无刷永磁体电动机的控制制造技术

一种控制无刷永磁体电动机的方法，该方法包括整理交流电压以提供具有至少50%的波动的被整流电压，和利用该被整流的电压激励电动机的绕组。在电动机的每一个电半周期上，绕组以提前时段在反EMF的过零之前被激励，并被激励持续传导时段。提前时段和/或传导时段随后响应于电动机速度和/或交流电压的RMS值的变化而被调整，以便保持恒定平均功率。另外，公开了实施该方法的控制系统和并入有该控制系统的电动机系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无刷永磁体电动机的控制。
技术介绍
无刷永磁体电动机通常包括控制系统，所述控制系统用于控制电动机的相绕组的激励。当被AC电源驱动时，控制系统常常包括有源功率因数校正(PFC)电路，其输出用于在激励相绕组中使用的规则DC电压。通过提供规则DC电压，电动机的功率可被相对较好地控制。但是，有源PFC电路显著地增加控制系统的成本。另外，PFC电路需要高电容量DC链电容器，其体积大且昂贵，以便提供规则反馈电压至PFC电路。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提出一种控制无刷永磁体电动机的方法，该方法包括整流交流电压，以提供被整流电压，所述被整流电压具有至少50%的波动；利用该被整流电压激励电动机的绕组，在电动机的每一个电半周期上，绕组以提前时段在反EMF的过零之前被激励，并被激励持续传导时段；和响应于电动机速度和交流电压的RMS值中的一个的变化调整提前时段和传导时段中的一个，以便保持恒定平均功率。通过调整提前时段和传导时段的一个或两者，可以实现恒定平均功率而不论交流电压中的波动。因而，可实现恒定平均功率，而不需要有源PFC或高电容值链电容器。提前时段和/或传导时段可以被调整为使得平均输入功率和平均输出功率中的一个或两者保持恒定。在该情况下的恒定平均功率应被理解为意味着，平均功率的改变不大于+/ - 5%ο由于电动机被交流电压驱动，即时功率将跨过交流电压每一个周期改变。提及平均功率因此应被理解为意味着在交流电压的一个周期上平均的电动机功率(输入或输出功率)。提前时段和/或传导时段可以被调整为使得保持至少80%的效率(即，输出功率与输入功率的比)。因而，可实现恒定功率高效电动机。交流电压可被市电电源提供，所述市电电源的RMS电压在100V和240V之间。提前时段和/或传导时段于是被调整为保持至少1000W的恒定平均功率。因而，可使用市电电源实现相对较高功率的电动机。提前时段和/或传导时段可被调整为使得恒定平均功率在跨过IOkrpm的速度范围和/或跨过IOV的电压范围上被保持。因而，恒定平均功率在电动机速度和/或RMS电压的相对较宽范围上被保持。速度范围可具有大于60krpm的最小值和大于80krpm的最大值。此外,最大值可大于lOOkrpm。因而,可在相对较高的电动机速度下实现恒定平均输出功率。提前时段和/或传导时段的长度可由跨交流电压的每一个半周期改变的波形定义。提前时段和传导时段每一个的长度影响在电动机的电半周期上被驱动到绕组中的电流的量，这继而影响从提供交流电压的电源得到的电流的量。提前时段和/或传导时段的波形可因此被定义以便对从电源得到的电流的波形定形。特别地，提前时段和/或传导时段的波形可被定义为使得从电源得到的电流的波形接近正弦曲线的波形。因而，可以实现相对较高的功率因数，而不需要PFC电路或高电容值链电容器。提前时段和/或传导时段的波形随后响应于电动机速度和/或RMS电压的变化而被调整。因而，可实现具有相对较高功率因数的恒定功率电动机。该方法该包括针对电动机的每一个电半周期确定提前时段和/或传导时段。这随后有助于实现针对从电源得到的电流波形的更平滑的包络。不是必须不同提前时段和/或传导时段被用于电动机的相继的电半周期。取决于提前时段和/或传导时段的波形的形状 以及电动机的每一个电半周期的长度，电动机的相继电半周期很可能具有相同的提前时段和/或传导时段。例如，如果提前时段和/或传导时段的波形包括平点，则电动机的两个相继的电半周期很可能具有相同的提前时段和/或传导时段。传导时段的波形的变化在波形的每一个周期上可采取三角形、梯形或半正弦曲线的形式。传导时段于是大体在交流电压的每一个半周期的第一半上增加以及在第二半上下降。相反地，提前时段的波形的变化在波形的每一个周期上可采取倒转的三角形、倒转的梯形或倒转的半正弦曲线的形式。提前时段于是大体在交流电压的每一个半周期的第一半上下降以及在第二半上上升。已经发现这些波形中的每一个在实现接近正弦曲线的波形的电流波形中工作良好，由此得到相对较高的功率因数。提前时段和/或传导时段的长度可以被定义为第一部分和第二部分的和。第一部分则在交流电压的每一个半周期上恒定，第二部分在交流电压的每一个半周期上改变。第一部分因此用作对于提前时段或传导时段的波形的偏移或提升。因而，可以对于给定的峰值电流实现较高的平均输入功率。该方法于是包括响应于电动机速度和/或RMS电压的变化而调整第一部分。将提前时段和/或传导时段定义为两个部分的和提供了响应于电动机速度和/或RMS电压的变化而调整波形的便捷方法。第二部分可通过自交流电压的过零起已经逝去的时间的长度而被定义。这于是确保了提前时段和/或传导时段的波形与交流电压的电压波形同步。因此，从电源得到的电流的波形一般更稳定。传导时段的波形可具有相对于交流电压的电压波形的相移。该相移于是用于衰减电流波形内的低阶谐波。由于转子在绕组中感生的反EMF，低阶谐波的大小可以随电动机速度和/或RMS电压的变化而改变。因而，该方法可包括响应于电动机速度和/或RMS电压的变化而调整相移，以便保持相对较小的低阶电流谐波。在电压的每一个半周期内不同点处调整交流提前时段和/或传导时段(例如，响应于电动机速度和/或RMS电压的变化)可潜在地增加从电源得到的电流波形的谐波含量。另外，当电动机以恒定平均速度操作时，由于被整流电压的正弦增加和减少，电动机的即时速度仍在交流电压的每一个半周期上改变。如果针对电动机速度的改变调整提前时段和/或传导时段，且调整发生在交流电压的每一个半周期内的不同点处，则提前时段和/或传导时段可被调整而不考虑电动机的平均速度还未改变的事实。再次，这可以导致电流波形内的增加的谐波。因此可响应于交流电压的过零而调整提前时段和/或传导时段。结果，交流电压的周期中的相同基准点被使用。因而，可实现更稳定的电流波形。此外，通过交流电压的每半周期调整提前时段和/或传导时段不多于一次，电动机的控制保持得相对较简单，且因此相对较简单和廉价的控制器可以用于实施本方法。 提前时段可以在交流电压的每一个半周期上恒定，以及本方法可以包括响应于交流电压的过零而调整提前时段。相同的提前时段则跨过交流电压的一个半周期用于电动机的每一个电半周期。这于是进一步简化了电动机的控制。提前时段和/或传导时段可存储为一个或多个查找表。例如，该方法可以包括存储第一控制值的第一查找表，其随后响应于交流电压的过零而被索引。查找表使用速度和电压中的一个被索引以选择第一控制值，其随后用于确定提前时段。传导时段的长度可包括第一部分和第二部分的和，在交流电压的每一个半周期上，第一部分恒定而第二部分改变。该方法于是可以包括存储第二控制值的第二查找表，其响应于交流电压的过零而被索弓I。第二查找表使用速度和电压中的一个被索引以选择第二控制值，其随后用于确定第一部分。使用查找表调确定提前时段和传导时段简化了电动机的控制。由查找表存储的控制值可以是绝对值或差值。当控制值是差值时，方法还包括存储基准值，差值被应用于该基准值以获得提前时段和/或传导时段。存储差值通常需要比绝对值少的存储器，且因此查找表可被更高效地存储。在第二方面，本专利技术提供一种用于无刷永磁体电动机的控制系统，该控制系统执行如前述段落中任一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：A克洛西尔，S格里瑟姆，
申请(专利权)人：戴森技术有限公司，
类型：
国别省市：