控制开关磁阻电机的至少一个相绕组的电流的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在电机的至少一个停留时段期间控制开关磁阻电机的至少一个相绕组的电流的装置和方法，其中停留时段开始于电机的导通角并且结束于电机的关断角，其中停留时段被划分为包括第一参考电流的第一子区间、包括第二参考电流的第二子区间和包括第三参考电流的第三子区间，其中基于取决于电机效率的至少一个电机效率参数来控制第一参考电流，其中基于取决于电机转矩的至少一个转矩参数来控制第二参考电流以控制电机的转矩产生，和/或其中基于取决于电机所产生的电磁力的至少一个噪声和/或振动参数来控制第三参考电流以减少电机的噪音和/或振动。

Method and device for controlling the current of at least one phase winding of switched reluctance motor

The invention relates to an apparatus and a method for controlling the current of at least one phase winding of a switched reluctance motor during at least one residence period of the motor, in which the residence period begins at the conduction angle of the motor and ends at the turn-off angle of the motor, where the residence period is divided into a first sub-region including the first reference current, a second sub-region including the second reference current and a second sub-region containing the first reference current. A third sub-region including a third reference current is included, in which the first reference current is controlled based on at least one motor efficiency parameter depending on the motor efficiency, in which the second reference current is controlled based on at least one torque parameter depending on the motor torque to control the motor torque generation, and/or at least one noise and/or vibration based on the electromagnetic force generated by the motor. Dynamic parameters control the third reference current to reduce motor noise and/or vibration.

【技术实现步骤摘要】
控制开关磁阻电机的至少一个相绕组的电流的方法和装置
本专利技术涉及用于控制开关磁阻电机的至少一个相绕组的电流的方法和装置。
技术介绍
开关磁阻电机(SRM)总体上说是通过电机的可移动部分移动到电机的激励绕组的电感最大的位置的趋势来产生转矩的电机。常规的开关磁阻电机包括定子和转子，其中定子包括定子磁极，转子包括转子磁极并且耦合到与定子的主轴共轴的转轴。与每个定子磁极相关联的是电线的缠绕线圈，诸如铜线。定子磁极的线圈可以耦合在一起以形成多相电机，例如三相电机。当相位以及因此其对应定子磁极的线圈通电时，电流将流过其定子磁极的线圈，并且在该相位的通电定子磁极与将要产生转矩的转子磁极之间产生电磁力。由于转子趋向于将其磁极与激励定子磁极对准从而使得所形成的磁通路的磁阻最小而产生转矩。在US5,742,139A中，用于具有至少两个绕组的电机的控制电路被用于通过控制每个绕组在两阶段延迟中的断电来优化降噪。两阶段延迟尤其是第一延迟电流部分的持续时间由可操作地耦合到开关设备的控制器来控制。电流部分在电机的各个相位之间变化从而提供降噪。另外，US5,923,141A公开了一种用于开关磁阻电机的电流控制电路，其在相绕组被通电的相的有效导通时段结束时提供拐角成形。脉冲宽度调制的触发脉冲在占空比中逐渐减小，使得在有效时段中绕组中的电流与斜降时段中的电流衰减之间的过渡时段被平滑，以减小导致振动和声学噪声的力。此外，在US5,461,295A中公开了一种用于在相的有效部分期间控制多相SRM的单相中的电流分布的装置。
技术实现思路
在该背景下，本专利技术的目的是提供控制开关磁阻电机的至少一个相绕组的电流的改进方法和装置。该目的根据本专利技术通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求8的特征的装置来实现。提供了一种方法，该方法用于在电机的至少一个停留时段期间控制开关磁阻电机的至少一个相绕组的电流的方法，其中停留时段开始于电机的导通角并且结束于电机的关断角，其中停留时段被划分为包括第一参考电流的第一子区间、包括第二参考电流的第二子区间和包括第三参考电流的第三子区间，其中基于直接或间接取决于电机效率的至少一个电机效率参数来控制第一参考电流，其中基于直接或间接取决于电机(2)的转矩的至少一个转矩参数来控制第二参考电流，以控制电机的转矩产生，和/或其中基于直接或间接地取决于电机产生的电磁力的至少一个噪声和/或振动参数来控制第三参考电流，以减小电机的噪声和/或振动。此外，提供了一种装置，该装置用于在电机的至少一个停留时段期间控制开关磁阻电机的至少一个相绕组的电流，其中停留时段开始于电机的导通角并且结束于电机的关断角，其中停留时段被划分为包括第一参考电流的第一子区间、包括第二参考电流的第二子区间和包括第三参考电流的第三子区间，该装置包括：-第一感测单元，其用于感测电机的角度和/或电机的对应行程；-用于根据由第一感测单元感测到的电机的角度和/或电机的对应行程来确定第一子区间、第二子区间和第三子区间的单元；-第二感测单元，其用于感测直接或间接取决于电机效率的至少一个电机效率参数，直接或间接取决于电机转矩的至少一个转矩参数，和/或直接或间接取决于电机产生的电磁力的至少一个噪声和/或振动参数。-控制单元，其用于基于至少一个电机效率参数来控制第一参考电流，基于至少一个转矩参数来控制第二参考电流，和/或在第三子区间期间基于至少一个噪声和/或振动参数来控制第三参考电流。本专利技术的基本概念涉及开关磁阻电机的停留时段被分为三个子区间，这三个子区间能够基于相互独立的相应参数来控制，使得第一子区间的参考电流是可控的以提高效率，第二子区间的参考电流是可控的以改善转矩产生，同时仍然优选地允许电机的足够效率，并且第三子区间的参考电流是可控的以改善噪声、振动和不平顺性特性。从附加的从属权利要求并且从参考附图的描述中清楚本专利技术的有利实施例以及发展。根据本专利技术的实施例，用于在第一子区间期间控制第一参考电流以增加电机效率的至少一个电机效率参数是至少一个相绕组的传导损耗，例如在铜绕组的情况下的铜损耗，电机负载和/或电机工作速度。因此，在第一子区间内，因为这是电机的转子从未对准位置或零转矩进行移动并开始产生转矩的区间，所以可以在此区间优化电机效率。由于转矩非常低，所以可以优化参考电流的水平，使得至少一个相绕组中的传导损耗(例如，铜损耗)保持较低，同时缓慢地激励相。第一个子区间开始于电机的导通角或零转矩，并在电机达到最大预定转矩之前结束。在本专利技术的另一实施例中，用于控制第二参考电流以控制电机的转矩产生的至少一个转矩参数是电机的转矩、电机产生的电磁力的切向分量、电机产生的电磁力的径向分量、电机的负载和/或电机的工作速度。由于第二子区间是电机以其最大转矩能力运行的区间，因此控制第二参考电流以注入所需的电流从而产生或提供电机所需的转矩或最大转矩。第二参考电流可以基于至少一个转矩参数来控制，特别是增加，以提供相应的最大转矩。电机产生的电磁力的径向分量也可以增加。然而，径向分量仍然显著低于最大可能值，该最大可能值出现在电机的转子磁极与电机的励磁定子磁极完全对准时。根据本专利技术的又一实施例，用于控制第三参考电流以减小电机的噪声和/或振动的至少一个噪声和/或振动参数是电机产生的电磁力的切向分量、电机产生的电磁力的径向分量、电机的负载和/或电机的工作速度。可以控制第三参考电流，使得径向分量减小或最小化，同时仍然产生实现所需平均转矩值所需的转矩的剩余部分。这具有如下优点：在第三子区间中可以减小噪声、振动和不平顺性，同时仍然产生转矩，因此可以提供大于零的平均转矩值。然而，在本专利技术的一个实施例中，可以控制第三参考电流，使得转矩减小到预定转矩值，同时径向分量最小化，其中根据电机的功能或用途，预定转矩值可以大于零或者也可以是零。在本专利技术的另一实施例中，第二参考电流是最大电流，第一参考电流和第三参考电流的大小相等或不同。如上所述，第二子区间可以定义为电机可以以最大转矩运行的子区间。此外，与下面将描述的常规的单态电流函数相比，大于零的至少两个或三个不同的参考电流可以被施加到电机的停留时段的子区间。根据本专利技术的另一实施例，第三参考电流通过软斩波或硬斩波减小到零或优选地大于零的电流值。第三参考电流的软斩波具有的优点是，可以根据工作速度和负载来利用增加的电感。此外，在第三子区间中允许减小的相电压或零电压，这导致功率因数方面的改善。在本专利技术的一个实施例中，该装置的控制单元包括存储单元，在存储单元中分别根据至少一个电机效率参数、至少一个转矩参数、以及至少一个噪声和/或振动参数来存储第一参考电流、第二参考电流和/或第三参考电流的查找表。控制单元可以基于与由感测单元感测的一个或多个参数对应的查找表来控制第一子区间、第二子区间和/或第三子区间的参考电流。在本专利技术的另一实施例中，该装置的控制单元包括计算单元，其用于根据至少一个电机效率参数、至少一个转矩效率参数、以及至少一个噪声和/或振动参数来计算第一参考电流、第二参考电流和/或第三参考电流。因此，作为查找表的替代或除了查找表，计算单元可以计算第一子区间、第二子区间和/或第三子区间的参考电流，或者基于相应查找表等来插补第一子区间、第二子区间和/或第三个子区间的参考电流。附图说明下面借助附图的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在电机的至少一个停留时段期间控制开关磁阻电机(2)的至少一个相绕组的电流的方法，其中所述停留时段开始于电机(2)的导通角并且结束于电机的关断角，其中所述停留时段被划分为包括第一参考电流的第一子区间、包括第二参考电流的第二子区间和包括第三参考电流的第三子区间，其中基于取决于电机效率的至少一个电机效率参数来控制第一参考电流，其中基于取决于电机(2)的转矩的至少一个转矩参数来控制第二参考电流，以控制电机的转矩产生，和/或其中基于取决于电机产生的电磁力的至少一个噪声和/或振动参数来控制第三参考电流，以减小电机的噪声和/或振动。

【技术特征摘要】
2017.07.05 EP 17179850.71.一种用于在电机的至少一个停留时段期间控制开关磁阻电机(2)的至少一个相绕组的电流的方法，其中所述停留时段开始于电机(2)的导通角并且结束于电机的关断角，其中所述停留时段被划分为包括第一参考电流的第一子区间、包括第二参考电流的第二子区间和包括第三参考电流的第三子区间，其中基于取决于电机效率的至少一个电机效率参数来控制第一参考电流，其中基于取决于电机(2)的转矩的至少一个转矩参数来控制第二参考电流，以控制电机的转矩产生，和/或其中基于取决于电机产生的电磁力的至少一个噪声和/或振动参数来控制第三参考电流，以减小电机的噪声和/或振动。2.根据权利要求1所述的方法，其中在第一子区间期间控制第一参考电流以提高电机效率的至少一个电机效率参数是特别是铜绕组的至少一个相绕组的传导损耗作为参数，特别是铜损耗，电机负载和/或电机(2)的工作速度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第二子区间期间控制第二参考电流以控制电机(2)的转矩产生的至少一个转矩参数是电机的转矩、电机(2)产生的电磁力的切向分量、电机(2)产生的电磁力的径向分量、电机(2)的负载和/或电机的工作速度(2)，控制第二参考电流以控制电机(2)的转矩产生特别是将电机的转矩产生增加到电机(2)的最大值。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中控制第三参考电流以减小电机的噪声和/或振动的至少一个噪声和/或振动参数是电机(2)产生的电磁力的切向分量、电机(2)产生的电磁力的径向分量、电机(2)的负载和/或电机(2)的工作速度。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中第三参考电流被控制为在径向分量最小化的同时将转矩减小到预定转矩值，其中所述预定转矩值为零或优选地大于零。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里安科尔内尔·波普，伊万娜·温蒂洛尤，克劳迪娅·马尔蒂什，蒂贝留·鲁苏，
申请(专利权)人：博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司，克卢日·纳波卡技术大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE