[发明专利]确定无铁PMSM电机的转子的取向的方法和电机系统

说明书

描述了一种用于从已知转子角中无传感器地确定无铁PMSM电机的转子的取向的方法，该方法包括下列步骤：a.根据转子角确定转子系统；b.在转子系统的形成转矩的方向上在电机的相上施加电压脉冲；c.测量电机的相中的电流；d.从所测量的电流中确定沿着形成通量的轴的预期反向EMK；e.通过对沿着形成通量的轴的预期反向EMK和/或基于滤波器的累积函数进行时间积分来形成预期反向EMK的积分；以及f.从预期反向EMK和/或累积函数的积分的符号中确定转子的取向。

技术领域

本发明处于调节电子换向电机的领域。本发明涉及一种用于无传感器地确定无铁永磁同步电机（PMSM）的转子的取向的方法。

背景技术

调节电子换向电机中的主题之一是转子的位置确定。转子的位置确定包括确定转子角，为此从现有技术中公知不同方法。

常规而言，转子的位置通过位置传感器、例如霍尔传感器或编码器来确定。在这些系统的情况下公知的是，位置传感器对系统的可靠性以及成本具有不利影响。

因此，为了降低成本和提高系统的鲁棒性，优选不同的用于确定转子的位置的无传感器方法，其中为了位置确定，尤其是充分利用电机的各向异性、饱和效应、转子结构中的非对称性或者转子偏心性。

无传感器确定的一种方案在于测量由于转动的永磁体造成的感应电压（EMK）并且分析过零点。但是该方法所具有的缺点是，需要转子的最小转速，以便获得足够大的EMK的幅度以用于位置确定的足够的信噪比。在静止状态下，该方法在原则上是不合适的。在实际中，电机因此常常在不知道转子位置的情况下通过专门的起动过程被致动，以便达到可借助于EMK来应用测量方法的最小转速。

另一用于确定转子位置的方法是INFORM方法（Indirect flux detection by on-line reactance measurement，通过在线电抗测量的间接磁通探测），该方法由M.Schroedl研发，并且例如在ETEP（卷1，No.1，1991年1月/2月, 第47-53页）中予以了描述并且适用于静止状态以及低转速。在INFORM方法中，分析相的由于确定的测试电压矢量造成的电流升高，以便确定不同空间矢量方向上的复数定子电感。然后从定子电感中确定转子位置。用于无铁PMSM电机的所述方法的缺点是，在施加电压矢量时出现的高电流，所述高电流可能导致电流的畸变并且随着这些畸变导致摆矩。

EP2924870 A1描述了一种用于确定多相电机的转子尤其是在静止状态下的位置、即转子角的方法。该方法包括下列步骤：在电机的相上施加电压；测量相中的电流；基于所测量的电流确定转子位置。转子位置的确定基于在电机的相处具有电压零的周期期间所测量的电流值。

在所描述的用于确定转子位置的方法中确定转子角，其中转子的取向（或极性）在原则上保持为不确定的。也就是说，在转子位置的确定中存在180°的不确定性。

在公知方法中，转子的极性可以在使用饱和效应的情况下被确定，其方式是，在所估计的d方向上引入定子绕组中的电流。在正d方向上的电流的情况下，饱和提高，而在负d方向上，饱和减小。在INFORM方法中，例如可以通过在所预料的d方向上施加电流来确定转子的极性，其中当电流在正d方向上被引入时电流升高更大。在此，所施加的电流必须足够大，以便导致磁通的显著改变，其中所施加的电流越大，该方法就越好地发挥作用。尤其是在具有无铁线圈的电机中，这所具有的缺点是，电流应当为如下大小：在所述大小的情况下，电机和控制电子设备将受到损伤。此外，这不利地导致，在所施加的电流的所预料的d方向与实际d方向存在偏差的情况下，生成转矩，该转矩能够导致转子的可能显著的运动。