ES2379105T3 - Determinación del ángulo de rotación de un motor eléctrico - Google Patents

Determinación del ángulo de rotación de un motor eléctrico Download PDF

Info

Publication number
ES2379105T3
ES2379105T3 ES07109083T ES07109083T ES2379105T3 ES 2379105 T3 ES2379105 T3 ES 2379105T3 ES 07109083 T ES07109083 T ES 07109083T ES 07109083 T ES07109083 T ES 07109083T ES 2379105 T3 ES2379105 T3 ES 2379105T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
motor
model
electric motor
rotation angle
current signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES07109083T
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Brosche
Stefan Heimburger
Hartmut Krueger
Joachim Selinger
Matthias Bitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2379105T3 publication Critical patent/ES2379105T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/2855Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/12Observer control, e.g. using Luenberger observers or Kalman filters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/18Controlling the angular speed together with angular position or phase
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/0094Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors wherein the position is detected using the ripple of the current caused by the commutator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/292Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
    • H02P7/295Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC of the kind having one thyristor or the like in series with the power supply and the motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

Procedimiento para determinar un ángulo de rotación (Φb) de un motor eléctrico, en donde la determinación de un ángulo de rotación inversa (Φrueck) del motor eléctrico (1) se realiza después de su desconexión, con base en una señal de corriente del motor (Im) y una señal de tensión del motor (Um) con los pasos:- detección de un segundo paso por cero de la señal de corriente del motor (Im) después de la desconexión del motor eléctrico (1), y - determinación del ángulo de rotación inversa (Φrueck) mediante una valoración basada en modelo de la señal de corriente del motor (Im) y de la señal de tensión del motor (Um), en donde se define un inicio de la rotación inversa después del segundo paso por cero de la señal de corriente del motor (Im) después de la desconexión del motor eléctrico (1).

Description

Determinación del ángulo de rotación de un motor eléctrico
Estado de la técnica
La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para determinar el ángulo de rotación de un motor eléctrico.
Manifiesto de la invención
Para determinar la posición de motores de corriente continua conmutados mecánicamente se usan normalmente sensores Hall. Otros procedimientos se basan en un conteo del rizado que se produce a causa del proceso de conmutación mecánico en la señal de corriente del motor. Estos procedimientos de conteo del rizado se describen por ejemplo en los documentos DE 100 28 033, DE 100 28 035 a DE 100 28 041 y en el documento US 20030111996. Aquí se separan de la mejor manera posible los rizados causados por conmutación mediante filtrado (paso alto, paso bajo, paso banda), antes del verdadero conteo, de la señal de corriente.
En el documento DE 197 29 238 C1 se propone un procedimiento que, con ayuda de un modelo de estado de motor, de un detector de rizado y de una unidad de valoración post-conectada, establece el número de revoluciones del motor y de aquí la posición del motor o del actuador. El número de revoluciones se determina aquí de la separación temporal de los procesos de conmutación reconocidos y se compara con el número de revoluciones estimado con base en el modelo de estado de motor. La unidad de valoración establece después el valor del número de revoluciones en cada caso probable y, a partir del valor del número de revoluciones mediante integración respecto al tiempo de medición, el ángulo de rotación.
Del documento DE 199 25 327 A1 se conoce un procedimiento para la vigilancia y el control electrónicos de un proceso para graduar piezas móviles, en especial ventanas y techos corredizos de un vehículo de motor, paragarantizar una protección contra aprisionamiento. Éste presenta al menos los siguientes pasos: alimentación de magnitudes inicial y salida características del proceso hasta una instalación de reconocimiento, localización y optimización de magnitudes de proceso normales de un modelo archivado en la instalación de reconocimiento y que describe el proceso, valoración de los parámetros normales mediante la comparación con magnitudes de proceso archivadas en la instalación de reconocimiento, establecimiento de una magnitud de corrección para el proceso en función de la comparación, y participación en el proceso mediante la alimentación de la magnitud de corrección establecida al proceso.
El documento WO2006/069635 da a conocer un procedimiento para establecer la posición de una unidad de ajuste accionada por un motor eléctrico, en el que se determina un número de revoluciones de motor a partir de un modelo de motor, el número de revoluciones se integra respecto a un espacio de tiempo y se determina la posición de la unidad de ajuste mediante la multiplicación del resultado de la integración por un factor de proporcionalidad. En el momento de desconexión el modelo de motor tiene en cuenta una marcha en inercia del motor eléctrico.
El documento EP 1 659 683 A1 da conocer un procedimiento para establecer una parte alterna de una corriente de un motor de corriente continua, provocada por un proceso de conmutación, en donde el procedimiento comprende una medición de la corriente, una estimación de un parte de corriente continua de la corriente y un establecimiento de una diferencia entre la parte de corriente continua estimada y la corriente medida.
Asimismo se conocen de la técnica de regulación y de la teoría de sistemas procedimientos de estimación de estado apoyados por modelos, con los que pueden estimarse los estados del modelo dinámico de un tramo de regulación (por ejemplo motor DC). De este modo el documento WO 2006/069635 A3 se refiere a un procedimiento para establecer la posición de una unidad de ajuste accionada por un motor eléctrico, en el que se determina un número de revoluciones del motor a partir de un modelo de motor, el número de revoluciones se integra respecto a un espacio de tiempo y la posición de la unidad de ajuste se determina mediante la multiplicación del resultado de la integración por un factor de proporcionalidad. En el momento de desconexión el modelo de motor tiene en cuenta una marcha en inercia del motor eléctrico. Los procedimientos de este tipo reciben el nombre de observadores (observadores de estado o de Luenberger) o filtros (filtro Kalman).
Por ello la tarea que se ha impuesto la presente invención consiste en determinar con más precisión la posición del ángulo de rotación de un motor eléctrico con base en valores de medición para la señal de corriente del motor, es decir de una corriente de inducido, y/o la señal de tensión del motor, es decir de una tensión entre bornes, o bien corregir y/o inicializar una determinación, realizada con base en la señal de corriente del motor y/o la señal de tensión del motor, de la posición del ángulo de rotación del motor eléctrico.
El procedimiento conforme a la invención para determinar un ángulo de rotación de un motor eléctrico se realiza mediante la determinación de un ángulo de rotación inversa del motor eléctrico después de su desconexión, con base en una señal de corriente del motor y una señal de tensión del motor con los pasos:
-
detección de un segundo paso por cero de la señal de corriente del motor después de la desconexión del motor eléctrico, y
-
determinación del ángulo de rotación inversa mediante una valoración basada en modelo de la señal de corriente del motor y de la señal de tensión del motor, en donde se define un inicio de la rotación inversa después del segundo paso por cero de la señal de corriente del motor después de la desconexión del motor eléctrico.
El dispositivo conforme a la invención para determinar un ángulo de rotación de un motor eléctrico presenta, de forma correspondiente,
-
una lógica de medición para detectar un segundo paso por cero de la señal de corriente del motor y de la señal de tensión del motor después de la desconexión del motor eléctrico, y
-
un observador para determinar el ángulo de rotación inversa mediante una valoración basada en modelo de la señal de corriente del motor y de la señal de tensión del motor, en donde se define un inicio del rotación inversa después del segundo paso por cero de la señal de corriente del motor, después de la desconexión del motor eléctrico.
En procedimientos conocidos para determinar el ángulo de rotación se lleva a cabo una determinación angular mediante la valoración de los procesos de conmutación en la señal de corriente. Normalmente pueden extraerse estos procesos de conmutación de la señal de corriente sólo para un funcionamiento del motor con mayores números de revoluciones y pueden comprobarse, en el caso de números de revoluciones muy bajos, de forma muy defectuosa o incluso nula en la señal de la corriente de inducido.
El comportamiento de rotación inversa del motor de corriente continua está caracterizado por movimientos rotatorios lentos y con fluencia. La problemática descrita con relación a la valoración de los procesos de conmutación no se produce en el procedimiento conforme a la invención y en el dispositivo conforme a la invención, ya que estos se basan en un procedimiento de estimación basado en modelo y por ello durante el estado de motor rotación inversa no dependen de la detección de los procesos de conmutación que se producen en la señal de corriente. Aparte de esto, la rotación inversa del motor está caracterizada por dos procesos de paso por cero y cambios de signo de la señal de corriente después de la desconexión, es decir, un rotación inversa del motor sólo tiene lugar si se produce un segundo paso por cero en la señal de corriente.
El procedimiento conforme a la invención y el dispositivo conforme a la invención detectan este paso por cero de la señal de corriente y comienzan, después del reconocimiento, con la estimación del ángulo de rotación inversa. El algoritmo conforme a la invención permite una determinación altamente precisa del ángulo de rotación inversa mediante una valoración basada en modelo de la señal de corriente y de tensión del motor. Por medio de esto se mejoran claramente la precisión y la robustez de una estimación de posición sin sensor (procedimiento SLC). Para el establecimiento del ángulo de rotación inversa no se requiere ninguna valoración del rizado de conmutación. Mediante la determinación del ángulo de rotación inversa pueden calcularse efectos de rotación inversa, que se producen después de la desconexión del motor (a causa de por ejemplo pretensiones mecánicas en árboles, engranajes u otras estructuras accionadas por el motor), y de este modo puede llevarse a cabo, en especial también en el caso de procedimientos reducidos en cuanto a sensores llevarse a cabo, para determinar el ángulo de rotación, una determinación de posición más precisa.
Para la determinación del ángulo de rotación inversa no se necesita ningún sensor angular adicional, incluyendo cables, enchufes y hardware para la valoración de señales. Por medio de esto se hace posible una reducción de los costes del sistema, como está previsto en un procedimiento SLC.
Las reivindicaciones subordinadas muestran perfeccionamientos preferidos de la invención.
El ángulo de rotación inversa se establece según la invención mediante un modelo de motor y/o un modelo de magnitudes perturbadoras, a partir de la señal de corriente del motor y de la señal de tensión del motor. El modelo de motor y/o el modelo de magnitudes perturbadoras están integrados de forma preferida en la parte de simulación de un observador y se optimizan a través de su función de observador, el llamado término de corrección.
Conforme a la invención en el modelo de motor y/o en el modelo de magnitudes perturbadoras se incluyen de forma preferida un engranaje, accionado por el motor eléctrico, y aplicaciones adyacentes al mismo.
Conforme a la invención se incluye de forma preferida, para determinar el ángulo de rotación inversa, un modelo demedición para un dispositivo de medición para la señal de corriente del motor y la señal de tensión del motor. Éste está integrado, en el caso del dispositivo conforme a la invención, también de forma preferida en el observador.
Según la invención, la determinación del ángulo de rotación inversa se inicia de forma preferida después de que se haya desconectado el motor eléctrico. Aquí presenta el dispositivo conforme a la invención de forma preferida una unidad de detección para determinar una desconexión del motor eléctrico y para el inicio subsiguiente de la determinación del ángulo de rotación inversa.
El procedimiento y el dispositivo según la invención se utilizan de forma preferida para detectar un ángulo de rotación de motor del motor eléctrico, determinado mediante la valoración de señales de los procedimientos de conmutación mecánicos en la señal de corriente del motor, para el caso de que se produzcan fenómenos de rotación inversa de los mismos, y para corregir y/o inicializar el ángulo de rotación de forma correspondiente al ángulo de rotación inversa real.
El procedimiento conforme a la invención y el dispositivo conforme a la invención están integrados de forma preferida en aparatos de control de asiento para asientos de automóvil o en aparatos de control para techos corredizos, elevalunas o ajustadores de flaps.
Descripción breve del dibujo o de los dibujos
Se deducen ventajas adicionales de la invención de la siguiente descripción del dibujo. En los dibujos se han representado a modo de ejemplo ejemplos de ejecución de la invención. Los dibujos, la descripción y las reivindicaciones contienen numerosas particularidades en combinación o designadas como ejemplo de ejecución preferido de la invención. El experto considerará las particularidades convenientemente también de forma aislada y/o las reunirá en otras combinaciones convenientes.
Aquí muestran:
la figura 1 una estructura básica de una forma de ejecución preferida del dispositivo del procedimiento según la invención,
la figura 2 una estructura del modelo de proyecto de observador conforme a la invención con modelo de motor y de magnitudes perturbadoras,
la figura 3 un diagrama en bloques para la estructura básica del procedimiento de estimación basado en modelo (algoritmo de observador o filtro) para determinar el ángulo de rotación inversa según la invención, y
la figura 4 una comparación en la señal medida y la estimada así como una comparación entre el ángulo de rotación inversa medido y el normalizado reconstruido.
Forma(s) de ejecución de la invención
En la figura 1 se ha representado la estructura básica de una forma de ejecución preferida del sistema conforme a la invención. El sistema se basa en la medición de la tensión que cae en el motor (tensión entre bornes), así como en la corriente que fluye en el motor (corriente de inducido). Para esto se miden en el motor 1 la tensión entre bornes UM y la tensión UR que cae a través de una resistencia Shunt 9 conectada en serie al motor 1. La tensión de alimentación para el motor Ubatt se aplica a través del circuito serie formado por el motor 1 y la resistencia Shunt 9. La tensión entre bornes analógica UM y la tensión UR que cae a través de la resistencia Shunt 9 se amplifican en una unidad de detección 10, se filtran en paso bajo (fitro Anti-Aliasing), se digitalizan (conversión A/D) y se convierten en un pre-tratamiento en las señales digitalizadas tensión entre bornes UM así como corriente de inducido Im.
A continuación se valoran entonces las señales digitalizadas tensión entre bornes UM y corriente de inducido Im con ayuda del sistema conforme a la invención y, por medio de esto, se determina el ángulo de rotación del motor buscado <e. El sistema conforme a la invención puede materializarse por ejemplo mediante un µC o un hardware específico adecuado (FPGA, ASIC, etc.), así como una estructura discreta. En la figura 1 se ha representado a modo de ejemplo el conexionado del motor, en caso de usarse solamente una resistencia Shunt 9, sin el conmutador necesario para la activación del motor 1 (relé, transistor, etc.). Un conexionado con ayuda de dos resistencias Shunt (no representadas), aplicadas en cada caso al borne de motor inferior y al superior y conectadas en serie al motor1, es igualmente posible, aunque no es esencial para el sistema conforme a la invención.
La forma de ejecución preferida del sistema conforme a la invención mostrada en la figura 1, para determinar el ángulo de rotación del motor buscado <e, se compone fundamentalmente de un observador 3 y de una
determinación de ángulo erróneo 4. El observador 3 contiene un modelo de motor 2, cuyos parámetros, por ejemplo inductividad, resistencia, constante del motor, fricción y elasticidades de engranaje, se establecen con base en la tensión de motor digitalizada Um y en la corriente de motor digitalizada Im y, dado el caso, en una frecuencia angular estimada We mediante una estimación de parámetros 8. Con ayuda del observador 3 se estiman a continuación los estados del motor 1, por ejemplo corriente Ib, frecuencia de rotación Wb y el ángulo de rotación <b y, dado el caso, también el momento de carga ML y otros estados específicos de la aplicación. En el caso de una precisión suficiente del modelo de motor 2 o de los parámetros estimados, así como del conocimiento de todas las magnitudes inicial, el observador 3 puede funcionar también como simulador uro, es decir sólo con el modelo de motor 2 sin función de corrección conectada posteriormente del observador 3. Debido a que una estimación así de los estados del motor y de otros estados específicos de la aplicación puede encontrarse en la bibliografía técnica, por ejemplo O. Föllinger: Técnica de regulación: Introducción a los métodos y su aplicación, 8ª edición, Hüthig GmbH, Heidelberg, 1994, y H. Unbehauen, Técnica de Regulación, tomo 1: Procedimientos clásicos para el análisis y la síntesis de sistemas de regulación continuos lineales, sistemas de regulación Fuzzy, 12ª edición, Vieweg, 2002, así como en el documento DE 197 29 238 C1, ésta no se describe aquí con más detalle. Como magnitudes de realimentación para el observador pueden utilizarse aquí una o varias de las magnitudes de estado de la corriente de motor digitalizada Im (medida), de la frecuencia estimada We y del ángulo estimado <e.
En una unidad de tratamiento de señales de corriente 5 se extrae la señal de rizado de corriente If, a través de procedimientos de filtrado adecuados.
Con ayuda de la señal de rizado de corriente If filtrada se lleva a cabo a continuación tanto una estimación de frecuencia mediante una unidad de estimación de frecuencias 7, que a su vez sirve de señal inicial para la estimación de parámetros llevada a cabo mediante la unidad de estimación de parámetros 8, como una determinación de ángulo erróneo en la unidad comparadora 4. Con ayuda de la determinación de ángulo erróneo se pretende establecer y a continuación corregir el error £<b = <b - < del ángulo de rotación del motor <b estimado por el observador, es decir la desviación entre el ángulo de rotación del motor estimado <b mediante el modelo de motor 2 y el ángulo de rotación del motor real <. Para esto se valora la posición de fase del rizado de corriente provocado por los procesos de conmutación mecánicos. La unidad comparadora entrega después el ángulo estimado <e corregido. La unidad comparadora 4 obtiene, para corregir y/o inicializar el ángulo estimado <b, también el ángulo de rotación inversa <rueck determinado según la invención por un segundo observador/filtro 21.
Para determinar el ángulo de rotación inversa de un motor DC se usa un procedimiento de estimación basado en modelo. Para esto pueden usarse procedimientos de observador (por ejemplo observadores de estado con estructura Luenberger) o procedimientos de filtrado alternativos (por ejemplo filtro Kalman). Ambas variantes de procedimiento citadas se componen de una parte de simulador y de un término de corrección. Para la parte de simulador se aplica un modelo dinámico del tramo (de regulación), es decir del motor DC. El término de corrección se compone de una comparación entre las magnitudes de medición corriente y tensión con las correspondientes magnitudes reconstruidas (con ayuda del procedimiento de estimación basado en modelo). Este ajuste constante entre magnitudes de medición y estimación permite la determinación con elevada precisión del ángulo de rotación inversa.
El modelo dinámico de un motor DC puede representarse mediante un sistema de ecuaciones diferenciales concentradas, de la forma siguiente:
ecuaciones diferenciales:
condiciones iniciales:
con el vector de estado x de las magnitudes de modelo, los valores iniciales x0 del vector de estado, el vector u de las magnitudes inicial y el vector z de las magnitudes perturbadoras desconocidas. Por ejemplo, no se mide el momento de carga aplicado al motor en el dispositivo conforme a la invención y por ello se interpreta como magnitud perturbadora.
Las magnitudes de medición se describen mediante la ecuación de medición
ecuaciones diferenciales:
que representa un modelo para el dispositivo de medición. El momento de carga aplicado así como otras magnitudes perturbadoras que puedan darse se modelan con ayuda de un modelo de magnitudes perturbadoras dinámico, es decir un sistema de ecuaciones diferenciales de la forma
ecuaciones diferenciales:
condiciones iniciales:
Como modelo completo, es decir modelo de motor DC combinado con modelo de magnitudes perturbadoras, se 10 obtiene con ello un modelo de la forma:
ecuaciones diferenciales:
condiciones iniciales:
15 que se utiliza como modelo de proyecto de observador, véase la figura 2. En el modelo de motor así como en el de magnitudes perturbadoras utilizado se incluyen, dado el caso, también el engranaje accionado con ayuda del motor y aplicaciones adyacentes al mismo.
El algoritmo de estimación basado en modelo (observador o filtro 21) se proyecta con ayuda del modelo de proyecto de observador (*). El algoritmo para determinar el ángulo de rotación inversa es un algoritmo de estimación dinámico
20 y tiene la forma principal
con la parte de simulación
y el término de corrección
21b así como con . En el vector
están contenidas con ello las magnitudes medidas realmente, y el
vector contiene las magnitudes correspondientes calculadas con el algoritmo de estimación dinámico, de forma correspondiente al modelo de medición k. El ángulo de rotación inversa se determina mediante la ecuación
en donde C=cT representa la matriz de observación conocida de la técnica de regulación. En el procedimiento conforme a la invención, el momento t=0 caracteriza en las ecuaciones diferenciales (**) el inicio de la rotación inversa, que está caracterizado por el 2º paso por cero de la señal de corriente, véase la figura 4. Este paso por cero se detecta mediante una lógica integrada en la unidad de detección 10 y se activa el algoritmo de estimación del segundo observador 21.
En la figura 2 se ha reproducido la estructura de principio del modelo de proyecto de observador (*). Éste se compone del modelo de motor 2a para el motor de corriente continua, el modelo de magnitudes de observador 2b para tener en cuenta magnitudes perturbadoras que se produzcan así como el modelo de medición 2c. Si es necesario puede ampliarse el modelo para, por ejemplo, tener en cuenta influencias mecánicas en engranajes y estructuras.
El diagrama en bloques para la estructura básica del dispositivo conforme a la invención, para determinar el ángulode rotación inversa, se muestra en la figura 3. Éste se compone de una parte de simulador 21a, del término de corrección 21b, de un modelo de medición 21c así como de una ecuación inicial 21d para el ángulo de rotación inversa estimado <rueck. La parte de simulador 21a contiene una copia del modelo de proyecto de observador (*), al que se conecta posteriormente el término de corrección 21b proyectado. Con ayuda del término de corrección 21b se lleva a cabo una comparación constante entre medición ymess y estimación y, dado el caso, se compensan posibles inseguridades de modelo, por ejemplo inseguridades de parámetros. Para comparar magnitudes de medición y de estimación se utiliza asimismo el modelo de medición 21c, de forma correspondiente al modelo de medición 2c. El factor de amplificación K en el término de corrección 21b se proyecta de tal modo, que el estado
estimado
converge hacia el valor físico real. Por medio de esto puede reconstruirse con elevada precisión el ángulo de rotación inversa <rueck, véase la figura 4, y minimizarse el error de estimación <e. El algoritmo de estimación completo posee con ello las magnitudes medidas corriente y tensión como magnitudes iniciales, que deben utilizarse en función del modelo ya sea como magnitud inicial u de la parte de simulador 21a o como magnitud de medición ymess.
La figura 4 muestra una comparación entre la señal de corriente medida y la estimada, así como del ángulo de rotación inversa estimado con el ángulo de referencia medido. El inicio de la rotación inversa del motor está caracterizado por el segundo paso por cero de la señal de corriente después de la desconexión del motor. El margen de la rotación inversa está indicado para la señal de corriente arriba en la figura 4.
El sistema propuesto conforme a la invención de una determinación sin sensores del ángulo de rotación del motor no sólo puede usarse en motores de corriente continua, sino también con cualquier otro motor que muestre una modulación periódica comparable de la señal de corriente o tensión en función del ángulo de rotación del motor.
El procedimiento propuesto conforme a la invención y el dispositivo propuesto conforme a la invención para determinar el ángulo de rotación inversa no están limitados a su aplicación a procedimientos para determinar el ángulo de rotación del motor, que se basen en una modulación periódica de la señal de corriente o tensión, ya que para esto solamente se tienen en cuenta la señal de corriente y/o tensión después de la desconexión del motor, con relación a los pasos por cero después de la desconexión y con relación a su comportamiento en el caso de movimientos de rotación lentos y con rizado.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para determinar un ángulo de rotación (<b) de un motor eléctrico, en donde la determinación de un ángulo de rotación inversa (<rueck) del motor eléctrico (1) se realiza después de su desconexión, con base en una señal de corriente del motor (Im) y una señal de tensión del motor (Um) con los pasos:
    -
    detección de un segundo paso por cero de la señal de corriente del motor (Im) después de la desconexión del motor eléctrico (1), y
    -
    determinación del ángulo de rotación inversa (<rueck) mediante una valoración basada en modelo de la señal de corriente del motor (Im) y de la señal de tensión del motor (Um), en donde se define un inicio de la rotación inversa después del segundo paso por cero de la señal de corriente del motor (Im) después de la desconexión del motor eléctrico (1).
  2. 2.
    Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de rotación inversa (<rueck) se establece mediante un modelo de motor (2a) y/o un modelo de magnitudes perturbadoras (2b), a partir de la señal de corriente del motor (Im) y de la señal de tensión del motor (Um).
  3. 3.
    Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el modelo de motor (2a) y/o el modelo de magnitudes perturbadoras (2b) están optimizados a través de una función de observador (3).
  4. 4.
    Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque en el modelo de motor (2a) y/o en el modelo de magnitudes perturbadoras (2b) se incluyen un engranaje, accionado por el motor eléctrico (1), y aplicaciones adyacentes al mismo.
  5. 5.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque se incluye, para determinar el ángulo de rotación inversa (<rueck), un modelo de medición (21c, 2c) para un dispositivo de medición para la señal de corriente del motor (Im) y la señal de tensión del motor (Um).
  6. 6.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación del ángulo de rotación inversa (<rueck) se inicia después de que se haya desconectado el motor eléctrico (1).
  7. 7.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza para corregir y/o inicializar un ángulo de rotación de motor (<e) del motor eléctrico (1), determinado mediante la valoración de señales de los procesos de conmutación en la señal de corriente del motor (Im).
  8. 8.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se usa en un aparato de control de asiento para asientos de automóvil y/o en un aparato de control para techos corredizos, elevalunas o ajustadores de flaps.
  9. 9.
    Dispositivo para determinar un ángulo de rotación (<e) de un motor eléctrico (1), que presenta
    -
    una lógica de medición (10) para detectar un segundo paso por cero de la señal de corriente del motor (Im) y de la señal de tensión del motor (Um) después de la desconexión del motor eléctrico (1), y
    -
    un observador (21) para determinar el ángulo de rotación inversa (<rueck) mediante una valoración basada en modelo de la señal de corriente del motor (Im) y de la señal de tensión del motor (Um), en donde se define un inicio de la rotación inversa después del segundo paso por cero de la señal de corriente del motor (Im), después de la desconexión del motor eléctrico (1).
  10. 10.
    Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por un modelo de motor (2a) y/o un modelo de magnitudes perturbadoras (2b) dentro de una parte de simulación (21a) del observador (21).
  11. 11.
    Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado por un modelo de medición (21c) dentro del observador (21).
  12. 12.
    Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por una unidad de detección (10) para determinar una desconexión del motor eléctrico (1) y para el inicio subsiguiente de la determinación del ángulo de rotación inversa (<rueck).
  13. 13.
    Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque está integrado en un aparato de control de asiento para asientos de automóvil y/o en un aparato de control para techos corredizos, elevalunas o ajustadores de flaps.
ES07109083T 2006-07-12 2007-05-29 Determinación del ángulo de rotación de un motor eléctrico Active ES2379105T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006032192 2006-07-12
DE200610032192 DE102006032192A1 (de) 2006-07-12 2006-07-12 Drehwinkelbestimmung eines Elektromotors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2379105T3 true ES2379105T3 (es) 2012-04-20

Family

ID=38577483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES07109083T Active ES2379105T3 (es) 2006-07-12 2007-05-29 Determinación del ángulo de rotación de un motor eléctrico

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1879289B1 (es)
DE (1) DE102006032192A1 (es)
ES (1) ES2379105T3 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019211800B4 (de) 2019-08-06 2022-12-15 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Drehzahl und des Drehwinkels einer Motorwelle eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors
DE102023206078A1 (de) * 2023-06-28 2025-01-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19729238C1 (de) 1997-07-09 1998-08-27 Telefunken Microelectron Verfahren zum Ermitteln der Drehzahl bei mechanisch kommutierten Gleichstrommotoren
DE10359195A1 (de) * 2003-12-17 2005-08-04 Hella Kgaa Hueck & Co. Stellmotor
DE102004056410A1 (de) 2004-11-23 2006-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines durch mechanische Kommutierung eines Gleichstrommotors entstehenden Wechselanteils eines Stroms und Vorrichtung hierfür
DE102004061917A1 (de) 2004-12-22 2006-07-13 Lucas Automotive Gmbh Sensorlose Stellwegmessung insbesondere an einer elektromotorisch betriebenen Feststellbremse

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006032192A1 (de) 2008-01-24
EP1879289A1 (de) 2008-01-16
EP1879289B1 (de) 2012-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8138752B2 (en) Rotation detection apparatus
JP6903193B2 (ja) センサ診断のための方法および装置
US10066965B2 (en) Magnetic field sensor and associated method that can establish a measured threshold value and that can store the measured threshold value in a memory device
KR101810705B1 (ko) 층위치 검출장치
US10845434B2 (en) Magnetic field sensor having a temperature compensated threshold on power up
CN107134955B (zh) 对psm电机的转子位置传感器进行监控的方法和系统
US10270378B2 (en) Arrangement and method for monitoring a PSM-machine
KR102036767B1 (ko) 용량성 효과를 통하여 에너지를 저장하기 위한 모듈을 특성화하기 위한 방법 및 장치
JP2010160112A (ja) 加速度または角速度センサの自己診断装置および自己診断方法、加速度または角速度センサ、ならびに加速度または角速度センサの初期設定方法
CN105572585A (zh) 电机故障检测的系统和方法
ES2379105T3 (es) Determinación del ángulo de rotación de un motor eléctrico
JP2012098188A (ja) 回転角検出システムの異常診断装置
KR101883530B1 (ko) 회전 자계 기계의 속도 및 로터 위치를 검출하기 위한 방법 및 장치
CN105445525A (zh) 在具有霍尔传感器的电流传感器中的过电流识别
CN105446314B (zh) 使用安全机制的传感器系统
DE102006010530A1 (de) Fahrzeugsteuersystem zum Detektieren eines Kurzschlusszustands zwischen redundanten Positionssensoren
KR101436196B1 (ko) 센서의 적어도 하나의 제 1 내부 파라미터를 결정하는 방법
ES2298948T3 (es) Procedimiento y dispositivo para determinar un componente de corriente alterna que se obtiene a traves de conmutacion mecanica de un motor de corriente continua.
CN107709934B (zh) 用于对转子位置角度进行核实的控制线路和方法
CN109923428B (zh) 用于诊断多相电流检测的设备和方法
KR100824027B1 (ko) 차량용 조향축의 조향각 측정장치 및 그 측정 방법
EP3479067B1 (en) Rotational position sensor with tunnel magnetoresistive sensor
CN103917864B (zh) 用于校正传感器元件的测量值的方法
JPH04109371U (ja) 半導体加速度センサの診断回路
US20150025707A1 (en) Method and apparatus for diagnosing inertia sensor