[发明专利]用于确定同步电机的转子位置的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及同步电机、尤其是永磁激励的同步电机，其具有产生永磁通的转子。此外，本发明还涉及用于同步电机的无传感器的转子位置确定的领域。

背景技术

为了以电子方式变换多相同步电机，必要的是识别出同步电机的转子（Rotor）的转子位置，以便将与转子位置相关的适当的相电压施加到同步电机的相应的相上。相电压或相电流通常作为恒定电压或者恒定电流而被施加，只要转子位于转子位置的确定范围内，尤其是在转子位于电转子位置的角位置范围内的情况下。

在无刷直流电机或者永磁激励同步电机的情况下，通常用昂贵的传感器装置确定转子位置。为此通常使用霍尔传感器或者GMR传感器（GMR：巨磁阻，Giant Magnetic Resistance），所述传感器布置在同步电机的转子的附近并且提供电信号作为用于转子位置的度量。这种附加地布置在同步电机中的传感器通常是易受干扰的并且意味着在制造同步电机时的附加耗费。

因而，越来越多地转向使用用于确定转子位置的无传感器方法。在无传感器方法中，通常由同步电机执行对电流特性曲线进行的评估。这通常是不精确的，原因在于在同步电机中的电流特性曲线通常被干扰信号叠加。首先在转速小的情况下运行时以及在负载下起动时情况如此。因而，用于确定转子位置的无传感器方法通常只能受限地使用。

此外，可能的是，通过测量定子线圈的电感来确定同步电机的转子位置。定子线圈的电感由于在定子线圈中由转子磁体引起的饱和而与转子位置相关地发生变化。定子线圈的电感的依赖性是通过由永磁体引起的磁场和通过测量脉冲引起的磁场的叠加而产生的结果，它们能够根据转子位置相加或者相消。在磁场相加交叠的情况下，定子线圈进入饱和并且其电感由此降低。通过在定子线圈上的测量脉冲测量该电感，该测量脉冲优选在下述情况时被施加：即，所涉及的定子线圈处于未通电流的状态中，以便一方面避免测量脉冲对转矩形成（Momentenbildung）的影响，另一方面避免对于瞬时电感的测量的反作用。

取决于转子位置的电感的测量精确性要求未对定子线圈通电流，原因在于否则通过经由定子线圈的驱动电流所产生的磁场的交叠、由于磁饱和效应，产生了对电感的错误测量。因而，不能精确地确定转子位置。

因此，本发明的目的是提供一种方法和装置，利用所述方法和装置能够尽可能精确地确定电机的转子位置。

发明内容

所述目的通过按照权利要求1的用于确定电机的转子位置的方法以及通过按照并列权利要求的控制设备和电动机系统来实现。

其它有利的设计方案在从属权利要求中给出。

根据第一方面，提供了用于测定具有两个相段的两相同步电机的转子位置的方法，尤其是用于同步电机的以电子方式的变换。该方法包括下列步骤：

- 在第一触发时间窗（Ansteuer－Zeitfenster）中以正极性的触发量值并且在第二触发时间窗中以负极性的触发量值交替地触发所述相段中的每个相段，其中所述第一触发时间窗与第二触发时间窗交替地彼此邻接；

- 在测量时间窗（Mess－Zeitfenster）期间，将为0的触发量值施加到所述相段的第一相段上，所述测量时间窗设置在相段的触发时间窗的至少一个内；

- 在测量时间窗内，将测量脉冲施加到相应的相段上，以便测定相应的相段的取决于转子位置的相段电感作为对所述转子位置的指示。

上述方法的构思在于，在利用彼此连续的触发时间窗尤其是以90°彼此错开触发的两相同步电机中设置时间窗，在该时间窗中没有将触发量值施加到相段上，即由一个或多个联接在一起并且配属于一个相的线圈构成的相布置，也就是说没有施加电压和电流。这通过下述方式来实现：在触发时间窗内在小于180°的电转子位置的范围中以不等于0的触发量值执行触发。由此在触发时间窗内形成测量时间窗，在测量时间窗期间相应的相段未被触发，也就是，施加为0V的电压，或者未对该相段通电流。于是该测量时间窗适合于通过下述方式进行转子位置测量：即，在测量时间窗期间施加测量脉冲，而未在两相同步电机中出现上述的缺点。

此外，能够给相应相段的所测定的相段电感分配一电转子位置。

根据一种实施方式，能够将规则的或者说定期的（regelm??ig）测量脉冲施加到相应的相段上，其中如果所述相段之一的所测定的相段电感超过或低于阈值，则以改变在相应的相段上的触发量值的形式来执行所述触发的电变换。

尤其是，能够在定义的测量脉冲时间窗期间，将测量脉冲作为正极性或负极性的测量量值施加到所述相段之一上。