專利名稱：電機(jī)運(yùn)行方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多相電機(jī)的運(yùn)行，具體地說，但不限于，涉及多相開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻系統(tǒng)的特性和運(yùn)行在本領(lǐng)域中是公知的并且在例如“Thecharacteristics，design and application of switched reluctance motors anddrives”(開關(guān)磁阻電機(jī)和電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特性、設(shè)計(jì)及應(yīng)用)(Stephenson和Blake，PCIM’93，Nürnberg，1993年6月21日至24日，在此引入作為參考)中進(jìn)行了說明。圖1以示意圖的形式示出了一種典型的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，其中開關(guān)磁阻電機(jī)12拖動(dòng)負(fù)載19。輸入直流電源11既可以是電池，也可以是經(jīng)整流和濾波后的交流電源。由電源11提供的直流電壓在電子控制單元14的控制下通過電力變流器13在電機(jī)12的相繞組16之間切換。該切換必須與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度正確同步以便電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)正確運(yùn)行，通常采用轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器15來提供對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的角位置的信號(hào)。
許多不同的電力變流器拓?fù)涫枪模陨弦玫腟tephenson的論文中討論了其中的幾種。圖2示出了用于多相系統(tǒng)的一個(gè)單相的最常用的一種布置，其中電機(jī)的相繞組16在母線26和27之間與兩個(gè)切換裝置21和22串聯(lián)。母線26和27共同稱為變流器的“直流聯(lián)絡(luò)線”。能量恢復(fù)二極管23和24與繞組相連，以便當(dāng)開關(guān)21和22打開時(shí)允許繞組電流回流到直流聯(lián)絡(luò)線。電阻器28與下面的開關(guān)22串聯(lián)以提供電流反饋信號(hào)。直流聯(lián)絡(luò)線之間連接有被稱為“直流聯(lián)絡(luò)線電容器”的電容器25以提供或吸收直流聯(lián)絡(luò)線電流的任何交流分量(即所謂的“紋波電流”)，這些交流分量不能從電源流出或返回電源。實(shí)際上，電容器25可以包括若干個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)的電容器并且，當(dāng)使用并聯(lián)時(shí)，某些部件可以分布在整個(gè)變流器中。
多相系統(tǒng)通常使用若干并聯(lián)的圖2所示的“相腳”(phase legs)來激勵(lì)電機(jī)的各相。由于開關(guān)磁阻電機(jī)通常具有很低的相間互感，本領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)做法是首先考慮一個(gè)相的單獨(dú)運(yùn)行，然后簡(jiǎn)單地添加相應(yīng)于其他相的成分，但每個(gè)相延時(shí)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間。
圖3示出了圖2中所示電路的運(yùn)行周期的典型波形。圖3(a)示出了當(dāng)開關(guān)21和22閉合時(shí)在導(dǎo)通角θc的持續(xù)時(shí)間內(nèi)施加的電壓。圖3(b)示出了相繞組16中的電流上升至峰值然后稍微下降。在導(dǎo)通周期結(jié)束時(shí)，開關(guān)打開，電流流向二極管，將反向聯(lián)絡(luò)線電壓置于繞組之間并因此強(qiáng)迫降低了磁通量和使電流降至零。當(dāng)零電流時(shí)，二極管停止導(dǎo)通，電路處于停用狀態(tài)，直到后續(xù)導(dǎo)通周期開始。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，直流聯(lián)絡(luò)線上的電流反向，如圖3(c)所示，并且返回的電流代表返回給電源的能量。電流波形的形狀會(huì)因電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)以及所采用切換策略的不同而有所不同。正如眾所周知以及上述Stephenson論文中所描述的那樣，低速運(yùn)行通常使用電流斬波來抑制峰值電流，并且不同時(shí)地?cái)嚅_開關(guān)給出了一種通常稱為“飛輪”(freewheeling)的運(yùn)行模式。
開關(guān)磁阻電機(jī)的性能部分取決于根據(jù)轉(zhuǎn)子位置準(zhǔn)確定時(shí)相激勵(lì)。通常使用如圖1所示的、諸如與安裝在定子上的光學(xué)或磁傳感器配合使用的安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)齒形圓盤之類的傳感器15來完成轉(zhuǎn)子位置的探測(cè)。產(chǎn)生指示相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)子位置的脈沖序列并將其提供給控制電路，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的激勵(lì)。此系統(tǒng)很簡(jiǎn)單并在許多應(yīng)用中工作良好。但是，轉(zhuǎn)子位置傳感器增加了裝配的總體成本、添加了到電機(jī)的額外電氣連接并因此是潛在的不可靠性的來源。
目前已提出多種用于省去轉(zhuǎn)子位置傳感器的方法。W F Ray和I HAl-Bahadly的“Sensorless Methods for Determining the Rotor Position ofSwitched Reluctance Motors”(確定開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的無傳感器方法)(發(fā)表在1993年9月13日至16日在英國(guó)布萊頓召開的歐洲電力電子會(huì)議的會(huì)議記錄第6卷的7至13頁(yè)，在此引入作為參考)一文中評(píng)述了其中的幾種方法。
所提出的這些用于電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)子位置判斷的方法中的某些方法使用一個(gè)或多個(gè)電機(jī)參數(shù)的測(cè)量值，從這些測(cè)量值可以導(dǎo)出其他值。例如，可以監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)相中的相磁鏈(即施加的電壓對(duì)于時(shí)間的積分)和電流。已知電機(jī)電感的變化，可以計(jì)算作為角度和電流的函數(shù)的位置。此特性可以存儲(chǔ)為磁鏈/角度/電流表格，圖4中圖示了該特性。存儲(chǔ)此數(shù)據(jù)需要使用大型存儲(chǔ)器陣列和/或用于在存儲(chǔ)點(diǎn)間內(nèi)插數(shù)據(jù)的額外系統(tǒng)開銷。
某些方法在低速情況下(其中“斬波”電流控制是用于改變輸出轉(zhuǎn)矩的主要控制策略)利用此數(shù)據(jù)。圖5(a)中圖示了斬波控制，其中示出了相電感周期的電流和電感波形。(注意，電感變化以理想形狀示出。)這些方法通常在不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的相(即在特定時(shí)刻不直接從電源激勵(lì)的那些相)中采用診斷激勵(lì)脈沖。N M Mvungi和J M Stephenson在“AccurateSensorless Rotor Position Detection in an S R Motor”(在開關(guān)磁阻電機(jī)中準(zhǔn)確探測(cè)無傳感器的轉(zhuǎn)子位置)(發(fā)表在1991年在意大利佛羅倫薩召開的歐洲電力電子會(huì)議的會(huì)議記錄第1卷390至393頁(yè)，在此引入作為參考)一文中提出了一種適合于低速運(yùn)行的方法。這些方法最適合于速度相對(duì)較低的情況，此時(shí)診斷脈沖占用的時(shí)間長(zhǎng)度與電感周期的總周期時(shí)間相比是很短的。隨著速度的增加，脈沖會(huì)占用該周期的更長(zhǎng)部分并很快到達(dá)無法獲得可靠的位置信息的時(shí)刻。
在更高速度時(shí)，其他方法在“單脈沖”激勵(lì)模式下運(yùn)行。該模式在圖5(b)中示出，其中示出了相電感周期的電流和電感波形。這些方法可以在不妨礙正常運(yùn)行的情況下監(jiān)視工作相的運(yùn)行電壓和電流。國(guó)際專利申請(qǐng)WO 91/02401(在此引入作為參考)中描述了一種典型的更高速度的方法。某些情況下，在θon之后的角度θf打開第二個(gè)開關(guān)(而不是同時(shí)打開兩個(gè)開關(guān))，允許電流在由閉合的開關(guān)、相繞組以及二極管組成的環(huán)路中循環(huán)是有利的。圖5(c)中示出了典型的波形。這種技術(shù)被稱為“飛輪”并基于各種原因(包括限制峰值電流以及減少噪聲)而被采用。
開關(guān)磁阻電機(jī)的相電感周期是該相(或每相)的電感變化周期，例如當(dāng)轉(zhuǎn)子極與相應(yīng)定子極完全對(duì)齊時(shí)最大值之間的周期。圖5(a)示出了理想形狀的電感形狀圖，而在實(shí)際中，形狀圖的各角為圓滑的，這是因?yàn)榇磐吭诳諝庵械陌l(fā)散以及鐵磁路徑的飽和。
單脈沖模式下的開關(guān)磁阻電機(jī)的相電流波形的形狀與相繞組的電感形狀圖有關(guān)是公知的。具體地說，當(dāng)相電流在相電感周期中從上升變?yōu)橄陆禃r(shí)，電感形狀圖上升部分的起始處(這是由于定子極和轉(zhuǎn)子極開始重疊)對(duì)應(yīng)于翻轉(zhuǎn)處。歐洲專利申請(qǐng)EP1109309A(在此引入作為參考)討論此現(xiàn)象，并將單脈沖運(yùn)行下電流中的固有峰值用作轉(zhuǎn)子位置探測(cè)方法的依據(jù)。
在所有這些方法中，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)所采用的參數(shù)的波形幅值必須足夠大以使所選的算法可靠地工作。雖然當(dāng)電機(jī)在滿載或接近滿載時(shí)這并不是一個(gè)問題，但是，如果電機(jī)在無負(fù)載或輸出很小的情形下以特定速度運(yùn)行，磁通量或電流(例如)通常如此之小，以致位置探測(cè)算法在最好情況下也是易于出錯(cuò)的并且經(jīng)常徹底失敗，于是控制系統(tǒng)會(huì)失去對(duì)電機(jī)的控制。在許多應(yīng)用中，這是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
在一種形式中，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種運(yùn)行多相電機(jī)的方法，所述方法包括對(duì)于給定輸出需求，至少減小一個(gè)相的負(fù)載；以及對(duì)于該給定需求，增加其他一個(gè)或多個(gè)相的負(fù)載以補(bǔ)償該至少一個(gè)相的負(fù)載減小，其中各相負(fù)載的變化允許例如在低負(fù)載時(shí)有助于轉(zhuǎn)子位置探測(cè)。
相負(fù)載是該相對(duì)由多個(gè)相輸出組成的電機(jī)總輸出的貢獻(xiàn)。在理想的正常運(yùn)行條件下，每相的負(fù)載是相等的。本發(fā)明的此實(shí)施例改變至少一個(gè)相中的負(fù)載并調(diào)整其他相中的輸出以進(jìn)行補(bǔ)償。與先前認(rèn)為可能的范圍相比，這有助于在更廣的系統(tǒng)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)可靠、經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)子位置探測(cè)。
優(yōu)選地，將該至少一個(gè)相的負(fù)載減小為零。
無論何時(shí)，只要達(dá)到參數(shù)的閾值、或者已經(jīng)超過該閾值預(yù)定時(shí)間后或者在預(yù)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到該閾值給定次數(shù)，就可以調(diào)用本發(fā)明的方法。這解決了調(diào)用該方法不確定或者回復(fù)到傳統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)的問題。
在無傳感器的轉(zhuǎn)子探測(cè)技術(shù)中，參數(shù)(例如，相電流或磁鏈)可以用于確定電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)于電機(jī)定子的位置。因此，本發(fā)明在允許增加提供給剩余(多個(gè))相的電流的同時(shí)，將參數(shù)讀數(shù)提高到閾值(否則參數(shù)讀數(shù)在該閾值易于出錯(cuò))之上。
根據(jù)一種特定的形式，所述方法包括讀出電機(jī)的參數(shù)；判定該參數(shù)何時(shí)超過預(yù)定的閾值；以及減小所述至少一個(gè)相的負(fù)載以進(jìn)行響應(yīng)。
可以當(dāng)例如參數(shù)信號(hào)電平中的一組閾值中的每一個(gè)閾值被超過時(shí)逐步減小相負(fù)載?？商娲?，可以當(dāng)這樣一組閾值中的每一個(gè)閾值被超過時(shí)依次減小每個(gè)相的負(fù)載。


本發(fā)明可以以多種方式實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在將通過實(shí)例的方式并參考附圖對(duì)其中的某些方法進(jìn)行說明，這些附圖是圖1示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；圖2示出了圖1的變流器的一個(gè)相的已知拓?fù)洌粓D3(a)示出了開關(guān)磁阻電機(jī)的電壓波形；圖3(b)示出了相應(yīng)的相電流波形；圖3(c)示出了相應(yīng)的電源電流波形；圖4示出了典型的磁鏈和相電流的曲線，使用轉(zhuǎn)子位置作為參數(shù)；圖5(a)示出了斬波控制中典型的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流波形；圖5(b)示出了單脈沖控制中典型的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流波形；圖5(c)示出了使用飛輪的單脈沖控制中典型的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流波形；圖6示出了電機(jī)在滿載運(yùn)行下的相電流波形；圖7示出了同一電機(jī)在減小的負(fù)載下運(yùn)行的相電流波形；圖8示出了同一電機(jī)在進(jìn)一步減小的負(fù)載下運(yùn)行的相電流波形；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例運(yùn)行的同一電機(jī)的相電流波形；圖10示出了一個(gè)其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；
圖11示出了實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)程序的流程圖；以及圖12示出了實(shí)現(xiàn)還一實(shí)施例的計(jì)算機(jī)程序的另一流程圖。
具體實(shí)施例方式
將要說明的示例性實(shí)施例使用處于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式的3相開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，但是無論該調(diào)速系統(tǒng)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式還是在發(fā)電模式，任何相數(shù)大于1的開關(guān)磁阻電機(jī)都可以使用。
當(dāng)平衡的多相電機(jī)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時(shí)，所有相對(duì)于電機(jī)輸出的貢獻(xiàn)均相同并且輸入相數(shù)也相同。例如，如果電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式，則輸出為機(jī)械能，輸入為平衡的相電流。如果電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電模式下，則輸出為平衡的相電流形式的電能，輸入為提供給轉(zhuǎn)子的機(jī)械能。在這些情況下，可以說電機(jī)在各相之間平均分配提供所需輸出的負(fù)載。
圖6示出了示例性三相開關(guān)磁阻電機(jī)以4000轉(zhuǎn)/分在接近其滿載22KW運(yùn)行時(shí)測(cè)量的相電流波形。正如預(yù)期的那樣，電流處于平衡狀態(tài)。相電流的大小(峰值約為78A)足以使控制器以令人滿意的方式使用位置探測(cè)程序來確定轉(zhuǎn)子位置。
圖7示出了運(yùn)行在2％滿載轉(zhuǎn)矩且相電流峰值約為5A的同一電機(jī)的相電流波形。雖然電流仍接近于平衡，但是，負(fù)載中相對(duì)較小的擾動(dòng)會(huì)引起電流中顯著的瞬態(tài)失衡。電流的大小現(xiàn)在已經(jīng)下降到這樣的程度以致位置探測(cè)程序不能可靠地工作。圖8示出了需求再稍微減小的效應(yīng)，其導(dǎo)致控制器失去控制并停止正確地?fù)Q相。雖然已知程序可以從這樣的狀況恢復(fù)，但不可避免會(huì)對(duì)電機(jī)的輸出產(chǎn)生干擾，其對(duì)于用戶而言可能是無法接受的。
本發(fā)明可以在達(dá)到該點(diǎn)之前實(shí)施。使電機(jī)以比電機(jī)中總相數(shù)更少的相來運(yùn)行。對(duì)于給定的負(fù)載需求，這使電機(jī)在仍然運(yùn)行的相中工作得更費(fèi)力，從而增大了這些相中的電流。在此圖中，電機(jī)僅使用三相中的一相運(yùn)行。圖9示出了該相的電流波形，其中速度和輸出轉(zhuǎn)矩與圖7中的速度和轉(zhuǎn)矩相同。峰值電流已從5A上升至15A，使位置探測(cè)算法能夠以大得多的安全裕度運(yùn)行。在這種情況下，現(xiàn)在負(fù)載單獨(dú)作用在各相中的一個(gè)相上，因?yàn)槭Ｓ嘞嗟呢?fù)載被減小為零。
這種運(yùn)行方法極大地增加了位置探測(cè)算法的可靠性，并使算法能夠在比可能的范圍更廣的負(fù)載需求范圍內(nèi)成功運(yùn)行。雖然由于只有一個(gè)相而不是三個(gè)相對(duì)輸出作出貢獻(xiàn)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)將增加，但這優(yōu)于如果換相失敗(由于無傳感器算法無法跟蹤位置)造成的突然失去轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明可以響應(yīng)于觸發(fā)器事件來實(shí)現(xiàn)。所述事件可以是例如負(fù)載需求下降到預(yù)定水平以下或者相電流下降到預(yù)定水平以下、或者是與其穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域邊緣附近的位置探測(cè)算法相關(guān)的某些其他事件。在下面所述的實(shí)例中，為相電流設(shè)置了閾值。在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的其他實(shí)例中，測(cè)量相電流可能是不方便的或不可能的，因此可以使用(比如說)負(fù)載需求的閾值。
圖10示出了一種用于實(shí)現(xiàn)其中包含本發(fā)明的一種形式的方法的系統(tǒng)。在所述系統(tǒng)中，提供了電力變流器13(通常與圖1中所示的電力變流器相同)用于控制開關(guān)磁阻電機(jī)?？刂谱兞髌?3的是控制器140，其在此實(shí)施例中包括處理器(具體地說，例如Analog Devices 2181系列中的一種的數(shù)字信號(hào)處理器144)以及關(guān)聯(lián)的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器146。替代實(shí)施例可以包括本領(lǐng)域中公知的微處理器或其他形式的可編程裝置。所述處理器根據(jù)存儲(chǔ)器146中存儲(chǔ)的程序代碼以傳統(tǒng)方式運(yùn)行來執(zhí)行本發(fā)明的所述方法。
圖11示出了概述在控制器140中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制方法的流程圖。在步驟150，所述控制器通過公知的方法(例如通過檢查來自電流傳感器18的輸出)對(duì)相電流進(jìn)行采樣。在步驟152，所述控制器執(zhí)行測(cè)試以檢查峰值相電流是否已下降到設(shè)置的閾值以下。對(duì)于任何電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，該閾值可以是固定的，或者可以是速度的函數(shù)。如果測(cè)試結(jié)果為不滿足條件，控制器正常運(yùn)行，使用所有的相；如果測(cè)試結(jié)果滿足條件，則表明電機(jī)應(yīng)該以減少的相數(shù)運(yùn)行，然后將工作相數(shù)設(shè)置成預(yù)定數(shù)目。當(dāng)然，減少的相數(shù)必須包括涉及布置電流傳感器18的相。在優(yōu)選的形式中，工作相數(shù)減小為1，從而最大限度地增加剩余相的數(shù)量。
在判定相電流何時(shí)達(dá)到閾值的基本技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展中，在電機(jī)以減少的相數(shù)繼續(xù)運(yùn)行之前，系統(tǒng)要求一系列電流值等于或低于所述閾值。這避免了在出現(xiàn)虛假讀數(shù)的情況下對(duì)控制策略進(jìn)行不適當(dāng)?shù)母淖?。類似地，在已?jīng)達(dá)到閾值后，可以對(duì)相同端使用在給定周期上對(duì)相電流的評(píng)估，以便避免控制策略出現(xiàn)不可接受的不穩(wěn)定變化。
一種更復(fù)雜的辦法(在圖12中以示意形式示出)是連續(xù)地減少運(yùn)行相數(shù)，這樣對(duì)于任何負(fù)載均可保持最大運(yùn)行相數(shù)。隨著負(fù)載進(jìn)一步減小并且電流再次降至所述閾值，運(yùn)行相數(shù)再次被減少。因此，例如當(dāng)負(fù)載逐漸減小時(shí)，一個(gè)4相系統(tǒng)可以以3相、2相以及1相運(yùn)行。在這種情況下，可建立一組閾值并在閾值處判定是移除還是重新引入一個(gè)相。再一次地，通過只有在電流在給定周期下降到閾值以下或在給定周期內(nèi)下降到閾值以下若干次時(shí)才采取行動(dòng)，可以解決當(dāng)電流達(dá)到或高于給定閾值時(shí)移除和重新引入相的不穩(wěn)定性。
在圖12中，在155執(zhí)行進(jìn)一步測(cè)試以判定電流是否已低于一組閾值中的下一個(gè)閾值。如果測(cè)試結(jié)果滿足條件，控制循環(huán)回154，在154，進(jìn)一步減少相數(shù)(如果可能)。當(dāng)運(yùn)行相數(shù)已確定時(shí)，控制如以前那樣傳遞到步驟156并實(shí)現(xiàn)所選的無傳感器算法以確定轉(zhuǎn)子位置，然后在步驟158控制以傳統(tǒng)方式繼續(xù)。
圖11或12的程序可以在每個(gè)電氣周期執(zhí)行，或定期執(zhí)行，無論哪種都適合所述電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的規(guī)范。
示出的電機(jī)具有三相，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以使用具有不同相數(shù)或磁極組合的電機(jī)，因?yàn)楸景l(fā)明并非專用于任何特定的電機(jī)拓?fù)?。例如，一臺(tái)具有8個(gè)定子極和6個(gè)轉(zhuǎn)子極的四相電機(jī)可以以一個(gè)相(比如說A相)運(yùn)行，或以兩個(gè)相(比如說A相和B相或者A相和C相)運(yùn)行。后者具有可以提供更平滑的轉(zhuǎn)矩輸出的優(yōu)點(diǎn)。
所述方法可應(yīng)用于作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)和任何使用與相有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置探測(cè)的電機(jī)并具有相同的益處。該方法并非專用于一種類型的位置控制算法。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以在不偏離本發(fā)明的情況下對(duì)公開的布置進(jìn)行更改，特別是在控制器中實(shí)現(xiàn)算法的細(xì)節(jié)。還顯而易見的是，雖然以開關(guān)磁阻電機(jī)對(duì)所述技術(shù)進(jìn)行了描述，但是所述技術(shù)可用于任何具有獨(dú)立供電相的電機(jī)。
進(jìn)而，本文所述的每個(gè)相的負(fù)載既可以全部轉(zhuǎn)為電機(jī)輸出(電的或機(jī)械的)，也可以完全從運(yùn)行移除。在某些情況下和/或某些類型的電機(jī)中，只減輕一個(gè)相的某些負(fù)載以增加用于從剩余(多個(gè))相探測(cè)轉(zhuǎn)子位置的參數(shù)值，避免完全取消對(duì)(多個(gè))標(biāo)稱相的激勵(lì)是有利的。因此，僅部分減小其他相中的負(fù)載以及補(bǔ)償連接有參數(shù)傳感器的剩余相中負(fù)載的減小可以充分增加可用于讀出的信號(hào)。
此外，雖然根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明同樣適用于具有軌道形式的定子和在其上運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件的線性電機(jī)。在本領(lǐng)域中使用的“轉(zhuǎn)子”一詞同時(shí)指旋轉(zhuǎn)電機(jī)和線性電機(jī)的可運(yùn)動(dòng)部件并且在本文中也應(yīng)按照這種方式理解。因此，以上通過實(shí)例方式對(duì)若干實(shí)施例進(jìn)行了描述并且并非出于限制目的。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以對(duì)所述控制方法做出細(xì)微修改而不顯著更改上述操作。本發(fā)明旨在僅由以下權(quán)利要求的范圍來限制。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)行多相電機(jī)的方法，所述方法包括從所述電機(jī)的參數(shù)導(dǎo)出轉(zhuǎn)子位置的值；對(duì)于給定輸出需求，減小至少一相的負(fù)載；以及對(duì)于所述給定輸出需求，增加一個(gè)或多個(gè)其他相的負(fù)載以補(bǔ)償所述至少一相的負(fù)載減小，從而有益地改變用于轉(zhuǎn)子位置探測(cè)的參數(shù)的值。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)其他相為單相。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其中在所述至少一相中將所述負(fù)載減小為零。
4.如權(quán)利要求1、2或3中所述的方法，包括判定所述參數(shù)何時(shí)經(jīng)過預(yù)定閾值；以及減小所述至少一相的負(fù)載進(jìn)行響應(yīng)。
5.如權(quán)利要求4中所述的方法，包括判定所述參數(shù)何時(shí)經(jīng)過多個(gè)閾值中的每一個(gè)閾值；以及隨著經(jīng)過每個(gè)閾值順序地增加所述一個(gè)或多個(gè)其他相的負(fù)載。
6.如權(quán)利要求4中所述的方法，包括判定所述參數(shù)何時(shí)經(jīng)過多個(gè)閾值中的每一個(gè)閾值；以及隨著經(jīng)過每個(gè)閾值將遞增的相數(shù)的負(fù)載減小為零。
7.如權(quán)利要求4至6中任一權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)所述參數(shù)經(jīng)過所述閾值預(yù)定時(shí)間時(shí)減小所述至少一相的負(fù)載。
8.如權(quán)利要求4至6中任一權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)所述參數(shù)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)經(jīng)過所述閾值預(yù)定次數(shù)時(shí)減小所述至少一相的負(fù)載。
9.如權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述參數(shù)為相電流。
10.如權(quán)利要求9中所述的方法，其中所述參數(shù)為相電流的峰值。
11.如權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述參數(shù)為相磁鏈。
12.如權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述電機(jī)是作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的開關(guān)磁阻電機(jī)。
13.一種用于運(yùn)行多相電機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于控制所述多個(gè)相中的每個(gè)相的激勵(lì)的切換裝置；用于從所述電機(jī)的參數(shù)導(dǎo)出轉(zhuǎn)子位置的值的裝置；以及在操作上連接到所述切換裝置以控制對(duì)所述電機(jī)的輸出做出貢獻(xiàn)的所述多個(gè)相中每個(gè)相的負(fù)載的控制裝置，對(duì)于給定輸出需求，所述控制裝置在操作上可以減小至少一相的負(fù)載，并且對(duì)于該給定輸出需求，可以增加所述一個(gè)或多個(gè)其他相的負(fù)載以補(bǔ)償所述至少一相的負(fù)載減小。
14.如權(quán)利要求13中所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置在操作上可以增加單個(gè)其他相的負(fù)載。
15.如權(quán)利要求13或14中所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置在操作上可以將所述至少一相的所述負(fù)載減小為零。
16.如權(quán)利要求13、14或15中所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于讀出所述電機(jī)的參數(shù)的裝置，當(dāng)所述參數(shù)經(jīng)過預(yù)定閾值時(shí)，所述控制裝置響應(yīng)所述讀出的參數(shù)以減小所述至少一相的負(fù)載。
17.如權(quán)利要求16中所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于判定所述參數(shù)何時(shí)經(jīng)過多個(gè)閾值中的每一個(gè)閾值的裝置，隨著經(jīng)過每個(gè)閾值，所述控制裝置在操作上可以將遞增的相數(shù)的負(fù)載減小為零。
18.如權(quán)利要求16中所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于判定所述參數(shù)何時(shí)經(jīng)過多個(gè)閾值中的每一個(gè)閾值的裝置，隨著經(jīng)過每個(gè)閾值，所述控制裝置在操作上可以順序地減小所述至少一相的負(fù)載。
19.如權(quán)利要求16至18中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置在操作上可以減小所述至少一相的負(fù)載以響應(yīng)所述參數(shù)經(jīng)過所述閾值預(yù)定時(shí)間。
20.如權(quán)利要求16至19中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置在操作上可以減小所述至少一相的負(fù)載以響應(yīng)所述參數(shù)經(jīng)過所述閾值預(yù)定時(shí)間。
21.如權(quán)利要求13至20中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述電機(jī)是作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的開關(guān)磁阻電機(jī)。
22.如權(quán)利要求16至21中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述參數(shù)為電流。
23.如權(quán)利要求22中所述的系統(tǒng)，其中所述參數(shù)為相電流的峰值。
24.如權(quán)利要求13至21中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述參數(shù)為相磁鏈。
25.一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)安排成當(dāng)被加載到計(jì)算機(jī)時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1至12中任一權(quán)利要求所述的方法的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
一種電機(jī)運(yùn)行方法，可以不使用物理的轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。當(dāng)需求轉(zhuǎn)矩輸出較低時(shí)，所述控制方法使電機(jī)以比全部相更少的相運(yùn)行，從而增加相電流并改進(jìn)位置探測(cè)算法的分辨能力。本發(fā)明的方法可以包括采樣所述電機(jī)的相電流、判定所述相電流是否高于預(yù)定閾值、減少工作相的數(shù)目以及從剩余相中增加的相電流導(dǎo)出轉(zhuǎn)子位置的值。
文檔編號(hào)H02P6/14GK1614870SQ200410086859
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者R·A·諾曼 申請(qǐng)人:開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)有限公司