減小無刷電機的功率消耗的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種控制無刷電機以便減小總功率消耗的方法。
【背景技術】
[0002]存在對具有低功率消耗的無刷電機的日益增長的需要。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提供了一種控制無刷電機的方法，該方法包括:測量電機的溫度;在測得的溫度低于閾值的情況下調整控制值；以及激勵電機的繞組，其中控制值被用于限定激勵的屬性，且對控制值的調整減小電機的輸入功率。
[0004]繞組的阻抗依賴于其溫度等。因此，在較低溫度下，與繞組相關的功率損失會較低。此外，對于永磁電機，轉子的磁場強度與磁體的問題成反比。因此，對于給定轉子速度，在繞組中感生的反電動勢在較低溫度下較高。因此，如果其他都相同(例如電源電壓、速度、控制值)，則電機的輸入功率在較低溫度下較高。然而，該附加的輸入功率超過需求。本發(fā)明由此調整用于限定激勵的屬性(例如相位或長度)的控制值?？刂浦祪H在電機溫度低于閾值的情況下被調整。此外，控制值調整為使得電機的輸入功率降低。因此，輸入功率在較低溫度下操作時被降低，且由此電機的總功率消耗被降低。由于輸入功率否則將高于需求，輸入功率的降低可以被實現(xiàn)，而不會不利地影響電機的性能。閾值溫度于是可對應于穩(wěn)態(tài)溫度，且電機的輸入功率可以被降低直到電機已經抵達其穩(wěn)態(tài)溫度為止。這于是確保在較低溫度下的輸入功率不超過在穩(wěn)態(tài)溫度下的輸入功率。
[0005]如果其他相同，電機的輸入功率水溫度降低而升高。因此，該方法可包括根據測得的溫度調整控制值，使得電機的輸入功率響應于較低的測得的溫度而被降低較大量。結果，輸入功率的進一步降低可以被實現(xiàn)而不會不利地影響電機的性能。
[0006]根據溫度調整控制值可以通過施加依賴于溫度的補償值到控制值來實現(xiàn)。響應于更低的溫度，更大的補償值被施加到控制值，使得輸入功率被減小更大的量。依賴于溫度的補償值可以通過解方程獲得。替代地，該方法可包括存儲溫度查找表，其包括用于多個溫度的每個的補償值，以及使用測得的溫度索引溫度查找表，以選擇補償值。這于是具有益處在于依賴于溫度的補償值可以以相對簡單的方式獲得。特別地，不需要去解潛在復雜的方程。結果，用于實施該方法的硬件可以相對便宜和簡單。
[0007]該方法可包括調整控制值，使得當控制值被調整時，在測得的溫度下電機的輸入功率與在閾值溫度下電機的輸入功率之間的差更小。換句話說，在閾值溫度下電機的輸入功率可以被認為是A，當控制值被調整時在測得的溫度下電機的輸入功率可以被認為是B，而當控制值沒有被調整時在測得的溫度下電機的輸入功率可以被認為是C。該方法于是包括調整控制值使得| A-B | < | A-C |這于是具有益處在于減小電機的輸入功率，同時還確保在測得的溫度下的輸入功率更緊密模擬在閾值溫度下的輸入功率。結果，電機的性能更一致。
[0008]在閾值溫度下電機的輸入功率可以被認為是A，當控制值被調整時在測得的溫度下電機的輸入功率可以被認為是B。該方法于是可包括調整控制值使得在A和B之間的差不大于A的1%?？刂浦涤纱苏{整為使得在測得的溫度下電機的輸入功率與在閾值溫度下的輸入功率基本相同。這于是具有益處在于電機的功率消耗被減小，而電機在測得的溫度處的性能相對于在閾值溫度下沒有改變。
[0009 ]該方法可包括在測得的溫度在一溫度范圍中的情況下調整控制值，其中該溫度范圍跨過至少40攝氏度。結果，可以對電機在相對大的溫度范圍上實現(xiàn)更一致的性能。此外，在該方法包括調整控制值使得在存儲的溫度處的電機的輸入功率與在閾值溫度處的基本相同的情況下，相同的性能可以在該溫度范圍上被實現(xiàn)。
[0010]電機可以被用于驅動葉輪或其它器件，用于產生冷卻電機的空氣流。空氣流的質量流量可對電機的速度敏感。結果，電機的穩(wěn)態(tài)溫度將隨轉子的速度而變化。該方法由此可包括使用取決于電機速度的溫度閾值。這于是具有益處在于僅當電機的溫度掉到穩(wěn)態(tài)溫度之下時電機的輸入功率被減小。
[0011 ]當由電機產生的質量流量減小時，電機上的負載往往會減小，且由此電機的速度會增大。結果，電機的穩(wěn)態(tài)溫度隨電機速度的增大而升高。因此，該方法可包括響應于更高的電機速度使用更高的溫度閾值。
[0012]如上所述，電機可以被用于驅動葉輪或其它器件，用于產生冷卻電機的空氣流。電機的穩(wěn)態(tài)溫度于是可隨轉子的速度而變化。如果電機的溫度隨后掉到閾值溫度之下，電機的輸入功率從通常在穩(wěn)態(tài)溫度下觀察到的輸入功率的變化將隨電機速度而變化。因而，該方法可包括調整控制值以基于電機速度的量。如前述段落中所述，電機的穩(wěn)態(tài)溫度通常響應于電機速度的升高而升高。因此，方法可包括調整控制值使得，響應于更高的電機速度，電機的輸入功率被減小更大的量。結果，電機的功率消耗可被進一步節(jié)約，而不會不利地影響電機的性能。附加地或替代地，電機在低于閾值的溫度下的輸入功率可以更緊密地模擬在穩(wěn)態(tài)溫度下的輸入功率。這于是具有益處在于電機的性能更一致。
[0013]方法可包括存儲溫度查找表，其包括對于多個電機速度的每個的補償值。方法于是還包括測量電機的速度，且使用測得的電機速度索引溫度查找表，以選擇補償值。這于是具有益處在于依賴于速度的補償值可以以相對簡單的方式獲得，且由此用于實施本方法的硬件可以相對便宜和簡單。
[0014]控制值可以被用于限定限定激勵的相位或長度。更特別地，該方法可包括相對于反電動勢的過零點或繞組中的升高電感在由相時段限定的時間處激勵繞組，且激勵繞組持續(xù)傳導時段?？刂浦等缓罂上薅ㄏ鄷r段或傳導時段。
[0015]該方法可包括將電機的電周期的每個半部分為傳導時段和隨后的續(xù)流時段，且控制值可限定傳導時段的相位和長度中的一個。
[0016]電機可包括具有永磁體的轉子，且測得的溫度可與磁體的溫度成比例。當轉子旋轉時，磁體在相繞組中感生反電動勢。磁體的磁場通常與其溫度成反比。因此，對于給定轉子速度，在繞組中感生的反電動勢在較低溫度下較高。因此，當在低于閾值的溫度下操作時，反電動勢且由此電機的輸入功率比在閾值處更高。通過在低于閾值的溫度下降低輸入功率，電機的總功率消耗可以被減小，而不需要影響電機的性能。
[0017]本發(fā)明還提供了一種控制無刷電機的方法，該方法包括:存儲功率查找表，該功率查找表包括用于多個電壓或速度的每個的控制值;測量電源電壓的大小或電機的速度;使用測得的電壓或速度索引功率查找表，以選擇控制值;測量電機的溫度;在測得的溫度低于閾值的情況下，施加補償值到選擇的控制值；以及利用電源電壓激勵電機的繞組，其中選擇的控制值被用于限定激勵的屬性，且補償值在施加到選擇的控制值時降低電機的輸入功率。
[0018]功率查找表存儲控制值，當電機在閾值溫度下操作時其在每個電壓和/或速度點處實現(xiàn)特定的輸出功率。如上所述，電機的輸入功率在電機的溫度降低時增大。因此，如果溫度掉到閾值之下，電機的輸入功率將比功率圖中意圖的更高?？刂浦涤纱嗽陔姍C的溫度掉到閾值之下的情況下被調整。此外，控制值調整為使得電機的輸入功率降低。結果，電機的總功率消耗被降低。輸入功率的降低可以被實現(xiàn)而不會不利地影響電機的性能。特別地，輸入功率可以被降低使得在低于閾值的溫度處的電機輸入功率大體對應于在閾值處的電機輸入功率的量。
[0019]本發(fā)明還提供了一種控制無刷電機的方法，該方法包括:存儲功率查找表，該功率查找表包括用于多個電壓或速度的每個的控制值;存儲溫度查找表，該溫度功率查找表包括用于多個溫度的每個的補償值;測量電源電壓或電機的速度的大?。粶y量電機組件的溫度;使用測得的電壓或速度索引功率查找表，以選擇控制值;使用測得的溫度索引溫度查找表，以選擇補償值;施加選擇的補償值到選擇的控制值，以獲得經溫度補償的控制值；以及利用電源電壓激勵電機的繞組，其中經溫度補償的控制值被用于限定激勵的屬性。
[0020]功率查找表存儲控制值，當電機在特定溫度下操作時其在每個電壓和/或速度點處實現(xiàn)特定的輸出功率。如上所述，電