具有sfoc調(diào)節(jié)的無(wú)刷直流電動(dòng)的制造方法
【專利摘要】用于直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置（6）在使用直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子（2）的轉(zhuǎn)動(dòng)位置（α）的情況下為直流電動(dòng)機(jī)的相（U1、U2、U3）求得額定電壓（Ua、Ub、Uc）?？刂蒲b置（6）相應(yīng)地操控調(diào)整裝置（4），使得每個(gè)相（U1、U2、U3）在相應(yīng)的時(shí)鐘周期（T）內(nèi)在與相應(yīng)的額定電壓（Ua、Ub、Uc）相對(duì)應(yīng)的總接通時(shí)間段（T1、T2、T3）期間被接通到供應(yīng)電壓（VCC）上?？刂蒲b置(6)將時(shí)鐘周期（T）劃分成分別兩個(gè)直接相繼的、相同大小的子周期（T’、T’’）并且對(duì)于每個(gè)相（U1、U2、U3）為每個(gè)子周期（T’、T’’）求得相應(yīng)的子接通時(shí)間段（T1’、T1’’、T2’、T2’’、T3’、T3’’）?？刂蒲b置（6）求得子接通時(shí)間段（T1’、T1’’、T2’、T2’’、T3’、T3’’），使得所述子接通時(shí)間段本身連續(xù)，包括相應(yīng)子周期（T’、T’’）的中心，與該相應(yīng)子周期（T’、T’’）的中心對(duì)稱并且共同地與相應(yīng)的總接通時(shí)間段（T1、T2、T3）相等?？刂蒲b置（6）將子接通時(shí)間段（T1’、T1’’、T2’、T2’’、T3’、T3’’）彼此協(xié)調(diào)，使得在第一子周期（T’）的至少一個(gè)固定預(yù)先給定的時(shí)間間隔（Z1’、Z2’）中對(duì)于所述相（U1、U2、U3）之一可以進(jìn)行電流檢測(cè)并且在第二子周期（T’’）的至少一個(gè)固定預(yù)先給定的時(shí)間間隔（Z1’’、Z2’’）中對(duì)于所述相（U1、U2、U3）中的另一個(gè)可以進(jìn)行電流檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】具有SFOC調(diào)節(jié)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的操控方法，
-其中用于直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置在使用直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的情況下為直流電動(dòng)機(jī)的相求得額定電壓，
-其中控制裝置根據(jù)對(duì)于所述相所求得的額定電壓來(lái)操控調(diào)整裝置，使得每個(gè)相在相應(yīng)的時(shí)鐘周期內(nèi)在與相應(yīng)的額定電壓相對(duì)應(yīng)的總接通時(shí)間段期間被接通到供應(yīng)電壓上，
-其中控制裝置將時(shí)鐘周期劃分成分別兩個(gè)直接相繼的、相同大小的子周期并且對(duì)于每個(gè)相為每個(gè)子周期求得相應(yīng)的子接通時(shí)間段，
-其中控制裝置對(duì)于每個(gè)相求得子接通時(shí)間段，使得所述子接通時(shí)間段與相應(yīng)子周期的中心對(duì)稱并且對(duì)于相應(yīng)的時(shí)鐘周期共同地與對(duì)應(yīng)相的相應(yīng)總接通時(shí)間段相等。
[0002]本發(fā)明此外涉及用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中該控制裝置被構(gòu)造或編程為使得所述控制裝置根據(jù)這種操控方法來(lái)運(yùn)行無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
[0003]本發(fā)明此外涉及無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，
-其中直流電動(dòng)機(jī)具有定子和相對(duì)于定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地安置的轉(zhuǎn)子，
-其中直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)整裝置，借助于所述調(diào)整裝置可將直流電動(dòng)機(jī)的相接通到供應(yīng)電壓上，
-其中直流電動(dòng)機(jī)具有控制裝置，可以由控制裝置操控調(diào)整裝置，
-其中在調(diào)整裝置之后布置唯一的電流檢測(cè)裝置，
-其中電流檢測(cè)裝置與控制裝置連接用于將由電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)的相應(yīng)的電流值輸送給控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]這種操控方法和對(duì)應(yīng)的控制裝置以及對(duì)應(yīng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)例如由EP 2 120323 BI已知。
[0005]在直流電動(dòng)機(jī)情況下在運(yùn)行中必須進(jìn)行相的換向。因此直流電動(dòng)機(jī)的相的接通尤其是取決于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。換向引起直流電動(dòng)機(jī)的相的正確通電。
[0006]換向可以借助于所謂換向刷進(jìn)行。但是該構(gòu)型是有磨損的。因此在現(xiàn)有技術(shù)中換向一般以電子方式進(jìn)行。
[0007]為了能夠正確地進(jìn)行電子換向，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置必須是已知的。為此在現(xiàn)有技術(shù)中已知不同的構(gòu)型。
[0008]因此例如已知的是，借助于霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。該構(gòu)型在技術(shù)上無(wú)可爭(zhēng)辯地工作，但是是相對(duì)成本密集的。
[0009]近來(lái)開(kāi)發(fā)了其它技術(shù)，也即所謂的SBLDC和SF0C，其能夠?qū)崿F(xiàn)電子換向，而不需要霍爾傳感器或諸如編碼器或電位計(jì)的其它位置傳感器。兩種方法具有類似的特性，但是基于不同的物理原理。
[0010]在SBLDC (=sensorless brushless direct current=無(wú)傳感器無(wú)刷直流電壓發(fā)動(dòng)機(jī))情況下檢測(cè)和分析直流電動(dòng)機(jī)的電壓。因?yàn)樵趽Q向時(shí)在每個(gè)時(shí)刻三個(gè)電動(dòng)機(jī)相之一不被通電，所以該相可以被用于測(cè)量所感生的電壓。根據(jù)測(cè)量信號(hào)的變化過(guò)程可以估計(jì)換向切換的時(shí)刻并且從中推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。SBLDC方法需要轉(zhuǎn)子的最小轉(zhuǎn)速，因?yàn)樵陟o止?fàn)顟B(tài)中測(cè)量信號(hào)趨于O。從靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)以受控方式進(jìn)行，也即還在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置被已知之前，施加旋轉(zhuǎn)場(chǎng)。
[0011]在SFOC方法(=sensorlessfield oriented control=無(wú)傳感器式面向場(chǎng)的調(diào)節(jié))情況下從磁通量的檢測(cè)中推導(dǎo)出轉(zhuǎn)動(dòng)位置。該方法為了按規(guī)定工作也需要轉(zhuǎn)子的最小轉(zhuǎn)速。與SBLDC方法不同，在SFOC方法情況下測(cè)量電流，而不是電壓。該方法也被應(yīng)用于EP
2120 323 BI。
[0012]在SFOC方法情況下存在兩種主變型方案，也即一方面是具有兩個(gè)或三個(gè)電流測(cè)量裝置的主變型方案，所述電流測(cè)量裝置布置在相應(yīng)的相支路中，并且另一方面是具有唯一的電流測(cè)量裝置的主變型方案，該電流測(cè)量裝置引導(dǎo)總電流。出于成本原因，應(yīng)該優(yōu)選具有唯一的電流測(cè)量裝置的主變型方案。
[0013]為了能夠借助于唯一的電流測(cè)量裝置正確地檢測(cè)在電動(dòng)機(jī)相中流動(dòng)的相電流，一方面必須在時(shí)鐘周期期間存在足夠大的時(shí)間間隔，在所述時(shí)間間隔期間兩個(gè)相被接通到供應(yīng)電壓上。另一方面，在相同的時(shí)鐘周期期間必須存在另一同樣足夠大的時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔期間僅一個(gè)唯一的相被接通到供應(yīng)電壓上。這兩個(gè)條件雖然在一些運(yùn)行狀態(tài)下被滿足，但是不強(qiáng)制性地給定。尤其是在子接通時(shí)間段包括相應(yīng)的子周期的中心、與相應(yīng)的子周期是對(duì)稱的并且本身是連續(xù)的情況下，這些條件不總是能被滿足。
[0014]為了解決該問(wèn)題，在EP 2 120 323 BI中對(duì)于所述相之一將相應(yīng)的子施加時(shí)間段劃分成另外的時(shí)間段。所述相的兩個(gè)子施加時(shí)間段因此是相同大小并且與相應(yīng)的子周期的中心對(duì)稱。但是所述子施加時(shí)間段不包含相應(yīng)子周期的中心。對(duì)于所述相的另一個(gè)，將總接通時(shí)間段劃分成兩個(gè)子接通時(shí)間段，所述子接通時(shí)間段大小不同。
[0015]EP 2 120 323 BI的行為方式雖然導(dǎo)致在調(diào)節(jié)技術(shù)上的滿意的結(jié)果，但是在實(shí)現(xiàn)中在技術(shù)上是耗費(fèi)的。尤其是必須檢測(cè)，直流電動(dòng)機(jī)的臨界運(yùn)行狀態(tài)是否存在，在所述臨界運(yùn)行狀態(tài)中不能毫無(wú)困難地檢測(cè)相電流，并且必要時(shí)進(jìn)行子接通時(shí)間段的上面闡述的修改。此外，必須根據(jù)所求得的子接通時(shí)間段確定檢測(cè)時(shí)刻，在所述檢測(cè)時(shí)刻檢測(cè)相電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的任務(wù)因此在于，實(shí)現(xiàn)以下可能性，借助于所述可能性能夠簡(jiǎn)化子接通時(shí)間段的求得和相電流的檢測(cè)，盡管僅存在一個(gè)唯一的電流測(cè)量裝置。
[0017]該任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的操控方法來(lái)解決。本發(fā)明操控方法的有利構(gòu)型是從屬權(quán)利要求2的主題。
[0018]根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，通過(guò)以下方式構(gòu)成開(kāi)頭所述類型的操控方法，即
-控制裝置為每個(gè)相求得子接通時(shí)間段，使得所述子接通時(shí)間段本身連續(xù)并且包括相應(yīng)子周期的中心，和
-控制裝置將相的子接通時(shí)間段彼此協(xié)調(diào)，使得在第一子周期的至少一個(gè)固定預(yù)先給定的時(shí)間間隔中對(duì)于所述相之一可以進(jìn)行電流檢測(cè)并且在第二子周期的至少一個(gè)固定預(yù)先給定的時(shí)間間隔中對(duì)于所述相中的另一個(gè)可以進(jìn)行電流檢測(cè)。[0019]至少一個(gè)固定預(yù)先給定的時(shí)間間隔的位置可以根據(jù)需要被確定。尤其是時(shí)間間隔可以處于相應(yīng)子周期的20%和30%之間和/或處于相應(yīng)子周期的70%和80%之間。
[0020]該任務(wù)此外通過(guò)具有權(quán)利要求3的特征的控制裝置來(lái)解決。根據(jù)本發(fā)明，控制裝置被構(gòu)造或編程為，使得所述控制裝置按照根據(jù)本發(fā)明的操控方法來(lái)運(yùn)行無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
[0021]該任務(wù)此外通過(guò)具有權(quán)利要求4的特征的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)解決。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，通過(guò)以下方式構(gòu)成開(kāi)頭所述類型的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，即控制裝置根據(jù)本發(fā)明被構(gòu)造或編程。
[0022]對(duì)應(yīng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)例如可以被用作閥門(mén)或活門(mén)的傳動(dòng)裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及如所實(shí)現(xiàn)的類型和方式結(jié)合實(shí)施例的以下描述變得更清楚地和更明白地可理解，所述實(shí)施例結(jié)合附圖更詳細(xì)地予以闡述。在此情況下以示意圖的方式:
圖1示出具有調(diào)整裝置和控制裝置的直流電動(dòng)機(jī)，
圖2示出調(diào)整裝置和控制裝置的詳細(xì)化圖示，
圖3示出現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)鐘周期，和 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘周期。
【具體實(shí)施方式】
[0024]根據(jù)圖1，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有定子I和轉(zhuǎn)子2。轉(zhuǎn)子2相對(duì)于定子I圍繞旋轉(zhuǎn)軸3可轉(zhuǎn)動(dòng)地安置。
[0025]直流電動(dòng)機(jī)此外具有調(diào)整裝置4。借助于調(diào)整裝置4，直流電動(dòng)機(jī)的相Ul、U2、U3可以被接通到供應(yīng)電壓VCC上。在調(diào)整裝置4之后布置唯一的電流檢測(cè)裝置5。
[0026]直流電動(dòng)機(jī)此外具有控制裝置6。該控制裝置6尤其是可以被構(gòu)造為編程的或固定布線的控制裝置6。控制裝置6與調(diào)整裝置4連接，以便控制裝置6可以操控調(diào)整裝置
4?？刂蒲b置6此外與電流檢測(cè)裝置5連接，以便控制裝置6可以接受由電流檢測(cè)裝置5分別檢測(cè)的總電流I?？刂蒲b置6被編程或被構(gòu)造，使得所述控制裝置為直流電動(dòng)機(jī)實(shí)施操控方法，這在下面更詳細(xì)地予以描述。
[0027]控制裝置6為了執(zhí)行操控方法通常在內(nèi)部具有AD轉(zhuǎn)換器ADC、選擇電路SEL、控制電路CONTROL和脈寬調(diào)制單元PWM UNIT。尤其是，控制裝置6在直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中在使用借助于電流檢測(cè)裝置5所檢測(cè)的電流值的情況下求得轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)位置a。在使用轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)位置α情況下，控制裝置6為直流電動(dòng)機(jī)的相U1、U2、U3求得額定電壓Ua、Ub、Uc0在轉(zhuǎn)子2的給定轉(zhuǎn)動(dòng)位置α的情況下額定電壓Ua、Ub、Uc的求得對(duì)于技術(shù)人員是已知的。
[0028]控制裝置6根據(jù)對(duì)于相U1、U2、U3所求得的額定電壓Ua、Ub、Uc操控調(diào)整裝置4。尤其是在時(shí)鐘周期T中進(jìn)行操控，參見(jiàn)圖3。額定電壓Ua、Ub、Uc對(duì)于時(shí)鐘周期T分別是有效的?？刂蒲b置6為每個(gè)相Ul、U2、U3求得針對(duì)相Ul、U2、U3的總接通時(shí)間段Tl、T2、T3。尤其是，控制裝置6對(duì)于第一相Ul根據(jù)關(guān)系
【權(quán)利要求】
1.用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的操控方法， -其中用于直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置(6)在使用直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置(α )的情況下為直流電動(dòng)機(jī)的相(Ul、U2、U3 )求得額定電壓(Ua、Ub、Uc )， -其中控制裝置(6)根據(jù)對(duì)于所述相(U1、U2、U3)所求得的額定電壓(Ua、Ub、Uc)來(lái)操控調(diào)整裝置(4)，使得每個(gè)相(Ul、U2、U3)在相應(yīng)的時(shí)鐘周期(T)內(nèi)在與相應(yīng)的額定電壓(Ua、Ub、Uc )相對(duì)應(yīng)的總接通時(shí)間段(T1、T2、T3 )期間被接通到供應(yīng)電壓(VCC )上， -其中控制裝置(6)將時(shí)鐘周期(T)劃分成分別兩個(gè)直接相繼的、相同大小的子周期(T’、T’ ’)并且對(duì)于每個(gè)相(Ul、U2、U3)為每個(gè)子周期(T’、T’ ’)求得相應(yīng)的子接通時(shí)間段(Τ1，、Τ，、Τ2，、Τ2，，、Τ3，、Τ3，，)， -其中控制裝置(6)對(duì)于每個(gè)相(U1、U2、U3)求得子接通時(shí)間段^廠、!！’’』]’』]’’、T3’、T3’ ’)，使得所述子接通時(shí)間段本身連續(xù)，包括相應(yīng)子周期(T’、T’ ’)的中心，與相應(yīng)子周期(T’、T’ ’)的中心對(duì)稱并且對(duì)于相應(yīng)的時(shí)鐘周期(T)共同地與對(duì)應(yīng)相(Ul、U2、U3)的相應(yīng)總接通時(shí)間段(Tl、T2、T3)相等， -其中控制裝置(6)將相(仍、似川3)的子接通時(shí)間段(1'1’、11’’、了2’、了2’’、了3’、了3’’)彼此協(xié)調(diào)，使得在第一子周期(T’)的至少一個(gè)固定預(yù)先給定的時(shí)間間隔(Z1’、Z2’)中對(duì)于所述相(Ul、U2、U3)之一能進(jìn)行電流檢測(cè)并且在第二子周期(Τ’’)的至少一個(gè)固定預(yù)先給定的時(shí)間間隔(ZI’ ’、Ζ2’ ’)中對(duì)于所述相(U 1、U2、U3)中的另一個(gè)能進(jìn)行電流檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操控方法，其特征在于，至少一個(gè)固定預(yù)先給定的時(shí)間間隔(Ζ、Ζ1’’、Ζ2’、Ζ2’’)的位置處于相應(yīng)子周期(Τ’、Τ’’)的20%和30%之間和/或處于相應(yīng)子周期(Τ’、Τ’ ’)的70%和80%之間。
3.用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中控制裝置被構(gòu)造或編程為，使得所述控制裝置按照根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操控方法來(lái)運(yùn)行無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
4.無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)， -其中直流電動(dòng)機(jī)具有定子(I)和相對(duì)于定子(I)能轉(zhuǎn)動(dòng)地安置的轉(zhuǎn)子(2 )， -其中直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)整裝置(4)，借助于所述調(diào)整裝置能將直流電動(dòng)機(jī)的相(U1、U2、U3)接通到供應(yīng)電壓(VCC)上， -其中直流電動(dòng)機(jī)具有控制裝置(6)，能由控制裝置操控調(diào)整裝置(4)， -其中在調(diào)整裝置(4)之后布置唯一的電流檢測(cè)裝置(5)， -其中電流檢測(cè)裝置(5)與控制裝置(6)連接用于將由電流檢測(cè)裝置(5)所檢測(cè)的相應(yīng)的電流值(I)輸送給控制裝置(6)， -其中控制裝置(6)根據(jù)權(quán)利要求3來(lái)構(gòu)造或編程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述直流電動(dòng)機(jī)被用作閥門(mén)或活門(mén)的傳動(dòng)裝置。
【文檔編號(hào)】H02P6/18GK103828222SQ201280046957
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】L.庫(kù)塞拉, C.科普夫, A.胡維勒, S.索特曼恩 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司