[发明专利]用于控制具有永磁体的同步机的方法和相应装置

说明书

本发明涉及一种用于控制具有永磁体的同步机(1)的方法，所述同步机包括具有永磁体的转子(4)和三相定子(5)，所述同步机(1)与用于控制同步机(1)的定子(5)的换流器相连，该方法包括：通过设置为具有中央传感器(6a)和两个侧向传感器(6b，6c)的三个霍尔效应传感器(6a，6b，6c)同时进行三个测量，两个侧向传感器(6b，6c)相对于同步机(1)的转子(4)的旋转速度从中央传感器(6a)以120°/p的机械度被放置，其中p是同步机的极的对的数量；从三个所述测量确定转子(4)的位置；根据所确定的转子(4)的位置来控制该控制换流器(2)；在控制该换流器(2)前对三个测量信号施加时间延迟，使得对控制换流器(2)的控制考虑到一可变的期望的滞后角。

技术领域

本发明涉及永磁同步机的一般领域，并且更具体地涉及控制用于变速风扇的永磁同步机。

背景技术

变速风扇通常包括换流器和是永磁同步机的电动机。永磁同步机通常通过设置在直流电源与永磁同步机之间的换流器通过直流(DC)电源供电。

为了控制永磁同步机，即为了使电动机能够被自动控制，有必要获得关于其转子位置的信息。

已经存在控制电动机换流器的各种方法，其中最常用的方法如下：

-电动机的换流器的正弦波型控制，它需要以高分辨率获得有关转子位置的连续信息；和

-电动机的换流器的方波型控制，或者实际上是120°或“梯形”控制，关于转子位置的信息只需要是离散的和低分辨率的。

梯形控制，也称为“120°”控制，使用三个霍尔效应传感器来检测转子在六个位置的角度位置。三个传感器用于将具有360°电气持续时间的转子的一个电气周期离散地分离成六个电气扇区，每个电气扇区电气地为60°。梯形控制存在六个工作点，每个工作点对应转子的一个角扇区。知道转子的永久磁铁所在的角扇区，换流器为同步机的定子的两个适当相位供电以获得电动机转矩。

更确切地说，如图1所示，三个霍尔传感器定位在电动机的定子上，以电气地间隔120°，即对于具有两对电极的电动机来说是60°机械的，这给出了一示例性布置用于具有四个电极A1至A4，A1和A3为北磁极且A2和A4为南磁极，的电动机的霍尔效应传感器C1，C2和C3。

霍尔效应传感器对转子磁体的极性敏感。每个传感器提供一逻辑信号，如果北磁体面向传感器，则该逻辑信号可以具有“高的”第一值，或者如果与北磁体相反的极性的南磁体面向传感器，则该逻辑信号是“低的”第二值。

利用这三个霍尔效应传感器传达的信息，可以通过创建对应于由传感器提供的三个信号的各种组合的60°的电气扇区电气地重构电动机的位置，如图2所示。图2是绘制来自对于具有四个电极即两对电极的图1电动机的三个霍尔效应传感器C1至C3的信号的曲线图，其图中每个垂直虚线位于60°的两个电扇区之间。

取决于电气扇区，控制换流器的两个开关以引起电流流动，从而用于提供电动机扭矩。这种控制被称为“120°”控制。

在120°控制下的电动机的操作可以用如图3所示的所谓“菲涅耳”图来表示，其中V是换流器施加到同步机端子的电压，E是同步机的电动势(ems)，它与其转速成正比，I是电动机相电流，R是电动机的绕组的电阻，L是电动机电感，ω是电动机电角频率转速，假设ω可以表示为应用方程式ω＝2πf时电动机旋转的电频率的函数。

与换流器施加的电压V和电动机的电动势E之间的角度相对应的相位差称为δ，也称为“滞后”角度。

由于电动势E的相位是由霍尔效应传感器提供的信息推导出的，并且电压V的相位由换流器的控制确定，所以可以控制滞后角δ。

该滞后角δ可以被选择为使扭矩最大化。在这种情况下，如图4的菲涅耳图所示，电动机的一相位中的电动势E和电流I是同相的。