用于操作电动机的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于操作由电力电子器件致动的电动机的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中，已知用于保护电动机以防止运转期间过热的各种措施。特别是，当 检测到过热（或过热的风险）时，可以改变电动机的致动以及因此而产生的操作行为，或者 可以完全关断电动机。至今，各种方法已应用于检测过热（或过热的风险）。
[0003] 可以通过例如合适的温度传感器来直接地或间接地检测电动机温度。然而，在这 种情况下，需要专用温度传感器和/或知道电动机温度与另一个部件（例如散热器）的温 度之间的关系。此外，可以使用致动电动机的电力电子器件来测量电动机的绕组电阻，并且 可以根据所述绕组电阻来计算电动机温度（例如参见DE10119201A1)。然而，通常仅可以在 电动机静止时测量电动机的绕组电阻，并且该方法的可靠性依赖于用于计算电动机温度的 公式的效率。此外，为了确定电动机温度，可以利用电动机温度模型来从开始时间处的初始 温度开始计算电动机温度（例如参见DE10361405A1)。该方法的可靠性特别依赖于电动机 温度模型的效率和初始温度的精确性。
【发明内容】
[0004] 本发明基于如下的目：提供一种用于操作电动机的改进的方法和改进的装置，在 该方法和该装置中，可以精确并可靠地确定电动机温度。
[0005] 这一目的通过独立权利要求的教导来实现。从属权利要求的主题是本发明的特别 优选的改良及发展。
[0006] 在根据本发明的用于操作由电力电子器件致动的电动机的方法中，利用电动机温 度模型来从开始时间处的初始温度开始确定电动机温度，其中，在开始时间利用预定公式 根据测量出的至少一个电动机参数来计算初始温度，并且该预定公式被自动重新校准用于 计算输出温度。
[0007] 根据本发明的用于操作电动机的装置，该装置适合于并被配置为特别用于执行根 据本发明的方法，该用于操作电动机的装置具有：用于致动电动机的电力电子器件；用于 控制电力电子器件的控制装置；以及用于测量至少一个电动机参数的测量装置，其中控制 装置配置为利用存储在控制装置中的电动机温度模型来从开始时间处的初始温度开始确 定电动机温度。用于根据通过测量装置测量出的所述至少一个电动机参数来计算初始温度 的预定公式存储在控制装置中，并且控制装置配置为对用于计算初始温度的预定公式自动 地重新校准。
[0008] 本发明将电动机温度模型的优点以及基于电动机参数测量的温度计算的优点进 行组合。在本发明中，通过提高初始温度的确定的精确性来改进电动机温度模型的可靠性。 又通过对用于计算该初始温度的公式自动地重新校准来实现初始温度的精确性的提高。因 此这样能够以简单且非常可靠的方式保护电动机以防止过热。
[0009] 本发明的实施不需要在具有用于致动电动机的电力电子器件的电路布置中的所 有情况下都不存在的任何附加的电路或传感器。此外，可以将电力电子器件的散热器调整 到冷却性能要求，而无需在处理中考虑散热器的温度与电动机温度的可能的关联性。
[0010] 用于致动电动机的电力电子器件优选是转换器或变频器的一部分。电力电子器件 本身优选地包括具有多个（例如3个）半桥的逆变器，所述逆变器优选在输入侧连接到直 流电压中间电路。控制装置优选控制用于对逆变器的半桥的功率半导体进行致动的驱动 器。控制装置优选具有微处理器以及非易失性存储器。
[0011] 为了校准测量装置的电动机温度，如果应该从校准处理产生修正的需要，则可以 通过微处理器本身覆盖非易失性存储器的部分。
[0012] 电动机温度模型配置为从开始时间处的初始温度开始确定电动机温度，优选地确 定电动机的绕组温度。（也）优选在电动机运行时确定电动机温度。可以可选地连续、准连 续或间断地确定电动机温度。可以利用在各个开始时间处再发生的新的初始温度来重复确 定电动机温度。除初始温度外，与电动机的功耗相关的另外的参数（例如电动机电流、电动 机电压等）、电动机的环境温度等也优选可以用于电动机温度模型作为另外的输入变量。
[0013] 被测量以便计算电动机温度模型的初始温度的至少一个电动机参数依赖于选择 的预定公式。电动机参数优选是电动机的绕组电阻。可以优选使用连接到电力电子器件的 电流检测电路来测量该绕组电阻。该电流检测电路优选包含至少一个分流器。
[0014] 用于计算初始温度的预定公式的重新校准优选包括修正一个或多个常量。根据本 发明，自动执行（即系统独立，无需用户介入）该重新校准，并且当使用电动机时，优选重复 或定期进行该重新校准，或者当电动机首次投入操作时至少进行一次该重新校准。
[0015] 在本发明的一个优选的改良中，用于计算初始温度的预定公式包含至少一个电动 机参数在参考温度下的标称值。当该公式被重新校准时，所述至少一个电动机参数的该标 称值然后被重新校准。所述至少一个电动机参数的标称值通常由制造商（例如在数据表 上）指定为电动机的特性。然而，由于制造容差和老化，由制造商指定的值并不总是与实际 情况对应。为此，重新校准这样的标称值对提高计算出的初始温度的精确性是非常有效的。 如果使用电动机的绕组电阻作为电动机参数，则电动机参数的标称值优选是在例如25°c的 参考温度下的冷阻。
[0016] 对用于计算初始温度的预定公式优选使用如下公式：
[0017]
[0018] 其中，t :开始时间处的初始温度
[0019] t0 :参考温度，例如t0 = 25°C
[0020] α :电动机绕组的材料的温度系数
[0021] R :测量出的绕组电阻（=电动机参数）
[0022] RO :在参考温度t0下的绕组电阻
[0023] 在本发明的一种优选的改良中，检测电力电子器件的温度，然后仅当检测到的电 力电子器件的温度在预定值范围内时，才对用于计算初始温度的预定公式进行重新校准。 该预定值范围优选在包含在公式中的参考温度的范围内，或在公式中的参考值涉及的参考 温度的范围内。以这种方式，优选能够确保仅在适当时以及如果产生适当的公式修正时执 行重新校准。
[0024] 为了检测电力电子器件的温度，优选提供对应的温度检测装置。
[0025] 优选通过测量电力电子器件的散热器的温度来检测电力电子器件的温度。
[0026] 优选通过常规（上部）的环境温度来确定预定值范围的上限温度。在本发明的一 个优选实施例中，预定值范围通过< 30 °C的温度值来给定。
[0027] 在本发明另外的优选改良中，检测电力电子器件的温度，并且仅在计算出的初始 温度在检测到的电力电子器件的温度以下时，才在重新校准期间对用于计算初始温度的预 定公式进行修正。以这种方式，优选能够确保初始温度的计算并从而也最终确保通过电动 机温度模型的电动机温度的确定产生高于实际温度的温度值，结果确保过热保护的功能。
[0028] 在本发明另外的优选改良中，在电动机接通后立即执行用于计算初始温度的预定 公式的重新校准。此时，电动机温度通常与环境温度对应，并且电动机仍处于静止状态，结 果特别有利于执行根据本发明的方法。此外，紧接在电动机接通后的时间提供了自动和定 期执行重新校准处理的简单可行的方法。
[0029] 在本发明另外的优选改良中，当电动机静止时测量至少一个电动机参数。以这种 方式，提高了电动机参数的测量精确性并因此也提高了计算出的初始温度的精确性。
[0030] 在本发明又一个优选改良中，根据确定的电动机温度来对至少一个依赖于温度的 电动机参数建模。该依赖于温度的电动机参数例如是电动机的相电阻。优选在电动机运行 时进行至少一个依赖于温度的电动机参数的这种建模。
[0031] 在本发明另外的优选改良中，如果预期与电力电子器件的温度相等的电动机温 度，则对用于检测电动机温度的测量电路进行重新校准。
[0032] 例如，在操作中的相对较长的间断后这是可以预期的。然后，仅在当前公式计算比 当前测量出的电力电子器件的温度值更低的电动机的温度值时，才在重新校准期间对用于 计算初始温度的公式进行修正。然后，例如以使通过测量电路确定的电动机温度值等于电 力电子器件的温度值的方式来修正公式。这可以确保针对电动机的温度检测不会由于测量 电路的容差的结果而确定太低的温度。
【附图说明】
[0033] 从参考附图的对优选的、非限制的示范性实施例的以下描述中，可以更好地理解 本发明的上述的和进一步的特征和优点，附图中的部分示意形式如下：
[0034] 图1示出根据本发明的示范性实施例的用于致动电动机的转换器的电路框图；
[0035] 图2示出根据本发明的示范性实施例的温度监测处理的流程图；以及
[0036] 图3示出根据本发明的示范性实施例的图2中温度监测处理中的校准处理的流程 图。
【具体实施方式】
[0037] 图1例如以如下形式示出电动机10 :具有以星形结构连接的三个电动机绕组的异 步电动机，或者由变频器12致动的同步电动机。通过改变电动机10在过高电动机温度时 的操作或者完全关断电动机10来保护电动机10以防止过热。
[0038] 变频器12特别地具有电力电子器件14,该电力电子器件通过对应的电动机端子 16连接到电动机10或电动机10的电动机绕组。如图1中所指示的，这些电力电子器件14 包含例如具有三个半桥的