用于多方式电机的脉冲宽度调制控制电路和装备有这种控制电路的多方式电机制造技术

本发明专利技术涉及一种用于多方式电机的脉冲宽度调制（ＭＬＩ）控制电路和一种装配有这种控制电路的多方式电机。一个配置电路（１１，１３）检测该电机（１）的运行方式，并产生一个用来控制可逆交－直变换器电路（４）的脉冲宽度调制，以使该电机在电动机方式下以扭矩最优的方式运行，在发电机方式下以电流最优的方式运行。应用于车辆的交流发电机－起动机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多方式电机的脉冲宽度调制控制电路和装备有这种控制电路的多方式电机
本专利技术涉及一种用于多方式旋转电机——例如交流发电机-起动机——的脉冲宽度调制控制电路和一种装配有这种控制电路的多方式电机。
技术介绍
在当前的技术状况下出现了一种需求：同一个多方式电机能够相继作为热机起动机运行、作为电动机运行、或者作为直流电发电机运行以对车载网的供电电池重新充电——直接地按照现有技术作为交流发电机、或者间接地通过在动力机组运行方式(容许回收制动机械能)下协作。然而，电机的机电设计要么有利于以交流发电机方式运行，要么有利于以被调节扭矩被优化的电动机方式运行。因此，一个本来被设计为以发电机方式运行、而现在却以电动机方式工作的电机，其总效率和性能将总是低于一个被设计为以电动机方式运行的电机的总效率，反之亦然。在现有技术下，人们已经提议——尤其是以申请人的名义在申请FR-A-2.745.445中——通过一个能仅仅在起动序列时将一个全波输入电机定子绕组的变流器电路，把交流发电机也当作起动机来使用。但是，当我们想要以降低的转速工作时——例如当电机应当作为动力机组的助力电动机工作时——，这样一个控制电路不能输出足够的电流。本专利技术为这种单一电机的设计问题带来了解决方案，这个单一电机可以作为热机的起动机运行、作为连接在动力机组其余部分和车辆驱动轮上的驱动电动机(在助力方式或增强扭矩或驱动功率方式(英文boost，即“助推”)下)方式运行、或作为发电机(运行于交流发电机方式-->或制动机械能回收方式)运行。特别的是，在汽车工业中，车载网的供电直流电压可能随车型而不同。我们知道有6伏、12伏、24伏、甚至48伏的电源。对这种适于在任何一个车载网上运行的电机的设计必然采取一些改变性能的折衷。本专利技术为能作为电动机和发电机在各种标准的直流供电网上运行的电机的匹配问题带来了一个解决方案。
技术实现思路
为了补救现有技术的弊病，本专利技术提出一种脉冲宽度调制控制电路，用于打算被安装到车辆的动力机组上的电机。该类电路包括：■一个斩波器桥，它被连接在直流电源的两个端子之间，并且它的每个受控端子用于被连接到电机的定子的至少一相上；■多个传感器，它们用于测量所述电机各相中的电流和/或电压；■一个用于产生所述电机的转子位置和旋转速度的瞬时信息的装置；■一个根据各相电气测量值和/或转子位置和速度来操纵桥的各支路的电路；本专利技术的控制电路还包括一个操纵桥各支路(根据希望的电机运行方式操纵，这些运行方式包括：作为起动机、驱动电动机、内燃机助力电动机、交流发电机或制动机械能回收交流发电机)的电路的配置的信号发生电路。本专利技术还涉及一种用于车辆的新电机，该电机能作为起动机、驱动电动机、内燃机助力电动机、交流发电机或制动机械能回收交流发电机运行，并被调整为与根据本专利技术的控制电路一同运行。本专利技术基于：电机包括一个绕线式定子，其匝数是在更少的定子匝数更弱的磁化能量的基础上被计算出来的；对于各要求更高磁化能量的运行方式，我们通过控制电路施加对定子电流的控制。-->附图说明本专利技术的其它优点和特征将通过对附图的描述而被更好地理解。在这些附图中：■图1是一个方框示意图，表示本专利技术的电路的一个实施方式；■图2是一个方框示意图，表示图1的电路的一部分；■图3至6表示各个定义了本专利技术的控制电路的各种方式的图形。具体实施方式在图1中，我们描绘了本专利技术的电路的一个特殊实施方式的方框示意图。电机1主要包括一个装配了多个导线绕组的定子2，或相，根据电绕组的布置几何关系，这种布置几何关系容许如业内人士所知道的那样设计出特别的旋转电机，该旋转电机在定子的内部装配有一个转子3。在图1的实施例子中，定子2装配有3个绕组(未绘出)，这3个绕组能被以一个公共点安装(星形)或能被首尾相连(三角形)，或被连成星三角的绕组连接。定子2的每个绕组的供电点被连接在桥4的一个支路16、17、或18的受控端子上。桥4是交流变流器的核心元件，必须由它给以电动机方式运行的电机供电，或者当电机以发电机(交流发电机)方式运行时将它产生的电流变成直流，因为它连接在车载网上，该车载网通过正端子29P和负端子29N被连接在车辆的电池上。桥4的一个支路，比如支路16，由两个半导体开关16和16’串联构成，导通控制端子被联接在操纵电路14的控制输出端P1和P2上。按照常规，一个如开关16那样的半导体开关由一个MOS 20类型的晶体管构成，在这个晶体管漏极与源极之间的导电通路上表现为一个本征型反平行二极管。该半导体开关的控制极由该晶体管20的栅极构成。根据施加在该栅极上的电压，开关16处于导通状态，或处于高阻状态(在这种高阻状态下没有任何电流能穿过从漏极往源极的正向-->通路)。然而，由于定子2的绕组的强感应特性，一些快速变化的电压出现在桥4的电源直流各极性与桥4的每个支路的受控端子之间。降低切换电压的阻塞效应是操纵电路14和每个如二极管21那样的本征二极管的功能之一。在操纵电路14内采用的措施将不再描述，这些措施在业内人士的能力范围之内。同样，电机1的转子3通过一个电气装置被耦合到一个有源电子电路5上，该电子电路容许断开车载网的直流电压，以便提供受控制的可变电压，以产生电机1的电动机运行方式或发电机运行方式。这样的断路电路主要围绕一个半导体开关(未绘出)实施，该半导体开关的导通控制极被交替地保持于一个激活电位和一个停止电位，以产生一个具有确定频率和振幅的波形。在一种实施方式下，电路5与转子3的绕组的励磁电路的功率级合并在一起。该功率级的调节电路可以集成在电路5中。一个旋转轴3安装在转子3上，以传输转子的机械运动到一个联接设备(未绘出)，该联接设备包括一个齿轮和/或一个皮带轮和皮带设备，该齿轮和/或皮带轮和皮带设备如业内人士所知那样联接在车辆的动力机组的其余部分上，尤其是在热机的曲轴上，特别是当电机1作为起动机或作为交流发电机运行时。旋转轴3与一个旋转传感器9相耦合，该传感器产生一个代表转子8的瞬时旋转的信号，该信号被旋转检测电路10处理。该旋转检测电路10产生一个第一信号θ，该第一信号θ代表转子相对于一个参考位置的瞬时旋转角度。旋转检测电路10产生一个第二信号Ω，该第二信号Ω代表转子的旋转角速度。由旋转检测电路10产生的这两个信号被传输到电路11的输入端，电路11一方面产生一个切换控制信号通过线28去往斩波器5，另一方面产生多个参考信号去往操纵信号发生电路13，该操纵信号去往电机1的定子2的供电桥4。在电机1的定子2的三相的三条供电线23、24、25的每一条上都安置有电流传感器，例如传感器6和7。这些信号被传输到整形和-->测量定子各相电流的电路12。整形和测量定子各相电流的电路12产生至少两个定子电流测量信号M1和M2，这两个信号被传输到操纵信号发生器13的适当输入端。根据一个实施方式，各定子电流之和为零，因为定子是电气平衡的。在一个定子N相的机器的情况下，本专利技术的控制电路包括N-1个电流传感器，并产生N-1个参考信号。在其它实施方式下，电机不是平衡的，每一个定子绕组有一个电流传感器。有一个基波信号发生电路15，它的一个输出连接在操纵信号发生电路13的一个输入端子上。在一个特殊实施方式下，基波由一个三角形波构成，该三角形波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多相电机（１）的脉冲宽度调制控制电路，包括：　　　　－一个可逆交－直变换器电路（４），它连接在直流电源的两个端子（２９Ｐ，２９Ｎ）之间，并且其每一个受控端子（２３－２５）被用于与该电机（１）的定子（２）的至少一相连接；　　　　－多个用于测量所述电机的各相中的电流和／或电压的传感器（６，７）；　　　　－一个用于产生关于该电机的转子（３）的转速和位置的瞬时信息的装置（９，１０）；　　　　－一个根据各相中的电气测量结果和转子的位置和速度来操纵交－直变换器电路（４）各支路的操纵电路（１４）；　　　　所述脉冲宽度调制控制电路的特征在于：它还包括一个信号发生电路（１１，１３），根据该电机的所需运行方式用于交－直变换器电路（４）的各支路的操纵电路的配置，所需运行方式选自如下运行方式：作为起动机运行、作为驱动电动机运行、作为加强电机运行、作为交流发电机运行或作为制动机械能回收交流发电机运行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2003-5-30 03/065541、一种用于多相电机(1)的脉冲宽度调制控制电路，包括：-一个可逆交-直变换器电路(4)，它连接在直流电源的两个端子(29P，29N)之间，并且其每一个受控端子(23-25)被用于与该电机(1)的定子(2)的至少一相连接；-多个用于测量所述电机的各相中的电流和/或电压的传感器(6，7)；-一个用于产生关于该电机的转子(3)的转速和位置的瞬时信息的装置(9，10)；-一个根据各相中的电气测量结果和转子的位置和速度来操纵交-直变换器电路(4)各支路的操纵电路(14)；所述脉冲宽度调制控制电路的特征在于：它还包括一个信号发生电路(11，13)，根据该电机的所需运行方式用于交-直变换器电路(4)的各支路的操纵电路的配置，所需运行方式选自如下运行方式：作为起动机运行、作为驱动电动机运行、作为加强电机运行、作为交流发电机运行或作为制动机械能回收交流发电机运行。2、根据权利要求1的电路，其特征在于：旋转检测电路(10)产生一个第一信号(θ)，代表相对于一个参考位置的转子瞬时旋转角度；和一个第二信号(ω)，代表转子的旋转角速度。3、根据权利要求2的电路，其特征在于：该旋转检测电路(10)连接在一个电路(11)的输入端，该电路(11)一方面产生一个切换控制信号，该切换控制信号通过线路(28)用于一个连接在转子(3)的励磁绕组上的斩波电路(5)；另一方面产生多个参考信号，这些参考信号用于一个操纵信号发生电路(13)，该操纵信号用于电机(1)的定子(2)的供电桥(4)。4、根据权利要求3的电路，其特征在于：它还包括连接到操纵信号发生电路(13)的一个输入端子上的一个基波发生电路(15)。5、根据权利要求4的电路，其特征在于：该基波由一个三角形波构成，该三角形波具有一个以一个第一速度上升的第一沿，和一个以一个第二速度下降的下降沿。6、根据权利要求5的电路，其特征在于：操纵信号发生电路(13)产生多个操纵信号(C1，C2，和C3)，这些操纵信号连接在一个适配电路(14)的输入端，以产生使桥(4)的各半导体开关的栅极导通的信号(P1至P6)。7、根据权利要求6的电路，其特征在于：电路(13)对于定子各相中的至少一部分包括一个减法器(31，34)，该减法器的一个第一正输入端子连接在所述参考信号(S1，S2)之一的输入端子上；该减法器的一个第二负输入端子连接在所述测量信号(M1，M2)之一的输入端子上；该减法器的输出端子连接在一个校正电路(32，35)的一个输入端子上，该校正电路应用一个以下面的形式呈现在校正电路(32)的输出端的校正函数F1()或F2()：A1＝F1(S1-M1)8、根据权利要求7的电路，其特征在于：来自校正电路(35)的输出信号(A1)被施加在一个比较器(33，36)的一个第一输入端子上，该比较器的一个第二比较输入端连接在操纵信号发生电路(15)的输出端，它容许使受控的开关(16，17)的导通状态改变，该比较器(33，36)的输出端子与该开关的栅极相连接。9、根据权利要求7的电路，其特征在于：两个校正电路(32，35)的输出端子还分别连接在一个加法器(37)的输入端子上，该加法器的输出端子连接在一个比较器(38)的一个第一输入端子上，该比较器的第二个比较输入端子连接在操纵信号发生电路(15)的输出端；该比较器(38)的输出端子发送一个信号，以使受控(18)的开关的导通状态改变，该比较器(38)的输出端子与该开关的栅极相连。10、根据权利要求1的电路，其特征在于：它与一个检测运...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗阿米罗里，塞德里克普拉塞，
申请(专利权)人：瓦莱奥电机设备公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]