[发明专利]调节作为发电机运行的多相旋转电机的方法和设备、及使用其的多相旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于调节多相旋转电机的方法和设备，尤其是用于调节 交流发电机或交流发电机起动器类型的、包括激励线圈且作为发电机运行的 多相旋转电机的方法和设备。本发明也涉及利用该方法和设备的旋转电机。

背景技术

考虑到降低能耗，现在变得普遍的是当机动车暂停时停止其热机，并且 重新启动发动机马达以再次移动，这种方式对于驾驶员是自动的和完全透明 的。

由于交流发电机起动器的发展使这成为可能，其已经通过使用由电路控 制的电子功率系统带来高效率，该电路依靠主要基于微处理器或微控制器的 使用的数字技术。

此类技术的一个示例在文献US5317248中提供，其描述通过微控制器系 统产生无刷电子马达的相电流的PWM开关脉冲。

所利用的微控制器包括使能波形合成(称为开关信号的PWM(脉冲宽 度调制))的可编程延迟电路和中央处理单元二者，。

数字技术的应用的另一个示例在文献US20040108840中给出，其中描述 依靠微控制器基于产生的DC电压的采样值而驱动发动机的周期激励电流的 占空因数(duty cycle)的交流发电机或发电机的电压调节。

该调节器对于负载变化的响应时间看来是几秒或甚至几十秒。

随着现代机动车使用更多的和更复杂的电气设备，非常期望该设备来调 节车载电源使得对于负载变化具有更低的响应时间，从而避免“猎振 (hunting)”和振动现象。

当通过数字系统(微控制器、微处理器或可编程逻辑)调节交流发电机 或可逆电机时，调节原理引入与循环时间和计算延迟关联的伺服控制系统中 的相位延迟。

因此如果T是循环时间且Tc是由分离待控制的量(例如具体为电池电 压，但是例如还有激励电流)的时间定义的计算延迟。

在频率f以度数计的相位延迟θ(f)大致由下式表示：

θ(f)＝(T/2+Tc)*f*360°

在传统数字调节器中，控制循环时间T等于激励周期Te。对于每个激励 周期，调节回路(loop)刷新一次占空因数的值。由于一般能够在设计阶段 定义计算延迟以保持尽可能的低且与Te/2相比较小，因此调节回路中的延迟 极大地与功率晶体管的开关周期相关联。

从而存在调节带宽的实际限制，大约为Fe/8到Fe/10，其中Fe是激励频 率1/Te。

具体地，将激励频率选择为晶体管在开关期间的消耗功率的函数。该消 耗功率导致芯片温度的升高，芯片自身受使用的技术许可的最大结温的限制。 在开关元件的新的温度约束没有提高的情况下，该频率因而无法增加。

发明内容

本发明因此打算改进调节带宽，而不用修改激励电流的开关频率。

其确切的目的是一种调节作为发电机运行的包括激励线圈的多相旋转电 机的方法，在该类型的发电机中DC电压被伺服于预定设置点，通过整流由 所述电机依靠微控制器或类似物按照所述DC电压的采样值的函数控制周期 激励电流的占空因数而产生的AC电压来产生所述电压，

根据本发明，在所述激励电流的循环期间由所述微控制器两次确定所述 激励电流的占空因数的值。

根据一个特定实施例，占空因数的值大致在所述循环的开始处和大致在 所述循环的中间处被确定。优选地，占空因数的值刚好在所述循环的开始之 前和刚好在所述循环的中间之前被确定。

所述确定优选地包括计算分别作为所述DC电压的第一和第二值的函数 的第一和第二开关时间，所述DC电压的第一和第二值分别在所述循环的大 致开始处和中间处被采样。

非常有利地是，所述激励电流的建立由以下产生：在所述循环的第一半 期间所述第一开关时间段和时钟信号的递减计数的第一结果相等，以及所述 激励电流的切断由以下产生：在所述循环的第二半期间所述第二开关时间段 和所述时钟信号的递增计数的第二结果相等。

可替换的，所述激励电流的建立由以下产生：在所述循环的第一半期间 所述第一开关时间段和时钟信号的递增计数的第一结果相等，以及所述激励 电流的切断由以下产生：在所述循环的第二半期间所述第二开关时间段和所 述时钟信号的递增计数的第二结果相等。

本发明也涉及一种用于调节作为发电机运行的多相旋转电机的设备，该 电机产生DC电压，所述设备适于实现上述方法，此类型的设备包括：

-微控制器或类似物；