电机加速装置和方法
【专利说明】电机加速装置和方法
[0001]相关领域的交叉引用
[0002]本申请要求2013年10月16日递交的名称为“Motor Accelerat1n Apparatusand Method”的韩国专利申请N0.10-2013-0123528的权益，该申请的全部内容通过引用被合并于本申请中。
技术领域
[0003]本发明涉及电机加速装置以及电机加速方法。
【背景技术】
[0004]开关磁阻电机(SRM)是已经被使用超过150年的老式电机中的一种。因为功率半导体已经被研制出，这种传统类型的磁阻电机已经成为著名的开关磁阻电机以满足可变驱动的需要。
[0005]‘开关磁阻’是由S.A.Nasar命名的，这意味着SRM的两个主要特征。
[0006]首先，表述“开关”意味着电机应该一直以连续的开关模式被操作。根据新型功率半导体的研发和进展，这个术语已经在应用新型功率半导体后被使用。
[0007]其次，表述“磁阻”意味着双凸极式结构，在这种结构中转子和定子通过变化磁阻磁路来操作。
[0008]在20世纪60年代，诸如Nasar、French、Koch和Lawrenson的学者们已经使用功率半导体设计了与结构上相似的步进电机不同的连续模式控制。
[0009]在那时，由于只有功率半导体晶闸管具有控制相对高的电压和电流的功能，所以其被用于控制开关磁阻电机。
[0010]现今，功率晶体管、栅极关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等已经被研发并且用于各种额定功率范围以控制SRM。
[0011]SRM具有非常简单的结构。SRM不包括永磁体、电刷和换向器。在这种SRM中，定子包括凸极并且具有钢板被堆叠的结构，并且绕组被独立连接到各自的相和封闭的定子极，在该绕组周围围绕着彼此串联连接的线圈。
[0012]与定子相似，转子不包括线圈，具有钢板被堆叠的结构，并且包括凸极。因此，由于定子和转子两者都具有凸极结构，SRM可以被认为具有双凸极式结构。
[0013]由于这种简单结构，可靠性被增强并且生产成本被减少，以使SRM将很可能代替变速驱动器。
[0014]在SRM的这种控制中，感应在异常操作中的突然的电流峰值的电流传感器可以被使用以中断电流，使得与不具有这种电流传感器的SRM相比可以防止IGBT和FET损害。
[0015]但是在SRM的这种控制中，在初次启动或加速时需要大转矩以使峰值电流变得更大。
[0016]当这种情况发生时，存在以下问题:电流传感器感应在初次启动或加速时的过电流而中断电机电流。
[0017][现有技术文件]
[0018][现有技术文件]
[0019](专利文件I)日本专利公开申请N0.2012-005275
[0020](专利文件2)韩国专利公开申请N0.2001-0036470
【发明内容】
[0021 ] 本发明致力于提供电机加速装置以及电机加速方法，其防止在使用电流传感器的SRM电机控制中的电机在正常区段中被中断。
[0022]根据本发明的第一优选实施方式，于此提供一种电机加速装置，包括:整流单元，将家用电源转换为直流(DC)电压以输出转换的DC电压；开关变换器，以交流方式开关来自所述整流单元的DC电压输出以驱动两相开关磁阻电机(SRM);以及微处理器，在初次加速两相SRM时控制开关变换器以使初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下的闭合角，并且启动超前角控制。
[0023]微处理器一旦接收到开启信号就可以控制开关变换器以针对一确定时间周期为两相SRM的绕组提供低电流。
[0024]微处理器可以为开关变换器提供具有4%或更低占空比的PWM信号以为两相SRM的绕组提供低电流。
[0025]当初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下的闭合角时，微处理器可以为开关变换器提供具有增大的占空比的PWM信号。
[0026]微处理器可以控制开关变换器以使当初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下的闭合角时，超前角控制被启动。
[0027]当闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角并且接着被保持时，微处理器可以针对一确定时间周期以所述超前角从给定超前角增大的方式来执行超前角控制。
[0028]开关变换器可以包括:在两相SRM的两个绕组的每一者中的一对上下开关，该上下开关相互串联连接在对应绕组的上部和下部；以及一对二极管，每个二极管被布置在两相绕组中的每一者的端子处以被连接到电源端子，其中微处理器在一对上下开关被同时开启时通过调节开启时间控制超前角，及通过调节开启时间控制闭合角。
[0029]微处理器可以包括:超前角控制器，通过控制开关变换器执行超前角控制；闭合角控制器，通过控制开关变换器执行闭合角控制；以及速度调节器，在初次加速两相SRM时控制闭合角控制器以使开关变换器的初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下的闭合角并且通过控制超前角控制器来启动开关变换器的超前角控制。
[0030]微处理器可以进一步包括PWM占空控制器，为开关变换器提供具有4%或更低的占空比的PWM信号并且当初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下的闭合角时为开关变换器提供具有增大的占空比的PWM信号。
[0031]微处理器可以进一步包括负转矩判定器，确定在两相SRM中是否已经产生负转矩，如果在两相SRM中已经产生负转矩，则控制超前角控制器以使超前角被增大并且控制闭合角控制器以使闭合角被减小。
[0032]根据本发明的第二优选实施方式，提供了一种电机加速方法，包括:(a)通过微处理器为开关变换器提供低电流以初始驱动两相SRM;以及(b)通过微处理器控制开关变换器以使初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下的闭合角并且启动超前角控制。
[0033](a)的提供步骤可以包括微处理器一旦接收到开启信号就为开关变换器提供具有4%或更低的占空比的PWM信号以为两相SRM的绕组提供低电流。
[0034]该方法还可以包括:(C)当初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下的闭合角时，通过微处理器为开关变换器提供具有增大的占空比的PWM信号。
[0035](b)的控制步骤可以包括控制开关变换器以当初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下的闭合角时启动超前角控制。
[0036]该方法还可以包括:(d)通过微处理器控制开关变换器，以使当闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角并且接着被保持时，超前角控制以超前角从给定超前角增大的方式被执行一确定时间周期。
[0037]该方法还可以包括:(e)通过微处理器确定在两相SRM中是否已经产生负转矩；以及(f)如果确定在两相SRM中产生了负转矩，则通过微处理器增大超前角和减小闭合角。
【附图说明】
[0038]从下文结合附图的详细描述将更清晰的理解本发明的上述和其它目的、特征以及优点，其中:
[0039]图1是根据本发明的优选实施方式的用于两相开关磁阻电机(SRM)的加速装置的框图；
[0040]图2是示出了在超前角、在闭合角以及在PWM占空比的增大的曲线图；
[0041]图3是图1中示出的开关变换器的电路图；
[0042]图4A至图4D是示出了开关变换器的操作的电路图；
[0043]图5是示出了通过开关变换器进行的超前角控制和闭合角控制的图示；
[0044]图6是图1中示出的微处理器的框图；以及
[0045]图7是示出了根据本发明的优选实施方式的两相开关磁阻电机(SRM)的加速方法的流程图。
【具体实施方式】
[0046]从下文结合附图的优选实施方式的详细描述，将更清晰的理解本发明的上述和其它目的、特征以及优点。所有附图中，相同的参考数字被用于指定相同或相似的组件并且其多余的描述被省略。此外，在下文描述中，术语“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等被用于将特定组件区别于另一组件，但是这些元件的结构不应当该被理解为受术语的限制。进一步地，在本发明的描述中，当确定相关技术的详细描述将会使本发明的要点模糊时，其描述将被省略。
[0047]在下文中，本发明的优选实施方式将参照附图被详细地描述。
[0048]图1是根据本发明的优选实施方式的用于两相开关磁阻电机(SRM)的加速装置的框图。
[0049]参照图1，用于两相开关磁阻电机的加速装置可以包括整流单元20、电容器30、开关变换器40和微处理器60，整流单元20整流来自家用电源10的交流(AC)功率以提供直流(DC)功率，电容器30连接到整流单元20，开关变换器40连接到电容器30，以及微处理器60感应两相SRM 50的位置和速度以控制开关变换器40。
[0050]整流单元20整流由家用电源10输入的AC功率以为电容器30提供DC功率。电容器30可以改善整流的DC功率的功率因数，吸收噪声以将其提供给开关变换器40。
[0051]开关变换器40可以包括在两相SRM 50的