电动机的可变转矩角制造技术

在此提出了一种用于控制电动机(例如同步磁阻电动机)的方法，其中d-q参考系中的转矩角是至少部分地和/或至少偶尔地依赖于该电动机的至少一个工作条件而变化的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】在此提出了一种用于控制电动机(例如同步磁阻电动机)的方法，其中d-q参考系中的转矩角是至少部分地和/或至少偶尔地依赖于该电动机的至少一个工作条件而变化的。【专利说明】电动机的可变转矩角
本专利技术涉及一种用于控制电动机的方法。 此外，本专利技术涉及一种控制器单元，特别是涉及一种用于电动机的控制器单元。
技术介绍
现今基本上在所有
的众多不同应用中都采用了电动机。取决于对应的电动机的实际用途，采用不同类型和不同尺寸的电动机。 举例而言，如果电动机必须用于一种其中可以使用或者甚至要求该电动机的恒定转动速度的应用，则可以使用一种不具有整流子的同步电动机，特别是在可获得交流电的情况下。然而，如果必须驱动大惯性矩的负载，则启动这种电动机将会是困难的。 然而，如果必须使该电动机提供可变转动速度的话(并且另外在直流电流源的情况下)，传统的方法是使用包括整流子的电动机(即所谓的异步电动机)。与这样的整流式电动机器相关的一个问题是整流子，因为这是一个特别容易受到不可忽略的磨损的部件。此外，当使用整流子时，典型地在该电动机转动时产生火花。这样的火花可能导致所得到的电动机不能用于某些应用，特别是在周围存在可燃气体的情况下，除非采取额外的防护措施。 随着现代的基于半导体的功率电子器件的出现，使用同步电动机、特别是同步磁阻电动机已经变得越来越普遍。对于这样的同步电动机，可以省去整流子。此外，通过提供具有可变频率的交流电流，基本上能够以任何旋转速度来驱动同步电动机。甚至可以实现转动速度的改变。这使得某些以前难以实现的应用(如果实现了的话)成为可能。 随着电动机数量的增多以及能源价格的增长，效率问题变得日益重要。效率并不一定仅涉及相对于由电动机产生的机械动力而消耗的电能。而是，效率还可以涉及实现某一机械动力水平所必需的电动机的尺寸(体积)。 尽管现有技术中已知了用于电动机的许多不同的控制器、各种各样的电动机以及如何驱动电动机的各种各样的方法，但对于进一步改善仍然存在需要。 因此，本专利技术的目的是提供在现有技术中已知的用于控制电动机的方法上改进的一种用于控制电动机的方法。此外，本专利技术的一个目的是提供在现有技术中已知的控制器单元上改进的一种控制器单元、特别是一种用于电动机的控制器单元。本专利技术的又一个目的是提供在现有技术中已知的电动机上改进的一种电动机。 当前提出的专利技术寻求的是实现这些目的。
技术实现思路
提出了以一种方式来执行一种用于控制电动机(例如同步磁阻电动机)的方法，从而使得d-q参考系中的转矩角是至少部分地和/或至少偶尔地依赖于该电动机的至少一个工作条件而变化的。d-q参考系通常是与电动机的轴相连的旋转转子的参考系。该参考系通常不同于定子的旋转磁场系统(该旋转磁场系统典型地被称为所谓的定子参考系和/或χ-y系统和/或χ-y参考系)，特别是如果有负载强加在该电动机上时。典型地，如果该电动机上的负载增大，则d-q系统(d-q参考系)与χ-y系统之间的角度将增大。典型地，一旦d-q系统与x-y系统之间的角度超过90°，则该电动机典型地不再可能维持正常的机械旋转。d-q系统通常还被称作该旋转转子相对于该机器的高磁导轴线(d轴线)的“机械取向”。转矩角通常是所得到的(矢量的)定子电流is与d-q参考系(转子参考系)的d轴线之间的角度。因此，可以通过该转矩角来确定定子电流is在q方向上的那部分。根据现有技术，通常建议的是当驱动一台电动机时使用典型地基本上45度的恒定转矩角(如果提供了任何建议的话)，以便获得每安培最大转矩控制(MTPAC)，并且由此尽可能多得减少电子电阻的损耗。当采用一个用于驱动使用变频逆变器的电动机的致动信号时，尤其建议这个角度。出乎意料地，本专利技术人认识到当产生用于驱动该电动机的电流时使用可变转矩角可以实现该电动机的行为的改善。提出的是至少部分地和/或至少偶尔地依赖于该电动机的至少一个工作条件来选择适当的转矩角。当然，除此之外，同样可以使用不同的依赖关系，例如用户输入等等(这样一种依赖关系可以相对于对电动机的至少一个工作条件的依赖而额外地和/或替代地使用)。最初的实验已显示，通过使用一个可变转矩角，用相同的电动机可以实现更高的机械转矩。另外，最初的实验指明，通常甚至可以降低该电动机的功率消耗。结合地采纳这两个效果，通常可以实现明显的改进。 提出的是，该电动机的至少一个工作条件是至少部分地从该电动机的一个设计参数和/或一个运行参数、特别是一个电气参数和/或一个机械参数得到的。该电动机的设计参数特别地可以是该电动机的定子和/或转子的电气绕组的布局和/或设计。特别地说，出于此目的可以使用这些对应的线圈(或者甚至该电动机的其他部分)的电感。然而，甚至更多的参数可以对至少一个工作条件具有影响，例如该电动机器的重量、电线的厚度(可以施加的最大电流(短期极限/长期极限))等等。作为运行参数，特别地意指只可以在电动机正在运行(例如旋转)时得到的参数。这可以是所施加的实际电流、该电动机的旋转速度、该电动机的温度、实际的和/或希望的转矩等等。对应的运行参数有可能是从多个专门提供的传感器得到的和/或由其他值(例如一个控制器单元本身产生的用于该电动机的致动信号)计算出的。最初的实验已显示，这些工作条件通常对应当选择的转矩角的大小具有特别大的影响。 优选地，以一种方式来执行该方法而使得该电动机的至少一个工作条件是至少部分地从该d-q参考系得到的。原则上，为此可以选择所有类型的工作条件。该工作条件可以在d-q系统中测量和/或被转换到d-q系统中，例如按照要求地通过计算。最初的实验指明，如果实现所提出的这个实施例，则可以获得一种特别先进的方法。 此外提出的是，该电动机的至少一个工作条件是取自下组，该组包括:所要求的转矩、至少一个电感、至少一个所施加的电流、至少一种饱和效应、至少一个电感差、至少一个电流差以及至少一个输入命令。最初的实验建议，当开始确定最佳的或至少改进的转矩角时这些值是至关重要的。必须考虑一种饱和效应，特别是电流的增大不会导致所得到的磁场明显增强的一种效应。 甚至更加优选地提出的是，该转矩角至少偶尔地和/或至少部分地是由该电动机的至少两个工作条件的乘积确定的。当本专利技术人试图寻找如何获得优化的转矩角的一种令人满意的数学方法时，他意识到该电动机的两个或更多工作条件的乘积是实现这一目标的好方法。当然，对这个基本公式进行修改也是可能的，例如一个相乘因子和/或通过添加和/或减去一定值而进行的补偿(相对于总的结果和/或多个单独的参数)。 此外提出的是，该转矩角至少部分地是由至少一个相乘因子与至少一个工作条件的乘积确定的，该至少一个工作条件优选地取自下组，该组包括:一个电感、一个电感差、至少一个电流以及至少一个电流差。如最初的实验已显示的，用于获得优化的转矩角的这样一种数学公式似乎产生了甚至更好的结果。 另外，提出了以一种方式来执行该方法从而至少偶尔地使用至少一种衰减功能。使用这样一种衰减功能，可以“过滤出”短期波动。因此，可以实现不易发生波动、数字假象和/或振动(举例而言)的更稳定的系统。特别地说，可以过滤出电噪声、特别是由逆变器单元(如果存在的话)产生的电噪声。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电动机(2)的方法(16)，其特征在于，d‑q参考系(14，15)中的转矩角(10)是至少部分地和/或至少偶尔地依赖于该电动机(2)的至少一个工作条件(4，7，8)而变化的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·劳尔森，
申请(专利权)人：丹佛斯动力公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK