WO2017020903A1 - Method for the time-discrete controlling of an electronically commutated electric motor - Google Patents

Method for the time-discrete controlling of an electronically commutated electric motor Download PDF

Info

Publication number
WO2017020903A1
WO2017020903A1 PCT/DE2016/200333 DE2016200333W WO2017020903A1 WO 2017020903 A1 WO2017020903 A1 WO 2017020903A1 DE 2016200333 W DE2016200333 W DE 2016200333W WO 2017020903 A1 WO2017020903 A1 WO 2017020903A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
modulation
control
time
detected
modulation cycle
Prior art date
Application number
PCT/DE2016/200333
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Carsten Angrick
Eduard Enderle
Jochen Reith
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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 Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority to DE112016003521.7T priority Critical patent/DE112016003521A5/en
Priority to KR1020187003076A priority patent/KR20180034462A/en
Priority to CN201680042100.8A priority patent/CN107852121A/en
Publication of WO2017020903A1 publication Critical patent/WO2017020903A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the invention relates to methods for discrete-time control of an electronically commutated electric motor, in particular an electric drive motor of a motor vehicle, using a time-discrete space vector modulation.
  • DE 10 201 1 086 583 A1 discloses a method for testing a commutation quality of an electronically commutated electric motor having a plurality of phases in a drive system of a motor vehicle, in particular in a hydraulic actuation system of a friction clutch, with a rotor whose rotation angle is determined by an absolute measuring element Rotor position sensor is monitored, wherein the electric motor is controlled independently of a, detected by the rotor position sensor rotation angle, a actually covered rotation angle of the rotor is determined by the rotor position sensor and then the actually covered angle of rotation is compared with a, spanned by a predetermined rotation angle rotation angle range , wherein the electric motor has a sufficient Kommutéessgüte when the actually covered angle of rotation is in the rotation angle range.
  • the invention has for its object to improve a method mentioned above.
  • the object is achieved with a method for discrete-time control of an electronically commutated electric motor, in particular an electric drive motor of a motor vehicle, using a time-discrete space vector modulation, wherein at least one controlled variable is detected at the beginning of a modulation cycle.
  • the method can be used to control a commutation of the electric motor.
  • the electric motor may be a synchronous motor.
  • the electric motor can be used to drive a motor vehicle.
  • the motor vehicle may be an electric vehicle.
  • the motor vehicle may be a hybrid electric vehicle.
  • the electric motor may be a brushless DC motor.
  • the electric motor can be used to drive a hy- Serve drostatician Kupplungsaktuators.
  • the clutch actuator may serve to actuate a friction clutch.
  • the friction clutch may be for placement in an automotive powertrain.
  • the electric motor can be used to drive an actuator of an electromechanical roll stabilization.
  • the electric motor can be used to drive a transmission actuator.
  • the electric motor may have a rotor.
  • the rotor may have at least one permanent magnet.
  • the electric motor may have a stator.
  • the stator may have coils. The coils can be electronically offset in time to form a rotating field, which causes a torque on the permanent-magnet rotor.
  • the electric motor can rotate synchronously during operation to an alternating voltage.
  • the electric motor may have pole pairs. A speed of the electric motor can be linked via the number of pole pairs with a frequency of the AC voltage.
  • the electric motor can serve a power converter.
  • the electric motor can be commutated by means of a field-oriented control.
  • the electric motor can be commutated by means of a space vector modulation.
  • the space vector modulation can be realized using a microcontroller or digital signal processor.
  • the space vector modulation can be realized software and / or hardware-based.
  • the space vector modulation can be used to determine pulse patterns.
  • At least one rule process can be executed for the purpose of regulation.
  • the at least one control process can have one or more measuring and / or regulating steps. A sequence of several or all measurement and / or control steps of a control process can be called a measurement or control task.
  • the at least one control process can be carried out in whole or in part periodically.
  • Discrete-time rules can be rules using successive time steps.
  • the time steps may each have a predetermined duration.
  • the time steps can each have the same duration.
  • An execution of a control process can be completed within a time step.
  • An execution of a control process can extend over several time steps.
  • the control frequency specifies how fast successive control processes are executed.
  • At least one controlled variable can be detected.
  • a controlled variable can be detected by means of a measuring element.
  • a controlled variable can also be called an actual value.
  • a controlled variable can be a phase current.
  • a controlled variable can be a rotor position.
  • a controlled variable can be compared with at least one reference variable.
  • a reference variable can also be referred to as a nominal value.
  • At least one control difference can be determined.
  • a control difference can be a difference between a controlled variable and a reference variable.
  • a control difference can be supplied to at least one controller.
  • a controller can form at least one manipulated variable.
  • a manipulated variable can be supplied to at least one controlled system.
  • At least one disturbance variable can act on a controlled system.
  • a rule can serve to minimize a rule difference.
  • the modulation method can be used for commutating the electric motor.
  • the modulation method may be a pulse width modulation method or based on a pulse width modulation method.
  • the time discrete modulation method may be a modulation method using successive time steps. The time steps may each have a predetermined duration. The time steps can each have the same duration.
  • the modulation frequency indicates at which clock frequency the modulation process is performed.
  • a duty cycle can be modulated.
  • a duty cycle of a rectangular pulse can be modulated.
  • a modulation can result in a pulse pattern.
  • a pulse pattern may include modulation cycles.
  • the modulation cycles can each be repeated periodically in succession.
  • the modulation method may be a space vector modulation method.
  • Space vector modulation can be used to electronically simulate a multi-phase AC system.
  • a flux density distribution in the electric motor can be specified.
  • For predetermined alignment of a flux density distribution in the electric motor can serve voltage space pointer.
  • a space pointer can be two sizes, an angle and an amount or real and
  • At least one voltage space pointer may be a zero voltage space vector.
  • the voltage space pointers can be applied repeatedly one after the other periodically.
  • At least one controlled variable can be brought forward. At least one controlled variable can be detected at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space indicator. This completes a process of a rule process before a subsequent process of the control process is triggered. An effect and calculation of measured variables can thus still come to fruition in the same control interval. At least one controlled variable can be detected both at the beginning of a modulation cycle and in the middle of a modulation cycle. At least one controlled variable can be detected both at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space vector and in the middle of a modulation cycle in a zero voltage space vector. This allows a pulse pattern to be calculated with more recent values.
  • a control process can start synchronously with the space vector modulation.
  • a control process can start synchronously with a modulation cycle.
  • a control process can start with at least one control variable value present up to this point in time.
  • Pulse patterns can be determined with at least one updated control variable value.
  • a current can only be detected once per modulation cycle.
  • a current can be detected at the beginning of a modulation cycle.
  • a current can be detected in the middle of a modulation cycle.
  • a current can be detected twice per modulation cycle.
  • a current can be detected both at the beginning of a modulation cycle and in the middle of a modulation cycle.
  • a momentary noise can be reduced by using a filter.
  • a rotor position can only be detected once per modulation cycle.
  • a rotor position can be detected at the beginning of a modulation cycle.
  • a rotor position can be detected in the middle of a modulation cycle.
  • a rotor position can be detected twice per modulation cycle.
  • a rotor position can be detected both at the beginning of a modulation cycle and in the middle of a modulation cycle.
  • a rotor position can be determined predicatively.
  • a latency is a time between a detection of at least one measured variable and an effectiveness of the acquired measured variable or a result based thereon.
  • Latency can be reduced by presenting a measurement time.
  • PWM-center-symmetric current and position measurement can be extended by measuring at the beginning of a PWM cycle in a zero vector. As a result, the time amount of half a PWM period can be saved. A rule task can then have sufficient computing time available to calculate setpoints up to the beginning of the next interval. For example, a latency of 150 s can be reduced to 100 s if one current and one rotor position are measured in another zero vector and processed immediately.
  • a latency can be reduced by using current or position values of different current time recording.
  • Current and rotor position can be measured in both zero vectors (to the beginning and to the middle).
  • a control can start synchronously with the PWM based on the values available up to this point in time.
  • a calculation of the pulse pattern by a space vector modulation can then take place on the basis of a newly determined rotor position. For example, it is thus still possible to determine the control outputs for 100 s old information, but the pulse pattern can be calculated from an angle signal which is only 50 s old.
  • a time 2 can be dispensed with current information. However, it is positively beneficial to the quality of the current signal if more measurement data is available. A simple filter can be used to reduce the resulting instantaneous noise.
  • a rotor position signal at a time 1 may be required since a rotor position angle detected at the same time as the currents is required for a transformation. This can at most be determined by a prediction based on a speed behavior. Tasks for PWM, current / rotor position detection and controllers can be called up by very fast trigger signals. For example, calls can be made at approx. 20kHz. FPGA-based technologies can be used and offer speed advantages.
  • Scheduling can be separated, ie individual tasks can not be triggered automatically after the completion of the previous task, but can be called up separately. This allows a shift within PWM periods.
  • a measurement of current and rotor position can be set to react either to each, or every second trigger.
  • a PWM generation can be triggered every 2nd trigger time.
  • PWM patterns of 20kHz and 10kHz, 6.66kHz, 5kHz and more can be set.
  • a rule task can be invoked with each interrupt to process measured data, but alternately invoke a loop (FOC) or space pointer modulation (SVPWM) only every other time.
  • FOC loop
  • SVPWM space pointer modulation
  • optional features of the invention are referred to as "may.” Accordingly, there is one embodiment of the invention having the respective feature or features, and the invention improves control performance., Increases a latency , which are determined in a time step from the at least one controlled variable in a control process, come into effect in the same time step Torque fluctuations are reduced Mechanical excitations are reduced A noise is reduced Losses are reduced.
  • 1 shows a field-controlled control of an electronically commutated electric motor operated with space vector modulation, wherein a measurement task is carried out at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space vector
  • a field-oriented control of an electronically commutated electric motor operated by space vector modulation wherein a measurement task occurs both at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space vector as well as in the middle of a modulation cycle in a zero voltage space vector.
  • FIG. 1 shows a field-oriented control of an electronically commutated electric motor operated with space vector modulation, wherein a measurement task 1 18 is carried out at the beginning of a modulation cycle 102 in a zero voltage space vector.
  • FIG. 1 shows in a diagram 100 a time sequence with modulation cycles 102.
  • the modulation cycles 102 each have the same duration and then periodically start each other.
  • the first modulation cycle 102 starts at time t 0
  • the following modulation cycle 102 starts with the end of the preceding modulation cycle 102 at time t 2 , U, etc.
  • the times ti, t 3 , etc. mark each one center of the modulation cycles 102.
  • At the times t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , t etc. are applied to zero-voltage space pointers.
  • the times t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , t, etc. can serve as triggers.
  • a control process 104 comprises a plurality of control steps 106, 108, 110, 112, 114, 16.
  • the control steps 106, 108, 110 form a measurement task 1 18.
  • the measurement task 1 18 is carried out in a substantially hardware-based manner.
  • the rule steps 1 12, 1 14, 1 16 form a rule task 120.
  • the rule task 120 is executed essentially software-based.
  • 122 denotes a pulse width signal.
  • the pulse width signal 122 alternates between two values at a modulation frequency. This results in a pulse pattern or
  • the duty cycle gives for the periodic sequence of the impulses of the Pulse width signal 122, the ratio of pulse duration to period duration.
  • the duty cycle is modulated. In the present case, a modulation cycle lasts 100 ps, a high value 124 of the pulse width signal 122 is present for 80 s.
  • the control process 104 is periodically executed repeatedly at a control frequency. At time t 0 , the control process 104 is triggered in a trigger point 126.
  • the measurement task 118 is performed at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space vector. At the end of the measurement task 1 18, the rule task 120 is triggered.
  • FIG. 2 shows a field-oriented control of a space vector modulated electronically commutated electric motor wherein a measurement task 218 is performed both at the beginning of a modulation cycle 202 in a zero voltage space vector and in the middle of a modulation cycle 202 in a zero voltage space vector.
  • FIG. 2 shows in a diagram 200 a time sequence with modulation cycles 202.
  • a control process 204 comprises a plurality of control steps 206, 208, 210, 21 1, 214, 216, 218.
  • the control steps 206, 208, 210 form a measurement task 220.
  • the control processes 21 1, 214, 216, 218 form a control task 212.
  • the control process 204 is periodically executed repeatedly at a control frequency. At time t 0 , the control process 204 is triggered in a trigger point 224.
  • the measurement task 220 is executed at the beginning of a modulation cycle 202 in a zero voltage space vector.
  • the rule task 212 is triggered.
  • the following rule process 204 is triggered at a trigger point 226 at time ti. This following control process 204 is performed in the middle of a modulation cycle 202 in a zero voltage space vector. In the present case, the control process 204 is executed twice within a modulation cycle 202.
  • the execution of the control processes 204 starts at the times t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , etc.
  • measured signals are processed in the measurement task 220.
  • This data is transformed into a rotor-based dq coordinate system by means of the Park-Clarke transformation (212).
  • the generated torque and flux-forming current components Id and Iq are calculated and serve as measured variables for a current control.
  • Output variables of this regulation are motor voltages Ud and Uq in the same coordinate system (212).
  • the current angle is read in again (221). Based on the currently determined rotor position, the required switch positions of an output stage are then determined from these voltages (Ud, Uq) using the space vector modulation (216, 218).
  • the control step 214 contains a control loop.
  • the control step 214 is executed only with every second control process 204.
  • the control steps 216, 218 a space vector modulation takes place.
  • the control steps 216, 218 are also executed only with every second control process 205.
  • the control step 214 and the control steps 216, 218 are executed alternately with the control processes 204/205.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

A method for the time-discrete controlling of an electronically commutated electric motor, in particular an electric drive motor of a motor vehicle, using time-discrete space vector modulation, wherein at least one controlled variable is measured at the beginning of a modulation cycle (102) in order to improve the method.

Description

Verfahren zum zeitdiskreten Regeln eines elektronisch kommutierten  Method for Discrete-Time Control of an Electronically Commutated
Elektromotors  electric motor
Die Erfindung betrifft Verfahren zum zeitdiskreten Regeln eines elektronisch kommutierten Elektromotors, insbesondere eines elektrischen Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs, mithilfe einer zeitdiskreten Raumzeigermodulation. The invention relates to methods for discrete-time control of an electronically commutated electric motor, in particular an electric drive motor of a motor vehicle, using a time-discrete space vector modulation.
Aus der DE 10 201 1 086 583 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Prüfung einer Kommu- tierungsgüte eines elektronisch kommutierten Elektromotors mit mehreren Phasen in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges, insbesondere in einem hydraulischen Betätigungssystem einer Reibungskupplung, mit einem Rotor, dessen Drehwinkel durch einen absolut messenden Rotorlagesensor überwacht wird, wobei der Elektromotor unabhängig von einem, durch den Rotorlagesensor erfassten Drehwinkel ange- steuert wird, wobei ein tatsächlich zurückgelegter Drehwinkel des Rotors durch den Rotorlagesensor bestimmt wird und anschließend der tatsächlich zurückgelegte Drehwinkel mit einem, um einen vorgegebenen Drehwinkel aufgespannten Drehwinkelbereich verglichen wird, wobei der Elektromotor über eine ausreichende Kommutierungsgüte verfügt, wenn der tatsächlich zurückgelegte Drehwinkel in dem Drehwinkel- bereich liegt. DE 10 201 1 086 583 A1 discloses a method for testing a commutation quality of an electronically commutated electric motor having a plurality of phases in a drive system of a motor vehicle, in particular in a hydraulic actuation system of a friction clutch, with a rotor whose rotation angle is determined by an absolute measuring element Rotor position sensor is monitored, wherein the electric motor is controlled independently of a, detected by the rotor position sensor rotation angle, a actually covered rotation angle of the rotor is determined by the rotor position sensor and then the actually covered angle of rotation is compared with a, spanned by a predetermined rotation angle rotation angle range , wherein the electric motor has a sufficient Kommutierungsgüte when the actually covered angle of rotation is in the rotation angle range.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum zeitdiskreten Regeln eines elektronisch kommutierten Elektromotors, insbesondere eines elektrischen Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs, mithilfe einer zeitdiskreten Raumzeigermodulation, wobei wenigstens eine Regelgröße zu Beginn eines Modulationszyklus erfasst wird. Das Verfahren kann zum Regeln einer Kommutierung des Elektromotors dienen. Der Elektromotor kann ein Synchronmotor sein. Der Elektromotor kann zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs dienen. Das Kraftfahrzeug kann ein Elektrofahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug kann ein Hybridelektrokraftfahrzeug sein. Der Elektromotor kann ein bürstenloser Gleichstrommotor sein. Der Elektromotor kann zum Antreiben eines hy- drostatischen Kupplungsaktuators dienen. Der Kupplungsaktuator kann zum Betätigen einer Reibungskupplung dienen. Die Reibungskupplung kann zur Anordnung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang dienen. Der Elektromotor kann zum Antreiben eines Ak- tuators einer elektromechanischen Wankstabilisierung dienen. Der Elektromotor kann zum Antreiben eines Getriebeaktuators dienen. Der Elektromotor kann einen Rotor aufweisen. Der Rotor kann wenigstens einen Permanentmagneten aufweisen. Der Elektromotor kann einen Stator aufweisen. Der Stator kann Spulen aufweisen. Die Spulen können elektronisch zeitlich versetzt ansteuerbar sein, um ein Drehfeld zu bilden, welches an dem permanenterregten Rotor ein Drehmoment bewirkt. Der Elekt- romotor kann sich im Betrieb zu einer Wechselspannung synchrone drehen. Der Elektromotor kann Polpaare aufweisen. Eine Drehzahl des Elektromotors kann über die Polpaarzahl mit einer Frequenz der Wechselspannung verknüpft sein. Zum Kom- mutieren des Elektromotors kann ein Stromrichter dienen. Der Elektromotor kann mit- hilfe einer feldorientierten Regelung kommutiert werden. Der Elektromotor kann mithil- fe einer Raumzeigermodulation kommutiert werden. Die Raumzeigermodulation kann mithilfe eines MikroControllers oder digitalen Signalprozessors realisiert werden. Die Raumzeigermodulation kann Software- und/oder hardwarebasiert realisiert werden. Die Raumzeigermodulation kann zum Bestimmen von Pulsmustern dienen. Zum Regeln kann wenigstens ein Regelprozess ausgeführt werden. Der wenigstens eine Regelprozess kann einen oder mehrere Mess- und/oder Regelschritte aufweisen. Eine Abfolge mehrerer oder aller Mess- und/oder Regelschritte eines Regelprozesses kann als Mess- bzw. Regeltask bezeichnet werden. Der wenigstens eine Regelprozess kann insgesamt oder teilweise periodisch wiederholt ausgeführt werden. Das zeitdiskrete Regeln kann ein Regeln mithilfe aufeinander folgender Zeitschritte sein. Die Zeitschritte können jeweils eine vorbestimmte Dauer aufweisen. Die Zeitschritte können jeweils dieselbe Dauer aufweisen. Eine Ausführung eines Regelprozesses kann innerhalb eines Zeitschritts abgeschlossen werden. Eine Ausführung eines Regelprozesses kann sich über mehrere Zeitschritte erstrecken. Die Regelfrequenz gibt an, wie schnell aufeinander folgend Regelprozesse ausgeführt werden. The invention has for its object to improve a method mentioned above. The object is achieved with a method for discrete-time control of an electronically commutated electric motor, in particular an electric drive motor of a motor vehicle, using a time-discrete space vector modulation, wherein at least one controlled variable is detected at the beginning of a modulation cycle. The method can be used to control a commutation of the electric motor. The electric motor may be a synchronous motor. The electric motor can be used to drive a motor vehicle. The motor vehicle may be an electric vehicle. The motor vehicle may be a hybrid electric vehicle. The electric motor may be a brushless DC motor. The electric motor can be used to drive a hy- Serve drostatischen Kupplungsaktuators. The clutch actuator may serve to actuate a friction clutch. The friction clutch may be for placement in an automotive powertrain. The electric motor can be used to drive an actuator of an electromechanical roll stabilization. The electric motor can be used to drive a transmission actuator. The electric motor may have a rotor. The rotor may have at least one permanent magnet. The electric motor may have a stator. The stator may have coils. The coils can be electronically offset in time to form a rotating field, which causes a torque on the permanent-magnet rotor. The electric motor can rotate synchronously during operation to an alternating voltage. The electric motor may have pole pairs. A speed of the electric motor can be linked via the number of pole pairs with a frequency of the AC voltage. For commutation of the electric motor can serve a power converter. The electric motor can be commutated by means of a field-oriented control. The electric motor can be commutated by means of a space vector modulation. The space vector modulation can be realized using a microcontroller or digital signal processor. The space vector modulation can be realized software and / or hardware-based. The space vector modulation can be used to determine pulse patterns. At least one rule process can be executed for the purpose of regulation. The at least one control process can have one or more measuring and / or regulating steps. A sequence of several or all measurement and / or control steps of a control process can be called a measurement or control task. The at least one control process can be carried out in whole or in part periodically. Discrete-time rules can be rules using successive time steps. The time steps may each have a predetermined duration. The time steps can each have the same duration. An execution of a control process can be completed within a time step. An execution of a control process can extend over several time steps. The control frequency specifies how fast successive control processes are executed.
Zum Regeln kann wenigstens eine Regelgröße erfasst werden. Eine Regelgröße kann mithilfe eines Messglieds erfasst werden. Eine Regelgröße kann auch als Istwert bezeichnet werden. Eine Regelgröße kann ein Phasenstrom sein. Eine Regelgröße kann eine Rotorlage sein. Eine Regelgröße kann mit wenigstens einer Führungsgröße verglichen werden. Eine Führungsgröße kann auch als Sollwert bezeichnet werden. Wenigstens eine Regeldifferenz kann bestimmt werden. Eine Regeldifferenz kann eine Differenz zwischen einer Regelgröße und einer Führungsgröße sein. Eine Regeldiffe- renz kann wenigstens einem Regler zugeführt werden. Ein Regler kann wenigstens eine Stellgröße bilden. Eine Stellgröße kann wenigstens einer Regelstrecke zugeführt werden. Auf eine Regelstrecke kann wenigstens eine Störgröße wirken. Ein Regeln kann dazu dienen, eine Regeldifferenz zu minimieren. For the regulation, at least one controlled variable can be detected. A controlled variable can be detected by means of a measuring element. A controlled variable can also be called an actual value. A controlled variable can be a phase current. A controlled variable can be a rotor position. A controlled variable can be compared with at least one reference variable. A reference variable can also be referred to as a nominal value. At least one control difference can be determined. A control difference can be a difference between a controlled variable and a reference variable. A control difference can be supplied to at least one controller. A controller can form at least one manipulated variable. A manipulated variable can be supplied to at least one controlled system. At least one disturbance variable can act on a controlled system. A rule can serve to minimize a rule difference.
Das Modulationsverfahren kann zum Kommutieren des Elektromotors dienen. Das Modulationsverfahren kann ein Pulsweitenmodulationsverfahren sein oder auf einem Pulsweitenmodulationsverfahren basieren. Das zeitdiskrete Modulationsverfahren kann ein Modulationsverfahren mithilfe aufeinander folgender Zeitschritte sein. Die Zeitschritte können jeweils eine vorbestimmte Dauer aufweisen. Die Zeitschritte können jeweils dieselbe Dauer aufweisen. Die Modulationsfrequenz gibt an, mit welcher Taktfrequenz das Modulationsverfahren durchgeführt wird. Bei Modulationsfrequenz kann ein Tastgrad moduliert werden. Bei Modulationsfrequenz kann ein Tastgrad eines Rechteckpulses moduliert werden. Eine Modulation kann ein Pulsmuster ergeben. Ein Pulsmuster kann Modulationszyklen umfassen. Die Modulationszyklen können sich jeweils aufeinander folgend periodisch wiederholten werden. The modulation method can be used for commutating the electric motor. The modulation method may be a pulse width modulation method or based on a pulse width modulation method. The time discrete modulation method may be a modulation method using successive time steps. The time steps may each have a predetermined duration. The time steps can each have the same duration. The modulation frequency indicates at which clock frequency the modulation process is performed. At modulation frequency, a duty cycle can be modulated. At modulation frequency, a duty cycle of a rectangular pulse can be modulated. A modulation can result in a pulse pattern. A pulse pattern may include modulation cycles. The modulation cycles can each be repeated periodically in succession.
Das Modulationsverfahren kann ein Raumzeigermodulationsverfahren sein. Mithilfe der Raumzeigermodulation kann ein Mehrphasendrehstromsystem elektronisch nachgebildet werden. Mithilfe der Raumzeigerdarstellung kann eine Flussdichteverteilung in dem Elektromotor vorgegeben werden. Zur vorbestimmten Ausrichtung einer Flussdichteverteilung in dem Elektromotor können Spannungsraumzeiger dienen. Ein Raumzeiger kann zwei Größen, einen Winkel und einen Betrag oder Real- und The modulation method may be a space vector modulation method. Space vector modulation can be used to electronically simulate a multi-phase AC system. By means of the space vector representation, a flux density distribution in the electric motor can be specified. For predetermined alignment of a flux density distribution in the electric motor can serve voltage space pointer. A space pointer can be two sizes, an angle and an amount or real and
Imaginärteil, aufweisen. Wenigstens ein Spannungsraumzeiger kann ein Nullspan- nungsraumzeiger sein. Die Spannungsraumzeiger können aufeinander folgend perio- disch wiederholt angelegt werden. Imaginary part. At least one voltage space pointer may be a zero voltage space vector. The voltage space pointers can be applied repeatedly one after the other periodically.
Ein Erfassen wenigstens einer Regelgröße kann vorverlegt werden. Wenigstens eine Regelgröße kann zu Beginn eines Modulationszyklus in einem Nullspannungsraum- zeiger erfasst werden. Damit kann ein Ablauf eines Regelprozesses abgeschlossen werden, bevor ein folgender Ablauf des Regelprozesses ausgelöst wird. Eine Wirkung und Berechnung von Messgrößen kann damit noch in demselben Regelintervall zum Tragen kommen. Wenigstens eine Regelgröße kann sowohl zu Beginn eines Modulationszyklus als auch in der Mitte eines Modulationszyklus erfasst werden. Wenigstens eine Regelgröße kann sowohl zu Beginn eines Modulationszyklus in einem Nullspannungsraumzeiger als auch in der Mitte eines Modulationszyklus in einem Nullspannungsraumzeiger erfasst werden. Damit kann ein Pulsmusters mit aktuelleren Werten berechnet wer- den. Detecting at least one controlled variable can be brought forward. At least one controlled variable can be detected at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space indicator. This completes a process of a rule process before a subsequent process of the control process is triggered. An effect and calculation of measured variables can thus still come to fruition in the same control interval. At least one controlled variable can be detected both at the beginning of a modulation cycle and in the middle of a modulation cycle. At least one controlled variable can be detected both at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space vector and in the middle of a modulation cycle in a zero voltage space vector. This allows a pulse pattern to be calculated with more recent values.
Ein Regelprozess kann synchron mit der Raumzeigermodulation starten. Ein Regel- prozess kann synchron mit einem Modulationszyklus starten. Ein Regelprozess kann mit wenigstens einem bis zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Regelgrößenwert starten. Pulsmuster können mit wenigstens einem aktualisierten Regelgrößenwert bestimmt werden. A control process can start synchronously with the space vector modulation. A control process can start synchronously with a modulation cycle. A control process can start with at least one control variable value present up to this point in time. Pulse patterns can be determined with at least one updated control variable value.
Ein Strom kann nur einmal je Modulationszyklus erfasst werden. Ein Strom kann zu Beginn eines Modulationszyklus erfasst werden. Ein Strom kann in der Mitte eines Modulationszyklus erfasst werden. Ein Strom kann zweimal je Modulationszyklus erfasst werden. Ein Strom kann sowohl zu Beginn eines Modulationszyklus als auch in der Mitte eines Modulationszyklus erfasst werden. Ein Momentrauschen kann mithilfe eines Filters reduziert werden. Eine Rotorlage kann nur einmal je Modulationszyklus erfasst werden. Eine Rotorlage kann zu Beginn eines Modulationszyklus erfasst werden. Eine Rotorlage kann in der Mitte eines Modulationszyklus erfasst werden. Eine Rotorlage kann zweimal je Modulationszyklus erfasst werden. Eine Rotorlage kann sowohl zu Beginn eines Modulationszyklus als auch in der Mitte eines Modulationszyklus erfasst werden. Eine Rotorla- ge kann prädikativ bestimmt werden. A current can only be detected once per modulation cycle. A current can be detected at the beginning of a modulation cycle. A current can be detected in the middle of a modulation cycle. A current can be detected twice per modulation cycle. A current can be detected both at the beginning of a modulation cycle and in the middle of a modulation cycle. A momentary noise can be reduced by using a filter. A rotor position can only be detected once per modulation cycle. A rotor position can be detected at the beginning of a modulation cycle. A rotor position can be detected in the middle of a modulation cycle. A rotor position can be detected twice per modulation cycle. A rotor position can be detected both at the beginning of a modulation cycle and in the middle of a modulation cycle. A rotor position can be determined predicatively.
Regelprozesse und/oder Modulationszyklen können voneinander gesondert ausgelöst werden. Ein Auslösen von Regelprozessen und/oder Modulationszyklen kann voneinander gesondert eingestellt werden. Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Konzept zur Reduzierung von Latenzzeiten von Signalerfassung und Stromregelung eines elektrischen Antriebssystems. Eine Latenzzeit ist vorliegend eine Zeit zwischen einem Erfassen wenigstens einer Messgröße und einem Wirksamwerden der erfassten Messgröße oder eines darauf basierenden Ergebnisses. Control processes and / or modulation cycles can be triggered separately from each other. Triggering of control processes and / or modulation cycles can be set separately from each other. In summary and in other words, the invention thus provides, inter alia, a concept for reducing latency of signal acquisition and current regulation of an electric drive system. In the present case, a latency is a time between a detection of at least one measured variable and an effectiveness of the acquired measured variable or a result based thereon.
Eine Latenzzeit kann durch Vorlegung eines Messzeitpunktes reduziert werden. Latency can be reduced by presenting a measurement time.
PWM-mittensymmetische Strom und Positionsmessung kann erweitert werden, indem schon zu Anfang eines PWM-Zyklus in einem Nullvektor gemessen wird. Dadurch kann die Zeitmenge einer halben PWM-Periode gespart werden. Einem Regeltask kann dann genügend Rechenzeit zur Verfügung stehen, um Sollwerte bis zu einem Beginn des nächsten Intervalls zu berechnen. Beispielsweise kann eine Latenzzeit von 150 s auf 100 s reduziert werden, wenn ein Strom und eine Rotorlage in einem anderen Nullvektor gemessen und sofort verarbeitet werden. PWM-center-symmetric current and position measurement can be extended by measuring at the beginning of a PWM cycle in a zero vector. As a result, the time amount of half a PWM period can be saved. A rule task can then have sufficient computing time available to calculate setpoints up to the beginning of the next interval. For example, a latency of 150 s can be reduced to 100 s if one current and one rotor position are measured in another zero vector and processed immediately.
Eine Latenzzeit kann durch Verwendung von Strom- oder Positionswerten unterschiedlich aktueller Zeiterfassung reduziert werden. Strom und Rotorlage können in beiden Nullvektoren gemessen werden (zum Anfang und zur Mitte). Eine Regelung kann synchron zur PWM starten anhand der bis zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Werte. Eine Berechnung der Pulsmuster durch eine Raumzeigermodulation kann dann jedoch anhand einer neu ermittelten Rotorlage erfolgen. Beispielsweise kann somit zwar noch die Bestimmung der Regelausgänge auf 100 s alten Informationen erfolgen, das Pulsmuster kann jedoch aus einem Winkelsignal berechnet, welches nur noch 50 s alt ist. A latency can be reduced by using current or position values of different current time recording. Current and rotor position can be measured in both zero vectors (to the beginning and to the middle). A control can start synchronously with the PWM based on the values available up to this point in time. However, a calculation of the pulse pattern by a space vector modulation can then take place on the basis of a newly determined rotor position. For example, it is thus still possible to determine the control outputs for 100 s old information, but the pulse pattern can be calculated from an angle signal which is only 50 s old.
Zu einem Zeitpunkt 2 kann auf eine Strominformation verzichtet werden. Jedoch ist es der Güte des Stromsignals positiv zuträglich, wenn mehr Messdaten zur Verfügung stehen. Durch ein einfaches Filter kann ein dadurch bedingtes Momentrauschen reduziert werden. Ein Rotorlagesignal zu einem Zeitpunkt 1 kann erforderlich sein, da ein zeitgleich mit den Strömen erfasster Rotorlagewinkel für eine Transformation benötigt wird. Dieser kann allenfalls durch eine Vorhersage aufgrund eines Drehzahlverhaltens bestimmt werden. Tasks für PWM, Strom/Rotorlageerfassung und Regler können durch sehr schnelle Triggersignale aufgerufen werden. Beispielsweise können Aufrufe mit ca. 20kHz erfolgen. Es können FPGA basierte Technologien verwendet werden und Geschwindig- keitsvorteile bieten. Ein Scheduling kann separiert werden, d.h. einzelne Tasks können nicht automatisch nach der Fertigstellung des vorherigen Tasks getriggert, sondern getrennt aufgerufen werden. Damit kann ein Verschieben innerhalb PWM- Perioden ermöglicht werden. Eine Messung von Strom und Rotorlage kann einstellbar wahlweise auf jeden, bzw. jeden 2. Trigger reagieren. Eine PWM-Generierung kann beispielsweise auf jeden 2. Triggerzeitpunkt angestoßen werden. Es können PWM- Muster von 20kHz, sowie der Teiler 10kHz, 6.66kHz, 5kHz und weitere eingestellt werden. Ein Regeltask kann beispielsweise mit jedem Interrupt aufgerufen werden und gemessene Daten verarbeiten, jedoch abwechselnd nur jedes 2. Mal eine Regelschleife (FOC) oder eine Raumzeigermodulation (SVPWM) aufrufen. At a time 2 can be dispensed with current information. However, it is positively beneficial to the quality of the current signal if more measurement data is available. A simple filter can be used to reduce the resulting instantaneous noise. A rotor position signal at a time 1 may be required since a rotor position angle detected at the same time as the currents is required for a transformation. This can at most be determined by a prediction based on a speed behavior. Tasks for PWM, current / rotor position detection and controllers can be called up by very fast trigger signals. For example, calls can be made at approx. 20kHz. FPGA-based technologies can be used and offer speed advantages. Scheduling can be separated, ie individual tasks can not be triggered automatically after the completion of the previous task, but can be called up separately. This allows a shift within PWM periods. A measurement of current and rotor position can be set to react either to each, or every second trigger. For example, a PWM generation can be triggered every 2nd trigger time. PWM patterns of 20kHz and 10kHz, 6.66kHz, 5kHz and more can be set. For example, a rule task can be invoked with each interrupt to process measured data, but alternately invoke a loop (FOC) or space pointer modulation (SVPWM) only every other time.
Mit„kann" sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist. Mit der Erfindung wird eine Regelgüte erhöht. Eine Regelgeschwindigkeit wird erhöht. Eine Latenzzeit wird verkürzt. Größen, die in einem Zeitschritt aus der wenigstens einen Regelgröße in einem Regelprozess bestimmt werden, kommen in demselben Zeitschritt zum Tragen. Drehmomentschwankungen werden reduziert. Mechanische Anregungen werden reduziert. Eine Geräuschentwicklung wird reduziert. Verluste werden reduziert. In particular, optional features of the invention are referred to as "may." Accordingly, there is one embodiment of the invention having the respective feature or features, and the invention improves control performance., Increases a latency , which are determined in a time step from the at least one controlled variable in a control process, come into effect in the same time step Torque fluctuations are reduced Mechanical excitations are reduced A noise is reduced Losses are reduced.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merk- male der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen. Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to figures. From this description, further features and advantages. Concrete features of these embodiments may represent general features of the invention. Features associated with other features of these embodiments may also constitute individual features of the invention.
Es zeigen schematisch und beispielhaft: Fig. 1 eine feldohentierte Regelung eines mit Raumzeigermodulation betriebenen elektronisch kommutierten Elektromotors, wobei ein Messtask zu Beginn eines Modulationszyklus in einem Nullspannungsraumzeiger ausgeführt wird, und eine feldorientierte Regelung eines mit Raumzeigermodulation betriebenen elektronisch kommutierten Elektromotors, wobei ein Messtask sowohl zu Beginn eines Modulationszyklus in einem Nullspannungsraumzeiger als auch in der Mitte eines Modulationszyklus in einem Nullspannungsraumzeiger ausgeführt wird. They show schematically and by way of example: 1 shows a field-controlled control of an electronically commutated electric motor operated with space vector modulation, wherein a measurement task is carried out at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space vector, and a field-oriented control of an electronically commutated electric motor operated by space vector modulation, wherein a measurement task occurs both at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space vector as well as in the middle of a modulation cycle in a zero voltage space vector.
Fig. 1 zeigt eine feldorientierte Regelung eines mit Raumzeigermodulation betriebenen elektronisch kommutierten Elektromotors, wobei ein Messtask 1 18 zu Beginn eines Modulationszyklus 102 in einem Nullspannungsraumzeiger ausgeführt wird. FIG. 1 shows a field-oriented control of an electronically commutated electric motor operated with space vector modulation, wherein a measurement task 1 18 is carried out at the beginning of a modulation cycle 102 in a zero voltage space vector.
In Fig. 1 ist in einem Diagramm 100 ein zeitlicher Ablauf mit Modulationszyklen 102 dargestellt. Die Modulationszyklen 102 weisen jeweils dieselbe Dauer auf und starten periodisch aneinander anschließend. Der erste Modulationszyklus 102 startet zum Zeitpunkt t0, der folgende Modulationszyklus 102 starten mit Ende des vorhergehen- den Modulationszyklus 102 zum Zeitpunkt t2, U usw. Die Zeitpunkte ti, t3 usw. markieren jeweils eine Mitte der Modulationszyklen 102. Zu den Zeitpunkten t0, ti, t2, t3, t etc. liegen Nullspannungsraumzeiger an. Die Zeitpunkte t0, ti, t2, t3, t etc. können als Trigger dienen. Ein Regelprozess 104 umfasst mehrere Regelschritte 106, 108, 1 10, 1 12, 1 14, 1 16. Die Regelschritte 106, 108, 1 10 bilden einen Messtask 1 18. Der Messtask 1 18 wird im Wesentlichen hardwarebasiert ausgeführt. Die Regelschritte 1 12, 1 14, 1 16 bilden einen Regeltask 120. Der Regeltask 120 wird im Wesentlichen softwarebasiert ausgeführt. FIG. 1 shows in a diagram 100 a time sequence with modulation cycles 102. The modulation cycles 102 each have the same duration and then periodically start each other. The first modulation cycle 102 starts at time t 0 , the following modulation cycle 102 starts with the end of the preceding modulation cycle 102 at time t 2 , U, etc. The times ti, t 3 , etc. mark each one center of the modulation cycles 102. At the times t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , t etc. are applied to zero-voltage space pointers. The times t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , t, etc. can serve as triggers. A control process 104 comprises a plurality of control steps 106, 108, 110, 112, 114, 16. The control steps 106, 108, 110 form a measurement task 1 18. The measurement task 1 18 is carried out in a substantially hardware-based manner. The rule steps 1 12, 1 14, 1 16 form a rule task 120. The rule task 120 is executed essentially software-based.
Die Regelung erfolgt mithilfe einer Pulsweitenmodulation. In Fig. 1 bezeichnet 122 ein Pulsweitensignal. Das Pulsweitensignal 122 wechselt mit einer Modulationsfrequenz rechteckförmig zwischen zwei Werten. Dabei ergibt sich ein Pulsmuster bzw. The regulation takes place by means of a pulse width modulation. In Fig. 1, 122 denotes a pulse width signal. The pulse width signal 122 alternates between two values at a modulation frequency. This results in a pulse pattern or
Tastgrad. Der Tastgrad gibt für die periodische Folge der Impulse des Pulsweitensignals 122 das Verhältnis von Impulsdauer zu Periodendauer an. Der Tastgrad wird moduliert. Ein Modulationszyklus dauert vorliegend 100ps, ein hoher Wert 124 des Pulsweitensignals 122 liegt für 80 s an. Der Regelprozess 104 wird periodisch wiederholt mit einer Regelfrequenz ausgeführt. Zum Zeitpunkt t0 wird der Regelprozess 104 in einem Auslösepunkt 126 ausgelöst. Der Messtask 1 18 wird zu Beginn eines Modulationszyklus in einem Nullspannungsraumzeiger ausgeführt. Mit Ende des Messtasks 1 18 wird der Regeltask 120 ausgelöst. Vorliegend erstreckt sich die Ausführung des Regelprozesses 104 über zwei Mo- dulationszyklen 102, die folgende Ausführung des Regelprozesses 104 startet zum Zeitpunkt t2 in einem Auslösepunkt 128. Das Ergebnis eines Regelprozesses 104 steht jeweils zur Verfügung, bevor der nächste Regelprozess 104 ausgelöst wird. Eine Latenzzeit 130 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf 100 s reduziert. Fig. 2 zeigt eine feldorientierte Regelung eines mit Raumzeigermodulation betriebenen elektronisch kommutierten Elektromotors, wobei ein Messtask 218 sowohl zu Beginn eines Modulationszyklus 202 in einem Nullspannungsraumzeiger als auch in der Mitte eines Modulationszyklus 202 in einem Nullspannungsraumzeiger ausgeführt wird. Duty cycle. The duty cycle gives for the periodic sequence of the impulses of the Pulse width signal 122, the ratio of pulse duration to period duration. The duty cycle is modulated. In the present case, a modulation cycle lasts 100 ps, a high value 124 of the pulse width signal 122 is present for 80 s. The control process 104 is periodically executed repeatedly at a control frequency. At time t 0 , the control process 104 is triggered in a trigger point 126. The measurement task 118 is performed at the beginning of a modulation cycle in a zero voltage space vector. At the end of the measurement task 1 18, the rule task 120 is triggered. In the present case, the execution of the control process 104 extends over two modulation cycles 102, and the following execution of the control process 104 starts at a trigger point 128 at the time t 2. The result of a control process 104 is available before the next control process 104 is triggered. A latency 130 is reduced in the present embodiment to 100 s. FIG. 2 shows a field-oriented control of a space vector modulated electronically commutated electric motor wherein a measurement task 218 is performed both at the beginning of a modulation cycle 202 in a zero voltage space vector and in the middle of a modulation cycle 202 in a zero voltage space vector.
In Fig. 2 ist in einem Diagramm 200 ein zeitlicher Ablauf mit Modulationszyklen 202 dargestellt. Ein Regelprozess 204 umfasst mehrere Regelschritte 206, 208, 210, 21 1 , 214, 216, 218. Die Regelschritte 206, 208, 210 bilden einen Messtask 220. Die Regelschritte 21 1 , 214, 216, 218 bilden einen Regeltask 212. FIG. 2 shows in a diagram 200 a time sequence with modulation cycles 202. A control process 204 comprises a plurality of control steps 206, 208, 210, 21 1, 214, 216, 218. The control steps 206, 208, 210 form a measurement task 220. The control processes 21 1, 214, 216, 218 form a control task 212.
Der Regelprozess 204 wird periodisch wiederholt mit einer Regelfrequenz ausgeführt. Zum Zeitpunkt t0 wird der Regelprozess 204 in einem Auslösepunkt 224 ausgelöst. Der Messtask 220 wird zu Beginn eines Modulationszyklus 202 in einem Nullspannungsraumzeiger ausgeführt. Mit Ende des Messtasks 220 wird der Regeltask 212 ausgelöst. Der folgende Regelprozess 204 wird zum Zeitpunkt ti in einem Auslösepunkt 226 ausgelöst. Dieser folgende Regelprozess 204 wird in der Mitte eines Modulationszyklus 202 in einem Nullspannungsraumzeiger ausgeführt. Vorliegend wird der Regelprozess 204 innerhalb eines Modulationszyklus 202 zweimal ausgeführt. Die Ausführung der Regelprozesse 204 startet zu den Zeitpunkten t0, ti, t2, t3, etc. in den Nullspannungsraumzeigern. Das Ergebnis eines Regelprozesses 204 steht jeweils zur Verfügung, bevor der nächste Regelprozess 204 ausgelöst wird. Eine Latenzzeit 228 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf 50 s reduziert. Mit Beginn des Regelprozesses 204 werden gemessenen Signale (Strom, Winkel) im Messtask 220 verarbeitet. Diese Daten werden mittels Park-Clarke-Transformation in ein rotorbasiertes d-q-Koordinatensystem transformiert (212). Daraus generierte drehmoment- und fluss-bildende Stromkomponenten Id- und Iq werden berechnet und dienen als Messgrößen für eine Stromregelung. Ausgangsgröße dieser Regelung sind Motorspannungen Ud- und Uq im gleichen Koordinatensystem (212). Vor der Rück- transformation in das statorbasierte Koordinatensystem wird erneut der aktuelle Winkel eingelesen (221 ). Anhand der aktuell ermittelten Rotorlagewerden anschließend aus diesen Spannungen (Ud,Uq) die benötigten Schalterstellungen einer Endstufe mithilfe der Raumzeigermodulation bestimmt (216, 218). The control process 204 is periodically executed repeatedly at a control frequency. At time t 0 , the control process 204 is triggered in a trigger point 224. The measurement task 220 is executed at the beginning of a modulation cycle 202 in a zero voltage space vector. At the end of the measurement task 220, the rule task 212 is triggered. The following rule process 204 is triggered at a trigger point 226 at time ti. This following control process 204 is performed in the middle of a modulation cycle 202 in a zero voltage space vector. In the present case, the control process 204 is executed twice within a modulation cycle 202. The execution of the control processes 204 starts at the times t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , etc. in the Zero voltage space vectors. The result of a control process 204 is available in each case before the next control process 204 is triggered. A latency 228 is reduced to 50 s in the present exemplary embodiment. At the beginning of the control process 204, measured signals (current, angle) are processed in the measurement task 220. This data is transformed into a rotor-based dq coordinate system by means of the Park-Clarke transformation (212). The generated torque and flux-forming current components Id and Iq are calculated and serve as measured variables for a current control. Output variables of this regulation are motor voltages Ud and Uq in the same coordinate system (212). Before the transformation back to the stator-based coordinate system, the current angle is read in again (221). Based on the currently determined rotor position, the required switch positions of an output stage are then determined from these voltages (Ud, Uq) using the space vector modulation (216, 218).
Der Regelschritt 214 enthält eine Regel schleife. Der Regelschritt 214 wird nur mit jedem zweiten Regelprozess 204 ausgeführt. Mit den Regelschritten 216, 218 erfolgt eine Raumzeigermodulation. Die Regelschritte 216, 218 werden ebenfalls nur mit jedem zweiten Regelprozess 205 ausgeführt. Der Regelschritt 214 und die Regelschrit- te 216, 218 werden mit den Regel prozessen 204/205 abwechselnd ausgeführt. The control step 214 contains a control loop. The control step 214 is executed only with every second control process 204. With the control steps 216, 218 a space vector modulation takes place. The control steps 216, 218 are also executed only with every second control process 205. The control step 214 and the control steps 216, 218 are executed alternately with the control processes 204/205.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
100 Diagramm 100 diagram
102 Modulationszyklus  102 modulation cycle
104 Regelprozess  104 control process
106 Regelschritt  106 control step
108 Regelschritt  108 control step
1 10 Regelschritt  1 10 control step
1 12 Regelschritt  1 12 control step
1 14 Regelschritt  1 14 control step
1 16 Regelschritt  1 16 control step
1 18 Messtask  1 18 measurement task
120 Regeltask  120 rule task
122 Pulsweitensignal  122 pulse width signal
124 hoher Wert  124 high value
126 Auslösepunkt  126 trigger point
128 Auslösepunkt  128 trigger point
130 Latenzzeit  130 latency
200 Diagramm  200 diagram
202 Modulationszyklus  202 modulation cycle
204 Regelprozess  204 control process
205 Regelprozess  205 control process
206 Regelschritt  206 control step
208 Regelschritt 208 control step
210 Regelschritt  210 control step
21 1 Regelschritt  21 1 control step
212 Regeltask  212 rule task
213 Regeltask  213 rule task
214 Regelschritt  214 control step
216 Regelschritt 216 control step
218 Regelschritt 218 control step
220 Messtask  220 measuring task
221 Messtask 224 Auslösepunkt 226 Auslösepunkt 228 Latenzzeit 221 measurement task 224 Trip point 226 Trip point 228 Latency

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum zeitdiskreten Regeln eines elektronisch kommutierten 1 . Method for Discrete-Time Control of an Electronically Commutated
Elektromotors, insbesondere eines elektrischen Antriebsmotors eines  Electric motor, in particular an electric drive motor of a
Kraftfahrzeugs, mithilfe einer zeitdiskreten Raumzeigermodulation, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Regelgröße zu Beginn eines  Motor vehicle, using a time-discrete space vector modulation, characterized in that at least one controlled variable at the beginning of a
Modulationszyklus (102, 202) erfasst wird.  Modulation cycle (102, 202) is detected.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Regelgröße zu Beginn eines Modulationszyklus (102, 202) in einem 2. The method according to claim 1, characterized in that at least one controlled variable at the beginning of a modulation cycle (102, 202) in a
Nullspannungsraumzeiger erfasst wird.  Zero voltage space pointer is detected.
3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Regelgröße sowohl zu Beginn eines3. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one controlled variable both at the beginning of a
Modulationszyklus (202) als auch in der Mitte eines Modulationszyklus (202) erfasst wird. Modulation cycle (202) and in the middle of a modulation cycle (202) is detected.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Regelgröße sowohl zu Beginn eines4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one controlled variable both at the beginning of a
Modulationszyklus (202) in einem Nullspannungsraumzeiger als auch in der Mitte eines Modulationszyklus (202) in einem Nullspannungsraumzeiger erfasst wird. Modulation cycle (202) is detected in a Nullspannungsraumzeiger as well as in the middle of a modulation cycle (202) in a zero voltage space pointer.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelprozess (104, 204) synchron mit der 5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a control process (104, 204) synchronously with the
Raumzeigermodulation mit wenigstens einem bis zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Regelgrößenwert startet.  Space vector modulation starts with at least one control variable value present up to this point.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pulsmuster mit wenigstens einem aktualisierten 6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that pulse pattern with at least one updated
Regelgrößenwert bestimmt werden. Controlled variable value can be determined.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom nur einmal je Modulationszyklus (102, 202) erfasst wird. 7. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a current is detected only once per modulation cycle (102, 202).
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotorlage nur einmal je Modulationszyklus (102, 202) erfasst wird. 8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a rotor position only once per modulation cycle (102, 202) is detected.
9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Regelprozesse (104, 204) und/oder Modulationszyklen (102, 202) voneinander gesondert ausgelöst werden. 9. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that control processes (104, 204) and / or modulation cycles (102, 202) are triggered separately from each other.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslösen von Regelprozesse (104, 204) und/oder Modulationszyklen (102, 202) voneinander gesondert eingestellt wird. 10. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a triggering of control processes (104, 204) and / or modulation cycles (102, 202) is set separately from each other.
PCT/DE2016/200333 2015-08-05 2016-07-21 Method for the time-discrete controlling of an electronically commutated electric motor WO2017020903A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112016003521.7T DE112016003521A5 (en) 2015-08-05 2016-07-21 Method for discrete-time control of an electronically commutated electric motor
KR1020187003076A KR20180034462A (en) 2015-08-05 2016-07-21 Time-Divided Control Method of Electric Rectified Motor
CN201680042100.8A CN107852121A (en) 2015-08-05 2016-07-21 Method for the time-discrete regulation of an electronically commutated electric motor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015214961.7A DE102015214961A1 (en) 2015-08-05 2015-08-05 Method for discrete-time control of an electronically commutated electric motor
DE102015214961.7 2015-08-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017020903A1 true WO2017020903A1 (en) 2017-02-09

Family

ID=56740728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2016/200333 WO2017020903A1 (en) 2015-08-05 2016-07-21 Method for the time-discrete controlling of an electronically commutated electric motor

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20180034462A (en)
CN (1) CN107852121A (en)
DE (2) DE102015214961A1 (en)
WO (1) WO2017020903A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113098349B (en) * 2021-04-28 2022-06-21 杭州电子科技大学 Discrete space vector modulation permanent magnet synchronous motor model prediction control method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050206341A1 (en) * 2002-03-28 2005-09-22 Yin Ho Eddy Y Motor current reconstruction via DC bus current measurement
US20050226607A1 (en) * 2002-06-07 2005-10-13 Williams Connel B Motor drive control with a single current sensor using space vector technique
DE102007026920A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-20 Denso Corp., Kariya Permanent magnet synchronous motor control device, has rotor magnetic pole position estimation section estimating rotating position of rotor of synchronous motor as rotor magnetic pole position based on detected current changing rate
DE102006052042A1 (en) * 2006-10-30 2008-05-15 Bombardier Transportation Gmbh Control and / or regulation of a 3-phase power converter for the operation of an asynchronous machine
DE102008018950A1 (en) * 2007-04-18 2008-11-20 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Method and system for pulse position planning in electric drives
DE102011086583A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for testing commutation quality of electronic commutated electromotor in hydraulic actuating system of friction clutch of motor car, involves comparing actual distance covered rotational angle with spanned rotation angle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100638866B1 (en) * 2002-03-28 2006-10-26 인터내쇼널 렉티파이어 코포레이션 Motor current reconstruction via dc bus current measurement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050206341A1 (en) * 2002-03-28 2005-09-22 Yin Ho Eddy Y Motor current reconstruction via DC bus current measurement
US20050226607A1 (en) * 2002-06-07 2005-10-13 Williams Connel B Motor drive control with a single current sensor using space vector technique
DE102007026920A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-20 Denso Corp., Kariya Permanent magnet synchronous motor control device, has rotor magnetic pole position estimation section estimating rotating position of rotor of synchronous motor as rotor magnetic pole position based on detected current changing rate
DE102006052042A1 (en) * 2006-10-30 2008-05-15 Bombardier Transportation Gmbh Control and / or regulation of a 3-phase power converter for the operation of an asynchronous machine
DE102008018950A1 (en) * 2007-04-18 2008-11-20 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Method and system for pulse position planning in electric drives
DE102011086583A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for testing commutation quality of electronic commutated electromotor in hydraulic actuating system of friction clutch of motor car, involves comparing actual distance covered rotational angle with spanned rotation angle

Also Published As

Publication number Publication date
DE112016003521A5 (en) 2018-04-19
DE102015214961A1 (en) 2017-02-09
CN107852121A (en) 2018-03-27
KR20180034462A (en) 2018-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2421148B1 (en) Device and method for identifying mechanical parameters of an alternating current asynchronous motor without using a rotary encoder
EP2421146B1 (en) Device and method for identifying magnetomechanical parameters of an alternating current synchronous motor without using a rotary encoder
DE102015214839A1 (en) Method for discrete-time control of an electronically commutated electric motor
EP2421147B1 (en) Device and method for identifying equivalent circuit parameters of an alternating current synchronous motor without using a rotary encoder
EP3288179B1 (en) Method for sensorless determination of the orientation of the rotor of an ironless pmsm motor
DE102013209562B4 (en) Methods, systems and apparatus for estimating electrical angular position and / or angular velocity of a rotor of an electrical machine
DE112008003590B4 (en) Magnetic pole position estimation method for AC synchronous motor
DE102016112872A1 (en) Control unit for a free-running engine
DE112015006003T5 (en) Angle error correction device and angular error correction method for a position sensor
EP2421145A1 (en) Apparatus and method for identifying equivalent circuit parameters of an alternating current asynchronous motor without using a rotary encoder
DE102015118980A1 (en) Method and apparatus for controlling an electric machine in a six-step mode
DE102013208933A1 (en) Methods, systems and apparatus for calculating a voltage circuit used in controlling the operation of an electric machine
DE102012017794A1 (en) Method for determining the rotor angle of a synchronous machine and drive for carrying out the method
DE102013203505A1 (en) Method, systems and apparatus for generating voltage command signals for controlling an operation of an electrical machine
EP2538547B1 (en) Device and method for identifying mechanical parameters of a linear induction motor without using a position sensor
EP2758788B1 (en) Method and device for determining the rotor position and speed of a rotating field machine
DE102012222311A1 (en) Control device and method for determining the rotor angle of a synchronous machine
DE102004043904A1 (en) Engine control unit
DE102017210071A1 (en) Method for determining phase currents of a rotating, multi-phase, electrical machine fed by means of a PWM-controlled inverter
DE102013222075A1 (en) Apparatus and method for initializing a control circuit for a current for operating a synchronous machine
DE102012222315A1 (en) Control device and method for determining the rotor angle of a synchronous machine
WO2017020903A1 (en) Method for the time-discrete controlling of an electronically commutated electric motor
DE102013212103A1 (en) METHODS, SYSTEMS AND DEVICES FOR ADJUSTING ELECTRIC AND / OR TORQUE COMMANDS WHICH ARE USED TO CONTROL THE OPERATION OF AN ASYNCHRONOUS MACHINE
DE102017221610A1 (en) Determination of at least one machine parameter of an electric machine
DE102015220366A1 (en) Apparatus, method and computer program for providing a first manipulated variable for a first phase group of a plurality of phase groups of a rotary field machine and a second manipulated variable for a second phase group of the plurality of phase groups

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16754176

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187003076

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112016003521

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112016003521

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16754176

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1