專利名稱：直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法，更具體地說，是涉及一種用于使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(torque ripple)最小化的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
直流無刷電動(dòng)機(jī)使用開關(guān)元件構(gòu)成的整流電路，代替電刷、整流子等機(jī)械元件。這種直流無刷電動(dòng)機(jī)的特征是不需要更換磨損的電刷，而且，電子干擾(electromagnetic interference)和噪音也小。以下用圖1說明這種直流無刷電動(dòng)機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)。
圖1所示為現(xiàn)有的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置的方框圖。如圖1所示，由換流器104，電容器108，以及換相器106構(gòu)成的電功率轉(zhuǎn)換裝置，將由交流電源裝置102供給的交流電轉(zhuǎn)換成脈沖式3相交流電之后，送給直流無刷電動(dòng)機(jī)110。由換相器106供給直流無刷電動(dòng)機(jī)110的3相交流電(U.V.W)的各相電流，由電流傳感器112a、112b檢測(cè)。檢測(cè)出的相電流信息傳送到控制部114，作為產(chǎn)生換相器控制信號(hào)的依據(jù)。直流無刷電動(dòng)機(jī)110轉(zhuǎn)子的位置和速度由位置/速度檢測(cè)部116檢測(cè)，檢測(cè)出的轉(zhuǎn)子位置信息也送入控制部114，作為產(chǎn)生換相器控制信號(hào)的依據(jù)?？刂撇?14參照從外部輸入的速度控制信號(hào)、相電流信息，轉(zhuǎn)子位置等信息，按速度控制信號(hào)的要求，控制電動(dòng)機(jī)110的轉(zhuǎn)速。換相器控制信號(hào)用于控制從換相器106輸出的3相交流電源(U.V.W)的相轉(zhuǎn)換時(shí)刻以及相電流的大小。
驅(qū)動(dòng)這種現(xiàn)有的直流無刷電動(dòng)機(jī)110時(shí)，在進(jìn)行3相交流電(U.V.W)的相轉(zhuǎn)換時(shí)刻，由于相電流暫時(shí)減少而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。直流無刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，可以用感應(yīng)電壓和電流的乘積表示。由于在相轉(zhuǎn)換區(qū)間電流暫時(shí)減少而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。而該轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是產(chǎn)生噪音和振動(dòng)的原因。所以，希望提供一種使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化的控制裝置及方法。
為了使直流無刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化，必須準(zhǔn)確地檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間，補(bǔ)償不足的電壓。如果不能準(zhǔn)確地檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間，就會(huì)引起電流補(bǔ)償不足或補(bǔ)償過多。所以，為了使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化，準(zhǔn)確地檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間是非常重要的。現(xiàn)有的方法檢測(cè)直流無刷電動(dòng)機(jī)的相轉(zhuǎn)換區(qū)間，是使用電流傳感器檢測(cè)出相電流的方法。但是，如圖1所示，為檢測(cè)各相電流，要使用2個(gè)電流傳感器，這樣就提高了制造成本，增加了生產(chǎn)者和消費(fèi)者的負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是為使在供給直流無刷電動(dòng)機(jī)的3相電流的相轉(zhuǎn)換區(qū)間，產(chǎn)生相電流暫時(shí)減小所致的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化，要準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)并檢測(cè)出3相交流電的相轉(zhuǎn)換時(shí)刻和區(qū)間，并對(duì)檢測(cè)出的在相轉(zhuǎn)換區(qū)間減少的電流進(jìn)行補(bǔ)償。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置包含電功率轉(zhuǎn)換裝置和控制部。電功率轉(zhuǎn)換裝置將工業(yè)用交流電源轉(zhuǎn)換成多相交流電?？刂撇扛鶕?jù)直流無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息和在電功率轉(zhuǎn)換裝置負(fù)極流動(dòng)的消弧相電流消失時(shí)刻，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間，為使在相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)的非轉(zhuǎn)換相的平均電壓保持穩(wěn)定，供給補(bǔ)償電壓，控制電功率轉(zhuǎn)換裝置。
另外，將工業(yè)用交流電源轉(zhuǎn)換為多相交流電的電功率轉(zhuǎn)換裝置供給本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)電功率的控制方法，首先供給非轉(zhuǎn)換相電流后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由轉(zhuǎn)動(dòng)中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息開始，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換的起始點(diǎn)，相轉(zhuǎn)換一開始，就要供給使相轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化的補(bǔ)償電壓。在電功率轉(zhuǎn)換裝置的負(fù)極(-)出現(xiàn)的消弧相電流消失時(shí)，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換的結(jié)束時(shí)刻，停止供給補(bǔ)償電壓后，再供給非轉(zhuǎn)換相電流。


圖1是現(xiàn)有的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置的方框圖。
圖2是本發(fā)明的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置的方框圖。
圖3是圖2所示本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置的控制部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖4是圖3控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5是圖2所示本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置的換相器結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置后端部單極的脈沖寬度調(diào)制方式的波形圖。
圖7A至圖7D是在相轉(zhuǎn)換器區(qū)間內(nèi)的換相器內(nèi)部電流流動(dòng)的電路圖。
圖8是本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)控制方法的流程圖。
符號(hào)說明204-換流器；206-換相器；208-電容器；210-直流無刷電動(dòng)機(jī)；212-電流傳感器；214-控制部；216-位置/速度檢測(cè)部；302-加法器；304-速度控制部；306-加法器；308-電流控制器；310-控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部；314-換相器控制部；316-相轉(zhuǎn)換檢測(cè)部；402-放大器；404-第2放大器；406-信號(hào)發(fā)生器；408-加法器；410-開關(guān)；412-限幅器。
具體實(shí)施例方式
以下用圖2至圖8說明本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法。
圖2是本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)控制裝置的方框圖。如圖所示，由換流器204、電容器208以及換相器206組成的電功率轉(zhuǎn)換裝置，將交流電源裝置202供給的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并轉(zhuǎn)換成3相交流電(U.V.W)后供給直流無刷電動(dòng)機(jī)210。換流器204將交流電變成直流電，換相器206將直流電變換成脈沖式3相交流電(U.V.W)，供給直流無刷電動(dòng)機(jī)210。
在換流器204和換相器206之間的直流端的電容器(DC-linkcapacitor)208的負(fù)極(-)流動(dòng)的電流，由單一的電流傳感器212檢測(cè)，并將檢測(cè)出的電流信息傳送到控制部214。位置/速度檢測(cè)部216檢測(cè)出直流無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的速度和位置，將該信息也送入控制部214?？刂撇?14以所提供的電流量信息和位置/速度信息為依據(jù)，跟蹤從外部輸入的速度控制信號(hào)值控制直流無刷電動(dòng)機(jī)210的轉(zhuǎn)速。為此，換相器206產(chǎn)生換相器控制信號(hào)，控制從換相器206輸出的3相交流電(U.V.W)的相轉(zhuǎn)換時(shí)刻及各相的電流。圖2所示本發(fā)明的直流無刷電動(dòng)機(jī)控制裝置，最明顯的特征是使用單一的電流傳感器212，就能檢測(cè)出在直流端電容器208負(fù)極(-)的電流。
圖3所示為圖2所示本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制部214的結(jié)構(gòu)方框圖。如圖所示，速度控制信號(hào)和現(xiàn)在的速度信息由加法器302運(yùn)算后，送給速度控制部304。速度控制部304為使直流無刷電動(dòng)機(jī)210的轉(zhuǎn)速跟蹤速度控制信號(hào)值，產(chǎn)生電流命令。該電流命令和由電流傳感器212檢測(cè)出的電流信息由加法器306運(yùn)算后，送給電流控制部308，電流控制部308產(chǎn)生用于直流無刷電動(dòng)機(jī)210的相電流跟蹤電流命令的第1電流控制信號(hào)(A)。相轉(zhuǎn)換檢測(cè)部316根據(jù)由位置/速度檢測(cè)部216檢測(cè)出的位置信息和由電流傳感器212檢測(cè)出的電流信息，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間后，產(chǎn)生相轉(zhuǎn)換檢測(cè)信號(hào)(D)。該相轉(zhuǎn)換檢測(cè)信號(hào)(D)與由電流控制部308產(chǎn)生的第1電流控制信號(hào)(A)一起，輸入到控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部310。
控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部310轉(zhuǎn)換由電流控制部308產(chǎn)生的第1電流控制信號(hào)(A)，在內(nèi)部產(chǎn)生第2電流控制信號(hào)(B)(圖中未示)。相轉(zhuǎn)換檢測(cè)部316的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)信號(hào)(D)將第1電流控制信號(hào)(A)和第2電流控制信號(hào)(B)中的某一個(gè)信號(hào)作為第3電流控制信號(hào)(C)輸出。從控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部310輸出的第3電流控制信號(hào)(C)決定由換相器控制部314產(chǎn)生的換相控制信號(hào)的脈沖幅度。
圖4是圖3的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部310結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖所示，控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部310，將從電流控制部308產(chǎn)生的第1電流控制信號(hào)(A)和在內(nèi)部產(chǎn)生的第2電流控制信號(hào)(B)中的某一個(gè)信號(hào)，通過開關(guān)410輸入到限幅器412。由放大器402產(chǎn)生的Amax的1/2信號(hào)和由信號(hào)發(fā)生器406產(chǎn)生的Keω/2VDC信號(hào)在加法器408中相加后，產(chǎn)生第2電流控制信號(hào)(B)。輸入到第2放大器404的Amax信號(hào)是第1電流控制信號(hào)(A)的最大值，本發(fā)明中的值是1。
用于選擇第1和第2電流控制信號(hào)(A、B)中的某一個(gè)信號(hào)的開關(guān)410，根據(jù)相轉(zhuǎn)換檢測(cè)部316產(chǎn)生的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)信號(hào)(D)進(jìn)行開關(guān)控制。在非相轉(zhuǎn)換區(qū)間中，相轉(zhuǎn)換檢出部316使開關(guān)410的接點(diǎn)與S1端子連接，第1電流控制信號(hào)(A)通過限幅器412作為第3電流控制信號(hào)(C)輸出。另外，相轉(zhuǎn)換檢測(cè)部316在相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)，使開關(guān)410的接點(diǎn)與S2端子連接，這樣，第2電流控制信號(hào)(B)通過限幅器412作為第3電流控制信號(hào)(C)輸出。第3電流控制信號(hào)(C)輸入換相器控制部314，作為換相器控制信號(hào)的依據(jù)，限幅器412將第3電流控制信號(hào)(C)的大小值控制在一定的范圍(例如1)以下。
第1電流控制信號(hào)(A)是用于產(chǎn)生正常相電流的。第2電流控制信號(hào)(B)是用于在相轉(zhuǎn)換區(qū)間，為使非轉(zhuǎn)換相的平均電壓保持穩(wěn)定，而用于產(chǎn)生補(bǔ)償電流的。使用后端部的單極的脈沖寬度調(diào)制方式時(shí)，在2相通電區(qū)間，附加在第1電流控制信號(hào)(A)的通電相的平均電壓V1如下式V1=12VDCA--(1)]]>在上述(1)式中，VDC是直流端的電容器208兩端之間的電壓，A是第1電流控制信號(hào)的大小，滿足0＜A＜1的條件。
使用后端部單極的脈沖寬度調(diào)制方式時(shí)，在相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)，附加在非轉(zhuǎn)換相的平均電壓V2如下式V1=(2A-1)13VDC-13(Keω)--(2)]]>在上述(2)式中，Ke是反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，ω是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，VDC是直流端的電容器208兩端之間的電壓，A是第1電流控制信號(hào)的大小，滿足0＜A＜1的條件。
為使非轉(zhuǎn)相的平均電壓保持穩(wěn)定，必須使V1＝V2的條件成立，滿足這個(gè)條件的第2電流控制信號(hào)(B)的大小如下式B=12+34A+Keω2VDC----(3)]]>
在上述(3)式中，B的大小滿足0＜B＜1的條件。
第2電流控制信號(hào)(B)只在正確的相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)供給時(shí)，對(duì)平均電壓進(jìn)行正確的補(bǔ)償。假設(shè)在相轉(zhuǎn)換區(qū)間結(jié)束之前，第2電流控制信號(hào)(B)的供給一中斷，會(huì)使補(bǔ)償不足，而如果相轉(zhuǎn)換區(qū)間結(jié)束后還繼續(xù)供給第2電流控制信號(hào)(B)，由于補(bǔ)償過多，就不能使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化。
本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法中，由轉(zhuǎn)子的位置信息檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間的起始點(diǎn)，由直流端電容器的負(fù)極流動(dòng)的消弧相電流消失時(shí)刻，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間的結(jié)束時(shí)刻，只在該相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)供給補(bǔ)償電流，使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化。以下用附圖詳細(xì)說明檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間結(jié)束時(shí)刻的檢測(cè)方法。
圖5是圖2所示本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)控制裝置的3相全橋式換相器206結(jié)構(gòu)的電路圖。對(duì)應(yīng)下述圖6的3相交流信號(hào)，分別設(shè)有各自的開關(guān)元件，即由晶體管Q1～Q6控制相電流的轉(zhuǎn)換。
圖6所示為直流無刷電動(dòng)機(jī)控制裝置后端部的單極的脈沖寬度調(diào)制方式，用于驅(qū)動(dòng)換相器206的換相控制信號(hào)的示圖。在后端部的單極的脈沖寬度調(diào)制方式中，如圖6所示那樣，在120°通電區(qū)間內(nèi)，后端部(out-going phase)的60°區(qū)間內(nèi)，由單一的開關(guān)元件的開/關(guān)(單極的)調(diào)制脈沖的幅度。
觀察圖6中60°處，通過晶體管Q2的供給相電流的點(diǎn)弧時(shí)刻和通過晶體管Q1供給脈沖寬度調(diào)制相電流的第1脈沖不是同步的。由于這種的不同步，非轉(zhuǎn)換相的平均電壓是變動(dòng)的。為使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化，要使點(diǎn)弧相電流的點(diǎn)弧時(shí)刻和脈沖寬度調(diào)制相電流的第1脈沖起始時(shí)刻是同步的。
圖7A至圖7D所示為在相轉(zhuǎn)換區(qū)間的換相器內(nèi)部的電流流動(dòng)圖，所示為從U-V相(0°～60°區(qū)間)轉(zhuǎn)換到U-W相(60°～120°之間)為止的電流的流動(dòng)。圖7A所示為在U-V相(0°～60°區(qū)間)的換相器206電流的流動(dòng)。在這個(gè)區(qū)間，晶體管Q1、Q6導(dǎo)通，U-V相電流流動(dòng)。
在這種狀態(tài)下，由于晶體管Q6導(dǎo)通，晶體管Q2也導(dǎo)通，如圖7B和圖7C所示那樣，開始從U-A相向U-W相轉(zhuǎn)換。圖7B及圖7C所示為在相轉(zhuǎn)換區(qū)間的消弧相電流702和點(diǎn)弧相電流704的流動(dòng)圖。圖7B的場(chǎng)合，晶體管Q1、Q2兩個(gè)都是導(dǎo)通的狀態(tài)，在這種場(chǎng)合，直流端電容器208的負(fù)極(-)出現(xiàn)新的點(diǎn)弧相(W)的電流704。在圖7C的場(chǎng)合，晶體管Q1是不導(dǎo)通的。晶體管Q2仍然是導(dǎo)通的狀態(tài)，這種場(chǎng)合，在直流端電容器208的負(fù)極(-)只出現(xiàn)消弧相(V)的電流706。點(diǎn)弧相(W)的電流708，不涉及電容器208的負(fù)極(-)，是通過二極管D4流動(dòng)的。這種電流的流動(dòng)與將通電的二個(gè)開關(guān)元件同時(shí)開/關(guān)的雙極的脈沖寬度調(diào)制方式的場(chǎng)合也類似。但是，后端部單極的脈沖寬度調(diào)制方式和雙極脈沖寬度調(diào)制方式，如果在換相器直流端的負(fù)極設(shè)置電流傳感器，就能在相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)檢測(cè)出消弧相的相電流。由于檢測(cè)出消弧相電消失時(shí)刻，就可以正確地檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間結(jié)束的時(shí)刻。在這種場(chǎng)合，由于可以只檢測(cè)在直流端電容器208的負(fù)極(-)出現(xiàn)的電流，所以只用一個(gè)電流傳感器就可以檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換結(jié)束的時(shí)刻。在這樣求出的相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)，將第2電流控制信號(hào)(B)代替第1電流控制信號(hào)(A)，輸入換相器控制部314，這樣，使在相轉(zhuǎn)換區(qū)間的非轉(zhuǎn)換相的平均電壓的變動(dòng)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為最小化。
圖7D所示為相轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)下?lián)Q相器206的電流流動(dòng)，晶體管Q1、Q2都為導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，在直流端電容器208的負(fù)極(-)出現(xiàn)相轉(zhuǎn)換結(jié)束的非轉(zhuǎn)換相電流。
圖8為本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)控制方法的流程圖。如圖所示，供給非轉(zhuǎn)換相電流后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)210(802)，利用轉(zhuǎn)子的位置信息，監(jiān)視是否開始相轉(zhuǎn)換(804)，在相轉(zhuǎn)換開始之前一直供給非轉(zhuǎn)換相電流。相轉(zhuǎn)換一開始(806)，為使相轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化，供給補(bǔ)償電壓(808)。由在直流端電容器208的負(fù)極(-)出現(xiàn)消弧相電流的消失，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換結(jié)束的時(shí)刻(810)，停止供給補(bǔ)償電壓，再開始供給非轉(zhuǎn)相電流(812)。
(發(fā)明的效果)如上所述那樣，本發(fā)明直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置和方法，由轉(zhuǎn)子的位置信息，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間的起始點(diǎn)，由直流端電容的負(fù)極出現(xiàn)的消弧相電流的消失時(shí)刻，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間結(jié)束時(shí)刻，只需在相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)供給補(bǔ)償電壓，使直流無刷電動(dòng)機(jī)的3相交流電在相轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化。
權(quán)利要求
1.一種直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于包括將工業(yè)用交流電源轉(zhuǎn)換為多相交流電源的電功率轉(zhuǎn)換裝置、根據(jù)所述直流無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的信息和在所述電功率轉(zhuǎn)換裝置負(fù)極流動(dòng)的消弧相電流的消失時(shí)刻，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間，為此在相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)的非轉(zhuǎn)換相的平均電壓保持穩(wěn)定，供給補(bǔ)償電壓，控制所述電功率轉(zhuǎn)換裝置的控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述電功率轉(zhuǎn)換裝置包括將所述工業(yè)用交流電源轉(zhuǎn)換為直流的換流器、將所述直流電源轉(zhuǎn)換為所述多相交流電源的換相器、連接所述換流器和換相器的直流端電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于包括檢測(cè)出在所述換相器直流端負(fù)極出現(xiàn)的電流，并將檢測(cè)出的電流信息提供給所述控制部的單一的電流傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述換相器是3相全橋式換相器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述控制部包括用于檢測(cè)相轉(zhuǎn)換區(qū)間的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)部、在非轉(zhuǎn)換區(qū)間，產(chǎn)生用于供給非轉(zhuǎn)換相電流的第1電流控制信號(hào)、在相轉(zhuǎn)換區(qū)間，供給所述補(bǔ)償電流，產(chǎn)生第2電流控制信號(hào)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述第2電流控制信號(hào)(B)的定義如下式B=12+34A+Keω2VDC]]>在所述公式中，B滿足0＜B＜1的條件，A是第1電流控制信號(hào)的大小，A的值滿足0＜A＜1，Ke是反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)、ω是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、VDC是加在直流端的電容器兩端間的電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述控制部包括根據(jù)從外部輸入的速度控制信號(hào)和現(xiàn)在的速度信息，使所述直流無刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，跟蹤所述速度控制信號(hào)的值，產(chǎn)生電流命令的速度控制部、以所述電流命令和所述電流傳感器檢測(cè)出的電流信息為依據(jù)，使所述直流無刷電動(dòng)機(jī)的相電流跟蹤所述電流命令，產(chǎn)生第1電流控制信號(hào)的電流控制部、輸入所述第1電流控制信號(hào)，產(chǎn)生所述第2電流控制信號(hào)，對(duì)應(yīng)從所述相轉(zhuǎn)換檢測(cè)部產(chǎn)生的所述相轉(zhuǎn)換檢測(cè)信號(hào)，將所述第1和第2電流控制信號(hào)中的某一個(gè)信號(hào)輸出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部、對(duì)應(yīng)從所述控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部輸出的電流控制信號(hào)，產(chǎn)生用于控制所述換相器的控制信號(hào)的換相器控制部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述控制信號(hào)轉(zhuǎn)換部包括在兩端分別輸入所述第1及第2電流控制信號(hào)，根據(jù)所述相轉(zhuǎn)換檢測(cè)部產(chǎn)生的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行控制，將第1及第2電流控制信號(hào)中的某一個(gè)信號(hào)輸出的開關(guān)、將所述開關(guān)輸出的電流控制信號(hào)的大小值控制在事先設(shè)定的值以下的限幅器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于從所述電功率轉(zhuǎn)換裝置輸出的多相交流電源是3相交流電。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述電功率轉(zhuǎn)換裝置是使后端部的單極的脈沖寬度調(diào)制方式和雙極的脈沖寬度調(diào)制方式中的某一個(gè)方式動(dòng)作的裝置。
11.一種直流無刷電動(dòng)機(jī)控制裝置的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置，該裝置包括將工業(yè)用交流電源轉(zhuǎn)換為多相交流電源的電功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于由所述直流無刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置信息，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換的起始點(diǎn)，由所述電功率轉(zhuǎn)換裝置負(fù)極流動(dòng)的消弧相電流的消失時(shí)刻，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換的結(jié)束時(shí)刻。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置，其特征在于所述電功率轉(zhuǎn)換裝置包括將所述工業(yè)用交流電源轉(zhuǎn)換為直流的換流器、將所述直流電源轉(zhuǎn)換為所述多相交流電源的換相器、連接所述換流器和換相器的直流端電容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置，其特征在于包括檢測(cè)出在所述換相器直流端負(fù)極出現(xiàn)的電流，將檢測(cè)出的電流信息提供給所述控制部的單一的電流傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置，其特征在于所述換相器是3相全橋式換相器。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置，其特征在于從所述電功率轉(zhuǎn)換裝置輸出的多相交流電源是3相交流電。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的相轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置，其特征在于所述電功率轉(zhuǎn)換裝置使后端部的單極的脈沖寬度調(diào)制方式和雙極的脈沖寬度調(diào)制方式中的某一個(gè)方式動(dòng)作。
17.一種直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制方法，將工業(yè)用交流電源轉(zhuǎn)換為多相交流電源的電功率轉(zhuǎn)換裝置供給直流無刷電動(dòng)機(jī)電功率的控制方法中，其特征在于包括供給非轉(zhuǎn)換相電流，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的階段、由轉(zhuǎn)子的位置信息，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換的起始點(diǎn)的階段、相轉(zhuǎn)換一開始，為使相轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化，供給補(bǔ)償電流的階段；從所述電功率轉(zhuǎn)換裝置的負(fù)極(-)出現(xiàn)的消弧相電流消失時(shí)刻，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換的結(jié)束時(shí)刻后，停止供給所述補(bǔ)償電流的階段。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于所述換相器是3相全橋式換相器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于對(duì)所述電功率轉(zhuǎn)換裝置的負(fù)極出現(xiàn)的電流用單一的電流傳感器檢測(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于由所述電功率轉(zhuǎn)換裝置輸出的多相交流電源是三相交流電。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于所述電功率轉(zhuǎn)換裝置使后端部的單極的脈沖寬度調(diào)制方式和雙極的脈沖寬度調(diào)制方式中的某一個(gè)方式動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流無刷電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法?？梢栽诠┙o直流無刷電動(dòng)機(jī)3相電流的相轉(zhuǎn)換區(qū)間，使因相電流暫時(shí)減少而引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化。該裝置包括電功率轉(zhuǎn)換裝置和控制部。電功率轉(zhuǎn)換裝置將工業(yè)用交流電源轉(zhuǎn)換為多相交流電?？刂撇扛鶕?jù)直流無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息和在電功率轉(zhuǎn)換裝置負(fù)極流動(dòng)的消弧相電流的消失時(shí)刻，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換區(qū)間，為使在相轉(zhuǎn)換區(qū)間內(nèi)的非轉(zhuǎn)換相的平均電壓保持穩(wěn)定，供給補(bǔ)償電壓，控制電功率轉(zhuǎn)換裝置?？刂品椒ㄖ?，首先供給非轉(zhuǎn)換相電流、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換的起始時(shí)刻。相轉(zhuǎn)換一開始，供給用于使相轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化的補(bǔ)償電壓，由出現(xiàn)在電功率轉(zhuǎn)換裝置負(fù)極(－)的消弧相電流消失，檢測(cè)出相轉(zhuǎn)換的結(jié)束時(shí)刻后，停止供給補(bǔ)償電壓，再開始供給非轉(zhuǎn)換相電流。
文檔編號(hào)H02P6/10GK1492573SQ0310163
公開日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月22日
發(fā)明者李光云 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社