[发明专利]电机的控制

说明书

本发明涉及电机的控制。

当永磁马达的转子旋转时，在电机的绕组内感应反电动势。当转子加速时，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，该方法包括：顺序地励磁电机的绕组和使其续流，其中在绕组中的反电动势过零之前该绕组以提前角由励磁电压励磁，且绕组在续流角范围内续流；和响应该励磁电压中的变化改变提前角和续流角。

通过响应励磁电压的变化而改变提前角和续流角两者，可实现电机在效率和功率方面的更好控制。例如，通过增加提前角，在更早阶段将电流驱动至绕组中且由此功率被增加。同样，通过减小续流角，在更长时间段内将电流驱动至绕组中且由此功率被增加。

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。

优选地，响应励磁电压的降低，提前角增大且续流角减小。因此，当励磁电压降低时，在提早阶段电流被驱动至绕组中。因此，在更长时间段中电流被驱动至绕组中。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提前角和续流角，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提前角和续流角，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。尽管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。

本方法可以包括励磁绕组，监测代表绕组内反电动势的信号，在驱走角(drive-off angle)范围内持续励磁绕组，和使绕组续流。而使驱走角度正比于提前角和续流角之和。这可提供一种在反电动势过零之前励磁绕组的便利方法。

本方法可包括储存用于多个电压的第一控制值和第二控制值的功率查找表。另外，本方法包括根据励磁电压水平从功率查找表选择第一控制值和第二控制值，及在由第一控制值限定的时间内励磁绕组和在由第二控制值限定的时间内使绕组续流。这可简化电机的控制。

第一控制值优选与提前角成比例，第二控制值与续流角成比例。更优选的是，第一控制值与提前角和续流角的和成比例。这可简化驱走角度的计算。

本方法可包括励磁绕组，监测代表绕组内反电动势的信号，和响应检测该信号的边缘而在驱走时间内持续励磁绕组，及在续流时间内使绕组续流。而驱走时间与第一控制值成比例，续流时间与第二控制值成比例。

理想的是，每一对第一和第二控制值导致以额定速度运行时电机功率相同。因此，在额定速度下在电压范围内可保持功率恒定。

有利的是，第一控制值与提前时间和续流时间之和成比例。这可简化驱走时间的计算。实际上，如果每个电半周期具有半周期时间，驱走时间理想地与减去第一控制值的半周期时间成比例。

本方法有利地包括施加速度校正值至第一控制值和第二控制值中的至少一个。而速度校正值随电机速度和励磁电压的水平两者而变。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一个或多个控制值，速度对功率的影响可减小。但是，理想的校正依赖于励磁电压的水平。特别理想的是，励磁电压越低需要越大的校正。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，可获得功率方面的更好控制。

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，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。

速度校正查找表理想地储存用于多个速度和多个电压的每个的提前速度校正值和续流速度校正值。此外，本方法包括根据电机的速度和励磁电压的水平从速度查找表选择提前速度校正值和续流速度校正值，和施加该提前速度校正值至第一控制值和施加续流速度校正值至第二控制值。据此，第一控制值(其影响提前角)和第二控制值(其影响续流角)两者针对速度而被校正，由此可在功率方面实现更好的控制。