向无刷电机连续供电的方法和电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种控制具有多个绕组相（２１、２２、２３）的无刷电机的方法，以及一种适用于此的电路装置（１）。其中各通过在一个低电位与一个高电位之间计时地周期切换产生端子电位（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）的随时间变化过程，所述端子电位（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）的至少其中之一在时段上不变地通过切换到所述电位之一恒定地产生，并且其中通过改变计时适配地产生其它的端子电压（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）。根据本发明专利技术，在随时间变化过程中，根据相应配属的端子电流的量交替恒定地产生所述端子电位（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）。由此降低开关损耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向^lj电机连续供电的方法和电路装置魷领域本专利技术涉及一种向具有多个绕组相的 |」电机连续供电的方法，其中各m 在一个低电位与一个高电位之间周期地切换产生端子电位的随时间变化过程，所述端子电位至少其中之一在时段上不变iMl切换到所述电位之一恒定地产生，并且其中通过改变计时适配地产生其它的端子电位。本专利技术还涉及一种电路装 置，所述电路装置设计用于以该种方法向具有多个绕组相的鄉他机供电。背景駄己知通过交替地开关绕组相以下述方式控制预他机即通过使其产生一个弓l起电动机的定子和转子之间的转矩的旋转磁场。为itbit类电机至少含有两个、多为三个的绕组相，所述绕组相相对于转子轴线以某个角度相互错开地布置。线 圈以及相应地戶脱旋转磁场往往配属于电动机的定子，而转子包含一个永磁体。 为了产生旋转磁场，需要加在绕组相的端子电位具有一个确定的随时间变化 过程。为此^ffi逆变器，该逆变器智能地在一个直流电压回路或者一个中间电路 的一个低电位和一个高电位切换，由此产生所希望的端子电位和在绕组相中产生 驱动电动机所需要的电流。在此，对所述电动机的一个端子说对所述电动机的一个绕组相的W^线者蹈fi属一对开关，具体为晶体三极管，例如MOSFET或者 大功率半导体器件，例如IGBT，所述一对开关使之能够在所述直流电压回路的 两个电位之间切换。以此方式，所述端子电位的随时间变化过程各通过在一刊氐 电位与一个高电位之间计时地周期切换产生。在
部分所述的有多个绕组相的预l他机的连续供电的方法，由1989 年禾白林工业大学汉斯-克里斯蒂安.罗伊斯(Hans-Christian Reuss)的博士论文"全 自数字控制永磁同步电动机的微型计算机"所公开。在该论文中，基于星形连接 的三绕组相的预U电机的连续正弦波供电，说明了一种方法，其中在改M形汇 接点电位的条件下，把有最低值电位的端子电位配属零电位。由此减少了直流电压回路的所需的高电位与低电位之间的开关交替，因为在 具有相应的最低端子电位的绕组相中取消了开关过程。以此方式可以相对于具有4端子电位的对称特征的常规控制，从直流电压回路的电位差中产生较高的相电 压，也就是降在一个绕组相上的电压。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，进一步提供一种前述的向^他机的连续供电的方法， 使得能够降低开关损耗。本专利技术的任务还在于，提出适用于实施这样一种方法的 电路装置。上述第一个目的根据本专利技术通过在端子电压的随时间变化过程中依据相应配属的端子电位的量交铮恒定地产鈔; 述端子电位实现。其中在第一步中，本专利技术基于如下认识，即在控制^ij电机时在逆变器中出现开关损耗。例如，若将一个MOSFET断路，则该MOSFET不是阶越地而是连 续地过渡到一种高阻抗的状态。由于电感驱动电流以近于恒定的高值继续流动。 于是出现功率损耗。如果把所降的电压提高到使得电流流过一个空程二极管的程 度，同样也会出现功率损耗。总之在逆变器中每个开关过程出现一次与电流成正 比的电能损耗。在此，所述比例系数实质上取决于开关鹏和中间回路电压。开 关损耗的结果是降低效率和提高自发热。如果所述无刷电机用在一个热的环境 中，例如用在汽车的发动机箱中，这尤其是，点。此外开关造成具有高频成分 的瞬态，这种有高频成分的瞬态对电磁兼容性有负面影响。在第二步中，本专利技术基于如下考虑，即电位对于电动机的功率并不重要。只 要保持相电压或者端子之间的电位差，电动机会与设定的绝对电位无关地带来相 同的功率或者,。只要相电压保持不变，则流过的电动机电流相同，从而使得 电动机的转矩和效率保持不变。只要保持相电压或者端子之间电位差，就可以改 变端子电位而不影响电动机的特征参数。通过根据所配属的端子电流，即根掛1 ^应的电动机端子的电流，有目的 地选择要恒定地产生的端子电位，就能够对电动机的特征参数无影响地进一步 降底开关损耗。分别恒定地产生那种这样的端子电位，即对于所述端子电位分别 配属相应的最大端子电流。因为由开关过程造成的能耗与电流成正比，会由此总 体上达至職耗的最小化。在此既可以从相应的电学量值，例如相电位，求出所述 端子电流，也可以理论上推测所述端子电流。除了降低功耗的可能性以外，本专利技术还有降低直流电压回路中的交流成分的 优点。因此可以把用于滄波的中间回路电容器的容難得较小，这可以降低成本。因为降低了直流电压回路中的电流波动性，从而存在的功率干扰也不再那么强 了。其它的端子电位的适配可以对应于预先给定的相电压特性曲线或者预先给 定的端子电流或者相电流进行。在一种进一步有利的设计中，基于所有端子电位计时周期的改变，相应地确 定所配属的控制电位，并且将恒定地产生的端子电位各自切换到与相应的控制 电位最近的电位上。在此将戶皿控制电位理解为，对应一个预先给定的电流特性， 在所有端子电位于高电位和低电位之间交替的、预先给定的计时周期的情况下要 设定的电位。该设计掛共的优点是，可以在最佳地利用中间回路电压的情况下通 过改变计时以得到相电压来产生其余的端子电位。根据需要分别恒定地产生相应的具有控制电位的最高值或最低值的端子电 位。该设计方式基于如下认识，即在第一接近中，最大的电动机电流流过的电动 机绕组为其上具有最大数量的端子电位者。如果基于以相电压的相同时间进程改 ^^ 有端子电位的计时周肌恒定地产生按时段具有对应于最高或者最低电位的 端子电位，就可以因此把开关损耗最小化。由此可以不直接测量所述端子电流达 到相对现有技术降低开关损耗。有利的是，基于所配属的最高或者最低控制电压，恒定地产生配属于最高实 际端子电流的端子电位。在此，判断哪个端子电位恒定地产生，取决于实际的 端子电流。就此而言，會,进一步斷氐功率损耗。有利的是，分别借助于脉冲宽度调制来产生端子电位的随时间变化过程。在 采用脉冲宽度调制(縮写PWM)时，以固定的基频改变方波信号的接通时间 和关断时间。其中M接通时间的长短，能够为电感性耗电器改变平均施加的电 压。例如，如果方波信号只在^可用时间的一半接通，则平均地看，该耗电器 只是接通时间施加电压的一半。为了产生所述端子电位的随时间变化过程，在 一个PWM节拍中不同长度地保持直流电压回路的低电位与高电位之间切换的一 个对应的开关器件的不同的开关状态。控制电动机例如可以诉诸于一个PMW逆变器。在控制一个普通的、有三个绕组相的电动机的情况下，对于三个馈线中的每个的一个普通的控制所需要的逆 变器，分别具有两个在一个直流回路的两个电位之间往复切换该馈线的开关或者 晶体三极管。因为在端子电位的随时间变化过程中，分别至少将一个端子电位在一个时段保持恒定，控制PWM逆变器可以诉诸于较少的PWM输出的微空制器。因而可以使得，例如，对于一个有三个绕组相的电动机在一个常规的控制的情况 下要求有至少三个PMW输出的微控制器。而若根据上所述说明控制电动机，则只需要一个有两个PWM输出的微控制器。因而在总体上可以降低所需要的部件的成本。本专利技术不限于端子电位的特定的随时间变化过程。具体而言，所述端子电位 也可以是梯形或者三角形的。然而有利的是，端子电位在时间上分别以正弦波产 生。这使之能够优化无刷电机的效率。在此，有三个绕组相的电动机的情况下正弦波端子电位相应地以120。相位错开。由此产生所需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向无刷电机连续供电的方法，所述无刷电机具有多个绕组相（２１、２２、２３），其中各通过在一个低电位与一个高电位之间进行周期性切换产生端子电位（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）的随时间变化过程，其中至少所述端子电位（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）的其中之一在时段上不变地通过切换到所述电位之一恒定地产生，并且其它的端子电压（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）通过改变周期适配地产生，　其特征在于，在所述随时间变化过程中，所述端子电位（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）根据各配属的端子电流的量交替地恒定地产生，并且分别恒定地产生 各最大端子电流所配属的端子电位（Ｕｕ、Ｕｖ、Ｕｗ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯施瓦尔茨考普夫，
申请(专利权)人：博泽汽车部件有限公司及两合公司，乌茨堡，
类型：发明
国别省市：DE[德国]