本发明涉及一种用于运行电机的方法，其中，借助于脉宽调制驱控电机的逆变器。此外，本发明涉及一种电机。
背景技术
电机原则上可任意设计并且使用在任意领域中。特别优选地，电机使用在机动车领域中，特别是用作用于机动车的牵引电机。电机优选地构造成同步电机，特别是三相交流同步电机。优选地，电机是永磁激励的。然而也可实现为电激励。例如，电机作为无刷的直流电机存在，即，作为所谓的bldc电机。
电机构造成多相的，其中，被分配给电机的逆变器设置成用于驱控电机的单个的相。逆变器具有多个线路，即，优选地具有与电机的相一样多的线路。在线路中的每个中布置至少一个开关，优选地分别实现多个开关。例如，在线路中的每个中不仅构造有高压侧开关也构造有低压侧开关，其中，电机的每个相分别在高压侧开关和低压侧开关之间联接到逆变器的相应的线路处。
就此而言，电机的每个相通过相应的线路的高压侧开关与第一电势相连接或可相连接，并且可通过低压侧开关与第二电势相连接或可相连接。这意味着，在闭合高压侧开关时，电机的相应的相与第一电势相连接，并且在打开高压侧开关时与其断开联结。与其相似地，在闭合低压侧开关时，电机的相应的相与第二电势相连接，并且在打开低压侧开关时，与其断开联结。例如，电机具有三个相，并且相应地，逆变器具有三个线路，从而在优选的设计方案中，逆变器具有三个高压侧开关以及三个低压侧开关。
设置成，借助于脉宽调制驱控逆变器。在此，确定且在逆变器处设定占空比。例如，以相应的占空比驱控开关中的每一个，即，优选地高压侧开关中的每一个以及低压侧开关中的每一个。例如，为线路中的每一个或相中的每一个确定独立的占空比。然而，也可设置成，仅仅确定唯一的占空比，并且随后用于驱控线路或相。应指出的是，在确定多个占空比时，其自身显然也可至少暂时具有相同的值。
例如可设置成，借助于场定向的调节或向量调节驱控或调节电机。场定向的调节具有旋转的向量系统并且作为输入参数具有非旋转的电流id和iq。借助于脉宽调制从中间电路电压实现物理驱控电机。借助于传统的调节回路从实际电流强度和理论电流强度中形成脉宽调制的占空比。因为通过电机的电流的电流强度相对于其扭矩成比例，可借助于脉宽调制在理论电流强度相同时调节出恒定的扭矩。
然而，例如如果应调整或调节电机到理论转速，那么这需要上级的调节回路，由此得到串级控制。换句话说，首先调节电机的实际转速到理论转速，由此得到理论扭矩或理论电流强度。紧接着，调节流过电机的电流的实际电流强度到理论电流强度。
技术实现要素：
本发明的目的是，提出一种用于运行电机的方法，其相对于已知的方法具有的优点是，特别是实现对理论值、例如理论转速的改变的更快速响应。
根据本发明，这通过具有权利要求1所述的特征的方法实现。在此设置成，由与理论转速相关的电压参数以及与时间相关的角度参数确定用于脉宽调制的占空比。
就此而言，不是借助于调节确定用于驱控电机的逆变器的比例。就此而言，不需要设置传统的调节回路。相反地，几何地计算占空比。得到控制的值并且整体得到补偿调节的性能(无差拍响应)。由此，电机极其快速地对电机的理论值以及对应的实际值的变化做出响应。就此而言，与以上解释的场定向/磁场导向控制/磁场定向控制的调节相反地，存在电压定向的调节，确切的说电压定向控制(voc)。
一方面由与转速相关的电压参数确定占空比。因为电机的转速与在其处施加的有效电压成比例，就此使用转速预设。例如在牵引电机的情况中这是有利的，因为在机动车起动时可更快速且精确地调整转差率/滑转率，从而整体提高了车辆从低速开始、特别是从静止开始的加速。
除了电压参数之外，占空比也以角度参数为基础。角度参数与时间相关，即，根据时间确定。在确定占空比时，电压参数和角度参数用作输入参数，相反地，作为输出参数得到占空比。例如，设置成，仅仅从电压参数和角度参数确定包含与电机的相对应的值的空间向量。例如，从以下关系式中得到三相电机的空间向量的分量：
du＝d·sin(α)
dv＝d·sin(α+π/3)
dw＝d·sin(α+2/3π).
紧接着，根据具有所述分量的空间矢量向量，确定占空比并进行逆变器的脉宽调制。在此，例如从以下关系式中得到电压参数d
d＝u/uz,
其中，u是理论电压，uz是中间电路电压。在此，中间电路电压优选地是在第一电势和第二电势之间的差，如以上阐述的那样。
在本发明的另一设计方案的范围中设置成，使用理论电压与中间电路电压的比例作为电压参数，其中，由至少一个电机特性参数以及理论转速确定理论电压。已经指出了使用以在理论电压和中间电路电压之间的比例的形式的电压参数。中间电路电压是中间电路的实际电压或在第一电势和第二电势之间的电压差。相反地，由至少一个电机特性参数以及理论转速确定理论电压。
理论转速可以是可变的并且从外部预设。相反地，电机特性参数涉及电机，即，系统内部的参数。电机特性参数优选地是恒定的或者仅仅缓慢变化，例如与电机和/或逆变器的老化有关。就此而言，电机特性参数也可被称为电机常数。
在本发明的另一设计方案的范围中可设置成，在确定理论电压时，附加地考虑场衰减参数。场衰减参数例如以角度的形式存在，特别是以在电机中感应的电压和其驱控电压之间的角度的形式，借助于逆变器在电机处施加驱控电压。感应的电压也被称为emk反作用力，其中，emk表示电机驱动的力。例如，场衰弱角度是在一方面emk反作用力乘以电机特性参数或电机常数和另一方面驱控电压之间的角度差。如果选择场衰减参数为零，则利用驱控电压u得到集电器电机的特性曲线。借助于场衰减参数，可调整确定的场衰弱。
本发明的改进方案设置成，将角度参数累加，其中，使用理论转速和时间差的乘积作为相加数。累加理解成，由角度参数的至此的值和相加数确定角度参数的新的值。换句话说，由角度参数的至此的值加上相加数得到角度参数的新的值。累加理解成实际上在角度参数的至此的值和相加数之间求和，或者备选地理解成积分，例如以无限小的时间差的累加。
在累加时使用的相加数是理论转速和时间差的乘积。如以上已经解释的那样，理论转速是预设的值。相反地，时间差描述了在方法的单个控制步骤之间的时间差。在第一控制步骤中，存在具有其至此的值的角度参数，并且在下一控制步骤中，存在具有其新的值的角度参数。例如，在电机的运行期间时间差是恒定的。即，控制步骤以确定的频率、即控制频率以此相随。例如，控制频率相应于用于驱控逆变器的脉宽调制的频率。作为控制频率，例如使用1khz值50khz的频率，优选地至少5khz、至少10khz或至少20khz的频率。
本发明的另一有利的设计方案设置成，在将角度参数累加时，使用在第一角度和第二角度之间的差作为附加的相加数，其中，由理论转速和场衰减参数确定第一角度，第二角度相应于第一角度的前值，或者从测得的通过逆变器的相电流确定第二角度。例如，从以下关系式中确定角度参数α的新的值：
α＝α‘+ωδt+γ-γ‘.
在此，α表示角度参数的新的值，α‘表示角度参数的至此的值，ω表示理论转速，δt表示时间差，γ表示第一角度，而γ‘表示第二角度。优选地由理论转速和场衰减参数计算第一角度，其中，例如使用以下关系式：
在此，ω表示理论转速，l表示电机的电感，i表示实际电流，di/dt表示实际电流的时间导数，c表示电机常数并且
然而，也可设置成，从测得的值，例如从测得的通过逆变器的相电流，确定第一角度值。在此，优选地借助于克拉克变换将测得的相电流换算成实数部分和虚数部分。现在，可从实数部分和虚数部分中计算角度，其中，由在角度参数和该角度之间的差得到第二角度值。
本发明的另一实施形式设置成，借助于克拉克变换将相电流换算成实数部分和虚数部分。在此，以上已经简要指出。例如，仅仅测量相电流中的两个，特别是相电流iu和iv。根据在任意时刻外导体电流的和都等于零的前提，可从以下关系式中计算出实数部分x和虚数部分y：
现在，可从以下关系式中确定流过电机的电流的实际电流强度
相反地，从以下关系式中得到以上已经阐述的角度β
β＝atan(y/x)
可通过时间导数从角度β确定电机的实际转速ω。
本发明的另一优选的实施形式设置成，使用在角度参数和由实数部分与虚数部分确定的角度之间的差作为第二角度。以上已经指出。就此而言，借助于以下关系式计算第二角度
γ‘＝α–β。
本发明的另一实施形式设置成，通过时间导数由角度计算实际转速，和/或从实数部分和虚数部分中确定实际电流强度和/或实际电流强度梯度。就此而言，可从相电流中计算出电机的不同的参数，即不同实际参数。一方面，从已经从实数部分和虚数部分中确定的角度中通过时间导数得到实际转速。在此，优选地根据以下关系式确定该角度
β＝atan(y/x)
相反地，从以下关系式中得到电流强度
此外，可通过实际电流强度的导数计算实际电流强度梯度di/dt。
最终，在本发明的另一优选的实施形式的范围中可设置成，在电机的校准运行期间确定至少一个电机特定的电机参数。优选地，至少在电机的首次起动期间进行校准运行，然而特别优选地，定期地在电机的运行期间进行校准运行。在校准运行的范围中，确定至少一个电机特定的电机参数，例如电机特性参数、特别是电机常数，其可以符号c表示。然而也可设置成，作为电机参数，使用电机的电机绕组的电感或电阻。因为电阻随着电机的、确切的说绕组的温度变化，可从电阻中推断出绕组温度。
显然，本发明此外涉及一种电机、特别是用于实施根据以上实施方案所述的方法的电机，其中，可借助于脉宽调制驱控电机的逆变器。在此设置成，电机构造成，用于由与理论转速相关的电压参数以及与时间相关的角度参数确定用于脉宽调制的占空比。
已经指出了这种类型的方法或这种类型的电机设计方案的优点。可根据以上实施方案改进电机以及用于其运行的方法，从而参考所述实施方案。
附图说明
下面根据在图中示出的实施例详细解释本发明，而不限制本发明。其中，唯一的
附图示出了用于电机的运行方法的示意图。
具体实施方式
附图示出了用于电机1的运行方法的示意图，电机1在此仅仅示例性地设计成三相的并且就此具有三个相2、3和4，也称为u、v和w。借助于逆变器5驱控电机，电机1可通过逆变器5与中间电路6电连接。中间电路6具有第一电势7和第二电势8。为了提供第一电势7，例如可设置在此仅仅示意示出的电压源9。此外，为了稳定电压，为中间电路6可选地分配缓冲储存器10、例如电容器，确切的说缓冲储存器10联接到中间电路6处。
逆变器5具有相应于电机1的相2、3和4的数量的线路11、12和13。线路11、12和13中的每一个分别具有高压侧开关14以及低压侧开关15。高压侧开关14分别一方面联接到第一电势7上并且另一方面联接到电机1的相2、3或4中的一个上。相反地，低压侧开关15一方面联接到电机1的相2、3或4中的一个上并且另一方面联接到第二电势8上。第二电势8可通过分流器16实现，借助于分流器16可测量通过电机1的相2、3和4的相电流。
借助于脉宽调制驱控用于使电机1运行的逆变器5。在此，确定具有分量du、dv和dw的空间向量，其被分配给电机1的单个相2、3和4。这些分量中的每一个都从与理论转速相关的电压参数d和与时间相关的角度参数α中计算出来。用于计算的关系式是：
du＝d·sin(α)
dv＝d·sin(α+π/3)
dw＝d·sin(α+2/3π).
在此，从理论电压u和中间电路的中间电路电压uz之间的比例中得到电压参数d。
通过累加得到与时间相关的角度参数α。就此而言，角度参数的至此的值α、理论转速ω以及在单个控制步骤之间的时间差δt用作输入参数。此外，考虑第一角度γ和第二角度γ‘。从理论转速ω和场衰减参数
相反地，第二角度具有上一控制步骤中的第一角度的值。在累加之后，使角度参数α等于累加的结果。
从至少一个电机特性参数以及理论转速ωsoll中确定电压参数u，其中，在该说明书的范围中，理论转速也被称为ω。例如，从以下关系式中得到电压参数u，
其中，r为电机的绕组电阻并且i为电流，特别是最大电强度imax。
以上已经解释了，设置用于测量相电流的分流器16。例如借助于模拟数字转换器17使测得的电流强度数字化，并且紧接着借助于克拉克变换(clarke-transformation)将其换算成实数部分x和虚数部分y，例如借助于以下关系式：
现在，可从实数部分x和虚数部分y中计算出角度β。通过该角度β的导数可确定实际转速ω。此外，通过实际电流强度i的时间导数，可计算实际电流强度i以及实际电流强度梯度。从在与时间相关的角度参数α和角度β之间的差得到角度γ的实际值。这可在将角度参数累加时用作第二角度γ‘。附加地或备选地，在电机1的校准运行期间使用角度γ的实际值。
在校准运行期间，确定至少一个电机特定的电机参数。作为电机参数，例如可使用绕组电阻，其可从电压参数u以及电流强度i0中确定，其中，电流强度i0例如为在电机的运行期间最大出现的电流强度。例如可从关系式l＝rτ中计算出电感l，其中，τ为电机的时间常数，其以反推的方式从关系式τ＝l/r中得到。
作为其它电机特性参数，可使用电机常数c，其例如从以下关系中计算出来
最终，借助于电机常数c实现计算电机1的实际扭矩mist，即在使用实际电流强度i的情况下根据以下关系计算
mist＝ci。
通过所描述的过程，实现了电机1的电压定向的调节，这可以没有传感器的方式实现。这意味着，为了使电机1运行，仅仅借助于分流器16测量电流。显然，附加地或备选地，可使用转速传感器用于测量转速ω。也可行的是，将所描述的电压定向的调节与其它方法组合和/或在第一转速范围中使用借助于分流器16测量实际电流并且在另一转速范围中借助于传感器直接测量电机1的实际转速ω。