CN102077459B - 用于控制旋转电机特别是交流发电机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车辆的交流发电机或交流发电机-起动器的方法，该电机能够提供电流，该电流的强度基于激励信号(EXC)而变化，占空系数与每个激励信号关联，该方法包括以下步骤：-将两个相继的激励信号的占空系数值之间的差与预定阈值相比较；-如果所述差高于该预定阈值，则释放渐进响应阶段，在该渐进响应阶段期间，激励信号的占空系数逐渐增大，具体地基本上以线性方式增大；-在所述渐进响应阶段开始时，将相继的激励信号的占空系数增大预定跃变(D_B)，然后逐渐增大该占空系数，其中该渐进响应阶段开始时的占空系数跃变小于或等于该渐进响应阶段的释放阈值。

Description

用于控制旋转电机特别是交流发电机的方法
技术领域
本发明具体涉及用于控制旋转电机的方法以及用于实现此类方法的设备，该旋转电机具体地是机动车辆的交流发电机或交流发电机-起动器。
背景技术
从专利申请FR 2 803 447已经知道用于为机动车辆车载网络发电的系统。该系统包括与三相逆变器关联的三相交流发电机。电子控制装置通过调制控制脉冲宽度来执行电压调节。
一般，特别是在前述类型的系统中，必须将车载网络的电压保持在所需值，例如在大致14伏。
当机动车辆处于停止(内燃机运行)时，交流发电机以减小的速度，例如以大致800rpm旋转，以便最小化燃料消耗。
对于负荷(charge)的相当大的需求，特别是作为打开车载网络的电装置(诸如空调系统)的结果，导致可能需要过多的转矩(moment)，并且可能引起内燃机停转。
为了避免可能导致内燃机停转的过多的转矩需求，控制交流发电机以便增大交流发电机的输出电流，首先在需要符合时以控制方式根据为了提供足够的最小电流而选择的步长或跃变(jump)增大，然后根据特定的梯度逐渐增大，直到达到为了满足对负荷的需要而所需的调节电压。
发明内容
本发明的目的具体地是改善在上述背景下旋转电机的控制。
因而，本发明的目的在于一种用于控制旋转电机的方法，该旋转电机具体地是机动车辆的交流发电机或交流发电机-起动器，该电机能够提供电流，该电流的强度根据激励信号而变化，占空系数与每个激励信号关联，并且该方法包括以下步骤：
-将相继的激励信号的占空系数值之间的差与预定阈值相比较；以及
-如果所述差高于该预定阈值，则触发渐进响应阶段，在该渐进响应阶段期间，激励信号的占空系数逐渐增大，具体地基本上以线性方式增大。
借助本发明，如果可适用的话，旋转电机的控制可以基于数据(具体地，激励信号)的数字处理，这可以好于使用例如电机的端子处的压降值的模拟处理。
该渐进响应阶段使得可以基本上线性地增大转子的激励电流，以便控制交流发电机的输出电流，从而控制转矩。
优选地将该渐进响应阶段的触发的阈值选择为足够高以避免由于影响该激励信号的噪声引起的该渐进响应阶段的触发。
也可以根据机动车辆制造者的技术规范来选择该阈值。
优选地，根据本发明的方法包括以下步骤：
-在该渐进响应阶段的开始时，将相继的激励信号的占空系数增加预定的跃变；
-然后逐渐增大该占空系数。
如果可适用的话，该占空系数可以具有零幅度。
借助本发明，可以将该渐进响应阶段的触发的阈值与该阶段开始时的占空系数跃变分开，以使得可以在需要时改善对车辆的转矩的调节。
优选地，在该渐进响应阶段开始时的占空系数跃变低于或等于该渐进响应阶段的触发的阈值。
例如，触发的阈值可以被固定为10％，并且占空系数跃变可以被固定为7％。
该占空系数跃变可以是固定的，或者作为变形，它可以是可变的，例如根据车载网络的需要变化。
在该渐进响应阶段开始时的占空系数跃变例如小于该渐进响应阶段的触发的阈值的4/5，具体地小于其1/2。
根据本发明的一个实施例，该渐进响应阶段的触发的阈值对应于两个相继的激励信号之间的占空系数的至少10％的增加，具体地20％的增加。
由于旋转电机电连接到至少一个电装置，该方法可以包括以下步骤：
-当检测到为了向电装置供电的负荷需求时，增大该激励信号的占空系数；
-将在前一步骤期间增大的两个相继的激励信号的占空系数值之间的差与该渐进响应阶段的触发的预定阈值相比较。
根据本发明的一个实施例，该方法包括以下步骤：
-检测两个相继的激励信号的占空系数值之间的正的差，该差低于该渐进响应阶段的触发的阈值，然后；
-将占空系数增加与该正的差对应的跃变，而不触发该渐进响应阶段。
由于该旋转电机与机动车辆的内燃机关联，只有当旋转电机运行在空闲模式时，才有利地触发该渐进响应阶段。
如果需要的话，从滤波器，具体地从低通滤波器获得用于与该渐进响应阶段的触发的阈值相比较的激励信号。
这使得可以获得准确和可靠的比较。
本发明的目的还在于一种用于控制旋转电机的设备，该旋转电机具体地是机动车辆的交流发电机或交流发电机-起动器，该电机能够提供电流，该电流根据由该控制设备提供的激励信号而变化，占空系数与每个激励信号关联，该设备被设计为：将两个相继的激励信号的占空系数值之间的差与预定阈值相比较，以及如果所述差高于该预定阈值，则启动渐进响应阶段，在该渐进响应阶段期间，逐渐增大该激励信号的占空系数。
根据本发明的一个实施例，该设备包括差分放大器，其被设计为提供表示该旋转电机的端子处的设定点与电压值之间的差的误差信息。
如果可适用的话，该设备包括激励信号生成器，其被设计为提供激励信号，并且激励信号的占空系数具体地根据由差分放大器提供的误差信息而变化。
有利地，该设备包括一模块，其被设计为将从该信号发生器中获得的两个相继的激励信号的占空系数值之间的差与该预定阈值相比较，并且如果所述差高于该预定阈值，则启动渐进响应阶段，在该渐进响应阶段期间，逐渐增大该激励信号的占空系数。
根据本发明的一个实施例，该模块被设计为控制多路复用器以使得：
-如果从该信号发生器中获得的两个相继的激励信号的占空系数值之间的差高于该渐进响应阶段的触发的阈值，则控制该多路复用器以使得该多路复用器允许触发该渐进响应阶段；
-如果从该信号发生器中获得的两个相继的激励信号的占空系数值之间的差低于该渐进响应阶段的触发的阈值，则控制该多路复用器以使得该多路复用器允许正常调节该交流发电机。
如果需要的话，该设备包括功率级，其位于该多路复用器的下游，并且连接到该旋转电机以便控制后者，具体地通过根据由该多路复用器提供的激励信号来对该电机的转子的激励进行作用来控制后者。
附图说明
通过阅读本发明的非限制实施例的以下详细描述并且通过查看附图，本发明将能够得到更好的理解，其中：
-图1示意地且部分表示与旋转电机关联的根据本发明的设备；
-图2示意地且部分表示图1中的设备的元件；
-图3示意地示出由图1中的设备产生的激励信号；
-图4是示出图1中的设备中实现的方法的不同的步骤；以及
-图5和6示出对于图1中的设备的两种运行模式，激励信号的占空系数随时间的变化。
具体实施方式
图1示出包括在所涉及的示例中由交流发电机形成的多相旋转电机1的机动车辆的组件100。
该交流发电机1可以由机动车辆的内燃机旋转，以便产生电能。
以已知的方式，交流发电机1首先包括定子，该定子包括绕组，在所述示例中，该绕组形成三相，该交流发电机1其次还包括转子，该转子包括激励绕组。
作为变形，电机1可以是交流发电机-起动器。
交流发电机1连接到机动车上的车载电池2。
组件100另外包括用于控制交流发电机1的设备10，其可以提供电流，该电流的强度根据由该控制设备10产生的信号或激励脉冲EXC而变化。
占空系数DC1；DC2与每个激励信号EXC关联。
图3示出激励信号EXC。
分别由以下比例来提供激励信号EXC1；EXC2的占空系数DC1；DC2：
DC1＝(T1_H/T)*100，其中T是信号EXC1的周期，而T1_H是信号EXC1的幅度为高的持续时间。
DC2＝(T2_H/T)*100，其中T是信号EXC2的周期，其等于信号EXC1的周期，而T2_H是信号EXC2的幅度为高的持续时间。
LD表示两个相继的信号或激励脉冲EXC1和EXC2的占空系数值之间的差。
因而，LD(％)＝DC2-DC1
设备10包括差分放大器11，其被设计为提供表示作为连接到电池2的端子的交流发电机1的端子B+处的设定点Ref与电压值Us之间的差的误差信息Er。
设备10另外包括激励信号生成器12，其被设计为提供激励信号EXC，激励信号的占空系数DC1；DC2根据由差分放大器11提供的误差信息Er而变化。
生成器12是PWM(脉宽调制)类型的。
在设备10中提供模块15，以便将从信号发生器12中获得的两个相继的激励信号EXC1和EXC2的占空系数值DC1和DC2之间的差LD与预定阈值LD_TH相比较，并且如果值LD高于LD_TH，则启动渐进响应阶段，在该渐进响应阶段期间，逐渐增大激励信号EXC的占空系数。
从图2可见，模块15包括用于存储与信号EXC1关联的数据的存储器16、以及用于提供表示从存储器16中获得的相继信号EXC1与EXC2的差LD的信息的减法器17。
模块15具有比较器18，以便将差LD与预定阈值LD_TH相比较并且提供表示高于阈值LD_TH的差LD的信号LD_UP。
从图1可见，模块15被设计为控制设备10的多路复用器20以使得：
-如果比较器18检测到高于渐进响应阶段的触发的阈值LD_TH的差LD，在该渐进响应阶段期间，逐渐增大激励信号的占空系数，则通过信号LD_UP控制多路复用器20，以使得后者允许触发该渐进响应阶段；
-如果该差LD低于该渐进响应阶段的触发的阈值LD_TH，则控制该多路复用器20以使得该多路复用器允许正常调节该交流发电机1。
位于多路复用器20的下游的功率级21连接到该旋转电机1以便通过根据由该多路复用器20提供的激励信号来对该电机的转子的激励进行作用来控制后者。
多路复用器20使得可以允许从模块15中获得的信号、或直接从生成器12获得的信号选择性地通过。
现在将更详细地描述设备10的运行的不同的步骤。
让我们考虑处于正常调节的状态的设备10。
让我们还考虑例如通过起动器动车辆的空调系统产生的对负荷的需求。
设备10在步骤32如前所述确定相继的激励信号之间的差LD，并且在步骤33将该差LD与阈值LD_TH相比较。
如果值LD高于阈值LD_TH，则设备10触发渐进响应阶段(步骤34)。
参考图5更详细地描述此阶段。
优选地将该渐进响应阶段的触发的阈值LD_TH选择为足够高以避免该渐进响应阶段作为影响该激励信号EXC的噪声的结果而触发。
另一方面，当值LD低于阈值LD_TH时，设备10不触发渐进响应阶段，并且设备10正常地调节交流发电机1(步骤35)，如下面参考图6可见的。
如图5所示，在渐进响应阶段开始时(所需的激励需要占空系数的增加大于LD_TH的情况)，将相继的激励信号EXC的占空系数增加具有比率D_B的预定跃变以便增大交流发电机1的转子中的激励，从而增大由交流发电机1提供的电流，然后根据非垂直的、基本上线性的梯度逐渐增大信号EXC的占空系数，以使得交流发电机10提供需要的电流以便满足对负荷的需要。
可以将该渐进响应阶段的触发的阈值LD_TH与该阶段开始时的占空系数跃变D_B分开，使得可以以较少的约束容易地选择占空系数跃变的幅度。
例如，触发的阈值LD_TH可以被固定为10％或20％，并且占空系数跃变可以被固定为7％或15％。
如图6所示，当差LD低于渐进响应阶段的触发的阈值LD_TH时，将占空系数增加与差LD对应的跃变LD，而不触发该渐进响应阶段。
当车辆电池的端子处的电压达到所需的调节电压时，渐进响应阶段有利地结束。

Claims (17)

1.一种用于控制旋转电机(1)的方法，该旋转电机是机动车辆的交流发电机或交流发电机-起动器，该电机能够提供电流，该电流的强度根据激励信号(EXC)而变化，占空系数与每个激励信号关联，并且该方法包括以下步骤：
-将两个相继的激励信号的占空系数值(DC1；DC2)之间的差(LD)与预定阈值相比较；
-如果所述差(LD)高于该预定阈值(LD_TH)，则触发渐进响应阶段，在该渐进响应阶段期间，激励信号的占空系数逐渐增大，具体地基本上以线性方式增大；
-在该渐进响应阶段开始时，将相继的激励信号的占空系数增大预定跃变(D_B)，然后逐渐增大该占空系数，其中该渐进响应阶段开始时的占空系数的预定跃变(D_B)小于或等于用于触发该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该渐进响应阶段开始时的占空系数的预定跃变(D_B)小于用于触发该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)的4/5。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该渐进响应阶段开始时的占空系数的预定跃变(D_B)小于该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)的1/2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于触发该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)对应于两个相继的激励信号之间的占空系数的至少10％的增加。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用于触发该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)对应于两个相继的激励信号之间的占空系数的20％的增加。
6.根据权利要求1所述的方法，该旋转电机电连接到至少一个电装置，其特征在于，它包括以下步骤：
-当检测到为了向电装置供电的负荷需求时，增大所述激励信号的占空系数；
-将在前一步骤期间增大的两个相继的激励信号的占空系数值之间的差与用于触发该渐进向应阶段的预定阈值(LD_TH)相比较。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
-检测两个相继的激励信号的占空系数值之间的正的差，该差低于用于触发该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)；
-将占空系数增加与该正的差对应的跃变，而不触发该渐进响应阶段。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将用于触发该渐进响应阶段的预定阈值选择为足够高以避免由于与该激励信号关联的噪声引起的该渐进响应阶段的触发。
9.根据权利要求1所述的方法，该旋转电机(1)与机动车辆的内燃机关联，其特征在于，只有当该旋转电机运行在空闲模式时才触发该渐进响应阶段。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于与触发该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)相比较的激励信号是从滤波器中获得的。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，用于与触发该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)相比较的激励信号是从低通滤波器中获得的。
12.一种用于控制旋转电机(1)的设备(10)，该旋转电机是机动车辆的交流发电机或交流发电机-起动器，该电机能够提供电流，该电流的强度根据由该控制设备提供的激励信号而变化，占空系数与每个激励信号关联，该设备被设计为将两个相继的激励信号的占空系数值(DC1；DC2)之间的差(LD)与预定阈值(LD_TH)相比较，并且如果两个相继的激励信号的占空系数值(DC1；DC2)之间的差(LD)高于该预定阈值，则启动渐进响应阶段，在该渐进响应阶段期间，该激励信号的占空系数逐渐增大，
其中，该设备被设计为：在该渐进响应阶段开始时，将相继的激励信号的占空系数增大预定跃变(D_B)，然后逐渐增大该占空系数，其中该渐进响应阶段开始时的占空系数的预定跃变(D_B)小于或等于用于触发该渐进响应阶段的预定阈值(LD_TH)。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，它包括差分放大器(11)，其被设计为提供表示该旋转电机的端子处的设定点与电压值(Us)之间的差的误差信息。
14.根据权利要求12或13中的一个所述的设备，其特征在于，它包括激励信号生成器(12)，其被设计为提供激励信号，所述激励信号的占空系数变化，具体地根据由差分放大器提供的误差信息(Er)而变化。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，它包括一模块(15)，其被设计为将从该信号发生器中获得的两个相继的激励信号的占空系数值之间的差与该预定阈值相比较，并且如果两个相继的激励信号的占空系数值之间的差高于该预定阈值(LD_TH)，则启动渐进响应阶段，在该渐进响应阶段期间，该激励信号占空系数逐渐增大。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，该模块被设计为控制多路复用器(20)以使得：
-如果从该信号发生器中获得的两个相继的激励信号的占空系数值之间的差高于用于触发该渐进响应阶段的预定阈值，则控制该多路复用器以使得该多路复用器允许触发该渐进响应阶段；
-如果从该信号发生器中获得的两个相继的激励信号的占空系数值之间的差低于用于触发该渐进响应阶段的预定阈值，则控制该多路复用器(20)以使得该多路复用器允许正常调节该交流发电机。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，它包括功率级(21)，其在该多路复用器(20)的下游，并且连接到该旋转电机以便控制该旋转电机，具体地通过根据由该多路复用器提供的激励信号对该电机的转子的激励进行作用来控制该旋转电机。
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