專利名稱：基于測量輸出電流和輸出電壓的轉(zhuǎn)矩觀測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于估算利用變頻器(Umrichter)饋電的、用于車輛的三相驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)矩的方法，其中，三個相線路從變頻器通向驅(qū)動電動機。除此之外，本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的用于車輛的驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
在電牽引驅(qū)動中(例如在電動汽車的情況下)，為了確保轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，應(yīng)該保證在車輪上將由一個車輛控制裝置所規(guī)定的額定轉(zhuǎn)矩很大程度上正確地轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H轉(zhuǎn)矩。通過額定值和實際值的比較可以推斷出驅(qū)動裝置的沒有故障的運行，并因此推斷出轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性的保持情況。因此轉(zhuǎn)矩的求取是一個重要的安全性特征。實際轉(zhuǎn)矩因此應(yīng)該利用與控制器分支獨立無關(guān)的工作裝置來確定(轉(zhuǎn)矩觀測器)，在該控制器分支里由調(diào)節(jié)用電子裝置提供額定值。轉(zhuǎn)矩的額定值是已知的(直接由一個行駛控制裝置的調(diào)節(jié)規(guī)則可用的)，而實際轉(zhuǎn)矩則僅僅很復(fù)雜地才能直接測量到。商業(yè)通用的轉(zhuǎn)矩測量軸可能由于空間位置、重量和成本等原因而沒有應(yīng)用在車輛上。因此必須采用一種估算-或者說計算方法來代替轉(zhuǎn)矩的測量，這些方法基于可以按更加簡單的途徑來測量的參量。對于車輛的電驅(qū)動來說通常采用三相電動機或者說交流電動機。這種交流電動機通常由中間電路通過變頻器來控制(見圖I)。變頻器由調(diào)節(jié)用電子裝置或者說調(diào)節(jié)裝置來控制。只要變頻器脈動且調(diào)節(jié)裝置工作，那么就可以應(yīng)用電流實際值和電壓額定值來計算轉(zhuǎn)矩。先決條件是電壓額定值一定程度上正確地被轉(zhuǎn)變成實際值。由電壓和電流可以求出變頻器的瞬時功率。利用合適的濾波器可以得到有功部分，它在電動機里大部分(需減去定子和轉(zhuǎn)子的損耗)被轉(zhuǎn)變成機械功率。這種功率P則對
應(yīng)于轉(zhuǎn)矩M乘以角速度2 π 111^，按照公式
權(quán)利要求
1.一種用于估算利用變頻器(5)饋電的、用于車輛的三相驅(qū)動電動機(I)的轉(zhuǎn)矩(M)的方法，其中，三個相線路(6，7，8)從所述變頻器(5)通向所述驅(qū)動電動機(1)，其特征在于， -分別測量在所述三個相線路(6，7，8)中的至少第一個和第二個相線路中的電流強度(il， i2, 3), -分別測量在所述三個相線路上的電壓(ul，u2，u3), -由所述測量的電流強度或者所述測量的電壓求出旋轉(zhuǎn)磁場頻率(f)，和 -由所述測量的電流強度、所述測量的電壓和所述求出的旋轉(zhuǎn)磁場頻率求出所述轉(zhuǎn)矩(M)的估算值(M)q
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述三個相線路(6，7，8)上的所述電壓(ul，u2，u3)利用Σ - Λ-方法進(jìn)行測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，在所述三個相線路(6，7，8)中的電流(il，i2, i3)利用Σ - Λ-方法進(jìn)行測量。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，為了求出所述估算值(眾)，計算出功率值作為第一個和第二個部分功率值之和，其中，所述第一個部分功率值等于在所述第一個相線路(6)中的電流強度(iI)和在所述三個相線路中的所述第一個相線路和所述第三個相線路(8)之間的第一個相間電壓U13)的乘積，并且其中所述第二個部分功率值等于在所述第二個相線路(7)中的電流強度(i2)和在所述第二個相線路和所述第三個相線路之間的第二個相間電壓U23)的乘積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述功率值利用低通濾波器(15)來濾波，以便得到所述變頻器(5)的平均有效電功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，提供用于在所述驅(qū)動電動機(I)中的損耗的損耗功率模型(17)，并且為了求出由其估算出所述轉(zhuǎn)矩(M)的旋轉(zhuǎn)磁場功率，從所述變頻器的所述平均有效電功率中減去一個利用所述損耗功率模型得到的損耗功率。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，即使關(guān)斷所述變頻器(5)，也隨后估算出所述轉(zhuǎn)矩。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，以一種接通順序?qū)λ鰷y量的電壓(u I，u2，u3 )進(jìn)行可信度測試，在所述接通順序中這樣來控制所述變頻器(5 )，即在所有三個相線路(6，7，8)中施加相同的電壓，從而在所述相線路(6，7，8)中所測量的電流強度(il， 2, i3)分別為零。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，以下述方式對所述測量的兩個電流強度(il，i2)進(jìn)行可信度測試，即在所述第三個相線路(8)中測量第三個電流強度(i3)，并且三個電流強度之和為零。
10.一種用于車輛的驅(qū)動裝置，具有 -變頻器(5)， -三相驅(qū)動電動機(I )， -三個從所述變頻器通向所述驅(qū)動電動機的、用于給所述驅(qū)動電動機饋電的相線路(6,7,8), 其特征在于，-電流測量裝置，用于分別測量在至少兩個所述相線路中的電流強度(il，12, 3), -電壓測量裝置，用于分別測量在所述三個相線路上的電壓Ul，u2，u3), -計算裝置，用于由所述測量的電流強度或者所述測量的電壓求出旋轉(zhuǎn)磁場頻率，-估算裝置，用于由所述測量的電流強度、所述測量的電壓和所述求出的旋轉(zhuǎn)磁場頻率求出所述轉(zhuǎn)矩的估算值(#)。
全文摘要
用于車輛的驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)矩應(yīng)該能夠被可靠地估算。因此本發(fā)明涉及一種用于估算利用變頻器(5)饋電的、用于車輛的三相驅(qū)動電動機(1)的轉(zhuǎn)矩的方法，其中，三個相線路(6，7，8)從變頻器(5)通向驅(qū)動電動機(1)。分別測量在至少兩個相線路中的電流強度(i1，i2，i3)，和分別測量在三個相線路(6，7，8)上的電壓(u1，u2，u3)。由測量的電流強度或者測量的電壓求出旋轉(zhuǎn)磁場頻率(f)。最后由測量的電流強度、測量的電壓和求出的旋轉(zhuǎn)磁場頻率估算出轉(zhuǎn)矩。
文檔編號H02P21/14GK102868354SQ201210236299
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者恩里科·福奇斯, 托馬斯·格策, 斯特芬·黑爾米希, 漢斯-喬治·克普肯, 斯特凡·弗爾克爾 申請人:西門子公司