将变流器接通到磁阻电机上的方法，控制装置及驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于将变流器接通到旋转的磁阻电机上的方法。此外本发明设及 一种用于磁阻电机的变流器的控制装置。最后，本发明设及一种驱动装置。
【背景技术】
[0002] 当前感兴趣的是磁阻电机，尤其是没有减震笼的同步磁阻电机。运种类型的不具 有减震笼的同步磁阻电机，一旦其在变频器处场指向地运行，则在能提供的高动态性的同 时特别是在部分负载的区域中也具有非常良好的效率。与异步电机不同，不存在对动态磁 通构建产生"干扰"的转子时间恒定值，因而同步磁阻电机提供了优点，在部分负载区域中 在磁通量下降时也有极佳的能量效率，但是同时由于高的负载力矩的要求应快速地磁化。 磁阻电机首要地通过去除转子损失实现了在效率方面的优点，因为其静态同步地随定子旋 转场旋转并且不具有绕组。与永磁激励的同步电机相比，首先机器的更低廉的制造成本W 及在变流器保护中的可行的成本节约是具有吸引力的。
[0003] 现今，例如具有有效的信号处理器的控制装置提供了一种可行性，即对表征磁阻 电机的非线性进行建模并且由此掌握了复杂的算法。同样出于该原因，工业上的当前希望 将同步磁阻电机的优点应用到合适的应用场合中。最优选的应用领域之一例如是对累或者 通风装置的驱动。其通常被转速受控地驱动并且具有扩展的运行时间，由此得到高的节能 比例。运样的磁阻电机出于成本的原因在多数情况中没有配置能够测量转速和/或换向位 置的传感器。特别是通风装置中必要的是，应接通到转动的磁阻电机上，在一定程度上"取 回"驱动装置并且回溯到预设的输送功率上。在接通到旋转的或者转动的同步磁阻电机时， 变流器必须相对于转子位置转速正确地和相位正确地进行设定。与永磁激励的同步电机不 同的是，转子仅仅由铁（和空气）构成，由此借助测量电动机力来对转速和相位进行的通常 评估是不可能的。
[0004] 为了在没有转速传感器和位置传感器的情况下接通到转动的异步电机上和永磁 激励的同步电机上，存在不同的方法。在异步电机的情况中，对转速进行识别就足够了，因 为相位不是电机参数。为此，例如可W输入在预设的变化的捜索频率中的电流。该捜索通 常在最大频率时开始并且向着零运行。电机的待识别的转速处于最大电压的点上。此外， 能够使用完整的电机模型，例如W观察者的形式。当电机被供给真实的电机电压时，该电机 具有大的覆盖范围并起振到电机频率上。在永磁激励的同步电机的情况中，其要求确定转 速和相位。为此例如可W测量电机力，其反映了转子的转速和相位。为此能够使用测试脉 冲方法，其中生成由零矢量和脉冲锁止构成的序列并且对感生的脉冲电流进行评估。
[00化]替代在此描述的方法，在同步磁阻电机的情况中，W下方法也许是可行的：如在异 步电机的情况中也能够设想有观察者，其支配大的覆盖区域并且由相位和角度的预设的起 始值起振。此外，测试脉冲方法也是可W设想的，其中，提供了由激活矢量、零矢量和脉冲锁 止构成的序列并且对电流中的脉冲应答进行评估。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，提出一种解决方案，即如何能够更简单和可靠地实现一种将 变流器接通到旋转的磁阻电机上的方法。
[0007] 该目的通过一种用于将变流器接通到旋转的磁阻电机上的方法，通过一种控制装 置W及通过一种驱动装置实现。
[000引根据本发明的方法用于将变流器接通到旋转的磁阻电机上，其中磁阻电机具有带 有定子绕组的定子和带有磁各向异性的转子叠片组的转子。该方法包括将直流电流输入到 定子绕组中，确定在定子绕组处施加的电压，该电压通过由于转子的旋转引起磁通量变化 而感生到定子绕组中，并且借助控制装置根据确定的感生电压确定转子频率（f)和/或转 子角度。
[0009] 该方法用于使变流器、尤其是变频器转速正确和相位正确地相对于磁阻电机的转 子的位置进行设定。磁组电机尤其设计成没有减震笼的同步磁阻电机。磁阻电机的转子尤 其具有3相交流绕组。转子由磁各向异性的构造构成，转子尤其能够具有相应的磁通闭锁 部件，也就是空气填充的区域，其如下地布置，即实现了与方向相关的导磁值。
[0010] 直流电流输入到定子绕组中。通过该输入的直流电流和在定子内部旋转的其转子 叠片组构造成磁各向异性的转子，形成了随时间变化的磁通量。该随时间变化的磁通量引 起了，随时间变化的电压感生到定子绕组中。基于运样的认识，即在存在转子叠片组的磁各 向异性时，相对于转子在圆形轨迹上前进的电流空间矢量通常导致磁通量空间矢量的变形 的、尤其是楠圆形的轨迹。根据转子叠片组的几何形状和/或确定的感生电压，因此能够确 定转子的旋转频率和/或转子角度。根据该确定的转子频率和/或确定的转子角度可W实 现将变流器接通到旋转的磁阻电机上。因此，变流器能够W简单的和可靠的方式转速正确 地和相位正确地与磁阻电机电连接。
[0011] 优选地，在定子绕组处的感生电压借助电压传感器来测量。为此，例如能够设置相 应的电压传感器，该电压传感器测量在定子绕组的各两个导体或者两个相位之间的电压。 测量的感生电压然后可W传输到控制装置。控制装置可W例如运样地设计，即根据测量的 感生电压提供空间矢量信号。因此，感生到定子绕组中的电压能够简单和可靠地确定。
[0012] 在另外的设计方案中，控制装置具有电流调节器，借助电流调节器提供用于变流 器的预定电流的调节参数。同时，在该设计方案中能够在电流调节器的输出端处获得调节 器调节参数形式的感生电压并且因此能够放弃用于精确地测量感生电压的传感机构。由此 在该种情况中仅仅通过测量电流并且由于电流与预设的额定值的时间上的偏差产生对感 生电压的评估。
[0013] 在另外的实施方式中，转子频率根据在确定的感生电压的两个相邻最大值之间的 时间间隔来确定。转子频率尤其可W在对感生电压的测量之后确定。在此也可W提出，即 确定在过零之间的时间间隔和/或在随时间变化的电压的最小值之间的时间间隔。根据在 感生电压的两个相邻最大值之间的时间间隔和/或转子叠片组的已知的几何形状，能够确 定转子频率W及因此确定转子的转速。
[0014] 此外优选地提出，即转子角度根据转子叠片组的几何形状和/或感生电压的时间 变化曲线来确定。根据转子叠片组的几何形状，即磁通闭锁部在叠片组中的布置能够确定 转子的磁极的位置。取决于转子叠片组的几何形状也可W确定，通过转子的哪个区域或者 通过转子的哪些区域引起了感生电压中的最大值。根据该信息能够W简单和可靠的方式确 定转子的转子角度。
[0015] 在另外的设计方案中，控制装置具有用于调整感生电压的相位和频率的相位调节 回路。运种类型的相位调节回路也被描述为相位锁定回路（Phase-Locked Loop P化）。在 相位调节回路的输出端处的高的信号质量能够由此W简单的方式根据调整的感生电压实 现对转子频率和/或转子角度的直接确定。
[0016] 在另外的设计方案中，控制装置具有电流调节器，借助该电流调节器提供用于变 流器的电流。运样的电流调节器能够例如用于根据在电流额定值和所测量的、穿过定子绕 组流动的交流电流之间的调节差来确定感生电压。电流调节器可W提供用于变流器或者变 频器的电流额定值。根据该电流额定值，变频器能够输出用于运行磁阻电机的相应的电流。
[0017] 在另外的设计方案中，控制装置具有至少一个计数器，借助其确定所确定的感生 电压的最大值的数量和/或在所确定的感生电压的两个相邻的最大值之间的时间间隔。相 应的计数器或者计算器也可W用于确定在感生电压的电压过零之间的时间。根据最大值的 时间上的位置能够例如确定转子角度。根据在至少两个相邻的最大值之间的间隔能够W简 单的方式测定转子的转子频率或者转速。
[0018] 用于磁阻电机的变流器的根据本发明的控制装置设计用于执行根据本发明的方 法。运样的控制装置例如能够包括相应的信号处理器。在控制装置上可W引入用于运行的 相应的控制编码。因此能够W简单和成本低廉的方式提供用于磁阻电机的变流器的控制装 置。
[0019] 根据本发明的驱动装置包括磁阻电机、与磁阻电机电连接的变流器，和根据本发 明的控制装置W操控变流器。磁阻电机尤其设计为没有减震笼的同步磁阻电机。变流器尤 其可W设计成变频器。运样的驱动装置能够例如用于累或者用于通风装置。
[0020] 基于根据本发明的方法提出的优选的设计方案和其优点也相应地适用于根据本 发明的控制装置W及适用于根据本发明的驱动装置。
[0021] 本发明的另外的优点由附图和附图描述给出。所有当前在说明书中所述的并且特 征组合W及接下来在附图描述中所提及的和/或在图中单独示出的特征和特征组合不仅 仅能W相应给出的组合应用，而且也能W另外的组合应用或者也能单独应用。
【附图说明】
[0022] 现在根据优选的实施例W及参考附图进一步描述本发明。图中示出：
[0023] 图1是同步磁阻电机的定子坐标系和转子坐标系；
[0024] 图2是磁阻电机的转子坐标系，其中示出电流矢量和磁通量矢量W及其轨迹；
[0025] 图3是定子坐标系，其中示出电流矢量、磁通量矢量和电压矢量W及其轨迹；
[0026] 图4是从定子出发