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CN201480073094.3 用于无刷电机控制的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请是于2013年11月13日提交的美国临时专利申请第61/903, 745号的非临时申请案并且要求其权益,其全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术

1、技术领域

示例性实施例大体上涉及电机,并且更加具体地涉及电机的控制。

2、相关发展简介

通常,需找可变(或者开关)磁阻马达(VRM)来作为无刷直流马达的成本有效替代。可变磁阻马达不需要磁铁并且其机械构造简单,然而,由于例如相位电流、转子电气位置、扭矩和几何结构之间的高度非线性关系,所以可变磁阻马达用于精确控制的用途仍然具有挑战性。可变磁阻电机的精确控制的其中一个主要挑战在于:在转子的任何给定位置处提供平稳且无涟波的预先详细说明扭矩。可变磁阻马达内在的扭矩涟波可以是由于建模不确定性。因此,可变磁阻马达的性能可以取决于使期望的扭矩与相位电流和位置相关的准确换向模型的存在。此外,典型的反馈环路(如传统的现成放大器中的)通常针对固定电感设计且最佳地微调,可变磁阻马达通常不具有固定电感。在可变磁阻马达中,马达线圈或者绕组电感中的变化是期望的,这是因为这是可变磁阻马达生成机械扭矩的主要机构。

例如,在机器人伺服应用中,伺服性能可以受到致动器或者马达的动态响应的影响。缓慢马达响应可以限制伺服系统的响应速度。在机器人伺服应用中使用马达作为致动器,通常假设马达响应比伺服环路快至少一个数量级并且在系统模型中通常忽视该马达响应,在无刷直流马达中尤其是如此。然而,可变磁阻马达具有相当缓慢的响应从而可以保证对换向策略进行一定调节以便补偿缓慢响应。这样,可以需要对用于定位伺服应用的可变磁阻马达驱动器进行大体上的瞬时扭矩控制。瞬时扭矩控制可以通过例如数字电子控制器来提供,数字电子控制器可以通过作为马达位置和所需要的瞬时扭矩的函数的每个马达相位来控制电流。根据马达位置和扭矩确定每个马达相位中所需要的电流可以称为电流换向。在三相永磁无刷马达(其中,三相位电流隔开120度)中,通过每个马达绕组的电流是正弦曲线并且是转子位置和扭矩的独特限定的函数。另一方面,可变磁阻马达中的相位电流不是正弦曲线,而是具有源自马达扭矩曲线的形状。马达的马达扭矩曲线是从马达模型的有限元分析测量出的或者确定出的。通常,对于开关磁阻马达,扭矩可以是马达位置以及每个相位电流的函数。电流换向的目的是确定每个马达相位中的作为马达位置和马达扭矩的函数的所需电流。有利的是,在控制可变磁阻马达时使扭矩涟波的效果最小化。同样有利的是提供最佳换向方案,该最佳换向方案提供方法来计算每个马达相位中的电流从而完成一个或多个最优化准则。进一步有利的是提供控制系统,该控制系统缓和针对可变磁阻马达的准确换向模式的依赖性。

附图说明

在下面的说明书中结合附图对所公开的实施例的上述方面和其它特征进行了解释,在附图中:

图1A至图1D是根据所公开的实施例的方面的基底处理工具的示意图;

图1E和图1F是根据所公开的实施例的方面的可变磁阻马达的部分的示意图;

图2示出了根据所公开的实施例的方面的示例性表;

图3示出了根据所公开的实施例的方面的另一个示例性表;

图4是根据所公开的实施例的方面的在图1E和图1F中示出的可变磁阻马达的部分的示意图;

图5是根据所公开的实施例的方面的等扭矩生成站的示意图;

图5A示出了根据所公开的实施例的方面的流程图;

图6示出了根据所公开的实施例的方面的等扭矩曲线表的部分;

图7示出了根据所公开的实施例的方面的示例性对照表;

图8A和图8B示出了根据所公开的实施例的方面的关于转子位置的示例性相位电流表;

图9A和图9B示出了根据所公开的实施例的方面的关于转子位置的示例性马达输入功率表;

图10A和图10B示出了根据所公开的实施例的方面的等扭矩曲线表的部分;

图11A和图11B是根据所公开的实施例的方面的可变磁阻马达的部分的示意图;

图12和图13示出了根据所公开的实施例的方面的运输设备及其控制系统的示意图;

图14和图15示出了根据所公开的实施例的方面的示例性对照表;

图16示出了根据所公开的实施例的方面的示例性对照表;以及

图17示出了根据所公开的实施例的方面的流程图。

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