具有激励的多相同步旋转电力机器的方法和控制设备及相应车辆发电-起动器技术

本发明专利技术的方法是包括用于驱动机器(12)的模式操作的控制阶段的类型，其中机器的定子(10)的相绕组(u、v、w)中的相的电流，其被连接到由提供预定标称电压(Ubat)的电池(2)供电的车载电力系统(2、15)，被“全波”控制。根据本发明专利技术，在开路中控制阶段之前是定子的预磁化阶段，其中基本上等于标称电压的相之间的电动峰值力由机器的转子(8)的转子励磁电流(Ir)产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有激励的多相同步旋转电力机器的方法和控制设备及相应车辆发电-起动器
本专利技术涉及具有激励的多相同步旋转电力机器的方法和控制设备。本专利技术还涉及包括这种设备的车辆发电-起动器(alterno-starter)。
技术介绍
考虑到节能和减少污染，特别是在城市环境中，导致汽车制造商为他们的模型配备了自动启动/停止系统，例如盎格鲁-撒克逊语中的“停走(stopandgo)”术语。典型的“停走”情况是在红灯处停车。当车辆停在交通灯处时，热力发动机自动关闭，然后，当交通灯变为绿灯时，通过发电-起动器再次启动发动机，在系统检测到驾驶员踩下离合器踏板后或将驾驶员的意图解释为重新启动他或她的车辆的任何其他行动。VALEOELECTRONIQUE在法国专利申请FR2745445中描述了能够用作起动器的三相交流发电机，也就是说作为电动机。交流发电机电枢输出端上的整流桥也用作电桥来控制电动机的相位，所述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。“全有或全无”类型的这种全波控制对于本领域技术人员来说是公知的，并且实现起来非常简单。在最新的发电-起动器中，多相同步旋转电力机器连接到可逆交流/直流转换器或逆变器，其驱动模式下由主电池供电，并在发电模式下由电力机器提供。数字技术的发展使逆变器能够通过调制脉宽进行控制，通常称为MLI或PWM(英文中的“脉宽调制”)逆变器，以获得对于每个特定操作条件的电力机器的精确控制。由运行程序的微处理器产生的MLI命令的例子在名为VALEOEQUIPMENTSELECTRIQUESMOTEURS的法国专利申请FR2895597中被描述。然而，本专利技术实体面临的问题是限制具有快速旋转的、大量每相极数的电力机器上的逆变器的换向频率。事实上，导致发出MLI命令的循环报告的软件处理需要MLI信号的频率远高于与机器的转数相对应的电频率(通常大于一个数量级)。由于限制了逆变器的换向频率，如果每相的极对数很大(电脉冲等于转数乘以每相的极对数)，则很难实现这些比率。在这些情况下通常使用的解决方案是使用传统方法来控制全波模式中的相位，也就是说，通过基于预定数量的标称旋转在机器的电频率处产生方波。此外，对于机器工作还需要一种工作模式，在该模式下机器不能以主动方式控制，也不再与电网相互作用。这种模式在发生故障时作为后备模式尤为必要。在没有缺陷的情况下，在机器不需要提供或消耗电能的情况下，也可以使用该模式。具有绕线励磁的机器的使用使得通过取消转子励磁电流并打开控制开关，以便将机器的相位与车载电力系统隔离，从而可以使用这个模式。这种模式的另一个实施例在于取消转子励磁电流并闭合某些控制开关以使机器的相短路。然而，本专利技术实体发现，该被动模式和全波命令之间的突变会产生高峰值电流。
技术实现思路
因此本专利技术旨在限制该电流峰值。更确切地说，本专利技术涉及一种控制多相同步旋转电力机器的方法，该电力机器具有包括控制阶段的那种类型的激励，其中机器的定子的相绕组中的相位的电流以全波模式被控制。该机器连接到由电池供电的车载电力系统，该电池提供预定标称电压用于机器以驱动模式操作时。在本专利技术的方法中，在全波模式中的这个控制阶段之前是开路中定子的预磁化阶段，其中基本上等于标称电压的相之间的电动峰值力由机器的转子的励磁电流产生。根据本专利技术，该预磁化阶段包括根据机器的电脉冲确定转子励磁电流的参考值。在本专利技术的方法中，相电流由逆变器控制，在特定实施例中所述逆变器臂，所述臂一方面由通过称为“自举”电容器的换向触发电容器供电的控制电路调节、并将相绕组连接到车载电力系统的正端子的第一功率开关；另一方面由将相绕组连接到该电网的接地端子的第二电力开关组成，预磁化阶段还包括对这些“自举”电容器施加电荷的序列。“自举”电容器被理解为意味着被动电源浮动电容器被带到相位的电位。根据本专利技术，在这个序列期间，根据转子的电气位置来控制第二电力开关，使得只有具有相之间最低电动势的机器的一个相被换向到接地端子。再次根据本专利技术，当转子励磁电流已经达到参考值并且当“自举”电容器被充电时，预磁化阶段被传递到全波控制阶段。在控制具有激励的本专利技术的多相同步旋转电力机器的方法中，转子励磁电流由通过由“自举”电容器供电的控制电路调节的换向元件来控制，该“自举”电容器在预磁化阶段之前被充电。本专利技术还涉及一种包括电子控制单元的那种的类型的、用于能够实现上述方法的具有激励的多相同步旋转电力机器的控制设备，控制：-逆变器，其连接到由电池供电的车载电力系统，并且旨在连接到该机器的定子的相绕组；-控制电路，其连接到车载电力系统并且旨在连接到机器的转子的励磁绕组。根据本专利技术，该电子控制单元包括：-获得机器转数的装置；-生成控制逆变器的第一信号的第一外围设备；-将转数与许多预定标称转数进行比较的装置；-生成控制所述控制电路的第二信号的第二外围设备；-中央处理单元。该处理单元执行：-第一子例程或第二子例程，借助于第一外围设备生成第一信号，以根据比较的装置的状态分别产生第一相位脉宽调制电压或第二全波相电压；-在第二子例程之前，第三子例程，以根据转数确定转子励磁电流，并借助于第二外围设备生成第二信号，以便在定子中产生磁预磁化通量，以及第四子例程，通过第一外围设备生成第一信号以保持定子开路；使用所述装置来记住这些第一、第二、第三和第四子例程。在根据本专利技术的设备的特定实施例中，逆变器包括由以下形成的臂：-由“自举”电容器供电的控制电路调节、并将相绕组连接到电网的正端子的第一电力开关；-将相绕组连接到电网的接地端子的第二电力开关；而第四个子例程还对这些“自举”电容充电。在根据本专利技术的设备的另一特定实施例中，控制电路由“自举”电容器供电，并且第三子例程也对该“自举”电容器充电。将从车辆发电-起动器获得益处，根据本专利技术该车辆发电-起动器包括具有上述特征的控制设备。与本领域技术人员显而易见的
技术介绍
相比，这些少数基本说明将具有本专利技术提供的优点。下面结合附图给出本专利技术的详细说明。应该注意的是，这些附图仅旨在说明说明书的文字，而不以任何方式构成对本专利技术范围的限制。附图说明图1是本专利技术所涉及的类型的具有激励的多相同步旋转电力机器的简化电路图。图2是由本专利技术的控制设备控制的三相同步旋转电力机器的简化电路图。图3是为图2所示的三相同步旋转电力机器供电的逆变器的一个实施例的总体图，该逆变器包括“自举”电容器。图4示出了相电压、“自举”电容器的端子处的充电电压和图3所示的控制逆变器的第一信号的时序图。图5a和5b分别取决于电角度，示出了图2所示的三相同步旋转电力机器的各相之间的电动势和在本专利技术的控制方法的预磁化阶段中的图3所示的控制逆变器的第一信号。图6是借助于双逆变器由另一专利技术的控制设备控制的双三相同步电力机器的简化电路图。图7a和7b分别取决于电角度，示出了图6所示的三相同步旋转电力机器的各相之间的电动势以及在本专利技术的控制方法的预磁化阶段中控制双逆变器的第一信号。具体实施方式本专利技术的优选实施例对应于从电池2向具有激励的多相旋转电力机器1供电的逆变器。一般而言，它涉及具有连接到具有半导体的功率桥3的臂B1、B2、Bi、Bn的臂的中点的n个相绕组的机器1，如图1所示。根据已知的布置，功率桥3具有臂B1、B2、Bi、Bn，每个臂包括可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制具有包括控制阶段的那些的类型的激励的多相同步旋转电力机器(1、24、14)的方法，其中，当所述机器(1、12、14)以驱动模式操作时，连接到由提供预定标称电压(Ubat)的电池(2)供电的车载电力系统(2、15)的所述机器(1、12、14)的定子(10)的相绕组(u、v、w；u1、v1、w1；u2、v2、w2)中的相的电流被全波(FW)控制，其特征在于，在开路中所述控制阶段之前是所述定子(10)的预磁化(PreMag)阶段，其中基本上等于所述标称电压(Ubat)的相之间的电动峰值力由所述机器(1、12、14)的转子(8)的转子励磁电流(Ir)产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.26 FR 15601811.一种控制具有包括控制阶段的那些的类型的激励的多相同步旋转电力机器(1、24、14)的方法，其中，当所述机器(1、12、14)以驱动模式操作时，连接到由提供预定标称电压(Ubat)的电池(2)供电的车载电力系统(2、15)的所述机器(1、12、14)的定子(10)的相绕组(u、v、w；u1、v1、w1；u2、v2、w2)中的相的电流被全波(FW)控制，其特征在于，在开路中所述控制阶段之前是所述定子(10)的预磁化(PreMag)阶段，其中基本上等于所述标称电压(Ubat)的相之间的电动峰值力由所述机器(1、12、14)的转子(8)的转子励磁电流(Ir)产生。2.根据权利要求1所述的控制具有激励的多相同步旋转电力机器(1、12、14)的方法，其特征在于，所述预磁化阶段包括根据所述机器(1、12、14)的电脉冲，确定所述转子励磁电流(Ir)的参考值。3.根据权利要求2所述的控制具有激励的多相同步旋转电力机器(1、12、14)的方法，其特征在于，所述参考值由以下等式给出：其中：ωE是所述电脉冲，等于所述机器(1、12、14)的转数(Ω)乘以所述机器(1、12、14)的预定数目的极对；Ke是所述转子(8)和所述定子(10)之间的互感；Φ0是剩余磁通；VDC是所述标称电压(Ubat)；以及K等于4.根据权利要求3所述的控制具有激励的多相同步旋转电力机器(1、12、14)的方法，其特征在于，所述相电流由包括臂(B1,B2,B3)的逆变器(3)控制，所述臂一方面由通过“自举”电容器(CUH,CVH,CWH)供电的控制电路(DrUH,DrVH,DrWH)控制、并将所述相绕组(u,v,wu1,v1,w1,u2,v2,w2)连接到所述电网(2,15)的正端子(B+)的第一电力开关(HS1,HS2,HS3)组成；以及另一方面由将所述相绕组(u,v,w；u1,v1,w1,u2,v2,w2)连接到所述电网(2,15)的接地端子(15)的第二电力开关(LS1,LS2；LS3)组成，所述预磁化阶段还包括对所述“自举”电容器(CUH,CVH,CWH)施加电荷(23)的序列。5.根据权利要求4所述的控制具有激励的多相同步旋转电力机器(1、12、14)的方法，其特征在于，在所述序列期间，根据所述转子(8)的电位置(θ)控制所述第二电力开关(LS1,LS2；LS3)，使得只有具有相(FEM)之间的最低电动势的所述机器(1,12,14)的相中的一个被换向到所述接地端子(15)。6.根据权利要求5所述的控制具有激励的多相同步旋转电力机器(1、12、14)的方法，其特征在于，当所述转子励磁电流(Ir)达到所述参考值并且当所述“自举”电容器(CUH,CVH,CWH)被充电时，所述预磁化(PreMag)阶段被传递到所述控制阶段。7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的控制具有激励的多相同步旋转电力机器(1、12、14)的方法，其特征在于，所述转子励磁电流(Ir)由通...

【专利技术属性】
技术研发人员：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