驱动系统的诊断和驱动系统技术方案

一种驱动系统(1)、特别是门驱动系统的诊断，其具有带有拥有相绕组(4，5，6)的定子(3)和永磁激励的转子(7)的电马达(2)、优选为同步电动机以及用于确定转子(7)的位置的传感器(9)，根据本发明专利技术简单和低耗费地利用下述步骤进行该诊断：a)在没有给相绕组(4，5，6)供给电流的情况下转动转子(7)，优选手动地转动转子(7)，或者通过之前加速后的自行运行来转动转子(7)；b)在转动期间同时测量通过转动在相绕组(4，5，6)中感应出的电压和由传感器(9)产生的信号；c)测定在转动期间感应出的电压的空间矢量角度(γab)，并且从在转动期间由传感器(9)产生的信号中测定转子位置角度(γel)；d)将在转动期间测定的空间矢量角度(γab)与在转动期间测定的转子位置角度(γel)比较，并且测定两个角度的值的、方向的和/或转动速度的差以用于诊断驱动系统(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于诊断驱动系统的方法、用于运行驱动系统的方法以及驱动系统，其中，驱动系统具有带有拥有相绕组的定子和永磁激励的转子的电马达以及用于确定转子的位置的传感器。该驱动系统特别是门驱动系统。
技术介绍
带有拥有相绕组的定子和永磁激励的转子的电马达在多个驱动系统中应用。在马达作为同步电动机(Synchronmotor)的设计方案中，其常常也被称为“PMSM”马达。一个实例为在门驱动系统中的应用，其用于使电梯厢的、站台上的、建筑中的或机床处的门、特别是滑动门运动。在此，存在对这样的驱动系统的、简单和低花费的诊断可行性方案的要求，用于在制造中、运转时、运行中、维护或检查时以及在运行系统的故障运行的情况中的故障查询。在此，例如存在对于在马达、驱动控制装置和用于确定转子位置的传感器之间的电缆连接的正确性进行检查的要求。此外，常常应用用于确定转子位置的、磁的角度传感器。其产生用于转子的完全的机械旋转的、明确的角度信息。特别在电子换向的马达(也被称为“EC马达”)中，从该角度信息推导转子位置并且由此产生用于马达的驱控信号。对于马达的准确的调节来说重要的是，角度信息具有到定子绕组的固定和已知的角度。然而根据制造工艺和给定的公差，该角度有波动或者甚至是完全未知的。因此在实际中，在制造中将该角度的调整值(Abgleichwert)进行测定，存放在数据存储器中并且在控制和/或调节马达时进行考虑。然而，数据存储器能够失效并且因此丢失调整值。而且已知的是放弃调整，在其中应用特别造型的磁体，其能完全复制地准确磁化并且具有较小的公差，并且同时精确地规划传感器位置并且设置仅很小的公差，然而，这样花费很大。在采用附加的参考信号(例如与具有转子的磁场的、限定的相位进行耦合的单个霍尔传感器)时，能够在任何时间通过评估霍尔传感器的脉冲边沿来重复调整，然而这要求附加的传感器。在应用用于调整值的OTP存储器时能够甚至不丢失调整信息，然而当机械的实际情况改变时，也能够不重复调整(例如松开传感器电路板的紧固螺栓)。从US2010/321006A中已知了一种方法，利用其能够补偿所有的公差并且其能够重复地应用。然而，对于其实施来说需要详细限定的特定的运行条件(例如马达轴的恒定的转速)。因此在诊断马达的范畴中，也存在对调整值简单和低花费的测定的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种方法和驱动系统，利用其能够满足前述要求。该目的的解决方案通过根据权利要求1所述的诊断方法、根据权利要求2所述的运行方法和根据权利要求17所述的驱动系统来实现。有利的设计方案分别是从属权利要求的内容。根据本专利技术的用于诊断驱动系统、特别是门驱动系统的方法，该驱动系统具有带有拥有相绕组的定子和永磁激励的转子的电马达、特别是同步电动机以及用于确定转子的位置的传感器，该方法具有下述步骤：a)在没有给相绕组供给电流的情况下转动转子，优选手动地转动转子，或者通过之前加速后的自行运行(Austrudeln)来转动转子，b)在转动期间，同时测量通过转动在相绕组中感应出的电压和由传感器产生的信号，c)测定在转动期间感应出的电压的空间矢量角度，并且从在转动期间由传感器产生的信号中测定转子位置角度，d)将在转动期间测定的空间矢量角度与在转动期间测定的转子位置角度比较，并且测定两个角度的值的、方向的和/或转动速度的差，以便诊断驱动系统。本专利技术从这样的想法出发，即永磁激励的转子的转动产生磁的转动场，其在相绕组中感应出电压。感应出的电压在接口之间具有经由相绕组的几何形状的布置而确定的相位。在没有给相绕组供给电流的情况下转动转子、即无电流地转动马达时，能够测量该电压，并且由此测定感应出的电压的空间矢量角度。在转动转子时，同时测量由转子传感器产生的信号并且由此测定转子位置角度。如已表明的那样，在满足开头所述的要求的情况下，驱动系统的诊断能够非常简单地通过比较空间矢量角度与转子位置角度并且测定两个角度的值的、方向的和/或转动速度的差来实现。特别有利的诊断可行性方案联系从属权利要求进行阐述。在此，对转动运动没有特别地要求。例如不需要转子的限定(例如恒定)的速度。因此，转子的转动也能够手动地通过操作人员、例如装配人员进行。对此，诊断也能够在马达的艰难的装配条件下进行，如其例如通常在门驱动系统的情况下那样。在此，实现带有与马达耦合的马达负载的、手动的运动，在门驱动系统的情况中例如手动地使门或者门扇运动。然而也能够以其他的方式引起小的马达运动，并且在相绕组与电源隔开或者关闭电源之后的马达的自行运行中实施步骤a)到d)。如已表明的那样，相绕组中的能评估的感应电压已经在额定转速的几个设置的百分比时给定。此外，当传感器是具有高度线性的磁的传感器时，电旋转的一部分对于诊断和例如对于测定调整值来说已经足够。因为根据本专利技术的方法提出，不给相绕组施加电流，所以其也能够在制造中应用，以便诊断马达，在那里常常不提供电源。在装配结束和为驱动系统接线时，其也能够作为实际通电前的检查步骤用于检查在马达、驱动控制装置和用于确定转子位置的传感器之间的、电缆连接的正确性。特别有利地，诊断能够通过纯无源的方法在没有对电源的任何功率元件(例如功率终端级)进行驱控的情况下进行。此外，在相绕组上仅设置一个电压测量装置。相绕组上的电流测量装置相反不是必需的并且也没有设置。因此，诊断能够非常灵活、简单和低花费地进行。在用于运行前述驱动系统的、根据本专利技术的方法中，驱动系统在用于驱动马达的正常运行中和在用于诊断驱动系统的诊断运行中运行，其中，在正常运行中通过给相绕组供给电源的电流来驱动转子，并且其中，在诊断运行中实施前述的步骤a)至d)。因此，驱动系统除了具有正常运行之外还具有诊断运行，在其中同样能够实现结合前述步骤a)至d)阐述的作用和优点。在满足预设的准则时，特别是在完成预设的数量的运行小时之后，能够自动地进行从正常运行到诊断运行的转换，必要时也自动地再次回到正常运行中。优选地，能够根据需要在这两个运行状态中切换。步骤a)中的诊断运行中的转子的转动能够例如手动地通过人员进行。优选地，转子的转动自动地通过转子的加速和之后的自行运行实现。在诊断运行中能够随后将诊断数据传输至状态监视系统(ConditonMonitoringSystem)。对于驱动系统的诊断中的高精度来说有利的是，在步骤c)中通过测量感应出的电压来补偿或者计算出在空间矢量角度中引起的误差，和/或通过测量传感器信号来补偿或者计算出在转子位置角度中引起的误差。由于测量感应出的电压，所引起的误差常常通过测量装置的取决于频率的表现产生。该取决于频率的表现首先在具有变化的转速的转子运动中表现出来，如其例如在手动地转动转子或转子自行运行时出现的那样。通过补偿或者算出取决于频率的表现也能够在转子的变化的转速中实现诊断时的高精度。在此优选地进行传感器信号的死区时间补偿和/或运行时间补偿或空间矢量角度的值的频率特性修正。利用死区时间补偿能够补偿传感器的死区时间或者接下来的例如基于计算周期的信号处理。利用运行时间补偿或者频率特性修正能够补偿测量的感应出的电压的、取决于转速的相转动，其在实际中由于低通滤波产生。因此能够独立于转速地进行空间矢量角度的测定。根据这两个角度的值的、方向的和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于诊断驱动系统(1)、特别是门驱动系统的方法，所述驱动系统具有带有拥有相绕组(4，5，6)的定子(3)和永磁激励的转子(7)的电马达(2)、优选为同步电动机以及用于确定所述转子(7)的位置的传感器(9)，所述方法具有下述步骤：a)在没有给所述相绕组(4，5，6)供给电流的情况下转动所述转子(7)，优选手动地转动所述转子(7)，或者通过之前加速后的自行运行来转动所述转子(7)；b)在所述转动期间，同时测量通过所述转动在所述相绕组(4，5，6)中感应出的电压和由所述传感器(9)产生的信号；c)测定在所述转动期间感应出的所述电压的空间矢量角度(γab)，并且从在所述转动期间由所述传感器(9)产生的所述信号中测定转子位置角度(γel)；d)将在所述转动期间测定的所述空间矢量角度(γab)与在所述转动期间测定的所述转子位置角度(γel)比较，并且测定两个所述角度的值的、方向的和/或转动速度的差，以便诊断所述驱动系统(1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 DE 102014212554.51.一种用于诊断驱动系统(1)、特别是门驱动系统的方法，所述驱动系统具有带有拥有相绕组(4，5，6)的定子(3)和永磁激励的转子(7)的电马达(2)、优选为同步电动机以及用于确定所述转子(7)的位置的传感器(9)，所述方法具有下述步骤：a)在没有给所述相绕组(4，5，6)供给电流的情况下转动所述转子(7)，优选手动地转动所述转子(7)，或者通过之前加速后的自行运行来转动所述转子(7)；b)在所述转动期间，同时测量通过所述转动在所述相绕组(4，5，6)中感应出的电压和由所述传感器(9)产生的信号；c)测定在所述转动期间感应出的所述电压的空间矢量角度(γab)，并且从在所述转动期间由所述传感器(9)产生的所述信号中测定转子位置角度(γel)；d)将在所述转动期间测定的所述空间矢量角度(γab)与在所述转动期间测定的所述转子位置角度(γel)比较，并且测定两个所述角度的值的、方向的和/或转动速度的差，以便诊断所述驱动系统(1)。2.一种用于运行驱动系统(1)、特别是门驱动系统的方法，所述驱动系统具有带有拥有相绕组(4，5，6)的定子(3)和永磁激励的转子(7)的电马达(2)、优选为同步电动机以及用于确定所述转子(7)的位置的传感器(9)，其中，所述驱动系统(1)能够在用于驱动所述马达(2)的正常运行中和在用于诊断所述驱动系统(1)的诊断运行中运行，其中，在所述正常运行中通过给所述相绕组(4，5，6)供给电源(11)的电流来驱动所述转子(7)，并且其中，在所述诊断运行中实施根据权利要求1所述的步骤a)至d)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在满足预设的准则时，特别是在完成预设的数量的运行小时之后，自动地进行从所述正常运行到所述诊断运行的转换。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述诊断运行中将诊断数据传输至状态监视系统(51)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)中，通过测量感应出的所述电压来补偿在所述空间矢量角度(γab)中引起的、取决于转速的误差，和/或通过测量传感器信号来补偿在所述转子位置角度(γel)中引起的、取决于转速的误差。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，进行所述传感器信号(S)的死区时间补偿和/或运行时间补偿或所述空间矢量角度(γab)的值的频率特性修正。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据测定的所述差来推断在驱动控制装置(10)和所述马达(2)之间的电缆连接(57)的中断、短路、错接、在所述驱动控制装置(10)和所述传感器(9)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌韦·诺尔特，乌韦·布拉茨，迈克尔·克劳泽，乌韦·克劳泽，海因茨·路德维希，迈克尔·维特科夫斯基，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE