[发明专利]用于确定在转子与定子之间的角度的装置、布置系统和方法

说明书

用于确定在转子与定子之间的第一角度(Φ)的装置(1)，所述装置具有用于读入经由传感器系统检测的电信号(15、16)的代表第一角度(Φ)的振幅(3、4)的输入端，其中，装置(1)具有用于估计第二角度(Φ_est)的角度估计器(6)，所述装置(1)具有用于确定(7、8)代表估计的第二角度(Φ_est)的振幅(7、8)的器件，装置(1)具有至少一个闭环调节装置，利用所述闭环调节装置能使在代表第一角度(Φ)的振幅(3、4)与代表估计的第二角度(Φ_est)的振幅(7、8)之间的至少一个差(9、10)最小化，并且能经由输出端(5)提供估计的第二角度(Φ_est)。

技术领域

本发明涉及用于确定在转子与定子之间的角度的装置、布置系统和方法。

背景技术

转子和定子特别是旋转电机的一部分，其中，在此特别是同步电机和异步电机起到更重要的作用。

现代驱动技术(例如电动车辆中的牵引驱动)目前通常使用永久励磁的同步电机。

这些同步电机例如包括可旋转地支承的永磁体，所述永磁体定位在定子线圈系统内部。利用所述定子线圈系统产生旋转场，所述旋转场使转子运动。由原理决定，定子和转子的转速是相同的。

然而，为了提供所期望的转矩，有针对性地调节相位偏移，从而使定子场以一定的角度偏移超前于转子。由此产生确定转子位置角度的需求。

由现有技术已知以不同方式的转子位置编码器。因此，电磁的测量变换器(所谓的旋转变压器)被用于将转子的角位置转换成电参量。在此涉及线圈组，所述线圈组作为定子绕组围绕线圈架卷绕。在内部中以可旋转地支承的方式存在转子，所述转子通过相应的几何设计与旋转角度有关地影响这些线圈的耦合。

备选的传感器设计基于例如感应原理或磁原理。在此已知例如电位计编码器、增量式编码器或者绝对值编码器。

在基于旋转变压器的或感应式的传感器类型中，通常利用两相系统工作，在所述系统中，两个定子绕组彼此错位地设置。如果转子绕组以正弦形式的交流电压来激励，那么定子绕组可以设置为，使得在定子绕组中感应的电压的振幅对应于待调查的电机的转子的角度位置的正弦和余弦。

然后由振幅α₁和α₂计算角位置Φ。通过除法和随后的反正切计算可以利用公式逆算出角度。

这种信号处理方案的缺点是相对长的计算持续时间，因为特别是除法和反正切计算是非常耗时的。此外，必须在计算前修正正弦和余弦信号。在此，至少对信号偏移进行补偿并且均衡振幅。特别是在磁传感器中，根据物理上的测量原理，可能也需要相位修正。所有这些步骤都对信号传播时间产生负面影响。

现有技术的另一个缺点是，根据这个原理确定的角度在不同长度的传播时间后可供使用。如此，则例如控制器利用经历了不同长度的处理时间的数据进行工作。数据的这种变化对所追求的电机控制的精度产生负面影响。处理时间越长，则角度的在一定时间点的测量值可能越旧。如果例如控制器周期性地需要角度信息并且计算时间为50μs，则信号寿命在0至50μs之间波动。

发明内容

本发明从这点出发。

本发明的任务在于，给出一种用于确定在转子与定子之间的角度的装置，提出一种用于这种计算器件的布置系统以及介绍一种用于运行这种装置的方法，所述装置能实现非常快速地实施角度确定，所述角度确定在其计算持续时间方面几乎没有变动(抖动)。

该任务通过根据权利要求1的装置、根据权利要求8的布置系统和根据权利要求12的方法来解决。