[发明专利]用于确定电气负载的阻抗特性的装置和方法

说明书

发明描述

技术领域

本发明涉及用于确定电气负载的阻抗特性的装置和方法，并且特别应用于确定电动机的电阻和电感，其中该电动机包括线圈绕组。

背景技术

确定或估计电气负载参数，例如位于提供给负载的电压和流经它的所得电流之间的相位角(或相移)、负载阻抗和其组成的实部和虚部，对设计者和这些设备的使用者来说是有用的。在包括了电动机的电气负载的情况下，共用电动机驱动系统通常包括电动机(基本上由缠绕线圈组成)、电动机的电压供应源和控制单元。电压供应源通常包括电压源变换器，以用于从外部DC电源提供AC电源。电动机驱动系统的总电路电阻可以被认为由线圈电阻、任何互连电缆的电阻以及归属于变换器的电阻组成。后者的贡献是由于组件，例如晶体管和分流电阻器。对于一些应用(例如，具有低电流的高电压)，与线圈的电阻相比，电缆和变换器的电阻可以忽略不计。然而，对于低电压应用(例如，机动车辆应用中的12或24伏电源)，线圈电阻可能是如此之小，以致于来自变换器和电源电缆的寄生电阻总和变为整个电路电阻的显著部分。当电动机驱动系统的电气电路电阻收到电压源变换器影响的时候，电感的变化就受到磁场条件的影响，从而收到流经线圈的电流的影响。因此，电感可以取决于电动机的运行条件而变化。一种用于确定电动机的电阻和电感的常用方法依赖于电路电源电压和电流流动的知识。例如，测量施加的DC电压和流经的DC电流产生了电阻的值。测量施加的AC电压和流经的AC电流产生了阻抗的值。知道阻抗和电阻使得能够计算电抗/电感。然而，许多电动机驱动系统不具备测量施加于电动机的实际相位电压，这也是精确测量电动机参数的限制因素。CN102386835公开了一种利用AC电压和AC电流测量的方法。 US20120194113描述了一种用于估计电机电感的方法。这样具有的缺点就是只有当电动机运行的时候才能进行估计。US6366865公开了一种用于估计线圈电阻的方法。因此，已知的方法需要两步过程以估计电阻和电感。

发明内容

正如随附权利要求中所描述的，本发明提供了用于确定电气负载的阻抗特性的装置和方法。

本发明的具体实施例在从属权利要求中被陈述。

根据下文中描述的实施例，本发明的这些或其它方面将会很明显并且被阐述。

附图说明

根据附图，仅仅通过举例的方式，本发明的进一步细节、方面和实施例将被描述。在附图中，相似的参考符号被用于表示相同或功能相似的元素。为了简便以及清晰，附图中的元素不一定按比例绘制。

图1是电动机驱动系统的一个实施例的一个例子的简化方框图，该电动机驱动系统包括用于确定电气负载的阻抗特性的装置。

图2是用于确定在电气负载中流动的电流的相位角的装置的一个示例性实施例的简化方框图。

图3是用于确定电气负载的阻抗的第一示例性实施例的简化方框图。

图4是用于确定电气负载的阻抗的第二示例性实施例的简化方框图。

图5是用于确定在电气负载中流动的电流的相位角的第一示例性方法的简化流程图。

图6是用于确定电气负载的阻抗的实部和虚部分量的第一示例性方法的简化流程图。

图7是用于确定电气负载的阻抗的实部和虚部分量的第二示例性方法的简化流程图。

具体实施方式

由于本发明说明的实施例可能大部分是通过使用本领域所属技术人员所熟知的电子元素和电路被实施，为了对本发明基本概念的理解以及认识不混淆或偏离本发明所教之内容，细节不会在比上述所说明的认为有必要的程度大的任何程度上进行解释。

参照图1，电动机驱动系统可能包括电气负载，其包括电动机 101(可能包括缠绕线圈)和用于给电动机101提供电压源Ureal的电压源变换器102。用于确定电动机101的阻抗的装置可能包括阻抗确定模块 103，其可以可操作地耦合于电动机101和电压源变换器102。阻抗确定模块103可能包括电压生成器104，以用于生成作为控制信号施加到电压源变换器102的参考电压Uref。阻抗确定模块103可能包括相移估计器105和电阻及电感(RL)估计器106。当施加参考电压Uref的时候，相移模块105可能接收流经电机的电流Ireal。阻抗确定模块103 可以被布置成确定阻抗Z，并且线107、108上的阻抗确定模块的输出可能提供电气电路的电阻和电感的估计，该电气电路包括电机101。