DE202016008166U1 - Device for current-controlled start-up of permanently excited electric motors - Google Patents
Device for current-controlled start-up of permanently excited electric motors Download PDFInfo
- Publication number
- DE202016008166U1 DE202016008166U1 DE202016008166.8U DE202016008166U DE202016008166U1 DE 202016008166 U1 DE202016008166 U1 DE 202016008166U1 DE 202016008166 U DE202016008166 U DE 202016008166U DE 202016008166 U1 DE202016008166 U1 DE 202016008166U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- current
- amplitude
- sum
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 20
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 13
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 8
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 210000002023 somite Anatomy 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/03—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for very low speeds
-
- 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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
-
- 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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
-
- 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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/28—Arrangements for controlling current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Vorrichtung zur modulierten Spannungsansteuerung eines bürstenlosen Motors mit einer Spannungsamplitude mittels einer Einrichtung zum Messen der Phasenströme (i1, i2) des bürstenlosen Motors, die eine mittlere gemeinsame Motorstromamplitude (isum, IA) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, a. dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur Schätzung oder Berechnung des Betrags (Iamp) der mittleren Motorstromamplitude (isum, IA) als Betrag (Iamp) der Summe (|Iamp| = 3|i1| + 3|i2|) mindestens zweier, den jeweiligen Beträgen (|i1|, |i2|) der gemessenen Phasenströme (i1, i2) jeweils proportionalen Größen (3|i1|, 3|i2|) aufweist und b. dass eine Einrichtung zur Regelung der mittleren Motorstromamplitude (isum, IA) in der Vorrichtung vorhanden ist, die bei Aktivierung der Regelung auf Basis der der mittleren Motorstromamplitude (isum, IA) mittels der Einrichtung zum Messen der Phasenströme (i1, i2) und des Betrags (Iamp) der mittleren Motorstromamplitude (isum, IA) und eines Stromregelkreises (S, SG, PWM, LT, M, LT, SM, AM, AR) die Spannungsamplitude der modulierten Spannungsansteuerung des Motors (M) so regelt, dass die mittlere Motorstromamplitude (isum, IA) einen vorgebbaren Zielwert (Istart) erreicht.A device for modulated voltage driving of a brushless motor with a voltage amplitude by means of a device for measuring the phase currents (i1, i2) of the brushless motor having a mean common motor current amplitude (isum, IA), characterized a. in that the device comprises means for estimating or calculating the magnitude (Iamp) of the average motor current amplitude (isum, IA) as the magnitude (Iamp) of the sum (| Iamp | = 3 | i1 | + 3 | i2 |) of at least two, the respective amounts (| i1 |, | i2 |) of the measured phase currents (i1, i2) respectively have proportional quantities (3 | i1 |, 3 | i2 |) and b. in that there is a device for controlling the average motor current amplitude (isum, IA) in the device, which, upon activation of the control, is based on the mean motor current amplitude (isum, IA) by the means for measuring the phase currents (i1, i2) and the amount (Iamp) the average motor current amplitude (isum, IA) and a current control loop (S, SG, PWM, LT, M, LT, SM, AM, AR), the voltage amplitude of the modulated voltage drive of the motor (M) so controls that the average motor current amplitude (isum, IA) reaches a predefinable target value (actual type).
Description
Einleitungintroduction
Beim stromgeregelten Anlauf bürstenloser permanenterregter Elektromotoren, im Folgenden BLDC-Motoren genannt, stellt sich das Problem, dass bei sehr geringen Drehzahlen die Induktion in die Statorspulen sehr gering ist. Soll nun die Rotorposition bestimmt werden, so sind die in die Statorspulen induzierten Spannungen, im Folgenden Back-EMF oder BEMF genannt, sehr gering. Dementsprechend führt das unvermeidliche Systemrauschen des Motorreglersystems zu Mess- und damit zu Regelfehlern.The current-controlled start-up of brushless permanent-magnet electric motors, hereinafter referred to as BLDC motors, poses the problem that at very low speeds the induction into the stator coils is very small. If the rotor position is to be determined, the voltages induced in the stator coils, referred to below as back-EMF or BEMF, are very small. Accordingly, the inevitable system noise of the engine control system leads to measurement and thus control errors.
Beim Start/Anlauf von PMSM- und BLDC-Motoren wird eine Spannung in den Motor eingeprägt. Diese bewirkt einen Stromfluss im Motor. Die Höhe des Stromflusses ist dabei u. a. abhängig von:
- • der Versorgungsspannung,
- • der Drehzahl,
- • der Temperatur,
- • dem Innenwiderstand des Motors
- The supply voltage,
- The speed,
- The temperature,
- • the internal resistance of the motor
Diese Abhängigkeiten können zu großen Schwankungen/Streuungen während des Starts führen. Das eigentliche Ziel des Startvorgangs ist es, ein Drehmoment zu erzeugen, das den Rotor mit einer Winkelbeschleunigung versieht. Um dieses zu erreichen, wäre eine definierte Stromamplitude wünschenswert. Im Stand der Technik wird häufig ein endliches Polynom implementiert, das die Soll-Stromvorgabe in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung modelliert. Aufgrund der Fertigungsschwankungen bei der Herstellung der Motoren, ist es notwendig, die Polynomkoeffizienten für jeden Motor im Rahmen der Systemfertigung am Bandende, also am Ende der Produktion, zu bestimmen und im System abzulegen. Die Nachteile der Polynomnäherung sind offensichtlich: Zum einen müssen die Polynomkoeffizienten aufwendig in der Fertigung und/oder im Labor bestimmt und berechnet werden. Zum anderen wird die Temperaturabhängigkeit durch eine solche eindimensional, nämlich von der Versorgungsspannung, abhängige Modellierung nicht kompensiert. Die Berücksichtigung der Temperatur als weiteren Parameter in Form eines zweidimensionalen Polynoms würde zu massiv erhöhten Aufwendungen bei der Kalibrierung führen, die nur in Ausnahmefällen sinnvoll sind. Geschieht diese Berücksichtigung der Temperatur nicht, was typischerweise der Fall ist, so erhöht sich der Strom um einen Faktor von bis zu zwei. Die Polynomkoeffizienten sind also motorspezifisch und verursachen somit zusätzliche Kalibrierkosten in der Produktion.These dependencies can lead to large fluctuations / scatters during the start. The actual goal of the starting process is to generate a torque that provides the rotor with an angular acceleration. To achieve this, a defined current amplitude would be desirable. The prior art often implements a finite polynomial that models the desired current command as a function of the supply voltage. Due to manufacturing variations in the production of the motors, it is necessary to determine the polynomial coefficients for each motor as part of the system production at the end of the tape, ie at the end of production, and store it in the system. The disadvantages of the polynomial approximation are obvious: First, the polynomial coefficients must be elaborately determined and calculated in the production and / or in the laboratory. On the other hand, the temperature dependence is not compensated by such a one-dimensional, namely by the supply voltage, dependent modeling. The consideration of the temperature as a further parameter in the form of a two-dimensional polynomial would lead to massively increased expenses in the calibration, which are only useful in exceptional cases. If this consideration of temperature does not occur, which is typically the case, then the current increases by a factor of up to two. The polynomial coefficients are therefore engine-specific and thus cause additional calibration costs in production.
Da zur Beschleunigung des Motors beim Start/Anlauf ein Mindestdrehmoment benötigt wird, wird die Untergrenze des Anlaufstromes immer auf einen erforderlichen Mindestwert gelegt. Im realen Betrieb ist daher der Strom während des Starts meist zu hoch. Dies führt u. a. auch zu unerwünschten, z. T. hohen Geräuschentwicklungen, die insbesondere bei Anwendungen, die auf Consumer-Märkte zielen nicht erwünscht sind.Since a minimum torque is required to accelerate the motor during start / start, the lower limit of the starting current is always set to a required minimum value. In real operation, therefore, the current during startup is usually too high. This leads u. a. also to unwanted, z. T. high noise levels, especially in applications that target consumer markets are not desirable.
Ein Amplituden-/Tastverhältnis wird in Form eines Amplituden-/Tastverhältnissignals (ATS) von außen dem Regler vorgegeben. Aus diesem und dem später näher erläuterten Korrektursignal (KS) erzeugt die Spannungsformgenerierung (SG) das Spannungsformsignal (SF). Das Korrektursignal (KS) enthält dabei die Frequenz- oder Winkelinformation, die als Ergebnis aus einer Rotorlageregelung (RLR) kommt. Diese Spannungsformgenerierung (SG) generiert die zeitabhängigen Informationen über die zu erzeugenden Ausgangsspannungen auf den Anschlussleitungen (U, V, W) des Motors (M). Das kann z. B. bei PMSM-Motoren ein sinusförmiger Verlauf (siehe
Typischerweise besitzt ein solches System die bereits erwähnte Strommessvorrichtung (SM) zur Messung des momentanen Motorstroms in den Motorphasen. Dieser wird teilweise als Information für die Rotorlagedetektion (RD) verwendet. Gleichzeitig wird er ebenso teilweise auch als Information in übergeordneten Abschnitten des Systems verwendet. Da die Signale im Leistungsteil (LT) PWM-modulierte Signale sind, ist die Synchronisiervorrichtung (SY) zur Messung des Motorstroms nötig.Typically, such a system has the aforementioned current measuring device (SM) for measuring the instantaneous motor current in the motor phases. This is partly used as information for the rotor position detection (RD). At the same time, it is also partly used as information in higher-level sections of the system. Since the signals in the power section (LT) are PWM modulated signals, the synchronizing device (SY) is required to measure the motor current.
Für die Strommessung selbst haben sich im Stand der Technik zwei Prinzipien durchgesetzt:
Verwendet man anstelle der Messwiderstände (Rsh, Rsh1, Rsh2) Sensoren, so können die Phasenströme auch direkt in den Motorphasen gemessen werden und die Strommessung vereinfacht sich erheblich.If sensors are used instead of the measuring resistors (R sh , R sh1 , R sh2 ), the phase currents can also be measured directly in the motor phases and the current measurement is simplified considerably.
Während des Motorstarts ist jedoch oft keine Positionsinformation vorhanden, die für die Rotorlageregelung verwendet werden kann, da die Ströme entweder Null oder für eine fehlerarme Messung zu klein sind. Deshalb wird beim Start mittels der Spannungsformgenerierung (SG) ein Zwangsfeld unabhängig vom Wert des Korrektursignals (KS) erzeugt und dem Motor (M) aufgeprägt. Dadurch kann er in der Startphase im Stand der Technik keinen stromarmen Arbeitspunkt erreichen. Der Motorstrom hängt davon ab, wie Motordrehzahl, Spannungsamplitude, Innenwiderstand des Motors (M) und weitere Parameter zusammenpassen. Dabei kommt es typischerweise zu sehr hohen Startströmen verbunden mit der besagten starken Geräuschbildung.However, during engine startup there is often no position information that can be used for the rotor position control because the currents are either zero or too small for a low-error measurement. Therefore, at the start by means of the voltage waveform generation (SG), a forced field is generated independently of the value of the correction signal (KS) and impressed on the motor (M). As a result, in the starting phase in the prior art, he can not reach a low-current operating point. The motor current depends on how motor speed, voltage amplitude, motor internal resistance (M) and other parameters match. This typically leads to very high starting currents associated with said strong noise.
Beispiele solcher Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise aus der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, für eine definierte Stromamplitude während des Starts so zu sorgen, um eine erhöhte Stromaufnahme und eine unerwünschte Geräuschentwicklung im Gegensatz zum Stand der Technik zu vermeiden. Die Stromamplitude soll dabei unabhängig von der Versorgungsspannung, der Drehzahl, der Temperatur und dem Innenwiderstand des Motors erreicht werden. Des Weiteren soll die Stromamplitude möglichst einfach parametrisierbar sein, so dass der Labor- und/oder Fertigungsaufwand bei der Parametriesierung und/oder in der Fertigung reduziert werden kann.It is the object of the invention to provide for a defined current amplitude during startup so as to avoid an increased current consumption and an undesirable noise development in contrast to the prior art. The current amplitude should be achieved regardless of the supply voltage, the speed, the temperature and the internal resistance of the motor. Furthermore, the current amplitude should be as easy as possible to parametrisierbar, so that the laboratory and / or manufacturing costs can be reduced in the parametrization and / or in production.
Der Rechenaufwand für die Ermittlung der Stromamplitude soll gegenüber dem erwähnten Stand der Technik minimiert werden.The computational effort for the determination of the current amplitude should be minimized compared to the mentioned prior art.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst.This object is achieved by a device according to
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die Beschreibung erfolgt zunächst an Hand der Figuren.The description is first made on the basis of the figures.
Die Erfindung führt gegenüber dem Stand der Technik hier eine Erweiterung durch. Diese Erweiterung ist in
Nach Ende des Starts wird das Eingangssignal (ES) mittels des Schalters (S) auf das Amplituden-/Tastverhältnissignal (ATS) umgeschaltet, das typischerweise von einer übergeordneten Einheit ausgegeben wird.After the start of the start, the input signal (ES) is switched by means of the switch (S) to the amplitude / duty cycle signal (ATS), which is typically output from a higher-level unit.
Eine Möglichkeit zur Ermittlung der Stromamplitude für das Stromamplitudensignal (IA) besteht in einer geeigneten Vektoraddition. Diese ist in
Sowohl bei der Summenstrommessung als auch bei der Zweiphasenmessung erhält man immer die Information über zwei Momentanströme. Diese sind in
Hierbei muss der Phasorencharakter der Größen in dieser Gleichung beachtet werden.Here, the phasor character of the quantities in this equation must be considered.
Dieser Betrag (iamp) des Summenstroms (isum = i2 – i1) wird in der Amplitudenermittlung (AM) berechnet und in der Amplitudenregelung (AR) mit dem Startstrom (istart) verglichen. Er ist die Basis für die Ermittlung des Stromamplitudensignals (IA), das vorzugsweise proportional zu diesem Betrag (iamp) des Summenstroms (isum = i2 – i1) erzeugt wird. In jedem Fall hängt das Stromamplitudensignal (IA) aber vorzugsweise streng monoton von dem Betrag (iamp) des Summenstroms (isum = i2 – i1) ab.This sum (i amp ) of the sum current (i sum = i 2 -i 1 ) is calculated in the amplitude determination (AM) and compared in the amplitude control (AR) with the starting current (i start ). It is the basis for determining the current amplitude signal (I A ), which is preferably generated in proportion to this amount (i amp ) of the sum current (i sum = i 2 -i 1 ). In any case, however, the current amplitude signal (I A ) preferably depends strictly monotonically on the magnitude (i amp ) of the sum current (i sum = i 2 -i 1 ).
Wie dem Fachmann klar sein wird, erfordert die Berechnung der Wurzel eine aufwändigere Hardware-Realisierung. Eine Realisierung in analoger Schaltungstechnik ist zumindest schwierig oder ggf. bei einer Realisierung über analoge Logarithmierer und Exponenzierer typischerweise stark temperaturabhängig und damit für eine Fertigung untauglich. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass in der Startphase wesentliche Vereinfachungen bei entgegen der Erwartung tolerablen Fehlern vorgenommen werden können, die insbesondere die Realisierung in einer sehr einfachen analogen Schaltungstechnik ermöglichen. Es wurde erkannt, dass man in einer vereinfachten Ausführung anstelle der Amplitude das Quadrat der Amplitude berechnen kann und als Startwert parametrieren kann:
Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass beispielsweise eine für viele Zwecke bereits ausreichende Näherung durch eine Linearisierung des totalen Differentials im Entwicklungspunkt iamp= 0 A erreicht werden kann:
Eine solche Berechnung hat den Vorteil, dass sie als einfacher Spannungs- oder Stromteiler in einem analogen Regler implementiert werden kann. Eine solche Teilvorrichtung kann als Vorrichtung aufgefasst werden, die eine Schätzung der mittleren Motorstromamplitude (Isum, IA) vornimmt und als „Schätzer” bezeichnet werden kann. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit besonders daddurch gegenüber dem Stand der Technik ausgezeichnet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur Schätzung oder Berechnung des Betrags (Iamp) der mittleren Motorstromamplitude (isum, IA) als Betrag (Iamp) der Summe (|Iamp| = 3|i1| + 3|i2|) mindestens zweier, den jeweiligen Beträgen (|i1|, |i2|) der gemessenen Phasenströmen jeweils proportionalen Größen (3|i1|, 3|i2|) aufweist. Erfindungsgemäß wird nun die so ermittelte geschätzte Motorstromamplitude (Iamp) für die Regelung verwendet, obwohl diese geschätzte Motorstromamplitude (Iamp) einen durchaus signifikanten Fehler aufweist. Erfindungsgemäß wurde aber erkannt, dass dieser Fehler in der Praxis in vielen Anwendungsfällen sich nicht ausprägt und daher zugelassen werden kann.Such a calculation has the advantage that it can be implemented as a simple voltage or current divider in an analog controller. Such a sub-device can be understood as a device which makes an estimate of the mean motor current amplitude (I sum , I A ) and can be referred to as an "estimator". A device according to the invention is thus particularly distinguished from the prior art in that the device according to the invention comprises means for estimating or calculating the magnitude (I amp ) of the average motor current amplitude (i sum , I A ) as the amount (I amp ) of the sum (| I amp | = 3 | i 1 | + 3 | i 2 |) of at least two quantities proportional to the respective amounts (| i 1 |, | i 2 |) of the measured phase currents (3 | i 1 |, 3 | i 2 |). According to the invention, the estimated motor current amplitude (I amp ) thus determined is now used for the regulation, although this estimated motor current amplitude (I amp ) has a definitely significant error. According to the invention, however, it has been recognized that in practice, this error is not pronounced in many applications and can therefore be permitted.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit eine Einrichtung zur Regelung der mittleren Motorstromamplitude (isum, IA) in der Vorrichtung auf, die bei Aktivierung der Regelung auf Basis der der mittleren Motorstromamplitude (isum, IA) mittels der Einrichtung zum Messen der Phasenströme (i1, i2) und zur Schätzung des Betrags (Iamp) der mittleren Motorstromamplitude (isum, IA) auf Basis der gemessenen Phasenströme (i1, i2) und eines Stromregelkreises (S, SG, PWM, LT, M, LT, SM, AM, AR) die Spannungsamplitude der modulierten Spannungsansteuerung des Motors (M) so regelt, dass die mittlere Motorstromamplitude (isum, IA) einen vorgebbaren Zielwert (Istart) erreicht.A device according to the invention thus has a device for regulating the average motor current amplitude (i sum , I A ) in the device, which is activated by means of the device for measuring the phase currents (i sum , I A ) when the control is activated on the basis of the average motor current amplitude ( i 1 , i 2 ) and for estimating the magnitude (I amp ) of the average motor current amplitude (i sum , I A ) on the basis of the measured phase currents (i 1 , i 2 ) and of a current control loop (S, SG, PWM, LT, M , LT, SM, AM, AR) controls the voltage amplitude of the modulated voltage drive of the motor (M) such that the average motor current amplitude (i sum , I A ) reaches a predefinable target value (I start ).
Ein möglicher Ablauf des Motorstarts unter Verwendung des hier vorgestellten Verfahrens ist in
Üblicherweise befindet sich das System vor dem Motorstart im Zustand „Aus” (
Mit dem Aktivieren des Starts (
ausreichend abgebaut haben sollte oder sich bereits in eine Zielrichtung drehen solle. Nach Ablauf dieser fünften Zeit (τ5) führt das System den Zustandsübergang „Ausrichtzeit abgelaufen” (
Es ist zu bemerken, dass der Ablauf in
Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung zur modulierten Spannungsansteuerung eines bürstenlosen Motors mit einer Spannungsamplitude mittels einer Einrichtung zum Messen der Phasenströme, die eine mittlere gemeinsame Motorstromamplitude aufweisen. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zum ersten eine Einrichtung zur Schätzung oder Berechnung der mittleren Motorstromamplitude aus den gemessenen Phasenströmen aufweist. Zum Zweiten ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einrichtung zur Regelung der mittleren Motorstromamplitude vorhanden, die bei Aktivierung der Regelung mittels der Einrichtung zum Messen der Phasenströme die Spannungsamplitude so regelt, dass die mittlere Motorstromamplitude einen vorgebbaren Zielwert erreicht.The invention thus relates to a device for modulated voltage driving of a brushless motor with a voltage amplitude by means of a device for measuring the phase currents having a mean common motor current amplitude. The device is characterized in that it comprises, for the first, means for estimating or calculating the average motor current amplitude from the measured phase currents. Secondly, in the device according to the invention there is a device for controlling the average motor current amplitude, which regulates the voltage amplitude when the control is activated by the means for measuring the phase currents so that the average motor current amplitude reaches a predefinable target value.
Eine weitere Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass beim Start während der initialen Beschleunigung des Rotors die Vorrichtung die mittlere Motorstromamplitude auf einen vorgegebenen Zielwert regelt. Dabei ist der Zeitraum der initialen Beschleunigung des Rotors des Motors im Sinne dieser Erfindung zeitlich dadurch gekennzeichnet, dass der Motor unmittelbar vor diesem Zeitraum nicht durch die Vorrichtung bestromt wurde.A further feature of the device according to the invention is additionally characterized in that, during the start during the initial acceleration of the rotor, the device controls the average motor current amplitude to a predetermined target value. In this case, the period of the initial acceleration of the rotor of the motor according to this invention is characterized in terms of time, that the motor was not energized by the device immediately before this period.
Eine dritte mögliche Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich zusätzlich dadurch aus, dass beim Start während der initialen Beschleunigung des Rotors die Vorrichtung die mittlere Motorstromamplitude auf einen vorgegebenen Zielwert regelt. Dabei ist der Zeitraum der initialen Beschleunigung des Rotors des Motors im Sinne der Erfindung zeitlich dadurch gekennzeichnet, dass der Motor unmittelbar vor diesem Zeitraum stillstand oder eine Geschwindigkeit kleiner als eine maximale Stillstandsgeschwindigkeit (< 25% und/oder < 10% und/oder < 5% und/oder < 2,5% und/oder < 1% und/oder < 0,5% der Maximalgeschwindigkeit) aufweist.A third possible embodiment of the device according to the invention is additionally characterized in that, during the start during the initial acceleration of the rotor, the device regulates the mean motor current amplitude to a predetermined target value. The period of the initial acceleration of the rotor of the motor according to the invention in time is characterized in that the engine stopped immediately before this period or a speed less than a maximum standstill speed (<25% and / or <10% and / or <5 % and / or <2.5% and / or <1% and / or <0.5% of the maximum speed).
Eine vierte mögliche Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich zusätzlich dadurch aus, dass beim Betrieb der Vorrichtung ein zeitlicher Abschnitt existiert, in dem sich die Vorrichtung in einem Zustand befindet, dem der Rotor durch die Vorrichtung auf eine initiale Lage eingerichtet wird, und dass gleichzeitig in diesem zusätzlich eingefügten zeitlichen Abschnitt die Vorrichtung die Motorstromamplitude ebenfalls auf einen vorgebbaren Wert bis auf einen Regelfehler regelt.A fourth possible embodiment of the device according to the invention is additionally distinguished by the fact that during operation of the device there is a temporal section in which the device is in a state in which the rotor is set to an initial position by the device, and that at the same time This additionally inserted temporal section, the device Motor current amplitude also regulated to a predetermined value except for a control error.
Eine fünfte mögliche Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich zusätzlich dadurch aus, dass der zusätzliche zeitliche Abschnitt in dem sich die Vorrichtung in einem Zustand befindet, dem der Rotor durch die Vorrichtung auf eine initiale Lage eingerichtet wird, vor Beginn der Rotorbeschleunigung eingefügt wird.A fifth possible embodiment of the device according to the invention is additionally characterized in that the additional temporal section in which the device is in a state in which the rotor is set up by the device to an initial position is inserted before the start of the rotor acceleration.
Eine fünfte mögliche Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich zusätzlich dadurch aus, dass die Vorrichtung vor dem Intervall zur Ausrichtung des Rotors ein zeitliches Intervall eingefügt, in dem die Regelung für den Motorstrom durch die Vorrichtung auf den Zielwert einschwingen kann.A fifth possible embodiment of the device according to the invention is additionally distinguished by the fact that the device inserts a time interval before the interval for aligning the rotor, in which the regulation for the motor current through the device can settle to the target value.
Eine fünfte mögliche Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich zusätzlich dadurch aus, dass die Vorrichtung vor dem Intervall zur Regelung des Motorstroms und zum Einschwingen des Motorstroms auf den Zielwert ein zeitliches Intervall zum Abbremsen des Motors eingefügt und dass gleichzeitig in diesem zusätzlich eingefügten zeitlichen Abschnitt die Motorstromamplitude durch die Vorrichtung ebenfalls auf einen vorgebbaren Wert bis auf einen Regelfehler geregelt wird.A fifth possible embodiment of the device according to the invention is additionally characterized in that the device before the interval for controlling the motor current and settling of the motor current to the target value inserted a time interval for braking the motor and at the same time in this additionally inserted temporal section, the motor current amplitude is also controlled by the device to a predetermined value up to a control error.
Vorteileadvantages
Das Verfahren hat drei wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:
- 1. Der Startstrom hat den genau für den Start des Motors nötigen Wert. Die sonst übliche erhöhte Belastung oder gar Überlastung des elektrischen Systems während des Starts wird durch das Verfahren ausgeschlossen.
- 2. Der Motor erzeugt genau das für den Start nötige Drehmoment. Die sonst übliche erhöhte Geräuschbelastung während des Starts wird durch das Verfahren ausgeschlossen.
- 3. In der Parametrierung ist nun nur noch ein Wert, der Startstrom, einzustellen. Dies vereinfacht die Parametrierung der Applikation erheblich und macht das Verfahren zuverlässiger als andere Parametrierungen, bei denen aus einer Reihe abgeleiteter Größen praktisch eine Störgrößenaufschaltung einer Spannung durchgeführt wird
- 4. Da das Verfahren selbst in einer Regelung besteht, ist es deutlich robuster gegenüber Variationen von Motorparametern, die sich z. B. über Temperatur ändern. Das Verfahren führt somit stets zum korrekten Startstrom unabhängig von anderen Betriebsparametern.
- 1. The starting current has the value necessary for the start of the engine. The usual increased load or overload of the electrical system during start is excluded by the method.
- 2. The engine generates exactly the torque required for the start. The usual increased noise pollution during start is excluded by the method.
- 3. Now only one value, the starting current, must be set in the parameterization. This considerably simplifies the parameterization of the application and makes the method more reliable than other parameterizations in which a voltage feedforward control is practically carried out from a series of derived variables
- 4. Since the method itself is in a closed loop, it is much more robust to variations in motor parameters, such as: B. change over temperature. The method thus always leads to the correct starting current independently of other operating parameters.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- αα
- RotorlagesignalRotor position signal
- 11
- Zustand „Aus”State "off"
- 22
- Zustandsübergang StartState transition start
- 33
- Zustand „Strom einregeln”State "adjust power"
- 44
- Zustandsübergang „Zielwert erreicht”State transition "target value reached"
- 55
- Zustand „Rotor ausrichten”State "align rotor"
- 66
- Zustandsübergang „Ausrichtzeit abgelaufen”State transition "alignment time expired"
- 77
- Zustand „Drehzahlrampe”State "speed ramp"
- 88th
- Zustandsübergang „Anzahl Umdrehungen”State transition "number of revolutions"
- 99
-
Zustand „Start abgeschlossen” (
9 )State "Start completed" (9 ) - αα
- RotorlagesignalRotor position signal
- AMAT THE
- Amplitudenermittlungamplitude determination
- ARAR
- Amplitudenregelungamplitude control
- ASAS
- StartamplitudensignalStart amplitude signal
- ASTAST
- Amplituden-/TastverhältnissignalAmplitude / duty cycle signal
- ESIT
- Eingangssignal der Spannungsgenerierung (SG)Input signal of voltage generation (SG)
- i1 i 1
- erster Phasenstromfirst phase current
- i2 i 2
- zweiter Phasenstromsecond phase current
- IA I A
- StromamplitudensignalCurrent amplitude signal
- iamp i amp
- Betrag des Summenstroms (isum)Amount of the total current (i sum )
- isum i sum
- Summenstromtotal current
- Istart I start
- Startstrom (externer Vorgabewert)Starting current (external default value)
- KSKS
- Korrektursignalcorrection signal
- LTLT
- Leistungsteilpower unit
- MM
- Motorengine
- PWMPWM
- PWM-GenerierungPWM generation
- ΦΦ
- Winkel zwischen dem ersten Phasenstrom (i1) und dem zweiten Phasenstrom (i2)Angle between the first phase current (i1) and the second phase current (i2)
- RDRD
- RotorlagedetektionRotor position detection
- RLRRLR
- RotorlageregelungRotor position control
- RLSRLS
- RotorlagesignaleRotor position signals
- Rsh R sh
- Messwiderstandmeasuring resistor
- Rsh1 R sh1
- erster Messwiderstandfirst measuring resistor
- Rsh2 R sh2
- zweiter Messwiderstandsecond measuring resistor
- SS
- Schalter, Multiplexer oder dergleichen zum umschalten des Eingangssignals der Spannungsgenerierung (SG)Switch, multiplexer or the like for switching the input signal of voltage generation (SG)
- SdTSdT
- Stand der TechnikState of the art
- SFSF
- SpannungsformsignalVoltage waveform signal
- SGSG
- SpannungsformgenerierungVoltage waveform generation
- SMSM
- StrommessvorrichtungCurrent measuring device
- SMWSMW
- Strommesswertsignal des Leistungsteils (LT)Current measured value signal of the power unit (LT)
- SSMWSSMW
- synchronisiertes Strommesswertsignal de der Strommessvorrichtung (SM)synchronized current measurement signal of the current measuring device (SM)
- STSSTS
- Steuersignal für den Leistungsteil (LT)Control signal for the power unit (LT)
- SWSW
- Momentanwerte der rückgemessenen Motorströme/MomentanwertsignaleInstantaneous values of the re-measured motor currents / instantaneous value signals
- SYSY
- Synchronisiervorrichtungsynchronizing
- tt
- ZeitTime
- T1T1
- erster Halbbrückentransistorfirst half-bridge transistor
- T2T2
- zweiter Halbbrückentransistorsecond half-bridge transistor
- T3T3
- dritter Halbbrückentransistorthird half-bridge transistor
- T4T4
- vierter Halbbrückentransistorfourth half-bridge transistor
- T5 T5
- fünfter Halbbrückentransistorfifth half-bridge transistor
- T6T6
- sechster Halbbrückentransistorsixth half-bridge transistor
- τ5 τ 5
-
fünfte Zeit oder Ausrichtzeit (Das ist Zeit, die das System beim Start im Zustand „Rotor ausrichten” (
5 ) verweilt.)fifth time or alignment time (This is the time that the system aligns with rotor at startup (5 ) lingers.) - UU
- erste Motoranschlussleitungfirst motor connection cable
- VV
- zweite Motoranschlussleitungsecond motor connection cable
- VDDVDD
- positive Versorgungsspannungpositive supply voltage
- VSSVSS
- negative Versorgungsspannungnegative supply voltage
- WW
- dritte Motoranschlussleitungthird motor connection cable
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009037913 A1 [0012] DE 102009037913 A1 [0012]
- DE 112008002464 T5 [0012] DE 112008002464 T5 [0012]
- DE 102009000927 A1 [0012] DE 102009000927 A1 [0012]
- DE 1020080180075 A1 [0012] DE 1020080180075 A1 [0012]
- DE 10037972 A1 [0012] DE 10037972 A1 [0012]
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202016008166.8U DE202016008166U1 (en) | 2016-01-08 | 2016-01-08 | Device for current-controlled start-up of permanently excited electric motors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202016008166.8U DE202016008166U1 (en) | 2016-01-08 | 2016-01-08 | Device for current-controlled start-up of permanently excited electric motors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202016008166U1 true DE202016008166U1 (en) | 2017-04-28 |
Family
ID=58722177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202016008166.8U Active DE202016008166U1 (en) | 2016-01-08 | 2016-01-08 | Device for current-controlled start-up of permanently excited electric motors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202016008166U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018201212A1 (en) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an electronically commutated electric motor |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10037972A1 (en) | 1999-08-05 | 2001-03-15 | Sharp Kk | Syncronous electric motor control device, e.g. for air-conditioning compressor, uses detected phase difference between motor winding current and motor control voltage for regulation of latter |
DE102008018075A1 (en) | 2008-04-09 | 2009-10-22 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Method for determining current space vector, particularly for use in control or regulating process for pulse-width modulation operated inverter, involves switching off upper and associated lower bridge section assigned to one initial phase |
DE102009000927A1 (en) | 2008-04-22 | 2009-10-29 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Start-up of a permanent magnet motor |
DE102009037913A1 (en) | 2008-08-22 | 2010-02-25 | Danfoss Compressors Gmbh | Shortening a start-up sequence |
DE112008002464T5 (en) | 2008-01-28 | 2010-07-15 | Aisin AW Co., Ltd., Anjo | Electric motor control device and drive unit |
-
2016
- 2016-01-08 DE DE202016008166.8U patent/DE202016008166U1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10037972A1 (en) | 1999-08-05 | 2001-03-15 | Sharp Kk | Syncronous electric motor control device, e.g. for air-conditioning compressor, uses detected phase difference between motor winding current and motor control voltage for regulation of latter |
DE112008002464T5 (en) | 2008-01-28 | 2010-07-15 | Aisin AW Co., Ltd., Anjo | Electric motor control device and drive unit |
DE102008018075A1 (en) | 2008-04-09 | 2009-10-22 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Method for determining current space vector, particularly for use in control or regulating process for pulse-width modulation operated inverter, involves switching off upper and associated lower bridge section assigned to one initial phase |
DE102009000927A1 (en) | 2008-04-22 | 2009-10-29 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Start-up of a permanent magnet motor |
DE102009037913A1 (en) | 2008-08-22 | 2010-02-25 | Danfoss Compressors Gmbh | Shortening a start-up sequence |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018201212A1 (en) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an electronically commutated electric motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112007001630B4 (en) | Method and device for determining the rotor position of a brushless and sensorless electric motor | |
DE112012006220B4 (en) | Control device for an electric motor | |
EP1985007B1 (en) | Method and device for operating a synchronous machine | |
EP2227857B1 (en) | Applying a control unit to an asynchronous machine which is operated without a rotary encoder | |
EP1727268A2 (en) | Method for operating an electronically commutated motor, and motor for carrying out one such method | |
DE102011009563A1 (en) | Method for improving the efficiency of a multiphase motor, and motor for carrying out such a method | |
DE102015102565A1 (en) | Sensorless commutation method | |
DE102019127051A1 (en) | Process for the silent, pulse-free control of the commutation of a BLDC motor in stop mode | |
DE102018006657A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A SYNCHRONOUS MOTOR WITHOUT A POSITION SENSOR BY UNIQUE ASSIGNMENT OF THE ADMITTANCE OR INDUCTIVITY TO THE ROTOR LOCATION | |
DE102004054504B4 (en) | Method for automatically setting the commutation angle in brushless DC motors | |
DE102015105007A1 (en) | Method for sensorless position determination of the rotor of electronically commutated synchronous machines | |
DE112016004132T5 (en) | Control device of a synchronous electric motor, integrated motor system, pump system and positioning system | |
DE102013222075A1 (en) | Apparatus and method for initializing a control circuit for a current for operating a synchronous machine | |
DE102008002339A1 (en) | Excitation timing determination circuit and determination method for an energization timing of an engine | |
EP3729634A1 (en) | Method for determining a rotor position of a three-phase machine without using a rotary encoder, and device for controlling a three-phase motor without using a rotary encoder | |
DE102015005675B4 (en) | Automatic commutation comparison value determination for BLDC motors by means of sign determination of the EMF | |
DE19919752C1 (en) | Method for connecting an inverter to an asynchronous motor | |
DE202016008166U1 (en) | Device for current-controlled start-up of permanently excited electric motors | |
DE102019215853A1 (en) | Method for operating a brushless and sensorless multiphase electric motor | |
EP1383231A1 (en) | Method for acquiring the magnetic flux, the rotor position and/or the rotation speed | |
DE102013018859B4 (en) | Method for synchronizing a control electronics to a rotating motor with sinusoidal control | |
DE102021203591A1 (en) | Process for field-oriented control of an electric motor | |
DE102019215854A1 (en) | Method for operating a brushless and sensorless multiphase electric motor | |
DE102018119729A1 (en) | Method for driving an electric motor and electric motor | |
DE102018119723A1 (en) | Method for driving an electric motor and electric motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ELMOS SEMICONDUCTOR SE, DE Free format text: FORMER OWNER: ELMOS SEMICONDUCTOR AKTIENGESELLSCHAFT, 44227 DORTMUND, DE |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |