[发明专利]开关磁阻发电机的导通角控制

说明书

技术领域

本发明整体涉及开关磁阻发电机系统，更具体地，涉及开关磁 阻发电机的导通角控制。

背景技术

诸如乘用车、火车、船舶、建筑设备、挖掘机等的机械通常具 有内燃机来为机械的各种操作提供动力。过去，内燃机的功率输出 通常机械联接至牵引装置(例如车轮或履带)以推进机械。但是， 为了实现更严格的排放要求和设计目标，开发了不同的推进布置。 现在通常使用内燃机驱动诸如电感机械、永磁机械或开关磁阻(SR) 机械的电动机械，电动机械在发电模式下操作以为直流总线充电， 直流总线用于为牵引装置的电机提供功率。这样的布置允许内燃机 以使得有害排放最小和/或燃油经济性最高的恒定转速(即“最佳点”) 运转，因此是有利的。

这种布置的一个挑战是要保持直流总线充电使得能够在各种负 载状况下向电机提供足够的功率。如果使用开关磁阻发电机，发电 机的各个相位必须在合适的旋转角度被“激发”以为直流总线充电 (例如为电容充电)。替代地，如果在“空转”模式下操作，电机 的各个相位必须类似地在合适的时间被“激发”。这通常是由连接 到直流总线的SR功率转换器的响应地开关的晶体管或其他开关元 件来完成的。功率转换器根据SRG的各个相位的最佳“激发角”、 或“接通”和“切断”角(θ_on和θ_off)来进行开关。换句话说，θ_on和θ_off对应于沿着SRG的旋转路径的最佳角度位置，在所述位置， 功率转换器的晶体管被开关以从SRG的各个相位线圈获取电流为直 流总线充电。

2006年7月4日授权于Torrey等人的美国专利NO.7,071,659 (’659专利)中描述了一种控制开关磁阻发电机的导通角的系 统。’659专利的系统包括通过直流总线联接以为负载提供功率的 SRG。该系统包括电压控制器，其通过反馈回路监测直流总线的电 压并且对SRG的导通角做出改变以补偿由于负载状况变化而导致的 总线电压的变化。

虽然’659专利的系统可以响应于总线电压的变化而调整SRG的 导通角，该系统的响应可能不够适当。特别地，由于电压控制器仅 考虑总线电压作为施加于系统的负载的指示，系统响应可能很慢。 因此，如果系统受到突然的负载增加或减小，总线电压可能突然减 小或增加，而负载可能被临时提供不足或过多的功率，直至系统能 将总线电压恢复到希望的水平。这种晶体管响应可能无法实现最佳 操作和/或产生负载(如电机或其他电子装置)故障。

发明内容

本发明旨在克服上述一个或多个问题。

本发明的一个方面是针对一种控制系统。该控制系统可以包括 通过直流总线联接以向电机提供电功率的开关磁阻发电机。该控制 系统还可以包括与开关磁阻发电机、电机和直流总线通信的控制器。 该控制器能够接收电机所需要的转矩或功率的量的指示，基于电机 所需要的转矩或功率的量来确定开关磁阻发电机的导通角，并且基 于导通角使用开关磁阻发电机提供的电功率为直流总线充电。

本发明的另一个方面是针对一种传递功率的方法。该方法可以 包括将开关磁阻发电机的电功率通过直流总线提供给电机，接收电 机需要的转矩或功率的量的指示，以及基于电机所需要的转矩或功 率的量确定开关磁阻发电机的导通角。该方法还可以包括基于导通 角使用开关磁阻发电机提供的电功率为直流总线充电。

附图说明

图1示出了示例性地公开的发电机控制系统的概要原理图。

图2示出了图1的控制系统所使用的示例性地公开的开关磁阻 机械的简图。

图3示出了图1的控制系统所使用的示例性地公开的电路的详 细原理图。

图4和图5示出了图2的开关磁阻机械的相位电感和电流响应 相对于相位角的示例性地公开的曲线图。

图6示出了图2的开关磁阻机械的导通角相对于电机负载要求 的示例性地公开的曲线图。

图7示出了图1的控制系统所使用的示例性地公开的控制算法 的原理图。

图8和图9示出了图1的控制系统的示例性的电压调节和相应 的导通角的曲线图。

具体实施方式