專利名稱：用于匹配電動機的轉(zhuǎn)速范圍的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于匹配電動機的轉(zhuǎn)速范圍的方法以及裝置。
背景技術(shù)：
無刷直流電機-也稱作BLDC電機(來自英語brushless direct current
motor)例如用作冰箱中的壓縮機驅(qū)動裝置。BLDC電機的電機控制裝置的任務(wù)是如此調(diào)節(jié)換向時刻，使得轉(zhuǎn)子的運動和所施加的電壓的相時間同步且同相。在所謂的無傳感器運行中測量電機的電動勢(EMK)或反EMK并且確定EMK的過零，以便由此推斷出轉(zhuǎn)子的位置并且基于所求得的位置來產(chǎn)生控制信號?？梢越柚鞣N方法來測量EMK。一種簡單的可能性是模擬人工星形點上的端電壓，在所述人工星形點上可以在去磁化之后與開關(guān)狀態(tài)無關(guān)地測量EMK。然而所述方法的缺點 是由人工星形點決定的附加開關(guān)開銷和較高損耗。作為沒有附加星形點的方法，可以利用如下事實在電機繞組的脈寬調(diào)制觸發(fā)的關(guān)斷時間內(nèi)，電機的端電壓直接跟隨EMK。脈寬調(diào)制(PWM)的關(guān)斷時間表示測量窗，在所述測量窗內(nèi)可以實施測量。所述測量窗的所需大小通過用于進一步處理測量信號的A/D轉(zhuǎn)換器的速度確定。此外，在測量之前必須等待電機繞組的去磁化。即得到另一測量窗，其通過電機繞組的去磁化時刻和隨后的換向的時刻確定。然而，去磁化所需的持續(xù)時間與負載相關(guān)并且隨著絕對電流而增大。雖然可以通過主動電路措施來減小去磁化的持續(xù)時間，但其盡管如此保持與負載相關(guān)?；赑WM格柵中的時間尺度，難以借助負載測量來考慮負載相關(guān)性。在以上描述的方案中，需要確定轉(zhuǎn)速的最大值,所述最大值確保了在最大負載和最大轉(zhuǎn)速時存在的測量窗始終位于能夠?qū)崿F(xiàn)EMK測量的范圍中。但這意味著實際可能的轉(zhuǎn)速范圍在負載較小的情況下沒有完全耗盡。也不可能的是，轉(zhuǎn)速在確定的測量時刻升高超過一定程度，因為存在如下危險過晚或甚至沒有識別EMK的過零并且因此出現(xiàn)電機的傾覆或不穩(wěn)定。文獻DE 601 24 121 T2建議對電機的三個相中的電壓進行采樣、以數(shù)學方式處理所述電壓、加上與電機的轉(zhuǎn)速成比例的參數(shù)并且隨后彼此比較。所述比較的結(jié)果確定相的換向時刻。文獻DE 699 36 222 T2公開用于檢測電動機上的峰值電流的出現(xiàn)的系統(tǒng)和方法，其僅僅使用調(diào)節(jié)到優(yōu)選的邊界上的電流探測器。文獻DE 698 03 885 T2公開一種用于電動機的控制裝置，其中控制單元為開關(guān)裝置預(yù)給定開關(guān)頻率和開關(guān)持續(xù)時間，它們?nèi)绱舜_定，使得實際上施加到繞組上的電壓值是與開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)無關(guān)地相應(yīng)于由電動機要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的電壓值。文獻DE 699 36 222 T2公開用于保護電動機的系統(tǒng)和方法及其觸發(fā)電路
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于匹配電動機的轉(zhuǎn)速范圍的方法和裝置，借此可以更好地耗盡電動機的可能的轉(zhuǎn)速范圍，而不出現(xiàn)電機傾覆。根據(jù)一種構(gòu)型，提供一種用于匹配電動機的轉(zhuǎn)速范圍的方法，所述方法具有如下步驟在預(yù)先確定的持續(xù)時間內(nèi)實施測量量的多次測量，所述測量量指示電動機的電動勢；求得在預(yù)先確定的持續(xù)時間內(nèi)進行的測量的數(shù)量；以及根據(jù)所求得的測量的數(shù)量匹配電動機的最大允許的轉(zhuǎn)速。
借助所述方法可以使轉(zhuǎn)速范圍與電動機的運行條件動態(tài)匹配，使得在不同的負載下可以最佳地充分利用轉(zhuǎn)速范圍。分別在預(yù)先確定的持續(xù)時間內(nèi)實施測量量的測量，直至滿足用于識別電動勢的過零的標準。因此，基于因此識別的電動勢過零可以促使接下來的換向。所述方法還可以具有如下步驟如果所求得的測量的數(shù)量低于第一邊界值，則使事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值遞增，如果所求得的測量的數(shù)量高于第一邊界值，則使事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值遞減或復(fù)位，根據(jù)事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值匹配最大允許的轉(zhuǎn)速。更確切地說，如果事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值超過第二邊界值，則可以減小最大允許的轉(zhuǎn)速，如果事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值不超過第二邊界值，則可以增大最大允許的轉(zhuǎn)速。如果所求得的測量的數(shù)量低于確定的臨界值，則始終使最大轉(zhuǎn)速遞減或減小，如果所求得的測量的數(shù)量超過所述臨界值，則使最大轉(zhuǎn)速遞增或增大，則所述系統(tǒng)容易處于臨界值周圍的振蕩中。此外，借助附加的方法步驟還可以更多地擴寬電動機的轉(zhuǎn)速范圍，因為轉(zhuǎn)速僅僅當對于每個電周期而言測量的數(shù)量持續(xù)地并且不止一次地降低到第一邊界值以下時才減小。也可能的是，僅僅在如下條件下增大最大允許的轉(zhuǎn)速所求得的測量的數(shù)量超過第三邊界值，所述第三邊界值大于第一邊界值。通過所述方式設(shè)置遲滯，所述遲滯防止或至少衰減系統(tǒng)的振蕩。因此，緩慢地接近最大可能的轉(zhuǎn)矩，在所述最大可能的轉(zhuǎn)矩時電機恰好不傾覆。也可以提出，僅僅在如下條件下增大最大允許的轉(zhuǎn)速事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值在預(yù)給定的持續(xù)時間上不超過第二邊界值。例如可以通過將事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值復(fù)位到零來復(fù)位事件出現(xiàn)計數(shù)器。測量量例如可以是電動機的端電壓。電動機的端電壓適于確定反EMK的過零，因為其變化曲線分段地相應(yīng)于反EMK的變化曲線。電動機例如可以構(gòu)造為同步電機、尤其是構(gòu)造為無刷直流電機。在此，預(yù)先確定的持續(xù)時間可以相應(yīng)于電動機的一個電周期。替代地，預(yù)先確定的持續(xù)時間相應(yīng)于電動機的繞組相的去磁化與換向之間的至少一個測量窗。可以借助單獨的計數(shù)器對用于識別反EMK的上升邊沿的過零的測量的數(shù)量和用于識別反EMK的下降邊沿的過零的測量的數(shù)量進行計數(shù)，隨后相加所述計數(shù)器的計數(shù)值。在此，可以加權(quán)地相加計數(shù)器的計數(shù)值。因此可能的是，考慮在上升邊沿和下降邊沿時測量方面的質(zhì)量差。電動勢尤其是在電動機轉(zhuǎn)動時在繞組相之一中感應(yīng)出的反EMK。用于匹配電動機的轉(zhuǎn)速范圍的裝置設(shè)置用于實施以上描述的方法，所述裝置例如可以構(gòu)造為電機控制裝置。電動機例如可以用作用于尤其是在制冷設(shè)備中的壓縮機的驅(qū)動裝置。制冷設(shè)備尤其理解為家用制冷設(shè)備，即用于在家庭中操持家務(wù)或可能在餐飲領(lǐng)域中的制冷設(shè)備，并且尤其是用于在確定的溫度時存放家庭常用量的食品和/或飲料，例如冰箱、冰柜、冷藏冷凍組合設(shè)備、冷藏箱或者儲酒柜。



本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點由以下參照附圖的實施例描述中得到。附圖示出圖I :電動機100的等效電路圖，所述電動機構(gòu)造為無刷直流電機或BLDC電機；圖2 :示意性示出電機電流和反EMK的信號變化曲線以及開關(guān)Tl至T6的開關(guān)狀態(tài)的圖；圖3 一個繞組相上的端電壓的變化曲線、在繞組相中感應(yīng)出的反EMK的變化曲線以及流過繞組相的繞組電流的變化曲線的示意圖；圖4 :闡明電流模式和電壓模式的圖；圖5 :用于匹配電動機的轉(zhuǎn)速范圍的方法的流程圖。如果沒有其他說明，則相同的附圖標記在圖中表示相同或功能相同的元件。
具體實施例方式圖I示出電動機100的等效電路圖，所述電動機100構(gòu)造為無刷直流電機或BLDC電機并且例如可以用作冰箱中的壓縮機驅(qū)動裝置。電動機100具有電源110、逆變器橋120、三個電機繞組或者繞組相130U、130V、130W和電機控制裝置160。所述電源110提供中間回路供給電勢與中間回路地之間的中間回路電壓。所述逆變器橋120具有六個開關(guān)Tl至T6，它們以B6橋的形式設(shè)置并且向繞組相130UU30V和130W供給電流。更確切地說，每兩個開關(guān)Tl和T2、T3和T4或者T5和T6串聯(lián)地連接在中間回路供給電勢與中間回路地之間。開關(guān)TI和T2、T3和T4或者T5和T6之間的節(jié)點分別與繞組相130UU30V和130W的一側(cè)連接。在它們的另一側(cè)上，繞組相130UU30V和130W與星形點140連接。此外，在逆變器橋120與電源110之間在中間回路地的一側(cè)上設(shè)有電阻 150。開關(guān)Tl至T6例如可以分別包括功率晶體管和與其并聯(lián)的空載二極管。借助于控制信號Xl至X6來觸發(fā)開關(guān)Tl至T6，所述控制信號由電機控制裝置160提供。在此，如此觸發(fā)繞組相130，使得產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在所述旋轉(zhuǎn)磁場中包圍永磁體的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電動機100是三相永磁體同步電機，其借助于B6逆變器橋120以三相電壓饋電。圖2是示意性地示出電機電流和反EMK的信號變化曲線以及開關(guān)Tl至T6的開關(guān)狀態(tài)的圖。在此，粗實線表示開關(guān)Tl至T6的開關(guān)狀態(tài)，虛線表示流過繞組相130UU30V和130W的繞組電流Iu、Iv和Iw，以及細實線表示在繞組相130U、130V和130W中產(chǎn)生的反EMKEu、Ev、Ew。在圖2中示出的圖在此示出一個電周期T期間的變化曲線，所述電周期T就其而言劃分成持續(xù)時間為T/6的六個子周期，其分別相應(yīng)于一個60°的區(qū)段。分別以120°的偏移來觸發(fā)三個繞組相130UU30V和130W。在第一子周期中，開關(guān)Tl和T4接通或者導(dǎo)通并且所有其余的開關(guān)關(guān)斷或者不導(dǎo)通，使得流過繞組相130U的電機電流Im經(jīng)由星形點140通過繞組相130V流到中間回路地。在所述第一子周期結(jié)束時進行繞組相130V到繞組相130W的換向，其方式是，關(guān)斷開關(guān)T4并且接通開關(guān)T6。在所述第二子周期期間，開關(guān)Tl和T6接通，使得流過繞組相130U的電機電流Im經(jīng)由星形點140通過繞組相130W流到中間回路地。在所述第二子周期結(jié)束時進行繞組相130W到繞組相130V的換向，其方式是，關(guān)斷開關(guān)Tl并且接通開關(guān)T3。在所述第三子周期期間，開關(guān)T3和T6接通，使得流過繞組相130V的電機電流Im經(jīng)由星形點140通過繞組相130W流到中間回路地。根據(jù)所述模式，始終繞組相130中的兩個導(dǎo)引電流而第三繞組相130無電流。在此，每個單個繞組相130依次對于2X60° =120°連接到中間回路供給電勢上，隨后對于60°無電流地連接，隨后對于2X60° =120°連接到中間回路地上并且又對于60°無電流地連接。每個電周期T觸發(fā)六個開關(guān)狀態(tài)，其中電周期T如下得到 T=I/(p Xn)(I)其中n相應(yīng)于轉(zhuǎn)速并且p相應(yīng)于電機的極數(shù)。電機控制裝置160如此調(diào)節(jié)換向的時刻，使得轉(zhuǎn)子的運動和所施加的電壓的相時間同步且同相。在此，由電機的反EMK、即由轉(zhuǎn)子的磁場在定子的繞組相130中感應(yīng)出的電壓推斷出轉(zhuǎn)子的位置。特征量為此是反EMK的過零，其在圖2中分別以“Z”表示。例如可以在所識別的過零之后延遲預(yù)給定的持續(xù)時間觸發(fā)換向，其中所述持續(xù)時間可以與轉(zhuǎn)速和/或負載相關(guān)。在圖2中，換向的時刻分別以“C”表示。此外，在圖2中可以看到的是，繞組電流具有由繞組線圈的電感決定的慣性。這樣，流過繞組相130U的電流Iu在接通開關(guān)Tl時在確定的上升持續(xù)時間上升高，并且在接通開關(guān)Tl時電流Iu在相應(yīng)于繞組相130U的去磁化持續(xù)時間的持續(xù)時間上降低到零。在時刻“D”，繞組電流才降低到零。換向通過三個事件D、Z和C來表示，即時刻D表示之前引導(dǎo)電流的相的去磁化、時刻Z表示過零識別以及時刻C表示在預(yù)先確定的時間之后的主動觸發(fā)的換向。圖3以曲線圖示出繞組相130V上的端電壓Uv的變化曲線、在繞組相130V中感應(yīng)出的反EMK Ev的變化曲線以及流過繞組相130V的繞組電流Iv的變化曲線。變化曲線從仿真獲得。在繞組電流Iv上可以明顯看到電周期的六個子區(qū)段60°與另兩個相中的一個同相的負電流、60°無電流、60°與另兩個相中的一個同相的正電流、60°與另兩個相中的另一個同相的正電流、60°無電流以及60°與另兩個相中的另一個同相的負電流。如在圖3中可明顯看到的那樣，流過繞組相130U的電流首先流到星形點并且通過繞組相130V流向中間回路地。隨著第一換向，打開開關(guān)T4并且閉合兩個開關(guān)Tl和T6。在所述狀態(tài)中，繞組相130V的電感引起維持電流Iv，并且所述電流通過開關(guān)T3的空載二極管回流。繞組電流Iv在相應(yīng)于繞組相130V的去磁化的持續(xù)時間上上升到零。在所述持續(xù)時間期間，端電壓Uv通過引導(dǎo)電流的空載二極管箝位到供給電壓上，例如5V。在流過繞組相130V的電流衰減之后，端電壓Uv也降低。后面是時間窗或者測量窗Tml，在其期間端電壓Uv的變化曲線相應(yīng)于待測量的反EMK的變化曲線。在所述測量窗Tml中，也存在反EMK的過零，其在中間回路電壓一半時與端電壓的變化曲線一致。在測量窗Tml期間端電壓具有類似鋸齒狀的變化曲線。這在于，在所述時間段中基于開關(guān)Tl和T6的PWM觸發(fā)而發(fā)生流過繞組相130U和130W的電流流動。交替地接通開關(guān)Tl和T6，由此交替地朝著5V的方向拉高星形點的電勢并且朝著中間回路地的方向拉低星形點的電勢。端電壓Uv或者反EMK Ev的測量在此僅僅在開關(guān)T3關(guān)斷的時間是可能的，如以下還要闡述的那樣。時間窗Tml以換向結(jié)束，所述換向?qū)⒗@組相130V與中間回路供給電勢連接，從而以以下闡述的脈沖調(diào)制電壓來觸發(fā)繞組相130V。在另外的60°之后，在另兩個相中的一個中進行換向，從而電流在所述時間具有改變的形狀。在另外的60°之后是另一無電流的區(qū)段，其中在此首先也可以看到在去磁化期間電流降低到零，后面是反EMK的圖像。通過脈寬調(diào)制PWM進行至電機繞組的能量輸送的調(diào)節(jié)。在此，“占空比”用作PWM調(diào)制的端電壓的相對接通持續(xù)時間的度量。占空比是接通持續(xù)時間與節(jié)拍時間之間的比并且因此具有0%至100%之間的值。用于觸發(fā)電動機100的PWM可以在電流模中或在電流模中或在電壓模式中實現(xiàn)。圖4示出闡明兩種方法的圖，其中電流模式在圖的左半部示出而 電壓模式在圖的右半部中示出。兩種方法共同之處是，例如在電機控制裝置160中沒有詳細示出的計數(shù)器產(chǎn)生參考值或者計數(shù)值，其從起始值ZO遞增直至最大值Zmax，使得在時間上觀察得到三角形圖案或者三角形變化曲線。在電流模式中，借助于比較器電路以兩點方法來調(diào)節(jié)電機電流。如果計數(shù)器的計數(shù)值達到比較值2__，則接通脈寬調(diào)制的電壓。在電流模式中通過由控制電路關(guān)斷PWM脈沖的時刻得到占空比。更確切地說，例如可以向電流比較器輸送期望電流和瞬時實際電流。如果實際電流達到期望電流，則關(guān)斷脈沖調(diào)制的電壓。圖3示例性地示出電流模式中的觸發(fā)。如在圖3中可看到的那樣，在第二換向之后進行繞組相130V的觸發(fā)，其中實際電流首先在期望電流以下，使得占空比為100%。如果實際電流達到期望電流，則自動地降低占空比并且可以看到典型的PWM圖案。相反，在電壓模式中，由電機控制裝置160計算期望電壓并且給定PWM的相對接通持續(xù)時間。這例如可以通過如下方式實現(xiàn)電機控制裝置160確定比較值Z_vm并且將其與當前計數(shù)值進行比較，其中當計數(shù)值Z大于或等于Z_vm并且小于或等于Zmax時接通PWM電壓。換言之，在電流模式中體現(xiàn)轉(zhuǎn)矩而在電壓模式中體現(xiàn)轉(zhuǎn)速。根據(jù)負載特性和對電動機100的要求進行運行模式的選擇。根據(jù)是否期望高轉(zhuǎn)速恒定、低噪聲生成、振動或能量效率來選擇相應(yīng)的運行方式。在此，可以在接通電動機100時確定運行方式，或者也可以根據(jù)運行條件來切換運行方式。運行方式的混合也是可能的。此外，兩種方法的共同之處是，在測量窗內(nèi)在PWM調(diào)制的電壓的上升邊沿之前進行反EMK的測量。由此得到了時間窗或者測量窗Tm2，在其期間測量端電壓Uv。圖4示例性地示出在時間窗Tml內(nèi)確定流過繞組相130U的電流流動的開關(guān)Tl的觸發(fā)，其中圖4中的左側(cè)闡明了電流模式。時刻tl、t2和t3表示可能的測量時刻。通過延遲時間和用于測量的AD轉(zhuǎn)換器的速度來確定所述測量窗Tm2的最小大小。在電流模式中在下降的PWM邊沿之后首先等待例如4 s的延遲時間，所述延遲時間相應(yīng)于計數(shù)值Z_delay。此外，在測量與上升的PWM邊沿之間設(shè)置例如20 u s的確定時間段，所述時間段相應(yīng)于用于測量的AD轉(zhuǎn)換器的反應(yīng)時間。因為在電流模式中上升的PWM邊沿確定，所以測量窗Tm2的大小是確定的并且測量可以始終在相應(yīng)于計數(shù)值Z_delay的時刻進行。相反，在電壓模式中上升的PWM邊沿的相應(yīng)于計數(shù)值Z_vm的時刻取決于運行條件，使得測量時間窗在電壓模式中是可變的。因此可能的是，將相應(yīng)于計數(shù)值Z_trigger_vm的測量時刻設(shè)有距PWM邊沿的較大“安全距離”，例如在相應(yīng)于(Z_vm-Z0)/2的時刻。如果現(xiàn)在在上面描述的調(diào)節(jié)中提高轉(zhuǎn)速，則一方面占空比提高并且在圖4中示出的PWM脈沖變得更寬，其中然而PWM節(jié)拍時間保持不變。另一方面，與轉(zhuǎn)速成反比的電周期T和(因此)測量窗Tml也縮短，參見圖3。在極限情況下達到如下狀態(tài)在所述狀態(tài)中測量窗Tml如此短，使得對于每個EMK邊沿僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)端電壓的唯一測量。在所述測量之后以確定的間距進行換向。在所述極限情況下，根據(jù)調(diào)節(jié)因此得出控制，并且存在電機傾覆的危險。雖然可以將最大允許的轉(zhuǎn)速設(shè)置到在極端負載條件下也允許可靠運行而不發(fā)生電機傾覆的值上，但這具有如下缺點在實際負載的情況下甚至沒有充分利用物理上可能的轉(zhuǎn)速范圍。以下所描述的方法基于以下構(gòu)思監(jiān)視反EMK或者指示所述反EMK的測量量的所 實施的測量的數(shù)量，并且確保至少實施預(yù)先確定數(shù)量的測量，或換言之，在圖3中示出的在去磁化與換向之間的測量窗Tml足夠大。圖5示出用于匹配電動機100的轉(zhuǎn)速范圍的方法的流程圖。在所示的方法中，根據(jù)繞組相130V中的端電壓Uv的測量來求得反EMK，然而當然也可以考慮其他繞組相中的一個或多個。在步驟SlO中，初始化最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax，在此例如初始化到2000U/min。所述最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax例如是存儲在控制設(shè)備160中的存儲器中的變量，所述變量通過當前的方法根據(jù)瞬時運行條件——例如負載來調(diào)節(jié)并且小于或等于電機的物理上可能的最大轉(zhuǎn)速?？刂圃O(shè)備160在此如此調(diào)節(jié)電動機100的轉(zhuǎn)速，使得實際轉(zhuǎn)速不超過最大允許的轉(zhuǎn)速 Nmax。在步驟S20中，將測量計數(shù)器Zrf、Zff和事件出現(xiàn)計數(shù)器Zevent初始化到零。測量計數(shù)器Zrf、Zff分別對在反EMK的上升邊沿和下降邊沿時所實施的測量的數(shù)量進行計數(shù)。以下進一步闡述事件出現(xiàn)計數(shù)器Zevent。在步驟S30中等待第一換向之后的去磁化結(jié)束，這例如可以通過繞組電路Iv達到值0來識別。在步驟S40中，測量端電壓Uv，其中所述測量的時刻位于以上描述的測量窗Tml與Tm2內(nèi)。在隨后的步驟S50中，使計數(shù)器Zrf遞增例如I，所述計數(shù)器顯示在反EMK的上升邊沿時的測量數(shù)量。在步驟S60中將所測量的端電壓Uv與閾值Uv_th進行比較。如果Uv大于Uv_th，則這意味著反EMK在其上升邊沿中已超過零或者具有過零，并且所述方法繼續(xù)到步驟S70。否則，所述方法跳回至步驟S40，并且重復(fù)測量。基于反EMK的所確定的過零例如可以確定接下來的換向的時刻。在下降邊沿處確定反EMK的接下來的過零。對此在步驟S70中等待第四換向之后的去磁化結(jié)束，這例如可以通過繞組電流Iv達到或者低于值0來識別。在步驟S80中測量端電壓Uv，并且在隨后的步驟S90中使計數(shù)器Zff遞增例如1，所述計數(shù)器顯示在反EMK的下降邊沿時的測量數(shù)量。
在步驟SlOO中將所測量的端電壓Uv與閾值Uv_th進行比較。如果Uv小于Uv_th，則這意味著反EMK已經(jīng)低于零或者具有過零，并且所述方法繼續(xù)到步驟S110。否則，所述方法跳回至步驟S80，并且重復(fù)測量。基于反EMK的所確定的過零例如可以確定接下來的換向的時刻。在步驟SllO中將計數(shù)值Zrf和Zff相加成和Zsum。因此，Zsum的值相應(yīng)于在一個電周期T內(nèi)端電壓Uv的測量數(shù)量，所述端電壓指示電動機的電動勢。也可能的是，將計數(shù)值Zrf和Zff在按確定比例進行加權(quán)的情況下相加，即例如更多地考慮上升邊沿的計數(shù)值Zrf。因此可能的是，考慮上升邊沿和下降邊沿時的測量方面的質(zhì)量差。在步驟S120中，將值Zsum與第一邊界值Zth進行比較，所述第一邊界值在當前示例中是3。如果Zsum小于第一邊界值Zth，則所述方法跳至步驟S130，否則跳至步驟S140。
在步驟S130中，使事件出現(xiàn)計數(shù)器Zevent遞增I。所述事件出現(xiàn)計數(shù)器Zevent對在一個電周期期間多頻繁地實施少于臨界數(shù)量的測量進行計數(shù)。如果相反Zsum不小于第一邊界值Zth，即不小于3，則在步驟S140中將事件出現(xiàn)計數(shù)器Zevent復(fù)位到零。在步驟S150中將事件出現(xiàn)計數(shù)器Zevent與第二邊界值Zth2——例如4進行比較。如果Zevent大于第二邊界值Zth2，則所述方法跳至步驟S160，否則跳至步驟S170。在步驟S160中減小最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax，其方式例如是，使當前值Nmax減小例如50U/min的預(yù)先確定的值。在步驟S170中使最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax在確定的前提下遞增。遞增的可能條件是事件出現(xiàn)計數(shù)器Zevent在確定的時間間隔上等于零。另一可能的條件是兩個測量計數(shù)器Zrf和ZfT的(必要時平均的)和Zsum達到高于邊界值3的邊界值。因此，為了提高轉(zhuǎn)速確定遲滯，所述遲滯能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的運行。另一可能的條件是最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax不允許超過在最有利的條件下在物理上可能的電動機轉(zhuǎn)速。還有一個可能的條件是最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax不再作為確定的、可能與轉(zhuǎn)速相關(guān)的值大于瞬時實際轉(zhuǎn)速。也可能的是，將上述條件彼此組合。同樣也可能的是，僅僅在預(yù)先確定的時間間隔結(jié)束之后實施最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax的降低。在步驟S160或者S170之后，所述方法跳回至步驟S20并且重新實施EMK的測量。利用以上描述的方法進行最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax與瞬時負載條件的動態(tài)匹配。如果例如連續(xù)地升高實際轉(zhuǎn)速N，則電周期T縮短并且因此測量窗Tml也縮小，在所述時間窗期間進行測量。通過以上描述的方法確保了對于每個電周期實施確定的最小數(shù)量的測量，在當前示例中3次測量。作為翻轉(zhuǎn)標準在此確定測量的數(shù)量少于3。如果存在所述翻轉(zhuǎn)標準，則減小最大允許的轉(zhuǎn)速Nmax，直至不再存在翻轉(zhuǎn)標準。通過所述方式可以使驅(qū)動裝置與負載關(guān)系匹配并且可以使實際轉(zhuǎn)速升高到在物理上可能的邊界。因此，擴展轉(zhuǎn)速范圍，其中同時確保了電機不傾覆或變得不穩(wěn)定。在以上描述的方法中，借助單獨的計數(shù)器對反EMK的上升邊沿和下降邊沿時的測量進行計數(shù)，這能夠?qū)崿F(xiàn)加權(quán)的求和，然而也可能的是，借助僅僅一個唯一的計數(shù)器對測量的數(shù)量進行計數(shù)。附圖標記表100電動機110 電源
120逆變器橋130UU30VU30W 繞組相140星形點150 電阻160電機控制裝置Iu、Iv、Iw 繞組電流Uu、Uv、Uw 端電壓T電周期 Tml、Tm2 測量窗XL . . X6控制信號ZO > Z_cm> Z_delay> Z_trigger_vm> Z_vm> Z_max 計數(shù)值
權(quán)利要求
1.一種用于匹配電動機(100)的轉(zhuǎn)速范圍的方法，其特征在于如下步驟 在預(yù)先確定的持續(xù)時間內(nèi)實施測量量(Uv)的多次測量，所述測量量指示所述電動機(100)的電動勢(Ev)； 求得在所述預(yù)先確定的持續(xù)時間內(nèi)進行的測量的數(shù)量(Zsum);以及 根據(jù)所求得的測量的數(shù)量(Zsum)匹配所述電動機(100)的最大允許的轉(zhuǎn)速(Nmax)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，分別在所述預(yù)先確定的持續(xù)時間內(nèi)實施所述測量量(Uv)的測量，直至滿足用于識別所述電動勢(Ev)的過零的標準。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 如果所求得的測量的數(shù)量(Zsum)低于第一邊界值(Zthl)，則使事件出現(xiàn)計數(shù)器的計 數(shù)值(Zevent)遞增， 如果所求得的測量的數(shù)量(Zsum)高于所述第一邊界值(Zthl)，則使所述事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值(Zevent)遞減或復(fù)位， 根據(jù)所述事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值(Zevent)匹配所述最大允許的轉(zhuǎn)速(Nmax )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，如果所述事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值(Zevent)超過第二邊界值(Zth2),則減小所述最大允許的轉(zhuǎn)速(Nmax)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，如果所述事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值(Zevent)不超過第二邊界值(Zth2 ),則增大所述最大允許的轉(zhuǎn)速(Nmax )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，僅僅在所求得的測量的數(shù)量(Zsum)超過第三邊界值的另外條件下增大所述最大允許的轉(zhuǎn)速(Nmax)，所述第三邊界值大于所述第一邊界值(Zthl)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，僅僅在所述事件出現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值(Zevent)在預(yù)給定的持續(xù)時間上不超過所述第二邊界值(Zth2)的條件下增大所述最大允許的轉(zhuǎn)速(Nmax)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述測量量(Uv)是所述電動機(100)的端電壓。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述電動機構(gòu)造為同步電機、尤其是構(gòu)造為無刷直流電機。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述預(yù)先確定的持續(xù)時間相應(yīng)于所述電動機(100)的一個電周期(T)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述預(yù)先確定的持續(xù)時間相應(yīng)于所述電動機(100)的一個繞組相(130)的去磁化與換向之間的至少一個測量窗(Tml)。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，借助單獨的計數(shù)器對用于識別所述反EMK的上升邊沿的過零的測量的數(shù)量和用于識別所述反EMK的下降邊沿的過零的測量的數(shù)量進行計數(shù)，隨后相加所述計數(shù)器的計數(shù)值(Zrf，Zff )。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，加權(quán)地相加所述計數(shù)器的計數(shù)值(Zrf，Zff)o
14.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述電動勢(Ev)是在所述電動機(100 )轉(zhuǎn)動時感應(yīng)出的反EMK。
15.一種用于匹配電動機(100)的轉(zhuǎn)速范圍的裝置，所述裝置設(shè)置用于實施根據(jù)權(quán)利要求I至14中任一項所述的方法。
16.一種具有根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置的電動機。
全文摘要
一種用于匹配電動機的轉(zhuǎn)速范圍的方法，其包括如下步驟在預(yù)先確定的持續(xù)時間內(nèi)實施測量量的多次測量，所述測量量指示所述電動機的電動勢；求得在所述預(yù)先確定的持續(xù)時間內(nèi)進行的測量的數(shù)量(Zsum)；以及根據(jù)所求得的測量的數(shù)量(Zsum)匹配所述電動機的最大允許的轉(zhuǎn)速(Nmax)。
文檔編號H02P25/02GK102971958SQ201180029734
公開日2013年3月13日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者F·阿貝爾, E·魏德納 申請人:Bsh博世和西門子家用電器有限公司