專利名稱：應(yīng)用到周期性負(fù)載的用于電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)以及應(yīng)用到周期性負(fù)載的用于電動(dòng)機(jī)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制無刷DC梯形類型的電動(dòng)機(jī)以及尤其是永磁電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和方法，目的在于優(yōu)化在驅(qū)動(dòng)周期性負(fù)載方面的電能消耗的效率。更特別地，本發(fā)明被推薦用于涉及使用周期性負(fù)載(諸如壓縮機(jī)中看到的那些負(fù)載)的應(yīng)用，所述周期性負(fù)載在壓縮周期期間具有與吸氣周期期間存在的轉(zhuǎn)矩相比高得多的轉(zhuǎn)矩。
背景技術(shù)：
無刷DC類型的永磁電動(dòng)機(jī)在要求低成本和高性能的應(yīng)用中正變得越來越受歡迎。無刷DC類型的電動(dòng)機(jī)與其中永磁體安裝到轉(zhuǎn)子上的上下倒置安裝的DC電動(dòng)機(jī)類似。盡管在DC電動(dòng)機(jī)中電流的顛倒通過開關(guān)和電刷來實(shí)現(xiàn)，但是在無刷DC電動(dòng)機(jī)的情況下，電 流通過驅(qū)動(dòng)定子線圈的功率逆變器而顛倒。為了獲得最大的轉(zhuǎn)矩以及能耗方面的最高效率，有必要在電動(dòng)機(jī)的各相中使電流與感應(yīng)電壓同步。這可以通過使用耦合到電動(dòng)機(jī)軸的傳感器或者通過觀測(cè)電動(dòng)機(jī)各相中的感應(yīng)電壓或電流來完成。耦合到電動(dòng)機(jī)軸的傳感器具有以下缺陷給電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)添加額外的元件，從而大大地增加解決方案的最終成本。而且，電動(dòng)機(jī)經(jīng)受的空間和環(huán)境本身的限制可能使得這些類型的傳感器的使用不可行。這就是為什么電壓或電流觀測(cè)器的使用在大多數(shù)情況下構(gòu)成最佳的選擇的原因。北美專利US6922027公開了一種使用利用由電壓比較器、電容器和電阻器形成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的電壓觀測(cè)器的技術(shù)。比較器輸出被發(fā)送至微處理器，該微處理器確定電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的換向時(shí)刻。盡管該解決方案經(jīng)過微處理，但是它需要使用許多外部部件。ANDRICH等人使用了一種其中示出、數(shù)學(xué)處理電動(dòng)機(jī)的三相并且然后彼此進(jìn)行比較以便確定電動(dòng)機(jī)的換向時(shí)刻的技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是在確定電動(dòng)機(jī)的位置中消除了模擬電路、在依照電動(dòng)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)觀測(cè)器中的靈活性、對(duì)于部件的參數(shù)變化的較低的敏感性、以及校準(zhǔn)電路的可能性。無刷DC電動(dòng)機(jī)可以用于驅(qū)動(dòng)應(yīng)用到冷卻系統(tǒng)的壓縮機(jī)。這種類型的應(yīng)用滿足了在本發(fā)明的范圍中限定的周期性負(fù)載條件。將這種類型的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用到冷卻系統(tǒng)針對(duì)的是系統(tǒng)冷卻能力的變化，所述系統(tǒng)冷卻能力可以通過改變冷卻流進(jìn)行控制。冷卻流量進(jìn)而與電動(dòng)機(jī)的平均速度成正比。因此，控制器的主要規(guī)格應(yīng)當(dāng)是平均旋轉(zhuǎn)速度的控制。壓縮機(jī)的工作可以劃分成兩個(gè)工作階段吸氣階段和壓縮階段。吸氣發(fā)生在每個(gè)周期的開始并且由液壓缸內(nèi)的活塞回退表征。在該處理期間，液壓缸填充有冷卻流體。壓縮周期進(jìn)而在活塞顛倒其位移方向時(shí)開始。在該階段期間，流體在液壓缸內(nèi)被壓縮。壓縮該流體產(chǎn)生比由完整機(jī)械循環(huán)引起的平均轉(zhuǎn)矩大得多的轉(zhuǎn)矩。記住該行為每機(jī)械循環(huán)重復(fù)，在電動(dòng)機(jī)工作期間可以在轉(zhuǎn)矩的變化中看出周期性行為。機(jī)械循環(huán)內(nèi)的轉(zhuǎn)矩變化造成電動(dòng)機(jī)速度的變化，從而在壓縮周期期間減小電動(dòng)機(jī)的速度。通常，在控制動(dòng)作中不存在如下的偏移在機(jī)械循環(huán)內(nèi)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)速度，以便偏移壓縮周期期間的速度。開發(fā)用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的控制器假設(shè)對(duì)于冷卻系統(tǒng)而言重要的是控制平均冷卻流，其基本上通過平均旋轉(zhuǎn)速度限定。然而，電動(dòng)機(jī)的平均速度的簡(jiǎn)單控制可能由于吸氣和壓縮周期期間的旋轉(zhuǎn)的變化而呈現(xiàn)電流波形的失真。電流波形的這種變形不是所希望的，因?yàn)樗捎陔妱?dòng)機(jī)功率因數(shù)的降低而減小電能消耗的效率。記住例如壓縮周期，注意，電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)電壓由于增加的轉(zhuǎn)矩造成速度的降低而維持幅度的降低。常規(guī)的控制器并不用來修改施加到電動(dòng)機(jī)的平均電壓，并且這就是存在施加到電動(dòng)機(jī)線圈的電位差的增加的原因，所述電位差限定為逆變器施加的電壓與電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓之間的差異。施加到電動(dòng)機(jī)線圈的電位差的增加于是造成壓縮周期期間的電流的增加。通過相同的方式，在吸氣周期中電流由于電動(dòng)機(jī)中感應(yīng)電壓的幅度降低而減小。因此，施加到電動(dòng)機(jī)中的電流在壓縮周期期間增加并且在吸氣周期期間減小。這 種行為恰恰與感應(yīng)電壓的行為相反，所述感應(yīng)電壓在壓縮周期期間減小并且在吸氣周期期間增加。電壓和電流之間的這種顛倒行為的影響在電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)上，該電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)即隨著電流波形變得與感應(yīng)電壓波形不同而減小的因數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是通過調(diào)節(jié)施加到無刷DC電動(dòng)機(jī)的電流波形而改進(jìn)應(yīng)用到周期性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器的無刷DC電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)。電流波形的這種調(diào)節(jié)由于由機(jī)械循環(huán)內(nèi)的速度變化引起的電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的變化而應(yīng)當(dāng)被執(zhí)行。因此，一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的方式是通過提供一種用于電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、至少一個(gè)電子控制單元和至少一個(gè)電子電源單元，電動(dòng)機(jī)由電子電源單元電驅(qū)動(dòng)，電子控制單元電命令電子電源單元，所述系統(tǒng)包括通過電子控制單元實(shí)現(xiàn)的平均速度控制器，該平均速度控制器被設(shè)置成監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)速度并且提供電動(dòng)機(jī)的平均速度值，電子控制單元被設(shè)置成基于獲得的平均速度計(jì)算平均電壓，電子電源單元被設(shè)置成通過瞬時(shí)電壓值來電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，該瞬時(shí)電壓值通過將平均電壓乘以瞬時(shí)速度與平均速度之間的除法結(jié)果而計(jì)算。另一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的方式是通過提供一種用于電動(dòng)機(jī)的控制方法，所述方法具有以下步驟
i)基于電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)速度讀數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的平均速度，
ii)使用先前步驟的平均速度計(jì)算平均電壓， i i i )監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)速度，
iv)通過瞬時(shí)電壓值來電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，該瞬時(shí)電壓值通過將平均電壓乘以瞬時(shí)速度與平均速度之間的除法結(jié)果而計(jì)算。上面描述的系統(tǒng)和方法依照本發(fā)明的教導(dǎo)實(shí)現(xiàn)電流波形的調(diào)節(jié)。因此，所述控制方法修改施加到電動(dòng)機(jī)的電壓，將先前由速度控制限定的平均電壓乘以瞬時(shí)速度與平均速度之間的除法。以所描述的方式在施加到電動(dòng)機(jī)的電壓中執(zhí)行的校正設(shè)法調(diào)節(jié)電流的波形，使得它類似于感應(yīng)電壓的波形。這項(xiàng)工作也強(qiáng)調(diào)了電流的任何變化的強(qiáng)加將通過改變輸送至電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)電壓而發(fā)生，而不改變由速度控制網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的平均電壓。


將參照附圖描述本發(fā)明，這些附圖出于解釋的目的而被提供并且其中
圖I : (a)表示具有4個(gè)極的三相、無刷DC類型的永磁電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的框圖，梯形電壓處于120°電度的水平。該圖包括整流器、電容濾波器、由電源開關(guān)組表征的三相逆變器、永磁電動(dòng)機(jī)、電壓觀測(cè)器和控制單元。在(b)中，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的波形特性；
圖2 :呈現(xiàn)用于使用平均速度控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的框圖。該解決方案的控制是通過監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的平均速度；
圖3 :(a)電動(dòng)機(jī)各相之一中向應(yīng)用到電動(dòng)機(jī)軸的恒定負(fù)載所施加的平均電壓FA和感應(yīng)電壓EA的波形。在該相同情況下，(b)呈現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的電流波形； 圖4 : (a)和(c)在機(jī)械周期內(nèi)的不同時(shí)刻施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA和感應(yīng)電壓EA之間的差異的細(xì)節(jié)。此外，(b)和(d)示出了電動(dòng)機(jī)中得到的相應(yīng)電流；
圖5 :由應(yīng)用到恒定負(fù)載的平均速度控制方法引起的電動(dòng)機(jī)三相中的電流。三相的電流呈現(xiàn)了機(jī)械循環(huán)內(nèi)的相同波形；
圖6 :應(yīng)用到由平均速度控制器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的周期性負(fù)載的特性曲線；
圖7 :(a)呈現(xiàn)了施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA和感應(yīng)電壓EA的波形。(b)呈現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)中得到的電流的波形。感應(yīng)電壓EA的變化是機(jī)械循環(huán)內(nèi)電動(dòng)機(jī)的速度變化的直接后果；
圖8 : (a)最大速度時(shí)刻期間施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA與感應(yīng)電壓EA之間的差異的細(xì)節(jié)。(b)最大速度時(shí)刻期間得到的電流。(c)最小速度時(shí)刻期間施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA與感應(yīng)電壓EA之間的差異的細(xì)節(jié)。(d)最小速度時(shí)刻期間得到的電流；
圖9 :呈現(xiàn)了由應(yīng)用到周期性負(fù)載的平均速度控制方法引起的電動(dòng)機(jī)三相中的電流；
圖10 :提出用于改進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的控制方法的框圖。在該圖中強(qiáng)調(diào)了負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電流波形的框；
圖11 :(a)呈現(xiàn)了通過所提出的控制方法校正的施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA和感應(yīng)電壓EA的波形。(b)呈現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)中得到的電流的波形；
圖12 : (a)最大速度時(shí)刻期間通過所提出的控制方法校正的施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA和感應(yīng)電壓EA的細(xì)節(jié)。(b)最大速度時(shí)刻期間得到的電流。(c)最小速度時(shí)刻期間通過所提出的控制方法校正的施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA和感應(yīng)電壓EA的細(xì)節(jié)。(d)最小速度時(shí)刻期間得到的電流；以及
圖13 :呈現(xiàn)了通過本發(fā)明中提出的控制方法校正的電動(dòng)機(jī)三相中的電流。
具體實(shí)施例方式圖I (a)示出了控制圖的基本設(shè)置以及(b)示出了電動(dòng)機(jī)10的驅(qū)動(dòng)器中存在的理想波形，所述電動(dòng)機(jī)在這種情況下即具有四極梯形波的無刷DC類型三相永磁電動(dòng)機(jī)。舉例而言，在下文中，該電動(dòng)機(jī)應(yīng)當(dāng)用于分析其余圖形。然而，本發(fā)明對(duì)于無刷DC類型的任何永磁電動(dòng)機(jī)也是有效的。在正常工作下，所述控制分析電壓和/或電流觀測(cè)器的輸入并且依照檢測(cè)的位置以圖I (b)中所示的順序驅(qū)動(dòng)開關(guān)SW1-SW6。此外，已知通過使用耦合到電動(dòng)機(jī)軸的傳感器、感應(yīng)電壓或電流的觀測(cè)器，有可能測(cè)量電動(dòng)機(jī)的速度。在所提出的設(shè)置中，使用如圖I (a)中所示的電壓觀測(cè)器，但是任何其他的速度測(cè)量設(shè)備都可以應(yīng)用于所提出的發(fā)明。圖2示出了通過電動(dòng)機(jī)10的平均速度進(jìn)行的控制的框圖。這一典型的設(shè)置示出了電動(dòng)機(jī)和逆變器、以及可以監(jiān)視速度的傳感器。在這種情況下，控制器負(fù)責(zé)連同所述系統(tǒng)限定的基準(zhǔn)或設(shè)定點(diǎn)一起處理關(guān)于來自傳感器的速度的信息。圖3進(jìn)而針對(duì)向軸強(qiáng)加恒定負(fù)載的情況呈現(xiàn)了由常規(guī)平均速度控制器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)10的響應(yīng)。恒定負(fù)載的條件有利于這種類型的控制，因?yàn)閷?shí)際旋轉(zhuǎn)速度在機(jī)械周期期間保持恒定。速度的這種恒定行為反映在電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)電壓波形中。按照?qǐng)D3(a)，感應(yīng)電壓維持均勻形狀，即它在機(jī)械周期期間不改變。結(jié)果，如圖3 (b)中所呈現(xiàn)的，由電動(dòng)機(jī)中的 電流引起的波形也呈現(xiàn)均勻的行為，并且在機(jī)械循環(huán)期間不改變。圖4 (a)和圖4 (C)詳述了施加到電動(dòng)機(jī)10的電壓FA和感應(yīng)電壓EA之間的差異，其在機(jī)械循環(huán)內(nèi)保持近似恒定。圖4 (b)和圖4 (d)示出了由于施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA和感應(yīng)電壓EA之間的差異的維持而使電動(dòng)機(jī)10中得到的相電流的波形在機(jī)械循環(huán)內(nèi)也是相同的。因此，如圖5中可見的，在電動(dòng)機(jī)三相中得到的電流的波形是相同的，沒有展示出機(jī)械周期期間的任何種類的失真。然而，在驅(qū)動(dòng)周期性負(fù)載(諸如針對(duì)應(yīng)用到冷卻系統(tǒng)的壓縮機(jī)所預(yù)見的周期性負(fù)載)的情況下，所述行為并不適用。圖6呈現(xiàn)了周期性負(fù)載的一個(gè)實(shí)例，其包括圍繞平均TM操作點(diǎn)的振蕩。具有典型周期性特性的負(fù)載是由可替換的壓縮機(jī)產(chǎn)生的負(fù)載。對(duì)由常規(guī)平均速度控制器操作的電動(dòng)機(jī)速度的影響是圍繞平均速度RPMM的振蕩。速度振蕩造成感應(yīng)電壓EA幅度的變化，這示于圖7中。由于通過速度控制器施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA在機(jī)械循環(huán)期間是恒定的，因而感應(yīng)電壓EA越高，由電動(dòng)機(jī)引起的IA電流就越低。因此，在圖8 (a)和圖8 (b)中強(qiáng)調(diào)的最大速度時(shí)刻期間，感應(yīng)電壓EA非常接近于施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA。結(jié)果，存在IA電流幅度的減小。在圖8 (c)和圖8 (d)中強(qiáng)調(diào)的最小速度時(shí)刻期間，發(fā)生顛倒現(xiàn)象。在圖9中概括了速度變化對(duì)電動(dòng)機(jī)電流的影響，清楚地示出機(jī)械循環(huán)內(nèi)相電流IA、IB和IC的失真。感應(yīng)電壓增加期間電動(dòng)機(jī)中得到的電流的減小或者感應(yīng)電壓減小期間電流的增加直接影響電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的降低。因此，為了改進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，電流應(yīng)當(dāng)具有與感應(yīng)電壓相同的格式。因此，當(dāng)存在感應(yīng)電壓的減小時(shí)，有必要降低電流并且反之亦然。但是，使用常規(guī)速度控制器而發(fā)生的現(xiàn)象正好相反。與電動(dòng)機(jī)的機(jī)械循環(huán)期間的感應(yīng)電壓不成比例的該電流變化損害電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)并且因此減小系統(tǒng)的效率。沿著這些路線，本發(fā)明提供了如下的系統(tǒng)和方法所述系統(tǒng)和方法尤其被設(shè)計(jì)成優(yōu)化應(yīng)用到周期性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)功率因素，由此調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)10的電流波形。所提出的控制系統(tǒng)以圖10中的框圖的形式表示。在圖中強(qiáng)調(diào)了負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電流波形的框。如所設(shè)想的應(yīng)用到周期性負(fù)載的用于電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)10、至少一個(gè)電子控制單元20和至少一個(gè)電子電源單元30。電動(dòng)機(jī)10通過電子電源單元30進(jìn)行電驅(qū)動(dòng)，后者如圖Ia中所示的那樣由被設(shè)置成控制電動(dòng)機(jī)10的每相電壓的一組電子電源開關(guān)SW2N驅(qū)動(dòng)。此外，電子控制單元20電命令所述電子電源單元30。與現(xiàn)有技術(shù)相比較創(chuàng)新的是，本系統(tǒng)包括平均速度控制器，由電子控制單元20實(shí)現(xiàn)，使得該平均速度控制器被設(shè)置成監(jiān)視電動(dòng)機(jī)10的瞬時(shí)速度Vi并且因此提供電動(dòng)機(jī)10的平均速度值。進(jìn)而，電子控制單元20被設(shè)置成基于獲得的平均速度計(jì)算平均電壓Va。相比之下，電子電源單元30被設(shè)置成通過瞬時(shí)電壓值Vins電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10，該瞬時(shí)電壓值Vins通過將平均電壓Va乘以瞬時(shí)速度Vi與平均速度之間的除法結(jié)果而計(jì)算。
如已經(jīng)提到的，本發(fā)明優(yōu)選地針對(duì)無刷DC類型的電動(dòng)機(jī)理想化，然而，依照本發(fā)明的教導(dǎo)，可以使用其他類似的電動(dòng)機(jī)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，提供了計(jì)算瞬時(shí)電壓值Vins以便提供與電動(dòng)機(jī)10的感應(yīng)電壓波形基本上一致的電動(dòng)機(jī)10的電流波形。此外，本發(fā)明提供了使用被設(shè)置成改進(jìn)電動(dòng)機(jī)10的速度讀數(shù)的濾波器。如先前所提到的，本發(fā)明也提供了一種用于電動(dòng)機(jī)10的控制方法，該控制方法尤其被設(shè)計(jì)用于使用周期性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)。通過上面描述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的所述方法基本上包括以下步驟
i)基于電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)速度Vins讀數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)10的平均速度RPMavwage, )使用先前步驟的平均速度計(jì)算平均電壓\，
iii)監(jiān)視電動(dòng)機(jī)10的瞬時(shí)速度Vi，以及
iv)通過瞬時(shí)電壓值Vins電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10，該瞬時(shí)電壓值Vins通過將平均電壓Va乘以瞬時(shí)速度Vins與平均速度之間的除法結(jié)果而計(jì)算。因此，依照本發(fā)明的教導(dǎo)的控制方法修改施加到電動(dòng)機(jī)10的電壓，將先前由速度控制限定的平均電壓Va乘以瞬時(shí)速度Vi與平均速度RPMavCTage之間的除法
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^1 a venire如所述的施加到電動(dòng)機(jī)的電壓中執(zhí)行的校正設(shè)法調(diào)節(jié)電流的波形，使得它類似于感應(yīng)電壓的波形。圖11 (a)呈現(xiàn)了感應(yīng)電壓EA和施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA的波形。圖11(b)中示出的校正電流IA的幅度此后與感應(yīng)電壓EA成正比。因此，在圖12 (a)和圖12 (b)中強(qiáng)調(diào)的最大速度時(shí)刻期間，施加到電動(dòng)機(jī)的電壓FA增加，從而提供電流IA幅度的增加。在圖12 (c)和圖12 (d)中強(qiáng)調(diào)的最小速度時(shí)刻期間，發(fā)生顛倒現(xiàn)象。在圖13中呈現(xiàn)了相電流IA、IB和IC的調(diào)節(jié)結(jié)果。在這個(gè)意義上，現(xiàn)在由電流呈現(xiàn)的振蕩有利于改進(jìn)功率因數(shù)，因?yàn)樗鼈兣c感應(yīng)電壓呈現(xiàn)的相同變化同相。根據(jù)上述，與現(xiàn)有技術(shù)相比較有利的是，本發(fā)明提供了一種用于由周期性負(fù)載操作的電動(dòng)機(jī)的優(yōu)化控制，其在依照現(xiàn)在提出的系統(tǒng)和方法來考慮所調(diào)節(jié)的功率因數(shù)的增加時(shí)顯著地降低了設(shè)備的電能消耗。最后，必須指出的是，所討論的發(fā)明對(duì)于其中使用冷卻壓縮機(jī)的應(yīng)用也是尤其有 利的，因?yàn)樗鼈冊(cè)谂c現(xiàn)在要求保護(hù)的對(duì)象的控制提議顯著一致的操作周期中工作。描述了優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)例，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的范圍涵蓋其他可能的變化并且僅僅由附于此處的權(quán)利要求內(nèi)容、包含于其中的潛在等效方案限制。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用到周期性負(fù)載的用于電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括 -電動(dòng)機(jī)(10)； -至少一個(gè)電子控制單元(20); -至少一個(gè)電子電源單元(30); -電動(dòng)機(jī)(10)由電子電源單元(30)電驅(qū)動(dòng)； -電子電源單元(30)，由電子控制單元(20)電命令， 所述系統(tǒng)的特征在于包括通過電子控制單元(20)實(shí)現(xiàn)的平均速度控制器，該平均速度控制器被設(shè)置成監(jiān)視電動(dòng)機(jī)(10)的瞬時(shí)速度(Vi)并且提供電動(dòng)機(jī)(10)的平均速度值RPMaverage,電子控制單元(20)被設(shè)置成基于獲得的平均速度計(jì)算平均電壓(Vm)，電子電源單元(30)被設(shè)置成通過瞬時(shí)電壓值(Vins)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(10)，該瞬時(shí)電壓值(Vins)通過將平均電壓(Vm)乘以瞬時(shí)速度(Vi)與平均速度RPMaraage之間的除法結(jié)果而計(jì)算。
2.依照權(quán)利要求I的系統(tǒng)，特征在于其中電動(dòng)機(jī)(10)為無刷DC類型。
3.依照權(quán)利要求I的系統(tǒng)，特征在于其中電子電源單元(30)包括被設(shè)置成控制電動(dòng)機(jī)(10)的每相中的電壓的一組電子電源開關(guān)(SW2N)。
4.依照權(quán)利要求I的系統(tǒng)，特征在于其中計(jì)算瞬時(shí)電壓值(Vins)以便提供與電動(dòng)機(jī)(10)中的感應(yīng)電壓波形基本上一致的電動(dòng)機(jī)(10)的電流波形。
5.依照權(quán)利要求I的系統(tǒng)，特征在于使用被設(shè)置成優(yōu)化電動(dòng)機(jī)(10)的速度讀數(shù)的濾波器。
6.應(yīng)用到周期性負(fù)載的用于電動(dòng)機(jī)(10)的控制方法，該方法特征在于包括以下步驟 i)基于電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)速度(Vi)讀數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)(10)的平均速度RPMavwage ii)基于先前步驟的平均速度RPMaraage計(jì)算平均電壓(Vm)， iii)監(jiān)視電動(dòng)機(jī)(10)的瞬時(shí)速度(Vi), iv)通過瞬時(shí)電壓值(Vins)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(10)，該瞬時(shí)電壓值(Vins)通過將平均電壓(Vffl)乘以瞬時(shí)速度(Vi)與平均速度RPMaraage之間的除法結(jié)果而計(jì)算。
7.依照權(quán)利要求6的用于電動(dòng)機(jī)(10)的控制方法，特征在于其中所述步驟通過權(quán)利要求1-5中限定的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其應(yīng)用到被設(shè)計(jì)成驅(qū)動(dòng)周期性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和控制方法。本系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)(10)、至少一個(gè)電子控制單元(20)和至少一個(gè)電子電源單元(30)。電動(dòng)機(jī)(10)由電子電源單元(30)電驅(qū)動(dòng)，電子控制單元(20)電命令電子電源單元(30)，所述系統(tǒng)包括通過電子控制單元(20)實(shí)現(xiàn)的平均速度控制器，該平均速度控制器被設(shè)計(jì)成監(jiān)視電動(dòng)機(jī)(10)的瞬時(shí)速度(Vi)并且提供電動(dòng)機(jī)(10)的平均速度值，電子控制單元(20)被設(shè)計(jì)成從獲得的平均速度計(jì)算平均電壓(Vm)，電子電源單元(30)被設(shè)計(jì)成通過瞬時(shí)電壓值(Vins)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(10)，該瞬時(shí)電壓值(Vins)通過將平均電壓(Vm)乘以瞬時(shí)速度(Vi)除以平均速度的結(jié)果而計(jì)算。
文檔編號(hào)H02P7/18GK102714477SQ201080042276
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者C·E·舒亞雷斯, D·E·伯恩哈德利利, L·馮多科納爾, R·安德里希 申請(qǐng)人:惠而浦股份公司