Procedimiento y dispositivo para la adaptación de una zona de número de revoluciones de un motor eléctrico.

Procedimiento para la adaptación de una zona de número de revoluciones de un motor eléctrico

(100) hasta un número de revoluciones máximo posible físicamente, caracterizado por las siguientes etapas:

- realización de un número de mediciones de una magnitud de medición (Uv), que es indicativa de una fuerza electromotriz (Ev) del motor eléctrico (100), dentro de un periodo de tiempo predeterminado;

- cálculo del número (Zsum) de las mediciones realizadas dentro de la duración de tiempo predeterminada;

- adaptación de un valor numérico (Zevent) en función del número calculado (Zsum); y

- adaptación de un número de revoluciones máximo admisible (Nmax) del motor eléctrico (100) en función del valor numérico calculado (Zevent).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/058954.

Solicitante: BSH HAUSGERÁTE GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: CARL-WERY-STRASSE 34 81739 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: ABEL, FALKO, WEIDNER,EBERHARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para controlar los motores sincronos... > H02P6/18 (sin elemento separado para detectar la posición, p. ej. utilizando la fuerza contra-electromotriz de los arrollamientos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para controlar los motores sincronos... > H02P6/12 (Supervisión de la conmutación; Indicación de un fallo de conmutación)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones o métodos para el control de motores... > H02P25/02 (caracterizados por la clase de motor)

PDF original: ES-2543555_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la adaptación de una zona de número de revoluciones de un motor eléctrico La presente invención se refiere a un procedimiento así como a un dispositivo para la adaptación de una zona de número de revoluciones de un motor eléctrico.

Los motores de corriente continua sin escobillas, designados también como motores-BLDC (del inglés: brushless direct current motor) , se utilizan, por ejemplo, como accionamiento de compresor en frigoríficos. El cometido del control del motor de un motor-BLDC es regular los instantes de las conmutaciones, de manera que el movimiento del rotor y los tiempos de las fases de las tensiones aplicadas sean sincrónicos y en fases. En el llamado funcionamiento sin sensor, se mide la fuerza del motor eléctrico, la EMK o bien la contra-EMK del motor y se determina el punto de anulación de la EMK, para sacar a partir de ellos conclusiones sobre la posición del rotor y sobre la base de la posición calculada generar señales de control.

La EMK se puede medir por medio de diferentes procedimientos. Una posibilidad sencilla es la reproducción de la tensión de los terminales sobre una punta de estrella artificial, en la que se puede medir la EMK después de la desmagnetización independientemente del estado de conmutación. Sin embargo, en este procedimiento es un inconveniente el gasto de conmutación adicional condicionado por la punta de la estrella artificial y pérdidas más elevadas.

Como procedimiento sin punta de la estrella adicional es posible utilizar el hecho de que dentro de los tiempos de desconexión de la activación modulada en la amplitud del impulso de los arrollamientos del motor, la tensión de los terminales del rotor sigue directamente la EMK. Los tiempos de desconexión de la modulación de la amplitud del impulso (PWM) representan ventanas de medición, dentro de las cuales se pueden realizar las mediciones. La magnitud necesaria de estas ventanas de medición está determinada por la velocidad del convertidor-A/D para el procesamiento posterior de la señal de medición. Además, antes de la medición hay que esperar la desmagnetización del arrollamiento del motor. Por lo tanto, resulta otra ventana de medición, que está determinada a través del instante de la desmagnetización del arrollamiento del motor y por el instante de la conmutación siguiente. No obstante, la duración de tiempo necesaria para la desmagnetización depende de la carga y se incrementa con la corriente absoluta. En efecto, la duración de tiempo de la desmagnetización se puede reducir a través de medidas de conmutación activas, pero, sin embargo, depende de la carga. En virtud de las escalas de tiempo en al retículo-PWM es difícil tener en cuenta esta dependencia del tiempo por medio de mediciones de la carga.

En el principio descrito anteriormente es necesario, por lo tanto, establecer un valor máximo para el número de revoluciones, que asegura que las ventanas de medición presentes con carga máxima y con número máximo de revoluciones estén siempre todavía dentro de un marco, que posibilita una medición de la EMK. Pero esto significa que la zona de número de revoluciones realmente posible no se agota totalmente con cargas más reducidas.

Tampoco es posible incrementar el número de revoluciones en instantes de medición establecidos más allá de una cierta medida, puesto que entonces existe el peligro de que los puntos de anulación de la EMK sean reconocidos demasiado tarde o no sean reconocidos en absoluto y de esta manera se produce un basculamiento o bien una inestabilidad del motor.

La publicación DE 601 24 121 T2 propone explorar las tensiones en las tres fases del motor, tratarlas matemáticamente, sumarlas para obtener un parámetro, que es proporcionar al número de revoluciones del motor y entonces compararlas entre sí. El resultado de esta comparación determina el momento de la conmutación de las fases.

La publicación DE 699 36 222 T2 publica u sistema y un procedimiento para la detección del la aparición de corrientes punta en motores eléctricos, que solamente utiliza un detector de corriente, que está ajustado a un valor límite.

La publicación DE 698 03 885 T2 publica un dispositivo de control para motores eléctricos, en el que una unidad de control predetermina para las instalaciones de conmutación una frecuencia de conmutación y una duración de la conmutación, que establecidas de tal forma que el valor de la tensión, que se aplica realmente en los arrollamientos, es aquél que corresponde independientemente del estado de conmutación de las instalaciones de conmutación al número de revoluciones y al par motor, que son requeridos por el motor eléctrico.

La publicación DE 699 36 222 T2 publica un sistema y un procedimiento para la protección de un motor eléctrico y su circuito de activación.

Se conoce a partir del documento US 6.184, 645 B1 un regulador para un actuador, que se puede desplazar alrededor de un eje de articulación entre dos topes. Para la regulación se utiliza la EMK de apoyo.

A partir del documento US 4.865.356 se conoce un circuito de conmutación para un motor de corriente continua, que está en conexión con medios para la exploración de una EMF. En este caso, un microcontrolador provoca que la duración de la pausa sea tan larga que son posibles mediciones.

El documento JP 6-307905 se refiere a medidas para reducir en un medidor de flujo electromagnético el desarrollo de ruido y mejorar la relación entre la señal de interferencia y la señal útil.

El documento EP 1 109 309 A1 D4 publica la supervisión de la posición sin sensor de motores eléctricos de reluctancia, en el que se detecta un pico de una corriente de fases y a partir de ello se determina la posición del rotor.

Por lo tanto, un cometido de la presente invención es preparar un procedimiento y un dispositivo para una adaptación de la zona del número de revoluciones de un motor eléctrico, con los que se puede agotar mejor la zona del número de revoluciones posible del motor eléctrico, sin que se produzca un basculamiento del motor.

De acuerdo con una configuración se prepara un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 para la adaptación de la zona del número de revoluciones de un motor eléctrico hasta un número de revoluciones máximo físicamente posible, con las siguientes etapas:

- realización de un número de mediciones de una magnitud de medición, que es indicativa de una fuerza electromotriz del motor eléctrico, dentro de un periodo de tiempo predeterminado;

- cálculo del número de las mediciones realizadas dentro de la duración de tiempo predeterminada;

- adaptación de un valor numérico en función del número calculado; y -Adaptación de un número de revoluciones máximo admisible del motor eléctrico en función del valor numérico calculado.

Con este procedimiento es posible una adaptación dinámica de la zona del número de revoluciones a las condiciones de funcionamiento del motor eléctrico, de manera que con diferentes cargas se puede aprovechar óptimamente la zona del número de revoluciones.

Las mediciones de la magnitud de medición se pueden realizar, respectivamente, dentro de la duración de tiempo predeterminada hasta que se cumple un criterio para el reconocimiento de un punto de anulación de la fuerza electromotriz. Sobre la base del punto de anulación reconocido de esta manera de la fuerza electromotriz se puede provocad de esta manera la siguiente conmutación.

El procedimiento puede presentar, además, las siguientes etapas:

- incremento del valor numérico de un contador de aparición de eventos, en el caso de que el número calculado de mediciones no alcance un primer valor límite,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la adaptación de una zona de número de revoluciones de un motor eléctrico (100) hasta un número de revoluciones máximo posible físicamente, caracterizado por las siguientes etapas:

- realización de un número de mediciones de una magnitud de medición (Uv) , que es indicativa de una fuerza electromotriz (Ev) del motor eléctrico (100) , dentro de un periodo de tiempo predeterminado;

- cálculo del número (Zsum) de las mediciones realizadas dentro de la duración de tiempo predeterminada;

- adaptación de un valor numérico (Zevent) en función del número calculado (Zsum) ; y -adaptación de un número de revoluciones máximo admisible (Nmax) del motor eléctrico (100) en función del 10 valor numérico calculado (Zevent) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las mediciones de la magnitud de medición (Uv) se realizan, respectivamente, dentro de un periodo de tiempo predeterminado, hasta que se cumple un criterio para el reconocimiento de un punto de anulación de la fuerza electromotriz (Ev) .

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el procedimiento presenta, además, 15 las siguientes etapas:

- incremento del valor numérico (Zevent) de un contador de aparición de eventos, en el caso de que el número calculado (Zsum) de mediciones no alcance un primer valor límite (Zth1) , -decremento o reducción del valor numérico (Zevent) del contador de aparición de eventos, en el caso de que el número calculado (Zsum) de mediciones exceda el primer valor límite /Zth1) , y -adaptación del número máximo admisible de revoluciones (Nmax) en función del valor numérico (Zevent) del contador de aparición de eventos.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el número máximo admisible de revoluciones (Nmax) se reduce en el caso de que el valor numérico (Zevent) del contador de aparición de eventos exceda un segundo valor límite (Zth2) .

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el número máximo admisible de revoluciones (Nmax) se incrementa en el caso de que el valor numérico (Zevent) del contador de aparición de eventos no exceda un segundo valor límite (Zth2) .

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el número máximo admisible de revoluciones (Nmax) solamente se incrementa bajo la otra condición de que el número calculado (Zsum) de 30 mediciones exceda un tercer valor límite, que es mayor que el primer valor límite (Zth1) .

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el número máximo admisible de revoluciones (Nmax) solamente se incrementa bajo la condición de que el valor numérico (Zevent) del contador de aparición de eventos no exceda el segundo valor límite (Zth2) durante un periodo de tiempo predeterminado.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la magnitud de 35 medición (Uv) es una tensión de los terminales del motor eléctrico (100) .

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor eléctrico (10) está configurado como motor síncrono, en particular como motor de corriente continua sin escobillas.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de tiempo predeterminada corresponde a un periodo eléctrico (T) del motor eléctrico (100) .

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la duración de tiempo predeterminado corresponde al menos a una ventana de medición (Tm1) entre la desmagnetización y la conmutación de una sección de arrollamiento (130) del motor eléctrico (100) .

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se contabilizan el número de las mediciones para el reconocimiento del punto de anulación de un flanco ascendente de la contra-EMK 45 y el número de las mediciones para el reconocimiento del punto de anulación de un flanco descendente de la contra-EMK con números separados, cuyos valores numéricos (Zrf, Zff) se suman a continuación.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque los valores numéricos (Zrf, Zff) de los contadores se suman ponderados.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuerza electromotriz (Ev) es una contra-EMK inducida durante la rotación del motor eléctrico (100) .

15. Dispositivo la adaptación de una zona de número de revoluciones de un motor eléctrico (100) hasta un número de revoluciones máximo posible físicamente, que está instalado para -realizar un número de mediciones de una magnitud de medición (Uv) , que es indicativa de una fuerza electromotriz (Ev) del motor eléctrico (100) , dentro de un periodo de tiempo predeterminado; -calcular un número (Zsum) de las mediciones realizadas dentro de la duración de tiempo predeterminada; -adaptar un valor numérico (Zevent) en función del número calculado (Zsum) ; y -adaptar un número de revoluciones máximo admisible (Nmax) del motor eléctrico (100) en función del valor 10 numérico calculado (Zevent) .

16. Motor eléctrico que presenta un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14.