專(zhuān)利名稱(chēng)：用于運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的方法，所述電動(dòng)機(jī)具有初級(jí)部件和次級(jí)部件， 其中，初級(jí)部件具有包含繞組的、多相的勵(lì)磁線圈，其相接線端分別與輸出級(jí)的輸出接線端連接，其中，輸出級(jí)具有可控制的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，以將相電壓施加到輸出接線端上，所述方法包括下述步驟a)通過(guò)這樣將相電壓施加到輸出級(jí)的輸出接線端上開(kāi)始運(yùn)行階段，使得在勵(lì)磁線圈中感應(yīng)出磁的行波場(chǎng)，所述行波場(chǎng)引起初級(jí)部件和次級(jí)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，b)斷開(kāi)在所述輸出接線端中的至少一個(gè)上的相電壓，從而開(kāi)始測(cè)量階段，c)測(cè)量電的反電動(dòng)勢(shì)，該反電動(dòng)勢(shì)在連接在所述輸出接線端上的繞組中由于初級(jí)部件和次級(jí)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而被感應(yīng)出，以便能夠確定出在勵(lì)磁電流的相位和反電動(dòng)勢(shì)的相位之間的角度差，d)必要時(shí)重復(fù)步驟a)至C)。
背景技術(shù)：
這種方法由W02007/(^6M1A2所公知。在此，通過(guò)輸出級(jí)的輸出接線端將電的相電壓施加到勵(lì)磁線圈上。相電壓具有預(yù)定的曲線，其中，所述電壓在激勵(lì)階段的開(kāi)始、中間以及結(jié)束分別關(guān)于預(yù)定的時(shí)間間隔等于零。在相電壓不等于零的運(yùn)行階段，借助勵(lì)磁線圈在與次級(jí)部件共同作用且驅(qū)動(dòng)次級(jí)部件的初級(jí)部件中產(chǎn)生電磁的行波場(chǎng)。在相電壓等于零的時(shí)間間隔中，開(kāi)始測(cè)量階段，在所述測(cè)量階段中，勵(lì)磁線圈的相接線端通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置與模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的測(cè)量信號(hào)輸入部連接，以便能夠測(cè)量在勵(lì)磁線圈中感應(yīng)出的反電動(dòng)勢(shì)。 在每個(gè)測(cè)量階段的開(kāi)始，首先等待，直到繞組電流的過(guò)沖充分衰減。然后分別測(cè)得反電動(dòng)勢(shì)的兩個(gè)測(cè)量值，微處理器由這兩個(gè)測(cè)量值通過(guò)插值法計(jì)算反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零的時(shí)刻。微處理器由所述過(guò)零時(shí)刻算出在勵(lì)磁電流相位和反電動(dòng)勢(shì)相位之間的角度差。所述角度差相應(yīng)于初級(jí)部件和次級(jí)部件之間的相對(duì)位置。上述方法具有下述的缺點(diǎn)，即在每個(gè)測(cè)量階段，首先必須等待，直到繞組電流的過(guò)沖衰減掉，從而反電動(dòng)勢(shì)能夠完全以足夠的精確性被測(cè)量。對(duì)于過(guò)沖的衰減必要的時(shí)間常數(shù)在通常的電動(dòng)機(jī)中大約在幾毫秒的范圍內(nèi)。此外不利的是，在每個(gè)測(cè)量階段分別必須測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)的兩個(gè)測(cè)量值，它們必須在時(shí)間上以這樣的程度彼此間隔，使得勵(lì)磁電流的過(guò)零能夠通過(guò)測(cè)量值的插值來(lái)確定。因此，測(cè)量階段的持續(xù)時(shí)間必須相對(duì)長(zhǎng)地選擇。而在該持續(xù)時(shí)間期間，電動(dòng)機(jī)不被驅(qū)動(dòng)，也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)矩分布是不均勻的。由此，電動(dòng)機(jī)的功率和效率降低。此外，與所述轉(zhuǎn)矩疊加的波可能引起聲音上的干擾。所述方法的另外的缺點(diǎn)在于，所述插值法與一定的計(jì)算耗費(fèi)相關(guān)且具有不精確性。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)開(kāi)頭所述類(lèi)型的方法，所述方法使得盡可能均勻的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行成為可能，并且其中仍然能夠以簡(jiǎn)單方式和大的精確性計(jì)算出勵(lì)磁電流的相位和反電動(dòng)勢(shì)的相位之間的角度差。根據(jù)本發(fā)明，所述目的由此實(shí)現(xiàn)，即，在相電壓被斷開(kāi)后，在相電壓已被斷開(kāi)的繞組中的繞組電流通過(guò)至少一個(gè)具有非線性特征曲線的自振蕩元件引導(dǎo)以及維持，并且在繞組電壓中測(cè)出在該繞組中通流的繞組電流過(guò)零時(shí)出現(xiàn)的脈沖前沿并且將其用作為用于測(cè)量相關(guān)的繞組的被感應(yīng)出的反電動(dòng)勢(shì)的觸發(fā)信號(hào)。由此可能的是，能夠以簡(jiǎn)單的的方式以較高的精確性探測(cè)繞組電流的過(guò)零時(shí)刻。 在測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)之后立即可以重新開(kāi)始運(yùn)行階段并且通過(guò)輸出級(jí)對(duì)電動(dòng)機(jī)通電流。測(cè)量階段優(yōu)選在繞組電流即將過(guò)零之前才開(kāi)始，從而接著立刻能夠測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法可能的是，能夠?qū)y(cè)量階段選擇得非常短，使得轉(zhuǎn)矩幾乎沒(méi)有中斷地施加在電動(dòng)機(jī)上。電動(dòng)機(jī)由此能夠?qū)崿F(xiàn)高的效率和均勻的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)優(yōu)選是無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。 自振蕩元件能夠例如是與電壓的電阻(VDR)相關(guān)的。有利的是，所述自振蕩元件是半導(dǎo)體二極管。所述半導(dǎo)體二極管在此能夠成本有利地集成到配屬于其的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的半導(dǎo)體芯片中。在本發(fā)明優(yōu)選的構(gòu)造方式中，配屬于各個(gè)繞組的勵(lì)磁電流和/或其滑動(dòng)的中間值 (gleitende Mittelwerte)優(yōu)選具有大致正弦形的曲線。其中，施加在勵(lì)磁線圈上的相電壓相應(yīng)地被脈寬調(diào)制。通過(guò)勵(lì)磁線圈的正弦形激勵(lì)能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的均勻的轉(zhuǎn)矩以及因此特別平穩(wěn)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。脈寬調(diào)制使得勵(lì)磁線圈的損失少的激勵(lì)成為可能。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，在將施加在輸出級(jí)的第一輸出接線端上的第一相電壓斷開(kāi)后，將斷開(kāi)的繞組的繞組電流通過(guò)第一自振蕩元件在導(dǎo)通方向上引導(dǎo)，其中，在自振蕩元件上，下降一個(gè)導(dǎo)通電壓，并且其中，導(dǎo)通電壓對(duì)施加在相關(guān)繞組上的電壓的影響通過(guò)改變至少一個(gè)施加在至少一個(gè)第二輸出接線端上的第二相電壓來(lái)補(bǔ)償。所述補(bǔ)償在此優(yōu)選這樣實(shí)現(xiàn)，即其中繞組電流不被斷開(kāi)的繞組的相電壓的占空比這樣改變，使得通過(guò)導(dǎo)通電壓在斷開(kāi)的繞組上引起的電壓上升被抑制。通過(guò)該措施，避免受干擾地改變勵(lì)磁電流。有利的是，在測(cè)量施加在一個(gè)繞組上的反電動(dòng)勢(shì)期間，用于控制勵(lì)磁線圈的其他繞組而設(shè)置的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)被保持。由此避免反電動(dòng)勢(shì)疊加干擾，所述干擾可能在改變半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)。在具有三相勵(lì)磁線圈的電動(dòng)機(jī)中，在測(cè)量期間例如勵(lì)磁線圈的第一相接線端能夠是高阻抗的，第二相接線端能夠與供電電位連接，且第三相接線端能夠與接地電位連接。在本發(fā)明優(yōu)選的構(gòu)造方式中，產(chǎn)生用于相電壓的額定值信號(hào)，其中，額定值信號(hào)與施加到輸出接線端上的相電壓的實(shí)際值信號(hào)比較，并且其中在運(yùn)行階段期間在額定值信號(hào)和實(shí)際值信號(hào)之間出現(xiàn)偏差的情況下，改變勵(lì)磁線圈的激勵(lì)，以便減小偏差。額定值信號(hào)也通過(guò)調(diào)節(jié)回路施加到勵(lì)磁線圈上。由此可能的是，勵(lì)磁電流受干擾的改變?cè)跍y(cè)量階段結(jié)束后至少部分得到補(bǔ)償，所述受干擾的改變例如在測(cè)量階段期間由于保持繞組的斷開(kāi)和/或半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)而出現(xiàn)。因此例如在繞組重新接通后，施加到相關(guān)繞組上的相電壓的至少一個(gè)脈沖相位能夠被延長(zhǎng)，以便補(bǔ)回至少一個(gè)“丟失的”脈沖，其在繞組的斷開(kāi)階段本來(lái)須已輸出到繞組上。適合的是，測(cè)量相對(duì)于勵(lì)磁線圈的中性點(diǎn)和/或虛擬的中性點(diǎn)的反電動(dòng)勢(shì)。虛擬的中性點(diǎn)例如能夠通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)模擬。因此，能夠相對(duì)于施加在勵(lì)磁線圈的中性點(diǎn)上的電位測(cè)出反電動(dòng)勢(shì)，而無(wú)需接近電動(dòng)機(jī)上的中性點(diǎn)。
有利的是，在測(cè)量階段測(cè)量一個(gè)繞組的反電動(dòng)勢(shì)的至少兩個(gè)測(cè)量值；在測(cè)得每個(gè)測(cè)量值時(shí)分別將不同的電位輸出到其余繞組的輸出接線端上；與這些輸出接線端連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)在測(cè)得第一測(cè)量值時(shí)與半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)在測(cè)得第二測(cè)量值時(shí)所具有的開(kāi)關(guān)狀態(tài)相反地選擇。接著由這兩個(gè)測(cè)量值能夠形成平均值，由此例如半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、勵(lì)磁線圈的虛擬的中性點(diǎn)的電阻和/或繞組的阻抗的容差對(duì)反電動(dòng)勢(shì)的影響得到補(bǔ)償。在本發(fā)明有利的實(shí)施方式中，在測(cè)量階段期間不測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)的繞組的相電壓的脈寬調(diào)制彼此相位偏移地實(shí)施，優(yōu)選以偏移半個(gè)周期的相位的方式來(lái)實(shí)施。由此能夠減弱電磁兼容(EMV)干擾，其在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)在反電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量信號(hào)中可能會(huì)出現(xiàn)。有利的是，脈寬調(diào)制的脈沖頻率分別在測(cè)量階段開(kāi)始前被提高。通過(guò)該措施也能降低在反電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量信號(hào)中的EMV干擾。合適的是，相電壓的脈寬調(diào)制這樣依賴(lài)于為輸出級(jí)供電的工作電壓而改變，使得工作電壓的波動(dòng)對(duì)勵(lì)磁電流的影響至少部分得到補(bǔ)償。在此，在工作電壓減小時(shí)，相電壓的脈寬相應(yīng)增大并且在工作電壓增大時(shí)脈寬減小。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)更均勻的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。在本方法的優(yōu)選的構(gòu)造方式中，測(cè)量在探測(cè)繞組電流過(guò)零之后流逝的時(shí)間并且將其與參考值比較，其中，根據(jù)比較的結(jié)果開(kāi)始另一測(cè)量階段。在此，參考值可以相應(yīng)于兩個(gè)彼此跟隨的較早的過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間間隔或者由多于兩個(gè)的較早的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻算出。在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，測(cè)量繞組電流并且將其與比較值比較，其中， 根據(jù)比較的結(jié)果開(kāi)始另一測(cè)量階段。在繞組電流在量值上減小并且達(dá)到預(yù)定的參考值或者在量值上低于預(yù)定的參考值時(shí)，例如能夠開(kāi)始所述另一測(cè)量階段。


下面借助附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1示出無(wú)刷的直流電動(dòng)機(jī)的電路圖，所述直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈能夠通過(guò)輸出級(jí)控制，其中，輸出級(jí)僅部分示出。圖2示出施加在勵(lì)磁線圈的相接線端上的脈寬調(diào)制的相電壓的圖表，其中，橫坐標(biāo)是時(shí)間t且縱坐標(biāo)是電壓U。圖3示出相應(yīng)于圖2示出的相電壓的平均相電壓的圖表，其中，橫坐標(biāo)是時(shí)間t且縱坐標(biāo)是電壓U。圖4示出用于產(chǎn)生控制無(wú)刷的直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)制信號(hào)的電路，且圖5示出在勵(lì)磁線圈的繞組中流動(dòng)的繞組電流的圖表，其中，橫坐標(biāo)是時(shí)間t且縱坐標(biāo)是電流I。
具體實(shí)施例方式在用于運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的方法中，作為電動(dòng)機(jī)1，提供在圖1中僅示意地以等效電路圖形式示出的無(wú)刷直流電機(jī)。電動(dòng)機(jī)1具有初級(jí)部件和相對(duì)于所述初級(jí)部件繞旋轉(zhuǎn)軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)支承的次級(jí)部件。初級(jí)部件構(gòu)造為定子且次級(jí)部件構(gòu)造為轉(zhuǎn)子。而電動(dòng)機(jī)也可以是直線電機(jī)。初級(jí)部件具有多相的勵(lì)磁線圈，其具有三個(gè)繞組h、2b、2c，所述三個(gè)繞組分別以其一個(gè)端部與中性點(diǎn)3連接且以其另一個(gè)端部與從電動(dòng)機(jī)1引出的相接線端如、仙、如連接。每個(gè)相接線端^、4b、k分別連接至在圖中僅部分示出的輸出級(jí)6的輸出接線端5a、 5b,5c0次級(jí)部件具有永久磁性的極，其沿圓周方向彼此間隔。輸出級(jí)6具有可控制的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，以將相電壓施加到相接線端^、4b、k上，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)分別具有第一控制輸入端7a、7b、7c，所述第一控制輸入端為了施加第一控制信號(hào)而與圖中未詳細(xì)示出的控制裝置連接。為每個(gè)輸出接線端fe、5b、5c分別配設(shè)兩個(gè)彼此連接成半橋的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。根據(jù)第一控制信號(hào)，輸出接線端fe、5b、5c借助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或者與供電電位VBatt連接或者與接地電位連接。在此，在各自導(dǎo)通的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上，下降一個(gè)飽和電壓。配設(shè)于各個(gè)繞組h、2b、2c的輸出接線端fe、5b、5c分別通過(guò)可控制的斷路器8a、 8b,8c與半橋的配設(shè)于相關(guān)繞組h、2b、2c的電橋輸出部9a、9b、9c連接。每個(gè)斷路器8a、 8b,8c分別具有一個(gè)第二控制輸入部10a、10b、10c，所述第二控制輸入部為了施加第二控制信號(hào)而與控制裝置連接。根據(jù)第二控制信號(hào)，每個(gè)相接線端如、仙、如能夠分別借助配屬于其的斷路器8a、8b、8c與配設(shè)于相接線端^、4b、k的半橋的電橋輸出部9a、9b、9c連接或者從所述電橋輸出部分離。在圖1中可以看到，輸出級(jí)6的每個(gè)輸出接線端fe、5b、5c分別通過(guò)第一自振蕩元件爾儀丨1皿作1_6壯)11&、1113、11(3與具有供電電位￥& 的供給電壓接線端連接且通過(guò)第二自振蕩元件12a、12b、12c與接地電位接線端連接。作為自振蕩元件11a、lib、11c、12a、 12b、12c設(shè)置有半導(dǎo)體二極管，其這樣極化，S卩所述半導(dǎo)體二極管在輸出接線端fe、5b、5c 上的電位在接地電位和供電電位VBatt之間時(shí)截止。如果自振蕩元件1 la、1 Ib、1 Ic、12a、12b、 12c在導(dǎo)通方向上通電，則在所述自振蕩元件上，下降一個(gè)導(dǎo)通電壓UD。如果輸出接線端如、5以5(上的電位大于供電電位％貞和導(dǎo)通電壓的和，則配屬于相關(guān)輸出接線端fe、5b、5c的第一自振蕩元件lla、llb、llc被接通。如果輸出接線端5a、 5b、5c上的電位小于導(dǎo)通電壓的值的負(fù)值，配設(shè)于相關(guān)的輸出接線端fe、5b、5c的第二自振蕩元件12a、12b、12c被接通。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，首先進(jìn)行第一運(yùn)行階段，其中，借助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)脈寬調(diào)制的相電壓這樣施加到輸出級(jí)6的輸出接線端fe、5b、5c上，使得在勵(lì)磁線圈中感應(yīng)出電磁的旋轉(zhuǎn)-或行波場(chǎng)，其引起在初級(jí)部件和次級(jí)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(圖幻。在脈寬調(diào)制中，輸出接線端5a、5b、5c交替地與供電電位VBatt和接地電位連接，其中占空比變化。相電壓的脈寬調(diào)制在此這樣選擇，使得繞組由大約正弦形的、彼此分別以120°的相位偏移設(shè)置的繞組電流通流。作為替代可能的是，對(duì)勵(lì)磁線圈在第一運(yùn)行階段期間進(jìn)行換向鎖止 (blockzukommutieren)。在第一運(yùn)行階段期間，繞組電流的頻率為了使電動(dòng)機(jī)1起動(dòng)而緩慢提高，直到初級(jí)部件和次級(jí)部件之間的相對(duì)速度達(dá)到預(yù)定的速度值。由脈寬調(diào)制所產(chǎn)生的在第一繞組上的電壓曲線在圖3中示出?；诶@組電流的相位，測(cè)出時(shí)刻T1的評(píng)估值，在該時(shí)刻即將發(fā)生在第一繞組加中的繞組電流的過(guò)零?！┑竭_(dá)時(shí)刻T1,開(kāi)始第一測(cè)量階段，方法是在第一斷路器8a的第二控制輸入部上施加的第二控制信號(hào)的信號(hào)電平這樣改變，使得第一斷路器8a打開(kāi)。由此，第一繞組加高阻抗地聯(lián)接。在第一繞組加中的繞組電流在斷路器在時(shí)刻T1打開(kāi)后首先通過(guò)自振蕩元件1 還繼續(xù)通流。在此，在自振蕩元件1 上，下降一個(gè)導(dǎo)通電壓UD。同時(shí)，繞組電流相應(yīng)于時(shí)間常數(shù)L/R指數(shù)地下降。在此，L表示第一繞組的電感，且R表示第一繞組加的歐姆電阻。 一旦在第一繞組加中的繞組電流衰減到以下程度，即在自振蕩元件1 上，下降一個(gè)小于導(dǎo)通電壓Ud的電壓，則自振蕩元件1 截止。因?yàn)橥ㄟ^(guò)自振蕩元件12a電流不能沿截至方向流通，于是電流在過(guò)零點(diǎn)突然中斷并且自振蕩元件1 上的電壓階躍地上升。在圖2中能夠清楚地看到反電動(dòng)勢(shì)中的相應(yīng)脈沖前沿(Flanke) 13。在圖1的等效電路圖中，為每個(gè)繞組h、2b、2c分別設(shè)置產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的電壓源。所述脈沖前沿13用作觸發(fā)信號(hào)，其觸發(fā)反電動(dòng)勢(shì)的第一測(cè)量值的探測(cè)。為了探測(cè)測(cè)量值，第一相接線端如與在圖中未詳細(xì)示出的電壓測(cè)量裝置連接。測(cè)量值的探測(cè)在針狀電壓峰值在時(shí)刻T2衰減后在圖2中以T2和T3表示的時(shí)刻之間進(jìn)行。在測(cè)量階段，第二繞組2b的相接線端4b與供電電位VBatt連接，且第三繞組2c的相接線端4c與接地電位連接?，F(xiàn)在，第二繞組2b的相接線端4b與接地電位連接，并且第三繞組2c的相接線端 4c與供電電位VBatt連接。在可能的、通過(guò)相應(yīng)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換過(guò)程引起的EMV干擾衰減之后，探測(cè)反電動(dòng)勢(shì)的第二測(cè)量值。為了能夠補(bǔ)償半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的可能的構(gòu)件容差，形成由第一測(cè)量值和第二測(cè)量值的平均值。由這樣獲得的反電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值Ue和電動(dòng)機(jī)預(yù)知的特征值，確定在勵(lì)磁電流的相位和反電動(dòng)勢(shì)的相位之間的角度差。一旦第二測(cè)量值被測(cè)得，從時(shí)刻T3開(kāi)始，進(jìn)行第二運(yùn)行階段，其中，在所有三個(gè)相接線端^、4b、k上重新這樣施加脈寬調(diào)制的相電壓，以使得在勵(lì)磁線圈中感應(yīng)出電磁的旋轉(zhuǎn)-或行波場(chǎng)，其引起初級(jí)部件和次級(jí)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在脈寬調(diào)制時(shí)，輸出接線端 5a.5b.5c交替地與供電電位VBatt和接地電位連接，其中占空比這樣變化，使得繞組由大約正弦形的、彼此分別以120°的相位偏移設(shè)置的繞組電流通流。借助之前測(cè)得的相位和第二運(yùn)行階段的持續(xù)時(shí)間，測(cè)得下述時(shí)刻的評(píng)估值，即在該時(shí)刻即將發(fā)生第二繞組2b中的繞組電流的過(guò)零。一旦到達(dá)該時(shí)刻，開(kāi)始第二測(cè)量階段，方法是在第二斷路器8b的第二控制輸入部上施加的第二控制信號(hào)的信號(hào)電平這樣改變，使得第二斷路器8b打開(kāi)?，F(xiàn)在，以相應(yīng)的方式對(duì)第二繞組2b實(shí)施上面對(duì)于第一繞組加所描述的測(cè)量步驟。接著第二測(cè)量階段進(jìn)行第三運(yùn)行階段且接著該第三運(yùn)行階段進(jìn)行第三測(cè)量階段， 其中，以相應(yīng)的方式對(duì)第三繞組2c實(shí)施上面對(duì)第一繞組加所描述的通流和測(cè)量步驟。此后，前述的方法步驟必要時(shí)重新進(jìn)行。在圖4中能夠看出的是，產(chǎn)生用于脈寬調(diào)制相電壓的額定值信號(hào)14a、14b、14c并且輸送給運(yùn)算器15的第一輸入端。在運(yùn)算器15中由額定值信號(hào)產(chǎn)生用于控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的第一控制輸入部7a、7b、7c的第一控制信號(hào)。運(yùn)算器15例如可以集成到專(zhuān)用集成電路 (ASIC)中。運(yùn)算器15具有加法和減法電路。在新的脈寬調(diào)制周期的開(kāi)始，為了加法和減法電路的讀數(shù)首先加上額定值信號(hào)14a、14b、Hc的新的額定值。與數(shù)字的額定值信號(hào)14a、14b、 14c相應(yīng)的模擬信號(hào)例如可以具有圖3所示的曲線。相應(yīng)于額定值信號(hào)14a、14b、14c，產(chǎn)生用于勵(lì)磁線圈的脈寬調(diào)制的相電壓。
為了產(chǎn)生用于控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的第一控制信號(hào)，使用加法-和減法電路。只要加法和減法電路的讀數(shù)大于零，則在配屬于所述讀數(shù)的繞組h、2b、2c的相接線端^、4b、k 上施加供電電位VBatt (脈沖相位)。一旦讀數(shù)達(dá)到零值，在配屬于所述讀數(shù)的繞組h、2b、2c的相接線端^、4b、k上施加接地電位(脈沖間隔)。在運(yùn)行周期期間，通過(guò)加上或減去校正值而能夠匹配額定值信號(hào)14a、14b、14c。校正值通過(guò)校正值輸入部17輸送給加法-和減法電路。由此能夠在相關(guān)的測(cè)量階段結(jié)束后校正控制誤差，其例如由在測(cè)量階段期間缺少脈寬調(diào)制而產(chǎn)生。如從圖4中所能看到的，讀數(shù)減小的時(shí)序信號(hào)借助控制電壓的振蕩器18形成。所述時(shí)序信號(hào)的時(shí)鐘頻率與供電電位VBatt成正比。施加在電壓控制的振蕩器18的輸出端上的時(shí)序脈沖被輸送給“與”門(mén)19的第一輸入端。如果在輸出接線端fe、5b、5c上的電位例如與供電電位的一半VBatt/2相等，則在輸出級(jí)6的輸出接線端fe、5b、5c上所施加的信號(hào)被施加到“與”門(mén)19的第二輸入端上。這具有下述優(yōu)點(diǎn)，即功率晶體三極管的接通-和斷開(kāi)延遲自動(dòng)被補(bǔ)償。在圖5中示出繞組h、2b、2c中的電流。首先示出在沒(méi)有測(cè)量階段在激勵(lì)勵(lì)磁線圈時(shí)繞組h、2b、2c中的電流以用于比較。接下來(lái)記錄在具有測(cè)量階段的情況下在根據(jù)本發(fā)明激勵(lì)勵(lì)磁線圈時(shí)的電流并且與前面提及的電流疊加。正如所看到的那樣，由測(cè)量階段所產(chǎn)生的電流偏移非常小。在圖5的中間在T2和T3之間的時(shí)間間隔中可看到電流的中斷。 在圖5中在T1和T3之間在上面和下面的測(cè)量信號(hào)中可看到不被完全控制的干擾影響。還應(yīng)提到的是，額定值信號(hào)14a、14b、Hc借助微處理器產(chǎn)生，該微處理器分別在中斷時(shí)輸出新的額定值。借助運(yùn)算器15能夠容易地通過(guò)數(shù)字的額定值信號(hào)14a、14b、14c的額定值的線性插值法確定中間值。這具有下述的優(yōu)點(diǎn)，即在微處理器上運(yùn)行的工作程序無(wú)需那么頻繁地由于中斷而停止。例如，對(duì)于每個(gè)脈寬調(diào)制周期，分別進(jìn)行兩個(gè)額定值累加，其中，對(duì)于第一脈寬調(diào)制周期在第一步驟中加上前面的額定值，且在第二步驟中加上新的額定值。而對(duì)于第二脈寬調(diào)制周期，在第一和第二步驟中都加上新的額定值。之后，重復(fù)所述過(guò)程，方法是 分別交替地加上舊的和新的額定值。可能的是，借助插值法能夠確定多于一個(gè)的中間值。振蕩器18的脈沖頻率大于下述的脈沖頻率，以所述脈沖頻率產(chǎn)生中斷。優(yōu)選的是，振蕩器18的脈沖頻率是中斷的脈沖頻率的多倍，且各個(gè)額定值被多次輸出。中斷的脈沖頻率例如能夠是大約20KHz且振蕩器18的脈沖頻率大約是40KHz。額定值信號(hào)14a、14b、 14c的曲線不是必須為正弦形的。而是也可以考慮其他的信號(hào)形狀，例如矩形和/或梯形。
權(quán)利要求
1.用于運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的方法，所述電動(dòng)機(jī)具有初級(jí)部件和次級(jí)部件，其中，所述初級(jí)部件具有包含繞組Oa、2b、2c)的、多相的勵(lì)磁線圈，所述勵(lì)磁線圈的相接線端Ga、4b、4c)分別與輸出級(jí)(6)的輸出接線端(5ajb、5c)連接，其中，所述輸出級(jí)(6)具有能被控制的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，以將相電壓施加到所述輸出接線端(5ajb、5c)上，所述方法包括下述步驟a)通過(guò)將相電壓施加到所述輸出級(jí)(6)的所述輸出接線端(5ajb、5c)上這樣地開(kāi)始運(yùn)行階段，使得在所述勵(lì)磁線圈中感應(yīng)出磁的行波場(chǎng)，所述行波場(chǎng)引起在所述初級(jí)部件和所述次級(jí)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，b)將在至少一個(gè)所述輸出接線端(5ajb、5c)中的相電壓斷開(kāi)，從而開(kāi)始測(cè)量階段，c)測(cè)量電的反電動(dòng)勢(shì)，所述反電動(dòng)勢(shì)在連接在所述輸出接線端(5ajb、5c)上的繞組 (2a.2b.2c)中由于在所述初級(jí)部件和所述次級(jí)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而被感應(yīng)出，以便能夠確定出在勵(lì)磁電流的相位和反電動(dòng)勢(shì)的相位之間的角度差，d)必要時(shí)重復(fù)步驟a)至c)，其特征在于，在斷開(kāi)相電壓之后，在相電壓已被斷開(kāi)的繞組Oa、2b、2c)中的繞組電流通過(guò)至少一個(gè)具有非線性特征曲線的自振蕩元件(lla、llb、llc、12a、12b、12c)引導(dǎo)以及維持，并且在所述繞組電壓中測(cè)出在所述繞組Oa、2b、2c)中通流的繞組電流過(guò)零時(shí)出現(xiàn)的脈沖前沿(13)并且將其用作為用于測(cè)量相關(guān)的繞組Oa、2b、2c)的被感應(yīng)出的反電動(dòng)勢(shì)的觸發(fā)信號(hào)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自振蕩元件(lla、llb、llC、12a、12b、 12c)是半導(dǎo)體二極管。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，配設(shè)于各個(gè)繞組Oa、2b、2c)的勵(lì)磁電流和/或所述勵(lì)磁電流的滑動(dòng)的平均值優(yōu)選具有大致正弦形的曲線，并且施加在所述勵(lì)磁線圈上的相電壓相應(yīng)地被脈寬調(diào)制。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在將施加在輸出級(jí)(6)的第一輸出接線端(5ajb、5c)上的第一相電壓斷開(kāi)后，將斷開(kāi)的繞組Oa、2b、2c)的繞組電流通過(guò)第一自振蕩元件(lla、llb、llC、12a、12b、12C)在導(dǎo)通方向上引導(dǎo)，其中，在所述自振蕩元件 (11a、lib、11c、12a、12b、12c)上，下降一個(gè)導(dǎo)通電壓(Ud)，并且，所述導(dǎo)通電壓(Ud)對(duì)施加在相關(guān)繞組Oa、2b、2c)上的電壓的影響通過(guò)改變至少一個(gè)施加在至少一個(gè)第二輸出接線端(5b、5c、5a)上的第二相電壓來(lái)補(bǔ)償。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在測(cè)量施加在一個(gè)繞組(h、2b、 2c)上的反電動(dòng)勢(shì)期間，保持用于控制勵(lì)磁線圈的其他繞組Ob、2c、2a)而設(shè)置的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生用于相電壓的額定值信號(hào) (Ha、14b、He)，將所述額定值信號(hào)(14a、14b、14c)與相電壓的施加到所述輸出端接線端 (5a.5b.5c)上的實(shí)際值信號(hào)比較，并且在運(yùn)行階段期間在額定值信號(hào)(14a、14b、14c)和實(shí)際值信號(hào)之間出現(xiàn)偏差的情況下，改變勵(lì)磁線圈的激勵(lì)，以便減小偏差。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述額定值信號(hào)作為時(shí)間離散的信號(hào)而被提供，所述時(shí)間離散的信號(hào)分別具有至少兩個(gè)配屬于不同時(shí)刻的額定值，對(duì)于各個(gè)相接線端Ga、4b、4c)的額定值分別內(nèi)插至少一個(gè)中間值，并且所述額定值和所述至少一個(gè)中間值分別與相電壓的施加到所述輸出接線端(5ajb、5c)上的實(shí)際值比較，并且在運(yùn)行階段期間出現(xiàn)偏差的情況下改變勵(lì)磁線圈的激勵(lì)，以減小偏差。
8.按權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，測(cè)量相對(duì)于所述勵(lì)磁線圈的中性點(diǎn) (3)和/或虛擬的中性點(diǎn)的所述反電動(dòng)勢(shì)。
9.按權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在測(cè)量階段，測(cè)量一個(gè)繞組Ca、 2b,2c)的反電動(dòng)勢(shì)的至少兩個(gè)測(cè)量值；在測(cè)量每個(gè)測(cè)量值時(shí)分別將不同的電位輸出到其余繞組Ob、2c、2a)的輸出接線端(5b、5c、5a)上；與這些輸出接線端(5b、5c、5a)連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)在測(cè)量第一測(cè)量值時(shí)與半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)在測(cè)量第二測(cè)量值時(shí)所具有的開(kāi)關(guān)狀態(tài)相反地選擇。
10.按權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，相電壓的脈寬調(diào)制對(duì)于在測(cè)量階段期間不測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)的繞組Oa、2b、2c)彼此相位偏移地實(shí)施，優(yōu)選以偏移半個(gè)周期的相位的方式來(lái)實(shí)施。
11.按權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，脈寬調(diào)制的脈沖頻率分別在測(cè)量階段開(kāi)始前提高。
12.按權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，相電壓的脈寬調(diào)制這樣根據(jù)為所述輸出級(jí)(6)供電的工作電壓而改變，使得所述工作電壓的波動(dòng)對(duì)勵(lì)磁電流的影響至少部分得到補(bǔ)償。
13.按權(quán)利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，測(cè)量在探測(cè)繞組電流過(guò)零之后流逝的時(shí)間并且將其與參考值比較，并且根據(jù)比較的結(jié)果開(kāi)始另一測(cè)量階段。
14.按權(quán)利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，測(cè)量繞組電流并且將其與比較值比較，并且根據(jù)比較的結(jié)果開(kāi)始另一測(cè)量階段。
全文摘要
用于運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的方法，所述電動(dòng)機(jī)具有初級(jí)部件和次級(jí)部件，其中，初級(jí)部件具有包含繞組的、多相的勵(lì)磁線圈，所述勵(lì)磁線圈的相接線端分別與輸出級(jí)的輸出接線端連接，其中，輸出級(jí)具有能被控制的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，以將相電壓施加到所述相接線端上，所述方法包括下述步驟a)通過(guò)這樣地將相電壓施加到輸出級(jí)的輸出接線端上開(kāi)始運(yùn)行階段，使得在勵(lì)磁線圈中感應(yīng)出磁的行波場(chǎng)，所述行波場(chǎng)引起在初級(jí)部件和次級(jí)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，b)將在至少一個(gè)所述輸出接線端上的相電壓斷開(kāi)，從而開(kāi)始測(cè)量階段，c)測(cè)量電的反電動(dòng)勢(shì)，所述反電動(dòng)勢(shì)在連接在所述輸出接線端上的繞組中由于在初級(jí)部件和次級(jí)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而被感應(yīng)出，以便能夠確定出在勵(lì)磁電流的相位和反電動(dòng)勢(shì)的相位之間的角度差，d)必要時(shí)重復(fù)步驟a)至c)。在將相電壓斷開(kāi)之后，在相電壓已被斷開(kāi)的繞組中的繞組電流通過(guò)至少一個(gè)具有非線性特征曲線的自振蕩元件引導(dǎo)以及維持。并且在所述繞組電壓中測(cè)出在所述繞組中通流的繞組電流過(guò)零時(shí)出現(xiàn)的脈沖前沿(13)并且將其用作為用于測(cè)量相關(guān)的繞組的反電動(dòng)勢(shì)的觸發(fā)信號(hào)。
文檔編號(hào)H02P6/18GK102227871SQ200980147892
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者F-J·施密特 申請(qǐng)人:核心微電子德累斯頓股份公司