本發明專利技術涉及一種用于對具有至少兩個相繞組(U、V、W)的至少二相的，尤其是三相的無刷電動驅動器進行位置確定的方法，所述相繞組各具有第一和第二端子(9、12、13、14)，其中，第一相繞組(W)的第二端子與第二相繞組(V)的第一端子在同一個連接端子(1)上電連接。為了在低轉速的情況下也能夠對電動驅動器進行可靠的位置確定而設置，在第一相繞組(W)的第一端子(9)與第二相繞組(V)的第二端子(30)之間施加電壓脈沖；獲取在連接端子(1)上或在與該連接端子連接的第三相繞組上出現的電壓并由此確定第一相繞組(W)與第二相繞組(V)之間的電壓分配比例；并且由該電壓分配比例確定可變的電感之間的比例。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于對無刷電動驅動器進行位置確定的方法和設備
本專利技術屬于電動驅動器的領域并且涉及無刷驅動器及其位置確定。
技術介紹
為了避免電動驅動器，尤其是具有形式為電刷的機械換向器裝置的電動馬達的已 知的缺點，像例如隨著相應的有效功率損失而出現的機械換向器裝置的電刷火花和損耗問 題，在盡可能充分利用功率電子器件的情況下研發了所謂的無刷電動驅動器，該無刷電動 驅動器的易受干擾性明顯減少了并且其磨損基本上通過軸承磨損來確定并且因此是非常 小的。 在這種無刷電動驅動器中，轉子具有多個永磁體，這些永磁體本身在配設有相繞 組或線圈繞組的定子的旋轉磁場中運動。定子的線圈利用功率半導體開關，尤其是利用功 率晶體管，尤其是M0SFET驅控。對定子的不同的相繞組的驅控循環地進行。為了能夠實現 對這種驅動器的可靠的驅控和調節，獲知轉子的實際位置是必要的，以便最小化理論轉速 與實際轉速之間的轉速差。因此，也可以對驅動器的變化的負載做出最佳的反應。 為了對無刷電動驅動器的這種轉子進行位置確定，可以使用霍爾傳感器。然而，這 種解決方案是成本高昂且易受干擾的。 此外，通過轉子在定子繞組中的轉動運動而感應出的電壓，即所謂的電動勢（EMK， 英語：EMF)可以用于位置和轉速確定。然而，該措施特別是在低轉速的情況下是不可靠的 并且在最低轉速的情況下不起作用。 也能想到的是，經由相繞組獲知如下這樣的靠電流感應的電壓，即，該電壓眾所周 知地依賴于饋給電流的變化和可變的電感。然而，這樣的測量方法尤其是在利用脈寬調制 的信號進行驅控的情況下受到強烈的干擾，并且此外當使用特殊的測量脈沖時，需要該測 量脈沖的確定的最小持續時間，以便能夠確定特定的電流變化。但是相應地，長時間的測量 脈沖會干擾驅動器并產生轉動力矩波動。
技術實現思路
本專利技術的任務在于，提供一種用于對無刷電動驅動器進行位置確定的方法和設 備，以避免現有技術的缺點并且即使在驅動器低轉速和停機的情況下也能夠以特別少的結 構上和電路技術上的費用進行可靠的位置確定。 在方法方面，所提及的任務根據本專利技術利用權利要求1的特征來解決，而在設備 方面，則利用權力要求9的特征來解決。有利的改進方案和設計方案是由此分別回引的從 屬權利要求的主題。 因此，本專利技術涉及一種用于對具有至少兩個相繞組的至少二相的，尤其是三相的 無刷電動驅動器進行位置確定的方法，所述相繞組各具有第一和第二端子。第一相繞組的 第二端子與第二相繞組的第一端子電連接在同一個連接端子上。在此，相繞組指的是定子 的各由相饋電的繞組或定子的繞組的由單個相饋電的組。繞組的這樣的組可以例如具有相 應于轉子的極對的數量的單個繞組的數量。無刷電動驅動器結合本專利技術指的是例如在星形 電路或三角形電路中的無刷三相電動機。但是原則上，本專利技術例如也能用于線性驅動器。 根據本專利技術，在第一相繞組的第一端子與第二相繞組的第二端子之間施加至少一 個電壓脈沖。在連接端子上或在與該連接端子連接的第三相繞組上獲取在那里出現的電壓 并由此確定第一相繞組與第二相繞組之間的電壓分配比例，其中，尤其如果應獲取在第三 相繞組上出現的電壓，就在第三相繞組（U)無電流期間施加電壓脈沖。由電壓分配比例來 確定可變的電感之間的比例。因此，分別考慮兩個串聯連接的相繞組，所述相繞組在測量的 時間段內被同一電流穿流，其中，對于兩個相繞組來說電流的對時間的導數是相等的。 連接端子可以構造為繞組的星點，然而也可以設置成所謂的Delta繞組。 如在下面進一步詳細示出的那樣，據此得到在測量時刻有效的可變的繞組電感的 比例作為在兩個相繞組的情況下的電壓降的比例。該比例依賴于驅動器的位置，也就是說， 依賴于在轉子內的永磁體相對定子的繞組的位置，從而在考慮周期性和尤其是中間回路電 壓的情況下從該比例推斷出相對位置并因此推斷出轉子的轉動角度或者可以獲知電壓的 至少一個過零（Nulldurchgang)。 有利的實施方案規定，獲知在相繞組中通過電動驅動器的運動感應出的電壓并且 在獲知施加在相繞組之間的電壓脈沖的電壓分配比例時考慮該感應出的電壓。 在串聯連接的兩個相繞組上施加電壓脈沖的情況下的對電壓的分配首先依賴于 各個相繞組的可變電感的比例。然而此外，對電感的時間導數（這里可以忽略）和對感應 電壓（EMK、EMF)也存在有依賴性，也就是說對通過定子和轉子的相對運動而在各個相繞組 中感應出的電流和電壓存在有依賴性。該最后提及的感應電壓在轉速為零的情況下是不存 在的并且隨著驅動器的轉速呈線性地增長。因為感應電壓通常相對于通過在繞組中的電流 變化而感應出的電壓而言具有不同的周期性，所以通過同時考慮能夠依賴于應用地相加的 兩個效果來實現較高的靈敏性并且在必要時也實現較好的局部分辨率。 為此，可以有利地規定，在施加第一電壓脈沖之后（并且在結束第一電壓脈沖之 后）施加在電壓的極性方面轉向的，尤其是按照數值是同等大小的電壓脈沖或者施加其它 限定的電壓脈沖例如施加零脈沖。通過電壓脈沖在測量裝置上的轉向以及對經分別測量 的、出現的電壓分配的比較可以獲知，在電感上下降的（并且通過施加的電壓脈沖確定的） 電壓是否在極性方面反向于通過相對運動而感應出的電壓或者兩個電壓是否具有相同的 極性。也就是說，可以確認，是否在感應電壓（EMK)的正的、上升的過零之后或在EMK的負 的過零之后發生相應的測量。 本專利技術的有利的設計方案進一步規定，比較當施加電壓脈沖的哪種極性時會在連 接端子上出現較高的電壓。 因為在根據本專利技術的方法的范圍內觀察到在電感內延遲的電流沒有對施加的電 壓脈沖做出反應，而是僅靜態地進行電壓分配，所以短的電壓脈沖已經是足夠了的，該電壓 脈沖僅最低限度地影響驅動器驅控的波動或者所引起的轉動力矩的波動。 在此可以有利地規定，電壓脈沖的脈沖持續時間處于1ys與20i!s之間，尤其是 s與10iis之間，進一步尤其是s。 此外可以有利地規定，電壓脈沖用于獲取在連接端子上的電壓，該電壓脈沖在對 電動驅動器進行驅控的范圍內設置為驅動脈沖。當這對根據本專利技術的測量是有利的時，這 樣的電壓脈沖可以根據需要地被延長。 本身的驅動器驅控可以以不同的方式如下地實現，S卩，借助功率半導體電路將在 時間上變化的或恒定的直流電壓脈沖施加到相繞組上。在此，優選使用脈寬調制的方法，在 該方法中，循環可變的驅控強度周期性地通過在時間上或多或少致密地且或多或少長時間 持續的直流電壓脈沖，也就是說利用不同的占空比（dutycycle)進行設計。不僅時間上的 密度（頻率）而且脈寬因此都可以進行調制。所提及的其中一種直流電壓脈沖可以實現用 于根據本專利技術的位置確定的目的。由此，在該情況下不影響本身的驅動器驅控。 根據本專利技術的方法特別地也涉及用于對三相電動驅動器進行位置確定的方法，在 該方法中，第三相繞組的第一端子與連接端子連接，其中，在第三相繞組無電流期間施加電 壓脈沖。 所提及的方法不僅適合于星形電路而且也適合于三角形電路，以便確保，在連接 端子上的電壓水平僅通過由電壓脈沖激勵的電流確定，該電流流過第一和第二相繞組并且 造成電感上的相應的電壓降。為此，產生了在第本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于對具有至少兩個相繞組(U、V、W)的至少二相的，尤其是三相的無刷電動驅動器進行位置確定的方法，所述相繞組各具有第一和第二端子(9、12、13、14)，其中，第一相繞組(W)的第二端子與第二相繞組(V)的第一端子在同一個連接端子(1)上電連接，其特征在于，?在所述第一相繞組(W)的第一端子(9)與所述第二相繞組(V)的第二端子(30)之間施加至少一個電壓脈沖，?獲取在所述連接端子(1)上或在與所述連接端子連接的第三相繞組(U)上出現的電壓并由此確定所述第一相繞組(W)與所述第二相繞組(V)之間的電壓分配比例，并且?由所述電壓分配比例確定可變的電感之間的比例，其中，特別是如果應獲取在所述第三相繞組(U)上出現的電壓，則在所述第三相繞組(U)無電流期間施加所述電壓脈沖。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.05.02 DE 102012008882.5;2012.07.10 DE 10201201. 一種用于對具有至少兩個相繞組（u、v、w)的至少二相的，尤其是三相的無刷電動驅 動器進行位置確定的方法，所述相繞組各具有第一和第二端子（9、12、13、14)，其中，第一相 繞組（W)的第二端子與第二相繞組（V)的第一端子在同一個連接端子（1)上電連接， 其特征在于， -在所述第一相繞組（W)的第一端子（9)與所述第二相繞組（V)的第二端子（30)之間 施加至少一個電壓脈沖， -獲取在所述連接端子（1)上或在與所述連接端子連接的第三相繞組（U)上出現的電 壓并由此確定所述第一相繞組（W)與所述第二相繞組（V)之間的電壓分配比例，并且 -由所述電壓分配比例確定可變的電感之間的比例，其中，特別是如果應獲取在所述第 三相繞組（U)上出現的電壓，則在所述第三相繞組（U)無電流期間施加所述電壓脈沖。2. 根據權利要求1所述的方法， 其特征在于， 獲知在所述相繞組（U、V、W)中通過所述電動驅動器的運動而感應出的電壓，并且在獲 知所述相繞組（U、V、W)之間的電壓分配比例時考慮所述感應出的電壓。3. 根據權利要求2所述的方法， 其特征在于， 在施加第一電壓脈沖并且結束所述第一電壓脈沖之后施加其它限定的，特別是在電壓 的極性方面反轉的，進一步特別是在數值上相同的電壓脈沖。4. 根據權利要求3所述的方法， 其特征在于，比較當施加所述電壓脈沖的哪種極性...
【專利技術屬性】
技術研發人員：約翰尼斯·施瓦茨科普夫，
申請(專利權)人：博澤沃爾茲堡汽車零部件有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE
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