無刷電動機的控制制造技術

一種控制無刷電動機的方法，該方法包括整流交流電壓，以提供被整流的電壓,在電動機的每一個電半周期上利用被整流電壓激勵電動機的繞組持續(xù)傳導時段，響應于交流電壓的過零而更新該傳導時段。另外，公開了實施該方法的控制系統(tǒng)和并入有該控制系統(tǒng)的電動機系統(tǒng)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及無刷電動機的控制。
技術介紹
無刷電動機的控制系統(tǒng)通常包括控制器，所述控制器產生控制信號，用于激勵電動機的相繞組。控制信號大致在相對于轉子信號的時間處產生。控制器可以響應于，例如，電動機速度或激勵電壓的改變而調整控制信號的正時，以便實現特定性能。控制信號的正時可以針對轉子信號的每一個邊沿而被調整。因此，控制器對電動機速度或激勵電壓的任何變化相對較快地響應。然而，對于高速電動機，這么頻繁地調整控制信號的正時要求相對較快且因此昂貴的控制器。替換地，控制信號的正時可以在轉子信號的固定數量的邊沿之后被調整。然而，由于轉子信號的邊沿之間的間隔取決于電動機的速度，控制器會隨后在較低速度下較不頻繁地和在較高速度下更加頻繁地調整控制信號的正時。這于是可不利地影·響電動機的性能。
技術實現思路
在第一方面，本專利技術提出一種控制無刷電動機的方法，該方法包括整流交流電壓，以提供被整流的電壓；在電動機的每一個電半周期上利用被整流電壓激勵電動機的繞組持續(xù)傳導時段；響應于交流電壓的過零而更新該傳導時段。該傳導時段因此以規(guī)則間隔被更新，而不論電動機速度。此外，傳導時段被規(guī)則地更新，而不需要專用定時器。通過響應于交流電壓的過零而更新傳導時段，相對較簡單和廉價的控制器可以用于產生用于激勵相繞組的控制信號。傳導時段還與交流電源的周期同步地被更新。因此，從提供激勵電壓的電源得到的電流的波形一般更穩(wěn)定。如果電動機是永磁體電動機，這特別是如此。由于由永磁體電動機在繞組中感生的反EMF，在激勵電壓的周期中的不同點處更新傳導時段可以增加電流波形的諧波含量。更新傳導時段可包括響應于電動機速度和/或交流電壓的RMS值的變化而調整該傳導時段。通過響應于電動機速度和/或RMS電壓的變化調整傳導時段，特定功率分布可以在速度和/或電壓的范圍上實現。特別地，傳導時段可以被調整為在速度和/或電壓的范圍上保持恒定平均功率。可另外地響應于其他參數來調整傳導時段。例如，傳導時段可響應于速度命令值和扭矩命令值的改變而被調整。被整流的電壓可具有50%或更高的波動。在該水平的波動下，電動機的即時速度可以在交流電壓的每一個半周期上改變，即使電動機的平均速度可以是恒定的。如果傳導時段在轉子的固定數量的旋轉之后被更新，電動機在該特定時刻下的速度可能呈現出已經變化，即使電動機的平均速度沒有改變。于是會使用不同傳導時段，不論電動機的平均速度是否已經變化。于是這可引起從提供交流電壓的電源得到的電流波形的諧波含量的增加。通過響應于交流電源的過零而更新傳導時段，交流電源的周期中的相同基準點被使用，且因此，可實現更穩(wěn)定的電流波形。在傳導時段結束時，可使繞組續(xù)流持續(xù)電動機的電半周期的剩余部分。因而，電動機的每一個電半周期包括單個傳導時間段和單個續(xù)流時段。通過使繞組續(xù)流，電動機中的磁通密度可被更好地控制。特別地 ，可避免磁飽和。傳導時段的長度可由隨時間周期性改變的波形定義。繞組被激勵持續(xù)的時間段因此可從一個電半周期至下一個電半周期的時間段不同。傳導時段的長度影響在特定電半周期上被驅動至繞組中的電流的量，且因此影響從電源得到的電流的量。傳導時段的波形可因此被定義以便于實現特定電流波形。特別地，傳導時段的波形可被定義為使得從電源得到的電流的波形接近正弦曲線的波形。因而，可以實現相對較高的功率因數。傳導時段的長度還影響電動機中的磁通密度。傳導時段的波形可因此被定義以便于實現對于磁通密度的特定包絡。特別地，傳導時段的波形可被定義為減少電動機中的峰值磁通密度。因而，可實現更有效和/或更小的電動機。在傳導時段的長度由波形定義的情況下，更新傳導時段包括調整波形，例如波形的偏移，振幅和/或相位。當然，繞組被激勵所處于傳導時段不可以是負的。因此應理解，傳導時段的波形是單向的，即，該波形僅采取正值。該方法該包括針對電動機的每一個電半周期確定傳導時段。這隨后有助于實現針對從電源得到的電流波形的更平滑的包絡。不是必須不同傳導時段被用于電動機的相繼電半周期。取決于傳導時段的波形的形狀以及每一個電半周期的長度，電動機的相繼的電半周期很可能具有相同的傳導時段。例如，如果傳導時段的波形包括平點，則電動機的兩個相繼電半周期很可能具有相同的傳導時段。對于永磁體電動機，傳導時段的波形的變化在波形的每一個周期上可采取三角形、梯形或半正弦曲線的形式。傳導時段則在波形的每一個周期的第一半上增加，在每一個周期的第二半上減少。已經發(fā)現這些波形中的每一個在控制由永磁體電動機從提供交流電壓的電源得到電流的水平中表現良好。特別地，對于從電源得到的電流，可實現接近正弦曲線的波形。對于磁阻電動機，傳導時段的波形的變化在波形的每一個周期上可采取倒轉的三角形、倒轉的梯形或倒轉的半正弦曲線的形式。傳導時段則在波形的每一個周期的第一半上減少，在每一個周期的第二半上增加。已經發(fā)現這些波形中的每一個在控制電動機中的磁通的水平中表現良好。特別地，通過采用在最小電壓的區(qū)域中具有最小值的傳導時段，可以減少電動機中的峰值磁通密度。于是可實現更有效和/或更小的電動機。傳導時段的波形可具有相對于交流電壓的波形的相移。該相移隨后用于衰減電流波形內的低階諧波。低階諧波的大小隨電動機速度和/或RMS電壓的變化而改變。因而，該方法可包括響應于電動機速度和/或交流電壓的RMS值的變化而調整相移。因此，低階諧波的大小可跨過電動機速度和電壓的范圍保持為相對較小。傳導時段的長度可以包括第一部分和第二部分的和。第一部分則在波形的每一個周期上恒定，而第二部分在波形的每一個周期上改變。第一部分因此用作對于傳導時段的波形的偏移或提升。因而，對于給定的峰值電流實現了較高的平均輸入功率。第二部分可在該波形的每一個周期上作為半正弦曲線改變。因而，可實現接近正弦曲線的電流波形。將傳導時段定義為兩個部分的和提供了響應于例如電動機速度和/或RMS電壓的變化而調整波形的便捷方法。特別地，該方法可包括響應于電動機速度和/或RMS電壓的變化而僅調整第一部分。第二部分可通過自交流電壓的過零起已經逝去的時間的長度而被定義。例如，該方法可以包括測量自交流電壓的過零起已經逝去的時間的長度，以及隨后使用測得的時間確定傳導時段。這于是確保了傳導時段的波形與交流電壓的波形同步(雖然存在潛在的相移)。該方法可以包括響應于電動機速度和/或RMS電壓的變化而調整用于確定第二部分的測得的時間。通過調整測得的時間，傳導時段的波形相對于交流電壓的相位被調整。因此，具有相對較小低階諧波的電流波形可在電動機速度和/或電壓上被實現。傳導時段的波形可作為一個或多個查找表被存儲。例如，該方法可以包括存儲第一控制值的第一查找表，其隨后用于確定第一部分。第一部分則通過使用速度和/或電壓索引第一查找表以選擇第一控制值以及使用第一控制值確定第一部分而被更新。方法還可以包括存儲第二控制值的第二查找表，使用自交流電壓的過零起已經逝去的時間索引第二·查找表以選擇第二控制值并且使用被選擇的第二控制值確定第二部分。與第一查找表不同，第二查找表不響應于交流電壓的過零而被索引，而是理想地針對電動機的每一個電半周期被索引，例如，響應于轉子信號的每一個邊沿。結果，第二部分針對電動機的每一個電半周期被更新。查找表的使用簡化了電動機的控制。因而，相對較簡單和廉價本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳宇，T西莉克，S格里瑟姆，
申請(專利權)人：戴森技術有限公司，
類型：
國別省市：