KR20220019692A - 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 전기 회전 기계 - Google Patents

전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 전기 회전 기계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PWM 제어 인버터(40)에 의해 전력이 공급되는 전기 회전 기계(10)의 회전자 위치를 결정하는 방법에 관한 것이다. 지정된 전압(ucontrol)과 고주파 전압(uhf)으로 구성된 특정 주입 전압(uinj)은 컨트롤러(50)에 의해 해당 PWM 듀티 팩터로 변환되고 인버터(40)는 이러한 PWM 듀티 팩터로 상응하게 작동된다. 그 다음, 상전류(ia, ib, ic)의 전류 프로파일은 적어도 하나의 제 1 상전류(ia) 및 하나의 제 2 상전류(ib)를 측정함으로써 결정되며, 여기서 측정은 PWM 주기 내에서, 각각 수동 스위칭 상태의 시간상 마지막 3분의 1에 수행된다. 그런 다음, 회전자 위치는 결정된 전류 프로파일과 공급된 고주파 전압(uhf)에 따라 결정된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된 전기 기계(10)에 관한 것이다.

Description

전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 전기 회전 기계
본 발명은 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법에 관한 것이다.
이러한 방법은 예를 들어 공개 공보 DE 10 2009 039 672 A1에 개시되어 있다. 여기에는, 위치 센서를 사용하지 않으면서 회전자 위치를 결정하려고 시도하는 센서리스(sensorless) 제어가 개시된다. 기계의 자기 이방성을 통해 회전자 위치를 결정하는 소위 이방성 기반 방법은 저속에서 사용된다.
매우 다이내믹한 드라이브의 경우, 펄스 폭 변조(PWM)를 갖는 인버터는 일반적으로 전기 기계의 조정 가능한 상전압을 생성하는데 사용된다. 인버터의 제어 신호는 제어 시스템에 의해 결정된 지정된 전압을 PWM 듀티 팩터로 변환하는 공간 벡터 변조를 사용하여 계산된다. PWM 듀티 팩터는 일반적으로 중심 센터링되어 출력된다. 지정된 전압은 예를 들어 회전자 위치 및 검출된 상전류 그리고 전기 기계에 대한 특정 요구 사항, 예를 들어 속도 또는 토크에 따라 컨트롤러에 의해 결정된다.
일반적인 이방성 기반 방법에서는, 제어 시스템에 의해 지정된 전압 외에 고주파 전압이 유도되는 방식으로 지정된 전압의 의도적인 변경에 의해 위치 의존적 전류 변화가 생성된다. 이로 인해 나타나는 전류 변화는 특정 시점에 전기 기계의 각각의 상전류를 측정함으로써 검출될 수 있다. 그 다음에, 전술한 공개 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 검출된 상전류 및 공급된 고주파 전압에 따라 회전자 위치가 결정될 수 있다.
본 발명은 PWM 제어 인버터에 의해 공급되는 적어도 3상의 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법에 관한 것이다. 방법은 다음 단계를 포함한다:
a. 컨트롤러 샘플링 주기 동안 주입 전압을 결정하는 단계로서, 상기 주입 전압은 전기 기계를 제어하기 위해 컨트롤러에 의해 지정된 전압과 추가 고주파 전압으로 구성되는, 상기 주입 전압 결정 단계,
b. 단계 a에서 결정된 주입 전압에 따라, 상기 인버터의 수동 스위칭 상태가 각각 PWM 주기 중간 및/또는 PWM 주기 끝에서 끝나는 방식으로 PWM 듀티 팩터를 결정하는 단계,
c. 전기 기계를 제어하기 위해, 컨트롤러 샘플링 주기 이후 적어도 하나의 PWM 주기에서, 단계 b에서 결정된 PWM 듀티 팩터로 인버터를 제어하는 단계,
d. 전기 기계의 모든 상전류의 전류 프로파일을 얻기 위해, 적어도 하나의 제 1 상전류와 동시에 제 2 상전류를 PWM 동기로 측정하는 단계로서, 상기 측정은 적어도 하나의 PWM 주기 내에서 각각 수동 스위칭 상태의 시간상 마지막 1/3에 수행되는, 상기 PWM 동기 측정 단계,
e. 단계 d에서 얻은 전류 프로파일과 단계 a에서 공급되는 고주파 전압에 따라 회전자 위치를 결정하는 단계.
인버터는 예를 들어 3개의 하프 브리지로 구성된 B6 브리지를 의미한다. 각각의 하프 브리지는 전기 기계의 해당 위상에 대한 센터 탭을 가지며, 상기 센터 탭으로부터 반도체 스위치를 통해 포지티브 및 네가티브 전위에 각각 연결된다.
주입 전압은 컨트롤러에 의해 결정된다. 주입 전압은 전기 기계를 제어하기 위해 컨트롤러에 의해 지정된 전압, 즉 해당 기본파 전류를 생성하는 전압과 추가 고주파 전압으로 구성된다. 기본파 전류는 예를 들어 미리 정해진 속도 또는 지정된 토크로 기계의 원하는 작동을 보장한다. 고주파 전압은 위치 의존적 전류 변화를 달성할 수 있으며, 이러한 전류 변화는 전기 기계의 회전자 위치에 대한 추론을 도출할 수 있게 한다.
이러한 맥락에서, 컨트롤러 샘플링 주기는 전기 기계에 인가될 주입 전압을 결정하는데 사용되는 두 컨트롤러 샘플링 단계 사이의 지속 시간을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 경우, 컨트롤러 샘플링 주기는 PWM 주기 지속 시간보다 더 크게 선택될 수 있으며, 그 결과 여러 PWM 주기가 하나의 컨트롤러 샘플링 주기에 속한다.
인버터는 이전에 결정된 PWM 듀티 팩터로 컨트롤러 샘플링 주기 이후 적어도 하나의 PWM 주기에서 제어된다. 이 제어 시간은, 이 컨트롤러 샘플링 주기에 측정된 상전류를 기반으로 이 컨트롤러 샘플링 주기에 연결하기 위해 주입 전압이 결정되는, 다음 컨트롤러 샘플링 주기에 이미 속한다.
상전류의 동시 측정은 전류가 동일한 시점에 샘플링됨을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 샘플링 시점들은 측정 공차 등으로 인해 서로 최소한으로 다를 수 있음에도 여전히 "동시"라는 용어에 속한다.
수동 스위칭 상태는 전기 기계의 모든 위상이 동일한 전위에 있고 결과적으로 단락됨을 의미한다. 따라서, 이것의 반대는 활성 스위칭 상태이다. 이러한 수동 스위칭 상태는 동일한 전위에 있는 위상들 중 적어도 하나의 위상의 전압이 스위칭되는 즉시 끝난다.
시간 경과에 따른 전기 기계의 자속 변화는 이 기계의 전기 전도성 재료에 와전류를 유도한다. 저속에서 자속은 주로, 다른 위상이 인버터의 다른 전위에 연결된 활성 스위칭 상태에서 변한다. 전기 기계의 와전류는 각각의 상전류가 자속 형성에 기여하지 않는 전류 성분을 포함하게 한다. 이것은 상전류와 와전류가 자속을 생성한다는 사실 때문이다. 이 두 자속 성분은 반대 방향으로 작용하여 부분적으로 서로 상쇄된다. 와전류가 감쇠된다면, 비 자속 형성 전류 성분은 무시될 수 있을 정도로 작다. 반면에 전기 기계의 위상이 단락된 기간에서는 전기 기계의 자속 변화가 매우 작다. 따라서 와전류는 이 기간에 감쇠된다. 또한 와전류는 온도에 크게 의존한다.
전기 기계의 정격속도의 대략 10% 미만의 값은 저속으로 간주될 수 있다. 속도가 더 높으면, 종래의 기본파 기반 방법이 회전자 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
이 경우, PWM 듀티 팩터는 와전류가 거의 또는 완전히 감쇠된 시점에서 상전류 측정이 수행될 수 있는 방식으로 결정될 수 있는 것이 바람직하다. 이는 이러한 와전류로 인한 회전자 위치 결정에서의 에러를 최소화할 수 있다. 특히 상기 이방성 기반 방법에서는 측정된 상전류에서의 작은 편차가 회전자 위치를 결정할 때 심각한 에러로 이어질 수 있다. 이것은 공급된 고주파 전압에 의한 전류 변화가 작아서 고주파 전압에 의한 전류 변화와 관련하여 와전류가 무시될 수 없기 때문에 특히 그렇다. 또한, 방법의 온도 의존성이 줄어들 수 있다.
이방성 기반 방법은 작동 중 전기 기계의 특성을 무시할 수 있을 정도로만 악화시키는, 특히 센서 없는 회전자 위치 결정을 수행할 수 있게 한다. 또한, 본 발명에 따르면 기존 회전자 위치 센서의 결과가 방법에 의해 검증되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 단계 d에서 적어도 제 1 상전류 및 제 2 상전류가 각각 수동 스위칭 상태의 끝에서 측정된다. 이 경우, 와전류는 수동 스위칭 상태의 끝에서 이미 가능한 한 많이 감쇠되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 단계 d에서 측정이 이루어져야 하는 수동 스위칭 상태의 지속 시간이 최대로 긴 방식으로 결정된다. 여기서는, 상전류 측정 전에 가능한 한 긴 수동 스위칭 상태가 존재하여 와전류가 감쇠하기에 충분한 시간이 주어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 매 수동 스위칭 상태가 PWM 주기 중간 및 PWM 주기 끝에서 끝나는 방식으로 결정되며, 단계 d에서 적어도 제 1 상전류 및 제 2 상전류의 측정은 PWM 주기 내에 수동 스위칭 상태당 한 번 발생한다. 여기서는, PWM 주기당 다수의 상전류 측정값이 있기 때문에 회전자 위치가 더 정확하게 결정될 수 있다는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 단계 d에서 측정이 이루어져야 하는 2개의 수동 스위칭 상태의 지속 시간이 실질적으로 동일하도록 결정된다.
"실질적으로"라는 표현은 예를 들어 외부 간섭 또는 제조 관련 공차로 인해 발생하는 몇 퍼센트의 편차를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
여기서는, 상전류 측정에서 균일한 결과를 얻기 위해, 와전류가 두 수동 스위칭 상태에서 동일한 크기로 감쇠할 수 있는 것이 바람직하다. 또한 두 수동 스위칭 상태는 한 번은 모든 위상이 포지티브 전위에 연결되고 한 번은 모든 위상이 네거티브 전위에 연결되는 방식으로 선택될 수 있다. 두 수동 스위칭 상태의 지속 시간이 동일하면, 인버터의 중간 회로 커패시터에 가능한 한 적은 부하가 걸린다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 적어도 하나의 PWM 주기 내의 모든 위상에 대한 PWM 듀티 팩터의 포지티브 PWM 펄스가 공동 수직 축 대칭을 갖는 방식으로 결정된다. 이 경우 바람직하게는 인버터의 중간 회로 커패시터 또는 중간 회로 커패시터들에 대한 부하가 감소된다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 적어도 제 1 상전류와 제 2 상전류가 측정되어야 하는 2개의 연속적인 수동 스위칭 상태의 끝들 사이의 지속 시간이 일정한 방식으로 결정된다. 이 경우 바람직하게는 상전류의 일정한 샘플링 주파수가 달성되고, 이러한 일정한 샘플링 주파수는 이방성 기반 방법을 단순화하고 따라서 회전자 위치의 결정을 단순화한다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 단계 d에서 적어도 제 1 상전류 및 제 2 상전류는 측정될 각각의 위상에 대해 적어도 하나의 전류 센서에 의해 그리고 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기에 의해 측정되고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 상전류가 각각 미리 정해진 시점에서 측정될 수 있는 방식으로 설계되며, 상기 아날로그-디지털 변환기는 특히 SAR 아날로그-디지털 변환기이다. 이 경우 바람직하게는 각각의 상 전류가 간단하고 정확하게 결정될 수 있다. 특히 상전류는 SAR-AD 변환기에 의해 임의의 시점에서 샘플링될 수 있다. 이 경우 멀티플렉서를 통해 모든 위상에 대해 하나의 AD 변환기가 사용될 수 있거나 각각의 위상에 대해 별도의 AD 변환기가 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된, PWM 제어 인버터에 의해 공급되는 적어도 3상의, 전기 회전 기계에 관한 것이다. 이 경우 바람직하게는 전기 기계의 회전자 위치를 결정할 때 와전류로 인한 에러가 최소화될 수 있다. 또한, 이 결정에서 온도 의존성이 줄어들 수 있다.
도 1은 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된 본 발명에 따른 전기 회전 기계의 실시예를 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 특정 PWM 듀티 팩터의 다양한 가능성을 도시한다. 도 3a에는 종래 기술에 따른 중심 센터링된 PWM이 도시되어 있는 반면, 도 3b 내지 도 3d에는 본 발명에 따른 PWM 듀티 팩터가 도시되어 있다.
도 1은 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도시한다. 예를 들어 도 2에 따른 전기 기계(10)는 권선 그룹(30), 및 상기 권선 그룹(30)에 전력을 공급하기 위한 PWM 제어 인버터(40)를 갖는다.
도 1에 따른 실시예에 도시된 방법에서, 시작 S 이후에, 단계 a에서 주입 전압(uinj)이 컨트롤러 샘플링 주기 동안 결정되고, 상기 주입 전압(uinj)은 전기 기계(10)를 제어하기 위해 컨트롤러(50)에 의해 지정된 전압(ucontrol) 및 추가 고주파 전압(uhf)으로 구성된다. 컨트롤러 샘플링 주기의 지속시간, 따라서 제 1 컨트롤러 샘플링 단계와 제 2 컨트롤러 샘플링 단계 사이의 지속시간은 특히 PWM 주기 지속시간(TPWM)보다 몇 배 더 크게 선택될 수 있다.
단계 a에 이어서, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 단계 a에서 결정된 주입 전압(uinj)에 따라, 수동 스위칭 상태가 각각 PWM 주기 중간(tPWM,M) 및/또는 PWM 주기 끝(tPWM,E)에서 끝나도록 결정된다. 이를 위해 PWM 유닛(70)은 결정된 주입 전압(uinj)을 PWM 듀티 팩터로 변환한다.
이어서, 단계 c에서 인버터(40)는 전기 기계(10)를 제어하기 위해 단계 b에서 결정된 PWM 듀티 팩터로 컨트롤러 샘플링 주기 후 적어도 하나의 PWM 주기에서 제어된다.
그런 다음, 단계 d에서, 모든 상전류(ia, ib, ic)의 전류 프로파일을 얻기 위해 적어도 제 1 상전류(ia) 및 제 2 상전류(ib)가 PWM-동기식으로 각각 동시에 측정되며, 이 측정은 적어도 하나의 PWM 주기 내에서 각각 수동 스위칭 상태의 시간상 마지막 3분의 1에서 수행된다. 특히, 상전류(ia, ib)의 측정은 각각의 수동 스위칭 상태의 끝에서 수행된다. 측정은 또한 두 개의 컨트롤러 샘플링 단계 사이, 즉 단계 a의 컨트롤러 샘플링 주기에 이어지는 컨트롤러 샘플링 주기 동안 수행된다.
3상 전기 기계(10)에서 예를 들어 제 1 상전류(ia)와 제 2 상전류(ib)만 측정된다면, 제 3 상전류(ic)는 제 1 상전류(ia)와 제 2 상전류(ib)로부터 키르히호프(Kirchhoff) 법칙을 사용하여 결정될 수 있다:
ic = -ia - ib
대안으로서, 제 3 상전류(ic)도 측정될 수 있다.
끝으로, 단계 e에서, 전기 기계(10)의 회전자 위치는 단계 d에서 얻어진 전류 프로파일 및 공급된 고주파 전압(uhf)에 따라 결정되고, 그 다음 방법이 종료된다. 회전자 위치는 특히 단계 a에서 지정된 전압(ucontrol)의 변경에 의해 생성되는 전류 변화를 결정함으로써 결정될 수 있다. 전류 변화의 결정은 단계 d에서 얻은 상전류(ia, ib, ic)의 전류 프로파일 및 공급되는 고주파 전압(uhf)에 따라 수행된다. 이를 위해, 단계 d에서 얻은 전류 프로파일은 지정된 전압(ucontrol)을 변경하지 않은 상태에서 흐르는 제 1 전류와, 지정된 전압(ucontrol)의 변경에 의해 생성되는 제 2 전류로 나뉜다. 제 2 전류는 예를 들어 단계 d에서 얻은 상전류(ia, ib, ic) 사이의 차이를 형성함으로써 결정될 수 있다. 또한, 제 1 전류는 예를 들어 단계 d에서 얻은 상전류(ia, ib, ic)의 평균값을 형성함으로써 결정될 수 있다.
도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 방법은 전기 기계의 회전자 위치를 연속적으로 결정하기 위해 정기적으로 재시작될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된 본 발명에 따른 전기 회전 기계의 실시예를 도시한다.
전기 기계(10)가 도시되어 있다. 전기 기계(10)는 권선 그룹(30)에 의해 둘러싸인 영구 자석 회전자(15)를 갖는다. 전기 기계(10)는 특히 3상으로 설계되지만 이것은 도면에 도시되어 있지 않다. 권선 그룹(30)은 고정자(미도시) 상에 배치된다. 또한, 권선 그룹(30)은 권선 그룹(30)에 전력을 공급하고 예를 들어 B6 브리지로서 설계될 수 있는 인버터(40)에 연결된다. 인버터(40)는 인버터(40)를 제어하는 PWM 유닛(70)에 연결된다. PWM 유닛(70)은 컨트롤러(50)로부터 지정된 전압(ucontrol)을 그리고 고주파 여기 유닛(80)으로부터 고주파 전압(Uhf)을 수신하고, 상기 고주파 전압(Uhf)은 상기 지정된 전압(ucontrol)에 합산되어 주입 전압(uinj)으로서 PWM 유닛(70)에 의해 대응하는 PWM 듀티 팩터로 변환된다.
전기 기계(10)는 적어도 제 1 위상 및 제 2 위상에 대해 각각 하나의 전류 센서(55)를 가지며, 여기에는 단 하나의 전류 센서(55)가 예시로서 도시되어 있다. 상응하는 상전류(ia, ib, ic)는 각각 상기 전류 센서(55)에 의해 샘플링될 수 있다. 또한, 전기 기계(10)는 여기에 도시되지 않았지만 전류 센서(55)에 통합된 아날로그-디지털 변환기를 갖는다. 아날로그-디지털 변환기는 특히 상전류(ia, ib)가 미리 정해진 시점에서 측정될 수 있는 방식으로 설계되고, 아날로그-디지털 변환기는 특히 SAR 아날로그-디지털 변환기이다. 전류 센서(55)는 예를 들어 측정 저항기로서 또는 홀 센서로서 설계될 수 있다.
검출된 상전류(ia, ib, ic)의 값은 컨트롤러(50)와 회전자 위치 유닛(90)에 이용 가능하다. 회전자 위치 유닛(90)은, 상전류(ia, ib, ic)의 대응 전류 프로파일 및 고주파 전압(uhf)에 따라 회전자(15)의 위치를 결정하고 이 회전자 위치를 특히 컨트롤러(50)에 전송하도록 설계된다. 컨트롤러(50)는 상전류(ia, ib, ic)의 전류 프로파일 및 획득된 회전자 위치에 따라 지정된 전압(ucontrol)을 결정하도록 설계된다. 그런 다음, 상기 지정된 전압(ucontrol)은 고주파 전압(Uhf)에 합산되고 합은 전술한 바와 같이 결정된 주입 전압(uinj)으로서 PWM 유닛(70)에 전송된다.
도 3a 내지 도 3d는 특정 PWM 듀티 팩터의 다양한 가능성을 도시한다. 도 3a에는 종래 기술에 따른 중심 센터링된 PWM이 도시되어 있다. 도 3b 내지 도 3d에는 본 발명에 따른 PWM 듀티 팩터가 도시되어 있다.
도 3a에는 종래 기술에 따른 중심 센터링된 PWM이 도시되어 있다. PWM 주기 지속 시간(TPWM)을 가진 전체 PWM 주기 및 이전 PWM 주기의 끝과 다음 PWM 주기의 시작이 도시되어 있다. 개별 상전압(ua, ub 및 uc)의 PWM 듀티 팩터가 시간 t에 대해 도시되어 있으며 PMW 주기 중간(tPWM,M)을 중심으로 선택된다. 상전류(ia, ib, ic)는 일반적으로 PWM 주기 중간(tPWM,M)에서 및/또는 PWM 주기 끝(tPWM,E)에서 측정된다.
도 3b에는, PWM 주기 지속 시간(TPWM)당 단 하나의 수동 스위칭 상태를 갖는 PWM 듀티 팩터들이 예로서 도시어 있으며, 이 수동 스위칭 상태는 PWM 주기 끝(tPWM,E)에서 끝난다. PWM 듀티 팩터의 상응하는 결정을 통해, 수동 스위칭 상태의 지속 시간은 특히 최대로 선택되며, 컨트롤러(50)에 의해 결정된 주입 전압(uinj)이 달성된다. 이 경우, 제 1 및 제 2 상전류(ia, ib)는 PWM 듀티 팩터에 따라 공급되는 주입 전압(uinj)으로 인해 발생한 와전류가 이미 감쇠된 수동 스위칭 상태의 마지막 1/3 내에서 검출될 수 있다. 특히, 상전류 측정이 PWM 주기 끝(tPWM,E)에서 수행되므로, 와전류가 최대한 감쇠된다. 또한 적어도 하나의 PWM 주기 내의 모든 위상에 대한 PWM 듀티 팩터의 포지티브 PWM 펄스가 공동 수직 축 대칭을 갖는다는 것을 알 수 있다.
도 3c 및 도 3d에는 PWM 주기 지속 시간(TPWM)당 2개의 수동 스위칭 상태를 갖는 PWM 듀티 팩터가 도시되어 있다. 제 1 수동 스위칭 상태는 PWM 주기 중간(tPWM,M)에서 끝나고 제 2 수동 스위칭 상태는 PWM 주기 끝(tPWM,E)에서 끝난다. 이 경우, 상전류(ia, ib)는 각각의 수동 스위칭 상태의 마지막 1/3 내에서 PWM 주기당 두 번 측정될 수 있다. 특히 PWM 주기 중간(tPWM,M)에서 한 번 그리고 주기 끝(tPWM,E)에서, 그에 따라 수동 스위칭 상태의 각각의 끝에서 한 번 측정될 수 있다. PWM 듀티 팩터의 해당 결정에 의해, 두 수동 스위칭 상태의 지속 시간은 특히 실질적으로 동일하다.
또한, 여기서도 적어도 하나의 PWM 주기 내의 모든 위상에 대한 PWM 듀티 팩터의 포지티브 PWM 펄스가 공동 수직 축 대칭을 갖는다는 것을 알 수 있다.
특히, PWM 듀티 팩터는, 적어도 제 1 상전류(ia)와 제 2 상전류(ib)가 측정되어야 하는 두 개의 연속적인 수동 스위칭 상태의 끝들 사이의 지속 시간이 일정하고 따라서 상전류 측정에서 일정한 샘플링 주파수가 얻어질 수 있는 방식으로 선택된다. 이를 위해 연속적인 상전류 측정의 시점들도 상응하게 선택되어야 한다.
10: 전기 기계
40: 인버터

Claims (9)

  1. PWM 제어 인버터(40)에 의해 공급되는 적어도 3상의 전기 회전 기계(10)의 회전자 위치를 결정하는 방법으로서,
    a. 컨트롤러 샘플링 주기 동안 주입 전압(uinj)을 결정하는 단계로서, 상기 주입 전압은 상기 전기 기계(10)를 제어하기 위해 컨트롤러(50)에 의해 지정된 전압(ucontrol)과 추가 고주파 전압(uhf)으로 구성되는, 상기 주입 전압 결정 단계,
    b. 단계 a에서 결정된 주입 전압(uinj)에 따라, 수동 스위칭 상태가 각각 PWM 주기 중간(tPWM,M) 및/또는 PWM 주기 끝(tPWM,E)에서 끝나는 방식으로 PWM 듀티 팩터를 결정하는 단계,
    c. 상기 전기 기계(10)를 제어하기 위해, 컨트롤러 샘플링 주기 이후 적어도 하나의 PWM 주기에서, 단계 b에서 결정된 PWM 듀티 팩터로 상기 인버터(40)를 제어하는 단계,
    d. 상기 전기 기계(10)의 모든 상전류(ia, ib, ic)의 전류 프로파일을 얻기 위해 적어도 하나의 제 1 상전류(ia)와 동시에 제 2 상전류(ib)를 PWM 동기로 측정하는 단계로서, 상기 측정은 적어도 하나의 PWM 주기 내에서 각각 상기 수동 스위칭 상태의 시간상 마지막 1/3에 수행되는, 상기 PWM 동기 측정 단계,
    e. 단계 d에서 얻은 전류 프로파일 및 단계 a에서 공급되는 고주파 전압(uhf)에 따라 회전자 위치를 결정하는 단계를 포함하는 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 단계 d에서, 적어도 상기 제 1 상 전류(ia) 및 상기 제 2 상 전류(ib)는 각각 상기 수동 스위칭 상태의 끝에서 측정되는 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 단계 d에서 측정이 이루어져야 하는 상기 수동 스위칭 상태의 지속 시간이 최대로 긴 방식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 수동 스위칭 상태가 각각 PWM 주기 중간(tPWM,M) 및 PWM 주기 끝(tPWM,E)에서 끝나는 방식으로 결정되고, 단계 d에서 적어도 상기 제 1 상전류(ia) 및 상기 제 2 상전류(ib)는 PWM 주기 내에서 수동 스위칭 상태당 한 번 측정되는 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 단계 d에서 측정이 이루어져야 하는 2개의 수동 스위칭 상태의 지속 시간들이 실질적으로 동일한 방식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 적어도 하나의 PWM 주기 내의 모든 위상에 대한 PWM 듀티 팩터의 포지티브 PWM 펄스가 공동 수직 축 대칭을 갖는 방식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b에서 PWM 듀티 팩터는 적어도 상기 제 1 상전류(ia)와 상기 제 2 상전류(ib)가 측정되어야 하는 2개의 연속적인 수동 스위칭 상태의 끝들 사이의 지속 시간이 일정한 방식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d에서 적어도 상기 제 1 상전류(ia) 및 상기 제 2 상전류(ib)는 측정될 각각의 위상에 대해 적어도 하나의 전류 센서(55)에 의해 그리고 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기에 의해 측정되고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 상전류(ia, ib)가 각각 미리 정해진 시점에서 측정될 수 있는 방식으로 설계되며, 상기 아날로그-디지털 변환기는 특히 SAR 아날로그-디지털 변환기인 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계의 회전자 위치를 결정하는 방법.
  9. 적어도 3상으로 회전하도록 설계되고 PWM 제어 인버터(40)에 의해 전력이 공급되는 전기 기계(10)에 있어서,
    상기 전기 기계(10)는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계(10).
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