[发明专利]无刷电动机的控制

说明书

技术领域

本发明涉及无刷电动机的控制。

背景技术

无刷电动机的控制系统通常包括控制器，所述控制器产生控制信号，用于激励电动机的相绕组。控制信号大致在相对于转子信号的时间处产生。控制器可以响应于，例如，电动机速度或激励电压的改变而调整控制信号的正时，以便实现特定性能。控制信号的正时可以针对转子信号的每一个边沿而被调整。因此，控制器对电动机速度或激励电压的任何变化相对较快地响应。然而，对于高速电动机，这么频繁地调整控制信号的正时要求相对较快且因此昂贵的控制器。替换地，控制信号的正时可以在转子信号的固定数量的边沿之后被调整。然而，由于转子信号的边沿之间的间隔取决于电动机的速度，控制器会随后在较低速度下较不频繁地和在较高速度下更加频繁地调整控制信号的正时。这于是可不利地影响电动机的性能。

发明内容

在第一方面，本发明提出一种控制无刷电动机的方法，该方法包括：整流交流电压，以提供被整流的电压；在电动机的每一个电半周期上利用被整流电压激励电动机的绕组持续传导时段；响应于交流电压的过零而更新该传导时段。

该传导时段因此以规则间隔被更新，而不论电动机速度。此外，传导时段被规则地更新，而不需要专用定时器。通过响应于交流电压的过零而更新传导时段，相对较简单和廉价的控制器可以用于产生用于激励相绕组的控制信号。

传导时段还与交流电源的周期同步地被更新。因此，从提供激励电压的电源得到的电流的波形一般更稳定。如果电动机是永磁体电动机，这特别是如此。由于由永磁体电动机在绕组中感生的反EMF，在激励电压的周期中的不同点处更新传导时段可以增加电流波形的谐波含量。

更新传导时段可包括响应于电动机速度和/或交流电压的RMS值的变化而调整该传导时段。通过响应于电动机速度和/或RMS电压的变化调整传导时段，特定功率分布可以在速度和/或电压的范围上实现。特别地，传导时段可以被调整为在速度和/或电压的范围上保持恒定平均功率。可另外地响应于其他参数来调整传导时段。例如，传导时段可响应于速度命令值和扭矩命令值的改变而被调整。

被整流的电压可具有50%或更高的波动。在该水平的波动下，电动机的即时速度可以在交流电压的每一个半周期上改变，即使电动机的平均速度可以是恒定的。如果传导时段在转子的固定数量的旋转之后被更新，电动机在该特定时刻下的速度可能呈现出已经变化，即使电动机的平均速度没有改变。于是会使用不同传导时段，不论电动机的平均速度是否已经变化。于是这可引起从提供交流电压的电源得到的电流波形的谐波含量的增加。通过响应于交流电源的过零而更新传导时段，交流电源的周期中的相同基准点被使用，且因此，可实现更稳定的电流波形。

在传导时段结束时，可使绕组续流持续电动机的电半周期的剩余部分。因而，电动机的每一个电半周期包括单个传导时间段和单个续流时段。通过使绕组续流，电动机中的磁通密度可被更好地控制。特别地，可避免磁饱和。

传导时段的长度可由随时间周期性改变的波形定义。绕组被激励持续的时间段因此可从一个电半周期至下一个电半周期的时间段不同。传导时段的长度影响在特定电半周期上被驱动至绕组中的电流的量，且因此影响从电源得到的电流的量。传导时段的波形可因此被定义以便于实现特定电流波形。特别地，传导时段的波形可被定义为使得从电源得到的电流的波形接近正弦曲线的波形。因而，可以实现相对较高的功率因数。传导时段的长度还影响电动机中的磁通密度。传导时段的波形可因此被定义以便于实现对于磁通密度的特定包络。特别地，传导时段的波形可被定义为减少电动机中的峰值磁通密度。因而，可实现更有效和/或更小的电动机。

在传导时段的长度由波形定义的情况下，更新传导时段包括调整波形，例如波形的偏移，振幅和/或相位。当然，绕组被激励所处于传导时段不可以是负的。因此应理解，传导时段的波形是单向的，即，该波形仅采取正值。

该方法该包括针对电动机的每一个电半周期确定传导时段。这随后有助于实现针对从电源得到的电流波形的更平滑的包络。不是必须不同传导时段被用于电动机的相继电半周期。取决于传导时段的波形的形状以及每一个电半周期的长度，电动机的相继的电半周期很可能具有相同的传导时段。例如，如果传导时段的波形包括平点，则电动机的两个相继电半周期很可能具有相同的传导时段。