[发明专利]用于控制开关磁阻机的控制系统、开关磁阻机、装置和方法

说明书

本文涉及一种用于控制开关磁阻机的控制系统，包括：包括转子极的转子；包括各组定子极的定子，每一组包括包含相绕组的定子极。转子可通过对各组定子极进行顺序供电来移动。控制系统被配置成控制该供电，并且包括相电流传感器，该相电流传感器用于提供各组定子极的相电流信号，该相电流信号指示各组定子极中的一组定子极中的相电流的量。该控制系统包括处理器，该处理器用于在为各组定子极供电之际或者在转子的预定位置获取相电流信号并基于所获取的相电流信号来确定用于控制对相应的一组定子极的供电的定时。

技术领域

本发明涉及一种用于控制开关磁阻机的控制系统，该开关磁阻机包括：包括一个或多个转子极的转子；包括一组或多组定子极的定子，每一组包括包含相绕组的一个或多个定子极，以使得每一相绕组与各组定子极中的相应的一组定子极相关联；其中转子可通过经由为相绕组供电对各组定子极进行顺序供电来相对于定子移动；其中该控制系统被配置成控制对各组定子极的供电。本发明进一步涉及一种控制如上所述的开关磁阻机的方法，该方法包括由控制器控制对各组定子极的供电。本发明进一步涉及一种开关磁阻机以及一种装置，诸如发电机或车辆。

背景技术

所公开的本发明涉及对开关磁阻(SR)电机的控制，尤其涉及对在连续导通模式中操作的开关磁阻机的控制。在开关磁阻机中，在低速下，转矩主要可通过经由开关功率电子器件控制相电流的幅值来调节。当关断开关元件时，相电流快速降至零。最大转矩取决于相电流极限。在中速下，峰值电流可通过控制接通相的相对转子位置来调节。由于增加的反电动势(EMF)，即使开关元件保持活动，电流也将减小。关断该相后电流轨迹较小，这可能会导致产生的转矩较小。当速度增加时，必须使接通角提前才能达到相同的峰值电流。关断该相后的电流轨迹也变得更大。

在上文中，提及‘低速’和‘中速’，这些术语当然没有标识确切的速度范围，其中开关磁阻机根据上述特性来操作。但是，本领域技术人员将理解，适用的速度范围在很大程度上取决于精确的电机设计和因开关磁阻机而异的其他参数。因此，无法将术语‘低速’和‘中速’链接到直接可标识的速度范围。通常，低速和中速范围至少具有以下共同点，即在关断该相后和下一相开始之前，相电流下降并变为零。在开始下一换流之前电流总是达到零的情况称为‘不连续导通模式’。

然而，从一定速度开始，电流轨迹将达到下一换流将开始的角度。减小闭合角(dwell angle)(接通和关断该相之间的夹角)可以避免这种情况，但是随着速度的增加，功率也会降低。另一种可能性是将电机控制在‘连续导通模式’中，也被称为‘连续电流模式’。在该模式中，相电流在换流之间没有变为零。这使得预测由某些点火角(firing angle)产生的相电流波形变得更加困难，因为它取决于先前换流结束时的电流。各种属性，诸如但不限于相电阻和功率电子器件压降，因此对所得相电流波形具有显著影响。在具有固定的点火角且没有其他控制方式的情况下，电流波形乍看似乎在连续导通模式下稳定，但由于环境条件的变化，它将连续变化。例如，在测试台上，可以观察到当电机线圈温度变化时电流波形连续变化，而点火角保持不变。与不连续导通模式相比，点火角的很小变化会对所得波形产生很大影响。这使得在不连续和连续导通模式之间的转换变得困难，尤其是在电机模型的精度不是非常好或者环境条件未被确切知晓的情况下。这例如由于产生不期望的转矩或产生不足的转矩而导致电机的性能不足。

为了在连续导通模式中创建稳定且可预测的电流波形，需要某种反馈控制。在本领域已经提出了各种改进建议。例如，一些解决方案基于对峰值电流的控制以实现对连续导通模式的控制。然而，这需要相当复杂的算法来在换流期间找到峰值电流。

发明内容

本发明的目的是提供允许克服现有技术中的问题并使得能够以有效且相对直接的方式控制连续导通模式中的开关磁阻机的控制系统。