本发明专利技术公开了有一定数量电机的驱动系统。一个电机作为发电机工作，提供输出到直流联络线，直流联络线然后供电给一个或一个以上作为发动机运行的电机以驱动负载。发动机通过功率变换器供电。最小化直流联络线的总电容，且通过阻止联络线下降到危险水平，使联络线维持在稳定状态。一个实施例阻止相电流以这样的方式增加，以降低直流联络线电压。另一个实施例使用相电流空转，阻止直流联络线电压下降到预先确定的阈值之下。
【技术实现步骤摘要】
运行来自直流麟线的电机駄领域0001本专利技术一般涉及运行来自直流联络线的多个电机的系统和方法。更具体但非排他性地，本专利技术涉及要求电开关机器共同运行在其上的这 样的直流联络线的稳定性。
技术介绍
0002这种开关机器的一个示例是开关磁阻电机。包含开关磁阻电机 的电驱动的通常处理方式可以在各种教科书中找到，例如TJE Miller著的"Electronic Control of Switched Reluctance Machines, Newnes， 2001", 其并入本文作为参考。更多的细节见St印henson和Blake的论文"The characteristics, design and application of switched reluctance motors and drives, PCIM，93, Mirnberg, 21-24 June 1993"，其并入本文作为参考。0003附图中的图l以示意性方式显示了典型的开关磁阻电机调速系统(或开关磁阻电机驱动系统)，其中开关磁阻电机12连接到负载19。直 流电源ll可以是电池或是经整流滤波的交流电源或是某个其他形式的能 量存储。由电源11提供的直流电压在电控制单元14的控制下由功率变换 器(powerconverter) 13在电机12的相绕组16之间开关。为了驱动系统的 适当运行，开关必须与转子的旋转角度精确同步，并且典型地使用转子 位置探测器15来提供对应于转子角度位置的信号。转子位置探测器15可以是多种形式，包括软件算法的形式，其输出也可以用于产生速度反馈 信号。位置探测器的存在和使用完全依赖于转子即时位置的励磁策略构 成了对这些电机的"转子位置开关"的一般描述。0004对于所述种类的电机，已知许多的不同功率变换器拓扑，其中 的几个在上面引述的Stephenson论文中有所讨论。用于多相系统的单相的 最普通的设计之一在图2显示，其中电机的相绕组16和两个开关器件21、 22串联连接在母线(busbar) 26、 27之间。母线26、 27合在一起是公知的 变换器的"直流联络线或直流链(DC link)"。能量恢复二极管23和24 连接到绕组，以在开关21和22打开的时候允许绕组电流流回到直流联络 线。低值电阻28串联连接到较低的开关，以作为电流敏感电阻。被称为 "直流联络线电容器"的电容器25连接到直流联络线之间以溯源或吸收 直流联络线电流的任何交流分量(即，所谓的"纹波电流")，所述纹 波电流不能从电源中提取或回流到电源。在实际应用中，电容器25可以 包括串联和/或并联连接的若干电容器，其中使用并联连接时， 一些元件 可遍布变换器分布。0005图3显示了当电机处在发动机运转模式(motoringmode)时，图2所示电路的运行周期的典型波形。图3(a)显示了开关21和22关闭时，导通角ec的持续期间，在"开角度"(e。n)施加的电压。图3(b)显示了相绕组 16中的电流升至峰值然后回落。在导通周期末，达到"关角度"(e。fr)，开关开启，电流传导到二极管，在绕组间加转换的联络线电压，由此使 磁通量和电流减小为零。在零电流时，二极管中止导通，电路不起作用，直到后续的传导周期开始。如图3(c)所示，当开关打开时，直流联络线上 的电流反向，且回流电流代表回流到电源的能量。电流波形的形状依赖 于电机的运行点和采取的开关策略而改变。公知且在例如上面引述的 Stephenson论文中描述的，低速运行一般包括使用电流斩波或限幅 (chopping)以包含峰值电流，且非同时地断开开关为一般公知的"续流 或空转(freewheeling)"运行模式。0006在本
内公知的是，开关磁阻电机可在发电模式 (generatingmode)运行，其中相电流是运转电流的镜像(及时地)。例 如，这样的系统在文章"Generating with the switched reluctance motor", Radun, Proceedings of the IEEE 9th Applied Power Electronics Conference, Orlando, Florida, 13-17 Feb 1994， pp 41 — 47中进行了论述，该文章在此通 过引用并入。图4(a)说明了当系统运转时的电流波形，而图4(b)说明了发 电时的相应电流波形。从图4(b)可以看到，电机要求在更大电流回流到直 流联络线之前，建立"起动"或磁化通量(和必需的电流一起支持这个 磁通量)。换句话说，在电机可以将更大量的机械能转换回直流联络线 之前，要求一些来自直流联络线的电能，以起动电机。直流联络线电容的部分功能是提供所述电流的纹波分量。0007图3和4所示波形是"单脉冲"类型，通常与高速运行相关。图5 和6中所示的斩波波形是用于发动机运转。图5(a)显示了相电流波形，其 中导通周期开始于最小电感区域的中心，结束于最大电感区域的中心。 在导通周期期间，合适的电流控制器维持电流在Iu和l定义的滞环之间。 当达到上限电流Iu时，控制器打开两个开关，且电流和磁通量在反向电流 的作用之下下降，直到达到更低的电流I,，此时斩波循环再次开始。图5(a) 的相电流对应图5(b)的源电流，在此可以看出纹波电流较高，每次达到滞 环的最高点时，具有回流电流的尖峰(spike)。0008将空转引入到这种斩波状态的效果如图6(a)所示，其中当达到上 限电流极限时，只有一个开关打开。磁通量的变化率(rate)衰减，因此 电流衰减目前小得多，因此斩波频率降低。电流只在导通周期结束时回 流到电源，此时两个开关都打开。与源电流相关联的纹波电流的减少允 许直流联络线电容器尺寸的减小，并且通常是决定使用这种类型的空转策略的主要因素之一。当然，在e。n从联络线提取的峰值电流是未改变的，因此任何电容器尺寸上的减小将导致e。n时总线上电压暂降(voltage dip) 的增加。单驱动系统在其自身的直流联络线上运行时，这个增加的电压 纹波一般并不重要，并且为了节省电容器尺寸的花费而容忍。0009然而在两个或更多的驱动系统一起运行时，直流联络线上的电 压纹波可以是显著的。例如，图7显示了原动机(prime mover) 70 (例如 内燃机)机械地连接至并驱动运行在发电模式的开关磁阻电机72的系统。 发电机有自身的功率变换器74和控制电子装置75。所述发电机的输出出 现在直流总线76上并供给第二开关磁阻电机78的功率变换器77，第二开 关磁阻电机78有控制器79并作为驱动负载80的发动机运行。0010所述系统可以在例如航海应用或混合动力电动汽车(hybrid electric vehicle)中找到。直流联络线电容器82是为两个功率变换器74和 77服务的有效电容器，但在实际应用中它可分布在变换器之间以抑制和 组件布局的自感应相关的瞬态效应。发动和发电系统目前由普通直流总 线连接，因此一个系统强加到总线上的电波形特性会被另一个经历。0011应意识到，电机不需要在同样的速度运行。发动机78的速度是负载80和使用者要求的性能的函数。发电机72的速度由原动机70决定。 原动机的速度由系统设计者决定，所述系本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种运行来自直流联络线的多个电机的方法，每个电机有至少一个相绕组，所述方法包括：控制至少一个电机的至少一个相绕组中的电流，以控制由所述多个电机的组合负荷引起的直流联络线电压的扰动幅度。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：NN富尔顿，PR马乙斯，
申请(专利权)人：开关磁阻驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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