[發明專利]用于操作電機的方法和裝置

有效

• 申請號: 201010175129.8
• 申請日: 2010-02-24
• 公開（公告）號: CN101814891A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: R·納澤
• 申請（專利權）人: HKR候技股份有限公司
• 主分類號: H02P21/12
• 分類號: H02P21/12;H02P21/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及一種用于操作具有轉子和多個定子繞組的電機的方 法和裝置。

背景技術

電機是指用于將電能轉換為機械能的電動機或用于將機械能轉 換為電能的發電機。在這種情形下，機械能優選表現為旋轉能量的形 式。通常，電機既能運行在電動機運行模式也能運行在發電機運行模 式。因此，下文中有關電動機的解釋不對發電機起限制作用，并且相 應地也可用于發電機。

在電動機的情況下，對于其電流源來說，DC和AC電動機之間 有所不同。在一個實施例中，DC電動機具有載有多個繞組的轉子。 該轉子在由定子所產生的磁場中以可旋轉的方式放置。該定子可以是 永磁體。但是，該DC電動機也可以是電勵磁的。轉子的繞組經由換 向器連接至電壓源。換向器的目的在于根據轉子相對于磁場的定向改 變流經轉子繞組的電流，通過這種方式轉子不會呈現為處于穩定的位 置，而是永久地執行旋轉運動。

帶有機械換向器的DC電動機具有尤其是運行過程中產生火花的 缺點。這些火花，其也被稱作換向器火花，導致饋入電網的高頻擾動。 該問題在所謂的無刷DC電動機運行時不會發生。后者為不具有機械 換向器的DC電動機。取而代之的是，該DC電動機為電子換向。轉 子采用永磁體，定子包含多個磁體線圈，通常三個，即所謂的定子繞 組。換向由轉換器電路執行，轉換器電路由例如開關晶體管的半導體 執行元件構成。

然而，在無刷DC電動機的情況下，將產生下列問題：在無電流 狀態，轉子具有隨機定向，并因而具有隨機轉子角。為了使開始于靜 止狀態的無刷DC電動機能最優達到所規定的轉速，靜止時的轉子角 度值應該是已知的。該問題發生在所有電子換向的電動機中--因此 包括了永久勵磁同步電動機的情況和磁阻電動機的情況。

轉子角可例如由安裝在電動機中的位置傳感器來檢測，這些傳感 器例如可以是霍耳傳感器。但是，這些傳感器的使用導致高額的附加 成本。進一步的缺點是由于額外的結構零件而增加了布線支出和增加 了故障風險。因此，期望能夠以無傳感器的方式來確定轉子角。在本 文中，無傳感器是指除電子換向電動機的運行所需的并因而已經存在 的那些部件之外，不需要其他部件。

DE?102006043683A1公開了一種用于電子換向電動機的啟動階 段的無傳感器運行的方法。在該情況下，根據預定模式向所述電動機 的定子繞組施加電壓試驗脈沖。電流脈沖由該電壓試驗脈沖產生，并 通過中間電路中的電流傳感器進行檢測。估算電流脈沖以確定轉子 角。這通過確定電流脈沖從零電流值達到參考值所需的上升時間而完 成。轉子角隨后依據該上升時間而確定。也可以通過互補的方式估算 相應確定的下降時間。此外，所述文獻提到確定和估算磁通的變化以 作為持續時間的替代。電壓試驗脈沖不是交流電壓。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用于操作具有轉子和多個定子繞 組的電機的備選方法和備選裝置，其中可以簡單、快速、明確地并從 而可靠地和成本有效地確定轉子角，也就是說為達到該目標不需提供 額外的傳感器。

該目的通過在引言中所提及類型的方法而實現，其中執行下述步 驟：

a)施加交流電壓給至少一個定子繞組，其中該交流電壓具有多個 電壓脈沖，

b)檢測電流信號的瞬時電流值，其中該電流信號表示反應于所 施加的電壓流經該至少一個定子繞組的電流隨時間的變化，

c)估算該瞬時電流值，其中，為達到該目的，依據該瞬時電流值 確定電流分布特征量的第一特征量值和第二特征量值，其中該電流分 布特征量表征流經定子繞組的該電流的時間特性，以及

d)依據這兩個特征量值確定轉子角度值。

該目的進一步通過引言中所提到類型的裝置實現，該裝置包括以 下單元：用于施加交流電壓給至少一個定子繞組的第一單元，其中該 交流電壓具有多個電壓脈沖；用于檢測電流信號的瞬時電流值的第二 單元，其中該電流信號表示反應于所施加的電壓流經該至少一個定子 繞組的電流隨時間的變化；用于估算該瞬時電流值的第三單元，其中， 為達到該目的，依據該瞬時電流值確定電流分布特征量的第一特征量 值和第二特征量值，其中該電流分布特征量表征流經定子繞組的電流 的隨時間的特性；以及用于依據該兩個特征量值確定轉子角度值的第 四單元。