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Title:
APPARATUS AND METHOD FOR ASCERTAINING A ROTOR POSITION, AND ELECTRIC DRIVE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/126553
Kind Code:
A1
Abstract:
Signal processing for determining a rotor position without the use of encoders. To this end, test signals are applied to the electrical currents in the phase connections of an electric machine, and the total currents in the phase connections of the electric machine are measured. The current responses to the test signals are determined by establishing the difference between the measured phase currents and the setpoint-value settings for the phase currents. On the basis of this difference, any method for calculating the rotor angle position can be performed.

Inventors:
PAULUS SEBASTIAN (DE)
CHEN LEI (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/084010
Publication Date:
June 25, 2020
Filing Date:
December 06, 2019
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H02P6/18; H02P21/18
Foreign References:
US20030020429A12003-01-30
DE102016224374A12018-06-07
DE102013204194A12014-09-18
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Claims:
Ansprüche

1. Vorrichtung (10) zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen

Maschine (30), mit: einem Stromsensor (11), der dazu ausgelegt ist, Messwerte der elektrischen Phasenströme an den Anschlüssen der elektrischen Maschine (30) zu erfassen; einem Eingangsanschluss (12), der dazu ausgelegt ist, eine Sollgröße (S) für elektrische Phasenströme der elektrischen Maschine (30) zu empfangen; eine Verarbeitungseinrichtung (13), die dazu ausgelegt ist, eine Differenz der durch den Stromsensor erfassten Messwerte und der Sollgröße (S) für die elektrischen Phasenströme zu bilden, und die Rotorposition der elektrischen Maschine (30) unter Verwendung der gebildeten Differenz zu ermitteln.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, mit einer Filtereinrichtung (15), die dazu ausgelegt ist, eine Tiefpassfilterung der Sollgröße (S) für die elektrischen Phasenströme auszuführen.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verarbeitungseinrichtung (13) eine Transformationseinrichtung (14) umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Messwerte der elektrischen Phasenströme an den Anschlüssen in ein rotorfestes System zu transformieren.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Transformationseinrichtung (14) dazu ausgelegt ist, eine Clark-Transformation und eine Park-Transformation der Messerwerte der elektrischen Phasenströme an den Anschlüssen durchzuführen.

5. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verarbeitungseinrichtung (13) dazu ausgelegt ist, die Rotorposition der elektrischen Maschine (30) bei Stillstand, langsamer Rotation und/oder schneller Rotation des Rotors zu ermitteln.

6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer

Signalerzeugungseinrichtung (23), die dazu ausgelegt ist, Testsignale zu generieren, und die elektrischen Ströme an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine (30) mit den generierten Testsignalen zu überlagern.

7. Elektrisches Antriebssystem, mit: einer elektrischen Maschine (30); einem Stromrichter (21), der dazu ausgelegt ist, unter Verwendung einer Sollgröße (S) elektrische Ströme an den Anschlüssen der elektrischen Maschine (30) bereitzustellen; und eine Vorrichtung (10) zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.

8. Verfahren zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine (30), mit den Schritten:

Erfassen (Sl) von Messwerten der elektrischen Phasenströme an den Anschlüssen der elektrischen Maschine (30);

Empfangen (S2) einer Sollgröße für elektrische Phasenströme der

elektrischen Maschine (30);

Bilden (S3) einer Differenz der erfassten Messwerte der elektrischen Ströme an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine (30) und der Sollgröße (S) für die elektrischen Phasenströme; und Ermitteln (S4) der Rotorposition der elektrischen Maschine (30) unter Verwendung der gebildeten Differenz.

Description:
Beschreibung

Titel

Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Rotorposition und elektrisches

Antriebssystem

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine sowie ein elektrisches Antriebssystem.

Stand der Technik

Elektrische Maschinen, insbesondere Synchronmaschinen, sind bei der

Entwicklung von Antriebskonzepten für Elektro- und Hybridfahrzeugen von großer Bedeutung. Um ein gefordertes Drehmoment für eine Synchronmaschine bereitzustellen, wird im Stator der Maschine ein rotierendes magnetisches Feld erzeugt, welches sich synchron mit dem Rotor dreht. Für die Regelung der Synchronmaschine und die Erzeugung des magnetischen Feldes wird der aktuelle Winkel des Rotors benötigt. Der aktuelle Rotorwinkel kann dabei mittels eines zusätzlichen Winkelgebers oder mittels eines geberlosen Verfahrens zur Winkelbestimmung ermittelt werden.

Die Druckschrift DE 10 2013 204 194 Al offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Synchronmaschine. Hierbei wird eine Arbeitspunkttrajektorie der

Synchronmaschine so eingestellt, dass eine Differenz zwischen d- und q- Induktivität der Synchronmaschine im rotorfesten Koordinatensystem möglichst hoch ist. Die Festlegung der Arbeitspunkttrajektorie der Synchronmaschine erfolgt anhand eines vorab zu bestimmenden Kennfelds über alle möglichen Zwei-Tupel an Nutzbestromungswerten im rotorfesten Koordinatensystem, in welchem die Amplitude der Systemantworten als Isohypsen aufgetragen sind. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer

Rotorposition einer elektrischen Maschine, ein elektrisches Antriebssystem und ein Verfahren zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine, mit einem Stromsensor, einem Eingangsanschluss und einer

Verarbeitungseinrichtung. Der Stromsensor ist dazu ausgelegt, Messwerte der elektrischen Phasenströme an den Anschlüssen der elektrischen Maschine zu erfassen. Der Eingangsanschluss ist dazu ausgelegt, eine Sollgröße für die elektrischen Phasenströme der elektrischen Maschine zu empfangen. Die Verarbeitungseinrichtung ist dazu ausgelegt, eine Differenz der durch den Stromsensor erfassten Messwerte und der Sollgröße für die elektrischen Phasenströme zu bilden. Weiterhin ist die Verarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt, die Rotorposition der elektrischen Maschine unter Verwendung der gebildeten Differenz zu ermitteln.

Weiterhin ist vorgesehen:

Ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine, einem

Stromrichter und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine. Der Stromrichter ist dazu ausgelegt, unter Verwendung einer Sollgröße einen elektrischen Strom an den Anschlüssen der elektrischen Maschine bereitzustellen.

Ferner ist vorgesehen:

Ein Verfahren zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine mit den Schritten des Erfassens von Messwerten elektrischer Phasenströme an den Anschlüssen der elektrischen Maschine; des Empfangens einer Sollgröße für die elektrischen Phasenströme der elektrischen Maschine; des Bildens einer Differenz der durch den Stromsensor erfassten Messwerte und der Sollgröße für die elektrischen Phasenströme; und des Ermittelns der Rotorposition der elektrischen Maschine unter Verwendung der gebildeten Differenz.

Vorteile der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für eine geberlose Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine in der Regel Testsignale an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine eingespeist werden und daraufhin die Reaktion der elektrischen Maschine, insbesondere die aus den Testimpulsen resultierenden Ströme ausgewertet werden, um hieraus Rückschlüsse auf die aktuelle Rotorposition der elektrischen Maschine zu ziehen. Der vorliegenden Erfindung liegt darüber hinaus die Erkenntnis zugrunde, dass für den Betrieb der elektrischen Maschine neben den Testimpulsen auch elektrische Ströme an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine eingespeist werden, um ein gewünschtes Drehmoment zu erzeugen. Für die Bestimmung der Rotorposition aufgrund der durch die

Testimpulse resultierenden Ströme muss daher von einem Gesamtstrom der Stromanteil für das Erzeugen des Drehmoments entfernt werden. Konventionelle Verfahren basieren beispielsweise auf einer Hochpassfilterung. In Abhängigkeit von der für ein solches Hochpassfilter gewählten Grenzfrequenz kann es dabei zu Konflikten mit den Testsignalen für die Rotorwinkelbestimmung kommen.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine optimierte Signalverarbeitung für die Ermittlung einer geberlosen Rotorwinkelbestimmung bereitzustellen. Hierzu sieht die vorliegende Erfindung vor, von einem gemessenen Gesamtstrom an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine rechentechnisch den Stromanteil für das Einstellen eines gewünschten Momentes zu eliminieren. Insbesondere kann hierzu die Kenntnis für den Sollwert des elektrischen Stroms für das gewünschte Moment genutzt werden. Dieser Sollwert ist in der Regel bekannt und verfügbar.

Beispielsweise wird dieser Sollwert einem Stromrichter bereitgestellt, der die elektrische Maschine speist. Insbesondere kann dabei die Grundwelle bzw. Grundschwingung des elektrischen Stroms gemäß der Sollwertvorgabe von dem messtechnisch erfassten Gesamtstrom an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine subtrahiert werden.

Auf diese Weise steht als Differenz zwischen dem messtechnisch erfassten Strömen an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine und dem gemäß Sollwertvorgabe bekannten elektrischen Strom für den Antrieb der elektrischen Maschine folglich ein Stromsignal zur Verfügung, welches sehr gut die Reaktion der elektrischen Maschine auf die Testimpulse zur geberlosen

Rotorwinkelbestimmung widerspiegelt. Somit kann diese Differenz als

Ausgangsbasis für die weitere Berechnung der Rotorwinkelposition der elektrischen Maschine genutzt werden.

Die hierbei verwendeten Testimpulse für die Rotorwinkelbestimmung, die an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine eingespeist werden, wie auch das konkrete Rechenverfahren zur Bestimmung der Rotorwinkelposition können dabei nahezu beliebig gewählt werden. Insbesondere können je nach

Betriebszustand der elektrischen Maschine auch verschiedene Verfahren gewählt werden. Beispielsweise kann zwischen einer stillstehenden Maschine, einer sich langsam drehenden elektrischen Maschine und einer schnell rotierenden Maschine unterschieden werden. Darüber hinaus ist

selbstverständlich auch eine beliebige andere Unterscheidung der

Betriebszustände der elektrischen Maschine möglich. Dabei können beliebige bereits bekannte, konventionelle Verfahren genutzt werden, oder aber auch neuartige Ansätze zur Berechnung der Rotorwinkelposition basierend auf Stromsignalen infolge von Testimpulsen.

Der erfindungsgemäße Ansatz kann auf beliebige elektrische Maschinen angewendet werden, welche eine geberlose Rotorwinkelbestimmung basierend auf Testimpulsen ermöglichen. Als Beispiel sei hier eine Synchronmaschine, insbesondere eine mehrphasige, zum Beispiel dreiphasige Synchronmaschine genannt.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die die Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorposition eine Filtereinrichtung. Die Filtereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine Tiefpassfilterung der Sollgröße für die elektrischen Phasenströme auszuführen. Insbesondere kann die Grenzfrequenz der Filtereinrichtung einer eingestellten Frequenz für eine Grundwelle des Stromreglers der elektrischen Maschine entsprechen. Aus dem gewünschten Soll-Strom der Grundwelle einem Modell des Systemverhaltens kann daraufhin der zu erwartende

Stromverlauf berechnet werden. Sofern keine bleibenden Regelabweichungen vorliegen, wird nach der Differenzbildung mit dem gemessenen Ist-Strom das Ergebnis nur noch die angeregten Frequenzen des geberlosen Verfahrens zur Rotorwinkelbestimmung beinhalten.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verarbeitungseinrichtung eine Transformationseinrichtung. Die Transformationseinrichtung ist dazu ausgelegt, die Messwerte der elektrischen Ströme an den Phasenanschlüssen zu transformieren. Insbesondere kann die Transformationseinrichtung eine

Transformation der elektrischen Ströme in ein rotorfestes System durchführen.

Die Transformation kann beispielsweise mittels eines Prozessors oder einer programmierbaren Logik erfolgen. Darüber hinaus sind auch beliebige andere Vorrichtungen möglich, die die erforderlichen Transformationen durchführen.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Transformationen der

Transformationseinrichtung eine Clark-Transformation und eine Park- Transformation der Messwerte der elektrischen Ströme an den

Phasenanschlüssen. Die Transformationseinrichtung kann beispielsweise in einem ersten Transformationsschritt die Messwerte der elektrischen Ströme in den einzelnen Phasen der elektrischen Maschine in ein einfacheres

zweiachsiges Koordinatensystem überführen. Die beiden Achsen des

zweiachsigen Koordinatensystems können beispielsweise mit a und ß bezeichnet werden. Entsprechend wird die Clark-Transformation auch als a-ß- Transformation bezeichnet. In einem weiteren Schritt können die Werte des auf den Stator bezogenen a-ß- Koordinatensystems in ein rotorfestes d/q- Koordinatensystem überführt werden. Eine derartige d/q-Transformation ist auch als Park-Transformation bekannt.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt, die Rotorposition der elektrischen Maschine bei Stillstand, langsamer Rotation und/oder schneller Rotation des Rotors zu ermitteln. Insbesondere ist es möglich, je nach Betriebszustand, das heißt Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, ein unterschiedliches Verfahren zur Bestimmung der Rotorposition einzusetzen.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorposition eine Signalerzeugungseinrichtung. Die

Signalerzeugungseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, Testsignale zu generieren. Die Signalerzeugungseinrichtung kann ferner dazu ausgelegt sein, die elektrischen Ströme an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine mit den generierten Testsignalen zu überlagern. Auf diese Weise wird an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine eine Kombination aus

Testsignalen und elektrischen Strömen zum Einstellen des gewünschten Moments oder der gewünschten Drehzahl eingespeist. Durch die

erfindungsgemäße Trennung ist es anschließend möglich, die Reaktion der elektrischen Maschine auf die Testsignale in den gemessenen Stromwerten zu extrahieren und anschließend daraus die Rotorposition zu berechnen.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den

Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform; Figur 2: eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds zur

Bestimmung der Signale für die Ermittlung der Rotorposition einer elektrischen Maschine; und

Figur 3: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms für ein

Verfahren zur Ermittlung der Rotorposition gemäß einer Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform. Das elektrische Antriebssystem umfasst eine elektrische Maschine 30, die von einem elektrischen Stromrichter 21 gespeist wird. Beispielsweise kann es sich bei der elektrischen Maschine 30 um eine mehrphasige, insbesondere eine dreiphasige Synchronmaschine handeln. In diesem Fall kann von dem Stromrichter 21 ein dreiphasiger elektrischer Strom an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine 30 bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Stromrichter 21 die Phasenströme an der elektrischen Maschine 30 auf Grundlage einer

Sollwertvorgabe S einstellen. Bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine 30 können beispielsweise mehrere gegeneinander phasenverschobene

Wechselspannungen bzw. Wechselströme durch den Stromrichter 21 bereitgestellt werden. Die von dem Stromrichter 21 bereitgestellten

Wechselspannungen weisen dabei eine von der Drehfrequenz der elektrischen Maschine 30 abhängige Frequenz auf.

Die Sollwertvorgabe S für die durch den Stromrichter 21 einzustellenden elektrischen Phasenströme kann beispielsweise von einer Steuereinrichtung 22 vorgegeben werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 22 unter Verwendung einer Vorgabe für ein einzustellendes Drehmoment, eine gewünschte Drehzahl oder andere Parameter einen Sollwert für die

einzustellenden Phasenströme vorgeben. Dabei kann die Steuereinrichtung 22 beispielsweise auch die aktuelle Rotorposition mit einbeziehen. Zur Ermittlung der Rotorposition der elektrischen Maschine 30 kann mittels einer Signalerzeugungseinrichtung 23 ein Testsignal generiert werden. Bei diesem Testsignal kann es sich beispielsweise um vorbestimmte Spannungspulse oder Folgen von vorbestimmten Spannungspulsen handeln. Diese Testsignale werden in den einzelnen Phasen der elektrischen Maschine 30 gleichzeitig oder abwechselnd eingeprägt. Hierzu können die von der

Signalerzeugungseinrichtung 23 generierten Testsignale mittels einer

Überlagerungseinrichtung 24 den von dem Stromrichter 21 bereitgestellten elektrischen Strömen überlagert werden. Alternativ ist es auch möglich, die Überlagerung bereist vor dem Stromrichter 21 auszuführen. In diesem Fall kann die Überlagerungseinrichtung 24 die Sollwerte kombinieren und als gemeinsame Sollgröße dem Stromrichter 21 zuführen.

Zur Auswertung der Rotorposition der elektrischen Maschine 30 ist die Kenntnis der Reaktion der elektrischen Maschine 30 auf die eingeprägten Testimpulse erforderlich. Hierzu können beispielsweise mittels eines oder mehrerer

Stromsensoren 11 die elektrischen Ströme in den Zuleitungen zu den

Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine 30 gemessen werden. Die dabei gemessenen elektrischen Ströme umfassen somit eine Kombination der elektrischen Phasenströme von dem Stromrichter 21 und den elektrischen Strömen, welche auf Reaktion der Testimpulse in der elektrischen Maschine 30 hervorgerufen werden. Für die weitere Signalverarbeitung zur Bestimmung der Rotorposition müssen daher aus den Messwerten für den Gesamtstrom bzw. die Gesamtströme die Anteile der elektrischen Ströme infolge auf die Testimpulse extrahiert werden.

Die Vorrichtung 10 zur Ermittlung der Rotorposition umfasst neben dem oder den Stromsensoren 11 einen Eingangsanschluss 12, sowie eine

Verarbeitungseinrichtung 13. Der Eingangsanschluss 12 kann beispielsweise mit der Steuereinrichtung 22 gekoppelt sein. Insbesondere kann der

Eingangsanschluss 12 die Sollwertvorgabe S für die einzustellenden elektrischen Phasenströme empfangen. Hierbei kann es sich um die gleiche Sollwertvorgabe S handeln, welche auch an dem Stromrichter 21 bereitgestellt wird. Mittels der empfangenen Sollwertvorgabe S für die elektrischen Phasenströme der elektrischen Maschine 30, sowie den Messwerten für die elektrischen Phasenströme kann die Verarbeitungseinrichtung 13 daraufhin eine Differenz der Messwerte der gemessenen Phasenströme und der empfangenen

Sollwertvorgabe bilden. Durch diese Differenzbildung wird somit aus dem

Gesamtstrom an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine 30 der Stromanteil von dem elektrischen Stromrichter 21 eliminiert. Somit verbleiben als Restsignale die Stromantworten auf die von der Signalerzeugungseinrichtung 23 generierten Testsignale.

Insbesondere kann eine Tiefpassfilterung der Sollgröße S für die elektrischen Phasenströme durchgeführt werden. Hierzu kann eine Filtervorrichtunglö in der Vorrichtung 10 zur Ermittlung der Rotorposition vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Grenzfrequenz der Filtereinrichtung 15 einer eingestellten Frequenz für eine Grundwelle des Stromrichters 21 der elektrischen Maschine 30

entsprechen. Aus dem gewünschten Soll-Strom der Grundwelle einem Modell des Systemverhaltens kann daraufhin der zu erwartende Stromverlauf berechnet werden. Sofern keine bleibenden Regelabweichungen vorliegen, wird nach der Differenzbildung mit dem gemessenen Ist- Strom das Ergebnis nur noch die angeregten Frequenzen des geberlosen Verfahrens zur Rotorwinkelbestimmung beinhalten.

Unter Verwendung dieser Stromantworten kann die Verarbeitungseinrichtung 13 daraufhin die Rotorposition R, insbesondere den Rotorwinkel der elektrischen Maschine 30 berechnen. Hierzu sind beliebige geeignete Verfahren zur

Berechnung der Rotorposition möglich. Je nach Verfahren ist es dabei auch möglich, eine zeitliche Änderung des Rotorwinkels zu bestimmen. Hierzu können beliebige konventionelle oder auch neuartige Verfahren zur Berechnung der Rotorwinkelposition einer elektrischen Maschine eingesetzt werden.

Insbesondere kann sowohl die Generierung der Testsignale als auch das damit einhergehende Rechenverfahren zur Berechnung der Rotorwinkelposition auf den jeweiligen Anwendungsfall sowie die angeschlossene elektrische Maschine 30 angepasst sein. Da bereits zahlreiche konventionelle Verfahren bekannt sind, wird hier auf eine detaillierte Ausführung verzichtet.

Die ermittelte Rotorposition R kann beispielsweise der Steuereinrichtung 22 für die Stromregelung zur Verfügung gestellt werden, so dass die Steuereinrichtung 22 die weitere Regelung der elektrischen Maschine 30 unter Verwendung der Rotorposition R ausführen kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Rotorposition R auch der der Signalerzeugungseinrichtung 23 zur Verfügung gestellt werden, und die Erzeugung der Testsignale oder Testimpulse entsprechend anzupassen.

Für die Bestimmung der Stromanteile zur Berechnung der Rotorwinkelposition R können insbesondere die Messwerte von dem oder den Stromsensoren 11 in geeigneter Weise aufbereitet werden. Hierzu ist es beispielsweise möglich, eine oder mehrere Transformationen anzuwenden, um die Differenzbildung zwischen Messwerten und Sollwertvorgabe zu vereinfachen. Beispielsweise können die mehreren gemessenen elektrischen Phasenströme mittels einer geeigneten Transformation, beispielsweise einer Clark- oder a/b-Transformation in ein Koordinatensystem mit zwei Achsen (a, ß) überführt werden. Ferner kann beispielsweise auch eine Transformation von einem statorfesten

Koordinatensystem in ein rotorfestes Koordinatensystem ausgeführt werden. Hierzu ist beispielsweise eine Park- oder d/q-Transformation möglich.

Insbesondere wenn auch die Sollwertvorgaben für die einzustellenden elektrischen Phasenströme in einem entsprechenden Koordinatensystem vorliegen, so können auch die Messwerte der Phasenströme mittels geeigneter Transformation in ein entsprechendes Koordinatensystem überführt werden. Beispielsweise können derartige Transformationen in einer

Transformationseinrichtung 14 der Verarbeitungseinrichtung 13 ausgeführt werden.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds zur Ermittlung der Stromantworten der Testsignale für eine Rotorwinkelbestimmung.

Ein erster Transformationsblock 141 kann beispielsweise die Messwerte U, V, W der Stromsensoren 11 als einzelne Phasenströme empfangen. Hierauf können die einzelnen Phasenströme beispielsweise in ein a-ß- Koordinatensystem mittels einer geeigneten Transformation, beispielsweise einer Clark-Transformation überführt werden. Der erste Transformationsblock 141 liefert somit als

Zwischenergebnis einen elektrischen Strom l_ab in einem a/ß- Koordinatensystem. Dieser Strom l_ab kann mittels eines zweiten

Transformationsblocks 142 in ein rotorfestes Koordinatensystem, beispielsweise ein d/q- Koordinatensystem überführt werden. Somit liefert der zweite

Transformationsblock 142 einen elektrischen Strom l_dq in einem rotorfesten Koordinatensystem. Dieser Strom l_dq wird einem Differenzglied 143 zugeführt. Weiterhin wird die Sollwertvorgabe für den durch den Stromrichter 21 einzustellenden elektrischen Strom ebenfalls im d-q- Koordinatensystem als Strom l*_dq dem Differenzglied 143 zugeführt. Hierbei kann gegebenenfalls eine Tiefpassfilterung der Sollwertvorgabe erfolgen. Für die Tiefpassfilterung kann zum Beispiel ein Tiefpassfilter 145 vorgesehen sein. Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 145 kann insbesondere der Grenzfrequenz eines dq-Stromreglers entsprechen. Die Differenz der beiden Ströme l_dq und l*_dq wird daraufhin in einem weiteren Verarbeitungsblock 144 zur Berechnung der Rotorwinkelposition R verwendet.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Ermittlung einer Rotorposition einer elektrischen Maschine 30 zugrunde liegt. Das Verfahren umfasst einen Schritt S1 zum Erfassen von Messwerten der elektrischen Ströme an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine 30. In einem Schritt S2 wird eine Sollgröße S für elektrische Phasenströme der elektrischen Maschine 30 empfangen. In Schritt S4 wird eine Differenz der erfassten Messwerte der elektrischen Ströme an den Phasenanschlüssen und der Sollgröße S für die elektrischen Phasenströme gebildet. Schließlich wird in Schritt S4 die Rotorposition der elektrischen Maschine 30 unter Verwendung der gebildeten Differenz ermittelt.

Darüber hinaus sind für das Verfahren auch alle zuvor im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschriebenen Operationen möglich.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Signalverarbeitung für eine geberlose Bestimmung einer Rotorposition. Hierzu werden die elektrischen Ströme in den Phasenanschlüssen einer elektrischen Maschine mit Testsignalen beaufschlagt und die Gesamtströme in den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine gemessen. Die Stromantworten auf die Testsignale werden durch Differenzbildung der gemessenen Phasenströme und den Sollwertvorgaben für die Phasenströme bestimmt. Basierend auf dieser Differenz kann ein beliebiges Verfahren zur Berechnung der Rotorwinkelposition ausgeführt werden.