无刷直流马达的象限变化控制的制作方法_5

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马达绕组中的电流的初始相对大的增加。电流的相对大的增加在第一旋转方向上产生转矩的相应大的增加,从而引起马达在第一旋转方向上开始旋转。
[0197]线段1220指示绕组中的正电流,且因此第一旋转方向上的转矩可被维持以使第一旋转方向上的马达的旋转速率加速到所需的惰行速度。线段1220指示在马达开始旋转后且随着马达的旋转速率加速到所需的惰行速度,正电流,且因此在第一旋转方向上产生的转矩的幅度可逐渐减少。线段1222指示随着马达的旋转速率维持在所需的惰行速度处,马达绕组中的正电流,且因此在第一旋转方向上产生的转矩的幅度可进一步减少。
[0198]在点1224处,马达操作从象限1 1208变化到象限4 1214。线段1226指示负方向上马达绕组中的电流的相对大的增加。负电流的相对大的增加在第二旋转方向上产生转矩的相应大的增加。由马达产生的转矩现在对抗马达的旋转,从而引起马达开始制动。
[0199]线段1228指示绕组中的负电流,且因此第二旋转方向上的转矩可被维持以减少第一旋转方向上的马达的旋转速率。线段1228指示负电流,且因此在第二旋转方向上产生的转矩的幅度可在制动过程中随着马达的旋转速率降低而降低。
[0200]在点1230处,马达操作从象限4 1214变化到象限3 1212。在点1230处,马达的旋转方向从第一旋转方向反转到第二旋转方向。线段1232指示马达绕组中的负电流,且因此在第二旋转方向上产生的转矩可被维持以加速在第二旋转方向上的马达的旋转速率。
[0201]参照图13,根据一个说明性实施例描述马达操作的象限之间的变化的状态图图解。在该实例中,状态图1300可示出用于图12中马达的操作1200的象限之间的变化的条件的一个实施方式的实例。例如,但不限于,象限1 1302、象限2 1304、象限3 1306,和象限4 1308可分别对应于图12中的象限1 1208、象限2 1210、象限3 1212,和象限4 1214。
[0202]在该说明性实例中,但不限于,在状态图1300中所示的用于马达操作的象限之间的变化的条件可通过图2中的象限变化标识符228使用从而识别马达操作的象限变化。
[0203]在象限1 1302中,马达可正在第一旋转方向上旋转,且马达绕组中的电流方向可引起马达产生也在第一旋转方向上的转矩。在象限1 1302中操作的马达的旋转速率可称为正旋转速率。象限1 1302中马达绕组中的电流方向可称为正电流。
[0204]当电流命令变负且反馈控制器输出指示再生1310时,马达操作可从象限1 1302变化到象限4 1308。变负的电流命令指示将马达绕组中的电流方向从正电流反转到负电流的要求。
[0205]当反馈控制器输出指示再生时,开关桥中的切换设备可经控制以配置开关桥用于再生,从而将马达绕组中的任何剩余的正电流减少至0。在上述实例中,其中来自反馈控制器的输出将用于开关桥的切换的所需占空比限定为从1到-1范围内的单一符号值,指示再生的反馈控制器输出在这种情况下可通过变为负值的反馈控制器输出指示。
[0206]在象限4 1308中,马达可正在第一旋转方向上旋转,但马达绕组中的电流方向现在引起马达在第二旋转方向上产生制动转矩,所述第二旋转方向与第一旋转方向相反。在象限4 1308中操作的马达的旋转速率可称为正旋转速率,如象限1 1302。象限4 1308中马达绕组中的电流方向与象限1 1302中的电流方向相反,且因此可称为负电流。
[0207]当电流命令变正且反馈控制器输出指示马达运行(motoring) 1312时,马达操作可从象限4 1308变化回象限1 1302。变正的电流命令指示将马达绕组中的电流方向从负电流反转回正电流的要求。
[0208]当反馈控制器输出指示再生时,开关桥中的切换设备可经控制以配置开关桥用于再生,从而将马达绕组中的任何剩余的负电流减少到0。在上述实例中,其中来自反馈控制器的输出将用于开关桥的切换的所需占空比限定为从1到-1范围内的单一符号值,指示再生的反馈控制器输出在这种情况下可通过变为正值的反馈控制器输出指示。
[0209]当旋转速率变负1314时,马达操作可从象限4 1308变化到象限3 1306。变负的旋转速率指示马达的旋转方向从第一旋转方向到与第一旋转方向相反的第二旋转方向的变化。
[0210]在象限3 1306中,马达可正在第二旋转方向上旋转,且马达绕组中的电流方向可引起马达产生也在第二旋转方向上的转矩。在象限3 1306中操作的马达的旋转速率可称为负旋转速率。象限3 1306中马达绕组中的电流方向可称为负电流。
[0211]当电流命令变正且反馈控制器输出指示再生1316时,马达操作可从象限3 1306变化到象限2 1304。变正的电流命令指示将马达绕组中的电流方向从负电流反转到正电流的要求。
[0212]当反馈控制器输出指示再生时,开关桥中的切换设备可经控制以配置开关桥用于再生,从而将马达绕组中的任何剩余的负电流减少到0。在上述实例中,其中来自反馈控制器的输出将用于开关桥切换的所需占空比限定为从1到-1范围内的单一符号值,指示再生的反馈控制器输出在这种情况下可通过变为正值的反馈控制器输出指示。
[0213]在象限2 1304中,马达可正在第二旋转方向上旋转,但马达绕组中的电流方向现在引起马达在与第二旋转方向相反的第一旋转方向上产生转矩。在象限2 1304中操作的马达的旋转速率可称为负旋转速率,如象限3 1306。象限2 1304中马达绕组中的电流方向与象限3 1306中的电流方向相反,且因此可称为正电流。
[0214]当电流命令变负且反馈控制器输出指示马达运行1318时,马达操作可从象限21304变化回象限3 1306。变负的电流命令指示将马达绕组中的电流方向从正电流反转回负电流的要求。
[0215]当反馈控制器输出指示再生时,开关桥中的切换设备可经控制以配置开关桥用于再生,从而将马达绕组中的任何剩余的正电流减少到0。在上述实例中,其中来自反馈控制器的输出将用于开关切换的所需占空比限定为从1到-1范围内的单一符号值,指示再生的反馈控制器输出在这种情况下可通过变为负值的反馈控制器输出指示。
[0216]当旋转速率变正1320时,马达操作可从象限2 1304变化到象限1 1302。变正的旋转速率指示马达的旋转方向从第二旋转方向回到与第二旋转方向相反的第一旋转方向的变化。
[0217]在该实例中,只要马达的旋转方向不变,操作的邻近的牵引象限和操作的制动象限之间的来回变化是可能的。在这种变化中,马达绕组中的电流方向改变但马达的旋转方向在象限变化之间不改变。然而,在该实例中,如果操作的目前象限中的马达的旋转方向是从操作的紧接的前一象限中的马达的旋转方向反转的,直接变回到操作的紧接的前一象限可能是不可能的。在这种情况下,马达操作可通过操作的其它象限变化,以再次反转马达的旋转方向。
[0218]换句话说,在状态图1300的实例中马达操作的象限之间的变化通常在顺时针方向上。在一些情况下,操作象限之间的变化可在逆时针方向上。例如,从象限1 1302中的第一旋转方向上的牵引到象限4 1308中的第一旋转方向上的制动的变化,紧接着可以是回到象限1 1302中的第一旋转方向上的牵引的变化。类似地,从象限3 1306中的第二旋转方向上的牵引到象限2 1304中的第二旋转方向上的制动的变化,紧接着可以是回到象限31306中的第一旋转方向上的牵引的变化。
[0219]然而,一旦马达操作已经从象限4 1308中的第一旋转方向上的旋转变化到象限31306中的第二旋转方向上的旋转,回到象限1 1302中的第一旋转方向上的旋转的唯一方法是经由改变到象限2 1304。类似地,一旦马达操作已经从象限2 1304中的第二旋转方向上的旋转变化到象限1 1302中的第一旋转方向上的旋转,回到象限3 1306中的第二旋转方向上的旋转的唯一方法是经由改变到象限4 1308。
[0220]可注意的是,状态图1300中象限1 1302,象限4 1308,和象限3 1306之间的变化是状态图1300中的象限3 1306,象限2 1304,和象限1 1302之间的变化的互逆。换句话说,状态图1300中象限1 1302,象限4 1308,和象限3 1306之间的变化与状态图1300中的象限3 1306,象限2 1304,和象限1 1302之间的变化大致相同,除了电流方向和旋转方向在操作象限之间的这两组变化中是反转的。
[0221]马达操作从象限1 1302到象限4 1308的象限变化可称为第一象限变化。在这种情况下,马达操作从象限4 1308回到象限1 1302的象限变化可称为第二象限变化。可替换地,马达操作从象限4 1308到象限3 1306的象限变化可称为第二象限变化。类似地,马达操作从象限3 1306到象限2 1304的象限变化可称为第一象限变化。在这种情况下,马达操作从象限2 1304回到象限3 1306的象限变化可称为第二象限变化。可替换地,马达操作从象限2 1304到象限1 1302的象限变化可称为第二象限变化。
[0222]参照图14,根据一个说明性实施例描述用于控制无刷DC马达中的电流以改变马达操作的象限的流程图的图解。如所述,过程1400可为在图2中的象限变化控制器208中实施的过程的实例。
[0223]过程1400可从马达在操作的牵引象限中操作开始,在所述操作的牵引象限操作中,马达正在第一旋转方向上旋转且马达绕组中的电流在第一电流方向上以用于在马达中产生也在第一旋转方向上的转矩。例如,但不限于,过程1400可从马达在图12中的象限11208中或图13中的象限1 1302中操作开始。
[0224]可确定马达操作的象限是否从操作的牵引象限变化到操作的制动象限(步骤1402)。例如,从操作的牵引象限到操作的制动象限的变化可被识别以响应电流命令和来自用于马达的反馈控制器的输出,所述电流命令指示马达绕组中的电流方向应该反转,所述输出指示用于马达的开关桥中的切换设备可经控制以配置开关桥用于再生马达绕组中的目前电流。
[0225]例如,但不限于,指示马达绕组中的电流方向应该反转的电流命令可通过从要求马达绕组中的正电流变化到要求马达绕组中的负电流的电流命令指示。在上述实例中,其中来自反馈控制器的输出将用于开关桥切换的所需占空比限定为从1到-1范围内的单一符号值,指示开关桥经配置用于再生的反馈控制器输出在这种情况下可通过变负值的反馈控制器输出指示。步骤1402可被重复以响应马达操作的象限不从操作的牵引象限变化到操作的制动象限的确定。
[0226]响应马达操作的象限从操作的牵引象限变化到操作的制动象限的确定,待控制以控制马达绕组中的电流的开关桥中的开关可经选择以反转马达绕组中的电流方向(步骤1404)。开关桥中的开关然后可打开以配置开关桥用于再生(步骤1406)。反馈控制器的输出可经设置以使开关桥中的开关一直打开从而配置用于完整切换循环的开关桥用于再生(步骤 1408)。
[0227]步骤1406和1408可被执行为相同操作的一部分或独立操作。在上述实例中,其中来自反馈控制器的输出将用于开关桥的切换的所需占空比限定为从1到-1范围内的单一符号值,用于配置开关桥以用于完整占空比的再生的反馈控制器输出在这种情况下可设置为1。例如,图11中的切换循环1100可为作为设置步骤1408中的反馈控制器的输出的结果的用于开关桥中的开关的开关正时的实例。在步骤1408中设置反馈控制器的输出后,反馈控制器可被允许操作以调整反馈控制器的输出,从而以正常的方式控制马达绕组中的电流。
[0228]响应步骤1408,马达可正在操作的制动象限中操作,在所述操作的制动象限中,马达正在第一旋转方向上旋转,但马达绕组中的电流在与第一电流方向相反的第二电流方向上。在第二电流方向上的马达绕组中的电流在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上在马达中产生转矩。例如,但不限于,响应步骤1408,马达可正在图12的象限4 1214中或图13的象限4 1308中操作。
[0229]然后可确定马达操作的象限是否从操作的制动象限变化回操作的牵引象限(步骤1410)。例如,当马达在第一旋转方向上旋转,从操作的制动象限回到操作的牵引象限的变化可被识别,以响应电流命令和来自用于马达的反馈控制器的输出,所述电流命令指示马达绕组中的电流方向应该反转,所述输出指示用于马达的开关桥中的切换设备可经控制以配置开关桥用于再生马达绕组中的目前电流。
[0230]例如,但不限于,指示马达绕组中的电流方向应该反转的电流命令可通过从要求马达绕组中的负电流变化的电流命令到要求马达绕组中的正电流的电流命令指示。在上述实例中,其中来自反馈控制器的输出将用于开关桥的切换的所需占空比限定为从1到-1范围内的单一符号值,指示开关桥经配置用于再生的反馈控制器输出在这种情况下可通过变正值的反馈控制器输出指示。
[0231]响应马达操作的象限从操作的制动象限变回到操作的牵引象限的决定,待控制以控制马达绕组中的电流的开关桥中的开关可改变回在从操作的牵引象限到操作的制动象限的变化之前马达正在操作的牵引象限中操作时正在被控制的开关(步骤1412)。选择待控制以控制马达绕组中的电流的开关桥中的开关为在变化到操作的制动象限之前被控制的开关将导致开关桥中的开关被控制,从而使马达绕组中的电流从第二电流方向反转回第一电流方向。
[0232]开关桥中的开关然后可被控制以使穿过开关桥的马达绕组中的电流短路,从而配置开关桥用于惰行(步骤1414)。反馈控制器的输出可被设置以使开关桥中的开关保持在用于惰行完整切换循环的穿过开关桥的马达绕组中的电流的配置(步骤1416)。
[0233]步骤1412和1414可被执行为相同操作的部分或独立操作。在上述实例中,其中来自反馈控制器的输出将用于开关桥的切换的所需占空比限定为从1到-1范围内的单一符号值,用于配置开关桥以用于完整占空比的惰行的反馈控制器输出在这种情况下可设置为0。例如,图9中的切换循环900可为作为设置步骤1416中的反馈控制器的输出的结果的用于开关桥中的开关的开关正时的实例。在步骤1416中设置反馈控制器的输出后,反馈控制器可被允许操作以调整反馈控制器的输出,从而以正常的方式控制马达绕组中的电流。
[0234]为了响应步骤1416,马达可再次正在操作的牵引象限中操作,在所述操作的牵引象限中,马达正在第一旋转方向上旋转,且马达绕组中的电流在第一电流方向上,从而在马达中产生在第一旋转方向上的转矩。该过程然后可从步骤1402继续。
[0235]如果在步骤1410处确定操作的象限不从操作的制动象限(其中马达正在第一旋转方向上旋转)改变回操作的牵引象限(其中马达正在操作
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