專利名稱：開(kāi)關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)裝置的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁阻電機(jī)的控制，特別涉及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制。


圖1示意地示出了一種典型的現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動(dòng)裝置。其中包括直流電源11，其可以是電池或者是經(jīng)過(guò)整流和濾波的交流電源。由電源11提供的直流電壓在電子控制單元14的控制下由功率變換器13在電動(dòng)機(jī)12的相繞組16上接通和斷開(kāi)。一般提供某種形式的電流傳感器18，用于給出相電流反饋。許多已知的變換器拓?fù)渲械囊环N如圖2所示，其中電阻器28和下部開(kāi)關(guān)22串聯(lián)，用于提供電流反饋信號(hào)。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的性能部分地和相對(duì)于轉(zhuǎn)子位置的相激勵(lì)的精確定時(shí)有關(guān)。轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)一般通過(guò)使用傳感器15來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1示意地所示，例如，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)的有齒的盤(pán)，它和安裝在定子上的光檢測(cè)器或磁檢測(cè)器協(xié)同操作。產(chǎn)生表示相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)子位置的脈沖串，并被提供給控制電路，使得能夠進(jìn)行精確地相激勵(lì)。其它位置檢測(cè)方法包括所謂的“無(wú)檢測(cè)器”方法，其中轉(zhuǎn)子位置通過(guò)測(cè)量電機(jī)的其它參數(shù)導(dǎo)出。
在低速時(shí)，開(kāi)關(guān)磁阻系統(tǒng)一般在電流控制方式或者“斬波”方式下工作，對(duì)于電動(dòng)機(jī)基本上如圖3所示。通常使用一種利用“硬”斬波的滯后電流控制器。如圖3(a)所示。一般地說(shuō)，在最小電感區(qū)域內(nèi)在角θon電壓被施加于電動(dòng)機(jī)的相，此時(shí)電流快速上升，直到達(dá)到上限電流Iu，此時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，由于二極管23，24的作用，使得全部的反向電壓加于繞組上，驅(qū)動(dòng)磁通下降，因而使電流下降。當(dāng)達(dá)到下限電流Il時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，電流再次上升。重復(fù)所述的循環(huán)，直到達(dá)到開(kāi)關(guān)截止角θoff，此時(shí)一般處于當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極和定子磁極完全對(duì)準(zhǔn)時(shí)的最大電感的點(diǎn)。然后利用反向電壓強(qiáng)迫電流下降到0。使電流保持為0，直到在角θon循環(huán)再次開(kāi)始，因此電流的占空比大約是0.5。
另一種方案被稱為“軟”斬波，如圖3(b)所示，其中當(dāng)電流達(dá)到其上限時(shí)只有一個(gè)開(kāi)關(guān)(例如開(kāi)關(guān)21)斷開(kāi)，此時(shí)電流通過(guò)繞組、第二開(kāi)關(guān)22和一個(gè)二極管24下降得慢得多。引起的開(kāi)關(guān)頻率的減少通常在減少開(kāi)關(guān)損耗和降低聽(tīng)覺(jué)噪聲方面是有利的。在現(xiàn)有技術(shù)中還已知其它類型的電流控制器，例如，停止時(shí)間控制器，恒定頻率控制器等，這里不再說(shuō)明。不過(guò)，它們的共同特征是，它們都限制電流到一個(gè)安全的值，從而阻止損壞開(kāi)關(guān)與/或電機(jī)。
在高速情況下，開(kāi)關(guān)磁阻系統(tǒng)一般在“單脈沖”激勵(lì)方式下工作。這種方式如圖4所示，其中示出了一個(gè)相電感周期內(nèi)的電流和線性化的電感的波形。當(dāng)在導(dǎo)通角θon在相繞組上施加電壓時(shí)，電流上升，達(dá)到峰值，然后當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極開(kāi)始和定子磁極重合且電感上升時(shí)翻轉(zhuǎn)。電流被電路的反電動(dòng)勢(shì)自然限制。電壓在θoff下反向，且隨著能量返回電源，電流快速下降，并當(dāng)達(dá)到0時(shí)停止。然后，在循環(huán)重新開(kāi)始之前是一個(gè)0電流間隔。
另外一種開(kāi)關(guān)策略使用在θoff之前的一個(gè)角度θf(wàn)內(nèi)的續(xù)流(freewheeling)，從而開(kāi)關(guān)電路使得電流能夠在相繞組內(nèi)重新循環(huán)而不施加電壓。圖5表示這種技術(shù)，并清楚地示出了在續(xù)流期間的施加電壓為0的時(shí)間間隔。同樣，在循環(huán)重復(fù)之前的一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，電流下降到0。
因而，系統(tǒng)一般在低速下使用斬波方式，在高速下使用單脈沖方式。參數(shù)Iu和Il(在斬波方式下使用)一般被設(shè)置為單脈沖方式的預(yù)期的峰值電流以上，使得這些參數(shù)不干擾單脈沖操作。已知設(shè)置參數(shù)Iu的值為一個(gè)作為“安全網(wǎng)”的值，使得如果在驅(qū)動(dòng)裝置中產(chǎn)生故障狀態(tài)，電流將達(dá)到Iu，并且當(dāng)不需要時(shí)，斬波作用將把相電流限制為一個(gè)安全值。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的一種特殊的操作方式是連續(xù)電流方式，如美國(guó)專利5,469,039(Stephenson)中所述，該專利被包括在此作為參考。在這種方式下，在能量返回間隔結(jié)束時(shí)，在磁通，而后是電流返回0之前繞組再次和電源相連。因此，相繞組總是在連續(xù)通過(guò)電流的狀態(tài)下工作，因而總是由磁通鏈結(jié)。雖然以前認(rèn)為是如此不穩(wěn)定的，以致于不能使用，但是該專利披露了一種在這個(gè)區(qū)域內(nèi)能夠以穩(wěn)定的方式操作的方法，使得穩(wěn)定狀態(tài)的操作是可能的。圖6表示在電動(dòng)機(jī)方式下的一種穩(wěn)態(tài)電流波形，其中在“固定”值Is以上電流根據(jù)準(zhǔn)正弦變化。這是該系統(tǒng)的一種重要的方式，這種方式必須在其操作周期的某些點(diǎn)產(chǎn)生高的過(guò)載輸出。雖然在這種方式下驅(qū)動(dòng)效率下降，但是它使得能夠?qū)崿F(xiàn)一種否則將需要較大的電機(jī)的技術(shù)要求。
雖然上面的討論說(shuō)明了電動(dòng)機(jī)操作，但是眾所周知，電機(jī)同樣能夠在發(fā)電方式下操作，此時(shí)，電流波形基本上是電動(dòng)操作的波形的鏡像。
參數(shù)θon，θoff，Iu，Il，θf(wàn)等基本上是速度的函數(shù)，它們或者被實(shí)時(shí)地計(jì)算，或者更通常地是，被存儲(chǔ)在某種形式的表中，然后在合適的時(shí)間從所述表中被讀出。所述參數(shù)值被仔細(xì)選擇，以便隨著速度的改變實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平滑輸出。如果存儲(chǔ)的值相當(dāng)稀疏，則使用某種形式的內(nèi)插給出在中間速度下的參數(shù)值。選擇在斬波方式和單脈沖方式以及在單脈沖和連續(xù)電流方式之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)的值是尤其困難的，其中不管要求的轉(zhuǎn)矩如何，希望實(shí)現(xiàn)平滑的轉(zhuǎn)換。
在斬波方式和單脈沖方式之間轉(zhuǎn)換時(shí)解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)方案是使用電流控制參數(shù)作為主變量。當(dāng)速度上升到單脈沖方式時(shí)，已知逐漸地增加上限Iu(有時(shí)增加下限Il相應(yīng)的量)，使得波形從圖3(a)的波形變?yōu)閳D4的波形時(shí)，在整個(gè)斬波范圍內(nèi)對(duì)于給定的轉(zhuǎn)矩指令，電流值基本上隨速度保持恒定。一旦電機(jī)達(dá)到一個(gè)這樣的速度，在此速度下電流不會(huì)達(dá)到其上限，則電流控制參數(shù)一般被設(shè)置為一個(gè)高的值，使得它們對(duì)于速度范圍的其余部分不再起作用。
從單脈沖方式向連續(xù)電流方式轉(zhuǎn)換不能利用這種方案，并且一般依靠仔細(xì)地選擇參數(shù)，以便得到平滑的轉(zhuǎn)換。連續(xù)電流方式的特征是，其對(duì)于角參數(shù)(特別是總的導(dǎo)通角θc，其是θon和θoff之間的角度差)的靈敏度比單脈沖方式高得多，因此，在參數(shù)值上的小的差別可以引起輸出的不希望的大的改變。
大部分可變速的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須在電源電壓的一個(gè)范圍內(nèi)操作，并且在一些情況下(一般在遠(yuǎn)方操作的或者和電源隔離的那些驅(qū)動(dòng)裝置)，所述范圍是額定電源電壓的一個(gè)非常大的部分。雖然這對(duì)于斬波方式下的開(kāi)關(guān)磁阻系統(tǒng)不是十分困難的(因?yàn)殡娏骺刂破饕话隳軌驊?yīng)對(duì)改變的電流梯度)，但是在單脈沖和連續(xù)電流方式下則成為問(wèn)題，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩極大地依賴于電源電壓。解決這個(gè)問(wèn)題的已知嘗試包括，對(duì)于電源電壓的一個(gè)范圍，存儲(chǔ)一組完整的控制參數(shù)(即在所述一組參數(shù)中引入另外一個(gè)參數(shù)，電源電壓)，但這通常產(chǎn)生不能接受的控制器中的存儲(chǔ)空間的要求。
在單脈沖方式中，研發(fā)了應(yīng)對(duì)所述電源電壓變化的電壓補(bǔ)償方法。例如，美國(guó)專利5,724,477(Webster)披露了一種修改速度信號(hào)，使得獲得能夠有效地產(chǎn)生指令轉(zhuǎn)矩的一組控制參數(shù)的方法。該方法被結(jié)合在此作為參考。還已知一些在單脈沖方式下使用的電壓補(bǔ)償?shù)钠渌椒ā?br> 不過(guò)，在連續(xù)電流方式下，這些方法是極少令人滿意的。例如，如果電機(jī)正在上述的從單脈沖方式轉(zhuǎn)換到連續(xù)電流方式下操作，然后電源電壓升高，則使用例如US 5,724,477披露的電壓補(bǔ)償方法可能產(chǎn)生使得連續(xù)電流方式下的電機(jī)的輸出立即下降的控制參數(shù)。此時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩立即下降，因而導(dǎo)致速度的下降。如果驅(qū)動(dòng)裝置處于速度控制下，則轉(zhuǎn)矩誤差快速上升，以便進(jìn)行補(bǔ)償，然后產(chǎn)生新的控制參數(shù)，強(qiáng)迫系統(tǒng)返回連續(xù)電流方式。這個(gè)序列對(duì)轉(zhuǎn)矩輸出產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，這可能導(dǎo)致振蕩的增大和/或其它的不穩(wěn)定性。
在單脈沖方式下，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在很大程度上獨(dú)立于繞組的電阻(或許除了在最小的電機(jī)中或者在非常低的電壓下操作的電機(jī)中)。當(dāng)電機(jī)的負(fù)載改變時(shí)，繞組溫度，因而繞組電阻改變，但是電機(jī)的輸出實(shí)際上是獨(dú)立的，因而使得能夠利用不受繞組電阻的影響的控制參數(shù)。不過(guò)，在連續(xù)電流方式下，電流非常依賴于系統(tǒng)電阻，因此，對(duì)于給定的控制參數(shù)，輸出隨繞組的熱狀態(tài)而變化。即使可以用合適的成本從繞組得到可靠的熱反饋，提供用于補(bǔ)償溫度的控制參數(shù)將對(duì)控制器的存儲(chǔ)器施加不能接受的負(fù)擔(dān)。
因此，顯然需要一種在連續(xù)電流方式下的控制方法，它能夠補(bǔ)償變化的電源電壓和變化的繞組溫度，并且能夠提供和單脈沖方式之間的平滑的轉(zhuǎn)換。
這樣，在相繞組的導(dǎo)通角的剩余部分的至少一部分期間，相繞組續(xù)流。在電動(dòng)機(jī)方式下，這使得能夠控制相繞組中的穩(wěn)定電流，并且在發(fā)電方式下，這使得能夠控制電機(jī)的輸出電壓。
所述方法還可包括產(chǎn)生第三信號(hào)，所述第三信號(hào)引起相繞組上的電壓反向。所述第三信號(hào)可以在轉(zhuǎn)子達(dá)到第二預(yù)定位置時(shí)被產(chǎn)生，或者當(dāng)相繞組中的相電流達(dá)到大于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時(shí)被產(chǎn)生。另一種方案是，可以在以下兩個(gè)條件的第一個(gè)條件被滿足時(shí)，產(chǎn)生第三信號(hào)轉(zhuǎn)子達(dá)到第二預(yù)定位置，或者相繞組中的相電流達(dá)到大于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值。
優(yōu)選地，在相繞組中的相電流的第一預(yù)定值被設(shè)置在否則將要發(fā)生的相繞組的預(yù)期的峰值電流以下，和/或相電流的第二預(yù)定值被設(shè)置在相繞組的預(yù)期的峰值電流以上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的操作的控制裝置，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括具有多個(gè)磁極的轉(zhuǎn)子，具有多個(gè)磁極以及至少一個(gè)相繞組的定子，所述裝置包括用于接收來(lái)自位置檢測(cè)裝置的角位置信號(hào)的輸入端，所述角位置信號(hào)表示所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置，用于接收表示相繞組中的電流的相電流信號(hào)的輸入端，用于向一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置輸出控制信號(hào)的輸出端，以及被設(shè)置用于監(jiān)視在輸入端接收的信號(hào)并用于產(chǎn)生控制信號(hào)的處理器，其中所述處理器被設(shè)置用于當(dāng)所述角位置信號(hào)表示轉(zhuǎn)子處于第一預(yù)定位置時(shí)，產(chǎn)生第一控制信號(hào)，所述第一信號(hào)使電壓被施加到相繞組上，以及當(dāng)所述相電流信號(hào)表示相繞組中的相電流為第一預(yù)定值時(shí)，產(chǎn)生第二控制信號(hào)，所述第二信號(hào)使相繞組續(xù)流，借以控制所述電機(jī)的輸出。
優(yōu)選地，所述處理器還被設(shè)置用于產(chǎn)生第三信號(hào)，所述第三信號(hào)引起相繞組上的電壓反向。所述第三信號(hào)可以在轉(zhuǎn)子達(dá)到第二預(yù)定位置時(shí)被產(chǎn)生，或者當(dāng)相繞組中的相電流達(dá)到大于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時(shí)被產(chǎn)生。另一種方案是，所述處理器可以在以下的兩個(gè)條件的第一個(gè)條件被滿足時(shí)，產(chǎn)生第三信號(hào)，所述第三信號(hào)使得在相繞組上的電壓反向轉(zhuǎn)子達(dá)到第二預(yù)定位置，或者相繞組中的相電流達(dá)到大于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值。
優(yōu)選地，在相繞組中的相電流的第一預(yù)定值被設(shè)置在相繞組的預(yù)期的峰值電流以下，和/或相電流的第二預(yù)定值被設(shè)置在相繞組的預(yù)期的峰值電流以上。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括具有多個(gè)磁極的轉(zhuǎn)子，具有多個(gè)磁極以及至少一個(gè)相繞組的定子，所述控制系統(tǒng)包括一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，
位置檢測(cè)裝置，用于產(chǎn)生表示所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置的角位置信號(hào)，電流檢測(cè)器，用于產(chǎn)生表示相繞組中的電流的相電流信號(hào)，以及控制裝置，其在操作上和所述開(kāi)關(guān)裝置、位置檢測(cè)裝置以及電流檢測(cè)器相連，并被設(shè)置用于接收所述角位置信號(hào)和相電流信號(hào)，并向所述開(kāi)關(guān)裝置輸出一個(gè)控制信號(hào)，其中所述控制裝置被設(shè)置用于在連續(xù)電流操作方式下當(dāng)所述角位置信號(hào)表示轉(zhuǎn)子處于第一預(yù)定位置時(shí)，產(chǎn)生第一控制信號(hào)，所述第一信號(hào)使電壓被施加到相繞組上，以及當(dāng)所述相電流信號(hào)表示相繞組中的相電流達(dá)到一個(gè)預(yù)定門限時(shí)，產(chǎn)生第二控制信號(hào)，用于啟動(dòng)所述開(kāi)關(guān)裝置，使得相繞組續(xù)流，借以控制所述相繞組中的穩(wěn)定電流。
所述的控制方法使用導(dǎo)通角、截止角和電流值的組合，來(lái)引起一個(gè)可選擇的用于控制相中的穩(wěn)定電流Is的續(xù)流周期。和以前的連續(xù)電流方式下的控制方法不同，這種方法使得能夠進(jìn)行穩(wěn)定電流值的平滑的控制，不會(huì)發(fā)生連續(xù)電流的突然下降。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明選擇的一組典型的控制參數(shù)。在操作時(shí)，每相以通常的方式在θon導(dǎo)通。選擇電流值Ix，其值略低于所述相的自然峰值電流?？刂葡到y(tǒng)被這樣設(shè)置，使得當(dāng)相電流達(dá)到Ix時(shí)，使所述相進(jìn)行續(xù)流，直到達(dá)到截止角θoff為止(即該相的導(dǎo)通角的其余部分)，在該點(diǎn)上控制變?yōu)槌Ｒ?guī)控制，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都截止。和預(yù)期的相反，這未引起峰值電流或波形的形狀的大的改變。而是使得能夠控制穩(wěn)定電流的值通過(guò)改變電流Ix一個(gè)小的量便能得到相應(yīng)的Is的改變。
這個(gè)未預(yù)料到的結(jié)果對(duì)于控制具有大的好處。如果現(xiàn)在電源電壓增加或者由于溫度下降而使繞組電阻減小，則相電流較快地上升，因而較快地達(dá)到Ix，這實(shí)際上使得具有較短的導(dǎo)通時(shí)間和較長(zhǎng)的續(xù)流時(shí)間，因而阻止穩(wěn)定電流Is的增加，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定。與此相反，電源電壓的降低或者電阻的增加使得電流上升較慢，使得導(dǎo)通時(shí)間增加和續(xù)流時(shí)間減少，因而阻止穩(wěn)定電流下降。正是角度和電流參數(shù)的組合使得能夠達(dá)到這個(gè)結(jié)果。
這種控制方法的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，其減小了對(duì)導(dǎo)通角的精細(xì)的分辨率的要求。以前，為了在連續(xù)電流方式下進(jìn)行成功的控制，一直需要導(dǎo)通角的非常精細(xì)的分辨率，這是因?yàn)樵谶@種方式下，輸出對(duì)于導(dǎo)通角的靈敏度是高的。不過(guò)，這可以用高的成本來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，位置分解器的成本和其分辨率非常相關(guān)。的確，在一些系統(tǒng)中，可以使用的連續(xù)電流的量受到可利用的角度參數(shù)的控制程度的嚴(yán)重限制。然而，本發(fā)明能夠使用容易利用精細(xì)的分辨率控制的電流參數(shù)，從而有效地“填充”在角參數(shù)間距之間的負(fù)載點(diǎn)。
本方法的一種改型是使用兩個(gè)電流參數(shù)，如圖8所示。第二個(gè)參數(shù)Iy被設(shè)置在Ix和預(yù)期的峰值電流的上方。在操作時(shí)，如果電流在續(xù)流時(shí)大大增加(即在達(dá)到Ix之后)，例如由于發(fā)生發(fā)電，則可以使用Iy使第二開(kāi)關(guān)截止，有效地提前θoff參數(shù)。這樣，所述相便不會(huì)在該相的導(dǎo)通角的整個(gè)其余部分內(nèi)續(xù)流。該相在其導(dǎo)通角的其余部分的一部分期間續(xù)流。
在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，一般在額定電壓和平均溫升下表征電機(jī)是有利的。這使得能夠選擇Ix，以便適應(yīng)電壓和溫度的升高和降低。表征在進(jìn)入連續(xù)電流方式之前的點(diǎn)也是有利的，其中把Ix設(shè)置為略高于自然峰值電流，使得當(dāng)電壓上升，因而電機(jī)將突然進(jìn)入連續(xù)電流方式時(shí)，存在的電流控制Ix將減慢所述的進(jìn)入，因而使系統(tǒng)穩(wěn)定。
下面說(shuō)明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)電機(jī)在發(fā)電方式下運(yùn)行時(shí)，該實(shí)施例是尤其有用的。當(dāng)在發(fā)電方式下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的速度基本上是恒定的，或者至少只有緩慢的改變，這是因?yàn)殡姍C(jī)裝置的慣性通常由原動(dòng)機(jī)支配。除非系統(tǒng)正在“硬的”電源上發(fā)電，電壓主要由電負(fù)載和直流連接電容器(即圖2中的電容器25)的額定值確定。如果電負(fù)載發(fā)生突然改變，例如所謂的“卸載”情況，此時(shí)，至少一部分負(fù)載被突然切斷，此時(shí)，除非控制系統(tǒng)反應(yīng)迅速，在直流線路上將出現(xiàn)相應(yīng)的電壓擺動(dòng)。從剩下的負(fù)載的觀點(diǎn)看來(lái)，這是不希望的，并且如果發(fā)生直流連接電容器的向上的電壓擺動(dòng)，則在電容器上造成災(zāi)難性的過(guò)電壓。如果電機(jī)在斬波或者單脈沖方式下運(yùn)行，則通過(guò)修改控制角，控制系統(tǒng)的帶寬一般足夠控制瞬變。不過(guò)，如果電機(jī)在連續(xù)電流方式下運(yùn)行，則響應(yīng)必然慢得多，這是因?yàn)椋枰S多周期才能使穩(wěn)定電流達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值。
這種情況如圖9所示，該圖表示在3600rmp的速度下運(yùn)行的額定功率為10KW的開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的輸出。在t＝0之前，發(fā)電機(jī)向負(fù)載提供10KW的功率，并且電壓穩(wěn)定在其額定電壓340V。在t＝0，負(fù)載突然被除去，在常規(guī)的P+I控制下，電壓擺動(dòng)達(dá)到428V(即+19％)，并用200毫秒才恢復(fù)。雖然增加控制器的增益可以幫助減少這個(gè)偏移，但是太高的增益本身將導(dǎo)致不穩(wěn)定。
通過(guò)控制導(dǎo)通角和電流參數(shù)把本發(fā)明應(yīng)用于這種情況，則立刻表現(xiàn)出如圖9所示的優(yōu)點(diǎn)，其中把過(guò)壓減少到385V，恢復(fù)時(shí)間減少到12毫秒。應(yīng)當(dāng)理解，瞬變中的能量被減少到以前情況下的大約4％，大大降低了不希望的副作用。
應(yīng)當(dāng)理解，同樣的原理可以用于由負(fù)載的較小的改變引起的較小的瞬變。它們也適用于負(fù)載的突然的增加，這將導(dǎo)致輸出電壓的不利的振蕩。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的情況下，可以對(duì)所披露的實(shí)施例作出改變，尤其是關(guān)于執(zhí)行微處理器中的算法的細(xì)節(jié)。因而，上面的幾個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明是以舉例方式給出的，并不用于限制本發(fā)明。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行微小的改變，而使上述的操作沒(méi)有大的改變。本發(fā)明旨在只由下面的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種在連續(xù)電流操作方式下控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的方法，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，和具有至少一個(gè)相繞組的定子，所述方法包括當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到第一預(yù)定位置時(shí)產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)使電壓被施加到相繞組上，以及當(dāng)相繞組中的相電流達(dá)到第一預(yù)定值時(shí)產(chǎn)生第二信號(hào)，所述第二信號(hào)使相繞組續(xù)流，借以控制所述電機(jī)的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在轉(zhuǎn)子達(dá)到第二預(yù)定位置時(shí)，產(chǎn)生第三信號(hào)，所述第三信號(hào)引起相繞組上的電壓反向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括當(dāng)相繞組中的相電流達(dá)到大于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時(shí)，產(chǎn)生第三信號(hào)，所述第三信號(hào)引起相繞組上的電壓反向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括當(dāng)以下的兩個(gè)條件的第一個(gè)條件被滿足時(shí)，產(chǎn)生第三信號(hào)轉(zhuǎn)子達(dá)到第二預(yù)定位置，或者相繞組中的相電流達(dá)到大于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值，所述第三信號(hào)引起相繞組上的電壓反向。
5.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其中在相繞組中的相電流的第一預(yù)定值被設(shè)置在相繞組的預(yù)期的峰值電流以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求3，4或5的方法，其中所述相電流的第二預(yù)定值被設(shè)置在相繞組的預(yù)期的峰值電流以上。
7.一種用于在連續(xù)電流操作方式下控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行的控制裝置，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，以及具有至少一個(gè)相繞組的定子，所述控制裝置包括用于接收來(lái)自位置檢測(cè)裝置的角位置信號(hào)的輸入端，所述角位置信號(hào)表示所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置，用于接收表示相繞組中的電流的相電流信號(hào)的輸入端，用于向一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置輸出控制信號(hào)的輸出端，以及被設(shè)置用于監(jiān)視在輸入端接收的信號(hào)并用于產(chǎn)生控制信號(hào)的處理器，其中所述處理器被設(shè)置用于當(dāng)所述角位置信號(hào)表示轉(zhuǎn)子處于第一預(yù)定位置時(shí)產(chǎn)生第一控制信號(hào)，所述第一信號(hào)使電壓被施加到相繞組上，以及當(dāng)所述相電流信號(hào)表示相繞組中的相電流為第一預(yù)定值時(shí)產(chǎn)生第二控制信號(hào)，所述第二信號(hào)使相繞組續(xù)流，借以控制所述電機(jī)的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的控制裝置，其中所述處理器還被設(shè)置用于在轉(zhuǎn)子達(dá)到第二預(yù)定位置時(shí)產(chǎn)生第三信號(hào)，所述第三信號(hào)引起相繞組上的電壓反向。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的控制裝置，其中所述處理器還被設(shè)置用于當(dāng)相繞組中的相電流達(dá)到大于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時(shí)產(chǎn)生第三信號(hào)，所述第三信號(hào)引起相繞組上的電壓反向。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的控制裝置，其中所述處理器還被設(shè)置用于當(dāng)以下的兩個(gè)條件的第一個(gè)條件被滿足時(shí)，產(chǎn)生第三信號(hào)轉(zhuǎn)子達(dá)到第二預(yù)定位置，或者相繞組中的相電流達(dá)到大于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值，所述第三信號(hào)使得在相繞組上的電壓反向。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任何一個(gè)的控制裝置，其中在相繞組中的相電流的第一預(yù)定值被設(shè)置在相繞組的預(yù)期的峰值電流以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求9，10，或11中任何一個(gè)的控制裝置，其中相電流的第二預(yù)定值被設(shè)置在相繞組的預(yù)期的峰值電流以上。
13.一種用于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，具有至少一個(gè)相繞組的定子，所述控制系統(tǒng)包括一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，位置檢測(cè)裝置，用于產(chǎn)生表示所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置的角位置信號(hào)，電流檢測(cè)器，用于產(chǎn)生表示相繞組中的電流的相電流信號(hào)，以及控制裝置，其在操作上和所述開(kāi)關(guān)裝置、位置檢測(cè)裝置以及電流檢測(cè)器相連，并被設(shè)置用于接收所述角位置信號(hào)和相電流信號(hào)，并向所述開(kāi)關(guān)裝置輸出一個(gè)控制信號(hào)，其中所述控制裝置被設(shè)置用于在連續(xù)電流操作方式下當(dāng)所述角位置信號(hào)表示轉(zhuǎn)子處于第一預(yù)定位置時(shí)產(chǎn)生第一控制信號(hào)，所述第一信號(hào)使電壓被施加到相繞組上，以及當(dāng)所述相電流信號(hào)表示相繞組中的相電流達(dá)到一個(gè)預(yù)定門限時(shí)產(chǎn)生第二控制信號(hào)，用于啟動(dòng)所述開(kāi)關(guān)裝置，使得相繞組續(xù)流，借以控制所述相繞組中的穩(wěn)定電流。
全文摘要
一種作為電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)操作的開(kāi)關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)裝置，能夠在電源電壓或者電負(fù)載的變化情況下的連續(xù)電流方式下以穩(wěn)定的方式被控制。除了使用常規(guī)的導(dǎo)通角θ
文檔編號(hào)H02P25/08GK1476159SQ0315019
公開(kāi)日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月22日
發(fā)明者I·喬蒂森, M·G·A·皮龍, P·R·梅斯, P·默里, M·J·特納, M·L·麥克萊蘭, A 皮龍, I 喬蒂森, 梅斯, 特納, 麥克萊蘭 申請(qǐng)人:開(kāi)關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)有限公司