[发明专利]电机转子位置的确定

说明书

技术领域

本发明的目的在于如权利要求1的前序定义的变频器、如权利要求6的前序定义的电力驱动装置、以及如权利要求8的前序定义的确定电机转子位置的方法。

背景技术

在调节电机时，传统上利用像解算器(resolver)那样的绝对编码器识别转子的位置。最近，还开发出了不同的无传感器位置识别，它们基于，例如，电机磁路的电感测量，以及基于电动机的源电压的估计。

在电机的控制方法当中，例如，矢量调节方法一般要求识别转子的开始位置，尤其在同步机驱动装置中。开始运行时或低速时出现的位置误差可能导致电动机的失控行为，因此导致危险情况。

在现有技术中已知将直流电供应给定子绕组并释放磁化转子让其自由运动使转子与定子之间的开始位置同步的方法，在该种情况下，转子尽力随定子磁化而转动。这种情况下的问题是，取决于应用的转子初始摇摆可能引起驱动装置舒适性的恶化，或实际上甚至可以出现危险。

还开发出了通过测量电机磁路的电感变化确定转子的开始位置的方法。例如，在出版物“Peter B.Schmidt，Michael L.Gasperi，Glen Ray，Ajith H.Wijenayake：Initial Rotor Angle Detection Of A Non-Salient Pole Permanent Magnet Synchronous Machine”，IEEE Industry Application Society，Annual Meeting，New Orleans，Louisiana，October 5-9，1997中给出了这种类型的方法。所提及的出版物给出了永磁电动机的转子位置的识别，其中，将具有电动机电角的确定值的脉冲状电压信号供应给永磁电动机的定子绕组作为激励，并且测量所供应脉冲状电压信号产生的电流响应信号。电机的电感在这种情况下可以从电流响应中确定。当针对足够多的不同电角值重复测量时，可以确定电感的变化。由于除了别的以外，电感的变化基于转子磁化引起的磁路的饱和现象，因此也可以确定转子与定子之间的位置。

上述转子位置确定带来的问题是脉冲状电压信号和它们的电流响应信号在电机中产生吵闹的干扰噪声。将这样控制的电机用在，例如，住宅中实际上会扰民，并且可能要求对电机进行隔音。这些问题也可能出现在，例如，利用上述方法控制提升机的电梯系统中。更具体地说，这个问题可能出现在没有机房、将提升机部署在建筑物的电梯井中的电梯系统中。另外，上述转子位置确定中的问题是，必须针对许多不同电角值分开供应脉冲状电压信号地进行电感的测量以达到足够的精度，这样就使测量时间延长，同时也延长了测量引起的噪音的持续时间。

公开US 6401875B1给出了永磁电动机转子位置的识别，其中，针对大量不同电角值分开地将电流信号供应给永磁电动机的定子绕组，并测量与所供应电流信号相对应的供应电压信号。在这种情况下，可以从供应电压信号中确定电机的电感。当针对足够多的不同电角值重复测量时，可以确定电感的变化。由于除了别的以外，电感的变化基于转子磁化引起的磁路的饱和现象，因此也可以确定转子与定子之间的位置。

方面内容

本发明的目的是解决出现在上面对现有技术的描述中的问题，以及公开在如下本发明的描述中的问题。在这种情况下，公开了比现有技术更安静和更快速的电机的转子位置确定。通过按照本发明的电机的转子位置确定，可以确定，例如，控制电机的转子的冲击角(angle of impulsion)。

按照本发明的变频器具有公开在权利要求1的特征部分中的内容的特征。按照本发明的电力驱动装置具有公开在权利要求6的特征部分中的内容的特征。按照本发明的确定电机转子位置的方法具有公开在权利要求8的特征部分中的内容的特征。本发明的其它特点具有公开在其它权利要求中的内容的特征。在本申请的描述部分中还讨论了一些发明实施例。本申请的发明内容也可以按与下面给出的权利要求不同的方式定义。发明内容也可以由几个分立发明组成，尤其当依据表达方式或隐含子任务或从取得的优势或优势类别的观点出发考虑本发明时。在这种情况下，包含在下面权利要求中的一些属性从分立发明构思的观点来看可能是多余的。

按照本发明的变频器可以是，例如，带有电流中间电路的变频器、带有电压中间电路的变频器和矩阵变换器。

按照本发明的电机可以是例如，电动机或发电机。在这种情况下，所述电机可以是，例如，带有转子绕组或利用永磁体磁化的同步电机，或没有电刷的直流电机。所述电机也可以是步进电动机或磁阻电动机。所述电机可以旋转，或者也可以适合按照线性电动机原理工作。