WO2010112258A2 - Synchro drive comprising an electric machine - Google Patents

Synchro drive comprising an electric machine Download PDF

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WO2010112258A2
WO2010112258A2 PCT/EP2010/051679 EP2010051679W WO2010112258A2 WO 2010112258 A2 WO2010112258 A2 WO 2010112258A2 EP 2010051679 W EP2010051679 W EP 2010051679W WO 2010112258 A2 WO2010112258 A2 WO 2010112258A2
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WO
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rotary field
field drive
rotary
observer
point voltage
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/051679
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ioan Serban
Ulrich Vollmer
Eckart Mayer-John
Dirk Lamprecht
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/12—Observer control, e.g. using Luenberger observers or Kalman filters

Definitions

  • the invention relates to a rotary field drive with an electric machine, in particular electric motor and / or generator.
  • the electric machine has at least two coils connected to a star point, in particular stator coils, and a control unit connected to the electric machine.
  • the control unit is L 5 designed to energize the coils for generating a rotating field.
  • control unit is formed in the rotary field drive of the type mentioned, at least one neutral point voltage of the neutral point or to detect at least one star point of the rotary field drive and to energize the rotary field drive in dependence on the neutral point voltage.
  • control unit formed in this way, it is advantageously possible to save a current sensor, in particular current detection resistors, or an inductively designed current sensing sensor.
  • control unit has an observer unit which is designed to ascertain an energization state of the rotary field drive as a function of the neutral point voltage by estimation, and to generate a treasure data set or a treasure signal, wherein the estimated LO data set or the treasure Signal determined by estimating
  • the control unit is preferably further configured to energize the rotary field drive in dependence on the treasure data set or the treasure signal.
  • control unit can advantageously determine the Bestro- L 5 mungsTalk the rotary field drive, if, for example, a for
  • the observer unit preferably has at least one Kalman filter. Through the Kalman filter, the observer unit can advantageously be low cost? 0 are provided.
  • the observer unit may additionally or independently of the Kalman filter have a Hautus filter or a Gilbert filter.
  • the observer unit can advantageously form a control system which advantageously draws on individual eigenvectors and / or eigenvalues.
  • the observer unit has a Luenberger observer.
  • the Luenberger observer can react favorably to disturbances and / or inaccuracies in the control system.
  • the observer unit is configured to form a difference between estimated 30 and detected neutral point voltage.
  • the rotary field drive in particular the control unit is formed in this embodiment, the electric machine, in particular electric motor and / or generator to power depending on the difference.
  • the current status of the rotary field drive in particular the magnitude of the phase currents and / or the phase of the phase currents can advantageously be estimated with high accuracy.
  • a strand is formed, for example, by a stator coil or armature coil.
  • the observer unit may in another embodiment - or in addition to the observers described above - have a fuzzy logic unit.
  • the fuzzy logic unit can advantageously form a control system, which is designed to detect an energization of the rotary field drive, in particular the electric machine, in L O depending on blurred input parameters.
  • Input parameters may be, for example, the star point voltage, an intermediate circuit current, a temperature of the electric machine or a rotor position detected by means of a rotor position sensor.
  • the rotor position sensor may be formed, for example, by at least one Hall sensor.
  • control unit is formed, the rotary field drive, for example
  • the currents estimated by the observer unit can thus be 2-pi-periodic, in particular sinusoidal, rectangular or trapezoidal or a combination of these.
  • the electric machine in particular the electric motor on a magnetically unbalanced rotor.
  • a stator inductance preferably in a d-q system, is designed such that the stator inductance L d is not equal to the stator inductance L q .
  • Such a magnetically asymmetrical rotor can be provided, for example, in that permanent magnets of the rotor, in particular in the case of a permanent magnetically formed rotor, are not arranged rotationally symmetrically.
  • Exemplary embodiments for an electric motor of the type described above are an electronically commutated electric motor or a permanent-magnet and / or excited-state synchronous machine.
  • the electric motor is an asynchronous machine.
  • the asynchronous machine may for example have a squirrel cage.
  • the invention also relates to a power steering with an electric motor of the type described above.
  • the power steering can advantageously be part of a vehicle, in particular of a motor vehicle.
  • the rotary field drive is part of a hybrid drive, for example a hybrid drive of a motor vehicle.
  • a motor vehicle may have the rotary field drive as part of an electric drive for moving the motor vehicle.
  • the invention also relates to a power tool with an electric motor of the type described above.
  • the power tool may be, for example, a hand-held drill, a hammer drill, a percussion hammer or a stand drill.
  • the invention also relates to a method for operating a driven by a rotating field electric motor.
  • the rotating field is generated as a function of the estimated current status.
  • Figure 1 shows an embodiment of a rotary field drive with an observer unit
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a rotary field drive with an observer unit and a differential element, which is designed to form a difference from an estimated and a detected neutral point voltage, wherein the three-phase field drive can be energized as a function of the difference;
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a method for operating an electric motor driven by means of a rotating field.
  • Figure 1 shows - schematically - an embodiment of a rotary field drive 1.
  • the rotary field drive 1 comprises an electric motor 10 having a stator
  • the electric motor 10 also has a Hall sensor 15, which is designed to detect a rotor angle, in particular rotor position of the rotor 11 and / or a rotational speed of the rotor 11, and a rotor angle and / or rotational speed
  • the rotary field drive 1 also has an observer unit 18.
  • the observer unit 18 has a Kalman filter 19.
  • the rotary field drive 1 also has a processing unit 20.
  • the processing unit 20 is formed for example by a microprocessor or a micro-L 5 controller.
  • the processing unit 20 has a current regulator 22 and a pulse generator 24.
  • the pulse generator 24 is designed for example as a pulse signal generator, in particular pulse width modulator.
  • the rotary field drive 1 also has an inverter 26.
  • the inverter 26 has a control input 27 and is formed, at least two, in this Aus-.
  • Example 3 three phase voltages for generating phase currents for
  • the rotary field drive 1 also has a DC link capacitor 28 and an electrical system 30 with a battery.
  • the electric motor 10 has a terminal 34, a terminal 36 and a
  • the terminal 34 is connected to a first terminal of a stator coil 14, the terminal 36 to a first terminal of a stator coil 16, and the terminal 38 to a first terminal of a stator coil 12 of the electric motor 10.
  • the stator coils 12, 14 and 16 each have one
  • the Hall sensor 15 of the electric motor 10 is connected on the output side to an output 37, the output 37 being connected to the observer unit 18 via a connecting line 46. is bound.
  • the output 37 is also connected via a connecting line 47 to the current regulator 22, so that the current regulator 22 can receive from the Hall sensor 15 a rotor angle signal representing a rotor position.
  • the observer unit 18, and there the Kalman filter 19 is on the output side via a
  • the processing unit 20 is also connected on the input side to an input 32 for a control signal representing a torque to be delivered, in particular current setpoint signal.
  • the current controller 22 is connected to the input 32 on the input side. The current controller 22 is off
  • connection line 50 is connected to a connection line 42 via a connection node.
  • the observer unit 18 is connected on the input side via the connection line 42 to the connection node and thus to the connection line 50.
  • the pulse generator 24 is connected on the output side via a connecting line 48 to a control input 27 of the inverter 26.
  • the converter 20 is connected on the input side via a connecting line 52 to the DC link capacitor 28 and can receive via the connecting line 52 a smoothed from the DC link capacitor 28 supply voltage.
  • the 10 schennikkondensator 28 is the input side connected via a connecting line 54 to the electrical system 30.
  • the electrical system 30 is, for example, an electrical system of a motor vehicle.
  • the rotary field drive 1 which may be part of a power steering of a> 5 motor vehicle, for example, at the input 32, a control signal, in particular
  • the processing unit 20 can receive the control signal on the input side and in particular generate a control signal representing the stator currents by means of the current regulator 22 and send it via the connection line 50 to the pulse generator 24 and via the connection line 42 to the observer unit 18.
  • the current controller 22 can receive via the connecting line 40 on the input side a current signal generated by the observer unit 18, which has an estimated value of the observer unit 18 current value, in particular BestromungsTalk the stator coils 12, 14, and 16 represents.
  • the current regulator 22 can, depending on the estimated current value received on the input side, which corresponds to an actual energization state of the rotary field drive, in particular of the stator of the electric motor 10, as a function of the rotor angle received via the connection line 47.
  • the current controller may, for example, a proportional-integral controller, a proportional-integral-derivative controller
  • the pulse generator 24 can generate a pulsed control pattern and generate a control signal corresponding to the pulsed control pattern and output this on the output side via the connecting line 48 to the control input 27.
  • the converter 26 can receive the control signal, which is generated by the pulse generator 24, at the input 27 and can supply the stator coils 12, 14 and 16 in dependence on the control signal received at the input 27, by means of the stator coils 12, 14 and 16 magnetic rotating field for rotating the rotor 1 1 of the electric motor
  • the inverter 26 is supplied on the input side via the connecting line 52 and via the intermediate circuit capacitor 28 and further via the connecting line 54 with a DC voltage from the electrical system 30.
  • the observer unit 18 can receive via the connecting line 46 a rotor angle signal generated by the sensor 15 and provided at the output 37, which represents a rotor position of the rotor 11 of the electric motor 10. Depending on the speed signal received via the connecting line 46 and depending on the neutral point voltage of the star point terminal 35 received via the connecting line 44, the observer unit 18 can determine an energizing state, in particular an absolute value of
  • Phase currents in particular of the currents flowing through the stator coils 12, 14 and 16, and / or a phase of the phase currents, in particular of the stator coil currents of the stator coils 12, 14 and 16 relative to one another, in particular by means of the Kalman filter 19 and corresponding to the estimated current state. generate sweeping sweep signal or a sweep data set and output the sweep signal or the sweep dataset via the connection line 40 to the processing unit 20.
  • the processing unit 20 may, for example, carry out coordinate transformations depending on the sweep signal received via the connecting line 40 and, for example, generate a current signal from the sweep signal which determines the current status of the stator coils 12, 14 and
  • 16 is represented in a rotor coordinate system, in particular in a q-d coordinate system.
  • FIG. 2 shows-schematically-an exemplary embodiment of a rotary field drive 5.
  • the rotary field drive 5 has in comparison to the rotary field drive 1 shown in FIG. 1 corresponding components, wherein components each having the same reference numeral in Figure 2 have the same function and the same properties as the corresponding components shown in Figure 1.
  • the electric motor 10 in Figure 2 has - in contrast to the electric motor 10 in Figure 1 - in addition to the electric motor 10 shown in Figure 1, a temperature sensor 64 which is formed and arranged, a temperature, in particular of the stator and / or the rotor to detect the electric motor 10 and generate a temperature corresponding to the detected temperature signal and this
  • the temperature sensor 64 is connected to an observer unit 17 by means of the connecting line 58.
  • the rotary field drive 5 in FIG. 2 has the observer unit 17 instead of the observer unit 18 in FIG.
  • the observer unit 17 is connected on the input side to the connecting line 42 and thus to the current regulator 22.
  • the observer unit 17 is connected on the output side via the connecting line 40 to the current regulator 22.
  • the observer unit 17 is connected on the input side via the connecting line 46 to the output 37, the output 37 being connected to the Hall sensor 15.
  • 17 is the input side also connected via the connecting line 44 to the neutral point 30 connection 35.
  • the observer unit 17, unlike the observer unit 18 in FIG. 1, has a differential element 62.
  • the differential element 62 is connected to the connection line 44 with a positive input and thus connected to the star point connection 35. the.
  • the differential element 62 has a negative input, which is connected via a connecting line 56 to an observer 60 of the observer unit 17.
  • the observer 60 is connected on the input side to the connecting line 46 and thus via the connection 37 to the Hall sensor 15.
  • the observer 60 is also connected on the input side via a connecting line 54 with an estimator 66.
  • the estimation element 66 is designed, depending on the temperature signal received on the input side via the connection line 58, a line resistance and / or an inductance of the stator coils 12, 14 and 16 -for each of the coils 12, 14 and 16 separately.
  • the observer 60 is designed in dependence on the signal representing the estimation result, which represent strand resistances and / or the inductances.
  • the observer 60 is configured to determine an estimated neutral point voltage from the estimated signal and to present an estimated neutral point voltage signal representing the estimated neutral point voltage.
  • the observer 60 is designed to output the estimated neutral-point voltage signal via> 5 the connecting line 56 to the negative input of the differential element 62.
  • the differential element 62 is formed from the signal received via the connecting line 44, which represents the neutral point voltage, and from the estimated value received via the connecting line 56, which represents the estimated neutral-point voltage of the rotary field drive.
  • FIG. 3 shows-schematically-an exemplary embodiment of a method 70 for operating a rotary field drive.
  • a star point voltage-in particular derived from the rotating field- is detected in a step 72.
  • a state of the rotating field in particular a
  • the energized state comprises, for example, an amount and / or a phase of a rotating field coil, of two rotating field coils or of all rotating field coils.
  • a rotating field coil may be a stator coil and / or an armature coil.
  • a difference is formed from a detected neutral point voltage and an estimated neutral point voltage, and the estimated current state of the rotary field is corrected by means of the difference.
  • the rotating field is generated as a function of L 5 from the estimated current status.
  • the step 76 can also - omitted by dashed lines - omitted.

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Drehfeldantrieb mit einer ElektromaschineRotary field drive with an electric machine
L O Stand der TechnikL O state of the art
Die Erfindung betrifft einen Drehfeldantrieb mit einer Elektromaschine, insbesondere Elektromotor und/oder Generator. Die Elektromaschine weist wenigstens zwei mit einem Sternpunkt verbundene Spulen, insbesondere Statorspulen, und eine mit der Elektromaschine verbundene Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist L 5 ausgebildet, die Spulen zum Erzeugen eines Drehfeldes zu bestromen.The invention relates to a rotary field drive with an electric machine, in particular electric motor and / or generator. The electric machine has at least two coils connected to a star point, in particular stator coils, and a control unit connected to the electric machine. The control unit is L 5 designed to energize the coils for generating a rotating field.
Aus der DE 1 1 2004 000 414 T5 ist ein Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors bekannt, wobei bei dem Wechselstrommotor Strangströme von dem Stator des Wechselstrommotors mittels Stromerfassungswiderständen erfasst werden und mittels einer Vektorsteue- > 0 rungs- und Berechnungseinheit in Abhängigkeit der zuvor erfassten Strangströme ein Geschwindigkeitswert des Wechselstrommotors mittels eines Magnetgeschwindigkeitsbeobachters geschätzt wird.From DE 1 1 2004 000 414 T5 a vector control method for an AC motor without using a sensor is known, wherein in the AC motor phase currents are detected by the stator of the AC motor by means of current detection resistors and by means of a Vektorsteue-> O and calculating unit depending on the previously detected strand currents, a speed value of the AC motor is estimated by means of a magnetic speed observer.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
>5 Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit bei dem Drehfeldantrieb der eingangsgenannten Art ausgebildet, wenigstens eine Sternpunktspannung des Sternpunktes oder wenigstens eines Sternpunktes des Drehfeldantriebs zu erfassen und den Drehfeldantrieb in Abhängigkeit der Sternpunktspannung zu bestromen.> 5 According to the invention, the control unit is formed in the rotary field drive of the type mentioned, at least one neutral point voltage of the neutral point or to detect at least one star point of the rotary field drive and to energize the rotary field drive in dependence on the neutral point voltage.
Durch die so ausgebildete Steuereinheit kann vorteilhaft ein Stromsensor, insbesondere Stromerfassungswiderstände, oder ein induktiv ausgebildeter Stromer- 5 fassungssensor eingespart werden.By virtue of the control unit formed in this way, it is advantageously possible to save a current sensor, in particular current detection resistors, or an inductively designed current sensing sensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit ein Beobachtereinheit auf, welche ausgebildet ist, einen Bestromungszustand des Drehfeldantriebs in Abhängigkeit der Sternpunktspannung durch Schätzen zu ermitteln, und einen Schatz-Datensatz oder ein Schatz-Signal zu erzeugen, wobei der Schätz- L O Datensatz beziehungsweise das Schatz-Signal den durch Schätzen ermitteltenIn a preferred embodiment, the control unit has an observer unit which is designed to ascertain an energization state of the rotary field drive as a function of the neutral point voltage by estimation, and to generate a treasure data set or a treasure signal, wherein the estimated LO data set or the treasure Signal determined by estimating
Bestromungszustand repräsentiert. Die Steuereinheit ist bevorzugt weiter ausgebildet, den Drehfeldantrieb in Abhängigkeit von dem Schatz-Datensatz beziehungsweise dem Schatz-Signal zu bestromen.Current status represents. The control unit is preferably further configured to energize the rotary field drive in dependence on the treasure data set or the treasure signal.
Durch die Beobachtereinheit kann die Steuereinheit vorteilhaft den Bestro- L 5 mungszustand des Drehfeldantriebs ermitteln, wenn beispielsweise eine zumBy the observer unit, the control unit can advantageously determine the Bestro- L 5 mungszustand the rotary field drive, if, for example, a for
Ermitteln des Bestromungszustandes erforderliche Redundanz der Eingangsdaten nicht, oder nur teilweise zur Verfügung steht.Determining the Bestromungszustandes required redundancy of the input data is not, or only partially available.
Bevorzugt weist die Beobachtereinheit wenigstens einen Kaiman-Filter auf. Durch das Kaiman-Filter kann die Beobachtereinheit vorteilhaft aufwandsgünstig ? 0 bereitgestellt werden.The observer unit preferably has at least one Kalman filter. Through the Kalman filter, the observer unit can advantageously be low cost? 0 are provided.
Die Beobachtereinheit kann - zusätzlich oder unabhängig von dem Kaiman-Filter ein - Hautus-Filter oder ein Gilbert-Filter aufweisen. Durch das Hautus-Filter oder das Gilbert-Filter kann die Beobachtereinheit vorteilhaft ein Regelsystem bilden, welches sich vorteilhaft auf einzelne Eigenvorgänge und/oder Eigenwerte be- .5 zieht.The observer unit may additionally or independently of the Kalman filter have a Hautus filter or a Gilbert filter. By means of the Hautus filter or the Gilbert filter, the observer unit can advantageously form a control system which advantageously draws on individual eigenvectors and / or eigenvalues.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Beobachtereinheit einen Luen- berger-Beobachter auf. Der Luenberger-Beobachter kann vorteilhaft auf Störungen und/oder Ungenauigkeiten in dem Regelsystem reagieren.In an advantageous embodiment, the observer unit has a Luenberger observer. The Luenberger observer can react favorably to disturbances and / or inaccuracies in the control system.
Bevorzugt ist die Beobachtereinheit ausgebildet, eine Differenz aus geschätzter 30 und erfasster Sternpunktspannung zu bilden. Der Drehfeldantrieb, insbesondere die Steuereinheit ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, die Elektromaschine, insbesondere Elektromotors und/oder Generator in Abhängigkeit der Differenz zu bestromen. Dadurch kann vorteilhaft der Bestromungszustand des Drehfeldantriebs, insbesondere der Betrag der Strangströme und/oder die Phase der Strangströme mit einer hohen Genauigkeit geschätzt werden. Ein Strang ist bei- 5 spielsweise durch eine Statorspule oder Ankerspule gebildet.Preferably, the observer unit is configured to form a difference between estimated 30 and detected neutral point voltage. The rotary field drive, in particular the control unit is formed in this embodiment, the electric machine, in particular electric motor and / or generator to power depending on the difference. As a result, the current status of the rotary field drive, in particular the magnitude of the phase currents and / or the phase of the phase currents can advantageously be estimated with high accuracy. A strand is formed, for example, by a stator coil or armature coil.
Die Beobachtereinheit kann in einer anderen Ausführungsform - oder zusätzlich zu den vorbeschriebenen Beobachtern - eine Fuzzy-Logikeinheit aufweisen. Die Fuzzy-Logikeinheit kann vorteilhaft ein Regelsystem bilden, welches ausgebildet ist, ein Bestromen des Drehfeldantriebs, insbesondere der Elektromaschine, in L O Abhängigkeit von unscharfen Eingangsparametern zu erfassen. Die unscharfenThe observer unit may in another embodiment - or in addition to the observers described above - have a fuzzy logic unit. The fuzzy logic unit can advantageously form a control system, which is designed to detect an energization of the rotary field drive, in particular the electric machine, in L O depending on blurred input parameters. The blurred
Eingangsparameter können beispielsweise die Sternpunktspannung, ein Zwi- schenkreisstrom, eine Temperatur der Elektromaschine oder eine mittels eines Rotorlagesensors erfasste Rotorlage sein. Der Rotorlagesensor kann beispielsweise durch wenigstens einen Hallsensor gebildet sein.Input parameters may be, for example, the star point voltage, an intermediate circuit current, a temperature of the electric machine or a rotor position detected by means of a rotor position sensor. The rotor position sensor may be formed, for example, by at least one Hall sensor.
L 5 Bevorzugt ist die Steuereinheit ausgebildet, den Drehfeldantrieb, beispielsweiseL 5 Preferably, the control unit is formed, the rotary field drive, for example
Statorspulen der Elektromaschine, insbesondere des Elektromotors, mittels wenigstens eines 2-Pi-periodischen Stromes, beispielsweise wenigstens eines sinusförmigen, wenigstens eines rechteckförmigen oder wenigstens eines trapezförmigen Stromes oder wenigstens eines anders geformten 2-Pi-periodischenStatorspulen the electric machine, in particular of the electric motor, by means of at least one 2-pi-periodic current, for example at least one sinusoidal, at least one rectangular or at least one trapezoidal current or at least one differently shaped 2-pi-periodic
? 0 Stromes, oder einer Kombination aus diesen anzusteuern. Die von der Beobachtereinheit geschätzten Ströme können somit 2-Pi-periodisch, insbesondere sinusförmig, rechteckförmig oder trapezförmig oder eine Kombination aus diesen sein.? 0 current, or a combination of these to control. The currents estimated by the observer unit can thus be 2-pi-periodic, in particular sinusoidal, rectangular or trapezoidal or a combination of these.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Elektromaschine, insbesondere der Elektromotor einen magnetisch unsymmetrischen Rotor auf. Bei einem mag- >5 netisch unsymmetrischen Rotor ist eine Statorinduktivität, bevorzugt in einem d- q-System, derart ausgebildet, dass die Statorinduktivität Ld ungleich der Statori- duktivität Lq ist.In an advantageous embodiment, the electric machine, in particular the electric motor on a magnetically unbalanced rotor. In the case of a magnetically asymmetrical rotor, a stator inductance, preferably in a d-q system, is designed such that the stator inductance L d is not equal to the stator inductance L q .
Ein solcher magnetisch unsymmetrischer Rotor kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass insbesondere bei einem permanentmagnetisch ausge- 30 bildeten Rotor Permanentmagnete des Rotors nicht rotationssymmetrisch angeordnet sind. Beispielhafte Ausführungsformen für einen Elektromotor der vorbeschriebenen Art sind ein elektronisch kommutierter Elektromotor oder eine permanenterregte und/oder fremderregte Synchronmaschine.Such a magnetically asymmetrical rotor can be provided, for example, in that permanent magnets of the rotor, in particular in the case of a permanent magnetically formed rotor, are not arranged rotationally symmetrically. Exemplary embodiments for an electric motor of the type described above are an electronically commutated electric motor or a permanent-magnet and / or excited-state synchronous machine.
In einer anderen Ausführungsform ist der Elektromotor eine Asynchronmaschine. 5 Die Asynchronmaschine kann beispielsweise einen Käfigläufer aufweisen.In another embodiment, the electric motor is an asynchronous machine. 5 The asynchronous machine may for example have a squirrel cage.
Die Erfindung betrifft auch eine Servolenkung mit einem Elektromotor der vorbeschriebenen Art. Die Servolenkung kann vorteilhaft Bestandteil eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs sein.The invention also relates to a power steering with an electric motor of the type described above. The power steering can advantageously be part of a vehicle, in particular of a motor vehicle.
In einer anderen Ausführungsform ist der Drehfeldantrieb Bestandteil eines Hyb- L O ridantriebs, beispielsweise eines Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs. Unabhängig von dem Hybridantrieb kann ein Kraftfahrzeug den Drehfeldantrieb als Bestandteil eines Elektroantriebs zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs aufweisen.In another embodiment, the rotary field drive is part of a hybrid drive, for example a hybrid drive of a motor vehicle. Regardless of the hybrid drive, a motor vehicle may have the rotary field drive as part of an electric drive for moving the motor vehicle.
Die Erfindung betrifft auch ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor der vorbeschriebenen Art. Das Elektrowerkzeug kann beispielsweise eine Handbohrma- L 5 schine, ein Bohrhammer, ein Schlaghammer oder eine Ständerbohrmaschine sein.The invention also relates to a power tool with an electric motor of the type described above. The power tool may be, for example, a hand-held drill, a hammer drill, a percussion hammer or a stand drill.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines mittels eines Drehfeldes getriebenen Elektromotors. Bei dem Verfahren wird eine - insbesondere in Abhängigkeit von dem Drehfeld erzeugte - Sternpunktspannung - beispielsweise ? 0 an einem Sternpunktanschluss - erfasst und ein Zustand des Drehfeldes, insbesondere ein Bestromungszustand in Abhängigkeit der Sternpunktspannung, bevorzugt durch Schätzen ermittelt. Weiter bevorzugt erfolgt ein Erzeugen des Drehfeldes in Abhängigkeit von dem geschätzten Bestromungszustand.The invention also relates to a method for operating a driven by a rotating field electric motor. In the method, a - in particular depending on the rotating field generated - neutral point voltage - for example? 0 at a star point terminal - detected and a state of the rotating field, in particular a Bestromungszustand depending on the neutral point voltage, preferably determined by estimation. More preferably, the rotating field is generated as a function of the estimated current status.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausfüh- >5 rungsbeispielen beschrieben.The invention will now be described below with reference to figures and further exemplary embodiments.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Drehfeldantrieb mit einer Beobachtereinheit;Figure 1 shows an embodiment of a rotary field drive with an observer unit;
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Drehfeldantrieb mit einer Beobachtereinheit und einem Differenzglied, welches ausgebildet ist, aus einer ge- 30 schätzten und einer erfassten Sternpunktspannung eine Differenz zu bilden, wobei der Drehfeldantrieb in Abhängigkeit der Differenz bestromt werden kann; Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Betreiben eines mittels eines Drehfeldes getriebenen Elektromotors.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a rotary field drive with an observer unit and a differential element, which is designed to form a difference from an estimated and a detected neutral point voltage, wherein the three-phase field drive can be energized as a function of the difference; FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a method for operating an electric motor driven by means of a rotating field.
Figur 1 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für einen Drehfeldantrieb 1. Der Drehfeldantrieb 1 weist einen Elektromotor 10 mit einem Stator umfassendFigure 1 shows - schematically - an embodiment of a rotary field drive 1. The rotary field drive 1 comprises an electric motor 10 having a stator
5 wenigstens zwei Statorspulen, in diesem Ausführungsbeispiel drei Statorspulen, nämlich eine Statorspule 12, eine Statorspule 14 und eine Statorspule 16 auf. Der Elektromotor 10 weist auch einen Hallsensor 15 auf, welcher ausgebildet ist, einen Rotorwinkel, insbesondere Rotorlage des Rotors 11 und/oder eine Drehzahl des Rotors 1 1 zu erfassen und ein dem Rotorwinkel und/oder der Drehzahl5 at least two stator coils, in this embodiment, three stator coils, namely a stator coil 12, a stator coil 14 and a stator 16 on. The electric motor 10 also has a Hall sensor 15, which is designed to detect a rotor angle, in particular rotor position of the rotor 11 and / or a rotational speed of the rotor 11, and a rotor angle and / or rotational speed
L O entsprechendes Ausgangssignal zu erzeugen. Der Drehfeldantrieb 1 weist auch eine Beobachtereinheit 18 auf. Die Beobachtereinheit 18 weist ein Kaiman-Filter 19 auf.L O to produce corresponding output signal. The rotary field drive 1 also has an observer unit 18. The observer unit 18 has a Kalman filter 19.
Der Drehfeldantrieb 1 weist auch eine Verarbeitungseinheit 20 auf. Die Verarbeitungseinheit 20 ist beispielsweise durch einen Mikroprozessor oder einen Mikro- L 5 Controller gebildet. Die Verarbeitungseinheit 20 weist einen Stromregler 22 und einen Pulsgenerator 24 auf. Der Pulsgenerator 24 ist beispielsweise als Pulssignalgenerator, insbesondere Pulsweitenmodulator ausgebildet.The rotary field drive 1 also has a processing unit 20. The processing unit 20 is formed for example by a microprocessor or a micro-L 5 controller. The processing unit 20 has a current regulator 22 and a pulse generator 24. The pulse generator 24 is designed for example as a pulse signal generator, in particular pulse width modulator.
Der Drehfeldantrieb 1 weist auch einen Umrichter 26 auf. Der Umrichter 26 weist einen Steuereingang 27 auf und ist ausgebildet, wenigstens zwei, in diesem Aus- ? 0 führungsbeispiel drei Strangspannungen zum Erzeugen von Strangströmen zumThe rotary field drive 1 also has an inverter 26. The inverter 26 has a control input 27 and is formed, at least two, in this Aus-. Example 3 three phase voltages for generating phase currents for
Erzeugen eines Drehfeldes in Abhängigkeit wenigstens eines am Steuereingang 27 empfangenen Steuersignals zu erzeugen und die Strangströme ausgangssei- tig auszugeben. Der Drehfeldantrieb 1 weist auch einen Zwischenkreiskondensa- tor 28 und ein Bordnetz 30 mit einer Batterie auf.Generating a rotating field in response to at least one control signal received at the control input 27 to generate and output the string currents output side. The rotary field drive 1 also has a DC link capacitor 28 and an electrical system 30 with a battery.
>5 Der Elektromotor 10 weist einen Anschluss 34, einen Anschluss 36 und einen> 5 The electric motor 10 has a terminal 34, a terminal 36 and a
Anschluss 38 auf. Der Anschluss 34 ist mit einem ersten Anschluss einer Statorspule 14, der Anschluss 36 mit einem ersten Anschluss einer Statorspule 16 und der Anschluss 38 mit einem ersten Anschluss einer Statorspule 12 des E- lektromotors 10 verbunden. Die Statorspulen 12, 14 und 16 weisen jeweils einenConnection 38 on. The terminal 34 is connected to a first terminal of a stator coil 14, the terminal 36 to a first terminal of a stator coil 16, and the terminal 38 to a first terminal of a stator coil 12 of the electric motor 10. The stator coils 12, 14 and 16 each have one
30 zweiten Anschluss auf, wobei die zweiten Anschlüsse jeweils mit einem Stern- punktanschluss 35 des Elektromotors 10 verbunden sind. Der Hallsensor 15 des Elektromotors 10 ist ausgangsseitig mit einem Ausgang 37 verbunden, wobei der Ausgang 37 über eine Verbindungsleitung 46 mit der Beobachtereinheit 18 ver- bunden ist. Der Ausgang 37 ist auch über eine Verbindungsleitung 47 mit dem Stromregler 22 verbunden, so dass der Stromregler 22 von dem Hallsensor 15 ein eine Rotorlage repräsentierendes Rotorwinkelsignal empfangen kann. Die Beobachtereinheit 18, und dort das Kaiman-Filter 19 ist ausgangsseitig über eine30 second terminal, wherein the second terminals are each connected to a star point connection 35 of the electric motor 10. The Hall sensor 15 of the electric motor 10 is connected on the output side to an output 37, the output 37 being connected to the observer unit 18 via a connecting line 46. is bound. The output 37 is also connected via a connecting line 47 to the current regulator 22, so that the current regulator 22 can receive from the Hall sensor 15 a rotor angle signal representing a rotor position. The observer unit 18, and there the Kalman filter 19 is on the output side via a
5 Verbindungsleitung 40 mit der Verarbeitungseinheit 20 und dort mit dem Stromregler 22 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 20 ist auch eingangsseitig mit einem Eingang 32 für ein ein abzugebendes Drehmoment repräsentierendes Steuersignal, insbesondere Stromsollwertsignal verbunden. Der Stromregler 22 ist eingangsseitig mit dem Eingang 32 verbunden. Der Stromregler 22 ist aus-5 connecting line 40 to the processing unit 20 and there connected to the current controller 22. The processing unit 20 is also connected on the input side to an input 32 for a control signal representing a torque to be delivered, in particular current setpoint signal. The current controller 22 is connected to the input 32 on the input side. The current controller 22 is off
L 0 gangsseitig über eine Verbindungsleitung 50 mit dem Pulsgenerator 24 verbunden. Die Verbindungsleitung 50 ist über einen Verbindungsknoten mit einer Verbindungsleitung 42 verbunden. Die Beobachtereinheit 18 ist eingangsseitig über die Verbindungsleitung 42 mit dem Verbindungsknoten und so mit der Verbindungsleitung 50 verbunden.L 0 on the output side connected via a connecting line 50 to the pulse generator 24. The connection line 50 is connected to a connection line 42 via a connection node. The observer unit 18 is connected on the input side via the connection line 42 to the connection node and thus to the connection line 50.
L 5 Der Pulsgenerator 24 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 48 mit einem Steuereingang 27 des Umrichters 26 verbunden. Der Umrichter 20 ist eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 52 mit dem Zwischenkreiskondensator 28 verbunden und kann über die Verbindungsleitung 52 eine von dem Zwischenkreiskondensator 28 geglättete Versorgungsspannung empfangen. Der Zwi-L 5 The pulse generator 24 is connected on the output side via a connecting line 48 to a control input 27 of the inverter 26. The converter 20 is connected on the input side via a connecting line 52 to the DC link capacitor 28 and can receive via the connecting line 52 a smoothed from the DC link capacitor 28 supply voltage. The
10 schenkreiskondensator 28 ist eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 54 mit dem Bordnetz 30 verbunden. Das Bordnetz 30 ist beispielsweise ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.10 schenkreiskondensator 28 is the input side connected via a connecting line 54 to the electrical system 30. The electrical system 30 is, for example, an electrical system of a motor vehicle.
Die Funktionsweise des Drehfeldantriebs 1 wird nun im Folgenden beschrieben:The operation of the rotary field drive 1 will now be described below:
Der Drehfeldantrieb 1 , der beispielsweise Bestandteil einer Servolenkung eines >5 Kraftfahrzeugs sein kann, kann am Eingang 32 ein Steuersignal, insbesondereThe rotary field drive 1, which may be part of a power steering of a> 5 motor vehicle, for example, at the input 32, a control signal, in particular
Stromsollwertsignal zum mittelbaren Drehbewegen des Rotors 11 des Elektromotors 10 empfangen. Die Verarbeitungseinheit 20 kann das Steuersignal eingangsseitig empfangen und insbesondere mittels des Stromreglers 22 ein die Statorströme repräsentierendes Steuersignal erzeugen und dieses über die Ver- 30 bindungsleitung 50 an den Pulsgenerator 24 und über die Verbindungsleitung 42 an die Beobachtereinheit 18 senden. Der Stromregler 22 kann über die Verbindungsleitung 40 eingangsseitig ein von der Beobachtereinheit 18 erzeugtes Stromsignal empfangen, welches einen von der Beobachtereinheit 18 geschätzten Stromwert, insbesondere Bestromungszustand der Statorspulen 12, 14, und 16 repräsentiert. Der Stromregler 22 kann - in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen geschätzten Stromwertes, welcher einem Ist-Bestromungszustand des Drehfeldantriebs, insbesondere des Stators des Elektromotors 10 entspricht, in Abhängigkeit des über die Verbindungsleitung 47 empfangenen Rotorwinkel-Current setpoint signal for indirect rotational movement of the rotor 11 of the electric motor 10 received. The processing unit 20 can receive the control signal on the input side and in particular generate a control signal representing the stator currents by means of the current regulator 22 and send it via the connection line 50 to the pulse generator 24 and via the connection line 42 to the observer unit 18. The current controller 22 can receive via the connecting line 40 on the input side a current signal generated by the observer unit 18, which has an estimated value of the observer unit 18 current value, in particular Bestromungszustand the stator coils 12, 14, and 16 represents. The current regulator 22 can, depending on the estimated current value received on the input side, which corresponds to an actual energization state of the rotary field drive, in particular of the stator of the electric motor 10, as a function of the rotor angle received via the connection line 47.
5 Signals und in Abhängigkeit von dem am Eingang 32 empfangenen Steuersignal5 signals and in response to the control signal received at the input 32
- das über die Verbindungsleitung 50 und die Verbindungsleitung 42 auszugebende, wenigstens einen Spulenstrom der Statorspulen 12, 14, oder 16 repräsentierendes Spulen-Steuersignal erzeugen. Der Stromregler kann beispielsweise einen Proportional-Integral-Regler, ein Proportional-Integral-Differential-Regler- Produce over the connecting line 50 and the connecting line 42 to generate at least one coil current of the stator coils 12, 14, or 16 representing the coil control signal. The current controller may, for example, a proportional-integral controller, a proportional-integral-derivative controller
L 0 oder einen Proportional-Regler aufweisen. Der Pulsgenerator 24 kann in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Spulen-Steuersignals ein gepulstes Ansteuermuster erzeugen und ein dem gepulsten Ansteuermuster entsprechendes Steuersignal erzeugen und dieses ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 48 an den Steuereingang 27 ausgeben.L 0 or have a proportional controller. Depending on the coil control signal received on the input side, the pulse generator 24 can generate a pulsed control pattern and generate a control signal corresponding to the pulsed control pattern and output this on the output side via the connecting line 48 to the control input 27.
L 5 Der Umrichter 26 kann das von dem Pulsgenerator 24 erzeugte, das Ansteuermuster repräsentierende Steuersignal am Eingang 27 empfangen und in Abhängigkeit des am Eingang 27 empfangenen Steuersignals die Statorspulen 12, 14 und 16 derart bestromen, dass mittels der Statorspulen 12, 14 und 16 ein magnetisches Drehfeld zum rotierenden Bewegen des Rotors 1 1 des ElektromotorsThe converter 26 can receive the control signal, which is generated by the pulse generator 24, at the input 27 and can supply the stator coils 12, 14 and 16 in dependence on the control signal received at the input 27, by means of the stator coils 12, 14 and 16 magnetic rotating field for rotating the rotor 1 1 of the electric motor
> 0 10 erzeugt wird.> 0 10 is generated.
Der Umrichter 26 wird eingangsseitig über die Verbindungsleitung 52 und über den Zwischenkreiskondensator 28 und weiter über die Verbindungsleitung 54 mit einer Gleichspannung von dem Bordnetz 30 versorgt.The inverter 26 is supplied on the input side via the connecting line 52 and via the intermediate circuit capacitor 28 and further via the connecting line 54 with a DC voltage from the electrical system 30.
Die Beobachtereinheit 18 kann über die Verbindungsleitung 46 ein von dem HaII- >5 sensor 15 erzeugtes und an dem Ausgang 37 bereitgestelltes Rotorwinkelsignal empfangen, welches eine Rotorlage des Rotors 11 des Elektromotors 10 repräsentiert. Die Beobachtereinheit 18 kann in Abhängigkeit des über die Verbindungsleitung 46 empfangenen Drehzahlsignals und in Abhängigkeit der über die Verbindungsleitung 44 empfangenen Sternpunktspannung des Sternpunktan- 30 Schlusses 35 einen Bestromungszustand, insbesondere einen Betrag derThe observer unit 18 can receive via the connecting line 46 a rotor angle signal generated by the sensor 15 and provided at the output 37, which represents a rotor position of the rotor 11 of the electric motor 10. Depending on the speed signal received via the connecting line 46 and depending on the neutral point voltage of the star point terminal 35 received via the connecting line 44, the observer unit 18 can determine an energizing state, in particular an absolute value of
Strangströme, insbesondere der durch die Statorspulen 12, 14 und 16 fließenden Ströme, und/oder eine Phase der Strangströme, insbesondere der Statorspulenströme der Statorspulen 12, 14 und 16 zueinander, insbesondere mittels des Kaiman-Filters 19 schätzen und ein dem geschätzten Bestromungszustand ent- sprechendes Schatz-Signal oder einen Schatz-Datensatz erzeugen und das Schatz-Signal beziehungsweise den Schatz-Datensatz über die Verbindungsleitung 40 an die Verarbeitungseinheit 20 ausgeben.Phase currents, in particular of the currents flowing through the stator coils 12, 14 and 16, and / or a phase of the phase currents, in particular of the stator coil currents of the stator coils 12, 14 and 16 relative to one another, in particular by means of the Kalman filter 19 and corresponding to the estimated current state. generate sweeping sweep signal or a sweep data set and output the sweep signal or the sweep dataset via the connection line 40 to the processing unit 20.
Die Verarbeitungseinheit 20 kann beispielsweise in Abhängigkeit des über die 5 Verbindungsleitung 40 empfangenen Schatz-Signals eine Koordinatentransformationen durchführen, und beispielsweise ein Stromsignal aus dem Schatz- Signal erzeugen, welches den Bestromungszustand der Statorspulen 12, 14 undThe processing unit 20 may, for example, carry out coordinate transformations depending on the sweep signal received via the connecting line 40 and, for example, generate a current signal from the sweep signal which determines the current status of the stator coils 12, 14 and
16 in einem Rotorkoordinatensystem, insbesondere in einem q-d- Koordinatensystem repräsentiert.16 is represented in a rotor coordinate system, in particular in a q-d coordinate system.
L O Figur 2 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für einen Drehfeldantrieb 5.FIG. 2 shows-schematically-an exemplary embodiment of a rotary field drive 5.
Der Drehfeldantrieb 5 weist im Vergleich zu dem in Figur 1 gezeigten Drehfeldantrieb 1 entsprechende Komponenten auf, wobei Komponenten mit jeweils demselben Bezugszeichen in Figur 2 dieselbe Funktion und dieselben Eigenschaften aufweisen wie die in Figur 1 gezeigten entsprechenden Komponenten.The rotary field drive 5 has in comparison to the rotary field drive 1 shown in FIG. 1 corresponding components, wherein components each having the same reference numeral in Figure 2 have the same function and the same properties as the corresponding components shown in Figure 1.
L 5 Der Elektromotor 10 in Figur 2 weist - anders als der Elektromotor 10 in Figur 1 - zusätzlich zu dem in Figur 1 gezeigten Elektromotor 10 einen Temperatursensor 64 auf, welcher ausgebildet und angeordnet ist, eine Temperatur, insbesondere des Stators Und/oder des Rotors des Elektromotors 10 zu erfassen und ein der erfassten Temperatur entsprechendes Temperatursignal erzeugen und diesesL 5 The electric motor 10 in Figure 2 has - in contrast to the electric motor 10 in Figure 1 - in addition to the electric motor 10 shown in Figure 1, a temperature sensor 64 which is formed and arranged, a temperature, in particular of the stator and / or the rotor to detect the electric motor 10 and generate a temperature corresponding to the detected temperature signal and this
10 über die Verbindungsleitung 58 ausgangsseitig auszugeben. Der Temperatursensor 64 ist mittels der Verbindungsleitung 58 mit einer Beobachtereinheit 17 verbunden. Der Drehfeldantrieb 5 in Figur 2 weist anstelle der Beobachtereinheit 18 in Figur 1 die Beobachtereinheit 17 auf. Die Beobachtereinheit 17 ist ein- gangsseitig mit der Verbindungsleitung 42 und so mit dem Stromregler 22 ver-Issue 10 via the connecting line 58 output side. The temperature sensor 64 is connected to an observer unit 17 by means of the connecting line 58. The rotary field drive 5 in FIG. 2 has the observer unit 17 instead of the observer unit 18 in FIG. The observer unit 17 is connected on the input side to the connecting line 42 and thus to the current regulator 22.
>5 bunden. Die Beobachtereinheit 17 ist ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 40 mit dem Stromregler 22 verbunden. Die Beobachtereinheit 17 ist ein- gangsseitig über die Verbindungsleitung 46 mit dem Ausgang 37 verbunden, wobei der Ausgang 37 mit dem Hallsensor 15 verbunden ist. Die Beobachtereinheit> 5 bound. The observer unit 17 is connected on the output side via the connecting line 40 to the current regulator 22. The observer unit 17 is connected on the input side via the connecting line 46 to the output 37, the output 37 being connected to the Hall sensor 15. The observer unit
17 ist eingangsseitig auch über die Verbindungsleitung 44 mit dem Sternpunkt- 30 anschluss 35 verbunden.17 is the input side also connected via the connecting line 44 to the neutral point 30 connection 35.
Die Beobachtereinheit 17 weist - anders als die Beobachtereinheit 18 in Figur 1 - eine Differenzglied 62 auf. Das Differenzglied 62 ist mit einem positiven Eingang mit der Verbindungsleitung 44 und so mit dem Sternpunktanschluss 35 verbun- den. Das Differenzglied 62 weist einen negativen Eingang auf, welcher über eine Verbindungsleitung 56 mit einem Beobachter 60 der Beobachtereinheit 17 verbunden ist. Der Beobachter 60 ist eingangseitig mit der Verbindungsleitung 46 und so über den Anschluss 37 mit dem Hallsensor 15 verbunden.The observer unit 17, unlike the observer unit 18 in FIG. 1, has a differential element 62. The differential element 62 is connected to the connection line 44 with a positive input and thus connected to the star point connection 35. the. The differential element 62 has a negative input, which is connected via a connecting line 56 to an observer 60 of the observer unit 17. The observer 60 is connected on the input side to the connecting line 46 and thus via the connection 37 to the Hall sensor 15.
5 Der Beobachter 60 ist auch eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 54 mit einem Schätzglied 66 verbunden. Das Schätzglied 66 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig über die Verbindungsleitung 58 empfangenen Temperatursignals einen Strangwiderstand und/oder eine Induktivität der Statorspulen 12, 14 und 16 - jeweils für jede der Spulen 12, 14 und 16 gesondert, oder für ei-5 The observer 60 is also connected on the input side via a connecting line 54 with an estimator 66. The estimation element 66 is designed, depending on the temperature signal received on the input side via the connection line 58, a line resistance and / or an inductance of the stator coils 12, 14 and 16 -for each of the coils 12, 14 and 16 separately.
L O nen gemeinsamen Widerstands- oder Induktivitätwert - zu schätzen und ein einL o N common resistance or inductance value - to estimate and a
Schätzergebnis repräsentierendes Signal zu erzeugen und dieses ausgangssei- tig über die Verbindungsleitung 54 an den Beobachter 60 auszugeben. Der Beobachter 60 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des das Schätzergebnis repräsentierenden Signals, die Strangwiderstände und/oder die Induktivitäten repräsentie-To generate an estimation result representing signal and output this output side via the connecting line 54 to the observer 60. The observer 60 is designed in dependence on the signal representing the estimation result, which represent strand resistances and / or the inductances.
L 5 rend, und in Abhängigkeit eines von dem Differenzglied 62 erzeugten Differenzsignals mittels Schätzen, insbesondere mittels eines Kaiman-Filters und/oder eines Luenberger-Beobachters, ein Schatz-Signal zu erzeugen, welches den Bestromungszustand, insbesondere einen Ist-Bestromungszustand des Stators 1 1 des Elektromotors 10 repräsentiert und dieses ausgangsseitig über die Ver-L 5 rend, and depending on a difference signal generated by the difference element 62 by means of estimation, in particular by means of a Kalman filter and / or a Luenberger observer to generate a treasure signal which the Bestromungszustand, in particular an actual Bestromungszustand the stator. 1 1 of the electric motor 10 and represents this on the output side via the
10 bindungsleitung 40 an den Stromregler 22 der Verarbeitungseinheit 20 auszugeben. Der Beobachter 60 ist ausgebildet, aus dem Schatz-Signal eine geschätzte Sternpunktspannung zu ermitteln und ein die geschätzte Sternpunktspannung repräsentierendes Schätz-Sternpunktspannungssignal zu erzeigen.10 connecting line 40 to the current controller 22 of the processing unit 20 output. The observer 60 is configured to determine an estimated neutral point voltage from the estimated signal and to present an estimated neutral point voltage signal representing the estimated neutral point voltage.
Der Beobachter 60 ist ausgebildet, das Schätz- Sternpunktspannungssignal über >5 die Verbindungsleitung 56 an den negativen Eingang des Differenzglieds 62 auszugeben. Das Differenzglied 62 ist ausgebildet, aus dem über die Verbindungsleitung 44 empfangenen Signal, welches die Sternpunktspannung repräsentiert, und aus dem über die Verbindungsleitung 56 empfangenen, die geschätzte Sternpunktspanung des Drehfeldantriebs repräsentierendenSchätz-The observer 60 is designed to output the estimated neutral-point voltage signal via> 5 the connecting line 56 to the negative input of the differential element 62. The differential element 62 is formed from the signal received via the connecting line 44, which represents the neutral point voltage, and from the estimated value received via the connecting line 56, which represents the estimated neutral-point voltage of the rotary field drive.
30 Sternpunktspannungssignal eine Differenz zu bilden, und ein die Differenz repräsentierendes Differenz-Signal zu erzeugen und dieses ausgangsseitig an den Beobachter 60 auszugeben. Der Beobachter 60 kann so die Differenz, gebildet aus gemessener oder erfasster, und geschätzter Sternpunktspannung zum Korrigieren des Schätzergebnisses anwenden. Figur 3 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren 70 zum Betreiben eines Drehfeldantriebs.30 star point voltage signal to form a difference, and to generate a difference signal representing the difference and output this output side to the observer 60. The observer 60 may thus apply the difference formed from measured or sensed and estimated neutral point voltage to correct the estimation result. FIG. 3 shows-schematically-an exemplary embodiment of a method 70 for operating a rotary field drive.
Bei dem Verfahren 70 wird in einem Schritt 72 eine - insbesondere aus dem Drehfeld abgeleitete - Sternpunktspannung erfasst.In the method 70, a star point voltage-in particular derived from the rotating field-is detected in a step 72.
5 In einem weiteren Schritt 74 wird ein Zustand des Drehfeldes, insbesondere einIn a further step 74, a state of the rotating field, in particular a
Bestromungszustand in Abhängigkeit der Sternpunktspannung, durch Schätzen ermittelt. Der bestromungszustand umfasst beispielsweise einen Betrag und/oder eine Phase von einer Drehfeldspule, von zwei Drehfeldspulen oder von allen Drehfeldspulen. Eine Drehfeldspule kann eine Statorspule und/oder eine Anker-Bestromungszustand depending on the neutral point voltage, determined by estimation. The energized state comprises, for example, an amount and / or a phase of a rotating field coil, of two rotating field coils or of all rotating field coils. A rotating field coil may be a stator coil and / or an armature coil.
L O spule sein.Be O spool.
Weiter wird in einem Schritt 76 aus einer erfassten Sternpunktspannung und einer geschätzten Sternpunktspannung eine Differenz gebildet, und der geschätzte Bestromungszustand des Drehfeldes mittels der Differenz korrigiert.Furthermore, in a step 76, a difference is formed from a detected neutral point voltage and an estimated neutral point voltage, and the estimated current state of the rotary field is corrected by means of the difference.
Weiter erfolgt in einem Schritt 78 ein Erzeugen des Drehfeldes in Abhängigkeit L 5 von dem geschätzten Bestromungszustand. Der Schritt 76 kann auch - gestrichelt gekennzeichnet - entfallen. Furthermore, in a step 78, the rotating field is generated as a function of L 5 from the estimated current status. The step 76 can also - omitted by dashed lines - omitted.

Claims

5 Ansprüche 5 claims
1. Drehfeldantrieb (1 , 5) mit einer Elektromaschine, insbesondere Elektromotor (10), wobei die Elektromaschine (10) wenigstens zwei mit einem Sternpunkt verbundene Statorspulen (12, 14, 16) umfasst, und einer mit der Elektromaschine (10) verbundenen Steuereinheit (18, 20, 26), welche ausgebildet ist, die Sta- L O torspulen (12, 14, 16) zum Erzeugen eines Drehfeldes zu bestromen,1. rotary field drive (1, 5) with an electric machine, in particular electric motor (10), wherein the electric machine (10) comprises at least two connected to a star point stator coils (12, 14, 16), and connected to the electric machine (10) control unit (18, 20, 26), which is designed to energize the stator LOOP (12, 14, 16) for generating a rotating field,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Steuereinheit (18) ausgebildet ist, eine Sternpunktspannung des Sternpunktes (35) des Drehfeldantriebs (1 , 5) zu erfassen und den Drehfeldantrieb (1 , 5) in Abhängigkeit der Sternpunktspannung (35) zu bestromen.in that the control unit (18) is designed to detect a neutral point voltage of the star point (35) of the rotary field drive (1, 5) and to energize the rotary field drive (1, 5) as a function of the neutral point voltage (35).
L 5 2. Drehfeldantrieb (1 , 5) nach Anspruch 1 ,L 5 2. rotary field drive (1, 5) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Steuereinheit eine Beobachtereinheit (17, 18) aufweist, welche ausgebildet ist, einen Bestromungszustand des Drehfeldantriebs (12, 14, 16) in Abhängigkeit von wenigstens einer Sternpunktspannung (35) durch Schätzen zu ermitteln, und > 0 ein Schatz-Signal zu erzeugen, das den durch Schätzen ermittelten Bestromungszustand repräsentiert, und den Drehfeldantrieb (1 , 5) in Abhängigkeit von dem Schatz-Signal zu bestromen.the control unit has an observer unit (17, 18) which is designed to ascertain an energization state of the rotary field drive (12, 14, 16) as a function of at least one neutral point voltage (35) by estimating, and> 0 to generate a sweep signal, representing the Bestromungszustand determined by estimation, and to power the rotary field drive (1, 5) in response to the treasure signal.
3. Drehfeldantrieb (1 , 5) nach Anspruch 2,3. rotary field drive (1, 5) according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
15 die Beobachtereinheit (17, 18) wenigstens ein Kaimanfilter (19) oder einen15 the observer unit (17, 18) at least one Kalman filter (19) or a
Luenberger-Beobachter aufweist.Luenberger observer has.
4. Drehfeldantrieb (1 , 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beobachtereinheit (17) ausgebildet ist, eine Differenz (62) aus geschätzter und erfasster Sternpunktspannung zu bilden und der Drehfeldantrieb ausgebildet ist, den Elektromotor in Abhängigkeit der Differenz (62) zu bestromen.4. rotary field drive (1, 5) according to one of the preceding claims, characterized in that the observer unit (17) is designed to form a difference (62) from estimated and detected star point voltage and the rotary field drive is designed to energize the electric motor as a function of the difference (62).
5 5. Drehfeldantrieb (1 , 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,5 5. rotary field drive (1, 5) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Beobachtereinheit eine Fuzzy-Logikeinheit aufweist, welche ein Regelsystem bildet, wobei das Regelsystem ausgebildet ist, ein Bestromen des Elektromotors in Abhängigkeit von unscharfen Eingangsparametern zu erfassen.the observer unit has a fuzzy logic unit, which forms a control system, wherein the control system is designed to detect an energization of the electric motor as a function of fuzzy input parameters.
L O 6. Drehfeldantrieb (1 , 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,L O 6. rotary field drive (1, 5) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Elektromaschine (10) eine Asynchronmaschine ist.the electric machine (10) is an asynchronous machine.
7. Drehfeldantrieb (1 , 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,7. rotary field drive (1, 5) according to one of the preceding claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (10) ein elektronisch kom- L 5 mutierter Elektromotor ist.characterized in that the electric machine (10) is an electronically 5 L 5 mutated electric motor.
8. Drehfeldantrieb (1 , 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,8. rotary field drive (1, 5) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Elektromaschine (10) eine insbesondere permanenterregte und/oder fremderregte Synchronmaschine ist.the electric machine (10) is a particular permanent-magnet and / or externally excited synchronous machine.
> 0> 0
9. Servolenkung mit einem Drehfeldantrieb (1 , 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.9. Power steering with a rotary field drive (1, 5) according to one of the preceding claims.
10. Elektrofahrzeug mit einem Drehfeldantrieb zum Fortbewegen des Elektro- fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8.10. Electric vehicle with a rotary field drive for moving the electric vehicle according to one of the preceding claims 1 to 8.
11. Elektrowerkzeug mit einem Drehfeldantrieb (1 , 5) nach einem der vorherge- >5 henden Ansprüche 1 bis 8. 11. Power tool with a rotary field drive (1, 5) according to one of the preceding claims 5 to 8.
12. Verfahren zum Betreiben einer mittels eines Drehfeldes getriebenen Elektro- maschine, insbesondere Elektromotor (10),12. A method for operating a rotary machine driven by a rotating electric machine, in particular electric motor (10),
bei dem eine insbesondere in Abhängigkeit von dem Drehfeld erzeugte Sternpunktspannung (35) erfasst wird und ein Zustand des Drehfeldes, insbesondere ein Bestromungszustand wenigstens eines Drehfelderzeugers (12, 14, 16) in Abhängigkeit der Sternpunktspannung (35) durch Schätzen (17, 18) ermittelt wird und ein Erzeugen des Drehfeldes in Abhängigkeit von dem geschätzten Bestromungszustand erfolgt. in which a neutral point voltage (35) generated in particular as a function of the rotating field is detected and a state of the rotating field, in particular an energization state of at least one rotary field generator (12, 14, 16) as a function of the neutral point voltage (35) is determined by estimating (17, 18) is generated and generating the rotating field in dependence on the estimated Bestromungszustand.
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