shown in FIG. 12 can be obtained by appropriate measurements on the electric machine or by modeling. Furthermore, it can be seen from FIG. 12 that for the determination of the rotor position φ, apart from the rotor polarity, actually two of the three voltage differences are sufficient. However, measuring all three leads to more accurate and safer results (redundancy); the sum over all three voltage differences ΔU Ä , ΔU B , ΔUc is zero.
Fig. β zeigt ein schematisiertes Strom-Zeit-Diagramm der aufgrund der gepulsten Spannung aus Fig. 4 fliessenden Ströme IAB^IBC/ICA- Nach jedem Zyklus ist der Strom wieder null. Aber das Zeitintegral über den Strom nimmt mit der Zeit zu. Somit gibt es einen nicht-verschwindenden mittleren Strom, der zu einer gerichteten Kraftwirkung führt, was vorteilhaft vermieden würde. Fig. 7 zeigt ein Spannungs-Zeit-Diagramm einer gepulsten Spannung UAB, die an den Anschlüssen der Phasen A und B anliegt, sowie das entsprechende Strom-Zeit-Diagramm für IAB- AUS Syinmetriegründen verhält es sich bei anderer Beschaltung der Phasen völlig ananlog. Durch Wahl dieser speziellen Kurvenform, bei der nach jedem Zyklus die Polarität umgekehrt wird, kann das Strom-Zeit-Integral klein gehalten werden, wobei es sogar periodisch nach zwei Zyklen verschwindet (siehe die mit offenem Pfeil gekennzeichneten Zeitpunkte) . Als „Zyklus" wird hier der aus Fig. 4 bekannte Zyklus beibehalten. An den mit offenem Pfeil gekennzeichneten Zeitpunkten ist es besonders vorteilhaft, die gepulste Spannung Up enden zu lassen; selbstverständlich kann das Signal auch verlängert werden, vorteilhaft um ein Vielfaches von zwei Zyklen.Fig. Β is a schematic current-time diagram of the current flowing due to the pulsed voltage of Figure 4 currents I ^ I AB BC / I CA -. After each cycle, the current is again zero. But the time integral over the current increases with time. Thus, there is a non-vanishing average current, which leads to a directed force effect, which would be advantageously avoided. Fig. 7 shows a voltage-time diagram of a pulsed voltage U AB , which is applied to the terminals of the phases A and B, as well as the corresponding current-time diagram for I AB - OFF Syinmetriegründen it behaves at different wiring of the phases completely ananlog. By choosing this particular waveform, in which the polarity is reversed after each cycle, the current-time integral can be kept small, even disappearing periodically after two cycles (see the times marked with an open arrow). As a "cycle", the cycle known from Fig. 4 is retained here, and at the times indicated by the open arrow, it is particularly advantageous to terminate the pulsed voltage Up, and of course the signal can be extended, advantageously by a multiple of two cycles ,
Fig. 8 zeigt schematisiert ein Spannungs-Zeit-Diagramm der durch die gepulste Spannung aus Fig. 7 induzierten Spannung Uc sowie nochmals das in Fig. 7 dargestellt Strom-Zeit- Diagramm. Fig. 8 zeigt in stark übertriebener Weise eine sehr wichtige Eigenschaft der induzierten Spannung Uc, die in Fig. 5 nicht zu erkennen ist: Während der Zeitdauern konstanter Spannung von UAB verändert sich U0. Und zwar hat es eine andere Steigung als die gepulste Spannung UÄB- Fig. 9 zeigt in gleicher Weise wie Fig. 8 ein Spannungs- Zeit-Diagramm der durch die gepulste Spannung aus Fig. 7 induzierten Spannung, jedoch im Falle einer anderen Rotorposition φb ≠ φa. Es gilt im dargestellten Fall etwa φa = φb + 180°. In dem in Fig. 9 dargestellten Fall ist die Steigung der induzierten Spannung Uc nocheinmal anders als bei Fig. 8.FIG. 8 schematically shows a voltage-time diagram of the voltage U c induced by the pulsed voltage from FIG. 7, and again the current-time diagram illustrated in FIG. 7. FIG. 8 shows in a greatly exaggerated manner a very important property of the induced voltage U c , which can not be seen in FIG. 5: U 0 changes during the periods of constant voltage of U AB . Namely, it has a different slope than the pulsed voltage U ÄB - Fig. 9 shows in the same way as Fig. 8, a voltage-time diagram of the voltage induced by the pulsed voltage of Fig. 7, but in the case of a different rotor position φb ≠ φa. In the case shown, approximately φa = φb + 180 ° applies. In the case shown in FIG. 9, the Slope of the induced voltage U c again differently than in Fig. 8.
Dieser Effekt, also dass die Steigung im Spannungs-Zeit- Diagrairan der induzierten Spannung Ui eine gegenüber der Steigung im Spannungs-Zeit-Diagramm der gepulsten Spannung Up geänderte Steigung ist, und dass diese Änderung von der Rotorposition φ abhängt, kann ausgenutzt werden, um die Rotorposition φ in eindeutiger Weise, also einschliesslich der Rotorpolarität, zu bestimmen. Im Falle von Rechteck- oder PWM-Signalen ist dieThis effect, ie that the slope in the voltage-time diagrairan of the induced voltage Ui is a slope which is different from the slope in the voltage-time diagram of the pulsed voltage Up, and that this change depends on the rotor position φ, can be exploited to determine the rotor position φ in an unambiguous manner, that is, including the rotor polarity. In the case of rectangular or PWM signals, the
Steigungsveränderung relativ einfach zu bestimmen, da dann die Steigung der gepulsten Spannung Up null ist (ausser beim Übergang zwischen Puls und Pause) , so dass also nur die Steigung der induzierten Spannung Ui bestimmt zu werden braucht. Natürlich muss auch nicht wirklich die Steigung bestimmt werden, sondern es reicht, ein Mass für die Steigung zu bestimmen.It is relatively easy to determine the slope change, since then the slope of the pulsed voltage Up is zero (except at the transition between pulse and pause), so that only the slope of the induced voltage Ui needs to be determined. Of course, not really the slope must be determined, but it is enough to determine a measure of the slope.
In Figs. 8 und 9 ist die Steigung durch die gepunktet dargestellten (Steigungs-) Dreiecke symbolisiert. Aufgrund der in Figs. 8 und 9 nicht dargestellten, aber in der Praxis beim Umpolen auftauchenden Störsignale (vgl. Fig. 5) , empfiehlt es sich, keine Messdaten für die Bestimmung der Steigung zu verwenden, die nahe den Umpolzeitpunkten aufgenommen werden. Hier wird auch ein weiterer Vorteil der in Fig. 7 dargestellten Kurvenform für die gepulste Spannung Ui klar: der Zeitraum, während der die Steigung beobachtbar ist, ist deutlich grösser als zum Beispiel bei einem 50/50-Puls wie er z.B. in Fig.4 dargestellt ist. Ein Mass für die Steigung lässt sich beispielsweise auf einfache Art als die differentielle Grösse δUc (allgemeiner: δüi) gewinnen, wie es in Fig. 8 skizziert ist. Es wird jeweils ein Mittelwert in den durch die horizontalen Pfeile gekennzeichneten Zeiträumen ermittelt, beispielsweise durch Integration, und dann wird die Differenz der so ermittelten gemittelten Spannungen als δUc bestimmt. Dies kann selbstverständlich mehrfach geschehen, um genauere Werte zu ermitteln, beispielsweise an all den in Fig. 9 durch kleine Kreise gekennzeichneten Stellen.In Figs. 8 and 9, the slope is symbolized by the dotted (gradient) triangles shown. Due to the in Figs. 8 and 9 (not shown), but in practice occurring during polarity reversal (see Fig. 5), it is recommended that no measurement data for determining the slope to be taken near the Umpolzeitpunkten. Here is another advantage of the waveform shown in Fig. 7 for the pulsed voltage Ui clear: the period during which the slope is observable, is significantly greater than, for example, in a 50/50 pulse as he eg in Fig.4 is shown. A measure of the slope can be obtained, for example, in a simple way as the differential quantity ΔU c (more generally: Δi), as sketched in FIG. 8. In each case, an average value is determined in the periods indicated by the horizontal arrows, for example by integration, and then the difference of the thus determined average voltages is determined as ΔU c . Of course, this can be done several times in order to determine more accurate values, for example at all the points indicated by small circles in FIG. 9.
Selbstverständlich können auch irgendwelche anderen gepulsten Spannungen verwendet werden; diese erfordern im allgemeinen aber eine komplexere Auswertung als Rechteckoder PWM-Signale. Fig. 10 zeigt schematisiert ein Beispiel für ein nichtsymmetrisch angelegtes PWM-Signal UAB-Of course, any other pulsed voltages may be used; however, these generally require a more complex evaluation than rectangular or PWM signals. 10 shows schematically an example of a non-symmetrically applied PWM signal U AB -
Fig. 11 zeigt das zugehörige Strom-Zeit-Diagramm für IAB.Fig. 11 shows the associated current-time diagram for I AB .
Vorteilhaft endet die gepulste Spannung UAB (Up) an einer der mit offenem Pfeil gekennzeichneten Stellen (oder einer späteren äquivalenten Stelle, falls das Signal noch länger andauert) , da dort einerseits der Strom null ist und zusätzlich noch das Strom-Zeit-Integral verschwindet. Bei Beendigung des Signals an einer der mit "*" gekennzeichneten Stellen ist zumindest der fliessende Strom null. Im Prinzip könnte die gepulste Spannung zu jedem Zeitpunkt beendet werden, was im allgemeinen aber mit Messungenauigkeiten einhergeht oder zu längeren Messzeiten führt. Zur Veranschaulichung der Zeit-Integrale von UÄB bzw. IÄB sind in den Figs . 10 und 11 die entsprechenden Flächen je nach Vorzeichen verschieden schraffiert.Advantageously, the pulsed voltage U AB (Up) ends at one of the locations marked with an open arrow (or a later equivalent position if the signal lasts even longer), because there, on the one hand, the current is zero and, in addition, the current-time integral disappears , At the completion of the signal at one of the locations indicated by "*", at least the flowing current is zero. In principle, the pulsed voltage could be terminated at any time, which is generally associated with measurement inaccuracies or leads to longer measurement times. To illustrate the time integrals of U ÄB or I ÄB are shown in Figs. 10 and 11, the corresponding areas hatched differently depending on the sign.
Die Steigungs-Änderungs-Analyse erfolgt - unter Verweis auf Fig. 1 - mittels Analyseeinheit 34, das heisst, dort werden bspw. die δUi bestimmt. Die weitere Auswertung, die von δüi zur Rotorpolarität führt, erfolgt in Auswerteeinheit 35.The slope change analysis is performed - with reference to FIG. 1 - by means of analysis unit 34, that is to say that there, for example, the ΔUi are determined. The further evaluation, which leads from δüi to rotor polarity, takes place in evaluation unit 35.
Fig. 12 zeigt Kurvenverläufe von δUi, also von δUA, δUB, δüc, in Abhängigkeit von der Rotorposition φ. Die Kurven müssen in der Praxis nicht so sinusartig ausgebildet sein, wie dies in Fig. 12 der Fall ist, aber klar ist, dass sie eine gegenüber ΔUA,ΔUB,ΔUC verdoppelte Periode haben. Darum kann durch Bestimmung von zwei oder (aus Messgenauigkeitsund Redundanzgründen besser) drei δUi-Werten die Rotorpolarität bestimmt werden.FIG. 12 shows curve profiles of ΔUi, that is to say of ΔU A , ΔU B , Δδ c , as a function of the rotor position φ. In practice, the curves need not be as sinusoidal as is the case in FIG. 12, but it is clear that they have a period doubled in relation to ΔU A , ΔU B , ΔU C. Therefore, by determining two or three (better for accuracy of measurement and redundancy) three ΔUi values, the rotor polarity can be determined.
Mit Vorteil werden δUA, δUB, δUc und ΔUA, ΔUB, Δüc bestimmt (und jeweils untereinander abgeglichen) und mit vorabbestimmten Werten (aus Messungen oder Modellen) verglichen, so dass eine eindeutige Rotorpositionsbestimmung mit grosser Genauigkeit erfolgen kann. Die Vergleichswerte sind in Speichereinheit 17 gespeichert (vgl. Fig. 1) .Advantageously, δU A , δU B , ΔU c and ΔU A , ΔU B , Δü c are determined (and in each case adjusted to each other) and compared with predetermined values (from measurements or models), so that a clear rotor position determination can be carried out with great accuracy. The comparison values are stored in memory unit 17 (see Fig. 1).
Bezüglich der Reihenfolge der Messungen, Analysen und Auswertungen sind viele Variationen möglich.Regarding the order of measurements, analyzes and evaluations many variations are possible.
Zum Beispiel können zunächst δUA, δUB, δUc bestimmt werden und erst dann ΔUA, ΔUB, ΔUC; aber es ist auch möglich zunächst δUA und ΔUA, zum Beispiel aus dem identischen Up- Signal (beispielsweise aus denselben oder aufeinanderfolgenden Zyklen der pulsierenden Spannung Up) , zu bestimmen, und dann δüB und ΔUB und schliesslich δUc und ΔUC.For example .DELTA.u A, .DELTA.U can first B, .DELTA.U c are determined and then .DELTA.U A, B .DELTA.U, .DELTA.U C; but it is also possible first δU A and ΔU A , for example, from the identical up signal (for example, from the same or successive cycles of the pulsating voltage Up), and then δü B and ΔU B and finally δU c and ΔU C.
Nach eindeutig bestimmter Rotorposition im Stillstand kann die elektrische Maschine in optimaler Weise hochgefahren und dann normal betrieben werden. Es ist möglich, dafür dieselben Komponenten zu verwenden wie für der Bestimmung der Rotorposition.After clearly determined rotor position at a standstill, the electric machine can be raised in an optimal manner and then operated normally. It is possible to use the same components for this as for the determination of the rotor position.
Es ist bereits mit einfachen Mitteln möglich, eindeutige Rotorpositionsbestimmungen mit einer Genauigkeit von besser als ±5° vorzunehmen. Diese können sehr schnell erfolgen, da ohne weiteres Frequenzen der gepulsten Spannung von ≥ 20 kHz und auch ≥ 50 kHz (entsprechend Zyklendauern von ≤50 μs bzw. ≤20 μs) verwendbar sind. Selbstverständlich sind auch geringere Frequenzen verwendbar.It is already possible with simple means to make clear rotor position determinations with an accuracy of better than ± 5 °. These can take place very quickly, since frequencies of the pulsed voltage of ≥ 20 kHz and also ≥ 50 kHz (corresponding to cycle durations of ≦ 50 μs or ≦ 20 μs) can be used without further ado. Of course, lower frequencies are usable.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorgestellte Methode und die Vorrichtung und die Anordnung ohne spezifische Lagesensoren auskommen. Es werden Testsignale (Up) verwendet und aus der Reaktion des Systems darauf die Rotorposition bestimmt.It should be noted that the presented method and the device and the arrangement manage without specific position sensors. Test signals (Up) are used and the rotor position determined from the response of the system to it.
Die gepulste Spannung Up (UAB, UBc, UCA) als Testsignal geht Hand in Hand mit einem sich ändernden Strom (IAB; IBC/ ICA) , was eine Änderung des magnetischen Flusses bewirkt. Um die Änderung des Stromes (IAB; IBCJ ICA) kleinzuhalten, so dass beispielsweise Überhitzung oder Beschädigung der Maschine verhindert werden können, ist die Spannung Up eben eine in der Regel durch PWM erzeugte gepulste Spannung, die ihr Vorzeichen wechselt (Umpolen) , so dass auch die magnetische Flussänderung periodisch ihre Polarität wechselt. Damit entsteht in der jeweils freien Phase in etwa ein Abbild der gepulsten Spannung Up in Form der induzierten Spannung Ui (Ua, UB, Uc). Ui ist aber lagemoduliert, das heisst ist in Abhängigkeit von der Rotorposition φ verändert. Somit kann durch eine Demodulation dieses Signals Ui die gewünschte Rotorposition - auch im Stillstand - gewonnen werden.The pulsed voltage Up (U AB , U B c, U CA ) as a test signal goes hand in hand with a changing current (I A B, IB C / I C A), causing a change in the magnetic flux. In order to minimize the change in the current (IAB, IB C JI CA ), so that, for example, overheating or damage to the machine can be prevented, the voltage Up is just a pulsed voltage which is generally generated by PWM and which changes sign (polarity reversal), so that the magnetic flux change periodically changes its polarity. In order to In the respective free phase, approximately an image of the pulsed voltage Up is produced in the form of the induced voltage Ui (U a , U B , Uc). But Ui is lagemoduliert, that is, depending on the rotor position φ changed. Thus, by demodulation of this signal Ui the desired rotor position - even at a standstill - be obtained.
Die obigen Erläuterungen zu den Figuren und Vefahrensschritten beziehen sich zwar zunächst auf einen Motor, sind aber durch Analogie-Überlegungen in einfacher Weise auf Generatoren übertragbar.Although the above explanations to the figures and Vefahrensschritten relate initially to a motor, but by analogy considerations in a simple manner to generators transferable.
Teile der Ausführungsformen wurden durch funktionale Einheiten beschrieben. Diese können selbstverständlich durch eine beliebige Anzahl von Software- und/oder Hardware-Komponenten realisiert werden, die zur Ausübung der angegebenen Funktionen geeignet sind. Als Beispiel sei genannt, dass als Spannungsquelle eine Batterie genommen werden kann, wobei das Schalten bzw. Umpolen zur Erzeugung der gepulsten Spannung mittels Schalterelementen erfolgen kann, die als der Beschaltungsanordnung zugeordnet angesehen werden können.Portions of the embodiments have been described by functional units. These can of course be realized by any number of software and / or hardware components that are suitable for performing the specified functions. As an example may be mentioned that as a voltage source, a battery can be taken, the switching or reversing can be done to generate the pulsed voltage by means of switch elements, which can be regarded as associated with the Beschaltungsanordnung.
Die Erfindung erlaubt es, auf rasche, genaue und kosten- und platzsparende Weise eine eindeutige Bestimmung der Rotorposition einer elektrischen Maschine vorzunehmen. The invention makes it possible to make a clear determination of the rotor position of an electrical machine in a rapid, accurate and cost-saving and space-saving manner.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
2 Ein-/Ausgang 3 Sternpunkt2 input / output 3 star point
17 Speichereinheit, Speichereinrichtung17 storage unit, storage device
30 Spannungsquelle30 voltage source
31 Beschaltungsanordnung31 Circuit arrangement
32 elektrische Maschine 33 Spannungsmessvorrichtung32 electric machine 33 voltage measuring device
34 Analyseeinheit34 analysis unit
35 Auswerteeinheit 40 Anordnung35 evaluation unit 40 arrangement
44 Vorrichtung44 device
A, B, C PhasenA, B, C phases
I StromI electricity
IAB, IBC, ICA StromIAB, IBC, ICA power
N magnetischer Nordpol S magnetischer SüdpolN magnetic north pole S magnetic south pole
U SpannungU voltage
Ui , UA/ UB, Uc induzierte SpannungUi, U A / U B , Uc induced voltage
Up, UÄB / UBc/ UCÄ pulsierende Spannung ΔUÄ,ΔUB,ΔUC Spannungsdifferenz δUA,δUB,δUc Mass, differentielle Grosse φ Rotorposition, Rotorwinkel Up, U ÄB / U B c / U C Ä pulsating voltage .DELTA.U Ä, .DELTA.U B, C .DELTA.U voltage difference .DELTA.u A, B .DELTA.U, .DELTA.U c Mass, differential Big φ rotor position, rotor angular

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (32) mit drei Phasen (A, B, C) und je einem einer der Phasen (A, B, C) zugeordneten Anschluss, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Rotorposition (φ) einschliesslich Rotorpolarität im Stillstand für mindestens zwei der Phasen die folgenden Schritte ausgeführt werden: a) Anlegen einer gepulsten Spannung (Up) zwischen denjenigen zwei Anschlüssen, die den anderen zwei Phasen zugeordnet sind; b) Messen der dadurch an dem der Phase zugeordneten Anschluss induzierten Spannung (Ui) ; c) Analyse des zeitlichen Verlaufs der genannten induzierten Spannung (Ui) ; und dass der folgende Schritt ausgeführt wird: d) Bestimmung der Rotorpolarität auf Basis der genannten Analysen.1. Method for operating an electrical machine (32) with three phases (A, B, C) and a connection assigned to one of the phases (A, B, C), characterized in that for determining the rotor position (φ) including rotor polarity at standstill, the following steps are carried out for at least two of the phases: a) applying a pulsed voltage (Up) between those two connections that are assigned to the other two phases; b) measuring the voltage (Ui) induced thereby at the connection assigned to the phase; c) Analysis of the time course of the mentioned induced voltage (Ui); and that the following step is carried out: d) determining the rotor polarity based on the analyzes mentioned.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) ein Mass (δUA; δUB; δUc) für die Abweichung des zeitlichen Verlaufs der induzierten Spannung (Ui) gegenüber dem zeitlichen Verlauf der gepulsten Spannung (Up) bestimmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in step c) a measure (δU A ; δU B ; δU c ) is determined for the deviation of the time profile of the induced voltage (Ui) compared to the time profile of the pulsed voltage (Up). becomes.
3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Spannung (Up) mindestens einen Abschnitt im wesentlichen konstanter Spannung aufweist, und dass in Schritt c) ein Mass (δUA; δUB; δUc) für die Steigung der induzierten Spannung (Ui) während des mindestens einen Abschnitts im wesentlichen konstanter Spannung bestimmt wird.3. Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the pulsed voltage (Up) is at least has a section of essentially constant voltage, and that in step c) a measure (δU A ; δU B ; δU c ) is determined for the slope of the induced voltage (Ui) during the at least one section of essentially constant voltage.
4. Verfahren gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungs-Zeit-Integral der gepulsten Spannung (Up) im wesentlichen verschwindet.4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage-time integral of the pulsed voltage (Up) essentially disappears.
5. Verfahren gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Spannung (Up) ein Rechteck- oder ein Pulsweitenmodulations-Signal ist.5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pulsed voltage (Up) is a square wave or a pulse width modulation signal.
6. Verfahren gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechteck- oder Pulsweitenmodulations-Signal mit einem ersten Zustand während eines ersten Zeitabschnittes beginnt, worauf ein zweiter, von dem ersten Zustand verschiedener Zustand während eines zweiten Zeitabschnittes folgt, wobei das Zeitintegral über die gepulste Spannung (Up) über den ersten und den zweiten Zeitabschnitt im wesentlichen genau entgegengesetzt gleich gross ist wie das Zeitintegral über die gepulste Spannung (Up) über den ersten Zeitabschnitt.6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the square wave or pulse width modulation signal begins with a first state during a first time period, which is followed by a second state different from the first state during a second time period, the time integral over the pulsed voltage (Up) over the first and second time periods is essentially exactly the opposite size as the time integral over the pulsed voltage (Up) over the first time period.
1. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Spannung (Up) mit einem dritten Zustand während eines dritten Zeitabschnittes endet, wobei das Zeitintegral über die gepulste Spannung (Up) über den dritten Zeitabschnitt im wesentlichen genau gleich gross oder im wesentlichen genau entgegengesetzt gleich gross ist wie das Zeitintegral über die gepulste Spannung (Up) über den ersten Zeitabschnitt.1. The method according to claim 6, characterized in that the pulsed voltage (Up) ends with a third state during a third time period, whereby the Time integral over the pulsed voltage (Up) over the third time period is essentially exactly the same size or essentially exactly the opposite size as the time integral over the pulsed voltage (Up) over the first time period.
8. Verfahren gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Rotorposition (φ) einschliesslich der Rotorpolarität im Stillstand für die mindestens zwei Phasen der folgenden Schritt ausgeführt wird: e) Bestimmung einer Spannungsdifferenz (ΔUA;ΔUB;ΔUC) aus der genannten induzierten Spannung (Ui) ; und dass der folgende Schritt ausgeführt wird:8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that to determine the rotor position (φ), including the rotor polarity at standstill for the at least two phases, the following step is carried out: e) determining a voltage difference (ΔU A ; ΔU B ; ΔU C ) from the mentioned induced voltage (Ui); and that the following step is carried out:
f) Bestimmung der Rotorposition (φ) auf Basis der genannten Spannungsdifferenzen (ΔUA;ΔUB;ΔUC) .f) Determination of the rotor position (φ) based on the mentioned voltage differences (ΔU A ;ΔU B ;ΔU C ).
9. Verfahren gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt d) einen Vergleich mit vorgegebenen Werten beinhaltet.9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that step d) includes a comparison with predetermined values.
10. Verfahren gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte für alle drei Phasen (A, B, C) durchgeführt werden. 10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steps are carried out for all three phases (A, B, C).
11. Vorrichtung (44) zum Bestimmen einer Rotorposition (φ) einschliesslich Rotorpolarität im Stillstand einer elektrischen Maschine (32) mit drei Phasen (A, B, C) und je einem einer der Phasen (A, B, C) zugeordneten Anschluss, wobei die Vorrichtung aufweist:11. Device (44) for determining a rotor position (φ), including rotor polarity, when an electrical machine (32) is at a standstill with three phases (A, B, C) and a connection assigned to one of the phases (A, B, C), whereby the device has:
— eine Spannungsquelle (30) zum Erzeugen einer gepulsten Spannung (Up) ;- a voltage source (30) for generating a pulsed voltage (Up);
— eine Spannungsmessvorrichtung (33) zum Messen elektrischer Spannungen (U) ;— a voltage measuring device (33) for measuring electrical voltages (U);
— eine Beschaltungsanordnung (31) zum Beschälten der drei Anschlüsse wahlweise mit der Spannungsquelle (30) oder mit der Spannungsmessvorrichtung (33) ; wobei die Vorrichtung (44) derart ausgelegt ist, dass mindestens zwei verschiedene Paare der Anschlüsse nacheinander mit der gepulsten Spannung (Up) beaufschlagbar sind und mittels der Spannungsmessvorrichtung (33) eine dadurch an dem jeweils dritten Anschluss auftretende induzierte Spannung (Ui) messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist:- a wiring arrangement (31) for connecting the three connections either to the voltage source (30) or to the voltage measuring device (33); wherein the device (44) is designed in such a way that at least two different pairs of connections can be subjected to the pulsed voltage (Up) one after the other and an induced voltage (Ui) which occurs at the third connection in each case can be measured by means of the voltage measuring device (33), characterized in that the device has:
— eine Analyseeinheit (34) zur Analyse des zeitlichen- an analysis unit (34) for analyzing the temporal
Verlaufs der mittels der Spannungsmessvorrichtung (33) gemessenen induzierten Spannungen (Ui) ; undCourse of the induced voltages (Ui) measured by the voltage measuring device (33); and
— eine Auswerteeinheit (35) zur Bestimmung der Rotorpolarität auf Basis von mindestens zwei der genannten Analysen. — an evaluation unit (35) for determining the rotor polarity based on at least two of the analyzes mentioned.
12. Vorrichtung (44) gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (30) diejenige Spannungsquelle (30) ist, die auch zum normalen Betreiben der elektrischen Maschine (32) vorgesehen ist.12. Device (44) according to claim 11, characterized in that the voltage source (30) is the voltage source (30) which is also provided for normal operation of the electrical machine (32).
13. Vorrichtung (44) gemäss Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinheit (34) zur Bestimmung eines Masses (δUA; δUB; δUc) für die Abweichung des zeitlichen Verlaufs der induzierten Spannung (Ui) gegenüber dem zeitlichen Verlauf der gepulsten Spannung (Up) vorgesehen ist.13. Device (44) according to claim 11 or claim 12, characterized in that the analysis unit (34) for determining a measure (δU A ; δU B ; δU c ) for the deviation of the time profile of the induced voltage (Ui) compared to that Time course of the pulsed voltage (Up) is provided.
14. Vorrichtung (44) gemäss einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse- einheit (34) auch für die Bestimmung einer14. Device (44) according to one of claims 11 to 13, characterized in that the analysis unit (34) is also used to determine a
Spannungsdifferenz (ΔUÄ;ΔUB;ΔUc) aus der genannten induzierten Spannung (Ui) vorgesehen ist, und dass die Auswerteeinheit (35) auch zur Bestimmung der Rotorposition (φ) auf Basis der genannten Spannungsdifferenzen (ΔUA, ΔUB, ΔUc) vorgesehen ist.Voltage difference (ΔU Ä ;ΔU B ;ΔUc) from the mentioned induced voltage (Ui) is provided, and that the evaluation unit (35) also determines the rotor position (φ) based on the mentioned voltage differences (ΔU A , ΔU B , ΔUc) is provided.
15. Vorrichtung (44) gemäss einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Speichereinheit (17) aufweist, zur Speicherung von Vergleichswerten für die genannten Spannungsdifferenzen (ΔUA;ΔUB;ΔUc) und/oder Vergleichswerten für Analyseergebnisse der genannten zeitlichen Verläufe der genannten induzierten Spannungen (Ui) . 15. Device (44) according to one of claims 11 to 14, characterized in that it has a memory unit (17) for storing comparison values for the mentioned voltage differences (ΔU A ; ΔU B ; ΔUc) and / or comparison values for analysis results of the mentioned time courses of the mentioned induced voltages (Ui).
16. Anordnung (40), aufweisend eine elektrischen Maschine (32) mit drei Phasen (A, B, C) und je einem einer der Phasen (A, B, C) zugeordneten Anschluss, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung (44) gemäss einem der Ansprüche 11 bis 15 aufweist. 16. Arrangement (40), comprising an electrical machine (32) with three phases (A, B, C) and a connection assigned to one of the phases (A, B, C), characterized in that it has a device (44) according to one of claims 11 to 15.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009011674A1 (en) * 2009-02-24 2010-09-02 Hkr Climatec Gmbh Method for operating electrical machine, involves feeding alternative voltages in one of stator windings, where alternative voltage has multiple voltage impulses
FR2960716A1 (en) * 2010-05-31 2011-12-02 Hkr Climatec Gmbh Method for operating electrical machine, involves feeding alternative voltages in one of stator windings, where alternative voltage has multiple voltage impulses
JP5970227B2 (en) * 2012-04-17 2016-08-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 Synchronous motor drive system
ES2922730T3 (en) * 2012-07-30 2022-09-19 Daikin Ind Ltd Rotation position detection device and air conditioner
DE102012215960A1 (en) 2012-09-10 2014-03-13 Robert Bosch Gmbh Control device and method for determining the rotor angle of a synchronous machine
DE102012215962A1 (en) 2012-09-10 2014-03-13 Robert Bosch Gmbh Control device and method for determining the rotor angle of a synchronous machine
US9425725B2 (en) 2013-02-28 2016-08-23 Cirrus Logic, Inc. Position estimation system and method for an electric motor
US9628002B2 (en) 2013-03-13 2017-04-18 Cirrus Logic, Inc. Circuit and method for detecting missed commutation of a brushless DC motor
EP2924870B1 (en) * 2014-03-24 2021-10-13 maxon international ag Method for determining the position of a rotor of a polyphase motor
CN107408907B (en) 2015-02-10 2020-10-02 奥纳斯It咨询和开发有限公司 Method for operating a brushless DC motor
CN106643819B (en) * 2016-11-09 2021-08-24 广东盈科电子有限公司 Direct current push rod motor positioning method
CN109983690B (en) * 2016-11-22 2023-07-14 舍弗勒技术股份两合公司 Method and circuit arrangement for determining the position of a rotor of an electric motor
DE102020117796A1 (en) 2020-07-06 2022-01-13 Elmos Semiconductor Se Method and device for adjusting a holding current of an electrical machine
CN112104290B (en) * 2020-09-18 2023-03-10 杭州士兰微电子股份有限公司 Method and device for identifying initial position of magnetic pole of motor rotor
DE102021203758A1 (en) 2021-04-15 2022-10-20 Elmos Semiconductor Se PROCEDURE FOR DETERMINING AN INITIAL ROTOR POSITION, CONTROL UNIT AND ELECTRIC MOTOR
EP4289060A2 (en) * 2021-03-30 2023-12-13 Elmos Semiconductor SE Method and device for providing a commutation interval
DE102021203236B4 (en) 2021-03-30 2023-09-28 Elmos Semiconductor Se Method and device for determining magnetization parameters of a three-phase electric motor
CN113848526B (en) * 2021-09-18 2024-03-12 深圳供电局有限公司 Voltage transformer loop detection method, system, equipment and storage medium

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5254914A (en) * 1990-06-29 1993-10-19 Seagate Technology, Inc. Position detection for a brushless DC motor without Hall effect devices using a mutual inductance detection method
JP3506457B2 (en) * 1993-04-23 2004-03-15 東芝キヤリア株式会社 Startup control method of compressor in air conditioner
JP3681318B2 (en) * 2000-02-28 2005-08-10 株式会社日立製作所 Synchronous motor control device and vehicle using the same
JP3673964B2 (en) * 2000-03-29 2005-07-20 株式会社ルネサステクノロジ Brushless motor drive control semiconductor integrated circuit and brushless motor drive control device
JP2002084777A (en) * 2000-09-04 2002-03-22 Fujitsu General Ltd Brushless motor control method and apparatus thereof
JP3695342B2 (en) * 2001-04-11 2005-09-14 株式会社日立製作所 Electric motor control device
JP4386815B2 (en) * 2004-10-04 2009-12-16 パナソニック株式会社 Motor driving apparatus and driving method
DE102006046637A1 (en) 2005-12-15 2007-06-21 Strothmann, Rolf, Dr.rer.nat. Status information producing device for e.g. three-phase electrical machine, has voltage measuring device and difference providing device for evaluating measuring signal controlled by changing inductance of pole coil of phase cables
DE102006043683A1 (en) 2006-09-18 2008-03-27 Robert Bosch Gmbh Method for operating an electronically commutated electric motor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2009047217A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009047217A2 (en) 2009-04-16
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US20110050209A1 (en) 2011-03-03
CN102132485A (en) 2011-07-20

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