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1. WO2014012637 - VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER ROTORLAGE EINES ELEKTRONISCH KOMMUTIERTEN MEHRPHASIGEN GLEICHSTROMMOTORS

Veröffentlichungsnummer WO/2014/012637
Veröffentlichungsdatum 23.01.2014
Internationales Aktenzeichen PCT/EP2013/002049
Internationales Anmeldedatum 11.07.2013
IPC
H02P 6/18 2006.1
HSektion H Elektrotechnik
02Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung von elektrischer Energie
PSteuern oder Regeln von elektrischen Motoren, elektrischen Generatoren, dynamoelektrischen Umformern; Steuern und Regeln von Transformatoren, Reaktanzen oder Drosselspulen
6Einrichtungen zum Steuern oder Regeln von Synchronmotoren oder anderen dynamoelektrischen Motoren mit elektronischer Kommutierung, abhängig von der Rotorposition; Elektronische Kommutatoren hierfür
14Elektronische Kommutatoren
16Schaltungen zum Erkennen der Position
18ohne separate Bauelemente zum Erkennen der Position
CPC
G01D 5/14
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
5Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
12using electric or magnetic means
14influencing the magnitude of a current or voltage
G01R 25/00
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
25Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current, or between voltages or currents
H02P 6/182
HELECTRICITY
02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
6Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
14Electronic commutators
16Circuit arrangements for detecting position
18without separate position detecting elements
182using back-emf in windings
H02P 6/185
HELECTRICITY
02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
6Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
14Electronic commutators
16Circuit arrangements for detecting position
18without separate position detecting elements
185using inductance sensing, e.g. pulse excitation
Anmelder
  • BROSE FAHRZEUGTEILE GMBH & CO. KOMMANDITGESELLSCHAFT, WÜRZBURG [DE]/[DE]
Erfinder
  • SCHWARZKOPF, Johannes
Prioritätsdaten
10 2012 212 766.620.07.2012DE
Veröffentlichungssprache Deutsch (de)
Anmeldesprache Deutsch (DE)
Designierte Staaten
Titel
(DE) VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER ROTORLAGE EINES ELEKTRONISCH KOMMUTIERTEN MEHRPHASIGEN GLEICHSTROMMOTORS
(EN) METHOD FOR DETERMINING THE ROTOR POSITION OF AN ELECTRONICALLY-COMMUTED MULTI-PHASE DIRECT CURRENT MOTOR
(FR) PROCÉDÉ DE DÉTERMINATION DE LA POSITION DU ROTOR D'UN MOTEUR À COURANT CONTINU MULTIPHASÉ À COMMUTATION ÉLECTRONIQUE
Zusammenfassung
(DE) Die Erfindung betrifft ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung der Rotorlage eines elektronisch kommutierten mehrphasigen Gleichstrommotors, welches sich auszeichnet durch: (a) Erzeugen von mehreren Testspannungsimpulsen in dem Wicklungssystem mit vorgegebener Einschaltdauer ΔΤ mittels der Kommutierungsvorrichtung in unterschiedlichen über 360° verteilten Phasenlagen; (b) Messung der Stromwerte der Stromantworten der Testspannungsimpulse mit Ablauf der Einschaltdauer der jeweiligen Testspannungsimpulse; (c) Approximation der gemessenen Stromwerte durch eine periodische Approximationsfunktion aus einer Überlagerung einer vorzugsweise sinusförmigen Grundwelle mit einer Amplitude IEMK und der dazugehörigen ersten Oberwelle mit einer Amplitude Und in Abhängigkeit der Phasenlage der Testspannungsimpulse, wobei die sinusförmige Grundwelle den zeitlichen Verlauf der Gegen-EMK-Spannung des Stators und die erste Oberwelle den zeitlichen Verlauf der Induktivität des Stators des Gleichstrommotors nachbildet; (d) Bestimmung eines Amplitudenverhältniswertes IEMK/IInd der Grundwelle und der ersten Oberwelle der Approximationsfunktion; (e) Bestimmung der Rotorlage als EMK-Winkel aus dem Argument der sinusförmigen Grundwelle der Approximationsfunktion und/oder als Induktivitäts-Winkel aus dem Argument der ersten Oberwelle der Approximationsfunktion in Abhängigkeit des Amplituden-Verhältnisses IEMK/IInd, wobei der EMK-Winkel den Phasenversatz des sinusförmigen Verlaufs der Gegen-EMK-Spannung des Stators gegenüber der Approximationsfunktion und der Induktivitäts-Winkel den Phasenversatz des sinusförmigen Verlaufs der Induktivität des Stators gegenüber der Approximationsfunktion angibt.
(EN) The invention relates to a generic method for determining the rotor position of an electronically-commuted multi-phase direct current motor, characterised in: (a) generation of a plurality of test voltage pulses in the winding system with a specified switch-on duration ΔΤ by means of the commuting device in different phases distributed over 360°; (b) measurement of the current values of the current responses of the test voltage pulse on expiration of the switch-on period of the respective test voltage pulse; (c) approximation of the measured current values by means of a periodic approximation function from a superimposition of a preferably sinusoidal fundamental wave with an amplitude IEMK and the associated first harmonic with an amplitude Und as a factor of the phase of the test voltage pulse, wherein the sinusoidal fundamental wave follows the chronological progression of the counter EMF voltage of the stator and the first harmonic follows the chronological progression of the stator of the direct current motor; (d) determination of an amplitude ratio value IEMF/IInd of the fundamental wave and the first harmonic of the approximation function; (e) determination of the rotor position as the EMF angle from the argument of the first harmonic of the approximation function as a factor of the amplitude ratio IEMF/IInd, wherein the EMF angle indicates the phase offset of the sinusoidal progression of the counter EMF voltage of the stator relative to the approximation function and the inductivity angle indicates the phase offset of the sinusoidal progression of the inductivity of the stator relative to the approximation function.
(FR) L'invention concerne un procédé générique de détermination de la position du rotor d'un moteur à courant continu multiphasé à commutation électronique, caractérisé par les étapes suivantes : (a) génération de plusieurs impulsions de tension de test dans le système d'enroulements avec une durée d'activation ΔΤ prédéfinie au moyen du dispositif de commutation dans différentes positions de phase réparties sur 360°; (b) mesure des valeurs d'intensité des réponses en courant des impulsions de tension de test au cours de la durée d'activation de l'impulsion de tension de test correspondante; (c) approximation des valeurs d'intensité mesurées au moyen d'une fonction d'approximation périodique à partir d'une superposition d'une onde fondamentale de préférence sinusoïdale ayant une amplitude Ifém et de la première harmonique associée ayant une amplitude Iind en fonction de la position de phase des impulsions de tension de test, l'onde fondamentale sinusoïdale représentant l'allure dans le temps de la tension de fcém du stator et la première harmonique l'allure dans le temps de l'inductance du stator du moteur à courant continu; (d) détermination d'un ratio d'amplitude Ifém/Iind de l'onde fondamentale et de la première harmonique de la fonction d'approximation; (e) détermination de la position du rotor sous la forme d'un angle de fém à partir de l'argument de l'onde fondamentale sinusoïdale de la fonction d'approximation et/ou sous la forme d'un angle d'inductance à partir de l'argument de la première harmonique de la fonction d'approximation en fonction du ratio d'amplitude Ifém/Iind, l'angle de fém indiquant le déphasage de la courbe sinusoïdale de la tension de fcém du stator par rapport à la fonction d'approximation et der angle d'inductance indiquant le déphasage de la courbe sinusoïdale de l'inductance du stator par rapport à la fonction d'approximation.
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