確定電機(jī)的相電流和勵(lì)磁電流的方法和設(shè)備及電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及用于測(cè)量電機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]具有永久磁鐵的電子換向電機(jī)、例如永勵(lì)(permanenterregt)同步電動(dòng)機(jī)廣為流行。這樣的電機(jī)非常適合于許多應(yīng)用，然而在高的轉(zhuǎn)速范圍中具有以下缺點(diǎn):在那里需要的磁場(chǎng)減弱導(dǎo)致?lián)p耗提高和因此導(dǎo)致效率降低。與此相比，在他勵(lì)或者混合勵(lì)磁電機(jī)情況下，所述磁場(chǎng)減弱簡(jiǎn)單地通過勵(lì)磁磁場(chǎng)的減小實(shí)現(xiàn)。
[0003]在他勵(lì)電機(jī)情況下，所述勵(lì)磁磁場(chǎng)借助于單獨(dú)的勵(lì)磁繞組產(chǎn)生，而在混合勵(lì)磁電機(jī)情況下，所述磁場(chǎng)不僅由永久磁鐵而且借助于單獨(dú)的勵(lì)磁繞組產(chǎn)生。所述勵(lì)磁繞組用于將靜態(tài)磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子體，所述轉(zhuǎn)子體收集磁通量并且通過轉(zhuǎn)子磁極朝定子的方向轉(zhuǎn)向。他勵(lì)或者混合勵(lì)磁電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于，所使用的永磁材料量減少，并且因此成本與永勵(lì)電機(jī)相比更少。
[0004]附加的勵(lì)磁繞組典型地要求提高的電路耗費(fèi)。此外為了對(duì)不僅相繞組而且勵(lì)磁繞組進(jìn)行調(diào)節(jié)或者操控，通過相繞組的相電流以及勵(lì)磁電流的快速和可靠的測(cè)量是需要的，這引起附加的耗費(fèi)。因此需要優(yōu)化用于相繞組和勵(lì)磁繞組的布線以及用于電流測(cè)量的耗費(fèi)。
[0005]由出版物W02012/089412 A2描述具有勵(lì)磁繞組的感應(yīng)式電機(jī)，所述勵(lì)磁繞組連接到感應(yīng)式電機(jī)的星形接點(diǎn)和供應(yīng)電壓的地上，這尤其對(duì)于勵(lì)磁繞組已經(jīng)意味著電路耗費(fèi)的顯著的簡(jiǎn)化。
[0006]此外由出版物DE 10 2006 052467A1已知，能夠如何測(cè)定具有僅一個(gè)測(cè)量電阻、也即分流器的感應(yīng)式電機(jī)的相電流。
[0007]此外，由出版物W0 2013/000632 A2已知已知的單分流電流測(cè)量到他勵(lì)或者混合勵(lì)磁電機(jī)上的擴(kuò)展。
[0008]因此任務(wù)是，提供用于基于利用僅一個(gè)用于混合勵(lì)磁電機(jī)的電流測(cè)量設(shè)備的電流測(cè)量來測(cè)定相電流和勵(lì)磁電流的裝置。在此關(guān)于噪音生成和最大可能的調(diào)制的方法相對(duì)于用于無勵(lì)磁繞組的電機(jī)的已知方法是勢(shì)均力敵的或者改善的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]所述任務(wù)通過按照權(quán)利要求1所述的用于確定通過相繞組的相電流和通過電機(jī)的勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流的方法以及通過按照并列權(quán)利要求所述的用于確定通過相繞組的相電流和通過電機(jī)的勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流的設(shè)備和電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)來解決。
[0010]本發(fā)明的其它有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中予以說明。
[0011]按照第一方面，規(guī)定用于確定通過相繞組的相電流和通過電機(jī)的勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流的方法，其中勵(lì)磁繞組連接在相繞組的星形接點(diǎn)和確定的參考電位之間，包括以下步驟: -利用預(yù)定義的脈沖模式周期性地操控電機(jī)；
-利用僅一個(gè)電流測(cè)量設(shè)備在測(cè)量周期的多個(gè)時(shí)間測(cè)量窗中分別確定測(cè)量電流，其中所述測(cè)量電流包括通過相繞組之一的電流和通過多個(gè)相繞組的一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)電路的至少一個(gè)電流;和
-通過分析在測(cè)量周期期間確定的測(cè)量電流來確定相電流和勵(lì)磁電流。
[0012]上述方法的主題思想在于，通過以合適的方式執(zhí)行的電流測(cè)量借助于僅一個(gè)唯一的電流測(cè)量設(shè)備來測(cè)定電機(jī)的相電流以及勵(lì)磁電流。這尤其利用星形接點(diǎn)和參考電位之間的勵(lì)磁繞組的布線是可能的。
[0013]以所述方式可能的是，在具有魯棒的和成本低的電布線的尤其他勵(lì)或者混合勵(lì)磁電機(jī)情況下以舒適和低噪音的方式執(zhí)行電流調(diào)節(jié)，所述電布線沒有用于勵(lì)磁繞組的附加的開關(guān)和電流測(cè)量設(shè)備也行。
[0014]此外按照一種實(shí)施方式，測(cè)量電流可以借助于測(cè)量電阻(分流器)被測(cè)量。所述測(cè)量電阻在此可以被布置在確定的參考電位的端子與被設(shè)置用于切換相繞組并且與相繞組連接的驅(qū)動(dòng)電路之間。
[0015]按照一種實(shí)施方式，測(cè)量電流可以借助于電流測(cè)量設(shè)備被確定，所述電流測(cè)量設(shè)備被布置在確定的參考電位與被設(shè)置用于切換相繞組并且與相繞組連接的驅(qū)動(dòng)電路之間。
[0016]此外，所述電機(jī)可以通過尤其集中于左邊的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)被操控，其中在每個(gè)測(cè)量窗期間，分別與確定的參考電位連接的相繞組的數(shù)量是不同的，并且將剩余的相繞組分別與確定的參考電位分離，并且代替地與和確定的參考電位不同的電位、尤其與供應(yīng)電壓端子連接。
[0017]可以規(guī)定，根據(jù)在當(dāng)前的測(cè)量周期中、尤其在脈沖寬度調(diào)制周期的結(jié)束處的時(shí)間區(qū)域中所有相繞組是否在預(yù)先給定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)與確定的參考電位連接，對(duì)應(yīng)于勵(lì)磁電流的測(cè)量電流被確定，或者勵(lì)磁電流的所存儲(chǔ)的和/或所計(jì)算的電流值被采用。
[0018]此外可以根據(jù)電機(jī)的瞬時(shí)負(fù)載來進(jìn)行在當(dāng)前的測(cè)量周期中是否測(cè)量對(duì)應(yīng)于勵(lì)磁電流的測(cè)量電流的評(píng)價(jià)。
[0019]所述電機(jī)可以具有三個(gè)相繞組，其中在每個(gè)測(cè)量周期期間，測(cè)量電流在第一測(cè)量窗中對(duì)應(yīng)于第一相電流，并且在第二測(cè)量窗中對(duì)應(yīng)于第二相電流與勵(lì)磁電流的線性組合，并且其中要么勵(lì)磁電流的在第三測(cè)量窗中測(cè)量的電流值要么勵(lì)磁電流的存儲(chǔ)的和/或計(jì)算的電流值被使用尤其用于確定第三相電流。
[0020]按照另一方面，規(guī)定用于確定通過相繞組的相電流和通過電機(jī)的勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流的設(shè)備，其中勵(lì)磁繞組連接在相繞組的星形接點(diǎn)和確定的參考電位之間，其中所述設(shè)備被構(gòu)造，用于
-在利用預(yù)定義的脈沖模式周期性地操控的電機(jī)情況下在測(cè)量周期的多個(gè)時(shí)間測(cè)量窗中分別確定測(cè)量電流，其中所述測(cè)量電流對(duì)應(yīng)于通過相繞組之一并且通過多個(gè)相繞組的一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)電路的電流;和
-通過分析在測(cè)量周期期間確定的測(cè)量電流來確定相電流和勵(lì)磁電流。
[0021]按照另一方面，規(guī)定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括:
-他勵(lì)或者混合勵(lì)磁電機(jī)，所述電機(jī)具有勵(lì)磁繞組，所述勵(lì)磁繞組連接在相繞組的星形接點(diǎn)和確定的參考電位之間； -驅(qū)動(dòng)電路，通過所述驅(qū)動(dòng)電路給相繞組供應(yīng)電能，并且所述驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)脈沖模式給相繞組供以能量；
-電流測(cè)量裝置，所述電流測(cè)量裝置被布置在驅(qū)動(dòng)電路和確定的參考電位之間，使得在測(cè)量窗中可以確定所屬的測(cè)量電流，所述測(cè)量電流關(guān)于預(yù)先確定的電流方向相應(yīng)地總地流過相繞組之一或者多個(gè)相繞組的并聯(lián)電路;和-上述設(shè)備。
[0022 ]此外，所述驅(qū)動(dòng)電路可以包括具有橋電路、尤其B6橋電路的逆變器。
[0023]操控單元可以被設(shè)置，以便借助于驅(qū)動(dòng)電路的操控在測(cè)量的測(cè)量周期中產(chǎn)生多個(gè)時(shí)間測(cè)量窗，其方式是:與預(yù)定義的脈沖模式一致地分別將一個(gè)或多個(gè)相繞組同時(shí)與確定的參考電位的端子耦合。
[0024]按照一種實(shí)施方式，電機(jī)可以具有三個(gè)相繞組，其中在每個(gè)測(cè)量周期期間，測(cè)量電流在第一測(cè)量窗中對(duì)應(yīng)于第一相電流，并且在第二測(cè)量窗中對(duì)應(yīng)于與第一相電流不同的第二相電流與勵(lì)磁電流的線性組合。在此此外要么勵(lì)磁電流的所測(cè)量的電流值要么勵(lì)磁電流的存儲(chǔ)的和/或計(jì)算的電流值可以被使用用于通過在星形接點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)規(guī)則確定第三相電流。
[0025]所述電流測(cè)量設(shè)備可以包括測(cè)量放大電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。此外每個(gè)測(cè)量窗的最小時(shí)間大小可以分別由驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)元件的最小死時(shí)間、測(cè)量放大電路的最小起振時(shí)間和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的最小采樣時(shí)間的總和得出。
【附圖說明】
[0026]實(shí)施方式根據(jù)附圖和以下的說明被進(jìn)一步闡述。其中:
圖1示出具有混合勵(lì)磁電機(jī)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；和
圖2示出用于操控圖1的混合勵(lì)磁電機(jī)的相端子的示例性脈沖模式。
[0027]相同的或者相似的組件分別配備有相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在圖1中示意性示出具有電機(jī)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10。所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10具有作為具有三個(gè)帶有相端子U、W、V的相繞組12的電機(jī)11的混合勵(lì)磁的感應(yīng)式電機(jī)。所述相繞組12在電機(jī)11中按照星形電路彼此布線。所述電機(jī)11此外具有勵(lì)磁繞組13，所述勵(lì)磁繞組13用于或者有助于在混合勵(lì)磁電機(jī)11的轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且所述勵(lì)磁繞組13與星形接點(diǎn)14電連接。
[0029]所述相繞組12通過驅(qū)動(dòng)電路15(這里是具有六個(gè)開關(guān)S1至S6的逆變器，其中所述開關(guān)以本身已知的全控6脈沖橋(B6 )的形式彼此布線)被饋送相應(yīng)的相電壓。驅(qū)動(dòng)電路15的開關(guān)S1至S6通過操控單元26操控，其中所述開關(guān)S1至S3對(duì)應(yīng)于上拉開關(guān)并且開關(guān)S4至S6對(duì)應(yīng)于下拉開關(guān)。所述驅(qū)動(dòng)電路15具有帶有開關(guān)S1和S4或者S2和S5或者S3和S6的三個(gè)變換器分支。所述開關(guān)可以例如以功率半導(dǎo)體開關(guān)的形式來構(gòu)造，尤其構(gòu)造為晶體管、晶閘管、MOSFET、IGBT、IGCT 等。
[0030]所述驅(qū)動(dòng)電路15在輸入側(cè)配備有第一供應(yīng)電壓端子16和第二供應(yīng)電壓端子17，供應(yīng)電壓Uo可以被施加到所述第一供應(yīng)電壓端子16和第二供應(yīng)電壓端子17上。所述兩個(gè)供應(yīng)電壓端子16、17可以是直流電壓中間電路或者直流電壓源、尤其鋰離子電池的輸出端，或者與其電連接。所述第二供應(yīng)電壓端子17尤其可以對(duì)應(yīng)于供應(yīng)電壓地。
[0031]所述勵(lì)磁繞組13連接在星形接點(diǎn)14和第二供應(yīng)電壓端子17、也即供應(yīng)電壓地之間。
[0032]為了電流測(cè)量，分流器24可以被用作電流測(cè)量設(shè)備27，所述電流測(cè)量設(shè)備為了實(shí)施以下描述的方法布置在第二供應(yīng)電壓端子17和被構(gòu)造為B6逆變器的驅(qū)動(dòng)電路15的輸入端之間。以這種方式，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路15的下面的開關(guān)(下拉開關(guān))S4至S6中的哪些被閉合可以選擇性地測(cè)量來自相端子U、V、W或者相繞組12的電流。
[0033]在圖2中示出驅(qū)動(dòng)電路15的開關(guān)S1至S6的操控的示例性脈沖模式30。如在圖2中示出的，在此優(yōu)選地使用集中于左邊的(linkszentriert)、脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(PWM)。在圖2的上面部分中，示出對(duì)B6逆變器的開關(guān)支路中的開關(guān)S1和S4的操控用于對(duì)第一相端子U供電。在此，所述開關(guān)S1和S4彼此逆反地被操控用以避免短路，這在附圖中通過附圖標(biāo)記S4上方的否定上劃線表明。圖2的中間的和下面的部分與此相應(yīng)地示出用于第二相端子V的B6逆變器