用于同步電機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及用于運(yùn)行同步電機(jī)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于同步電機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)W及一種用于運(yùn)行同步電機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在調(diào)節(jié)比如用在用電運(yùn)行的車輛的、電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的同步電機(jī)時(shí)，對(duì)于所述 同步電機(jī)的、轉(zhuǎn)子的相對(duì)于定子的相對(duì)位置的了解起著主要的作用。為了用同步電機(jī)提供 所要求的轉(zhuǎn)矩，在所述電機(jī)的定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的電場(chǎng)，該電場(chǎng)與所述轉(zhuǎn)子同步地旋轉(zhuǎn)。為了 產(chǎn)生運(yùn)種場(chǎng)，需要所述轉(zhuǎn)子的、當(dāng)前的角度，用于進(jìn)行所述調(diào)節(jié)。
[0003] 一種用于確定轉(zhuǎn)子角的可行方案在于，將測(cè)試電壓信號(hào)饋入到所述同步電機(jī)的相 位中的一個(gè)或者多個(gè)相位中并且通過(guò)對(duì)于在所述同步電機(jī)的星形匯接點(diǎn)中的相電流的測(cè) 評(píng)來(lái)測(cè)量系統(tǒng)響應(yīng)，用于從中推斷出當(dāng)前的轉(zhuǎn)子角。
[0004] 比如，公開(kāi)文獻(xiàn)WO 2009/136381 A2公開(kāi)了一種用于測(cè)定同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角的 方法，對(duì)于所述同步電機(jī)來(lái)說(shuō)通過(guò)脈寬調(diào)制的相操控的節(jié)拍模式（Taktmuster)的移動(dòng) 來(lái)優(yōu)化對(duì)在所述星形匯接點(diǎn)中的電壓進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量周期。一種示范性的、用于交流電 機(jī)的測(cè)試信號(hào)噴射方法在IE邸International, IEMDC 2003年Electric Machines and Drives Conferenece Linke, M.等人的"Sensorless speed and position control of synchronous machines usin邑曰Itern曰tin邑carrier injection"中得至Ij說(shuō)明〇 最后，公開(kāi) 文獻(xiàn)DE 10 2006 046 638 Al公開(kāi)了另一種用于求取同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的相位信息的測(cè)試信 號(hào)方法。 陽(yáng)0化]運(yùn)些無(wú)傳感器的方法中的許多方法基于相偏移的電壓脈沖的饋入，所述電壓脈沖 利用同步電機(jī)的各向異性，用于從不同的系統(tǒng)響應(yīng)中獲取轉(zhuǎn)子位置信息。根據(jù)所述同步電 機(jī)的有效通電，可能在某些工作點(diǎn)上出現(xiàn)運(yùn)種各向異性的減小現(xiàn)象，從而再也不能或者至 少再也不能足夠可靠地從測(cè)量值中提取所述轉(zhuǎn)子位置信息。為了能夠拓寬無(wú)傳感器的方法 的使用范圍，因此存在著對(duì)在同步電機(jī)的操控中的解決方案的需求，所述解決方案可W為 用于求取轉(zhuǎn)子角的方法的可靠性及穩(wěn)定性提供更好的邊緣條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明按照一個(gè)方面提供一種用于運(yùn)行同步電機(jī)的方法，該方法具有W下步驟： 為大量不同的、由在所述同步電機(jī)的固定在轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo)系中所設(shè)定的有效通電值構(gòu)成的 2元組相應(yīng)地求取在所述同步電機(jī)的、沿著極軸方向的轉(zhuǎn)子電感與所述同步電機(jī)的、沿著極 隙方向的轉(zhuǎn)子電感之間的差值；根據(jù)所述有效通電值的2元組來(lái)編制用于所求得的差值的 綜合特性曲線；在考慮到所求得的、沿著有待確定的工作點(diǎn)軌跡的差值的大小的情況下確 定用于所述有效通電值的2元組的、取決于轉(zhuǎn)矩的工作點(diǎn)軌跡，并且按照所確定的工作點(diǎn) 軌跡來(lái)運(yùn)行所述同步電機(jī)。
[0007] 按照另一方面，本發(fā)明提供一種用于同步電機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié) 裝置和控制裝置，其中所述調(diào)節(jié)裝置被設(shè)計(jì)用于：為所述同步電機(jī)實(shí)施場(chǎng)定向的調(diào)節(jié)，其中 所述控制裝置被設(shè)計(jì)用于：按照所述按本發(fā)明的方法來(lái)為所述調(diào)節(jié)裝置的場(chǎng)定向的調(diào)節(jié)確 定工作點(diǎn)軌跡。
[0008] 本發(fā)明的構(gòu)思是，尤其W較低的轉(zhuǎn)速來(lái)拓寬用于同步電機(jī)的、無(wú)傳感器的轉(zhuǎn)子角 測(cè)定方法的使用范圍。本發(fā)明基于W下認(rèn)識(shí)：通過(guò)對(duì)于同步電機(jī)的工作點(diǎn)軌跡的調(diào)整，可W 提高根據(jù)無(wú)傳感器的轉(zhuǎn)子角測(cè)定方法產(chǎn)生的并且求得的系統(tǒng)響應(yīng)的幅度并且由此可W改 進(jìn)所述轉(zhuǎn)子角測(cè)定方法的可靠性及精度。為此如此調(diào)節(jié)所述同步電機(jī)的工作點(diǎn)軌跡，使得 所述同步電機(jī)的、在固定在轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo)系中的d電感與q電感之間的差盡可能地高。借 助于事先有待確定的、關(guān)于在所述固定在轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo)系中的有效通電值的、所有可能的2 元組的綜合特性曲線來(lái)確定所述同步電機(jī)的工作點(diǎn)軌跡，在所述固定在轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo)系中 作為等高線繪示出所述系統(tǒng)響應(yīng)的幅度。根據(jù)在所述同步電機(jī)的效率與所述同步電機(jī)的d 電感與q電感之間盡可能高的差之間的平衡，可W作為在所述轉(zhuǎn)子角測(cè)定的精度與電機(jī)運(yùn) 行的效率之間的折衷方案來(lái)確定所述工作點(diǎn)軌跡。
[0009] 運(yùn)種處理方式的巨大的優(yōu)點(diǎn)在于，可W拓寬用于所述同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角測(cè)定方法 的工作范圍。比如可W在較高的轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)通過(guò)有效通電來(lái)相應(yīng)地降低所述同步電機(jī)的 飽和度，由此提高所述轉(zhuǎn)子位置信息的意義。
[0010] 按照所述按本發(fā)明的方法的一種實(shí)施方式，相應(yīng)地求取在所述同步電機(jī)的、沿著 極軸方向的轉(zhuǎn)子電感與所述同步電機(jī)的、沿著極隙方向的轉(zhuǎn)子電感之間的差值運(yùn)個(gè)過(guò)程包 括W下步驟：用工作頻率產(chǎn)生大量的測(cè)試電壓脈沖；相應(yīng)地用在所述同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 一整圈的范圍內(nèi)分布的、不同的、相對(duì)于所述同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子位置的相偏移來(lái)饋入 所述大量的測(cè)試電壓脈沖；測(cè)量所述同步電機(jī)的相電流來(lái)作為對(duì)所述大量所饋入的測(cè)試電 壓脈沖的系統(tǒng)響應(yīng)；根據(jù)所設(shè)定的相偏移來(lái)求得所測(cè)量的相電流的相電流特性曲線的幅 度，用于求得差值；并且相應(yīng)地為了大量不同的、由在所述同步電機(jī)的固定在轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo) 系中所設(shè)定的有效通電值構(gòu)成的2元組，使所述產(chǎn)生、饋入、測(cè)量W及求取運(yùn)些步驟迭代。 許多轉(zhuǎn)子角測(cè)定方法剛好建立在將測(cè)試信號(hào)饋入到所述同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子中運(yùn)個(gè)措施的基 礎(chǔ)上。尤其對(duì)于運(yùn)些方法來(lái)說(shuō)，所述按本發(fā)明的方法非常合適。
[0011] 按照所述按本發(fā)明的方法的另一種實(shí)施方式，可W在同時(shí)考慮到所述同步電機(jī)的 效率的情況下確定所述工作點(diǎn)軌跡。運(yùn)能夠在所述同步電機(jī)的有效的運(yùn)行與所述轉(zhuǎn)子角測(cè) 定方法的精度之間實(shí)現(xiàn)平衡。
[0012] 按照所述按本發(fā)明的方法的另一種實(shí)施方式，可W如此確定所述工作點(diǎn)軌跡，使 得所求得的、沿著工作點(diǎn)軌跡的差值盡可能地小并且所述同步電機(jī)的、沿著工作點(diǎn)軌跡的 效率不低于能夠預(yù)先確定的闊值。由此可W盡可能容易地對(duì)邊界值問(wèn)題中的工作點(diǎn)軌跡進(jìn) 行優(yōu)化。
[0013] 按照所述按本發(fā)明的方法的另一種實(shí)施方式，可W如此確定所述工作點(diǎn)軌跡，使 得所述沿著工作點(diǎn)軌跡的有效通電值的總幅度盡可能地小。
[0014] 按照所述按本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一種實(shí)施方式，此外所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)可W具有同步 電機(jī)，該同步電機(jī)被設(shè)計(jì)用于，通過(guò)所述調(diào)節(jié)裝置按照所述控制裝置的所確定的工作點(diǎn)軌 跡來(lái)運(yùn)行該同步電機(jī)。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)施方式的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從W下說(shuō)明中參照附圖來(lái)獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 附圖不出： 圖1是用于按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式的同步電機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖； 圖2是按照本發(fā)明的另一種實(shí)施方式、用于在同步電機(jī)的q電感與d電感之間的電感 差與有效通電值的相關(guān)性的示意性的綜合特性曲線；并且 圖3示出了用于對(duì)按照本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的同步電機(jī)的工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方 法的示意圖。
[0017] 相同的附圖標(biāo)記通常表示同類的或者起相同作用的組件。在附圖中示出的、示意 性的信號(hào)曲線和參數(shù)曲線僅僅具有示范性的性質(zhì)，所述信號(hào)曲線和參數(shù)曲線出于簡(jiǎn)明原因 僅僅在理想化的情況下繪出。不言而喻，在實(shí)際上由于有差別的邊界條件而可能產(chǎn)生有差 別的信號(hào)曲線及參數(shù)曲線，并且所示出的信號(hào)曲線及參數(shù)曲線僅僅用于說(shuō)明本發(fā)明的原理 及功能的方面。
[0018] 本發(fā)明的意義上的同步電機(jī)是相應(yīng)的電機(jī)，其中恒定地經(jīng)過(guò)磁化的電樞或者轉(zhuǎn)子 同步地由在環(huán)繞的定片或者定子中的取決于時(shí)間的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)通過(guò)磁性的相互作用來(lái)驅(qū)動(dòng)， 使得所述轉(zhuǎn)子執(zhí)行與在所述定子中的電壓比同步的運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)，所述轉(zhuǎn)速在極偶數(shù)目 的范圍內(nèi)取決于所述定子電壓的頻率。本發(fā)明意義上的同步電機(jī)比如可W是交流電-同步 電機(jī)，所述交流電-同步電機(jī)比如構(gòu)造為擁有轉(zhuǎn)子和定子的外極電機(jī)或者內(nèi)極電機(jī)。此外， 所述本發(fā)明意義上的同步電機(jī)可W包括凸極電機(jī)或者隱極