[发明专利]用于控制无刷电机的方法以及控制系统

说明书

技术领域

本发明首先涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于控制电子换向式无刷电机的方法，在该方法中，三相交流电源电压被整流成中间电路直流电压(Zwischenkreis-Gleichspannung)，并且将这个直流电压通过一精简型中间电路(schlanken Zwischenkreis)提供给一逆变器，该逆变器能够通过电机控制器凭借可变的调节系数而得以控制，以便使电机换向并调节电机转速，这样，通过一定的、在调节系数上可进行变化的电压脉冲就可形成近似于正弦波形的电机电流，其中，不带滤波电容器或者至少不带电解电容器的精简型中间电路被构造为具有至少一个薄膜电容器，因此具有相应较小的中间电路阻抗，特别是具有较小的中间电路电容，这样，所述中间电路直流电压会附带周期性的干扰量，此时，为补偿干扰量，利用一补偿系数来影响调节系数，从而在中间电路中，使中间电路直流电压与由此产生的中间电路电流在整个时间变化过程中的乘积保持恒定。

此外本发明还涉及一种相应的、如权利要求6的前序部分所述的按照本发明所述方法工作的控制系统。

背景技术

众所周知，在电子换向式无刷电机，也就是EC电机中，通过用PWM方式控制的逆变器(PWM＝脉冲宽度调制(pulse width modulation)＝Plusbreitenmodulation)可以用中间电路直流电压产生用于电机绕组相带的相电压，而且通过改变PWM控制器的占空比，即所谓的调节系数，还能调节电机转速。中间电路直流电压一般是由单相或者尤其是三相交流电源电压通过整流产生，在这种情况下，首先利用通过无控桥式整流器首先产生强烈波动形的脉冲直流电压。在三相电源电压频率为通常的50Hz时，整流得到的电压以300Hz的脉冲频率脉动。因此实际上需要通过至少一个滤波电容器(必要时尚需附加滤波轭流圈)进行滤波。由于滤波电容器为此实际需要相当大的电容值，一般采用电解电容器(Elkos)，但是，电解电容器在实际的使用中是有缺点的，特别是其结构体积大，而使用寿命短。

因此，目前具有这样的趋势，即完全不用滤波电容器或者至少不用电解电容器，其中在第二种情况下，采用的是电容较小但使用寿命长的薄膜电容器。为此称之为“精简型中间电路”。然而在这种情况下会出现残余波动作为干扰量传递到电机转矩之上的缺点。脉动的转矩或者说转矩的波动会导致形成较强的噪声，这种噪声尤其在电机被用来驱动风扇时是极其扰人的。

因此设计进行干扰量补偿已是公知技术，在干扰量补偿技术中，求出干扰量倒数，并用一补偿系数影响调节系数，从而使得在中间电路中，中间电路直流电压与通过逆变器所产生的中间电路电流的乘积在整个时间变化过程中保持恒定。因此，这种对波动的中间电路直流电压的补偿将使电机的功耗保持恒定。所述中间电路直流电压的逆函数(inverse Function)与电机的调节系数是相叠加的。因此，每当中间电路直流电压变小/变大时，电机调节系数就相应地增大/减小，从而使中间电路电流与中间电路直流电压的乘积保持恒定。这也意味着，每当中间电路直流电压变小时，中间电路电流必须变大。

在EP 2 164 164 A1中示出的用于控制无刷电机的相应控制系统中设计采用了一特殊种类的干扰量补偿技术，也就是动态优化型干扰量补偿技术。在这种技术中，在运行期间通过监测实际转矩的大小，测出相应干扰量补偿对实际转矩的影响效果，并且通过改变补偿值或者说补偿系数对该影响效果进行周期性地优化，从而使转矩波动最小化，并因此也使形成的噪声降低到最小程度。

在实际的应用中，干扰量补偿技术与精简型中间电路相结合可能带来如下缺点，即在中间电路中出现不允许出现的过压现象。因为逆变器通常装备有过压断路器，以在出现高出允许值的电压时保护电子零件，但是这种断路器可能会意外地切断电机运行。这种情况在驱动关乎安全关系的装置，例如驱动风扇时，可能会因为使待冷却装置过热而造成其他间接损害。

发明内容

本发明的基本目的在于，提供一种开头所述类型的方法并且创造一种相应的控制系统，以便扩大电机的工作范围，使得电机在本来易出故障的工作范围中也能维持正常运转。

依据本发明，上述目的是通过具有如权利要求1或权利要求2所述特征的方法以及通过如权利要求6或权利要求7所述的控制系统实现的。其它的有利设计方案包含在各从属权利要求中。