[发明专利]电机的控制

说明书

本发明涉及电机的控制。

当电机的永磁转子旋转时，在电机的绕组内感应反电动势。当转子加速时，该反电动势的数值增加。所以变得越来越难以驱动功率至电机中。为了克服这个困难，可以在反电动势开始前励磁绕组。

因为反电动势随转子的速度而增加，励磁领先反电动势的提前角随着转子转速理想地增加。然而，这另外需要进行高速(on-the-fly)计算以计算对于转子的该速度需要的提前角，并且之后基于提前角和转子转速计算励磁时间。

第一方面，本发明提供一种控制电机的方法，该方法包括在一电机的速度范围内在绕组中的反电动势过零之前固定的提前时间励磁电机的绕组。

通过在固定时间段在反电动势之前励磁绕组，绕组被提前一角度励磁，该角度随转子速度而改变。具体地说，提前角与转子的速度成比例地增加。因此，当电机加速时，电流在增加的早期被驱动至绕组中。由此，更多功率被驱动至绕组内。而且，通过使用固定的提前时间，不需要对应被用于特定转子速度的提前角进行高速计算。因此，固定的提前时间的使用提供了确保增加的功率随电机加速而被驱动至电机中的极好方法。

优选的是，固定的提前时间随用于励磁绕组的励磁电压而改变。更优选的是，该提前时间随励磁电压降低而增加。因此，励磁电压越低，电流被越提早驱动至绕组内，以对该较低的电压进行补偿。因此，可获得相似的输出功率而与励磁电压无关。

本方法可包括储存用于多个电压水平的控制值的查找表，根据励磁电压的水平从该查找表选择控制值，并在过零前在由该控制值限定的时间内励磁绕组。于是，这简化了电机的控制。

有利的是，该方法包括励磁绕组，监测代表绕组中的反电动势的信号，和响应检测该信号的边缘而在一段驱走时间(drive-off time)持续励磁绕组，其中该驱走时间与提前时间成比例。

本方法优选包括顺序地励磁绕组和使绕组续流。然后在过零之前固定的提前时间励磁绕组，且使绕组续流经过续流时间。在反电动势降低的区域中，对于给定水平的电流可获得较小的扭矩。因此，通过使绕组在该区域中续流，可获得更高效率的电机。附加地，由于绕组中的反电动势下降，万一励磁电压超过该下降的反电动势，可能出现电流峰值。通过在下降的反电动势区域中使绕组续流，可避免电流峰值，于是可以获得更平滑的电流波形。

理想的是，在所述速度范围内固定续流时间。于是，这可简化电机的控制。

理想的是，续流时间随用于励磁绕组的励磁电压而改变。更优选的是，续流时间随励磁电压降低而减少。因此，对于越低的励磁电压，电流被越提早驱动至绕组内，以对该越低的电压进行补偿。因此，可获得相似的输出功率而与励磁电压的水平无关。

本方法可包括储存用于多个电压水平的控制值的查找表，根据励磁电压的水平从该查找表选择控制值，和在由控制值限定的时间内使绕组续流。于是，可简化电机的控制

本方法可以包括励磁绕组、监测代表绕组内的反电动势的信号、响应检测该信号的边缘而持续一段驱走时间励磁绕组，及使绕组续流。由此驱走时间与提前时间和续流时间之和成比例。最终结果是，励磁发生于信号的边缘之前、与该提前时间成比例的时间内。

有利的是，每个电半周期包括信号驱动时间段和单个续流时间段。然后，绕组在驱动时间段被励磁而在续流时间段进行续流。在续流时间段之后，绕组被换流。

本方法可包括在低速和高速之间加速电机，且在加速过程中固定提前时间。因此，随着电机在两种速度之间加速，在增加的提早时间处电流被驱动至绕组内。

提前时间被固定时所在的速度范围可以跨越至少40Krpm。

第二方面，本发明提供一种用于电机的控制系统，该控制系统执行如前面任一段中描述的方法。

控制系统可包括电流控制器以限制励磁过程中绕组中的电流。这可防止绕组中形成可能损坏控制系统的部件或使得电机的磁体消磁的过电流。

控制系统还可包括逆变器，门驱动模块和驱动控制器。而驱动控制器产生一个或多个控制信号以控制绕组的励磁，门驱动器模块响应该控制信号控制逆变器的开关。

第三方面，本发明提供一种电池供电产品，其包括如前述任一段中描述的控制系统和电机。控制系统则利用电池的电压励磁绕组。控制系统可使用依赖于电池组的电压水平的固定的提前时间。具体地说，控制系统可随电池组放电而增加提前时间。

第四方面，本发明提供一种真空吸尘器，其包括如前述任一段中描述的控制系统和电机。

电机优选为永磁马达，且更优选为单相永磁马达。