[发明专利]永磁马达的控制

说明书

本发明涉及永磁马达的控制。

当永磁马达的转子旋转时，在马达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，在控制马达功率方面变得越来越困难。

第一方面，本发明提供一种控制永磁马达的方法，该方法包括：顺序地励磁马达的绕组和使绕组续流，其中该绕组在续流角范围内续流；和响应该马达速度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。

当马达的速度变化时，绕组中感应的反电动势的大小和由此马达的功率也变化。通过响应速度的变化改变续流角，可实现在电机的效率和功率两方面的更好控制。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。

优选响应马达速度的增加而减小续流角。因此，当马达速度增加，且由此绕组中的反电动势增加时，可在更长的时间段中将电流驱动至绕组内。据此，可获得相同或类似的功率而与反电动势的增加无关。实际上，本方法优选包括改变续流角，致使电机的功率在运行速度的范围内基本恒定。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)在运行速度的范围内是至少75％。因此，在马达的运行速度的范围内可获得更高的效率。

该运行速度范围可跨越多达10krpm。而且，该运行速度范围可具有大于60krpm的最小值和/或大于80krpm的最大值。因此，对于一运行速度范围，可获得恒定的功率和/或高地效率，通常这可能导致输出功率中的较大差异且对于这种情况效率通常较低。

本方法可包括储存用于多个速度的速度控制值的速度查找表，根据马达的速度从该速度查找表选择速度控制值，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

本方法可包括在由速度控制值校正的额定续流时间内使绕组续流。而优选的是，根据用于励磁绕组的励磁电压的水平选择额定续流时间。例如，本方法可包括储存功率查找表，该表储存用于多个电压的每个的额定续流时间。再根据励磁电压的水平选择额定续流时间。因此，对于不同的励磁电压可获得功率的更好控制。

本方法优选地包括根据用于励磁绕组的励磁电压而改变速度控制值。特别理想的是，使速度控制值响应励磁电压的改变而变化。据此，对于不同的励磁电压可获得功率的更好控制。而速度查找表可储存用于多个速度和多个电压的每个的速度控制值。本方法则包括根据马达的速度和励磁电压的水平从速度查找表选择速度控制值。

本方法可包括在绕组中的反电动势过零之前励磁绕组。因此，可在更早阶段将电流驱动至绕组中，以提供增加的输出功率。

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。绕组在驱动时间段中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永磁马达的控制系统，该控制系统执行如前面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输出的信号来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。这可防止绕组中形成可损坏控制系统的部件或使得马达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，其包括永磁马达和如前面任一段中描述的控制系统。此控制系统利用电池的电压励磁绕组。此控制系统响应电池组的电压中的变化而改变续流角。

第四方面，本发明提供一种真空吸尘器，其包括永磁马达和如前面任一段中描述的控制系统。

马达优选为单相马达。

为了本发明可被更容易地理解，现在将参考附图通过实例描述本发明的实施例。附图中：

图1是根据本发明的产品的方框图；

图2是图1的产品的马达系统的方框图；

图3是马达系统的示意图；

图4是马达系统电流控制器的示意图；