CN104579095A - 电机加速装置和方法 - Google Patents

Abstract

于此公开了一种电机加速装置及电机加速方法。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。

Description

电机加速装置和方法

相关领域的交叉引用

本申请要求2013年10月16日递交的名称为“Motor AccelerationApparatus and Method”的韩国专利申请No.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

本发明涉及电机加速装置以及电机加速方法。

背景技术

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。

‘开关磁阻’是由S.A.Nasar命名的，这意味着SRM的两个主要特征。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

[现有技术文件]

[现有技术文件]

(专利文件1)日本专利公开申请No.2012-005275

(专利文件2)韩国专利公开申请No.2001-0036470

发明内容

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

(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。

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。

(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。

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。

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

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：

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；

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；

图3是图1中示出的开关变换器的电路图；

图4A至图4D是示出了开关变换器的操作的电路图；

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；

图6是图1中示出的微处理器的框图；以及

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

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。

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。

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。

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。

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。

开关变换器40可以包括在两相SRM 50的两相绕组中的每一者中的一对上下开关，上下开关在相互串联连接在对应绕组的上部和下部，并且每一个开关被布置在两相绕组中每一者的端子处以被连接到电源端子，其中开关变换器40依据微处理器60的控制可以以操作模式1至3进行操作以驱动两相SRM 50。

微处理器60可以感应两相SRM 50的位置和速度并且控制开关变换器40的一对上下开关以允许开关以操作模式1至3进行操作，从而驱动两相SRM 50。

在操作模式1中，正DC电压被施加于两相SRM50的相应相绕组以增大绕组中的电流，在操作模式2中，在电流流入绕组时电流被允许在绕组中循环，以使其缓慢减小，以及在操作模式3中，负DC电压被施加于相应相绕组以快速地减小电流。

因而所配置的用于两相开关磁阻电机的加速装置被操作如下。

首先，微处理器60控制开关变换器40以使其以操作模式1至3被操作以对两相SRM 50的两相绕组中的一者进行励磁并且接着完成励磁状态。随后，微处理器60控制开关变换器40以使其以操作模式1至3进行操作以对两相SRM 50的两相绕组中的另一者进行励磁并且之后完成励磁状态。

随后，微处理器60重复上述描述的操作以驱动两相SRM 50。

这里，可能有各种方案使微处理器60控制开关变换器40以使其以操作模式1至3被操作。

基于编码器波形，微处理器60依据两相SRM 50的速度可以通过调节开启时间控制超前角以及可以通过调节开启时间周期控制导通角。

根据本发明的优选实施方式，两相SRM 50的驱动可以通过改变超前角、闭合角和脉宽调制(PWM)占空比来控制。当超前角、闭合角和PWM的占空比被改变时，下述改变可以出现在驱动SRM中。

1)超前角指的是电源被施加于绕组以对绕组进行励磁的周期。当超前角被改变时，开启时间变得更快，以使电流上升时间被改变。通过改变闭合角和超前角，SRM的每分钟转数(RPM)可以被调节。例如，通过调节超前角以使得开启时间更快，可以确保充足的电流上升时间，以及，当在电流达到产生负转矩的区段之前最小化电流的量级时，通过调节闭合角以充分利用转矩产生区域，负转矩的产生可以被抑制。也就是，在闭合角被调节的情况下，转矩产生区域可以被尽可能的利用，但是在电流达到产生负转矩的区段之前电流的量级可以被最小化。

此外，由于SRM的转矩特点与电流的方向无关并且具有与电感的梯度相同的符号，所以其不可能只通过控制电流来反向旋转SRM。因此，为了在向前或相反方向旋转SRM，需要控制角度以允许电流在转矩以期望旋转的方向产生的区段中流动。此外，角度控制也可以被用在突然制动的时候。

如前描述的闭合角指的是断开角度和开启角度之差，其中转子的位置(在该位置处定子电流被接通)是开启角度并且在定子的位置(在该位置处定子电流在SRM中被断开)是关闭角度。

当闭合角被改变时，产生转矩的区段在SRM中被改变，以使SRM的负载的变化可以被控制。

2)通过改变PWM占空比，在两相SRM中流动的电流被控制，以使两相SRM的负载的变化可以被控制。改变PWM占空比以控制两相SRM的负载的变化可以主要被用于控制以低速或中速驱动的两相SRM。

当两相SRM以低速或中速被驱动时，由于在SRM的电感中缓慢地产生反电动势并增加，所以通过所施加的电压，电流的上升比例是很大的，以使峰值电流可能比其以高速被驱动时更大。为了限制这个电流比开关设备的电流更小，开关设备通过限幅被开启或关闭，从而以期望的速度控制SRM。

在两相SRM 50如上文描述被操作的情境中，图2中所示的第一区段210指的是在开启信号刚好被输入到微处理器60之后的状态。

此时，微处理器60控制开关变换器40以使少量功率(power)在两相SRM 50的绕组中的一者中流动，以使SRM的定子和转子移动到它们的位置以处于驱动备用状态。

当电流在定子的相中流动时，趋向于以电感增加的方向旋转转子直到转子达到其具有最大电感值的位置的转矩被形成。

如果没有磁化组件保持在铁芯中，则电流的方向与趋向于移动转子到最接近的对准位置的转矩的极性无关。闭合角可以被设置作为初始设置的闭合角。

通过微处理器60为开关变换器40提供的PWM信号的占空比优选为4％或更小(更优选为4％)，优选地针对1秒或更短。

第二区段220指的是微处理器60启动加速两相SRM 50以启动正常操作的状态。在第二区段220中，SRM的闭合角从初始设置的闭合角(大约是60％至80％)被改变到设置为正常操作状态的闭合角(大约是40％至60％)。此时，用于初始驱动电机的PWM占空比可能上升。也就是，通过改变PWM占空比，在两相SRM中流动的电流被控制，以使两相SRM的负载的变化可以被控制。

优选地，当闭合角从初始设置的闭合角被改变为正常操作状态下设施的闭合角时，微处理器60引起PWM占空比上升。这里，加速时间可以为大约3.5秒。

同样地，当闭合角从初始设置的闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角时，微处理器60引起PWM占空比上升，以使当由于闭合角变化而使整体电流量减小时PWM占空比上升从而增加整体电流量，从而在初始加速时获得平滑的加速特性。

接着，第三区段230指的是超前角(前置角(lead angle))被控制的操作控制模式。如上文所述，当超前角被改变时，开启时间变得更快，以使电流上升时间被改变。也就是，在第三区段230，通过改变超前角，SRM的每分钟转数(rpm)可以被调节。

优选地，当闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角并接着被保持时，微处理器60可以以超前角从给定的超前角增大的方式执行超前角控制一确定时间周期。

进一步地，如果微处理器60在闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角时启动超前角控制，则开启时间变得更快并且因此电流上升时间被增加，从而防止电流峰值。

第四区段240指的是PWM频率增大到最大值以使SRM以最大PWM占空比被驱动的区段。在第四区段240中，SRM可以以正常速度被驱动。

根据本发明，如果微处理器60在闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角时启动超前角控制，则开启时间变得更快并且因此电流上升时间被增加，从而防止电流峰值。

因此，对于使用电流传感器的SRM电机控制，能够防止电机在正常区段被中断。

图3是图1中示出的开关变换器的电路图。

参考图3，图1的开关变换器可以包括串联连接到相A的绕组的上部的第一上开关S1、串联连接到相A的绕组的下部的第一下开关S2、串联连接到相B的绕组的上部的第二上开关S3及串联连接到相B的绕组的下部的第二下开关S4。

此外，开关变换器40包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1具有连接到相A的绕组和第一下开关S2之间的节点的阳极及连接到在一侧的电源端子的阴极，第二二极管D2具有连接到在另一侧的功率输入端子的阳极及连接到相A的绕组和第一上开关S1之间的节点的阴极。

此外，开关变换器40包括第三二极管D3和第四二极管D4，第三二极管D3具有连接到相B的绕组和第二下开关S4之间的节点的阳极及连接到在一侧的功率输入端子的阴极，第四二极管D4具有在另一侧连接到功率输入端子的阳极及连接到相B的绕组和第二上开关S3之间的节点的阴极。

下文将描述图1的开关变换器的操作。

首先，第一上开关S1和第一下开关S2被开启。然后，如图4A所示，电流环路由第一上开关S1、相A的绕组和第一下开关S2形成(相A操作模式1)。

当第一上开关S1和第一下开关S2被开启一时间周期后，开关变换器40进入从T1到T2的正常操作区段，以使电流Isa通过所施加的电压在第一上开关S1中流动。这里，在第一上开关S1中流动的电流Isa随着时间逐渐减小。同时，当第一上开关S1开启时穿过其的电压Vsa变成0。

进一步地，当第一上开关S1和第一下开关S2被开启一时间周期后，零电压开关变换器40进入正常操作区段，以使得电流Isb通过施加DC电压在第一下开关S2中流动。这里，在第一下开关S2中流动的电流Isb随着时间逐渐减小。这里，当第一下开关S2被开启时穿过其的电压Vsb变成0。

在从T1到T2的正常操作区段中，在第一上开关S1和第一下开关S2中有流动同样的电流。

在下一区段(从T2到T3的区段)中，第一上开关S1被断开，且第一下开关S2保持在开启状态。然后，如图4B所示，电流环路由相A的绕组、第一下开关S2和第二二极管D2形成(相A操作模式2)。

此时，随着第一上开关S1被断开，没有电流在第一上开关S1中流动，电压Vsa与所施加的DC电压相近。

进一步，由于第一下开关S2保持在开启状态，电流将缓慢减小，并且电压不会从开启时的零电压发生变化。

然而，当第一上开关S1被断开时，在相A的绕组中流动的电流循环通过第二下开关S2和第二二极管D2。

因此，如图4B所示，在由相A的绕组、第一下开关S2和第二二极管D2形成的电流环路中流动的电流缓慢减小。

这里，在第二二极管D2中流动的电流Idb与在第一下开关S2中流动的电流相同。

接着，由于第一下开关S2保持在开启状态，在从T3到T4的区段期间，电流会缓慢减小，并且电压不会从开启时的零电压发生变化。

另一方面，第一下开关S2被断开(从T4到T5的区段)。

接着，由于第一下开关S2被断开，如图4C所示，电流环路由第一二极管D1、相A的绕组和第二二极管D2形成。

此外，由于第一下开关S2被断开，没有电流在第一下开关S2中流动，并且电压Vsb与其断开时的输入电压相近。

此时，在相A的绕组的循环电流仍会在第一二极管D1和第二二极管D2中流动。

此时，流过第一二极管D1的电流Ida与在第二二极管D2中流动的电流相同。

在下一个区段(从T5到T6的区段)中，第二上开关S3被开启，同时第二下开关S4保持在开启状态。

接着，由第二上开关S3、相B的绕组和第二下开关S4形成的电流环路与由第一二极管D1，相A的绕组和第二二极管形成的电流环路相互重叠，如图4D所示。

接着，对应于在相B的绕组中流动的电流和在相A的绕组中流动的电流之差的电流在第二上开关S3和第二下开关S4(相A操作模式3和相B操作模式1重叠)中流动。

在下一个区段(从T6到T7的区段)中，在第二上开关S3和第二下开关S4保持在开启状态时，在相A的绕组中流动的电流缓慢减小，以使只保留有在第二上开关S3和第二下开关S4中流动的电流环路。

接着，过程被重复以驱动电机，该过程包括：当第二下开关S4保持在开启状态时断开第二上开关S3(相B操作模式2)、在预定时间后断开第二下开关S4(相B操作模式3)、及当第二下开关S2保持在开启状态且保持第一上开关S1在开启状态(相A操作模式1)时开启第一上开关S1(相B操作模式3与相A操作模式1重叠)。

在如上所述开关变换器40中，第一下开关S2和第二下开关S4在各自半个周期中被开启同时具有180度相位差，如图5所示。同样地，第一上开关S1和第二上开关S3也被开启并存在时间间隔，如图5所示。

如图5所示，开关变换器40可以相对于编码器的波形通过调节第一上开关S1和第一下开关S2的开启时间来调节相A绕组的超前角(前置角)。

进一步地，如图5所示，开关变换器40可以通过调节第一上开关S1的开启时间来调节相A绕组的闭合角。

如图5所示，开关变换器40可以相对于编码器的波形通过调节第二上开关S3和第二下开关S4的开启时间来调节相B绕组的超前角(前置角)。

进一步地，如图5所示，开关变换器40可以通过调节第二上开关S3的开启时间来调节相B绕组的闭合角。

图6是图1中所示的微处理器的框图。

参考图6，图1中所示的微处理器可以包括速度调节器600、负转矩判定器610、PWM占空控制器620、超前角控制器630以及闭合角控制器640。

速度调节器600可以被实施以确定在驱动两相SRM中是否达到目标驱动速度。例如，当需要驱动SRM在1000rpm时，SRM的目标速度可以被设置为1000rpm，速度调节器600可以确定当前的驱动速度是否达到目标速度。

如果确定当前速度低于或是高于目标速度，则速度调节器600控制PWM占空控制器620、超前角控制器630以及闭合角控制器640以使当前速度接近于目标速度。

负转矩判定器610可以确定在两相SRM 50中是否已经产生负转矩。

如果负转矩判定器610确定没有产生负转矩，那么负转矩判定器610可以确定SRM处于目标操作状态且两相SRM 50可以以设置的闭合角和超前角被驱动。

相反，如果负转矩判定器610确定已经产生了负转矩，那么负转矩判定器610可以指示闭合角控制器640减小闭合角并且可以指示超前角控制器630增大超前角。

接着，PWM占空控制器620控制提供给两相SRM 50的开关变换器40的PWM信号的占空。

接着，超前角控制器630通过控制两相SRM 50的开关变换器40来控制超前角。

接着，闭合角控制器640通过控制两相SRM 50的开关变换器40来控制闭合角。

图1中微处理器的操作描述如下。

首先，速度调节器600控制PWM占空控制器620以使其在开启信号进入如图2所示的第一区段210后立即提供初始启动电流。

接着，PWM占空控制器620提供低水平的初始启动电流以使为开关变换器40提供的PWM信号的占空比为4％或更低，优选为4％。

同样地，一旦PWM占空控制器620为开关变换器40提供初始启动电流以使少量电压在两相SRM 50的绕组中的一者中流动，则SRM的定子和转子移动至其处于驱动备用状态的位置。

当电流在定子的相中流动时，趋向于以电感增加的方向旋转转子直到转子达到其具有最大电感值的位置的转矩被形成。

如果没有磁化组件保持在铁芯中，则电流的方向与趋向于移动转子到最接近的对准位置的转矩的极性无关。与此同时，闭合角控制器640将闭合角设置为初始设置的闭合角。

接着，在如图2所示的第二区段220中，速度调节器600控制PWM控制器620以使其增大占空比，并且控制闭合角控制器640以使其将两相SRM的闭合角由初始设置的闭合角改变为设置为正常操作状态的闭合角。

接着，PWM占空控制器620增大PWM占空比以用于初始驱动。在这种方式中通过改变PWM占空比，在两相SRM中流动的电流被控制，以使两相SRM的负载的变化可以被调节。

进一步地，闭合角控制器640可以将两相SRM的闭合角由初始设置的闭合角改变为设置为正常操作状态的闭合角。

优选地，当闭合角由初始设置的闭合角改变为设置为正常操作状态的闭合角时，速度调节器600引起PMW占空比增大。

同样地，当闭合角由初始设置的闭合角被改变设置为正常操作状态下的闭合角时，微处理器60引起PWM占空比上升，以使当由于闭合角变化而使整体电流量减少时PWM占空比上升从而增加整体电流量，从而在初始加速时获得平滑加速特性。

接着，在如图2中所示第三区段230中，速度调节器600控制超前角控制器630以使其增大超前角。

优选地，当闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角并接着被保持时，超前角控制器630以超前角从给定的超前角增大的方式执行超前角控制一确定时间周期。

如上文所述，当超前角被改变时，开启时间将变得更快，以使电流上升时间被改变。也就是，在第三区段230中，通过改变超前角，SRM的每分钟转数(rpm)可以被调节。

同样地，如果速度调节器600在闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角时启动超前角控制，则开启时间变得更快并且因此电流上升时间被增加，从而防止电流峰值。

接着，由于在如图2所示在第四区段240中当前速度已经达到目标速度，所以速度调节器600控制PWM占空控制器620以使其保持PWM占空。

负转矩判定器610可以确定在两相SRM 50中是否已经产生负转矩。

如果负转矩控制器610确定没有产生负转矩，其可以确定SRM 50处于目标操作状态，并且两相SRM 50以设置的闭合角和超前角被驱动。

相反，如果负转矩判定器610确定负转矩已经产生，其可以指示闭合角控制器640减小闭合角并且可以指示超前角控制器630增大超前角。

根据本发明，如果微处理器60当闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角时启动超前角控制，则开启时间会变得更快，并且因此电流上升时间被增加，从而防止电流峰值。

因此，对于使用电流传感器的SRM电机控制，能够防止电机在正常区段被中断。

图7是根据本发明的优选实施方式的加速两相SRM的方法的流程图。

参考图7，执行初始驱动(S700)。

在操作S700中，上文描述的图2的第一区段的操作可以被执行。

在操作S700中，为了执行SRM的初始驱动，少量的功率可以被允许在SRM的绕组中流动以移动SRM的定子和转子来移动至其处于驱动备用状态的位置。SRM的闭合角从初始设置的闭合角被改变为在正常操作状态中设置的闭合角。也就是，PWM占空比、超前角和闭合角的控制被执行以执行SRM的初始驱动，从而使得将SRM改变为处于正常驱动步骤是可能的。

为此，速度调节器600控制PWM占空控制器620以使其在开启信号到达之后立即提供初始启动电流。

接着，PWM占空控制器620提供低水平的初始启动电流以使为开关变换器40提供的PWM信号的占空比为4％或更低，优选为4％。

同样地，一旦PWM占空控制器620为开关变换器40提供初始启动电流以使少量功率在两相SRM 50的绕组中的一者中流动，SRM的定子和转子移动至其处于驱动备用状态的位置。

接着，两相SRM 50启动正常操作(S710)。

为此，PWM占空比被增大以使得以正常速度驱动两相SRM 50。在两相SRM 50的正常驱动状态下，SRM可以以设置的闭合角和超前角被操作。

特别地，速度调节器600控制PWM占空控制器620以使其增大占空比，并且控制闭合角控制器640以使其将两相SRM的闭合角由初始设置的闭合角改变为设置为正常操作状态的闭合角。

接着，PWM占空控制器620增大PWM占空比以用于初始驱动。通过以这种方式改变PWM占空比，在两相SRM中流动的电流被控制，以使两相SRM的负载的变化可以被调节。

进一步地，闭合角控制器60可以将两相SRM的闭合角由初始设置的闭合角改变为设置为正常操作状态的闭合角。

优选地，当闭合角由初始设置的闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角时，速度调节器600引起PMW占空比增大。

接着，执行两相SRM的操作控制模式(S720)。

操作控制模式指的是比较当前速度和目标速度以指示控制当前速度达到目标速度的模式。

根据本发明的优选实施方式的两相SRM的操作控制模式可以确定目标速度是否达到，及如果达到目标速度是否已经产生负扭矩，以改变超前角和闭合角。

首先，微处理器60的速度调节器600确定是否达到目标速度(S730)。

如果速度调节器600确定还没有达到目标速度，则速度调节器600控制超前角以使两相SRM以目标速度被驱动。

优选地，当闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角并接着被保持时，超前角控制器630以超前角从给定的超前角增大的方式执行超前角控制一确定时间周期。

接着，在达到目标速度后，负转矩控制器610确定是否已经产生负转矩(S740)。

如果负转矩控制器610确定已经产生负转矩，超前角会增大和闭合角会减小(S745)。例如，超前角可能增大5度，闭合角可能减小3度。

如上文所述，根据本发明，如果微处理器60在闭合角被改变为设置为正常操作状态的闭合角时启动超前角控制，则开启时间会变得更快，并因此电流上升时间增加，从而防止电流峰值。

因此，根据本发明，对于使用电流传感器的SRM电机控制，能够防止电机在正常区段被中断。

虽然本发明的实施方式以说明的目的被公开，但应当理解，本发明并不被限制于此，并且本领域技术人员应当理解在不超出本发明的范围与精神的情况下可以进行各种修改、添加或者替换。

因此，任何及所有修改、变化、或是等效替换都应被认定为在本发明的范围内，并且本发明的具体范围将通过所附权利要求书被公开。

Claims (16)

1.一种电机加速装置，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。

2.根据权利要求1所述的电机加速装置，其中所述微处理器一旦接收到开启信号就控制所述开关变换器以针对一确定时间周期为所述两相SRM的绕组提供低电流。

3.根据权利要求2所述的电机加速装置，其中所述微处理器为所述开关变换器提供具有4％或更低占空比的PWM信号以针对一确定时间周期为所述两相SRM的绕组提供低电流。

4.根据权利要求2所述的电机加速装置，其中当所述初始设置的闭合角被改变为所述正常操作状态下的所述闭合角时，所述微处理器为所述开关变换器提供具有增大的占空比的PWM信号。

5.根据权利要求1所述的电机加速装置，其中所述微处理器控制所述开关变换器以使当所述初始设置的闭合角被改变为所述正常操作状态下的闭合角时，所述超前角控制被启动。

6.根据权利要求1所述的电机加速装置，其中当所述闭合角被改变为设置为所述正常操作状态的所述闭合角并且接着被保持时，所述微处理器针对一确定时间周期通过以所述超前角从给定超前角增大的方式控制所述开关变换器来执行所述超前角控制。

7.根据权利要求1所述的电机加速装置，其中所述开关变换器包括：

在所述两相SRM的两个绕组的每一者中的一对上下开关，所述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，并且其中所述微处理器在所述一对上下开关被同时开启时通过调节开启时间控制所述超前角，以及通过调节所述开启时间控制所述闭合角。

8.根据权利要求1所述的电机加速装置，其中所述微处理器包括：

超前角控制器，通过控制所述开关变换器执行超前角控制；

闭合角控制器，通过控制所述开关变换器执行闭合角控制；以及

速度调节器，在初始加速所述两相SRM时控制所述闭合角控制器以使所述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所述超前角控制器来启动所述开关变换器的所述超前角控制。

9.根据权利要求8所述的电机加速装置，其中所述微处理器还包括PWM占空控制器，为所述开关变换器提供具有4％或更低的占空比的PWM信号并且当所述初始设置的闭合角被改变为所述正常操作状态下的闭合角时为所述开关变换器提供具有增大的占空比的PWM信号。

10.根据权利要求8所述的电机加速装置，其中所述微处理器还包括负转矩判定器，确定在所述两相SRM中是否已经产生负转矩，如果在所述两相SRM中已经产生负转矩，则控制所述超前角控制器以使所述超前角被增大并且控制所述闭合角控制器以使所述闭合角被减小。

11.一种电机加速方法，该电机加速方法包括：

(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)通过所述微处理器控制所述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启动超前角控制。

12.根据权利要求11所述的电机加速方法，其中所述(a)的提供步骤包括所述微处理器一旦接收到开启信号就为所述开关变换器提供具有4％或更低的占空比的PWM信号以为所述两相SRM的绕组提供低电流。

13.根据权利要求11所述的电机加速方法，该电机加速方法还包括：(c)当所述初始设置的闭合角被改变为所述正常操作状态下的所述闭合角时，通过所述微处理器为所述开关变换器提供具有增大的占空比的PWM信号。

14.根据权利要求11所述的电机加速方法，其中所述(b)的控制步骤包括通过所述微处理器控制所述开关变换器以当所述初始设置的闭合角被改变为所述正常操作状态下的所述闭合角时启动所述超前角控制。

15.根据权利要求11所述的电机加速方法，该电机加速方法还包括：(d)通过所述微处理器控制所述开关变换器，以使当所述闭合角被改变为设置为所述正常操作状态的所述闭合角并且接着被保持时，所述超前角控制以所述超前角从给定超前角增大的方式被执行一确定时间周期。

16.根据权利要求11所述的电机加速方法，该电机加速方法还包括：

(e)通过所述微处理器确定在所述两相SRM中是否已经产生负转矩；以及

(f)如果确定在所述两相SRM中产生了所述负转矩，则通过所述微处理器增大所述超前角和减小所述闭合角。