[发明专利]开关磁阻电机中的电流控制装置

说明书

本发明涉及一种开关磁阻电机(SRM)中的电流控制装置，特别是，涉及一种开关磁阻电机(SRM)中的电流控制装置，其中该装置可通过将电流命令单元所命令的电流控制信号与实际提供给SRM的电流进行比较来寻找电流误差，然后通过补偿对应于比较电流误差的电流值由命令电流附近的电流来操作SRM，由此减小电机转动时由转矩波动所引起的噪声，并且提高电机的效率。

通常，开关磁阻电机(SRM)是一种磁阻电机，其主要包括：多相定子，其可通过绕制电枢线圈产生磁力；转子，其可通过按照齿的相对位置所产生的磁吸力和由定子所产生的磁力而转动；和位置检测单元，其具有位置检测检测单元和传感片，并且可通过随转子位置的变化来分辨预定角度而由传感位置检测脉冲来检测转子的位置。在这里，许多齿是对称地形成在转子上，并且电枢线圈则对称地绕制在每个多相定子上。位置检测检测单元通过检测转子的位置来输出位置检测脉冲，并且与位置检测脉冲同步，由此持续地驱动多相电枢线圈。

提供给电枢线圈的电力可通过开关元件来控制，其中电枢线圈可绕制在多相定子上。此时，通过与位置检测单元的位置检测脉冲同步地将输入脉冲信号提供给开关元件的控制端而持续地改变转子与定子之间的激励状态，会由磁吸力而在转子上产生对应于输入脉冲信号的前向转矩。另外，在不改变特定激励状态的情况下，可能会在预定位置上使转子停止。还有，通过控制所输入脉冲信号的相位，其中所输入脉冲信号基于电感达到最大时的位置提供给开关元件，会产生反向转动力。如上所述，可以将各种方向上的控制操作广泛地应用于洗衣机等。

此时，为了持续地改变每相的激励状态，必需检测转子的位置。

已经公开了许多涉及SRM的现有技术，如USP4,748,387，“用以精确地控制转子起始位置的DC无刷电机驱动方法和装置”，其于1988年5月授权；USP4,990,843，“磁阻电机”，其于1991年2月授权；USP5,111,095，“多相开关磁阻电机”，其于1992年5月授权；USP5,461,295，“通过电流分布控制来降低开关磁阻电机中的噪声”，其于1995年10月授权；和USP5,539,293，“在可解码角度位置方面具有特征的转子位置编码器”，其于1996年7月授权。

图1是示意图，其表示常规SRM的内部结构。它表示出具有A,B和C三相的SRM。

在常规SRM1中，电枢线圈L绕制在位于转子2周围的定子3的铁芯上。当给电枢线圈L通电时在转子2和定子3铁芯之间的磁化作用，会由磁吸力产生转矩。通过持续地给每相A,B和C电枢线圈L通电，可以获得能够使转子2转动到所需方向上的结构。

另外，在常规SRM1的内部，如图2所示，传感片7连接于转子2上，其中沿同心圆周上形成有许多狭缝6。具有光发射元件和光接收元件的光传感器(未示出)可面向狭缝6定位。因此，由光发射元件发出的光可通过传感片7的狭缝6来传递，然后入射到光接收元件上，由此可产生预定的检测脉冲。因此，就使检测转子的位置成为可能。

如上所述，按照受检转子2的位置，通过控制施加于将要描述的逆变器单元上的开关脉冲可产生前向转矩或逆向转矩。另外，在不改变任何特定激励状态的情况下，可以使转子停在预定位置上。

图3是表示按照转子2与许多定子3铁心中的铁心的相对位置的电感的波形图。在这里，当图1所示转子2以箭头方向转动时，会形成起电信号波形。

如图3所示，当转子2接近定子3铁心中任何相的铁心时，电感L会增加。当转子2与任何相铁心对准时，电感L达到其最大值。另外，当转子2离开具有任何相的铁心时，电感L会降低。通常，可设计开关脉冲在基于电感L增加的时候提前0-7.5度的位置上均匀地输出，其与转速无关。

由于上述操作特性，使人们认识到，SRM具有超耐环境特性，并且在其没有整流限制时可以在高速下产生高转矩。另外，当SRM为无刷时，可以很容易进行修理。然而，在使用开关脉冲控制相位电流不精确的情况下，SRM的操作特性会变得极差。

现将说明阻碍相位电流精确控制的主要因素。当电流命令单元所命令的电流控制信号与实际提供给SRM的电流之间的电流误差超过允许值，并且电流误差累积并散布时，SRM将不会正常操作，并且会产生不均匀的转矩。因此，当常规SRM的电流控制装置不能有效地除去或补偿累积并散布的误差电流时，转矩会衰减并会产生噪声，由此导致SRM整个效率的降低。