控制马达的方法及用于马达的控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种控制马达(110)的方法(148)。该方法可以：确定具有至少一个高电压过渡点(144)的马达(110)的每相支线(142)的切换时间、基波周期、和电流目标阈中的一个；确定在所述相支线(142)的第一开关(132‑1)的接合与所述相支线(142)的第二开关(132‑2)的接合之间在所述过渡点(144)处待强制执行的停留时间(146)，其中，所述第一开关(132‑1)和所述第二开关(132‑2)中的每一个选择性地可接合在第一状态与第二状态之间；将所述第一开关(132‑1)在所述过渡点(144)处从所述第一状态接合至所述第二状态；以及将所述第二开关(132‑2)在所述过渡点(144)之后并且在所述停留时间(146)期满时从所述第一状态接合至所述第二状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及电驱动系统，并且更具体地，涉及在电动马达运行过程中控制高电压过渡的系统和方法。
技术介绍
随着人们对节能越来越感兴趣，越来越多的工业作业机器配备了电驱动组件或系统来驱动该作业机器以及运行其各种工具或功能。电驱动系统的不断发展已经使得电驱动式作业机器能够在显著减少对燃料和总能量的需求的同时有效地匹配或超过绝大多数机械驱动式作业机器的性能。对工业作业机器以及类似机器而言，随着电驱动系统变得越来越普遍，对更高效率的马达、发电机以及用于控制所述马达和发电机的技术的需求也在增加。电驱动式机器的电动马达通常用于将来自于诸如燃烧式发动机等等的主动力源的机械能转化成电能，用于执行作业机器的一个或多个操作。另外，电动马达可用于将存储在公共总线或存储设备内的电能转化成机械能。在可用于电驱动系统的各种类型的电动马达中，开关式磁阻电机因其稳固性、成本效益性以及总体更高的效率而引起了人们的极大兴趣。尽管用于控制开关式磁阻机器的现有系统和方法能够提供足够的控制，但是仍然具有许多改进的空间。对于开关式磁阻机器的控制方案通常涉及:操作所述机器的每条相支线上的两个开关，以脉冲化或斩断电流，从而有效地提供波形，例如脉宽调制的PWM波形。在给定的切换时间或基波周期接近结束的时候，在达到电流目标阈时，或当电流需求以其他方式相应地降低的时候，传统控制系统中机器的特定相支线上的两个开关都可被禁用。相反，在给定的切换时间或基波周期开始处，在达到电流目标阈时，或当电流需求以其他方式相应地增加的时候，传统控制系统中机器的特定相支线上的两个开关都可被启用。相支线上两个开关的禁用或启用会将相绕组暴露于突变的和高幅值的电压摆幅中，该突变的和高幅值的电压摆幅会进一步造成对相关联的开关式磁阻机器的绕组绝缘体的过度磨损和其他不期望的影响。本专利技术旨在解决前述缺点中的一个或多个。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，提供了一种控制马达的方法。所述方法可以:确定具有至少一个高电压过渡点的马达的每相支线的切换时间、基波周期和电流目标阈中的一个；确定在所述相支线的第一开关的接合与所述相支线的第二开关的接合之间在所述过渡点处待强制执行的停留时间，其中，所述第一开关和所述第二开关的每一个选择性地可接合在第一状态和第二状态之间；将所述第一开关在所述过渡点处从所述第一状态接合至所述第二状态；并且将所述第二开关在所述过渡点之后和在所述停留时间期满时从所述第一状态接合至所述第二状态。在本专利技术的另一方面中，提供了一种用于马达的控制系统。所述控制系统可包括变换器电路和控制器。所述变换器电路可以可操作地耦合至包含至少第一开关和第二开关的马达的定子，且第一开关和第二开关耦合至所述定子的每个相支线，其中，第一开关和第二开关的每一个可以选择性地可接合在第一状态和第二状态之间。所述控制器可与至少所述马达以及每个相支线的第一开关和第二开关的每一个相通信。所述控制器可配置成:确定在第一开关的接合与第二开关的接合之间在高电压过渡点处待强制执行的停留时间；将第一开关在过渡点处从第一状态接合至第二状态；并将第二开关在过渡点之后以及在停留时间期满时从第一状态接合至第二状态。在本专利技术的又一方面中，提供了一种电驱动系统。所述电驱动系统可包括电动马达、变换器电路和控制器。所述电动马达可包括转子和定子，其中所述转子和所述定子中的每一个可包括多个相支线。所述变换器电路可与所述马达相通信，并至少包括与每个相支线耦合的第一开关和第二开关，其中，第一开关和第二开关可以选择性地可接合在第一状态和第二状态之间。所述控制器可与至少所述马达以及所述变换器电路的第一开关和第二开关的每一个相通信。所述控制器可配置成:确定在第一开关的接合与第二开关的接合之间在高电压过渡点处待强制执行的停留时间；将第一开关在过渡点处从第一状态接合至第二状态；以及将第二开关在过渡点之后和在停留时间期满时从第一状态接合至第二状态。【附图说明】图1是示出带有电驱动系统的一个示例机器的示意图；图2是示出根据本专利技术的教导所构造的、用于电驱动的一个示例控制系统的示意图；图3是示出用于开关式磁阻马达的一个示例功率变换器电路的示意图；图4是与一个示例斩波波形相比较的传统电流斩波波形的图示，其中，一个相支线的两个开关均关断，而停留时间在下部开关上强制执行；图5是与一个示例斩波波形相比较的传统电流斩波波形的图示，其中，一个相支线的两个开关均关断，而停留时间在上部开关上强制执行；图6是与一个示例斩波波形相比较的传统电流斩波波形的图示，其中，一个相支线的两个开关均接通，而停留时间在上部开关上强制执行；图7是与一个示例斩波波形相比较的传统电流斩波波形的图示，其中，一个相支线的两个开关均接通，而停留时间在下部开关上强制执行；以及图8是强制执行零电压回路的一个示例算法或方法的流程图。【具体实施方式】现在将详细参考具体的实施例或特征，他们的示例在附图中示出。通常，相应的附图标记将在遍及所有附图中用于表示相同或相应的部分。图1示意性地示出机器100，该机器100可采用电驱动装置用于产生运动和/或用于执行作业。更确切地说，该机器100可包括动力源102，该动力源102可耦合于电驱动系统104，用于经由牵引装置106产生运动或者执行其他功能。此种机器100可用作用于执行与工业相关的特定类型操作的作业机器，所述工业例如采矿、建筑工业、农业、交通或者本领域已知的任何其他合适工业。例如，机器100可以是土方机器、船舶、飞行器、牵引车、越野车、高速公路用客车或任何其他机动机器。在其它备选方案中，机器100可结合静态应用并且利用例如风力机、水电坝、蓄电池、燃料电池或任何其他合适的能源来实施。电驱动系统104的动力源102可包括例如柴油机、汽油发动机、天然气发动机或通常用于产生动力的任何其他类型的燃烧式发动机。发动机102可构造成经由耦合件或轴向转动的驱动轴112将动力机械地传递至电驱动系统104的发电机或电动马达110。图2示意性地示出一个示例电驱动系统104，该电驱动系统可被用于在发动机102与一个或多个电力负载114之间传送动力。图2中的电驱动系统104的马达110可以是开关式磁阻机器或类似机器，其构造成响应于来自发动机102的转动输出而产生电力，并且将该电力传送至机器100的一个或多个电力负载114。负载114可例如包括用于致使机器100运动的马达以及用于操作机器100的各个机械工具的马达。如本领域众所周知的，该马达110可包括转子116，该转子可转动地设置在固定的定子118内。该转子116可经由驱动轴112或者在其他相关实施例中经由直接曲柄轴、齿轮系、液压回路等耦合于发动机102的输出。定子118可经由变换器电路122电气地耦合于电驱动系统104的公共总线120。在发电运当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制马达(110)的方法(148)，其包括以下步骤：确定具有至少一个高电压过渡点(144)的所述马达(110)的每相支线(142)的切换时间、基波周期、和电流目标阈中的一个；确定在所述相支线(142)的第一开关(132‑1)的接合和所述相支线(142)的第二开关(132‑2)的接合之间在所述过渡点(144)处待强制执行的停留时间(146)，所述第一开关(132‑1)和所述第二开关(132‑2)中的每一个是选择性地接合在第一状态和第二状态之间；将所述第一开关(132‑1)在所述过渡点(144)处从所述第一状态接合到所述第二状态；以及将所述第二开关(132‑2)在所述过渡点(144)之后并且在所述停留时间(146)期满时从所述第一状态接合到所述第二状态。

【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：J·瓦，A·卡里尔，C·N·巴伦，J·格迪斯，B·A·考弗，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US