[发明专利]永磁同步电动机的启动方法和飞机压气机

说明书

本发明公开了一种永磁同步电动机的启动方法，所述永磁同步电动机包括转子和定子，所述定子包括分别与多个相接通的绕组，转换电路将所述多个相与电源接通以便控制所述同步电动机的转子旋转，所述转换电路包括向DC‑AC转换器供电的DC‑DC转换器，所述DC‑AC转换器包括多个用于在多个连续的控制阶段控制所述转子的旋转的可控开关，所述方法包括：根据驱动表控制所述DC‑AC转换器的开关以便确定所述电动机转子的加速度，所述驱动表为每个控制阶段与所述开关的状态对应表。根据预定的加速度ACC确定电角度A(E1‑E2)，以及如果电角度A大于预定的阈值角度A_seuil，则发送控制改变信号Q(E3)。

技术领域

本发明涉及一种压气机的启动方法，尤其是向安装在飞机上的燃料电池供应氧气的方法。

背景技术

燃料电池里不同流体之间的电化学反应可产生电能。向此类燃料电池供应氢气和氧气，并使它们在其中发生反应即可产生电能。一般而言，压气机向燃料电池供应空气即可实现对燃料电池的氧气供应。

如图1所示，压气机1包括永磁同步电动机100，永磁同步电动机100的速度由“脉冲调幅”类型的转换电路200控制。公知地，电动机100包括转子和定子，定子包括能够根据所接收的电流产生磁场的绕组。在该示例中，电动机100包括三个相P1、P2、P3，每个相均由转换电路200控制。相P1、P2、P3接通电动机100的定子绕组。为能控制电动机100以170,000rpm左右的转速高速运转，转换电路200必须控制电动机100的相P1、P2、P3为高频率模式，例如5.5KHz左右。

上述转换电路200包括串联连接的DC-DC转换器210和DC-AC转换器220。DC-DC转换器210与电源2连接并作为输入端，与DC-AC转换器220连接则作为输出端以向DC-AC转换器220提供低于电源2的电压。DC-AC转换器220(也称为逆变器)包括多个开关T1-T6，通过控制这些开关可向电动机100的每个相P1、P2、P3提供所需的电流。以已知的方式，如图1所示，DC-DC转换器210和DC-AC转换器220均由驱动计算器300控制，以便准确地控制电动机100的相P1、P2、P3。

为了便于控制电动机100的转子的旋转，应当根据转子相对于定子的位置来精确地控制定子绕组中的电流。为了确定转子的位置，现有技术已提供若干解决方案。

根据第一种解决方案，专利WO2017/178752A1中公开了将三个霍尔传感器安装在电动机定子处，它们以120°的角度周向间隔分布，以便直接检测出转子的位置。但是，这种传感器的安装昂贵且麻烦。实际上，人们希望在不向电动机增加设备的情况下检测出转子的位置。

根据第二种解决方案，专利FR3028112A1中公开了通过观察电动机的电动势值来确定转子的位置而无需添加传感器。但是，这种解决方案只能在电动机处于稳定状态时实施。此外，这种解决方案无法控制电动机的启动，即过渡阶段。事实上，电动势值的观察仅与电动机的最小旋转速度有关。

实际上，为了实现启动，驱动计算器300包括图2所示的驱动表，该驱动表定义了多个连续的控制阶段S1-S6。每个控制阶段S1-S6确定相P1、P2、P3的电流控制，即开关T1-T6的状态(OFF 0或ON 1状态)，以便在确定的时间段D1-D6内施加预设的速度设定值V1-V6。换句话说，驱动表限定预设的加速度，以使电动机100启动，该预设的加速度在图3中由速度设定值Vc的线性斜率表示。然而，这种解决方案具有缺点。

事实上，驱动表是理论上的，没有考虑到电动机100的实际运行状况，特别是，电动机100轴承的紧固扭矩会随着下列因素的变化而发生变化：电动机的转速、使峰值电流变化的转换器电感值、电源2向压气机1输送的电压值、压气机1的运行温度、电动机100的制造公差等。实际上，电动机100的转子速度不遵循线性加速，实际的加速度存在波动，这使速度VR相对于速度设定值Vc的线性斜率产生波动，如图3所示，速度V随时间t变化。此波动导致电动机100反复减速/加速，这增加了电动机的磨损并可能阻止电动机的启动。