用于控制电子换向的两相磁阻电机的方法技术

本发明专利技术说明了用于两相磁阻电机的功率控制的原理和电路，其特征在于直接回收相切断能量和在全负荷时１８０度相角。所述功率控制依赖于在相开始时的较短的电流（占空比）。这可以或者通过第二霍尔检测器的机械相移或者通过使用时间延迟电路来实现。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子换向的两相磁阻电机(电动机或发电机，也叫做SR电机，开关磁阻电机)，所述磁阻电机具有一种特定的磁路，如国际专利申请WO 96/09683和WO 98/23024所公开的那样。附图说明图1示出了一个简单的但是可以操作的这种电动机，为了容易理解，图中以简要的形式表示(磁路和电路)。8个主绕组(112)和副绕组(113)中的每一个被表示为一个被固定在简化的磁轭11上的有感电阻器。主电流通路(见“定义”)用粗线表示。如现有技术所知，未被控制的SR电动机的最简单的电路(见图1)在本专利技术的意义上工作，其具有霍尔检测器31，带有两个互补的“触发器”断开-接通(open-collector)输出312-313用于相控，其已被真实地画在转子附近。功率开关21X，21Y例如通过极化上拉电阻35接收电压，其栅极通过霍尔检测器输出312，313轮流对负电位(地)短路，从而使主电流被遮断。对于未被控制的电动机，相X在0度电角度接收电流，例如如图3所示，并在180度其主电流被遮断。同时，Y相接收电流，即直到360度(＝0度)，从而形成一个电循环。遵守相应于转子的齿到齿的运动的电开关点(换向点)是重要的，从而使得靠近转子磁极121的定子可以和转子相互有效地吸引，见图1，相X。为了简明，在本说明当中，半导体元件，例如使主电流从电源向绕组流通的MOS-FET，IGBT，被称为“功率开关”。在本专利技术的意义上，主电流指的是从电源经过功率开关流到绕组的电流。在全负载(功率开关的触发器操作方式)下，主电流流动的持续时间和相电流的持续时间相同，并认为电角度为180度。借助于在一个或几个转子位置霍尔检测器31前方旋转的转子位置指示器32进行换向。图2表示和本专利技术有关的几个元件的排列，其中示出了在本专利技术中的用于电动机控制的信号的形式。由图2可见，所谓“相位控制”，指的是用于以触发器方式控制换向的电路部分。这种方式必须发生在这样一些转子位置，在此位置，换向的电能/机械能的效率最佳。虽然通过相位控制调节也可以实现小的功率控制，但是在本专利技术的意义上，指的是通过较短的控制脉冲来减少主电流的流动时间。这意味着，由图2右方表示的呈矩形的具有小于相长度的持续时间的转子位置信号形成栅极控制信号的电路部分属于功率控制。馈送在功率开关和绕组之间的连接点在主电流(去磁能量或旁路电流1b)遮断期间发生的自感电压Ua到下一相的二极管被称为“旁路二极管”。“相角度w”(电角度＝180度，机械＝180，转子的齿数)是在两个换向之间即在相位控制(霍尔检测器)的两个转换操作之间通过的转子角度。“对准齿”或“对准位置”是转子对定子的一个相对位置，在此位置，转子2在连续电流连续地流过一相(最小磁阻)的情况下转动。本专利技术的目的在于表明不用附加的功率半导体器件的花费进行所述SR电机的功率控制的可能性。应当认为，此时电机的效率应当保持尽可能地高。这意味着去磁能量的回收应当有效地发生，并且功率电子电路的损失应当最小。本专利技术的目的是按照主权利要求的教导实现的。在本专利技术的意义上，本领域的技术人员可以选择简单的电路和例子，以便把这些电路和例子像模块那样进行组合而构成合适的电路替代物，用于实现本专利技术的特定的目的。在本专利技术的意义上，磁阻电机，尤其是电动机的“功率控制”指的是，在相位持续时间(相角)内，通过合适的短时间的锁定，来减少主电流。这使得主电流的角度小于180度，或者使得功率开关的相对占空比减少。这意味着，在所述的控制下，两个功率开关不再工作在推挽方式(“触发器”)方式下。图5表示作为矩形脉冲(电压)的电动机的相关控制信号。主电流Ip的相应的通路(粗线)或者旁路电流的相应的通路(虚线)被表示为叠置的。在右侧上示出了在受控方式下的脉冲的形式(从360度)，在右侧上示出了在未被控制(触发器)方式下的脉冲的形式(0-180度)。因为由现有技术得知的允许非常简单的磁路，只能高效地回收被切断的一相的去磁能量，因此在第一相被切断的时刻，必须对电动机的第二相立即提供电流(触发器方式，通过旁路电流使所述的相“互联”)。为了实现功率控制，已经提出在一个相结束之前切断主电流。借助于两个附加的功率晶体管211，由于自感电压的反馈，要被切断的流过该相的电流应当维持到该相持续时间的结束，见WO96/09683，第8-9页，图6e。在通过已知的脉宽调制进行调节的情况下，也需要这些功率晶体管211。如果通过晶体管211进行的自感电压的反馈被解除，这将引起在一个错误的时刻发生的对另一相输送的无用的旁路电流，因而大大降低效率。迄今为止，不使用昂贵的功率电子技术，还不能实现基于减少功率开关21的占空比的功率控制。按照本专利技术的教导，使得即使没有回授功率晶体管211(见WO96/09683，图6e)，也可以实现一种比较简单的方案，所述晶体管用于在相持续时间结束时提供用于把功率开关21X锁定在其所在的相X的去磁能量。所述方案如下。在功率开关的“触发器”操作方式下进行电动机启动之后，借助于在换向之后维持锁定的功率开关21X，21Y使主电流延迟一个固定的或可变的时间间隔(见图3的右方)，这个时间间隔相应于和电动机的转速有关的电角度。因而在360度时相X的主电流不会启动而在360度+v度时启动，对于Y相则是540度+v度。功率开关的锁定同以前一样发生在n×180度。这意味着自感电压Ua(在一相结束时旁路电流Ib的)总是发生在n×180度，即发生在定子/转子齿111-121的一个这样的相对位置，在此位置它们可以高效地相互吸引，见图1的相X。因而去磁能量(旁路电流Ib，见图3虚线所示的通路)作为有用能量(作为磁化电流，产生转矩)可以通过旁路二极管22被提供给下一相，即使主电流尚未开始流动。如果在延迟时间t(转子电角度v)后主电流Ip开始流动，则其上升太陡，这是因为相应的磁轭11已经由旁路电流预磁化。这意味着，因为经过旁路电流进行相间的“互联”，Y相的功率开关21的合适的锁定可以用于通过二极管22X获得Y相的合适的预磁化。因为除去功率控制之外，还有这个相转换过程的控制，所以在这些相中可以实现能够获得最佳效率与/或用于噪声减少的电流电路。考虑到本专利技术的发现，即主电流的减少发生在相的开始而不像现有技术那样在相的结束，不仅减少了电子电路的花费，而且能够在较宽的范围内进行控制。功率开关21的可变的上升延迟时间t可以用电子方式或者通过第二霍尔检测器31a的机械位移获得。这可以用电子方式实现，其中使用上升延迟时间功能元件，其被设置在换向的时刻进行操作，并在换向之后，在大约时间间隔t内，保持功率开关21的栅极为负电位(图3)。这个延迟可以利用参数来实现，因而可以通过电路进行调节，所述电路比较正常值和实际值，并相应地校正实际值，使得保持一个恒定的被确定的控制变量，例如转速或转矩数。因而，为了增加转速，延迟时间t应当增加，以便减少主电流，直到转速减少到被设定的值。如果延迟时间t是恒定的，则可以实现转速的某个限制，不过精度较差。如果转速增加，则电动机的相对的占空比(汲取的功率)将减少，直到引起转速的限制。这是因为，对于较高的转速，相持续时间T被减少，同时延迟时间t保持恒定，使得相对占空比T-t减少。比例主电流角/相角被减少。通过使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用把切断相的去磁能量直接传送给下一相控制电子换向的两相磁阻电机的功率的方法，其特征在于，在换向之后，经过一个延迟时间间隔（ｔ）才使主电流（Ｉｐ）导通。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：扬丘伦古，
申请(专利权)人：扬丘伦古，
类型：发明
国别省市：RO[罗马尼亚]