[发明专利]马达控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制开关磁阻马达的马达控制器。

背景技术

近来开关磁阻马达由于其低制造成本、简单而坚固的结构的优点而被提及。开关磁阻马达（在下文中称为“SRM”）既没有转子绕组也没有永磁体，并且具有高速和速度范围宽的良好的鲁棒性。在SRM中，在电感改变时通过将电流施加至定子绕组来生成转矩。如果在电感增加时施加电流，则产生正转矩，而如果在电感减少时施加电流，则产生负转矩。

为了有效地控制SRM，通常在高速、中速和低速中使用单独算法。例如，在低速中，使用斩波模式控制，其中将离散的恒定电流施加到每个相位。在高速中，使用被称为角度控制的另一种控制。这种控制的开关模式被称为“单脉冲模式”，其中将单脉冲施加至电感的每个周期。在中速中，使用低速和高速的混合控制。

为了实现SRM所需的电流模式，提出了各种特定逆变器。例如，Zeljko等(A Novel Power Inverter for Switched Reluctance Motor Drives,Elec.Energ.vol.18,No.3,Dec.2005,453-465)公开了一种拓扑，其中针对三相SRM电源提供了四个逆变器臂。利用四臂来连接三相绕组的星点。因为这种拓扑，可以单独地控制每个相位。

另一方面，WO2011/65406公开了一种用于内部永磁体马达的直接转矩控制（在下文中称为“DTC”）系统。在DTC系统中，根据转矩、基准转矩、磁通、基准磁通、相位角等来选择逆变器的开关模式中的一种。通过参照示出了磁通大小和相位角之间的关系的磁通轨迹（flux trajectory）来获得基准磁通。WO2011/65406中所示的DTC系统根据转矩、基准转矩、马达速度和交越速度（crossover speed）在圆形与多边形之间变化磁通轨迹的形式。

发明内容

技术问题

传统的用于SRM的逆变器具有特定的拓扑，因此，逆变器应当具有分立元件。在逆变器中使用分立元件而非单个模块增加了成本、重量、尺寸、组装时间和复杂度，并且降低了逆变器的可靠性和鲁棒性。此外，逆变器不能用于任何其它类型的马达。

此外，用于SRM的逆变器需要针对高速、中速和低速的单独算法，其增加了系统的复杂度和设置时间。

问题的解决方案

作为本发明的实施方式的一个方面，一种用于控制开关磁阻马达的马达控制器包括：逆变器，所述逆变器与开关磁阻马达连接；转矩和磁通估计器，所述转矩和磁通估计器基于来自所述逆变器的输出和所述开关磁阻马达的转子角度，估计在所述开关磁阻马达中生成的转矩和磁通，作为估计转矩和估计磁通；开关模式选择器，所述开关模式选择器基于基准转矩与所述估计转矩的比较结果、基准磁通与所述估计磁通的比较结果和磁通相位角来选择开关模式中的一个，并且根据所选择的开关模式执行所述逆变器的开关；以及基准磁通计算器，所述基准磁通计算器在根据所述基准转矩和所述开关磁阻马达的转速改变磁通轨迹的情况下，根据所述磁通轨迹和所述转子角度获得所述基准磁通，所述磁通轨迹指示所述转子角度与所述基准磁通之间的关系。

根据结合附图时的本发明的以下详细描述，本发明的这些和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显。

本发明的有益效果

本发明简化了对开关磁阻马达的控制。

附图说明

图1是示出马达控制器的构造的框图。

图2是SRM的示意图。

图3示出了逆变器的构造。

图4示出了磁通相位角K与电压矢量之间的关系。

图5示出了线圈的位置。

图6示出了线圈的连接。

图7示出了基准磁通计算器的构造。

图8示出了磁通轨迹。

图9示出了磁通轨迹。

图10示出了磁通轨迹。

图11示出了逆变器与绕组之间的连接。

图12示出了线圈的连接。

图13示出了电压矢量的分量。

图14示出了磁通相位角K与电压矢量之间的关系。

具体实施方式

图1是示出马达控制器1的构造的框图。马达控制器1在DTC（直接转矩控制）下控制SRM（开关磁阻马达）9。