無(wú)刷永磁電機(jī)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及控制無(wú)刷永磁電機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]持續(xù)努力被付出改善無(wú)刷永磁電機(jī)的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種控制無(wú)刷永磁電機(jī)的方法，該方法包括:將電周期的每個(gè)半部分為傳導(dǎo)時(shí)段和隨后的主續(xù)流時(shí)段;將傳導(dǎo)時(shí)段分為第一激勵(lì)時(shí)段、次續(xù)流時(shí)段和第二激勵(lì)時(shí)段;在每個(gè)激勵(lì)時(shí)段期間激勵(lì)電機(jī)繞組；以及在每個(gè)續(xù)流時(shí)段期間續(xù)流繞組，其中次續(xù)流時(shí)段在傳導(dǎo)時(shí)段中具有使得繞組中的電流相對(duì)于繞組中的反電動(dòng)勢(shì)的諧波分量降低的位置和長(zhǎng)度。
[0004]對(duì)于永磁電機(jī)，在激勵(lì)期間的扭矩電流比在相電流的波形與反電動(dòng)勢(shì)的波形相匹配時(shí)最大。因此，通過(guò)使用減小相電流的波形與反電動(dòng)勢(shì)的波形的諧波分量的次續(xù)流時(shí)段，電機(jī)的效率被改善。
[0005]次續(xù)流時(shí)段可在反電動(dòng)勢(shì)升高的時(shí)間處發(fā)生，且主續(xù)流時(shí)段可在反電動(dòng)勢(shì)主要下降的時(shí)間處發(fā)生。一旦激勵(lì)相繞組，相電流可以比反電動(dòng)勢(shì)更快的速率上升。結(jié)果，相電流會(huì)引導(dǎo)反電動(dòng)勢(shì)。次續(xù)流時(shí)段用于短暫地阻止相電流的升高。因此，在傳導(dǎo)時(shí)段期間，相電流更緊密地跟隨反電動(dòng)勢(shì)的升高。主續(xù)流時(shí)段相繞組的電感，使得扭矩在沒(méi)有額外功率被從電源抽取的情況下繼續(xù)由相電流產(chǎn)生。在反電動(dòng)勢(shì)下降時(shí)，對(duì)于給定相電流產(chǎn)生較小的扭矩。因此，通過(guò)在反電動(dòng)勢(shì)下降期間續(xù)流繞組，電機(jī)的效率可以改善，而沒(méi)有不利地影響扭矩。
[0006]所述次續(xù)流時(shí)段的長(zhǎng)度可小于主續(xù)流時(shí)段、第一激勵(lì)時(shí)段和第二激勵(lì)時(shí)段的每個(gè)的長(zhǎng)度。因此，次續(xù)流時(shí)段用于短暫地阻止相電流的升高，而不會(huì)不利地影響電機(jī)的功率。
[0007]該方法可包括使用電源電壓激勵(lì)繞組，且響應(yīng)于電源電壓和/或電機(jī)速度的變化而改變傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度。結(jié)果更好的控制可以針對(duì)電機(jī)的功率實(shí)現(xiàn)。
[0008]當(dāng)電源電壓降低時(shí)，在相同的傳導(dǎo)時(shí)段上更少的電流且由此更小的功率被驅(qū)入到電機(jī)。同樣地，隨著馬達(dá)的速度增加，繞組中感生的反電動(dòng)勢(shì)的大小增加。于是在相同的傳導(dǎo)時(shí)段上更少的電流且由此更小的功率被驅(qū)入到電機(jī)。因此，為了補(bǔ)償該現(xiàn)象，方法可以包括響應(yīng)于電源電壓的降低和/或電機(jī)速度的增大而增大傳導(dǎo)時(shí)段。
[0009]第一激勵(lì)時(shí)段和第二激勵(lì)時(shí)段可具有相同的長(zhǎng)度。這于是具有至少兩個(gè)益處。首先，相電流的諧波分量在兩個(gè)激勵(lì)時(shí)段上被更好地平衡。結(jié)果，相電流在傳導(dǎo)時(shí)段期間的總諧波分量往往比兩個(gè)激勵(lì)時(shí)段具有不同的長(zhǎng)度的情況更低。其次，當(dāng)在硬件中實(shí)施該方法時(shí)，硬件僅需要存儲(chǔ)單個(gè)激勵(lì)時(shí)段，其于是可被用于限定兩個(gè)激勵(lì)時(shí)段。替代地，在方法包括響應(yīng)于電源電壓和/或電機(jī)速度的變化而改變傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度的情況下，硬件僅需要對(duì)每個(gè)電壓和/或速度點(diǎn)存儲(chǔ)單個(gè)激勵(lì)時(shí)段。結(jié)果，需要更小的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)激勵(lì)時(shí)段。
[0010]次續(xù)流時(shí)段的長(zhǎng)度可以是固定的。這于是具有益處在于，當(dāng)實(shí)施硬件中的方法時(shí)，硬件僅需要存儲(chǔ)單個(gè)次續(xù)流時(shí)段。不考慮該益處，該方法仍可包括使用電源電壓激勵(lì)繞組，且響應(yīng)于電源電壓和/或電機(jī)速度的變化而改變次續(xù)流時(shí)段。特別地，該方法可包括響應(yīng)于電源電壓的升高或轉(zhuǎn)子速度的降低而增加次續(xù)流時(shí)段的長(zhǎng)度。當(dāng)電源電壓增大時(shí)，相繞組中的電流在激勵(lì)期間以更快的速率升高。結(jié)果，相電流波形現(xiàn)對(duì)于反電動(dòng)勢(shì)波形的諧波分量往往會(huì)增大。通過(guò)響應(yīng)于電源電壓的升高而增大次續(xù)流時(shí)段的長(zhǎng)度，相電流的升高被阻止較長(zhǎng)的時(shí)段，且由此相電流波形的諧波分量可以被減小。當(dāng)電機(jī)速度減小時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)以較低的速率升高。此外，在激勵(lì)期間反電動(dòng)勢(shì)的大小減小且由此相繞組中的電流以較快的速度升高。因此，反電動(dòng)勢(shì)以較低的速率升高，而相電流以較快的速率升高。結(jié)果，相電流波形現(xiàn)對(duì)于反電動(dòng)勢(shì)波形的諧波分量往往會(huì)增大。通過(guò)響應(yīng)于電機(jī)速度的降低而增大次續(xù)流時(shí)段，相電流的升高被阻止較長(zhǎng)的時(shí)段，且由此相電流波形的諧波分量可以被減小。因此，響應(yīng)于電源電壓的的升高和/或電機(jī)速度的降低而增加次續(xù)流時(shí)段可導(dǎo)致效率的進(jìn)一步改口 ο
[0011]本發(fā)明還提供了一種用于控制無(wú)刷永磁電機(jī)的方法，該方法包括在第一速度范圍上以雙次切換模式操作，且在第二速度范圍上以單次切換模式操作，其中第二速度范圍高于第一速度范圍，每個(gè)模式包括將電周期的每個(gè)半部分為傳導(dǎo)時(shí)段和隨后的主續(xù)流時(shí)段，單次切換模式包括在傳導(dǎo)時(shí)段激勵(lì)電機(jī)的繞組和在續(xù)流時(shí)段期間續(xù)流繞組，且雙次切換模式包括將傳導(dǎo)時(shí)段分為第一激勵(lì)時(shí)段、次續(xù)流時(shí)段和第二激勵(lì)時(shí)段;在每個(gè)激勵(lì)時(shí)段期間激勵(lì)電機(jī)繞組；以及在每個(gè)續(xù)流時(shí)段期間續(xù)流繞組。
[0012]當(dāng)在第一速度范圍上操作時(shí)，每個(gè)電半周期的長(zhǎng)度更長(zhǎng)，且由此反電動(dòng)勢(shì)以較低的速率升高。此外，反電動(dòng)勢(shì)的大小較低且由此相電流以較快的速度升高。因此，反電動(dòng)勢(shì)以較低的速率升高，但是相電流以較快的速率升高。結(jié)果，在激勵(lì)期間相電流可以比反電動(dòng)勢(shì)更快的速率上升。通過(guò)引入次續(xù)流時(shí)段，相電流的升高被短暫地阻止，使得相電流的升高更緊密地跟隨反電動(dòng)勢(shì)的升高。結(jié)果，相電流波形現(xiàn)對(duì)于反電動(dòng)勢(shì)波形的諧波分量被減少，且由此電機(jī)的效率升高。當(dāng)在第二速度范圍上操作時(shí)，每個(gè)電半周期的長(zhǎng)度更短，且由此反電動(dòng)勢(shì)以較快的速率升高。此外，反電動(dòng)勢(shì)的大小較高且由此相電流以較低的速度升高。因此，反電動(dòng)勢(shì)以較高的速率升高，但是相電流以較低的速率升高。結(jié)果，在激勵(lì)期間相電流可以以類似于或比反電動(dòng)勢(shì)更慢的速率上升。次續(xù)流時(shí)段于是將僅用于增加相電流相對(duì)于反電動(dòng)勢(shì)的諧波分量。因此，通過(guò)在較低速度下使用雙次切換模式且在較高速度下使用單次切換模式，電機(jī)的效率可以兩者速度范圍上都改善。
[0013]每個(gè)模式可包括使用電源電壓激勵(lì)繞組，且響應(yīng)于電源電壓或電機(jī)速度的變化而改變傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度。結(jié)果更好的控制可以針對(duì)電機(jī)的功率實(shí)現(xiàn)?；谏鲜鲈?，方法可以包括響應(yīng)于電源電壓的降低和/或電機(jī)速度的增大而增大傳導(dǎo)時(shí)段。
[0014]本發(fā)明還提供了一種用于控制無(wú)刷永磁電機(jī)的方法，該方法包括在第一速度范圍上以多次切換模式操作，且在第二速度范圍上以雙次切換模式操作，其中第二速度范圍高于第一速度范圍，多次切換模式包括在電周期的每個(gè)半部期間依次激勵(lì)和續(xù)流繞組多次，其中當(dāng)繞組中的電流超過(guò)預(yù)定限值時(shí)繞組被續(xù)流，且雙次切換模式包括將電周期的每個(gè)半部分為傳導(dǎo)時(shí)段和隨后的主續(xù)流時(shí)段;將傳導(dǎo)時(shí)段分為第一激勵(lì)時(shí)段、次續(xù)流時(shí)段和第二激勵(lì)時(shí)段;在每個(gè)激勵(lì)時(shí)段期間激勵(lì)電機(jī)繞組；以及在每個(gè)續(xù)流時(shí)段期間續(xù)流繞組。
[0015]當(dāng)在第一速度范圍上操作時(shí)，每個(gè)電半周期的長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，且由此反電動(dòng)勢(shì)以相對(duì)較低的速率升高。此外，反電動(dòng)勢(shì)的大小相對(duì)較低且由此相電流以相對(duì)較快的速度升高。因此，當(dāng)在第一速度范圍上操作時(shí)，相電流以比反電動(dòng)勢(shì)快得多的速率升高。相繞組由此只要相電流操作預(yù)定限值則續(xù)流。這于是保護(hù)用于實(shí)施本方法的硬件不會(huì)經(jīng)受過(guò)大的相電流。當(dāng)電機(jī)速度增大時(shí)，每一個(gè)電半周期的長(zhǎng)度減小，并且由此反電動(dòng)勢(shì)以更快的速率升高。此外，反電動(dòng)勢(shì)的大小增大且由此相電流以較低的速度升