减小无刷电机的功率消耗的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种控制无刷电机以便减小总功率消耗的方法。
【背景技术】
[0002]存在对具有低功率消耗的无刷电机的日益增长的需要。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种控制无刷电机的方法，该方法包括:测量电机的温度;在测得的温度低于阈值的情况下调整控制值；以及激励电机的绕组，其中控制值被用于限定激励的属性，且对控制值的调整减小电机的输入功率。
[0004]绕组的阻抗依赖于其温度等。因此，在较低温度下，与绕组相关的功率损失会较低。此外，对于永磁电机，转子的磁场强度与磁体的问题成反比。因此，对于给定转子速度，在绕组中感生的反电动势在较低温度下较高。因此，如果其他都相同(例如电源电压、速度、控制值)，则电机的输入功率在较低温度下较高。然而，该附加的输入功率超过需求。本发明由此调整用于限定激励的属性(例如相位或长度)的控制值。控制值仅在电机温度低于阈值的情况下被调整。此外，控制值调整为使得电机的输入功率降低。因此，输入功率在较低温度下操作时被降低，且由此电机的总功率消耗被降低。由于输入功率否则将高于需求，输入功率的降低可以被实现，而不会不利地影响电机的性能。阈值温度于是可对应于稳态温度，且电机的输入功率可以被降低直到电机已经抵达其稳态温度为止。这于是确保在较低温度下的输入功率不超过在稳态温度下的输入功率。
[0005]如果其他相同，电机的输入功率水温度降低而升高。因此，该方法可包括根据测得的温度调整控制值，使得电机的输入功率响应于较低的测得的温度而被降低较大量。结果，输入功率的进一步降低可以被实现而不会不利地影响电机的性能。
[0006]根据温度调整控制值可以通过施加依赖于温度的补偿值到控制值来实现。响应于更低的温度，更大的补偿值被施加到控制值，使得输入功率被减小更大的量。依赖于温度的补偿值可以通过解方程获得。替代地，该方法可包括存储温度查找表，其包括用于多个温度的每个的补偿值，以及使用测得的温度索引温度查找表，以选择补偿值。这于是具有益处在于依赖于温度的补偿值可以以相对简单的方式获得。特别地，不需要去解潜在复杂的方程。结果，用于实施该方法的硬件可以相对便宜和简单。
[0007]该方法可包括调整控制值，使得当控制值被调整时，在测得的温度下电机的输入功率与在阈值温度下电机的输入功率之间的差更小。换句话说，在阈值温度下电机的输入功率可以被认为是A，当控制值被调整时在测得的温度下电机的输入功率可以被认为是B，而当控制值没有被调整时在测得的温度下电机的输入功率可以被认为是C。该方法于是包括调整控制值使得| A-B | < | A-C |这于是具有益处在于减小电机的输入功率，同时还确保在测得的温度下的输入功率更紧密模拟在阈值温度下的输入功率。结果，电机的性能更一致。
[0008]在阈值温度下电机的输入功率可以被认为是A，当控制值被调整时在测得的温度下电机的输入功率可以被认为是B。该方法于是可包括调整控制值使得在A和B之间的差不大于A的1%。控制值由此调整为使得在测得的温度下电机的输入功率与在阈值温度下的输入功率基本相同。这于是具有益处在于电机的功率消耗被减小，而电机在测得的温度处的性能相对于在阈值温度下没有改变。
[0009 ]该方法可包括在测得的温度在一温度范围中的情况下调整控制值，其中该温度范围跨过至少40摄氏度。结果，可以对电机在相对大的温度范围上实现更一致的性能。此外，在该方法包括调整控制值使得在存储的温度处的电机的输入功率与在阈值温度处的基本相同的情况下，相同的性能可以在该温度范围上被实现。
[0010]电机可以被用于驱动叶轮或其它器件，用于产生冷却电机的空气流。空气流的质量流量可对电机的速度敏感。结果，电机的稳态温度将随转子的速度而变化。该方法由此可包括使用取决于电机速度的温度阈值。这于是具有益处在于仅当电机的温度掉到稳态温度之下时电机的输入功率被减小。
[0011 ]当由电机产生的质量流量减小时，电机上的负载往往会减小，且由此电机的速度会增大。结果，电机的稳态温度随电机速度的增大而升高。因此，该方法可包括响应于更高的电机速度使用更高的温度阈值。
[0012]如上所述，电机可以被用于驱动叶轮或其它器件，用于产生冷却电机的空气流。电机的稳态温度于是可随转子的速度而变化。如果电机的温度随后掉到阈值温度之下，电机的输入功率从通常在稳态温度下观察到的输入功率的变化将随电机速度而变化。因而，该方法可包括调整控制值以基于电机速度的量。如前述段落中所述，电机的稳态温度通常响应于电机速度的升高而升高。因此，方法可包括调整控制值使得，响应于更高的电机速度，电机的输入功率被减小更大的量。结果，电机的功率消耗可被进一步节约，而不会不利地影响电机的性能。附加地或替代地，电机在低于阈值的温度下的输入功率可以更紧密地模拟在稳态温度下的输入功率。这于是具有益处在于电机的性能更一致。
[0013]方法可包括存储温度查找表，其包括对于多个电机速度的每个的补偿值。方法于是还包括测量电机的速度，且使用测得的电机速度索引温度查找表，以选择补偿值。这于是具有益处在于依赖于速度的补偿值可以以相对简单的方式获得，且由此用于实施本方法的硬件可以相对便宜和简单。
[0014]控制值可以被用于限定限定激励的相位或长度。更特别地，该方法可包括相对于反电动势的过零点或绕组中的升高电感在由相时段限定的时间处激励绕组，且激励绕组持续传导时段。控制值然后可限定相时段或传导时段。
[0015]该方法可包括将电机的电周期的每个半部分为传导时段和随后的续流时段，且控制值可限定传导时段的相位和长度中的一个。
[0016]电机可包括具有永磁体的转子，且测得的温度可与磁体的温度成比例。当转子旋转时，磁体在相绕组中感生反电动势。磁体的磁场通常与其温度成反比。因此，对于给定转子速度，在绕组中感生的反电动势在较低温度下较高。因此，当在低于阈值的温度下操作时，反电动势且由此电机的输入功率比在阈值处更高。通过在低于阈值的温度下降低输入功率，电机的总功率消耗可以被减小，而不需要影响电机的性能。
[0017]本发明还提供了一种控制无刷电机的方法，该方法包括:存储功率查找表，该功率查找表包括用于多个电压或速度的每个的控制值;测量电源电压的大小或电机的速度;使用测得的电压或速度索引功率查找表，以选择控制值;测量电机的温度;在测得的温度低于阈值的情况下，施加补偿值到选择的控制值；以及利用电源电压激励电机的绕组，其中选择的控制值被用于限定激励的属性，且补偿值在施加到选择的控制值时降低电机的输入功率。
[0018]功率查找表存储控制值，当电机在阈值温度下操作时其在每个电压和/或速度点处实现特定的输出功率。如上所述，电机的输入功率在电机的温度降低时增大。因此，如果温度掉到阈值之下，电机的输入功率将比功率图中意图的更高。控制值由此在电机的温度掉到阈值之下的情况下被调整。此外，控制值调整为使得电机的输入功率降低。结果，电机的总功率消耗被降低。输入功率的降低可以被实现而不会不利地影响电机的性能。特别地，输入功率可以被降低使得在低于阈值的温度处的电机输入功率大体对应于在阈值处的电机输入功率的量。
[0019]本发明还提供了一种控制无刷电机的方法，该方法包括:存储功率查找表，该功率查找表包括用于多个电压或速度的每个的控制值;存储温度查找表，该温度功率查找表包括用于多个温度的每个的补偿值;测量电源电压或电机的速度的大小；测量电机组件的温度;使用测得的电压或速度索引功率查找表，以选择控制值;使用测得的温度索引温度查找表，以选择补偿值;施加选择的补偿值到选择的控制值，以获得经温度补偿的控制值；以及利用电源电压激励电机的绕组，其中经温度补偿的控制值被用于限定激励的属性。
[0020]功率查找表存储控制值，当电机在特定温度下操作时其在每个电压和/或速度点处实现特定的输出功率。如上所述，电