用于控制多相同步旋转电机的方法和装置以及用于机动车辆的相应可逆电机制造方法及图纸

根据本发明专利技术的用于控制旋转电机的方法包括通过全波控制(C)控制所述电机的相电流的步骤。根据本发明专利技术，所述全波控制(C)经由具有高于所述电机的电频率的信号频率的脉冲宽度调制信号产生。根据另一特征，所述脉冲宽度调制信号的上升沿或下降沿(24、25)与所述电机的电位置(θ)同第一及第二角度切换阈值(S1、S2)的第一及第二交叉点同步，并且，所述脉冲宽度调制信号的占空比(α)被周期性地更新到所述信号频率。

Method and device for controlling multiphase synchronous rotating motor and corresponding reversible motor for motor vehicle

A method for controlling a rotating motor according to the present invention includes the step of controlling the phase current of the motor by full wave control (C). In accordance with the present invention, the full wave control (C) is generated via a pulse width modulation signal having a signal frequency higher than the electrical frequency of the motor. According to another feature, the rising or falling edge of pulse width modulation signals (24, 25) and the position of the electric motor (0) with the first and two angle switching threshold (S1, S2) of the first and two cross point synchronization, and the pulse width modulation signal duty cycle (a) are periodically updated to the signal frequency.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制多相同步旋转电机的方法和装置。本专利技术还涉及用于机动车辆的可逆电机，其包括这种类型的装置。
技术介绍
节能和减少污染的考虑，特别是在城市环境中节能和减少污染的考虑，正在引导汽车制造商为他们的车型装备自动启动/停止系统，例如已知为术语“停止和行进(stopandgo)”的系统。典型的停止和行进的情况是在红灯处停止的情况。当车辆在灯处停止时，热发动机自动停止，然后当灯变绿时，再加之系统检测到驾驶员已经压下离合器踏板,或指示驾驶员重新启动其车辆的愿望的任何其他动作，电马达通过可逆电机重新启动。可以用作起动器(即作为电马达)的三相交流发电机由VALEOELECTRONIQUE公司在法国专利申请FR2745445中描述。在交流发电机电枢的输出处的整流器桥还用作用于控制电马达的相的桥，其中，桥的臂的功率晶体管由控制单元发出的方波信号序列控制。这种类型的“全或无”型的全波控制是本领域技术人员公知的，并且实施起来非常简单。在最近的可逆电机中，多相同步旋转电机连接到可逆的直流-交流变换器或转换器，其在电动机模式中由车载电池供电，并且在发电机模式中通过该电机供电。数字技术的发展使得可以通过脉冲宽度调制(通常称为PWM)来控制转换器，以便在每个特定操作条件下获得对电机的精确控制。由执行程序的微处理器产生的PWM控制的示例在以VALEOEQUIPEMENTSELECTRIQUESMOTEURS公司名义的法国专利申请FR2895597中被描述。然而，本专利技术的主体已经面临在具有大量的每相极数的快速旋转的电机上的转换器的切换频率的限制问题。事实上，导致形成PWM控制的占空比(dutycycle)的软件处理需要远高于(通常高一个数量级)对应于电机的旋转速度的电频率的PWM信号的信号频率。由于转换器的切换频率的限制，如果每相含有的大量极对(电频率等于旋转速度乘以每相的极对数)，则难以符合这些周期。在这些情况下惯常采用的解决方案包括以常规方式用全波控制相，即通过在电机的电频率下产生方波形状。该控制本征地具有可变频率，因为其与电机的速度同步，并且就切换时刻而言必然是特别准确的。如果希望保持在基于微处理器执行程序的现代系统中，并且其中测量、处理操作和命令以恒定的周期时间执行，则在获得所需波形同时在切换时刻方面保持准确存在真正的困难。事实上，对于该位置只有低的时间分辨率可用(因为计算频率与电频率的比率低)，并且这不能确保关于控制电压的形状所需的精度。
技术实现思路
本专利技术提出使用外围设备的分辨率来产生存在于大多数微处理器或微控制器(可编程斜坡发生器计数器)中的脉冲宽度调制信号，以便控制切换操作的时间精度。本专利技术涉及一种用于控制多相同步旋转电机的方法，该方法包括通过全波控制来控制该机器的相电流的步骤。根据本专利技术，该全波控制借助于具有高于机器的电频率的信号频率的脉冲宽度调制信号产生。脉冲宽度调制信号的上升或下降沿与电机的电位置与第一和第二角度切换阈值的第一和第二交叉点同步，根据本专利技术，脉冲宽度调制信号的占空比周期性地更新到该信号频率。根据本专利技术的方法的另一特征，所述电位置在所述信号频率处被周期性地估计，并且所述电位置的当前位置在第一时刻确定，在连续于所述第一时刻的第二时刻的所述电位置的未来位置被估计为等于所述当前位置增加所述电机在所述第一时刻的电速度和所述信号频率的商。根据所述未来位置和所述第一和第二角度切换阈值将所述占空比更新到所述第一时刻。根据本方法的另一特征，所述第一角度切换阈值低于所述第二角度切换阈值，根据本专利技术在所述第一时刻更新所述占空比满足以下条件之一：-当所述未来位置在所述第一角度切换阈值处低于模量360°时，所述占空比为零；-当所述未来位置低于所述第二角度切换阈值并且所述当前位置高于所述第一角度切换阈值时，所述占空比等于一个单位(unit)；-在所述第一交叉点处的所述占空比α由第一表达式给出：α＝(θ(tn+1)–S1).F/Ω(tn)其中：θ(tn+1)为电位置的在所述第二时刻处的未来位置；S1为所述第一角度切换阈值；Ω(tn)为在所述第一时刻处的所述电速度；F是所述信号频率；-在所述第二交叉点处的所述占空比α由第二表达式给出：α＝1-(θ(tn+1)-S2).F/Ω(tn)其中：θ(tn+1)为电位置的在所述第二时刻处的未来位置；S2为所述第二角度切换阈值；Ω(tn)为在所述第二时刻处的所述电速度；F是所述信号频率；根据本专利技术的方法的另一特征，所述脉冲宽度调制信号与所述第一交叉点的右边对齐，并且与所述第二交叉点的左边对齐。根据本专利技术的方法的特定实施例，所述全波控制是“全或无”型的第一控制，或“三状态”型的第二控制，所述第一和第二角度切换阈值对于所述第一控制分别为0°和180°，或者对于所述第二控制分别为诸如30°和150°。根据另一特征，本专利技术的方法还包括当所述电频率低于预定额定电频率时，通过所述脉冲宽度调制信号直接控制所述相电流的步骤。本专利技术还涉及能够实施上述方法的多相同步旋转电机的控制装置。该装置是包括电子控制单元的类型，该电子控制单元控制连接到由电池供电的车载电网的转换器，并且所述车载网络被设计为连接到多相同步旋转电机的相绕组。在根据本专利技术的装置中，电子控制单元包括：-用于获取所述多相同步旋转电机的转子位置或旋转速度的器件；-外围设备，用于以预定信号频率产生脉冲宽度调制信号，包括占空比和所述脉冲宽度调制信号的对齐的至少一个编程寄存器；-用于将所述旋转速度与预定额定转速进行比较的器件；-中央处理单元，其执行对所述编程寄存器周期性地充电的第一子程序或第二子程序，以便产生所述脉冲宽度调制信号，以控制所述转换器，以便根据所述用于比较的器件的状态产生第一脉冲宽度调制相电压或第二全波相电压；-用于存储所述第一子程序和第二子程序的器件。根据本专利技术的装置的另一特征，所述信号频率低于所述转换器的预定最大切换频率，并且所述额定转速对应于比所述信号频率低一个数量级的额定电频率。优势将来源于包括具有上述特征的控制装置的用于机动车辆的可逆电机。与现有技术相比，这些不多的必要说明将使本领域技术人员明白本专利技术提供的优势。下面结合附图的说明书中给出本专利技术的详细说明。应当注意，这些附图仅用于示意说明书的文本的目的，而不以任何方式构成对本专利技术的范围的限制。附图说明图1是用于包括根据本专利技术的控制装置的机动车辆的可逆电机的简化布线图。图2示出了由根据本专利技术的用于机动车辆的可逆电机的控制装置产生的相电压(全波或PWM控制)的两个不同的时间图的示例。图3a和3b分别示出了用于产生现有技术中已知的PWM控制和全波控制的方法。图4a和4b分别示出了根据本专利技术的方法生产“全或无”类型和“三状态”类型的全波控制。图5是说明在根据本专利技术的控制方法中的全波控制的生成的状态转变图。具体实施方式用于机动车辆的可逆电机1通常是多相旋转电机，其在作为起动器操作时由车载电网2的电源电压B+供电，或者，其在作为交流发电机操作时向该网络2提供电能。连接到定子4的可逆DC/AC转换器3使得可以实现这两种操作模式。如在图1中示意性地示出(为了简化而示出三相电机的情况)，可逆DC/AC转换器3包括半导体开关元件5、6，其主要是在桥5、6中组织的MOSFET技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制多相同步旋转电机(1)的方法，包括通过全波控制(C)控制所述电机(1)的相电流的步骤，其特征在于，所述全波控制(C、C2、C1)借助于具有高于所述电机的电频率的信号频率(F)的脉冲宽度调制(PWM)信号产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.27 FR 14602981.一种用于控制多相同步旋转电机(1)的方法，包括通过全波控制(C)控制所述电机(1)的相电流的步骤，其特征在于，所述全波控制(C、C2、C1)借助于具有高于所述电机的电频率的信号频率(F)的脉冲宽度调制(PWM)信号产生。2.根据权利要求1所述的用于控制多相同步旋转电机(1)的方法，其特征在于，所述脉冲宽度调制信号(16)的上升沿或下降沿(24、25)与所述电机(1)的电位置(θ)同第一角度切换阈值及第二角度切换阈值(S1、S2)的第一交叉点及第二交叉点同步，并且在于，所述脉冲宽度调制信号的占空比(α)周期性地更新到所述信号频率(F)。3.根据权利要求2所述的用于控制多相同步旋转电机(1)的方法，其特征在于，所述电位置(θ)在所述信号频率(F)处被周期性地估计，并且所述电位置(θ)的当前位置在第一时刻确定，所述电位置(θ)的未来位置在相继于所述第一时刻的第二时刻被估计为等于所述当前位置增加所述电机(1)在所述第一时刻的电速度与所述信号频率(F)的商，并且在于，根据所述未来位置和所述第一角度切换阈值和第二角度切换阈值(S1、S2)将所述占空比(α)更新到所述第一时刻。4.根据权利要求3所述的用于控制多相同步旋转电机(1)的方法，其特征在于，所述第一角度切换阈值(S1)低于所述第二角度切换阈值(S2)，在所述第一时刻更新所述占空比(α)满足以下条件之一：-当所述未来位置在所述第一角度切换阈值(S1)处低于模量360°时，所述占空比为零；-当所述未来位置低于所述第二角度切换阈值(S2)并且所述当前位置高于所述第一角度切换阈值(S1)时，所述占空比(α)等于一个单位；-在所述第一交叉点的所述占空比(α)由第一表达式给出：α＝(θ(tn+1)-S1).F/ω(tn)其中：θ(tn+1)为所述未来位置；S1为所述第一角度切换阈值；ω(tn)为在所述第一时刻处的所述电速度；F是所述信号频率；-在所述第二交叉点的所述占空比(α)由第二表达式给出：α＝1-(θ(tn+1)-S2).F/ω/(tn)其中：θ(tn+1)为所述未来位置；S2为所述第二角度切换阈值；ω(tn)为在所述第一时刻处的所述电速度；F是所述信号频率。5.根据权利要求4所述的用于控制多相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：FX伯纳德，L科比兰斯基，
申请(专利权)人：法雷奥电机设备公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR