[发明专利]无刷永磁电机的控制方法

说明书

一种控制无刷永磁电机的方法。该方法包括当在高于50krpm的速度下操作时,在相对于电机的绕组中的反电动势的过零点延迟的时刻处换向电机的绕组。

技术领域

本发明涉及控制无刷永磁电机的方法。

背景技术

对改善无刷永磁电机的效率的需要日益增长。

发明内容

本发明提供了一种控制无刷永磁电机的方法,该方法包括当在高于50krpm的速度下操作时,在相对于电机的绕组中的反电动势的过零点延迟的时刻处换向电机的绕组。

在高于50krpm的速度下，每一个电半周期的长度相对较短，并且反电动势的幅值相对较大。这两个因素都建议必须提前换向，以便于驱动充分的电流且由此功率到相绕组，以便于保持这样的速度。然而，申请人发现，一旦电机处于该速度，电机效率的改善可以通过延迟换向被实现。对于永磁电机，扭矩电流比在相电流的波形与反电动势的波形相匹配时最大。电机效率的改善由此通过成形相电流的波形为使得它更好地匹配反电动势的波形而被实现。在反电动势过零点附近相电流比反电动势更快地升高的情况下，提前换向将使得相电流快速领先于反电动势。通过直到在反电动势过零点之后延迟换向，相电流的升高可以更紧密地跟随反电动势的升高。结果，电机的效率可被改善。

该方法可包括当操作在跨至少5krpm(更优选地至少10krpm)的速度范围上时在相对于反电动势的过零点延迟的时刻处换向绕组。结果，电机效率的改善可以在相对较大速度范围上实现。

用于激励绕组的电源电压的变化将影响相电流升高的速率。电机速度的变化将影响电半周期的长度，且由此影响反电动势升高的速率。此外，电机速度的变化将影响反电动势的大小，且由此影响相电流升高的速率。因此，该方法可包括延迟一延迟时段换向，且响应于电源电压和/或电机速度的变化而改变延迟时段。这于是具有当电机在一范围的电源电压和/或电机速度上操作时改善电机效率的益处。此外，驱入到绕组的电流的量且由此功率的量对电源电压和/或电机速度的变化敏感。通过响应于电源电压和/或电机速度的变化而改变延迟时段，对电机的输入或输出功率的更好的控制可以被实现。

该方法可包括响应于电源电压的升高和/或电机速度的降低而增大延迟时段。当电源电压的大小增大时，相电流以较快的速度升高。当电机速度减小时，反电动势以较低的速率升高。此外，反电动势的大小减小且由此相电流以较快的速度升高。通过响应于电源电压的升高和/或电机速度的降低而增加延迟时段，相电流的波形可以响应于电源电压和/或电机速度的变化而更好地匹配反电动势的波形。结果，当电机在一范围的电源电压和/或电机速度上操作时电机效率可被改善。

该方法可包括将每个电半周期分为传导时段和随后的续流时段。绕组然后在传导时段期间被激励，且在续流时段期间被续流。此外，该方法可包括将传导时段分为第一激励时段、另一续流时段和第二激励时段，且绕组可在每个激励时段期间被激励，且绕组可在另一续流时段期间被续流。尽管换向被延迟，相电流仍可以比反电动势更快的速率上升。结果，相电流会最终领先于反电动势。次续流时段用于短暂地阻止相电流的升高。因此，在传导时段期间，相电流可更紧密地跟随反电动势的升高，由此改善效率。

该方法可包括当在第一速度范围上操作时在相对于反电动势的过零点延迟的时刻处换向绕组,且当在第二速度范围上操作时在相对于反电动势的过零点提前的时刻处换向绕组,且第二速度范围高于第一速度范围。当在第一速度范围上操作时，在过零点附近，相电流以比反电动势更快的速率升高。因此，通过延迟换向，电机效率的改善可以被实现。当在第二速度范围上操作时，每个电半周期的长度更短，且由此反电动势以较快的速率升高。此外，反电动势的大小较高且由此相电流以较低的速度升高。因此，反电动势以较高的速率升高，但是相电流以较低的速率升高。结果，相电流可以比反电动势更慢的速率上升。延迟换向于是将仅能够使得电机的效率变差。此外，如果换向被延迟，在第二速度范围上操作时可能不能将充分的电流和功率驱入到绕组中。因此，通过在第一速度范围上使用延迟换向和在第二速度范围上使用提前换向，电机的效率可以在两个速度范围上被改善。