強(qiáng)制零電壓回路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并且更具體地，涉及在電動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行過(guò)程中控制高電壓過(guò)渡的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對(duì)節(jié)能越來(lái)越感興趣，越來(lái)越多的工業(yè)作業(yè)機(jī)器配備了電驅(qū)動(dòng)組件或系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)該作業(yè)機(jī)器以及運(yùn)行其各種工具或功能。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不斷發(fā)展已經(jīng)使得電驅(qū)動(dòng)式作業(yè)機(jī)器能夠在顯著減少對(duì)燃料和總能量的需求的同時(shí)有效地匹配或超過(guò)絕大多數(shù)機(jī)械驅(qū)動(dòng)式作業(yè)機(jī)器的性能。對(duì)工業(yè)作業(yè)機(jī)器以及類似機(jī)器而言，隨著電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變得越來(lái)越普遍，對(duì)更高效率的馬達(dá)、發(fā)電機(jī)以及用于控制所述馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的技術(shù)的需求也在增加。
[0003]電驅(qū)動(dòng)式機(jī)器的電動(dòng)馬達(dá)通常用于將來(lái)自于諸如燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)等等的主動(dòng)力源的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，用于執(zhí)行作業(yè)機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)操作。另外，電動(dòng)馬達(dá)可用于將存儲(chǔ)在公共總線或存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)的電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。在可用于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各種類型的電動(dòng)馬達(dá)中，開關(guān)式磁阻電機(jī)因其穩(wěn)固性、成本效益性以及總體更高的效率而引起了人們的極大興趣。盡管用于控制開關(guān)式磁阻機(jī)器的現(xiàn)有系統(tǒng)和方法能夠提供足夠的控制，但是仍然具有許多改進(jìn)的空間。
[0004]對(duì)于開關(guān)式磁阻機(jī)器的控制方案通常涉及:操作所述機(jī)器的每條相支線上的兩個(gè)開關(guān)，以脈沖化或斬?cái)嚯娏?，從而有效地提供波形，例如脈寬調(diào)制的PWM波形。在給定的切換時(shí)間或基波周期接近結(jié)束的時(shí)候，在達(dá)到電流目標(biāo)閾時(shí)，或當(dāng)電流需求以其他方式相應(yīng)地降低的時(shí)候，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中機(jī)器的特定相支線上的兩個(gè)開關(guān)都可被禁用。相反，在給定的切換時(shí)間或基波周期開始處，在達(dá)到電流目標(biāo)閾時(shí)，或當(dāng)電流需求以其他方式相應(yīng)地增加的時(shí)候，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中機(jī)器的特定相支線上的兩個(gè)開關(guān)都可被啟用。相支線上兩個(gè)開關(guān)的禁用或啟用會(huì)將相繞組暴露于突變的和高幅值的電壓擺幅中，該突變的和高幅值的電壓擺幅會(huì)進(jìn)一步造成對(duì)相關(guān)聯(lián)的開關(guān)式磁阻機(jī)器的繞組絕緣體的過(guò)度磨損和其他不期望的影響。
[0005]本發(fā)明旨在解決前述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種控制馬達(dá)的方法。所述方法可以:確定具有至少一個(gè)高電壓過(guò)渡點(diǎn)的馬達(dá)的每相支線的切換時(shí)間、基波周期和電流目標(biāo)閾中的一個(gè)；確定在所述相支線的第一開關(guān)的接合與所述相支線的第二開關(guān)的接合之間在所述過(guò)渡點(diǎn)處待強(qiáng)制執(zhí)行的停留時(shí)間，其中，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的每一個(gè)選擇性地可接合在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間；將所述第一開關(guān)在所述過(guò)渡點(diǎn)處從所述第一狀態(tài)接合至所述第二狀態(tài)；并且將所述第二開關(guān)在所述過(guò)渡點(diǎn)之后和在所述停留時(shí)間期滿時(shí)從所述第一狀態(tài)接合至所述第二狀態(tài)。
[0007]在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于馬達(dá)的控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)可包括變換器電路和控制器。所述變換器電路可以可操作地耦合至包含至少第一開關(guān)和第二開關(guān)的馬達(dá)的定子，且第一開關(guān)和第二開關(guān)耦合至所述定子的每個(gè)相支線，其中，第一開關(guān)和第二開關(guān)的每一個(gè)可以選擇性地可接合在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間。所述控制器可與至少所述馬達(dá)以及每個(gè)相支線的第一開關(guān)和第二開關(guān)的每一個(gè)相通信。所述控制器可配置成:確定在第一開關(guān)的接合與第二開關(guān)的接合之間在高電壓過(guò)渡點(diǎn)處待強(qiáng)制執(zhí)行的停留時(shí)間；將第一開關(guān)在過(guò)渡點(diǎn)處從第一狀態(tài)接合至第二狀態(tài)；并將第二開關(guān)在過(guò)渡點(diǎn)之后以及在停留時(shí)間期滿時(shí)從第一狀態(tài)接合至第二狀態(tài)。
[0008]在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括電動(dòng)馬達(dá)、變換器電路和控制器。所述電動(dòng)馬達(dá)可包括轉(zhuǎn)子和定子，其中所述轉(zhuǎn)子和所述定子中的每一個(gè)可包括多個(gè)相支線。所述變換器電路可與所述馬達(dá)相通信，并至少包括與每個(gè)相支線耦合的第一開關(guān)和第二開關(guān)，其中，第一開關(guān)和第二開關(guān)可以選擇性地可接合在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間。所述控制器可與至少所述馬達(dá)以及所述變換器電路的第一開關(guān)和第二開關(guān)的每一個(gè)相通信。所述控制器可配置成:確定在第一開關(guān)的接合與第二開關(guān)的接合之間在高電壓過(guò)渡點(diǎn)處待強(qiáng)制執(zhí)行的停留時(shí)間；將第一開關(guān)在過(guò)渡點(diǎn)處從第一狀態(tài)接合至第二狀態(tài)；以及將第二開關(guān)在過(guò)渡點(diǎn)之后和在停留時(shí)間期滿時(shí)從第一狀態(tài)接合至第二狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是示出帶有電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)示例機(jī)器的示意圖；
[0010]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)所構(gòu)造的、用于電驅(qū)動(dòng)的一個(gè)示例控制系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖3是示出用于開關(guān)式磁阻馬達(dá)的一個(gè)示例功率變換器電路的示意圖；
[0012]圖4是與一個(gè)示例斬波波形相比較的傳統(tǒng)電流斬波波形的圖示，其中，一個(gè)相支線的兩個(gè)開關(guān)均關(guān)斷，而停留時(shí)間在下部開關(guān)上強(qiáng)制執(zhí)行；
[0013]圖5是與一個(gè)示例斬波波形相比較的傳統(tǒng)電流斬波波形的圖示，其中，一個(gè)相支線的兩個(gè)開關(guān)均關(guān)斷，而停留時(shí)間在上部開關(guān)上強(qiáng)制執(zhí)行；
[0014]圖6是與一個(gè)示例斬波波形相比較的傳統(tǒng)電流斬波波形的圖示，其中，一個(gè)相支線的兩個(gè)開關(guān)均接通，而停留時(shí)間在上部開關(guān)上強(qiáng)制執(zhí)行；
[0015]圖7是與一個(gè)示例斬波波形相比較的傳統(tǒng)電流斬波波形的圖示，其中，一個(gè)相支線的兩個(gè)開關(guān)均接通，而停留時(shí)間在下部開關(guān)上強(qiáng)制執(zhí)行；以及
[0016]圖8是強(qiáng)制執(zhí)行零電壓回路的一個(gè)示例算法或方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在將詳細(xì)參考具體的實(shí)施例或特征，他們的示例在附圖中示出。通常，相應(yīng)的附圖標(biāo)記將在遍及所有附圖中用于表示相同或相應(yīng)的部分。
[0018]圖1示意性地示出機(jī)器100，該機(jī)器100可采用電驅(qū)動(dòng)裝置用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和/或用于執(zhí)行作業(yè)。更確切地說(shuō)，該機(jī)器100可包括動(dòng)力源102，該動(dòng)力源102可耦合于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)104，用于經(jīng)由牽引裝置106產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或者執(zhí)行其他功能。此種機(jī)器100可用作用于執(zhí)行與工業(yè)相關(guān)的特定類型操作的作業(yè)機(jī)器，所述工業(yè)例如采礦、建筑工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通或者本領(lǐng)域已知的任何其他合適工業(yè)。例如，機(jī)器100可以是土方機(jī)器、船舶、飛行器、牽引車、越野車、高速公路用客車或任何其他機(jī)動(dòng)機(jī)器。在其它備選方案中，機(jī)器100可結(jié)合靜態(tài)應(yīng)用并且利用例如風(fēng)力機(jī)、水電壩、蓄電池、燃料電池或任何其他合適的能源來(lái)實(shí)施。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)104的動(dòng)力源102可包括例如柴油機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或通常用于產(chǎn)生動(dòng)力的任何其他類型的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)102可構(gòu)造成經(jīng)由耦合件或軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸112將動(dòng)力機(jī)械地傳遞至電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)104的發(fā)電機(jī)或電動(dòng)馬達(dá)110。
[0019]圖2示意性地示出一個(gè)示例電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)104，該電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可被用于在發(fā)動(dòng)機(jī)102與一個(gè)或多個(gè)電力負(fù)載114之間傳送動(dòng)力。圖2中的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)104的馬達(dá)110可以是開關(guān)式磁阻機(jī)器或類似機(jī)器，其構(gòu)造成響應(yīng)于來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)102的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出而產(chǎn)生電力，并且將該電力傳送至機(jī)器100的一個(gè)或多個(gè)電力負(fù)載114。負(fù)載114可例如包括用于致使機(jī)器100運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)以及用于操作機(jī)器100的各個(gè)機(jī)械工具的馬達(dá)。如本領(lǐng)域眾所周知的，該馬達(dá)110可包括轉(zhuǎn)子116，該轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在固定的定子118內(nèi)。該轉(zhuǎn)子116可經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸112或者在其他相關(guān)實(shí)施例中經(jīng)由直接曲柄軸、齒輪系、液壓回路等耦合于發(fā)動(dòng)機(jī)102的輸出。定子118可經(jīng)由變換器電路122電氣地耦合于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)104的公共總線120。
[0020]在發(fā)電運(yùn)