[发明专利]电机中电阻的估算

说明书

技术领域

本发明涉及电机中的相绕组电阻的估算，尤其是使用单向相电流操作的那些电机中的相绕组电阻的估算。

背景技术

尽管大多数电机在其绕组中使用交流电流操作，一些类型的机器使用单向电流操作。这些电机包括DC电机和双凸磁阻电机（doubly salient reluctance）。一般地，磁阻电机是这种电机：其中通过其可移动部件延伸到磁电路磁阻被最小化（即，激励绕组的磁阻被最大化）的位置的趋势产生扭矩。在一些形式中，提供用于检测转子的角度位置且作为转子位置的函数激励相绕组的电路。这种类型的磁阻电机一般已知为开关磁阻电机且可以操作为马达或发电机。包括开关磁阻电机的电学驱动的一般处理可以在各种教科书中发现，例如此处通过引用结合于此的THE MIller、Newnes等人2001的“Electronic Control of Switched Reluctance Machines”。这种开关磁阻电机的特性是公知的，且例如在此处通过引用结合于此的1993年6月Stephenson和Blake在PCIM’93，Nürnberg，21-24页的“The Characteristics,Design and Application of Switched Reluctance Motors and Drives”中描述。该文章详细地描述了开关磁阻电机的特征，这些特征一同产生周期性改变相绕组的电感的特性。在本领域中公知：仅通过交替改变绕组激励的时序，这种电机可以以马达或发电模式操作。

图1示出连接到负载19的典型开关磁阻驱动系统的原理组件。输入DC电源11典型地从电池或整流且滤波的AC电源衍生且可以是固定或变化的电压。电源11提供的DC电压在电子控制单元14的控制下通过电源转换器13在马达12的相绕组上切换。切换必须正确地同步于转子的旋转角度以用于驱动的适当操作。转子位置检测器15常规地用于提供指示转子的角度位置的信号。转子位置检测器15的输出还可以用于产生语音反馈信号。

开关磁阻电机中的相绕组的激励依赖于转子的角度位置的检测。这可以参考图2和3解释，图2和3说明了操作为马达的磁阻电机的切换。图2一般地示出接近定子极21的转子极20，该定子极21一般在箭头22示出的方向中。如图2所示，完整的相绕组16的一部分23缠绕在定子极21附近。当定子极21附近的相绕组16的部分23被激励时，力将施加在转子上，倾向于拉动转子极20与定子极21对准。图3一般地示出电源转换器13中的典型切换电路，该切换电路控制包括定子极21附近的部分23的相绕组16的激励。电压总线36、37一般已知为DC链路且跨越它们的电容器35已知为DC链接电容器，其功能用于处理DC链路上的交流电流。当开关31和32闭合时，相绕组耦合到DC电源且被激励。当开关磁阻电机的相绕组以上述方式激励时，通过磁电路中的通量设立的磁场引起圆周力，如上所述，该圆周力用于拉动转子极与定子极一致。

一般地，相绕组被激励以如下影响转子的旋转。在转子的第一角度位置（称为“导通角”θ_on），控制器14提供切换信号以导通切换装置31和32二者。当切换装置31和32导通时，相绕组耦合到DC链路，导致在电机中确立增加的磁通量。磁通量在气隙中产生作用在转子极上的磁场以产生马达扭矩。电机中的磁通量通过磁动势（mmf）支持，该磁动势由通过开关31和32以及相绕组23从DC电压11流动的电流提供。电流反馈一般地被采用且通过快速断开或闭合切换装置31和/或32其中一个或两个，相电流的幅度通过对电流进行斩波而被控制。图4（a）示出斩波操作模式中的典型电流波形，其中电流在两个固定水平之间被斩波。在马达操作中，导通角θ_on通常选择为其中转子上的极间空间的中线与定子极的中线对准的转子位置，但是可以是某一其他角度。图4（a）还示出相绕组的理想电感曲线的形式。