用于调节马达的方法、相应被调节的马达以及具有这种马达的压缩机系统

背景技术

已经提出了一种用于调节马达、尤其是电换向马达的方法，其中在调节回路中的至少一个方法步骤中求取控制变量，根据该控制变量至少部分补偿马达的运行参数的波动。

发明内容

本发明基于一种用于调节马达、特别是电换向马达的方法，其中在调节回路中的至少一个方法步骤中求取控制变量，根据该控制变量至少部分补偿马达的运行参数的波动。

提出，该方法包括至少一个适配步骤，在其中将所求取的控制变量与适配变量相关联，以便抵消运行参数的至少一种谐波振荡。马达优选地驱动负载，例如压缩机、泵、车辆、工具、执行器等。尤其负载具有一工作循环，该工作循环包括对马达具有不同功率需求的至少两个相。该方法尤其设置用于将运行参数调整至额定值并且特别是在负载的整个工作循环期间保持其恒定，特别是尽管马达上的负载的功率需求随时间变化，特别是周期性变化。“设置”尤其应理解为专门设立、专门编程、专门设计和/或专门装备。对象设置用于特定功能的事实尤其应理解为该对象在至少一个应用和/或运行状态下实现和/或实施该特定功能。

运行参数优选地构造为转速。替代地工作参数构造为转矩或磁通量。调节回路优选地包括运行参数调节器。尤其运行参数调节器在该方法的调节步骤中将运行参数的实际值与额定值的偏差处理成控制变量。调节回路优选地包括马达控制部。尤其在该方法的调节步骤中，马达控制部将控制变量转换成调整变量，特别是转换成电压和/或电流，以便设定马达的运行参数的实际值。运行参数的实际值可以例如通过马达上的调节回路的霍尔传感器来测量，或者可以通过无传感器的方法、特别是通过评估至少一个调整变量来求取。

尤其如果运行参数调节器的响应时间慢于负载的功率需求的时间的、特别是周期性的变化，则可能发生运行参数的谐波振荡，特别是随着负载的功率需求变化的频率分量或其谐波。适配步骤尤其设置用于抵消运行参数的至少一种谐波或多种谐波。优选地在信号技术方面在调节步骤和调整步骤之间来执行适配步骤。马达的包括马达的调节回路的调节单元优选地附加地包括谐波调节器。优选地，谐波调节器创建适配变量。尤其在适配步骤中，谐波调节器通过与适配变量相关联来适配控制变量的值。例如，谐波调节器将控制变量和适配变量彼此或者相互相加、相减、相乘、相除和/或卷积。借助适配变量，谐波调节器优选地将与运行参数的时间变化、特别是周期性变化相对应的变化施加到控制变量。比较变化“相应的变化”尤其应理解为具有相对于比较变化的时间平行的走势或比较变化的平滑平均值的变化，尤其与比较变化具有相同频率或具有除以自然数的频率的走势。

适配步骤特别优选地保持谐波振荡的幅度至少低于最大允许值。适配变量优选地改变、特别是周期性地改变马达的功率提供，特别是在保存运行参数的当前值的情况下。

通过根据本发明的设计方案，可以有利地将马达负载系统的振荡发生的风险保持得低。尤其能够有利地抑制马达负载系统发生的振荡，特别是能够有利地将发生的振荡的幅度保持得低。该马达尤其可以有利地在多种负载下运行。尤其马达还可以有利地以稳定的方式驱动具有功率需求波动的负载。此外有利地可以安静地运行马达。

还提出，在该方法的至少一个方法步骤中，借助另一调节回路来设定适配变量。尤其另一调节回路包括谐波调节器。优选地，调节回路和另一调节回路部分重叠地构造。尤其另一调节回路包括马达控制部。该另一调节回路优选地具有至少一个支路，该至少一个支路不是该调节回路的一部分并且尤其在该至少一个支路中布置有谐波调节器。调节回路优选地具有至少一个支路，该至少一个支路不是另一调节回路的一部分，并且尤其在该至少一个支路中布置有运行参数调节器。尤其另一调节回路处理来自马达的反馈。尤其谐波调节器根据反馈创建适配变量。作为另一调节回路的替代，谐波调节器从存储在调节单元的存储器中的表格资料、模型或马达负载系统的近似函数中求取适配变量。通过根据本发明的设计方案，可以省去在运行的准备阶段对马达和负载的相互作用的精确检测和/或建模。尤其马达可以有利地灵活地对可能发生的负载波动做出反应。

此外提出，在该方法的至少一个方法步骤中，根据运行参数的实际值来设定适配变量。尤其在另一调节回路的反馈中，运行参数的实际值被传送到谐波调节器。尤其谐波调节器根据运行参数的实际值来求取适配变量。在替代的设计方案中，与运行参数不同的另一运行参数在反馈中被传送到谐波调节器。特别优选地将转速的实际值传输到谐波调节器。替代地将马达的转矩或磁通量的实际值传送到谐波调节器。特别优选地，特别是除了运行参数之外，还将马达的转子相对于马达的定子的转动位置传送到谐波调节器。通过根据本发明的设计方案，可以有利地灵活地创建适配变量。此外，该方法可以有利地利用很少的附加组件来实现成调节回路。

此外提出，在方法的至少一个方法步骤中为了设定适配变量来确定谐波振荡的特征变量。尤其谐波调节器借助反馈、特别是运行参数的实际值来求取特征变量。尤其谐波调节器分析反馈，特别是关于谐波振荡的运行参数的实际值。例如谐波调节器实施傅里叶变换、特别是快速傅里叶变换(FFT)，以便求取运行参数的谐波振荡、特别是所有振荡的特征值。尤其该特征变量构造为傅里叶幅度或者从谐波振荡的傅里叶幅度中计算。替代地谐波调节器解调反馈、特别是运行参数的实际值。尤其特征值是谐波振荡的幅度或者从谐波振荡的幅度中计算。尤其谐波调节器处理马达转子的转动位置用于分析反馈、特别是运行参数的实际值。通过根据本发明的设计方案，可以有利地以有针对性的方式针对谐波振荡调整适配变量。尤其可以有利地将过度控制的风险保持得低。尤其谐波振荡可以有利地被隔离地补偿。

此外提出，在该方法的至少一个方法步骤中，根据谐波振荡的时间恒定的谐波额定值来创建适配变量。尤其谐波额定值将特征值调节至谐波额定值。谐波调节器优选地产生谐波控制变量，该谐波控制变量尤其被进一步处理成适配变量。尤其谐波调节器改变谐波控制变量，直到特征值与谐波额定值的偏差位于谐波额定值周围的公差带内。替代地，谐波额定值是特征值的阈值，其中谐波调节器尤其改变谐波控制变量直到特征值下降到谐波额定值以下。谐波额定值优选地存储在调节单元的存储器中并且尤其是不可改变的。谐波额定值特别优选地等于零。替代地谐波额定值具有非零值。用于运行参数的另一谐波振荡的另一谐波额定值可以等于该谐波额定值或者具有与该谐波额定值不同的值。马达负载系统的振荡行为可以有利地通过根据本发明的设计方案来限制。

此外提出，在该方法的至少一个方法步骤中将适配变量创建为三角函数。优选地，谐波调节器将适配变量创建为正弦、余弦或其线性组合。尤其谐波调节器调制谐波控制变量以便创建适配变量。尤其适配变量在调制状态下与控制变量相关联。通过根据本发明的涉及方案，可以有利地以少的花费来实现适配变量。有利地以配置上少的花费，尤其该方法可以用于马达上的任意构造的负载。

此外提出，在该方法的至少一个方法步骤中根据由马达驱动的负载的负载曲线、特别是谐波负载曲线来创建适配变量。负载曲线尤其具有取决于负载的工作循环内的时间位置的负载的功率需求。例如，负载曲线构造为负载力矩谐波谱。尤其负载曲线根据负载和/或马达的转子的转动位置，特别是在恒定转速下构造为负载所需的转矩。优选地在马达的运行的准备阶段求取负载曲线并将其存储在调节单元的存储器中。负载曲线可以例如构造为表格资料、理论曲线、回归曲线等。可选地，负载曲线被分成傅里叶分量。负载曲线优选地构造为标准化的负载曲线。尤其负载曲线的平均值为零。替代地负载曲线具有不同于零的平均值，其例如用于预控制。尤其谐波调节器输出负载曲线作为适配变量，负载曲线尤其根据谐波控制变量，即尤其根据运行参数的实际值适配于谐波振荡的当前表达。尤其谐波调节器根据特征值与谐波额定值的偏差来缩放负载曲线。尤其谐波调节器根据转子的转动位置来实施负载曲线的相移。通过根据本发明的设计方案，该方法可以有利地针对负载进行专门调整。尤其负载的功率需求与由马达提供的负载的偏差可以有利地保持得低。尤其可以有利地有效地抵消、特别是防止谐波振荡的产生。

此外提出，在该方法的至少一个方法步骤中，根据与适配变量相关联的控制变量来设定流向马达的电流，该电流具有与谐波振荡锁相的振动。尤其马达控制部根据与适配变量相关联的控制变量来设定流向马达的电流。尤其该振动具有与谐波振荡或属于谐波振荡的基波振荡相同的频率。尤其基波振荡和谐波振荡具有整数频率比。通过根据本发明的设计方案，尽管负载的功率需求波动，但运行参数可以有利地保持稳定。

还提出，适配变量构造为转矩。优选地，构造为转矩的适配变量与构造为转矩的控制变量相关联。

此外，提出了一种具有至少一个用于执行根据本发明的方法的调节单元的马达。马达优选地构造为电换向马达。尤其马达包括定子和转子。马达优选地包括布置在转子上的至少一个马达轴，特别是用于将转矩传输到负载。马达优选地包括用于设定电压或电流以运行马达的马达控制部。马达控制部可以集成地构造到调节单元中，或者构造为单独的组件。调节单元优选至少包括谐波调节器。调节单元优选地包括存储器，特别是用于存储负载的负载曲线和/或谐波额定值。谐波调节器优选地包括用于创建适配变量、特别是谐波控制变量的积分调节器。尤其马达包括运行参数调节器。运行参数调节器包括例如比例调节器和可选的积分调节器和/或微分控制器(P、PI、PD和/或PID调节器)，用于求取控制变量。运行参数调节器可以集成到调节单元中或者构造为单独的、特别是标准化的组件。通过根据本发明的设计方案可以提供有利的低振荡且特别是低噪音的马达。尤其可以提供一种马达，其尽管功率需求波动仍然可以有利地以稳定的运行参数运行。

此外，提出了一种具有至少一个压缩机和至少一个根据本发明的用于驱动压缩机的马达的压缩机系统。该压缩机系统特别设置用于用在空调设备、热泵、冰箱、真空泵、G-充电器等中。压缩机例如构造为涡旋压缩机、叶片压缩机或往复式活塞压缩机等。优选地，压缩机包括至少一个用于容纳待压缩的流体的压缩机室。压缩机优选地包括(特别是在压缩机室内)至少一个压缩机元件，该压缩机元件特别是偏心地布置在马达轴上。马达优选地设置用于使压缩机元件相对于压缩机室移动并且特别是由此压缩流体。例如，压缩机元件构造为螺旋件、活塞、旋转滑阀等。尤其压缩机是连接到马达的负载。压缩机的工作循环包括例如流体进入压缩机室、通过压缩机元件压缩流体、压缩的流体从压缩机室的流出以及可选地流体进一步进入之前压缩机元件返回到起始位置的重置阶段。尤其马达上的压缩机的功率需求随着流体的压缩程度而增加。尤其马达上的压缩机的功率需求在流体的最大压缩时达到最大值。尤其在流体的入口和/或重置阶段期间，马达上的压缩机的功率需求下降到最小值。通过根据本发明的设计方案使得可以提供有利的低振荡且特别是低噪音的压缩机系统。

根据本发明的方法、根据本发明的马达和/或根据本发明的压缩机系统在此不应限于上述的应用和实施方式。尤其根据本发明的方法、根据本发明的马达和/或根据本发明的压缩机系统可以具有与在此所述的各个元件、构件和单元以及方法步骤的数量不同的数量，以便实现此处描述的功能方式。此外在本公开中规定的值范围内，位于所述极限内的值也应当被认为是公开的并且可以以任何方式使用。

附图说明

其他的优点由下面的附图描述得出。附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书包含许多特征的组合。本领域技术人员还将方便地单独考虑这些特征并将它们组合成其他合理的组合。

图1示出了具有根据本发明的马达和压缩机的根据本发明的压缩机系统的示意图，

图2示出了用于实现根据本发明的方法的调节回路和另一调节回路的示意图，

图3示出了不属于调节回路的一部分的另一调节回路的分支的示意图，以及

图4示出了压缩机的示意性的负载力矩谱。

具体实施方式

图1示出了压缩机系统36。压缩机系统36包括至少一个压缩机38。压缩机系统36包括至少一个用于驱动压缩机38的马达12。尤其压缩机38代表连接在马达12上的负载32。压缩机系统36优选地包括壳体53。压缩机38优选地布置在壳体53中。马达12优选地布置在壳体53中。

马达12尤其构造为电换向马达。马达12尤其包括至少一个定子40。定子40优选包括至少一个电磁体。尤其马达12包括转子42。转子42尤其包括至少一个永磁体。尤其马达12包括至少一个马达轴44。马达轴44尤其抗扭地与转子42连接。尤其马达12和压缩机38具有共同的转动轴线。马达12包括至少一个调节单元34，特别是用于调节马达12并且特别是用于向定子40供电。调节单元34设置用于执行方法10，该方法在图2至4中更详细地解释。

压缩机38例如构造为涡旋压缩机。尤其压缩机38包括至少一个偏心螺旋件46作为压缩机元件。偏心螺旋件46优选抗扭地并且特别是偏心地布置在马达轴44上。压缩机38优选地包括至少一个固定螺旋件48。固定螺旋件48特别地刚性地与壳体53连接。固定螺旋件48和偏心螺旋件46特别地布置成啮合在一起。压缩机38优选地包括压缩机室，该压缩机室特别地至少由壳体53界定。尤其偏心螺旋件46和固定螺旋件48布置在压缩机室中。压缩机38包括，特别是在壳体53上的流体入口50，用于允许待压缩的流体进入压缩机室，特别是进入固定螺旋件48和偏心螺旋件46之间的中间空间。压缩机38优选地包括，特别是在壳体53上的流体出口52，用于来自压缩机室、尤其是来自固定螺旋件48和偏心螺旋件46之间的中间空间的压缩流体的流出。

图2示出了用于调节马达12的方法10。尤其方法10设置用于调节马达12的至少一个运行参数，特别是保持其恒定。运行参数特别优选构造为转速。在方法10的至少一个方法步骤中，在调节回路14中求取控制变量16。控制变量16尤其由调节单元34的运行参数调节器在方法10的调节步骤56中求取。运行参数调节器尤其根据运行参数的实际值24来求取控制变量16。尤其在方法10的比较步骤54中，调节单元34将运行参数的实际值24与运行参数额定值进行比较。运行参数调节器尤其根据运行参数的实际值24与运行参数额定值的偏差来求取控制变量16。尤其控制变量16构造为转矩。适配变量20优选地构造为转矩。尤其调节单元34的马达控制部根据控制变量16在方法10的马达控制步骤58中创建调整变量68。调整变量68尤其构造为电流或电压。尤其调整变量68在方法10的马达运行60中，设定由马达12提供的功率并且尤其设定运行参数。尤其在马达运行60期间，调节单元34监测运行参数。尤其调节单元34借助无传感器的方法创建运行参数的实际值24。调节单元34优选地求取在马达运行60期间转子42相对于定子40的转动位置64。尤其马达控制部根据转子42的转动位置64创建调整变量68。运行参数调节器、马达控制部以及转子42和定子40特别地形成调节回路14。根据控制变量16，马达12的运行参数的波动至少部分地被补偿，特别是通过调节回路14。

方法10包括至少一个适配步骤18。在适配步骤18中，所求取的控制变量16与适配变量20相关联。适配步骤18设置用于抵消运行参数的至少一种谐波振荡。尤其在适配步骤18中，适配变量20被添加到控制变量16。控制变量16与适配变量20相关联特别是形成被适配的控制变量66。马达控制部特别优选地根据被适配的控制变量66创建调整变量68。适配变量20特别是由调节单元34的谐波调节器在方法10的谐波调节62中创建。谐波调节62的细节在图3中示出。适配变量20借助另一调节回路22来设定。尤其谐波调节器、马达控制部、定子40和转子42形成另一调节回路22。尤其调节回路14和另一调节回路22部分地、尤其仅部分重叠地构造。适配变量20由谐波调节器根据运行参数的实际值24来设定。尤其适配变量20由谐波调节器根据转子42的转动位置64来设定。

图3示出了谐波调节62的方法步骤。尤其谐波调节62包括特征值求取步骤70。在特征值求取步骤70中，为了设定适配变量20确定谐波振荡的特征变量26。尤其在特征值求取步骤70中，谐波调节器分析运行参数的实际值24。谐波调节器特别优选地在特征值求取步骤70中执行运行参数的实际值24的解调。尤其谐波调节器将实际值24的载波带传输到实际值24的基带。替代地，谐波调节器在特征值求取步骤中执行运行参数的实际值24的快速傅里叶变换70。尤其谐波调节器根据转子42的转动位置64创建特征值26。特征值26特别优选地构造为谐波振荡的幅度。

谐波调节62特别包括谐波调整步骤72。在谐波调整步骤72中，特征变量26尤其与谐波额定值28进行比较。谐波额定值28特别优选地等于0。尤其谐波调节器在谐波调整步骤72中求取特征变量26与谐波额定值28的偏差。适配变量20根据谐波振荡的时间恒定的谐波额定值28创建。尤其谐波调节器在谐波调节步骤74中根据谐波额定值28创建谐波控制变量75。尤其谐波调节器在谐波调节步骤74中求取抵消运行参数的谐波振荡的转矩。尤其在谐波调节步骤74中，谐波调节器根据特征值26与谐波额定值28的偏差来设置适配变量20的幅度和/或相位位置。

谐波调节62特别包括调制步骤76。在调制步骤76中，适配变量20创建三角函数。尤其适配变量20与谐波振荡具有整数频率比。适配变量20优选地具有与谐波振荡相同或更低的频率，特别是基频。替代地或附加地，在调制步骤76中根据由马达12驱动的负载32的谐波负载曲线30来创建适配变量20。可选地，谐波负载曲线30通过三角函数来近似。尤其适配变量20根据转子42的转动位置64创建。尤其在调制步骤76中，与转子42的转动位置64同步地创建适配变量20。在马达控制步骤58(参见图2)中，根据与适配变量20相关联的控制变量16设定流向马达12的电流，该电流具有与谐波振荡锁相的振动。

图4示例性示出了负载32、特别是压缩机38的谐波负载曲线30。尤其在图4中，负载32所需的转矩78相对于负载32的负载转动位置80被绘制，特别是在恒定转速下。负载转动位置80优选地与转子42的转动位置64相同。替代地，马达12和压缩机38之间的传动比存储在调节单元的存储器中。替代地，例如利用霍尔传感器、光栅等来检测负载转动位置80。尤其负载32所需的转矩78在负载32的工作循环期间具有最大值82和最小值84。尤其负载32所需的转矩78在最小值84和最大值82之间振动。运行参数调节器和控制变量16尤其调节负载32所需的转矩78的平均值86。谐波调节器和适配变量20尤其形成最大值82和最小值84之间的振动。尤其适配变量20设置用于至少部分地补偿由马达12提供的转矩特别是在恒定转速下与负载32所需的转矩78的偏差。尤其谐波负载曲线30在谐波调节步骤74中根据特征值26与谐波额定值28的偏差被缩放。尤其谐波负载曲线30在调制步骤76中与转子42的转动位置64同步。