测量感应电动机角速度的方法技术

一种用于确定感应电动机转子的电动角速度的方法，其中，对感应电动机定子各相的供电影响转子，包括以下步骤：在一个特定的时间段内断开对定子各相的供电，在该特定时间段内采集与定子各相上的电压相对应的信号，和基于所采集的信号确定转子的电角速度。

【技术实现步骤摘要】
测量感应电动机角速度的方法
本专利技术涉及一种用于确定感应电动机的转子的电角速度的方法，其中供应给感应电动机定子各相上的电功率对转子产生影响。
技术介绍
感应电动机由施加给感应电动机的定子各相的电压产生的、通常为不同频率的交流电流驱动。该频率在电动机停止时从零(或接近于零)开始并根据速度指令而增高(例如，在具有操作板的车辆中，由操作者致动的节流阀提供速度指令)。在整个控制的操作模式中，感应电动机的各相承受交流电流。这些电流可具有不同的值(取决于负载和动转矩)，但它们总是存在的，因为至少由主电感产生的磁化电流总是由电动机消耗，包括零输出力矩的情况(同步)。与无刷永磁电机不同的是，感应电动机的控制不要求转子的位置，它仅要求转子速度。在感应电动机中，为使控制正常地进行，必须围绕电动机角速度在一个狭窄的频段内调谐频率。正确的术语是电动机的ω转差(ωslip)，即施加到电动机各相上的频率和转子电角速度(转子电角频率)之间的差值必须限定在感应电动机的线性转矩特性曲线(图1)上。当ω转差为正时，电动机驱动负载；当转差为负时，电动机制动负载。当ω转差在线性转矩特性曲线之外时，尽管逆变器向电动机提供最大电流，但转矩快速下降(图1中的Imax箝位区)。为了检验控制是否在正常地进行，只要知道ω转差就足够了。由于所施加的频率由控制产生，角速度是唯一的未知变量。现有技术采取在电动机轴上没有速度传感器(无传感器控制)的-->情况下测量电动机中的转子的速度和位置的方法(无传感器控制)。这些方法通常通过在电动机中引入适当的测试信号以及主要控制参数来显示转子自身的一些特征或非线性特性而运作。然后，通过监控测试信号注入的效果，可以检测出转子的速度和位置(例如，INFORM法是现有技术方法的一个很好的例子；INFORM＝通过在线电抗测量的间接磁通检测)。遗憾的是，这些方法非常复杂并且只要磁芯的特性(在磁化优选方向上的取向程度)不够高就会失败。最后，所有这些采用信号注入的方法都在电动机中产生了谐波，并有可闻噪音和转矩波动。总之，与无刷永磁电动机结合的这些方法的应用是为人们所知的；对于感应电动机，这些方法的应用更为折衷，因为其特征必须根据主磁场推定。同时，在无刷永磁电动机中，转子的主磁场在时间和转子坐标系内具有固定的值(由于永磁体)，在感应电动机中，由于磁化电流的宽动态范围(不同的量级和斜率)，主磁场具有复杂的构成。
技术实现思路
为了避免现有技术的上述缺点，本专利技术的技术问题在于提供一种测量感应电动机转子的速度(而不是位置)的可替代方法，该方法尤其是在没有传感器连接到电动机轴上时应用。上述技术问题能够通过用确定感应电动机转子电角速度的方法来解决，其中，对感应电动机定子各相的供电影响转子，包括以下步骤：在一个特定的时间段内断开对定子各相的供电，在该特定时间段内采集与定子各相上的电压相对应的信号，和基于所采集的信号确定转子的电角速度。根据本专利技术的方法，在要求角速度时，仅在特定的时间段内断开所有的电源供应(最好是同时)并且由此例如通过在一个直流线路-->上消耗电流而使电动机定子电流衰减到零值(这通常需要几分之一毫秒)就足够了。该直流线路通常给产生进入电动机各相上的交流电的功率晶体管供电。当功率晶体管被断开时，电动机中的残余电能将流入直流线路。然后，通常是在一个非常短的稳定延迟(settlment delay)之后(几分之一毫秒至几毫秒)，在特定的时间段内采集与定子各相上的电压相对应的信号。根据所采集的信号确定转子的角速度。可再次接通电源，返回到感应电动机的先前的控制。通常需要很短的时间(通常只需几分之一毫秒到几毫秒)来完成上面的监测顺序。这个方法不使用特征值并且具有非常简单和清楚的实现方式。本专利技术方法的一种实施方式为，由于已经切断电源，在经过了时滞t0后开始采集信号。这种实施方式的优点在于，多个信号或者在时间序列中的第一个信号的采集分别不与电源的断开同时发生。前述实施方式的另一种实施方式为，选择比由于已经断开电源而使定子电流变为零的衰减时间长的时滞t0。这种实施方式的好处是，由于断开而在电动机内产生的瞬变已经消失，并且在采集信号时电动机内的定子电流已衰减到零。前述两种实施方式的进一步的改进方式为，选择小于磁化电流的指数衰减时间的时滞t0，上述磁化电流在断开电源时流入转子。这种改进方式的好处是，转子中的电流基本上没有减小，从而能够在定子各相中产生可测量的电压。本专利技术的方法和前述实施方式的再一种改进为，在包括一对或多对时间点的时间序列中采集信号，每对时间点包括一个第一时间点和一个第二时间点，在第一时间点和第二时间点之间有时间增量，并且时间序列中的至少两个时间点对于定子的每相而言是一致的。这种改进方式的好处是，通过使用这样一组数据，能够用单组微分方程来确定转子的角速度。-->前述实施方式的又一种改进方式为，以使时间增量对于每对时间点而言都相等的方式选择时间序列。这种改进方式的好处为，能够数次确定转子的角速度，并且可以平均其结果来减少可能的误差。前述两种实施方式的另一种改进方式为，以如下所述方式选择时间序列，即，使得连续的各对时间点之间的时间差在时间上恒定，或者使连续的各对时间点之间的时间差随时间增大，或者使连续的各对时间点之间的时间差随时间减小。这种改进方式的好处为，可以对转子角速度的确定进行调节以便收集所采集信号的一致的增量/减量，或者能够数次确定转子的角速度并且能够平均其结果来减小可能的误差。前述三种实施方式的再一种改进方式为，将每对时间点的时间增量选择成小于电角速度上限的转动周期的四分之一。这种改进方式的好处是，不会在转子角速度的确定中出现三角函数的不定性。本专利技术方法和前述实施方式的另一改进方式是，基于所采集的信号确定定子各相上的电压。这种改进方式的好处是，能够将定子上的电压用于确定转子的角速度。本专利技术方法和前述实施方式的又一种改进方式是，以无传感器的方式，最好是根据提供给定子的电源的频率和转子角速度之差来控制感应电动机。这种改进方式的好处是，不需要传感器来控制感应电动机，特别是不需要位置传感器和/或速度传感器。于是，优选地是仅根据提供给定子的电源的频率和已确定的转子角速度之差来控制感应电动机。本专利技术方法和前述实施方式的另一改进方式是提供一种用于给定子各相供电的包括功率晶体管的逆变器。这种改进方式的好处是，可以使用一种简单的现有装置来从直流-->电源生成交流电。本专利技术方法和前述实施方式的再一种改进方式是提供一种用于控制/处理目的的控制/处理单元。这种改进方式的好处是，该控制/处理单元能够用于控制和处理目的，例如控制感应电动机(包括例如在驱动负载的过程中在定子各相上所产生的相应频率)和/或确定/计算具体的操作参数。本专利技术方法和前述实施方式的又一种改进方式是，通过控制/处理单元执行切换。这种改进方式的好处是，控制/处理单元可以在特定时间段的开始和结束时断开或接通定子各相的电源供应。前述两种实施方式的另一种改进方式是，通过控制/处理单元确定转子的角速度。这种改进方式的好处是，控制/处理单元还能够执行对转子的电角速度的确定/计算，从而不需要为此设置单独的单元。本专利技术方法和前述实施方式的另一改进方式在于提供至少一个接口单元来衰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定感应电动机转子的电动角速度的方法，其中，对感应电动机定子各相的供电影响转子，包括以下步骤：在一个特定的时间段内断开对定子各相的供电，在该特定时间段内采集与定子各相上的电压相对应的信号，和基于所采集的信号确 定转子的电角速度。

【技术特征摘要】
EP 2005-11-14 05024835.01.一种用于确定感应电动机转子的电动角速度的方法，其中，对感应电动机定子各相的供电影响转子，包括以下步骤：在一个特定的时间段内断开对定子各相的供电，在该特定时间段内采集与定子各相上的电压相对应的信号，和基于所采集的信号确定转子的电角速度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由于已经断开电源，在经过了时滞t0后开始采集信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，时滞t0大于由于已经断开电源而使定子电流回零的衰减时间。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，时滞t0小于磁化电流的指数衰减时间，上述磁化电流在断开电源时流入转子。5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在包括一对或多对时间点的时间序列中采集信号，其中每对时间点包括一个第一时间点和一个第二时间点，在第一时间点和第二时间点间有时间增量，并且时间序列中的至少两个时间点对于每个定子相而言是一致的。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，时间增量对每对时间点都相等。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，连续的各对时间点之间的时间差在时间上恒定，或者连续的各对时间点之间的时间差随时间增大，或者连续的各对时间点之间的时间差随时间减小。8.根据权利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，每对时间点的时间增量小于电动角速度上限的转动周期的四分之一。9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，基于所采集的信号确定定子各相上的电压。10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，以无传感器的方式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔库滋依奥提，
申请(专利权)人：萨比股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]