專利名稱：電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器和用于提供轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)和/或轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器，以及一種按照權(quán) 利要求11所述的用于提供轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)或者轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
在使用電動(dòng)機(jī)時(shí)人們?cè)絹?lái)越多地希望檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或負(fù)載力矩。這是由于人 們希望提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的可靠性引起的，其辦法是例如能明確地識(shí)別電動(dòng)機(jī)的安全臨界 狀態(tài)(如例如電動(dòng)機(jī)的卡住)，并且能對(duì)此作出反應(yīng)。在過去這樣一些安全臨界狀態(tài)通常是通過檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的。例如1972 年博世(Bosch)公司已將一個(gè)如此地(模擬地)檢測(cè)轉(zhuǎn)速申請(qǐng)專利。其中，為具有交流全 波饋電的通用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)使用一種電橋控制的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器。其中，借助橋式電路計(jì)算 電樞電壓和電動(dòng)機(jī)電流，并且用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。還有一種實(shí)現(xiàn)辦法也可視為現(xiàn)有技術(shù)。這種辦法是為了控制電動(dòng)機(jī)借助轉(zhuǎn)速盤、 霍耳傳感器，或者一種增量傳感器，或者一種類似的儀器能檢測(cè)調(diào)節(jié)回路的實(shí)際數(shù)值(也 就是轉(zhuǎn)速檢測(cè))。為此將轉(zhuǎn)速盤或者相應(yīng)的脈沖傳感器安裝在電動(dòng)機(jī)的電樞軸上。當(dāng)電動(dòng) 機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速脈沖。借助傳感器對(duì)這種脈沖進(jìn)行計(jì)算。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可精確地 檢測(cè)實(shí)際值。但是現(xiàn)有技術(shù)的所有這些辦法都要求有高的電路技術(shù)費(fèi)用，因?yàn)樗鼈円?guī)定使用專 門的傳感器單元和分析單元。決定將這些分析單元僅用于計(jì)算轉(zhuǎn)速。因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于識(shí)別電動(dòng)機(jī)的安全臨界狀態(tài)的更好的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
這個(gè)任務(wù)通過按照權(quán)利要求1的特征所述的電動(dòng)機(jī)測(cè)量參數(shù)探測(cè)器，以及按照權(quán) 利要求11的步驟所述的用于提供轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)和/或轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)的方法和通過權(quán)利要 求12所述的計(jì)算機(jī)程序得以完成。本發(fā)明的其它方案是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明提供了一種用于提供電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)和/或轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)的電動(dòng) 機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器。這個(gè)電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器包括由至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組和一個(gè)電樞繞組 構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中，電動(dòng)機(jī)連接在第一和第二供電接頭之間，并且其中，電動(dòng)機(jī)特性參 數(shù)探測(cè)器包括下述特征-一個(gè)電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)單元，它設(shè)計(jì)用于檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，并且輸出 相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)，和/或-一個(gè)電樞電壓檢測(cè)單元，它設(shè)計(jì)用于在磁場(chǎng)繞組和電樞繞組之間的分接點(diǎn)上檢 測(cè)電動(dòng)機(jī)的電樞繞組上的電樞電壓，并且輸出相應(yīng)的電樞電壓信號(hào)，并且-一個(gè)分析單元，它設(shè)計(jì)用于通過所輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)和/或所輸出的電樞 電壓信號(hào)進(jìn)行積分，以得到電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值和/或電樞電壓的有效數(shù)值，其中，設(shè)計(jì)這個(gè)分析單元還為了從電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的轉(zhuǎn)矩探測(cè) 信號(hào)和/或從電樞電壓的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)。本發(fā)明是以下述認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，即可從電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)電樞電壓和/或電動(dòng)機(jī)電流 簡(jiǎn)單地識(shí)別和分析安全臨界狀態(tài)。為此，通過電動(dòng)機(jī)的電樞繞組檢測(cè)和處理流過電動(dòng)機(jī)的 電流或者電樞電壓(或者電動(dòng)機(jī)電流和電樞電壓也可并行檢測(cè))。在處理或者分析時(shí)首先 求出用于所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)的有效數(shù)值。這個(gè)有效數(shù)值未考慮這些參數(shù)的短時(shí)波動(dòng)。 然后從相應(yīng)的有效數(shù)值中求出和轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)矩成比例的探測(cè)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的方案具有下述優(yōu)點(diǎn)，即為了確定轉(zhuǎn)速不要求附加的傳感器。而是通 過分析簡(jiǎn)單可檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)，如電樞電壓，和/或電動(dòng)機(jī)電流就可得出有關(guān)實(shí) 際轉(zhuǎn)速或者實(shí)際轉(zhuǎn)矩的結(jié)論。在這種情況中可如此地設(shè)計(jì)分析單元，即通過這個(gè)分析單元 也完成其它的功能，這樣，就可避免僅為了準(zhǔn)備檢測(cè)的電樞電壓而使用一種專門的模擬電 路。這就減少了電路技術(shù)費(fèi)用。在一個(gè)專門的實(shí)施形式中可將分析單元設(shè)計(jì)成用預(yù)先規(guī)定的掃描頻率掃描所輸 出的電樞電壓信號(hào)，和/或所輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)，并且用數(shù)字信號(hào)處理的裝置進(jìn)行積 分。這明顯地簡(jiǎn)化了分析方案，因?yàn)樵谶@期間可使用在電子設(shè)備中已有的專門的數(shù)字集成 塊。這些集成塊可一起用于分析電動(dòng)機(jī)電流和/或電樞電壓。這又提供了簡(jiǎn)化電路技術(shù)方 面的優(yōu)點(diǎn)，并且隨之也降低了制造成本。此外也可將分析單元設(shè)計(jì)成為了對(duì)于積分內(nèi)插電樞電壓信號(hào)和/或電動(dòng)機(jī)電流 信號(hào)的被掃描的數(shù)值，并且在使用通過內(nèi)插在內(nèi)插的被掃描的電樞電壓信號(hào)和/或電動(dòng)機(jī) 電流信號(hào)數(shù)值和基準(zhǔn)數(shù)值之間形成的梯形結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行積分。本發(fā)明的這一實(shí)施形式 具有在分析單元中可簡(jiǎn)單，并且因此快速進(jìn)行的所接收到的信號(hào)的數(shù)字處理的優(yōu)點(diǎn)，這樣， 通過這個(gè)附加的功能對(duì)分析單元的要求也不多。這降低了在運(yùn)行時(shí)的處理時(shí)間，并且也減 小了電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)檢測(cè)器的功率消耗。有利的是，當(dāng)電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)由磁場(chǎng)繞組、電樞繞組和一個(gè)第二磁場(chǎng)繞組構(gòu)成的 串聯(lián)電路時(shí)，設(shè)計(jì)電樞電壓檢測(cè)單元，以檢測(cè)在第一電源接頭和設(shè)置在電樞繞組和第二磁 場(chǎng)繞組之間的電動(dòng)機(jī)中的分接點(diǎn)之間的電樞電壓。在這個(gè)實(shí)施形式中(和在電動(dòng)機(jī)中在電 樞繞組的前面和后面直接分接電樞電壓相比較)在電動(dòng)機(jī)中設(shè)置電樞電壓的一個(gè)唯一的 分接點(diǎn)。這簡(jiǎn)化了這樣的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造，并且使得成本更為有利。已認(rèn)識(shí)到，可對(duì)通 過磁場(chǎng)繞組降落的電壓降忽略不計(jì)，并且因此電壓降不會(huì)引起轉(zhuǎn)速確定的重大變壞。此外可在另一實(shí)施形式中設(shè)計(jì)分析單元，以檢測(cè)位于第一電源接頭和第二電源接 頭之間的電源電壓，并且在使用已檢測(cè)的電源電壓的情況下確定通過磁場(chǎng)繞組產(chǎn)生的壓 降。下述做法是特別有利的，如果使用一個(gè)對(duì)稱的電動(dòng)機(jī)，并且在所述電動(dòng)機(jī)中第一和第二 磁場(chǎng)的影響幾乎是一樣的。然后這樣一種實(shí)施形式提供了這樣一種可能性，即能確定已檢 測(cè)的電源電壓和(通過磁場(chǎng)繞組一起檢測(cè)的)電樞電壓之間的差別，且這個(gè)差別和電動(dòng)機(jī) 的第二磁場(chǎng)繞組的影響相當(dāng)。若使用對(duì)稱的電動(dòng)機(jī)則由此也可確定磁場(chǎng)繞組的效果，并且 在確定電樞電壓或者電樞電壓信號(hào)時(shí)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。在另一實(shí)施形式中可將一個(gè)相位截切開關(guān)連接到第一電源接頭和電動(dòng)機(jī)之間。在 這種情況中可以設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器的分析單元，以確定第一電源接頭和電動(dòng)機(jī)之 間的電壓降，并且在提供轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)，和/或轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)時(shí)使用這個(gè)確定的電壓降。然
5后特別是當(dāng)使用數(shù)字式分析單元時(shí)，通過識(shí)別第一電源接頭和電動(dòng)機(jī)之間的電壓降可以識(shí) 別位于掃描節(jié)拍的相應(yīng)的節(jié)拍邊之間的相位截切開關(guān)的接通或者閉鎖。然后在確定電樞電 壓信號(hào)，和/或電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)時(shí)可進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，這樣轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)和/或轉(zhuǎn)矩探測(cè)信 號(hào)可具有更高的精確性。在另一實(shí)施形式中也可以設(shè)計(jì)電樞電壓檢測(cè)單元，為的是在使用第一電源接頭的 電位的情況下提供虛地的電位，并且檢測(cè)相對(duì)于所提供的虛地電位的電樞電壓和/或電動(dòng) 機(jī)電流。這就提供了這樣一種可能性，即不僅檢測(cè)交流電壓信號(hào)的正半波，而且通過涉及虛 地的DC-偏移的檢測(cè)也能分析正的和負(fù)的半波，也就是全波。通過這一措施也可使轉(zhuǎn)速探 測(cè)信號(hào)，和/或轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)具有明顯更高的精確性。根據(jù)另一實(shí)施形式也可設(shè)計(jì)分析單元，為的是在使用輸出的電樞電壓信號(hào)和輸出 的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)的情況下提供轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)，或者在使用輸出的電樞電壓信號(hào)和輸出的 電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)的情況下提供轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)。通過使用這兩種檢測(cè)的測(cè)量參數(shù)也可達(dá)到提 高精確度，或者達(dá)到提高描述的可靠性，因?yàn)榈谝粶y(cè)量參數(shù)可能的誤測(cè)量可通過第二測(cè)量 參數(shù)的測(cè)量結(jié)果加以補(bǔ)償。在本發(fā)明的另一實(shí)施形式中可以設(shè)計(jì)電樞電壓檢測(cè)單元，為的是在求出電樞電壓 信號(hào)時(shí)進(jìn)行所檢測(cè)到的電樞電壓的分壓和進(jìn)行阻抗變換。這特別是將靈敏的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 用作分析單元是有利的，因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)大多高的電流和電壓會(huì)簡(jiǎn)單地加來(lái)數(shù)字器件 的電壓和輸入阻抗上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面可以設(shè)置一個(gè)電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器。這個(gè)電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器包括下述 特征-按照前述實(shí)施形式之一所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器；-調(diào)節(jié)器，設(shè)計(jì)這個(gè)調(diào)節(jié)器用于以所提供的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)和/或所提供的轉(zhuǎn)矩探 測(cè)信號(hào)為基礎(chǔ)，并且根據(jù)規(guī)定的調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)。這種做法提供了下述優(yōu)點(diǎn)，即通過所述調(diào)節(jié)器可將容易得到的測(cè)量參數(shù)用于調(diào)節(jié) 電動(dòng)機(jī)，其中，有利地分析單元也可一樣地一起承擔(dān)調(diào)節(jié)器的功能。在將數(shù)字集成塊(這些 數(shù)字集成塊已經(jīng)常在電動(dòng)機(jī)中使用)用作分析單元時(shí)調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)也是簡(jiǎn)單的，并且成本 是有利的。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形式規(guī)定一種用于提供電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)和/或轉(zhuǎn) 矩探測(cè)信號(hào)的方法，它包括一個(gè)由至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組和一個(gè)電樞繞組構(gòu)成的串聯(lián)電路，其 中，電動(dòng)機(jī)連接在一個(gè)第一電源接頭和一個(gè)第二電源接頭之間，并且其中，該方法包括下述 步驟_檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，并且輸出相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)，和/或-通過電動(dòng)機(jī)的電樞繞組在磁場(chǎng)繞組和電樞繞組之間的分接點(diǎn)上檢測(cè)電樞電壓， 并且輸出相應(yīng)的電樞電壓信號(hào)；并且-分析電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)和/或電樞電壓信號(hào)，以便通過所輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào) 和/或所輸出的電樞電壓信號(hào)進(jìn)行積分，為的是得到電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值和/或電樞電 壓的有效數(shù)值，并且為的是從電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的轉(zhuǎn)矩 探測(cè)信號(hào)，和/或從電樞電壓的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)。此外，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)這個(gè)計(jì)算機(jī)程序配設(shè)有用于執(zhí)行上述方法的程序代碼。但是至少有利地在計(jì)算機(jī)中實(shí)施分析步驟。


下面借助附圖對(duì)本發(fā)明示范性地進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。這些附圖是圖1 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路方框圖；圖2 具有電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)電流(Ι_Λ)和電樞電壓(uM)的直流串聯(lián)電動(dòng)機(jī) /萬(wàn)能電動(dòng)機(jī)的原理電路。圖3 用于在電動(dòng)機(jī)上檢測(cè)測(cè)量參數(shù)的電路方框圖，這些測(cè)量參數(shù)可以用于數(shù)字 u/I調(diào)節(jié)器；圖4 一個(gè)用于準(zhǔn)備檢測(cè)的測(cè)量參數(shù)的電路的一個(gè)實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖，所述的 測(cè)量參數(shù)可用于數(shù)字電壓_電流調(diào)節(jié)器(u/I調(diào)節(jié)器)；圖5a至5f 在圖4中所示的電路結(jié)構(gòu)運(yùn)行時(shí)的不同的信號(hào)曲線圖。圖6 數(shù)字u/I調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)技術(shù)替代連接圖。圖7 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在方法形式方面的運(yùn)行過程圖。下面相同的，和/或功能相同的元件可以使用相同的附圖標(biāo)記。在下面所標(biāo)明的 絕對(duì)數(shù)值和尺寸只是一些示范性的數(shù)值，而絕不是本發(fā)明僅局限于這類尺寸。
具體實(shí)施例方式在現(xiàn)代電器或者電動(dòng)工具中使用電子裝置，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)、功率的提高、保護(hù)功能或 者附加功能。因此在現(xiàn)代電動(dòng)工具中的電子裝置通常都裝配有微控制器。借助它以實(shí)現(xiàn)這 些功能。為了在電器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)通常要求有一個(gè)封閉的調(diào)節(jié)回路。為了在電器，例如 在電動(dòng)工具中實(shí)現(xiàn)一種封閉的調(diào)節(jié)回路需要對(duì)實(shí)際值進(jìn)行檢測(cè)。在傳統(tǒng)的辦法中這種檢測(cè) 通常是作為速度計(jì)實(shí)現(xiàn)的。這種速度計(jì)安裝在電動(dòng)機(jī)的軸上。根據(jù)本發(fā)明的辦法是使用一些等效參數(shù)。借助這些參數(shù)可生成一種和轉(zhuǎn)速成比例 的數(shù)值，和/或和機(jī)械的負(fù)載成比例的數(shù)值。專門地將電動(dòng)機(jī)測(cè)量參數(shù)電樞電壓和電動(dòng)機(jī) 電流用作等效參數(shù)。圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方框電路圖。在圖1中示出的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù) 探測(cè)器10包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)單元12以及一個(gè)電動(dòng)機(jī)14。它們串聯(lián)在第一供電接 頭N和第二供電接頭L之間。其中，電動(dòng)機(jī)14由至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組下1 (在此種情況中是 由兩個(gè)磁場(chǎng)繞組Fl和F2構(gòu)成)構(gòu)成。具有電樞繞組16的可轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞連接在它們之間。 例如這些磁場(chǎng)繞組可看作電動(dòng)機(jī)的這樣一些繞組，即它們提供電樞繞組16可在其中轉(zhuǎn)動(dòng) 的電磁場(chǎng)。此外，電樞繞組16和電樞電壓檢測(cè)單元18連接。這個(gè)電樞電壓檢測(cè)單元例如 由電樞繞組16和第二磁場(chǎng)繞組F2之間的一個(gè)分接點(diǎn)構(gòu)成。在電樞電壓檢測(cè)單元18或者 是可將僅在電樞繞組16本身上的電壓降檢測(cè)為電樞電壓(用第一磁場(chǎng)繞組Fl和電樞繞組 16之間的另一分接點(diǎn))。代替地另一方面也可檢測(cè)第一供電接頭N(通過輔助線路19)和 分接點(diǎn)18(如圖1所示)之間的電壓降。此外，設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)單元12是為了測(cè)量流過電動(dòng)機(jī)14的電流，和將相應(yīng)的 電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)20提供給一個(gè)分析單元22，其中，這個(gè)分析單元22也可從這個(gè)電樞電壓檢 測(cè)單元18接收一個(gè)和電樞電壓相對(duì)應(yīng)的電樞電壓信號(hào)24。然后在這個(gè)分析單元22中借助積分求出電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)20的有效數(shù)值，和/或電樞電壓信號(hào)24的有效數(shù)值，并且從電動(dòng) 機(jī)電流信號(hào)20的有效數(shù)值中求出和電動(dòng)機(jī)14的載荷相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)26，和/或從 電樞電壓信號(hào)24的有效數(shù)值求出和電動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)28，并且相應(yīng) 地輸出。在確定轉(zhuǎn)矩檢測(cè)信號(hào)26時(shí)利用如下情況，當(dāng)電動(dòng)機(jī)14的負(fù)荷高時(shí)流過比電動(dòng)機(jī) 14的低負(fù)載時(shí)的要高的電流。類似地在確定轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)28時(shí)利用在較高轉(zhuǎn)速時(shí)電樞繞 組16感應(yīng)出的電樞反電壓比低轉(zhuǎn)速時(shí)要高，這樣就可將在電樞繞組16上下降的電壓用作 轉(zhuǎn)速的測(cè)量參數(shù)。然而在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中也可以僅分接電動(dòng)機(jī)電流，或者是僅分接電樞電 壓，僅在分析單元22中進(jìn)行分析，并且相應(yīng)地作為轉(zhuǎn)矩檢測(cè)信號(hào)26或者轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)28 輸出。因此根據(jù)本發(fā)明并不強(qiáng)制地要求既檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流也檢測(cè)電樞電壓。然而通過(組 合地)分析兩個(gè)檢測(cè)的測(cè)量參數(shù)使針對(duì)的檢測(cè)信號(hào)26和28的質(zhì)量變得明顯地更好。在這 種情況中例如可進(jìn)行可信度評(píng)估，和/或和規(guī)定的用于所確定的轉(zhuǎn)矩(或者電動(dòng)機(jī)電流) 和所確定的轉(zhuǎn)速(或者電樞電壓)之間的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩-關(guān)系(或者電動(dòng)機(jī)_轉(zhuǎn)速-關(guān)系) 的參考數(shù)值進(jìn)行比較，這樣就可以確定所描述的測(cè)量參數(shù)的測(cè)量是否不準(zhǔn)確，或者是錯(cuò)的。通過新的數(shù)字式微控制器(μ C)或者數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)在具有串聯(lián)電動(dòng)機(jī) 的電器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)領(lǐng)域產(chǎn)生了完全不同的辦法，用以能分析測(cè)量參數(shù)電樞電壓和電動(dòng)機(jī)電 流。當(dāng)將數(shù)字電子集成塊用于分析單元22時(shí)其特別可以利用。關(guān)于這一點(diǎn)下面將詳細(xì)敘 述。為此根據(jù)一個(gè)實(shí)施例可周期性地對(duì)電動(dòng)機(jī)測(cè)量參數(shù)電樞電壓和電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行 掃描(抽樣式地)，并且用微控制器(μ C)或者數(shù)字式信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行分析。首先也可通過一個(gè)專門的模擬電路準(zhǔn)備測(cè)量參數(shù)“電樞電壓”和“電動(dòng)機(jī)電流”，并 且提供給模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換通道(A/D轉(zhuǎn)換器)使用。和現(xiàn)有的模擬方法相比，通過和新的電動(dòng)機(jī)的更快的適配、更好的調(diào)節(jié)特性、更小 的元件費(fèi)用、簡(jiǎn)化的供電電壓方案和由此產(chǎn)生的更低的成本產(chǎn)生諸多優(yōu)點(diǎn)。此外還可實(shí)現(xiàn) 一些附加功能，這些附加功能例如需要一個(gè)yC、DSP、ASIC(ASIC = Application Specific Integrated Circuit =應(yīng)用專門集成電路)、FPGA(FPGA = Field Programmable Gate Array)，或者類似的數(shù)字控制器-IC (IC = Integrated circuit =集成電路)。本發(fā)明的下述一種實(shí)施例，特別是在一種串聯(lián)電動(dòng)機(jī)中借助一種= Mikrokontroller =微控制器)、DSP (DSP = Digitaler Signal-Pro-zessor =數(shù)字信號(hào)處 理器)、一個(gè)應(yīng)用專門集成電路(=ASIC)、一個(gè)可編程的電子集成塊(PAL = Programmable Array Logic)、一個(gè)可自由編程的邏輯電路(FPGA)或者類似的部件公開一種檢測(cè)和分析電 動(dòng)機(jī)參數(shù)“電樞電壓”和“電動(dòng)機(jī)電流”的方案。在圖2中再一次地示出用于下述說(shuō)明的直流一串聯(lián)電動(dòng)機(jī)/萬(wàn)能電動(dòng)機(jī)的原理電 路圖。為了這公開的方法應(yīng)檢測(cè)和分析物理的電動(dòng)機(jī)參數(shù)電樞電壓和電動(dòng)機(jī)電流。為了能在電動(dòng)工具上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的布線和簡(jiǎn)單的分析電路，建議檢測(cè)在圖3中示出 的測(cè)量參數(shù)。這些測(cè)量參數(shù)涉及的是測(cè)量參數(shù)Uim^ Uiffi和U %ig。為此可在圖4的電路結(jié)構(gòu)中準(zhǔn)備這些測(cè)量參數(shù)，并且提供給分析集成塊(ICl)，例 如微控制器μC使用。
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下面將數(shù)字電壓_電流調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)寫為“數(shù)字U/I調(diào)節(jié)器”，其中可給該調(diào)節(jié)器檢測(cè) 測(cè)量參數(shù)。然而在這其中并非強(qiáng)制地一定要在這個(gè)調(diào)節(jié)器中使用所檢測(cè)的測(cè)量參數(shù)，而是 也可為了其它的目的檢測(cè)這些測(cè)量參數(shù)。下面對(duì)圖4的電路結(jié)構(gòu)及其功能進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明。_通過在分流器(分流器)Rl上的電壓降檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流，-在Rl上的電壓降通過由IC2a、R7和R8構(gòu)成的不反轉(zhuǎn)的放大器進(jìn)行放大，并且 作為模擬電壓Ujiis提供給計(jì)算集成塊ICl使用。其中，將R8放置到虛擬接地點(diǎn)VM上，作 為基準(zhǔn)電壓。這個(gè)虛擬的接地點(diǎn)用于能分析Rl上的正壓降和負(fù)壓降。在分流器Rl上的正 的和負(fù)的電壓降出現(xiàn)在正的和負(fù)的電網(wǎng)半波中。-這個(gè)虛擬的接地點(diǎn)VM是用阻抗轉(zhuǎn)換器IC2b、R5、R6、R13產(chǎn)生的。通過分壓器 R5和R6可將虛擬接地點(diǎn)例如放置到分析集成塊的半供電電壓上。在這種情況中選擇R5 = R6。這個(gè)虛擬接地點(diǎn)VM可以參考電壓的形式作為模擬電壓URef提供給計(jì)算集成塊IC1。_在串聯(lián)電動(dòng)機(jī)上，直接在電樞上分接和電樞電壓相對(duì)應(yīng)的電壓(或者在電樞繞 組和第二磁場(chǎng)繞組F2之間)。為此只需要一條從電子裝置(例如μ C)通往串 聯(lián)電動(dòng)機(jī)的 附加導(dǎo)線。在圖4的電路圖中在電樞上的分接點(diǎn)是電樞上的RlO的連接點(diǎn)。在這種情況中 電源接頭電源N形成基準(zhǔn)電位。通過在分流器Rl、在三端雙向可控硅開關(guān)元件Vl和在磁場(chǎng) Fl上的電壓降使電壓失真。然而在實(shí)踐中表明，這種誤差通過合適的方法可在調(diào)節(jié)器中予 以糾正。_當(dāng)然也可直接在電樞上分接電樞電壓，并且例如通過一個(gè)差放大器進(jìn)行分析。但 是這要求有兩條線路通往電動(dòng)機(jī)，并且分析電路中的元件費(fèi)用較高。雖然這一原理也可以 用于根據(jù)本發(fā)明的分析，但是為了簡(jiǎn)單起見在下面的討論中對(duì)這種辦法不再詳細(xì)說(shuō)明。
-幾乎和電樞電壓相當(dāng)?shù)碾妷和ㄟ^由RlO和R9構(gòu)成的分壓器分壓下來(lái)，并且被弓丨 導(dǎo)到虛擬接地點(diǎn)VM。虛擬的接地點(diǎn)VM在這種情況中形成一個(gè)DC-偏移。如電流測(cè)量一樣， 這種DC-偏移是必需的，為的是能檢測(cè)正的和負(fù)的電網(wǎng)半波中的電樞電壓。被分壓下來(lái)的 信號(hào)作為模擬電壓UA 被提供給分析集成塊ICl使用。_為了將調(diào)節(jié)特性和電網(wǎng)電壓(Uto)分開，應(yīng)一起檢測(cè)電網(wǎng)電壓。為此，這個(gè)電網(wǎng) 電壓可通過由R12和Rll構(gòu)成的分壓器進(jìn)行分割，并且放置到虛擬接地點(diǎn)VM上，如圖4所 示。在此這個(gè)虛擬接地點(diǎn)VM在此也形成一種DC-偏移，為的是能檢測(cè)正的和負(fù)的電網(wǎng)半波 中的信號(hào)。將分壓下來(lái)的信號(hào)作為模擬電壓Uiijg提供給分析集成塊ICl使用。-通過由R3和R2構(gòu)成的分壓器形成可選的信號(hào)USwit。h。這個(gè)信號(hào)Uswiteh可用于識(shí) 別和分析Sl的接通。當(dāng)開關(guān)Sl閉合和三極雙向可控硅開關(guān)(Triac)Vl不導(dǎo)通時(shí)將一個(gè)與 電網(wǎng)電壓成比例的信號(hào)是Uswitdl提供給分析集成塊ICl。也可任選地通過該信號(hào)Uswiteh識(shí) 別三極雙向可控硅開關(guān)(Triac)的熄滅。當(dāng)?shù)陀谌龢O雙向可控硅開關(guān)的保持電流時(shí)該開關(guān) 熄滅，并且該三極雙向可控硅開關(guān)過渡到一種不導(dǎo)通狀態(tài)。為此，必須接通開關(guān)Si，并且在 正半波中點(diǎn)燃三極雙向可控硅開關(guān)。然后在負(fù)半波中可借助信號(hào)Uswitdl上的電壓躍變識(shí)別 三極雙向可控硅開關(guān)的熄滅。只有當(dāng)有機(jī)器專門的隨動(dòng)時(shí)它才有可能。之所以出現(xiàn)電壓躍 變，是因?yàn)楫?dāng)三極雙向可控硅開關(guān)Vl導(dǎo)通時(shí)分壓器近似處于電位N。當(dāng)三極雙向可控硅開 關(guān)過渡到不導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)通過Sl在由R3和R2構(gòu)成的分壓器上的電壓發(fā)生躍變，并且電動(dòng)機(jī) 幾乎處于電位L。信號(hào)Uswitdl是任選的，但是它可很容易地用分析集成塊ICl的模擬的或者數(shù)字的輸入進(jìn)行檢測(cè)和分析。然而，原則上講，根據(jù)本發(fā)明的方法也可以沒有這種信號(hào)。-這樣，所有對(duì)于調(diào)節(jié)重要的模擬信號(hào)都提供給分析集成塊ICl使用。這些重要的
模擬信號(hào)特別是U分流器、URef、U電樞、U電源和任選uswitch。-通過電源部分為集成塊ICl供電電壓。所述電源部分由電容器Cl、十進(jìn)制二極 管D1、串聯(lián)電阻R17和整流二極管D2構(gòu)成。在這種情況中所涉及的是一種很簡(jiǎn)單的電源部 分。這個(gè)電源部分原理的缺陷是剩余波紋度(Ripple)可能比較高。為了更精確地測(cè)量重 要的電動(dòng)機(jī)參數(shù)Iteatt要求電源部分具有較低的剩余波紋度(Ripple)。然而在本 說(shuō)明書中對(duì)電源部分和可能的電源部分的改型不進(jìn)行更加詳細(xì)的探討。_應(yīng)與電網(wǎng)同步地完成重要的模擬信號(hào)的檢測(cè)以及點(diǎn)燃三極雙向可控硅開關(guān)。為 此通過R16檢測(cè)電網(wǎng)過零點(diǎn)，并且將其作為電壓U寧提供給集成塊ICl使用。-三極雙向可控硅開關(guān)Vl通過串聯(lián)電阻R4和集成塊ICl的一個(gè)數(shù)字輸出端點(diǎn)燃。此外關(guān)于圖4的電路結(jié)構(gòu)需要說(shuō)明的是，用運(yùn)算放大器簡(jiǎn)化地表示了許多電路部 件，因?yàn)橥ㄟ^使用運(yùn)算放大器可大大地簡(jiǎn)化對(duì)電路的功能原理的理解。也就是說(shuō)圖4的電 路結(jié)構(gòu)描述了可能的實(shí)現(xiàn)。然而本處所說(shuō)明的方案也可以包括具有活動(dòng)有源的器件，如例 如晶體管，或者具有無(wú)源的器部件，如例如電阻和電容器的其它電路部件，為的是進(jìn)一步地 簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。在圖4中所示的電路結(jié)構(gòu)應(yīng)該只是描述了電路結(jié)構(gòu)的主要特性和功能原 理。在圖5中示出了對(duì)于在圖4中公開的電路結(jié)構(gòu)重要的電壓和信號(hào)。為了能產(chǎn)生和 實(shí)際情況的具體關(guān)系，選擇具有230伏和50赫茲的正弦形狀的AC電網(wǎng)電壓作為應(yīng)用實(shí)例。 當(dāng)然本發(fā)明的方法也可以采用其它的電網(wǎng)電壓、頻率或者電網(wǎng)電壓形式。在圖5的單個(gè)的 分圖中描述了下面詳細(xì)說(shuō)明的信號(hào)曲線。-電網(wǎng)電壓圖5a具有230伏AC和50赫茲的正弦形式的網(wǎng)絡(luò)電壓。-負(fù)荷上的電壓圖5b此圖示出負(fù)荷上的電壓。在圖3中將該負(fù)荷示作直流串 聯(lián)電動(dòng)機(jī)。負(fù)荷“視作(sehen)”相位截切的(phosenangeschintten)電壓。當(dāng)相位角為大 約60°時(shí)進(jìn)行相位截切，也就是當(dāng)相位角為大約60°時(shí)點(diǎn)燃三極雙向可控硅開關(guān)，并且變 成通電的。_負(fù)荷上的電流圖5C:此圖描述了在負(fù)荷上的理想化的電流。當(dāng)三極雙向可控硅 開關(guān)導(dǎo)通以后電流通過。三極雙向可控硅開關(guān)保持導(dǎo)通，直到低于三極雙向可控硅開關(guān)保 持電流。當(dāng)電網(wǎng)過零點(diǎn)和機(jī)器專門的隨動(dòng)之后低于保持電流。當(dāng)通過電流和電壓之間的相 位移感應(yīng)負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)這種隨動(dòng)，下面把它稱作coscp。這個(gè)隨動(dòng)C0S(p是機(jī)器專門的，并且 和負(fù)荷有關(guān)。在圖5C中示出了大約30°時(shí)的隨動(dòng)cosq)。-周期性的中斷圖5d:在此圖中示出了其頻率為750赫茲的矩形信號(hào)。用箭頭表 示正脈沖。在正側(cè)時(shí)產(chǎn)生中斷。在中斷之后例如可以讀入測(cè)量信號(hào)。這個(gè)信號(hào)只用作輔助 參數(shù)，為的是能更加直觀地示出掃描方法，并且也可在集成塊ICl (見圖4)的純內(nèi)部產(chǎn)生。-被掃描的電網(wǎng)電壓圖5e此圖示出了圖5b的“負(fù)荷上的電壓”，然而也叫做“被 掃描的電壓”。其目的是盡可能準(zhǔn)確地從被掃描的負(fù)荷上的電壓中檢測(cè)到電壓的有效數(shù)值， 或者負(fù)荷上的與有效數(shù)值成比例的測(cè)量參數(shù)。這個(gè)有效數(shù)值可以是負(fù)荷上的電壓的均方 值。為計(jì)算例如有效數(shù)值，整數(shù)應(yīng)通過半波/全波形成。然而在此所介紹的方法不局限于 形成有效數(shù)值。也可以檢測(cè)和計(jì)算和有效數(shù)值成比例的測(cè)量參數(shù)。采用數(shù)字方法不能形成連續(xù)的數(shù)值。因此在時(shí)間上分散的點(diǎn)上掃描電壓，并且將其分解為任意小的梯形，或者其它 的幾何形狀。其中建議梯形形狀，因?yàn)樵谶@里誤差很小，并且計(jì)算費(fèi)用一目了然。根據(jù)本發(fā) 明的方法并不局限于將曲線形狀分解為梯形。也可以分解為任意的幾何形狀。或者通過 任意的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分解和近似。然而下面只討論分解為梯形，或者梯形相似的形狀。在 將曲線分解為梯形或者上梯形類似的形狀時(shí)產(chǎn)生了在圖5e中用影線示出的與梯形類似的 形狀。當(dāng)用750赫茲的掃描頻率掃描具有50赫茲的正弦形的交流電壓時(shí)就產(chǎn)生這種梯形。 在圖5e的圖示中交替地明和暗地標(biāo)記了梯形或者與梯形類似的形狀。因?yàn)榈谝缓妥詈蟮?掃描點(diǎn)和相位截切角不同步，所以在一個(gè)掃描周期的開始和結(jié)束時(shí)分別出現(xiàn)誤差。這種誤 差在圖5e中作為暗的表面表示。在這種情況中，掃描周期的開始例如是三極雙向可控硅開 關(guān)的點(diǎn)燃構(gòu)成。掃描周期的結(jié)束例如是低于三極雙向可控硅開關(guān)-保持電流，并且因此三 極雙向可控硅開關(guān)熄滅。掃描越快，也就是周期中斷觸發(fā)越頻繁-其中對(duì)信號(hào)進(jìn)行掃描，則 誤差越小。隨著掃描率的提高在梯形或者與梯形類似的形狀時(shí)出現(xiàn)的誤差也下降。對(duì)于均 方值求出每個(gè)梯形的面積，并且對(duì)形成的面積進(jìn)行平方。最后形成半波或者全波的所有的 平方的部分面積的平均值。然后就出現(xiàn)了電壓的均方值。這個(gè)均方值和電壓的有效數(shù)值相 當(dāng)。例如在三極雙向可控硅開關(guān)熄滅之后出現(xiàn)用于計(jì)算半波/全波的電流的有效數(shù)值的合 適時(shí)刻。例如可通過信號(hào)Uswitdl分析出三極雙向可控硅的熄滅。_被掃描的電流圖5f 在這個(gè)圖中將圖5C中的“負(fù)荷上的電流”作為“被掃描的 電流”示出。其目的是盡可能準(zhǔn)確地從負(fù)載上的被掃描的電流中檢測(cè)出負(fù)荷上的電流的有 效數(shù)值，或者和該有效數(shù)值成比例的測(cè)量參數(shù)。例如用于形成有效數(shù)值的方法的詳細(xì)說(shuō)明 已在“被掃描的電網(wǎng)電壓”一節(jié)中有描述，也可類似地用于分析被掃描電流。上面已經(jīng)說(shuō)明了如何能通過模擬電路準(zhǔn)備重要的測(cè)量參數(shù)，并且提供給數(shù)字集成 塊使用。此外，也描述了重要的信號(hào)和它們的數(shù)字準(zhǔn)備以及轉(zhuǎn)換成有效數(shù)值或和有效數(shù)值 成比例的參數(shù)的情況。其中的重點(diǎn)在信號(hào)“電動(dòng)機(jī)電流”和“電動(dòng)機(jī)電壓”(負(fù)荷電壓)。從 圖4的電路結(jié)構(gòu)中可以看出，所示的電路不是直接地檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電壓，而是借助RlO在磁場(chǎng) 2(F2)上進(jìn)行分接。這個(gè)電壓相應(yīng)于電樞電壓，加上Fl上的場(chǎng)電壓，加上三極雙向可控硅開關(guān)Vl上的 電壓降和分流器Rl上的電壓降。實(shí)踐表明，在磁場(chǎng)F2上測(cè)量的電壓和電樞電壓相比是可 忽略不計(jì)的。然而關(guān)于能更精確地檢測(cè)電樞電壓的方法已在“電樞電壓檢測(cè)”一節(jié)中有詳 細(xì)描述。也就是說(shuō)對(duì)于調(diào)節(jié)已有兩個(gè)測(cè)量參數(shù)可供使用一個(gè)是和電動(dòng)機(jī)電流相應(yīng)的參數(shù)， 一個(gè)是和電樞電壓相應(yīng)的參數(shù)。從這兩個(gè)物理的電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算出用于調(diào)節(jié)的實(shí)際數(shù)值。 在此所介紹的方法中不是直接地檢測(cè)調(diào)節(jié)的實(shí)際數(shù)值(也就是轉(zhuǎn)速)，而是由觀察者從物 理的電動(dòng)機(jī)參數(shù)電樞電壓(U)和電動(dòng)機(jī)電流(I)中計(jì)算出。其中可以使用這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)參 數(shù)“電動(dòng)機(jī)電流”和“電樞電壓”，并且從中形成和轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)。在調(diào)節(jié)回路中將與轉(zhuǎn) 速成比例的信號(hào)用作實(shí)際值。因此為調(diào)節(jié)回路產(chǎn)生了一個(gè)用于數(shù)字U/I調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)技術(shù) 的等效電路圖，如圖6所示。在這種情況中在電動(dòng)機(jī)14上(例如一臺(tái)直流串聯(lián)電動(dòng)機(jī))檢 測(cè)電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)“電樞電壓” 62和“電動(dòng)機(jī)電流” 64，并且從中計(jì)算出一個(gè)與轉(zhuǎn)速成比例 的信號(hào)66。這個(gè)信號(hào)66作為實(shí)際值68和一個(gè)預(yù)先理論的規(guī)定值70連接(例如從該數(shù)值 中扣除)，并且將這個(gè)連接信號(hào)72用作調(diào)節(jié)器74 (例如一個(gè)PID調(diào)節(jié)器)的輸入?yún)?shù)。然 后用這個(gè)調(diào)節(jié)器74可以輸出一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)76。用這個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)觸發(fā)控制元件或者執(zhí)行器80，例如如具有三極雙向可控硅開關(guān)的相位截切控制器。通過這一措施又可控制電動(dòng)機(jī)14， 這樣調(diào)節(jié)回路閉合。前面已經(jīng)描述，可如何用這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)參數(shù)“電樞電壓”和“電動(dòng)機(jī)電流”實(shí)現(xiàn)數(shù) 字轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的。所描述的辦法也規(guī)定，單獨(dú)地分析這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)參數(shù)“電樞電壓”和“電 動(dòng)機(jī)電壓”，并且由此措施開辟其它的應(yīng)用方案。電樞電壓主要與磁場(chǎng)中的電樞的轉(zhuǎn)速和場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)。因此，電樞電壓提供有關(guān)電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速方面的信息。電動(dòng)機(jī)電流主要與電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷有關(guān)。因此，電動(dòng)機(jī)電流提供有關(guān) 機(jī)器的負(fù)荷和實(shí)際轉(zhuǎn)矩方面的信息。因此轉(zhuǎn)矩電子限制可通過分析電動(dòng)機(jī)電流實(shí)現(xiàn)。所有其它的方法_這些方法需要 與負(fù)荷有關(guān)的參數(shù)，例如與負(fù)荷有關(guān)的臨界點(diǎn)_也可通過分析電動(dòng)機(jī)電流實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，不直接測(cè)量電樞電壓。對(duì)于電樞電壓(Um)它與磁場(chǎng)I(Fl)、三極雙 向可控硅開關(guān)Vl和分流器Rl上的電壓降一起檢測(cè)。事實(shí)表明是可以如此足夠精確地檢測(cè) 電樞電壓(Uiffi)的。在所介紹的方法中可以規(guī)定任選地一起檢測(cè)電網(wǎng)電壓U%ij|。若一起 檢測(cè)了電網(wǎng)電壓，則分析集成塊可從Uiig減去Uiffi形成差值。這個(gè)差值相當(dāng)于磁場(chǎng)2 (F2) 上的電壓。當(dāng)電動(dòng)機(jī)為對(duì)稱設(shè)計(jì)時(shí)磁場(chǎng)電壓2 (F2)和磁場(chǎng)電壓I(Fl)相當(dāng)。也就是說(shuō)當(dāng)從 Uiig減去Uiffi形成差值時(shí)(這相當(dāng)于磁場(chǎng)Fl和磁場(chǎng)F2上的磁場(chǎng)電壓)，并且將其從Uiffi 中減掉，則作為誤差進(jìn)入到電樞電壓的只還有分流器上的電壓降和三極雙向可控硅開關(guān)Vl 上的電壓降。分流器上的電壓降Ujiis也可由檢測(cè)集成塊分析，并且因此也被糾正。在實(shí)踐 中三極雙向可控硅開關(guān)上的電壓降可以忽略不計(jì)。通過省去分流器可進(jìn)一步地簡(jiǎn)化數(shù)字U/I調(diào)節(jié)器。不計(jì)算分流器上的電壓降也可 分析磁場(chǎng)上的電壓降。在磁場(chǎng)繞組上的電壓降可如上所述簡(jiǎn)單地Wuiijl減去Uiffi的差值中 形成。圖7以一種用于提供電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)，和/或轉(zhuǎn)矩檢測(cè)信號(hào)的方法的形式 示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中，這個(gè)電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)由至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組和一 個(gè)電樞繞組構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中，這個(gè)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)用于它的接通的開關(guān)一起在一個(gè)第 一和一個(gè)第二電源接頭之間串聯(lián)連接。其中，這個(gè)方法包括檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流 的第一步驟50和輸出相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)。該方法的另一(選擇的)步驟是通過電樞 繞組檢測(cè)52電樞電壓，并輸出相應(yīng)的電樞電壓信號(hào)。最后在圖7中所示的方法包括分析電 動(dòng)機(jī)電流信號(hào)和/或電樞電壓信號(hào)的步驟54，以便進(jìn)行通過所輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)，和 /或所輸出的電樞電壓信號(hào)的積分，以得到電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值，和/或關(guān)于電樞電壓的 有效數(shù)值，并且為了從電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的轉(zhuǎn)矩檢測(cè)信 號(hào)，和/或從電樞電壓的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)。下面對(duì)本發(fā)明的最重要的觀點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。這些最重要的觀點(diǎn)也可在本發(fā)明的主要 方面或者實(shí)施形式中找到-所介紹的方案提供了這樣一種可能性，即只用在直流串聯(lián)電動(dòng)機(jī)(萬(wàn)能電動(dòng)機(jī)) 的電樞上的一個(gè)附加的分接點(diǎn)就能檢測(cè)重要的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)電動(dòng)機(jī)電流和電樞電壓。-通過一種簡(jiǎn)單的模擬電路可準(zhǔn)備重要的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)，并且借助一種掃描方 法或者一種類似的方法可將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字參數(shù)。
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-所介紹的方案提供了這樣一種可能性，即能檢測(cè)和分析正的和負(fù)的半波中的信 號(hào)。然而分析兩個(gè)半波對(duì)于運(yùn)用并不是必須的，也就是說(shuō)，當(dāng)然也可以只分析這兩個(gè)半波中 的一個(gè)半波。_所介紹的方案提供了這樣一種可能性，即可一起檢測(cè)電網(wǎng)電壓，并且可根據(jù)電網(wǎng) 電壓糾正調(diào)節(jié)或者調(diào)節(jié)特性。-所介紹的方案提供了這樣一種可能性，即從電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)電流和電樞電壓 產(chǎn)生和轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)，這信號(hào)可用于調(diào)節(jié)的輸入?yún)?shù)。-所介紹的方案提供了這樣一種可能性，即也可單獨(dú)地將與轉(zhuǎn)速成成比例的信號(hào) 用于實(shí)現(xiàn)附加功能。-所介紹的方案提供了這樣一種可能性，即能單獨(dú)地分析電動(dòng)機(jī)參數(shù)“電動(dòng)機(jī)電 流”和“電樞電壓”，并且例如實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩限制、臨界點(diǎn)或者類似的轉(zhuǎn)速，或者與負(fù)荷有關(guān)的功 能。-所介紹的方案提供了這樣的可能性，即和具有交流電全波供電的用于通用串聯(lián) 電動(dòng)機(jī)的電橋控制的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的方案相比供電電壓構(gòu)思被大大地簡(jiǎn)化了。
權(quán)利要求
用于提供電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)和/或轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)(26)的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，它包括由至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組(F1、F2)和電樞繞組(16)構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)(14)連接在第一(N)和第二(L)供電接頭之間，并且其中，該電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)包括下述特征 電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)單元(12)，它設(shè)計(jì)用于檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)(14)的電動(dòng)機(jī)電流并且輸出相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)(20)，和/或 電樞電壓檢測(cè)單元(18)，它設(shè)計(jì)用于通過電動(dòng)機(jī)(14)的電樞繞組(16)在磁場(chǎng)繞組(F2)和電樞繞組(16)之間的分接點(diǎn)(18)上檢測(cè)電樞電壓并且輸出相應(yīng)的電樞電壓信號(hào)(24)，和 分析單元(22)，它設(shè)計(jì)用于通過所輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)(20)和/或所輸出的電樞電壓信號(hào)(24)進(jìn)行積分，以得到用于電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值和/或用于電樞電壓的有效數(shù)值，其中，此外，設(shè)計(jì)這個(gè)分析單元以從電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)矩成比例的轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)(26)和/或從電樞電壓的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)。
2.按照權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，其特征在于，設(shè)計(jì)這個(gè)分析單 元(22)來(lái)用預(yù)先規(guī)定的掃描頻率掃描所輸出的電樞電壓信號(hào)(24)和/或所輸出的電動(dòng)機(jī) 電流信號(hào)(20)并且用數(shù)字信號(hào)處理的裝置進(jìn)行積分。
3.按照權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，其特征在于，設(shè)計(jì)這個(gè)分析單 元(22)為了對(duì)于積分內(nèi)插電樞電壓信號(hào)(24)和/或電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)(20)的被掃描的數(shù) 值并且在使用通過內(nèi)插在內(nèi)插的已掃描的電樞電壓信號(hào)和/或電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)數(shù)值和基 準(zhǔn)數(shù)值之間形成的梯形結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行積分。
4.按照權(quán)利要求1至3所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，其中，電動(dòng)機(jī)(14)包括由 所述磁場(chǎng)繞組(Fl)、所述電樞繞組(16)和第二磁場(chǎng)繞組(F2)構(gòu)成的串聯(lián)電路，其特征在 于，設(shè)計(jì)電樞電壓檢測(cè)單元(18)，以檢測(cè)在第一電源接頭(N)和設(shè)置在電樞繞組(16)和第 二磁場(chǎng)繞組(F1、F2)之間的電動(dòng)機(jī)(18)中的分接點(diǎn)之間的電樞電壓。
5.按照權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，其特征在于，還設(shè)計(jì)分析單元 (22)，以檢測(cè)位于第一電源接頭(N)和第二電源接頭(L)之間的電源電壓，并且在使用已檢 測(cè)的電源電壓的情況下確定通過磁場(chǎng)繞組(Fl)的壓降。
6.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，其中，將相位截切 開關(guān)(Vl)連接到第一電源接頭(N)和電動(dòng)機(jī)(14)之間，其特征在于，設(shè)計(jì)分析單元(22) 以確定第一電源接頭(N)和電動(dòng)機(jī)(14)之間的電壓降，并且在提供轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)(26)和 /或轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)時(shí)使用這個(gè)確定的電壓降。
7.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，其特征在于，設(shè)計(jì) 電樞電壓檢測(cè)單元(18)，為的是在使用第一電源接頭(N)的電位的情況下提供虛地(VM)的 電位和相對(duì)于所提供的虛地(VM)的電位檢測(cè)電樞電壓和/或電動(dòng)機(jī)電流。
8.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，其特征在于，設(shè)計(jì) 分析單元(22)，為的是在使用輸出的電樞電壓信號(hào)和輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)的情況下提供 轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)(26)或者在使用輸出的電樞電壓信號(hào)和輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)的情況下提 供轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)。
9.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，其特征在于，設(shè)計(jì) 電樞電壓檢測(cè)單元(18)，為的是在得到電樞電壓信號(hào)時(shí)進(jìn)行所檢測(cè)到的電樞電壓的分壓和 進(jìn)行阻抗變換。
10.具有下述特征的電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器-按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)；及-調(diào)節(jié)器，它設(shè)計(jì)用于以所提供的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)和/或所提供的轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào) (26)為基礎(chǔ)，且根據(jù)規(guī)定的調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)(14)。
11.用于提供電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)和/或轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)(26)的方法，它包 括由至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組(F1、F2)和電樞繞組(16)構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)(14) 連接在第一(N)和第二(L)電源接頭之間，并且其中，所述方法包括下述步驟-檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)(14)的電動(dòng)機(jī)電流，并且輸出相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)(20)，和/或-通過電動(dòng)機(jī)(14)的電樞繞組(16)在磁場(chǎng)繞組(F2)和電樞繞組(16)之間的分接點(diǎn) 上檢測(cè)電樞電壓，并且輸出相應(yīng)的電樞電壓信號(hào)(24)，及-分析(54)電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)和/或電樞電壓信號(hào)，以便通過所輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào) (20)和/或所輸出的電樞電壓信號(hào)(24)進(jìn)行積分，為的是得到電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值和 /或電樞電壓的有效數(shù)值，并且為的是從電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn) 矩成比例的轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)(26)和/或從電樞電壓的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)速 成比例的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)。
12.有用于執(zhí)行按照權(quán)利要求11所述的方法的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程 序在計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提供電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)，和/或轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)(26)的電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)，它包括由至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組(F1、F2)和電樞繞組(16)構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)(14)連接在第一(N)和第二(L)供電接頭之間。其中，該電動(dòng)機(jī)特性參數(shù)探測(cè)器(10)具有下述特征電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)單元(12)，它的設(shè)計(jì)是為了檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)(14)的電動(dòng)機(jī)電流，并且輸出相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)(20)和/或電樞電壓檢測(cè)單元(18)，它的設(shè)計(jì)是為了通過電動(dòng)機(jī)(14)的電樞繞組(16)在磁場(chǎng)繞組(F2)和電樞繞組(16)之間的分接點(diǎn)(18)上檢測(cè)電樞電壓，并且輸出相應(yīng)的電樞電壓信號(hào)(24)，并且分析單元(22)，它的設(shè)計(jì)是為了通過所輸出的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)(20)，和/或所輸出的電樞電壓信號(hào)(24)進(jìn)行積分，以得到用于電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值，和/或用于電樞電壓的有效數(shù)值，其中，此外，設(shè)計(jì)這個(gè)分析單元(22)是為了從電動(dòng)機(jī)電流的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)矩成比例的轉(zhuǎn)矩探測(cè)信號(hào)(26)，和/或從電樞電壓的有效數(shù)值中提供和電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速探測(cè)信號(hào)(28)。
文檔編號(hào)H02P7/28GK101911469SQ200880123001
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
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