[实用新型]无传感器的电动机控制

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于控制电动机的系统和方法。

背景技术

电动机一般包括被称为定子的静止部件和被称为转子的旋转部件。当使用驱动波形激励电动机时，转子在定子内（或围绕定子）旋转。感应电动机（有时也称为异步电动机）是一类电动机，其中通过电磁感应而非与转子的直接电连接来将电力提供给转子。

对于同步电动机，被提供给感应电动机的定子的驱动波形产生随着驱动波形的AC振荡而及时旋转的磁场。感应电动机的转子与定子磁场相比以更低的速度旋转。这种也被称为“转差（slip）”、“转差频率”或“转差速度”的旋转速度之差导致转子绕组中变化的磁通量，这在转子绕组中感应出电流。感应电流进而在转子绕组中产生磁场，这些磁场与定子产生的旋转磁场相反，从而引起转子的旋转运动。转子加速，直到感应的转子电流与转子转矩的大小平衡了施加的负载。由于同步速度旋转不会导致感应的转子电流，因此，感应电动机在正常的正向运行期间总是以低于同步速度的速度运行。

当驱动波形的频率低于转子频率时（例如在所设计的电动机速度在操作期间被电动机控制器减小的情况下），定子产生的旋转磁场在转子上感应出与转子运动相反的旋转压力并减小电动机速度。在此操作制动模式中，转子和施加的负载的惯性在定子中导致可激励外部电动机部件（例如，给电动机提供电力的DC总线）的电压。

一种公知的控制电动机的方法是磁场定向控制或“FOC”。磁场定向控制涉及使用三个电动机输入变量控制电动机，这三个变量包括电压幅值、电压角度和频率。由于定子电流与输出转矩以及电动机的其它操作特性密切相关，因此适合使用磁场定向控制方法以根据目标定子电流操作电动机。但是，在高电动机速度上使用磁场定向控制操纵定子电流的效率较低，因为电动机在最大电压水平处或附近执行操作，消除或减少了一个输入变量（电压幅值）。

以上部分提供了与本公开相关的背景信息，此信息不一定是现有技术。

发明内容

本发明的实施例通过提供一种控制电动机的改进系统解决了上述问题，所述电动机能够根据电动机的操作速度在不同操作模式中执行操作。

根据本发明的实施例构造的电动机控制系统包括：功率逆变器；控制电路，该控制电路被配置为根据基于电压的控制模式中的目标电压或根据基于电流的控制模式中的目标电流控制所述功率逆变器；以及控制器，该控制器用于将所述控制电路的操作在所述基于电压的控制模式与所述基于电流的控制模式之间切换。

在相关实施例中，所述控制电路包括用于产生和/或调解电动机控制信号的多个调节器。第一调节器接收差分速度信号并基于所述差分速度信号产生参考电流信号的产生转矩的分量i_qref，所述差分速度信号表示参考电动机速度与估计的电动机速度之差。第二调节器接收参考速度信号并产生所述参考电流信号的产生磁通的分量i_dref。

第三调节器接收差分i_q信号并产生参考电压信号的产生转矩的分量V_q，所述差分i_q信号表示i_qref与估计的实际的电动机驱动波形的产生转矩的分量i_q之差。第四调节器接收差分i_d信号并基于所述差分i_d信号产生所述参考电压信号的产生磁通的分量V_d，所述差分i_d信号表示i_dref与估计的实际的所述电动机驱动波形的产生磁通的分量i_d之差。

在本发明的另一实施例中，一种操作电动机控制系统的方法包括：如果参考电动机速度处于第一速度范围内，则根据目标电流产生第一电动机驱动信号，并且如果所述参考电动机速度处于第二速度范围内，则根据目标电压产生第二电动机驱动信号。所述方法进一步包括当所述目标速度在所述第一速度范围与所述第二速度范围之间变化时，将所述电动机控制系统的操作在产生所述第一电动机驱动信号与产生所述第二电动机驱动信号之间自动切换。

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一组选择的概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。根据下面对实施例和附图的详细描述，本发明的其它方面和优点将变得显而易见。

附图说明

下面参考附图详细地描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的实施例而构造的电动机系统的框图。