[发明专利]一种控制电机的方法、设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制电机的方法、设备及系统。尤其涉及（但不局限于）一种控制电机转子转速的方法。

背景技术

电机通常用于为各种设备的运转提供动力，这些设备包括从极小型的机器至大型的组装件，例如电梯（也称为“升降机”）。在应用中，尤其是在需要恒速电机的工业应用中，最常用的电机就是同步电机。同步电机使电机轴的转动与为电机提供动力的电网频率同步。

通常，同步电机包含一个定子和一个转子。定子内有多个线圈或绕组，通过这些线圈或绕组可产生电流；转子则包含至少一对永久磁铁。当交流电通过定子绕组时，该绕组会产生一个变化的磁场。由此可知，在一个三相电机中，当三相交流电通过相应各自的绕组时，定子将产生一个旋转磁场。接着，这个旋转磁场将使转子开始旋转，且转子的转速与三相交流电的频率同步。最后，转子和定子之间的角度将产生一个合成净转矩，该合成净转矩规定了转子的净旋转运动。

为了保证转子随时以所需的速度在所需的方向进行净旋转运动，则必须控制转子的净转矩。注入到定子（与转子中的永久磁铁相对）中绕组的电流的位置和相位，将决定定子产生的磁通量的配置。这将影响转子中绕组产生的旋转运动，这反过来决定了转子的净转矩，继而决定了电机的效率。

控制电机的常见方法是使用各种速度和位置传感器监控转子的旋转，并调整施加至定子的电压特性，从而控制转子的旋转。然而，此类方法需要进行极大量的计算且需要额外的电子组件，因而会导致系统制造成本上升。

一种有效控制电机的方法（不使用速度和位置传感器），是利用电流闭环矢量控制方法。这种方法采用诸如信号注入等技术来确定转子轴的位置。但是，即便这些技术不使用速度和位置传感器，它们仍要求进行大量计算且依赖于高带宽电流测量系统。

一种替代的控制电机的方式，尤其适用于低动态的电机应用（如泵和风机），是电流开环（OL）的方法。在OL方法中，基于所需的机械速度的曲线确定电机端子电压。与电流闭环法相比，尽管电流开环法可在更低成本的硬件中实施，并且具有提高计算效率的优势，但这些方法的效率仍然极低。

发明内容

本发明的实施例尝试减轻至少一些上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制电机的方法，该电机用于驱动负载。所述电机和负载构成系统的至少一个部分。所述电机包含依据施加的交流电压而产生变化磁场的定子，和依据所述定子产生的所述变化磁场而旋转的转子，所述转子以与所述施加的交流电压的频率同步的速度旋转。所述方法包含接收目标转子速度。所述方法还包含确定所述施加的交流电压的电压值，当所述转子以目标转速旋转时，所述交流电电压值产生的磁场具有充足的磁通量以维持转子与所述施加的交流电压的所述频率同步。所述电压值依照所述目标转子速度以及包含多个模型元素的系统模型确定，其中一个或多个所述模型元素表示在转子恒速旋转时，系统的一个或多个部件对转子旋转的影响；另一些模型元素表示在转子转速动态变化时，系统的一个或多个部件对转子旋转的影响。所述方法还包含向所述定子施加所述交流电压，使其在所述确定的电压值，并在所述目标转子速度所需的频率。

上述电压值由施加到所述模型的所述目标转子速度确定。

上述电压值由以下公式确定：

VT=K1ω2+K2ω+K3ω·+K4ω‾+K5]]>