專利名稱：通－斷控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電負(fù)載的參數(shù)例如電流的通-斷控制器。
有各種通-斷控制電負(fù)載中的參數(shù)例如電流的方法。例如開關(guān)式電源的電流輸出或開關(guān)式磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出可以用固定關(guān)斷時(shí)間控制或磁滯控制法進(jìn)行控制。這些都是控制方式涉及開關(guān)裝置僅在接通和關(guān)斷兩個(gè)基本狀態(tài)之間驅(qū)動(dòng)的通-斷控制器或繼電式控制器的例子。
開關(guān)式磁阻電機(jī)常常通過以低速度調(diào)節(jié)相繞組或每組繞組中的相電流進(jìn)行控制。這便叫做電流饋送式控制法。實(shí)際上，通常在市場(chǎng)上可買得到的是電壓調(diào)節(jié)的電源，因此，要用一個(gè)中間電流控制器?？刂破黩?qū)動(dòng)電源開關(guān)把電壓加到機(jī)器的相繞組或每一相繞組的兩端以建立和維持所需要的相電流。
開關(guān)式磁阻機(jī)及其控制的說明可以在Stepheson和Blake于1993年6月21-24日在德國(guó)紐倫堡舉行的PCIM’93屆大會(huì)與展覽上提出的論文“開關(guān)式磁阻電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路的特性、設(shè)計(jì)及應(yīng)用”中找到。
控制器的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩者都受到以相繞組為代表的電負(fù)載的特性的影響。例如，開關(guān)式磁阻電機(jī)的相電路既沒有一個(gè)常數(shù)的電感也沒有一個(gè)簡(jiǎn)單的“動(dòng)生EMF”作用。用于開關(guān)式磁阻電機(jī)的相電路兩端的電壓的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表示式為V=iR+l(i,θ)didt+iω∂L(i,θ)∂θ---(1)]]>其中V為相電壓R為相電阻i為相電流L為相電感l(wèi)為增量電感ω為旋轉(zhuǎn)速度
θ為相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)角t為時(shí)間方程式(1)中的三個(gè)不同的項(xiàng)可解釋如下第一項(xiàng)(iR)系由相繞組中的電阻電壓降產(chǎn)生；第二項(xiàng)(l(i，θ)di/dt)正比于相電流的變化速率并由相有效電感即增量電感產(chǎn)生。由于增量電感是電流和角度兩者的函數(shù)，可以看出這一項(xiàng)本質(zhì)上是非線性的。表示樣本開關(guān)式磁阻機(jī)的增量電感變化的曲線示于附圖的

圖1，這是對(duì)相電流的各個(gè)不同數(shù)值給出的增量電感與旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線圖。這表示對(duì)于工作在寬電流范圍的機(jī)器例如伺服驅(qū)動(dòng)器的增量電感的變化可超過10比1。
方程式1的最后一項(xiàng)(iωαL(i，θ)/αθ)，可以看出它正比于旋轉(zhuǎn)速度(ω)，因此有時(shí)叫做“動(dòng)生EMF”。這是因?yàn)橄嚯姼惺切D(zhuǎn)角的一個(gè)函數(shù)因而在機(jī)器旋轉(zhuǎn)時(shí)隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的。它在本質(zhì)上也是非線性的并依賴于相電感在特定的電流和旋轉(zhuǎn)角度時(shí)如何隨旋轉(zhuǎn)角度變化而定。作為舉例說明，圖2示出了開關(guān)式磁阻機(jī)對(duì)于給定的速度和不同的相電流數(shù)值的動(dòng)生EMF。
許多不同形式的電流控制方案都被用于開關(guān)式磁阻機(jī)。例如，固定關(guān)斷時(shí)間控制就因?yàn)槟軌蚋邘捒刂坪蛯?shí)施簡(jiǎn)單而常被使用。簡(jiǎn)單性是基于僅需監(jiān)控用于反饋的開關(guān)電流而不是監(jiān)控相繞組電流這樣一個(gè)事實(shí)。通過在電流-達(dá)到預(yù)定的要求電平就將電壓切斷一個(gè)規(guī)定的周期時(shí)間而起到固定關(guān)斷時(shí)間控制的作用。在關(guān)斷時(shí)間區(qū)間之后，通過驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器開關(guān)而把電壓重新加上。當(dāng)轉(zhuǎn)換器開關(guān)不導(dǎo)通時(shí)，知道相電流并沒有用，不過這一點(diǎn)在許多應(yīng)用中不是一個(gè)缺點(diǎn)。
圖3示出使用固定關(guān)斷時(shí)間的常規(guī)關(guān)斷時(shí)間控制器的基本部件。要被監(jiān)控的電流饋送到一個(gè)可以是任何已知型式的電流變送器14。電流變送器的輸出通過一個(gè)噪聲濾波器30以除去例如說由于轉(zhuǎn)換器的切換動(dòng)作而出現(xiàn)在電流變送器輸出中的雜散信號(hào)。在一些商品化裝置中，電流變送器將具有一個(gè)積分式噪聲濾波器。不管在哪一情形，濾波量都要選擇得使噪聲被抑制而不將任何顯著的延遲引進(jìn)反饋信號(hào)中。噪聲濾波器的輸出是一個(gè)代表要被控制的電流的信號(hào)if。這個(gè)信號(hào)饋給一個(gè)比較器10，比較器10還接收一個(gè)代表所要求的電流的信號(hào)id。比較器被安排在反饋信號(hào)if超過所要求信號(hào)id時(shí)輸出一個(gè)改變狀態(tài)的信號(hào)it。
比較器的輸出it加到一個(gè)置“1”-復(fù)“0”觸發(fā)器22的復(fù)“0”輸入端和一個(gè)脈沖發(fā)生器20上，脈沖發(fā)生器20則在比較器10的輸出指示負(fù)載電流已達(dá)到所要求的電平之后，將一個(gè)脈沖加在觸發(fā)器的置“1”輸入端上持續(xù)一個(gè)固定的時(shí)間toff。因此，觸發(fā)器的輸出是一個(gè)可用來起動(dòng)功率轉(zhuǎn)換器或其他設(shè)備(未示出)使之將電流加到負(fù)載上的信號(hào)。當(dāng)負(fù)載中的電流達(dá)到所要求的電流時(shí)，比較器的輸出改變狀態(tài)。
在負(fù)載為線性負(fù)載的場(chǎng)合，這一開關(guān)策略產(chǎn)生一個(gè)像圖4所示那樣的電流波形。
電流的上升和下降描繪成直線形并假定在繞組的兩端跨接同一樣幅值但極性相反的電壓。由這些假設(shè)可以導(dǎo)出平均電流的表示式為iav=id-Δi2,Δi=(V+iavR+ϵ)toffl---(2)]]>其中iav為一個(gè)開關(guān)周期時(shí)間的平均相電流id為所要求的相電流Δi為關(guān)斷時(shí)間期間的電流擺幅V為DC鏈路電壓R為相電阻ε為“動(dòng)生EMF”l為增量電感當(dāng)然，電流的上升和下降在實(shí)際上一般都不是線性的。但是，只要開關(guān)周期時(shí)間比相電流的時(shí)間常數(shù)短，由這一近似式引起的誤差常常是小得可以接受的。
應(yīng)當(dāng)指出，由于這一原因，用許多個(gè)開關(guān)周期計(jì)算出來的平均電流與用少數(shù)幾個(gè)開關(guān)周期計(jì)算出來的平均電流之間會(huì)存在有差異。這可以是因?yàn)榍懊嫣岬降姆蔷€性也可以是因?yàn)樗蟮碾娏髟跈C(jī)器的相周期內(nèi)變化所致。在下面的敘述中，名詞“平均電流”均指少數(shù)幾個(gè)開關(guān)周期的平均。
由方程2可以推出，平均相電流和所要求的電流之間的差異將按照特定的電路特性變化。在許多情形下，不一致性是可以接受的。當(dāng)相電流對(duì)所要求的電平偏差不大和/或外控制環(huán)路決定電機(jī)的最終輸出時(shí)，不一致性可以被補(bǔ)償過來。但是，在其他情況下，例如要求在整個(gè)導(dǎo)通周期精確描繪相電流的應(yīng)用場(chǎng)合，不一致性是不能容許的。
在非線性負(fù)載例如開關(guān)式磁阻電機(jī)一相的固定關(guān)斷時(shí)間電流控制中，平均電流會(huì)發(fā)生可變的誤差。雖然一些應(yīng)用可以接受這一點(diǎn)，但更高性能的應(yīng)用將包括外控制環(huán)路勝任不了的越來越快的電流變化(因?yàn)楹芸赡茉谠噲D消除平均電流中的誤差時(shí)引進(jìn)一個(gè)輸出波紋)。
同樣的道理對(duì)其他控制形式例如磁滯電流控制法也是正確的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是在以通-斷控制法控制的負(fù)載中降低所要求的參數(shù)和平均參數(shù)之間的誤差。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于負(fù)載的通-斷電流控制方法，方法包括設(shè)定一個(gè)要求的電流數(shù)值；通過驅(qū)動(dòng)開關(guān)裝置將一個(gè)電壓加到負(fù)載兩端促使一個(gè)上升的電流通過負(fù)載；以及僅在電流達(dá)到所要求的電流數(shù)值并經(jīng)過一段延遲使得電流超過所要求的數(shù)值之后再?gòu)呢?fù)載上去掉電壓，結(jié)果，就使平均電流和所要求的數(shù)值之間的誤差數(shù)值降低下來。
在本發(fā)明的一種形式中，延遲被固定于一個(gè)預(yù)定的周期時(shí)間。換句話說，延遲的持續(xù)時(shí)間系由前面將電壓加于負(fù)載兩端的周期時(shí)間導(dǎo)出。在這一情形，延遲可以等于所述前面將電壓加于負(fù)載兩端的周期時(shí)間。
在一種特殊形式中，方法可以包括將一個(gè)表示所要求的電流的要求信號(hào)與一個(gè)表示負(fù)載電流的反饋信號(hào)相比較產(chǎn)生一個(gè)具有兩種狀態(tài)的輸出信號(hào)；響應(yīng)輸出的改變狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)裝置退動(dòng)信號(hào)；以及將退動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的開關(guān)裝置退動(dòng)動(dòng)作延遲一個(gè)延遲周期時(shí)間。
在另一種形式中，方法可以包括生成一個(gè)表示負(fù)載電流的反饋信號(hào)；對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行低通濾波；以及將表示所要求的電流數(shù)值的要求信號(hào)與反饋信號(hào)相比較產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)反饋信號(hào)的開關(guān)裝置退動(dòng)信號(hào)，從而延遲退動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生開關(guān)裝置的退動(dòng)動(dòng)作。
在再一種替代形式中，方法可以包括確定驅(qū)動(dòng)開關(guān)裝置的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間和根據(jù)驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間設(shè)定開關(guān)裝置隨后退動(dòng)的退動(dòng)周期時(shí)間。在這一形式中，退動(dòng)周期時(shí)間大體上等于驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間。驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間可以通過促使從驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間。驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間可以通過促使從驅(qū)動(dòng)周期開始時(shí)的數(shù)值向一個(gè)方向計(jì)數(shù)來確定，退動(dòng)周期時(shí)間則通過促使從一個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)的數(shù)值向另一方向計(jì)數(shù)到一個(gè)數(shù)值的另一計(jì)數(shù)來設(shè)定。方法可以包括設(shè)置一個(gè)最大驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間；將所確定的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間與最大驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間相比較；以及在所確定的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間超過最大驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間時(shí)縮短退動(dòng)周期時(shí)間。在這一情形，退動(dòng)周期時(shí)間可以縮短到一個(gè)預(yù)定數(shù)值。
本發(fā)明還延伸及一種用于電負(fù)載參數(shù)的通-斷控制器，控制器包括可驅(qū)動(dòng)控制向負(fù)載供電的開關(guān)裝置；用于產(chǎn)生一個(gè)參數(shù)要求信號(hào)的要求裝置；用于產(chǎn)生一個(gè)表示負(fù)載參數(shù)的參數(shù)信號(hào)的裝置；用于從要求信號(hào)和參數(shù)信號(hào)導(dǎo)出誤差信號(hào)的裝置；一個(gè)控制裝置，安排得接收誤差信號(hào)并在誤差信號(hào)超過預(yù)定值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)時(shí)間的開關(guān)裝置驅(qū)動(dòng)信號(hào)以降低誤差，否則產(chǎn)生另一種開關(guān)裝置驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及延遲裝置，可控制得在誤差信號(hào)超過所述要求數(shù)值時(shí)延遲驅(qū)動(dòng)作信號(hào)，結(jié)果使平均參數(shù)數(shù)值和參數(shù)要求信號(hào)所表示的數(shù)值之間的誤差數(shù)值降下來。
根據(jù)本發(fā)明，可在控制器中引入延遲，使得系統(tǒng)補(bǔ)償存在于通-斷控制器中的固有誤差。這一點(diǎn)正好與認(rèn)為通過消除處理過程中的延遲一般會(huì)使控制系統(tǒng)工作得更好的傳統(tǒng)常識(shí)相反。
本發(fā)明可以各種不同的方式付諸實(shí)踐，現(xiàn)在就參照附圖通過例子說明其中的某些方式，在附圖中圖1是關(guān)于不同相電流數(shù)值的半周電感周期上的增量電感對(duì)開關(guān)式磁阻機(jī)的電角度的曲線圖圖2是關(guān)于不同相電流數(shù)值的半周電感周期上的動(dòng)生EMF對(duì)開關(guān)式磁阻機(jī)的電角度的曲線圖；圖3是一個(gè)常規(guī)固定關(guān)斷時(shí)間控制器的原理方框圖；圖4是用于常規(guī)固定關(guān)斷時(shí)間控制器的相電流開關(guān)的圖解說明；圖5是根據(jù)本發(fā)明使用固定延遲的關(guān)斷時(shí)間控制器的第一實(shí)施例的原理方框圖；圖6是對(duì)圖5的關(guān)斷時(shí)間控制器的相電流開關(guān)的圖解說明；
圖7是根據(jù)本發(fā)明使用可變延遲的關(guān)斷時(shí)間控制器第二實(shí)施例的原理方框圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明使用可變延遲的關(guān)斷時(shí)間控制器第三實(shí)施例的原理方框圖。
盡管一般地說，減少或消除反饋回路中的時(shí)間延遲，通常認(rèn)為是改善了控制系統(tǒng)，可是本發(fā)明卻認(rèn)為，通過將時(shí)間延遲電路插入到反饋回路里面，在固定關(guān)斷時(shí)間控制器中出現(xiàn)的要求電流和實(shí)際平均電流之間的誤差可以大大降低，并且在一些例子中可以在實(shí)際上消除掉。通過觀察圖6和上面的方程2，將看到消除穩(wěn)態(tài)誤差所需要的時(shí)間延遲等于
時(shí)間延遲可以是固定持續(xù)時(shí)間的，不過倘若是可變持續(xù)時(shí)間的(最好是與電流上升速率相聯(lián)系的持續(xù)時(shí)間)，將會(huì)有另外的優(yōu)點(diǎn)。
圖5示出本發(fā)明第一實(shí)施例的原理方框圖，其中一個(gè)固定延遲電路被引入到關(guān)斷時(shí)間控制器的返饋回路中。如上所述，關(guān)斷時(shí)間控制器是通-斷控制器的一種形式，它與例如說能夠產(chǎn)生一個(gè)數(shù)值為所要求的信號(hào)和參數(shù)的實(shí)際數(shù)值之間誤差的函數(shù)的控制信號(hào)的控制器不同，僅能容許一個(gè)導(dǎo)通狀態(tài)和一個(gè)關(guān)斷狀態(tài)。
控制器包括一個(gè)比較器10，它接收表示電流要求的輸入信號(hào)it和表示開關(guān)式磁阻機(jī)12的相繞組中的相電流的反饋信號(hào)if。信號(hào)if由采取電流變送器14形式的傳感器經(jīng)由適當(dāng)?shù)脑肼暈V波器30供給。比較器的輸出是一個(gè)被加到關(guān)斷延遲電路18的開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)it。延遲電路18的輸出加到一個(gè)關(guān)斷時(shí)間脈沖發(fā)生器20，后者在一個(gè)適合于用途的固定關(guān)斷時(shí)間終了之后提供一個(gè)脈沖。延遲電路的輸出還直接加到一個(gè)置“1”-復(fù)“0”觸發(fā)器22的復(fù)“0”輸入端，觸發(fā)器22產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)觸發(fā)脈沖T供應(yīng)給功率轉(zhuǎn)換器34。功率轉(zhuǎn)換器的作用是有選擇地按照已知技術(shù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)12每一相電路的功率開關(guān)，以控制相繞組中的電流。
如果if小于id，比較器將輸出一個(gè)不因存在延遲電路18而受影響的開關(guān)接通信號(hào)it。信號(hào)it在相導(dǎo)電周期時(shí)間內(nèi)起動(dòng)觸發(fā)信號(hào)T。最后，信號(hào)if將達(dá)到所要求的電流數(shù)值id。這時(shí)，比較器的輸出將變?yōu)橐粋€(gè)開關(guān)關(guān)斷信號(hào)。但是，關(guān)斷信號(hào)僅在延遲時(shí)間消逝之后才由延遲電路18轉(zhuǎn)發(fā)。在延遲之后，關(guān)斷信號(hào)加到觸發(fā)器22使之復(fù)“0”并使功率轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)斷開。然后電流開始下降。在預(yù)定的關(guān)斷時(shí)間終了(由關(guān)斷時(shí)間脈沖發(fā)生器20確定)之后，觸發(fā)器置“1”并且閉合功率轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)。因此將看到相繞組中的電流下降一個(gè)預(yù)定的持續(xù)時(shí)間并在關(guān)斷時(shí)間結(jié)束時(shí)(假定相電流已降到所要求的電平以下)，功率開關(guān)將再次接通重新加上電壓，直至再次達(dá)到所要求的電流為止。
圖6說明相電流Iph上升到所要求的電平id并由于開關(guān)的退動(dòng)動(dòng)作延遲一個(gè)預(yù)定的延遲時(shí)間t延遲而繼續(xù)上升。在延遲之后，開關(guān)退動(dòng)以促使電流下降一個(gè)預(yù)定的關(guān)斷時(shí)間toff。在關(guān)斷時(shí)間結(jié)束時(shí)，開關(guān)重新動(dòng)作使電流上升并重復(fù)開關(guān)操作過程。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)不變的關(guān)斷時(shí)間延遲被引入到電流控制回路中。延遲電路既可以是模擬的也可以是由達(dá)到要求值的相電流觸發(fā)的數(shù)字裝置。t延遲的典型數(shù)值是關(guān)斷時(shí)間的一半。延遲電路也可作為關(guān)斷時(shí)間脈沖發(fā)生器20的電路的一個(gè)通用部件，隨所要求的時(shí)間延遲數(shù)值和所選用的實(shí)施方法而定。
圖7說明本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中一些部件具有和圖5中的等效部件同一樣的標(biāo)號(hào)。
一個(gè)低通濾波器32連接在噪聲濾波器30的輸出端和比較器10的輸入端之間。這就創(chuàng)造出一個(gè)足以使得實(shí)際電流超過所要求的電流的延遲并因而降低平均誤差。這是由于增加的濾波引入的電流反饋信號(hào)和實(shí)際相電流之間的滯后所造成的。滯后量將根據(jù)附加濾波的特性和相電流的斜率變化，必須注意確保增加的濾波不引起控制電流的不穩(wěn)定性或其他不正確運(yùn)行。在某些環(huán)境下，增加的濾波可以與常規(guī)的濾波結(jié)合起來用于降低電噪聲，以使電流控制能正確運(yùn)行。因此，這一技術(shù)可以通過降低用來除去噪聲的原有濾波的截止頻率來實(shí)現(xiàn)。所引入的關(guān)斷延遲只是一種對(duì)所要求的消除誤差的近似方法，而本技術(shù)通過正確選擇濾波器則能在大部分工作范圍內(nèi)顯著降低誤差。低通濾波器的典型數(shù)值是對(duì)于40微秒的關(guān)斷時(shí)間，R＝1kΩ，C＝1nF。實(shí)際上，這個(gè)實(shí)施例提供一個(gè)根據(jù)反饋信號(hào)的上升速率而定的可變關(guān)斷延遲。
在圖8所示的第三實(shí)施例中，關(guān)斷時(shí)間可變并根據(jù)電流的上升速率選擇。電路安排包括一個(gè)具一個(gè)整值零計(jì)數(shù)檢測(cè)器的升/降值計(jì)數(shù)器36用于接收比較器10的輸出it。計(jì)數(shù)器的輸出加到脈沖發(fā)生器20和觸發(fā)器22上。其余的電路元件安排與前面實(shí)施例中的相同并具有相應(yīng)的標(biāo)號(hào)。
在前一周期的關(guān)斷時(shí)間結(jié)束之后，由觸發(fā)器22以前面敘述過的方式產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)T，電壓加到負(fù)載上并且升/降值計(jì)數(shù)器復(fù)“0”。計(jì)數(shù)器開始升值計(jì)數(shù)。當(dāng)比較器檢測(cè)出已經(jīng)達(dá)到要求電流并改變其輸出狀態(tài)時(shí)，輸出被加到計(jì)數(shù)器36上使得向相反的方向計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)的長(zhǎng)度就是觸發(fā)器22的輸出改變前的有效延遲。在反向計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，零計(jì)數(shù)檢測(cè)器使計(jì)數(shù)器的輸出升高。
用這一辦法，并且只要相電流參數(shù)的變化與開關(guān)周期相比較慢，相電流波形就自動(dòng)對(duì)稱于所要求的電流。穩(wěn)態(tài)誤差將基本消除?？刂苹芈分信c感測(cè)電流有關(guān)的時(shí)間延遲，已經(jīng)達(dá)到要求的電流電平的檢測(cè)以及在對(duì)開關(guān)的控制中的延遲實(shí)際上將造成一個(gè)很小的穩(wěn)態(tài)誤差，但這些都可以在總控制系統(tǒng)中使用已知技術(shù)提出來。
只要所要求的電流信號(hào)不變化太快，以致相電流變得過多受限于可用的有限外加電壓，這種周期時(shí)間測(cè)量和調(diào)方法就會(huì)工作得很理想。在這些條件下，不管是接通時(shí)間還是關(guān)斷時(shí)間都變得比普通的開關(guān)周期時(shí)間長(zhǎng)很多，為的是將平均電流的數(shù)值改變到一個(gè)新的要求電流電平。如果要求的電流電平的過渡是負(fù)向的，本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例也能正確工作。在這一情形，由于在關(guān)斷時(shí)間結(jié)束之后，開關(guān)被觸發(fā)并因相電流太大而幾乎是立刻再次關(guān)斷的關(guān)系，接通時(shí)間很少。但是，在正向過渡時(shí)，接通時(shí)間變長(zhǎng)。若使用本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，勢(shì)必要產(chǎn)生一個(gè)能使電流顯著超過所要求的電流電平的更長(zhǎng)的關(guān)斷延遲。實(shí)際中，在每一個(gè)相周期的開頭將發(fā)生這種情況，最好有一個(gè)另外的控制行動(dòng)針對(duì)這一點(diǎn)。因此，每當(dāng)接通時(shí)間超過一個(gè)已給量(例如一個(gè)完整的開關(guān)周期)時(shí)，圖8所示的系統(tǒng)就會(huì)限制最大的關(guān)斷延遲。
這一點(diǎn)在圖8中通過限制計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)，并可借助許多已知方法的任何一種方法達(dá)到。在很快的動(dòng)態(tài)條件下，控制器的良好響應(yīng)是有可能的，而在靜態(tài)或緩慢變化的條件下，要求的電流和實(shí)際的相電流之間的誤差則基本上消除掉。
雖然上面實(shí)施方法的敘述是以使用僅有兩個(gè)狀態(tài)的開關(guān)裝置的功率轉(zhuǎn)換器為基礎(chǔ)的，但是那些熟悉這一技術(shù)的人員將體會(huì)到，同樣可能對(duì)在其開關(guān)序列中包括一個(gè)“自由輪”狀態(tài)的功率轉(zhuǎn)換器使用本發(fā)明。盡管這種裝置的實(shí)際參數(shù)與上面所述的那些不同，但適用同一樣的基本方法。
同樣明顯的是，本發(fā)明上述實(shí)施例的數(shù)字實(shí)施方法可以用一個(gè)微處理器或類似的數(shù)字裝置制作成更大的全面控制方案的一部分。這種實(shí)施方法對(duì)于那些熟悉這一技術(shù)的人員是非常清楚的。
上面已經(jīng)結(jié)合討論示例性實(shí)施例敘述了本發(fā)明，那些熟悉這一技術(shù)的人員將體會(huì)到，可以作出許多變例而不需要脫離本發(fā)明。將會(huì)理解到電路可以用數(shù)字的、模擬的或者用數(shù)字與模擬裝置的組合形式實(shí)現(xiàn)。因此，上面只是通過例子進(jìn)行了實(shí)施例的敘述，并不用于限制的目的。本發(fā)明的意思是僅受下面的權(quán)利要求書的精神和范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于電負(fù)載的通-斷電流控制方法，方法包括設(shè)置一個(gè)要求的電流數(shù)值；通過驅(qū)動(dòng)開關(guān)裝置將電壓加到負(fù)載兩端促使通過負(fù)載的電流變化；在電流達(dá)到要求的電流數(shù)值經(jīng)過一段延遲使電流超出要求數(shù)值之后，再除去負(fù)載上的電壓，結(jié)果，使平均電流和要求數(shù)值之間的誤差數(shù)值被降低下來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中延遲固定在一個(gè)預(yù)定的周期時(shí)間上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中延遲的持續(xù)時(shí)間由前面的電壓加在負(fù)載兩端的周期時(shí)間導(dǎo)出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中延遲的持續(xù)時(shí)間由通過負(fù)載的電流變化速率導(dǎo)出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法，包括將表示所要求的電流的要求信號(hào)與表示負(fù)載電流的反饋信號(hào)相比較，產(chǎn)生一個(gè)具有兩種狀態(tài)的輸出信號(hào)；根據(jù)改變狀態(tài)的輸出產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)裝置退動(dòng)信號(hào)；以及將退動(dòng)信號(hào)對(duì)開關(guān)裝置的驅(qū)動(dòng)作用延遲一個(gè)延遲周期時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法包括生成一個(gè)表示負(fù)載中的電流的反饋信號(hào)；對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行低通濾波；以及將一個(gè)表示所要求的電流數(shù)值的要求信號(hào)與反饋信號(hào)相比較，產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)反饋信號(hào)的開關(guān)裝置退動(dòng)信號(hào)，從而延遲退動(dòng)信號(hào)對(duì)開關(guān)裝置的驅(qū)動(dòng)作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法包括確定驅(qū)動(dòng)開關(guān)裝置的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間；以及設(shè)定響應(yīng)驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間隨后退動(dòng)開關(guān)裝置的退動(dòng)周期時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中退動(dòng)周期時(shí)間基本上等于驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其中驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間通過促使從驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間開始時(shí)的一個(gè)數(shù)值向一個(gè)方向計(jì)數(shù)來確定，并且退動(dòng)周期時(shí)間通過促使從一個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)的數(shù)值向另一方向計(jì)數(shù)到一個(gè)數(shù)值來確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9的方法包括設(shè)置一個(gè)要求的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間；將所確定的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間與所要求的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間相比較；以及如果所確定的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間超過所要求的驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間，則減少退動(dòng)周期時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，包括將退動(dòng)周期時(shí)間減少到一個(gè)預(yù)定的數(shù)值。
12.根據(jù)前面任一條權(quán)利要求的方法，其中電壓在所述延遲之后從負(fù)載上除去并持續(xù)一個(gè)預(yù)定的關(guān)斷時(shí)間。
13.一種用于電負(fù)載的參數(shù)的通-斷控制器，參數(shù)具有一個(gè)瞬時(shí)值和一個(gè)平均值，控制器包括可以驅(qū)動(dòng)控制向負(fù)載供應(yīng)電源的開關(guān)裝置；用于產(chǎn)生一個(gè)參數(shù)要求信號(hào)的要求裝置；用于產(chǎn)生一個(gè)參數(shù)信號(hào)表示負(fù)載的參數(shù)瞬時(shí)值的裝置；用于從要求信號(hào)和參數(shù)信號(hào)導(dǎo)出一個(gè)誤差信號(hào)的裝置；控制裝置，被安排接收誤差信號(hào)并在誤差信號(hào)超過預(yù)定數(shù)值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)時(shí)間的用于開關(guān)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來降低誤差，否則產(chǎn)生另一個(gè)用于開關(guān)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及延遲裝置，可控制得在誤差信號(hào)超過所述預(yù)定數(shù)值時(shí)延遲一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，延遲的結(jié)果，使平均參數(shù)數(shù)值和用參數(shù)要求信號(hào)表示的數(shù)值之間的誤差數(shù)值降低。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的控制器，其中控制裝置包括一個(gè)閥值檢測(cè)器，所述預(yù)定數(shù)值就是設(shè)置在閾值檢測(cè)器中的一個(gè)閾值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的控制器，其中閾值檢測(cè)器包括用于在誤差信號(hào)超過預(yù)定幅度時(shí)產(chǎn)生一個(gè)具有固定持續(xù)時(shí)間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的控制器，其中延遲裝置被安排接收閾值檢測(cè)器的輸出以延遲一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13、14、15或16的控制器，包括在一個(gè)被安排接收要求信號(hào)和參數(shù)信號(hào)的比較器，用于產(chǎn)生一個(gè)表示要求信號(hào)和參數(shù)信號(hào)之間的差值的誤差信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17的任一條的控制器，其中延遲裝置包括一個(gè)被安排接收參數(shù)信號(hào)使之滯后于要求信號(hào)的低通濾波器。
19.根據(jù)權(quán)利要求13、14或15的控制器，其中延遲裝置響應(yīng)另一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間確定延遲一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的周期時(shí)間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的控制器，其中延遲裝置可控制得設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間基本上等于另一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的控制器，其中延遲裝置包括一個(gè)可控制得在另一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)從起始數(shù)值向一個(gè)方向計(jì)數(shù)到終點(diǎn)數(shù)值，并在另一個(gè)驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間結(jié)束時(shí)從終點(diǎn)數(shù)值向另一方向計(jì)數(shù)到起始數(shù)值以確定一個(gè)驅(qū)動(dòng)周期時(shí)間的計(jì)數(shù)器。
22.根據(jù)權(quán)利要求13至21任一條的控制器，其中延遲裝置可控制得將一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)延遲一個(gè)預(yù)定的周期時(shí)間。
全文摘要
在一種用于電動(dòng)機(jī)器例如開關(guān)磁阻電機(jī)的通－斷電流控制器中,當(dāng)電流達(dá)到要求的電平之后,在電流開關(guān)的關(guān)斷過程中創(chuàng)造出一個(gè)延遲。延遲使電流進(jìn)一步上升到高于要求的電平,但卻降低了平均電流和要求的電平之間的誤差。
文檔編號(hào)H02P25/08GK1202036SQ98109650
公開日1998年12月16日 申請(qǐng)日期1998年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月5日
發(fā)明者查爾斯·理查德·艾里奧特 申請(qǐng)人:開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)有限公司