用于旋转电机的控制系统技术方案

一种包括定子(31)和转子(30)的多相和同步旋转电机的控制系统，所述控制系统包括：‑电子板(16)，用于根据菲涅耳参考系中的强度矢量(I)生成定子切换信号；‑逆变器(29)，能够根据定子切换信号对电压源(1)进行切换，以向每个定子绕组(8,9,10)供应电压和具有电脉冲(we)的电流，使得定子生成定子磁通量(PHI)，该定子磁通量(PHI)在派克变换后具有分量PHId和PHIq；本发明专利技术提出，在从利用幅度宽度调制的矢量控制模式(22)改变为全波控制模式(24)时，逆变器(29)和电子板(16)被配置为根据利用固定电压的控制模式(23)操作，其中逆变器(29)和电子板(16)根据其中电流矢量(I)的Iq分量被控制的幅度宽度调制的控制模式操作，对应电压矢量(V)的模数具有由电子板(16)确定的值。

Control system for rotating motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于旋转电机的控制系统
本专利技术涉及一种用于旋转电机的控制系统及其对应的控制处理。该系统尤其包括AC-DC转换器-也已知为逆变器。本专利技术更具体地应用于可逆多相类型的旋转电机，已知为阿尔特诺启动器(alterno-starters)，其用于汽车工业中。
技术介绍
逆变器使得能够从DC源生成操作多相旋转电机所必需的多相电流。通常，逆变器包括形成几个动力臂的切换构件，每个动力臂包括两个级别上的经典桥架构中的两个切换构件。同一动力臂的一对切换构件的中点连接到旋转电机的定子的相绕组。法雷奥电机设备公司(VALEOELECTRONIQUE)的法国专利申请FR2745445描述了在交流发电机的定子输出端的整流桥，其也用作电动机的相的控制桥，桥臂的功率晶体管由控制单元供应的方波信号序列控制。这种“全波”控制对于本领域技术人员来说是公知的。切换构件也可以通过称为MLI(或英语PWM，“脉冲宽度调制”的首字母缩写)的脉冲宽度调制处理来调节。图1以概要的方式图示了脉冲宽度调制矢量控制的原理，电机104在三相情况下图示。对于该控制，调节两个值Id和Iq，它们是使用作为菲涅耳参考系中的电压矢量的分量的两个控制值Vd和Vq的、菲涅耳参考系中的强度矢量的分量。例如，对两个值Vd和Vq执行逆派克变换T-1，并且对于每个相位从它们推导出电压100。通过计算101从逆变器29的每个切换元件的电压100确定切换信号102。计算切换信号102，使得供应到机器的电相的电压取值100。这些切换信号102属于MLI类型。打算用于机器104的每个相的电流103离开逆变器29。然后执行变换T，例如派克变换，以从电流103确定菲涅耳参考系中的两个Id值和Iq。将两个Id和Iq值作为参考值，例如取决于机器的参考扭矩C，然后通过比例积分微分型处理器提交用于校正，以分别推导出Vd和Vq。法雷奥电机设备公司(VALEOEQUIPEMENTSELECTRIQUESMOTEUR)的法国专利申请FR2895598描述了多相逆变器的特定MLI控制处理，其同时使能减少通过切换的任何损耗并且允许减小去耦电容器中的有效电流，以便减小电源电压的波动。法雷奥电机设备公司(VALEOEQUIPEMENTSELECTRIQUESMOTEUR)的法国专利申请FR3004299公开了例如根据旋转电机的转子的转动速度改变控制策略。加拿大专利申请CA2027983描述了每当转动速度增加时就在MLI控制到全波控制之间转换的策略。特别地，提出了当电流斩波量超过某一数量时在两个控制之间的切换。还描述了转换策略的类似实施例。加拿大专利申请CA2631299描述了在从MLI到全波控制的转换之间插入瞬变相(transientphase)。然而，这两个专利申请没有规定在转换时控制机器的电变量。通常，在MLI和全波控制之间转换时，也称为最大维持电压的电压矢量的模数的最大值改变。两种模式之间的电压矢量的模数的这种差异抑制了平滑转换，并且将生成麻烦的瞬态电流。
技术实现思路
本专利技术的目的是满足该需求，同时弥补上述这些缺点中的至少一个。根据本专利技术，提出了一种用于包括定子和转子的多相和同步旋转电机的控制系统，上述控制系统包括：-电子板，根据菲涅耳参考系中的强度矢量生成定子切换信号；-逆变器，能够根据定子切换信号来换向(commutate)电压源，以便向每个定子绕组供应具有电脉冲的电压和强度，使定子生成定子磁通量，所述定子磁通量在派克变换后具有分量PHId和PHIq；-定子的相绕组电流的传感器；和-转子的转动速度及其位置的传感器；其中，逆变器和电子板被配置为根据利用最大可维持电压和具有最大值的调制指数的脉冲宽度调制矢量控制模式、以及根据利用具有固定值的调制指数的全波控制模式操作。根据本专利技术的一般特征，在脉冲宽度调制矢量控制模式和全波控制模式之间转换时，逆变器和电子板被配置为根据固定电压控制模式操作，根据其，逆变器和电子板根据其中强度矢量的Iq分量被调节的脉冲宽度调制矢量控制模式操作，对应的电压矢量的模数具有由电子板确定的值。通过明智地选择电压模数的值并通过控制实际强度值，固定电压控制模式一方面能够在脉冲宽度调制矢量控制模式和全波控制模式之间转换时避免电压模数的变化，另一方面提供了稳定性。例如，选择固定电压控制模式，根据该模式，在基于脉冲宽度调制矢量控制模式其激活时，供应到定子的电压的模数等于在脉冲宽度调制矢量控制模式期间供应到定子的电压的模数。以相同的方式，可以选择固定电压控制模式，根据该模式，在激活全波控制模式时，供应到定子的电压的模数等于在全波控制模式期间供应到定子的电压的模数。因此允许电压模数和调制指数的值的连续性。然而，利用该控制，可以通过控制Iq分量来调节由电机施加的扭矩的值。根据单独或组合采取的其他特征：-电子板被配置为使得当转子的转动速度超过跳闸速度(tripspeed)时激活固定电压控制模式，然后关断(deactivated)脉冲宽度调制矢量控制模式。当电机的转动速度增加时，有利的是从MLI控制模式改变到另一控制模式。实际上，在同步电机中，转动速度的增加对应于电脉冲的增加，造成MLI控制不太有效。因此，通过在超过跳闸速度时提出激活固定电压控制模式，当MLI控制变得不太有效时，使用固定电压控制模式。电子板被配置为使得当转子的转动速度超过停止速度时激活全波控制模式，然后关断固定电压控制模式。同样地，当根据固定电压控制，调制指数的值或电压矢量的模数达到它们将根据全波控制模式达到的它们的值时，改变到全波控制模式是可能的。-根据固定电压控制模式，电子板和逆变器被配置为根据其中电压矢量的Vd分量被命令以控制Iq分量的脉冲宽度调制控制模式操作，并且使用以下等式确定电压矢量的Vq分量：Vq＝√(mod(V)^2-Vd^2)，其中mod(V)＝(vdc./.2)×m，其中m＝MLI_max+(mMPO-mMLI_max./.N_PO_MIN-N_MLI_MAX)×(N-N_MLI_MAX)，N是机器的转子的转动速度。因此，允许这样的调制指数，其在转动速度N_MLI_MAX和N_PO_MIN之间变化，并且关于这两个速度分别取值mMLI_max和mPO。由此确保调制指数值的连续性。电子板被配置为使得在激活固定电压控制模式的一段时间之后激活全波控制模式，然后关断固定电压控制模式。使用在某一时段DT期间有效的控制模式。-根据固定电压控制模式，电子板和逆变器被配置为根据脉冲宽度调制矢量控制的控制模式操作，其中电压矢量的Vd分量被命令以控制强度矢量的Iq分量，并且电压矢量的Vq分量使用以下等式确定：Vq＝√(mod(V)^2-Vd^2)，其中mod(V)＝vdc./.2×m，其中m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于包括定子(31)和转子(30)的多相和同步旋转电机的控制系统，上述控制系统包括：/n-电子板(16)，根据菲涅耳参考系中的强度矢量(I)生成定子切换信号；/n-逆变器(29)，其能够根据定子切换信号对电压源(1)进行换向，以向每个定子绕组(8,9,10)供应电压和具有电脉冲(we)的强度，使得定子生成定子磁通量(PHI)，该定子磁通量(PHI)在派克变换后具有分量PHId和PHIq；/n-定子相绕组电流(8,9,10)的传感器(15)；和/n-转子(N)的转动速度及其位置的检测器(14)；/n其中所述逆变器(29)和电子板(16)被配置为根据具有最大可维持电压(V_maxMLI)和具有最大值(mMLI_max)的调制指数(m)的脉冲宽度调制矢量控制模式(22)、以及根据具有固定值(mPO)的调制指数(m)的全波控制模式(24)操作，/n其特征在于，在脉冲宽度调制矢量控制模式(22)和全波控制模式(24)之间转换时，所述逆变器(29)和电子板(16)被配置为根据固定电压控制模式(23)操作，根据固定电压控制模式(23)，所述逆变器(29)和电子板(16)根据其中强度矢量(I)的Iq分量被调节的脉冲宽度调制矢量控制模式运行，对应电压矢量(V)的模数具有由电子板(16)确定的值。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170116 FR 17503121.一种用于包括定子(31)和转子(30)的多相和同步旋转电机的控制系统，上述控制系统包括：
-电子板(16)，根据菲涅耳参考系中的强度矢量(I)生成定子切换信号；
-逆变器(29)，其能够根据定子切换信号对电压源(1)进行换向，以向每个定子绕组(8,9,10)供应电压和具有电脉冲(we)的强度，使得定子生成定子磁通量(PHI)，该定子磁通量(PHI)在派克变换后具有分量PHId和PHIq；
-定子相绕组电流(8,9,10)的传感器(15)；和
-转子(N)的转动速度及其位置的检测器(14)；
其中所述逆变器(29)和电子板(16)被配置为根据具有最大可维持电压(V_maxMLI)和具有最大值(mMLI_max)的调制指数(m)的脉冲宽度调制矢量控制模式(22)、以及根据具有固定值(mPO)的调制指数(m)的全波控制模式(24)操作，
其特征在于，在脉冲宽度调制矢量控制模式(22)和全波控制模式(24)之间转换时，所述逆变器(29)和电子板(16)被配置为根据固定电压控制模式(23)操作，根据固定电压控制模式(23)，所述逆变器(29)和电子板(16)根据其中强度矢量(I)的Iq分量被调节的脉冲宽度调制矢量控制模式运行，对应电压矢量(V)的模数具有由电子板(16)确定的值。


2.根据前述权利要求所述的控制系统，其特征在于，所述电子板(16)被配置为使得当所述转子(N)的转动速度超过跳闸速度(N_MLI_MAX)时，激活所述固定电压控制模式(23)，然后关断脉冲宽度调制矢量控制模式(22)。


3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述电子板(16)被配置为使得当所述转子(N)的转动速度超过停止速度(N_PO_MIN)时激活全波控制模式(24)，然后关断固定电压控制模式(23)。


4.根据当从属于权利要求2时的前述权利要求所述的控制系统，其特征在于，根据固定电压控制模式(23)，所述电子板(16)和逆变器(29)被配置为根据其中电压矢量的Vd分量被命令以控制Iq分量的脉冲宽度调制矢量控制模式操作，并且使用以下等式确定电压矢量的Vq分量：
Vq＝√(mod(V)^2-Vd^2)，
其中mod(V)＝(Vdc./.2×m，其中
m＝mMLI_max+(mPO-mMLI_max./.N_PO_MIN-N_MLI_MAX)×
(N-N_MLI_MAX)，N是机器的转子的转动速度。


5.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述电子板(16)被配置为使得在所述固定电压控制模式(23)的激活(DT)的时段之后激活全波控制模式(24)，然后关断固定电压控制模式(23)。


6.根据前述权利要求所述的控制系统，其特征在于，根据固定电压控制模式(23)，所述电子板(16)和逆变器(29)被配置为根据其中电压矢量的Vd分量被命令以控制强度矢量的Iq分量的脉冲宽度调制矢量控制模式操作，并且使用以下等式确定电压矢量的Vq分量：Vq＝√(mod(V)^2-Vd^2)，
其中mod(V)＝Vdc./.2×m，其中
m＝mMLI_max+(mPO-mMLI_max)./.DT×t,t∈[0,DT]。


7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电子板(16)被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：L科比兰斯基，FX伯纳德，
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