[发明专利]电机的控制

说明书

本发明涉及电机的控制。

当电机的永磁转子旋转时，在电机的绕组内感应反电动势。当转子加速时，该反电动势的数值增加。所以变得越来越难以驱动电流至电机中，由此也越来越难以驱动功率至电机中。因此，在控制电机的功率方面变得越来越困难。

第一方面，本发明提供一种控制电机的方法，此方法包括：顺序地励磁电机绕组和使绕组续流，其中该绕组通过励磁电压励磁且在续流角范围内续流，和响应该励磁电压中的变化而改变续流角。

在反电动势下降的区域中，对于给定水平的电流可获得较小的扭矩。因此，通过使绕组在该区域中续流，可获得更高效率的电机。另外，由于绕组中的反电动势下降，万一励磁电压超过该下降的反电动势，可能出现电流峰值。通过在下降的反电动势区域中使绕组续流，可避免电流峰值，于是可以获得更平滑的电流波形。

通过响应励磁电压的变化改变续流角，可实现在电机的效率和功率两方面上的更好控制。例如，通过减小续流角，可在更长时间段内将电流驱动至绕组内，于是可增加功率。

优选续流角响应励磁电压的降低而减小。因此，随着励磁电压降低，电流被驱动至绕组更长时间段，由此可补偿励磁电压的降低。因此，可获得相同或类似的功率而与励磁电压的下降无关。实际上，本方法优选包括改变续流角，致使电机的功率在励磁电压的范围内基本恒定。在这种情况中，基本上恒定的功率应被理解为功率的变化不大于+/-5％。

本方法有利地包括改变续流角，致使电机的效率(即，输出功率与输入功率之比)在励磁电压的范围内是至少75％。因此，在励磁电压的范围内可获得更高的效率。

励磁电压的所述范围可在最小电压和最大电压之间延伸，最小电压小于最大电压的80％。这表示出可获得恒定功率和/或较高效率的较宽电压范围。因此，电池组可被用作励磁电源。不因电池由于使用而放电，仍然可获得恒定的电压和/或较高效率。

本方法可包括储存用于多个电压的控制值的功率查找表，根据励磁电压的水平从该功率查找表选择控制值，和在由该控制值限定的时间段内使绕组续流。于是，可简化电机的控制。

优选每个控制值是与续流角成比例的时间。通过使用用于每个控制值的时间，可大大简化电机的控制。

有利的是，本方法包括向控制值施加速度校正值。另外，速度校正值随电机的速度和励磁电压的水平两者变化。当电机的速度变化时，绕组中感应的反电动势和由此电机的功率也变化。通过校正用于速度的控制值，速度对于功率的影响可较小。但是，校正的理想依赖于励磁电压的水平。具体地说，理想的情况时，越低的励磁电压需要越大的校正。通过施加随电机的速度和励磁电压水平两者变化的速度校正值，可获得对于功率的更好控制。

本方法可包括储存用于多个速度和多个电压的速度校正值的速度校正查找表，和根据电机的速度和励磁电压的水平从该速度查找表选择速度校正值。这可简化电机的控制。

优选地，本方法包括响应电机的速度变化而改变续流角。因此，对于电机的速度和励磁电压的变化两者可获得更好的功率控制。实际上，本方法优选包括响应电机速度的增加而减小续流角。因此，当电机的速度增加且由此绕组中的反电动势增加时，在更长的时间段中将电流驱动至绕组内。于是，可获得相同或类似量的功率。

本方法可包括在绕组中反电动势过零之前励磁该绕组。据此，可在更早阶段将电流驱动至绕组中，以提供增加的功率。

有利的是，每个电半周期包括信号驱动时间段和单个续流时间段。然后，绕组在驱动时间段被励磁而在续流时间段中进行续流。在续流时间段之后，绕组被换流。

第二方面，本发明提供一种用于电机的控制系统，该控制系统执行如前述任一段中描述的方法。

理想的是，控制系统包括位置传感器，例如霍尔效应传感器，其输出代表绕组中的反电动势的信号。控制系统然后利用该位置传感器的信号输出控制绕组的励磁和续流。

控制系统可包括电流控制器以限制励磁过程中绕组中的电流。于是，这可防止绕组中形成可能损坏控制系统的部件或使得电机的磁体消磁的过电流。

控制系统还可包括逆变器，门驱动模块和驱动控制器。而驱动控制器产生一个或多个控制信号以控制绕组的励磁，门驱动器模块响应该控制系统控制逆变器的开关。

第三方面，本发明提供一种电池供电产品，其包括如前述任一段中描述的控制系统和电机。控制系统则利用电池的电压励磁绕组。控制系统可响应电池组的电压变化而改变续流角。

第四方面，本发明提供一种真空吸尘器，其包括如前述任一段中描述的控制系统和电机。