專利名稱：無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置及用于保護(hù)和控制該裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無感(sensorless)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置及用于保護(hù)和控制該裝置的方法，特別是涉及一種包括位置評(píng)估誤差檢測(cè)器的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，以使該裝置能夠在使用利用軟件方法的無感方法對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)子(rotor)位置的評(píng)估中，判定是否有不希望的誤差出現(xiàn)，以及用于保護(hù)和控制該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的方法。
背景技術(shù)：
以下將參照?qǐng)D1描述傳統(tǒng)的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置。
圖1是示出該傳統(tǒng)的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的框圖。參照?qǐng)D1，該傳統(tǒng)的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置包括整流器2，用于將從AC電源1產(chǎn)生的AC電壓整流為DC電壓；包括多個(gè)電容的DC鏈路(link)3，用于平滑該DC電壓，以及將該平滑后的DC電壓輸出至外部；逆變器4，用于接收整流后的電壓，以及將接收到的整流電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓；電流檢測(cè)器5，用于檢測(cè)從逆變器4發(fā)送至馬達(dá)7的電流；以及控制器6，用于基于施加至馬達(dá)7的電壓和電流信號(hào)評(píng)估馬達(dá)7的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置，以及將控制信號(hào)發(fā)送至逆變器4以控制馬達(dá)7。
上述的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置將馬達(dá)安裝至一特殊構(gòu)造，例如無法將傳感器安裝在內(nèi)的壓縮機(jī)中，并且檢測(cè)該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置等。
若傳感器安裝至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，則會(huì)出現(xiàn)多種問題，例如生產(chǎn)成本的增加，以及由損壞的傳感器導(dǎo)致的可靠性的退化等等。無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置能夠改進(jìn)上述問題。
以下將參照?qǐng)D1描述上述的傳統(tǒng)無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行。
從AC電源1產(chǎn)生的AC電壓被施加至該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，以使馬達(dá)7運(yùn)行。整流器2將該AC電壓整流為直流電壓，并將該直流電壓發(fā)送至DC鏈路3。
DC鏈路3平滑從整流器2接收到的該DC電壓，并將該平滑后的DC電壓輸出至外部。逆變器4從DC鏈路3接收該平滑后的DC電壓，將接收到的DC電壓轉(zhuǎn)換為三相電壓，并將該三相電壓輸出至馬達(dá)7，從而適當(dāng)?shù)乜刂岂R達(dá)7。
該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置還包括電流檢測(cè)器5，以使電流檢測(cè)器5檢測(cè)從逆變器4施加至馬達(dá)7的電流的量值。為使馬達(dá)7正常地運(yùn)行，控制器6利用由DC鏈路3測(cè)得的電壓和由電流檢測(cè)器5檢測(cè)到的電流量值，評(píng)估馬達(dá)7的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置，并響應(yīng)馬達(dá)7的評(píng)估的轉(zhuǎn)速和評(píng)估的轉(zhuǎn)子位置，將能夠控制馬達(dá)7的控制信號(hào)發(fā)送至逆變器4。
用于馬達(dá)7的無感控制方法對(duì)保證穩(wěn)定性至關(guān)重要。典型地，如果在該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)包含的DC鏈路3中發(fā)生了過電壓，或者如果過電流被施加至馬達(dá)7，則馬達(dá)7可能會(huì)被誤操作或被損壞，并且安裝馬達(dá)7于其上的壓縮機(jī)也可能被損壞，因此該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置還包括保護(hù)裝置，用于保證穩(wěn)定性，以阻止上述問題產(chǎn)生，該保護(hù)裝置例如為過電壓檢測(cè)器(未示出)、低電壓檢測(cè)器(未示出)或過電流檢測(cè)器(未示出)。
用作上述保護(hù)裝置的每一個(gè)過電壓檢測(cè)器及低電壓檢測(cè)器都接收施加到DC鏈路3的電壓信號(hào)，并且當(dāng)在接收到的電壓信號(hào)中發(fā)生不希望的誤差時(shí)，將誤差信號(hào)輸出至控制器6。過電流檢測(cè)器從電流檢測(cè)器5接收電流信號(hào)，并且當(dāng)在接收到的電流信號(hào)中發(fā)生不希望的誤差時(shí)，將誤差信號(hào)輸出至控制器6。
已接收到誤差信號(hào)的控制器6停止產(chǎn)生發(fā)送至逆變器4的能夠控制馬達(dá)7的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，以使逆變器4停止馬達(dá)7的運(yùn)行。
然而，在通過評(píng)估馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置而能夠?qū)嵤o感控制過程的傳統(tǒng)的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置中，如果在無感控制過程中發(fā)生了不希望的誤差，除了上述保護(hù)裝置之外，該傳統(tǒng)的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置不具有用于檢測(cè)該誤差及處理檢測(cè)到的誤差的裝置，從而難以保證該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的穩(wěn)定性。
更具體地，不希望的誤差可能發(fā)生在馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置的評(píng)估中，并且此誤差稱為位置評(píng)估誤差。然而，該位置評(píng)估誤差不能由過電壓檢測(cè)器、低電壓檢測(cè)器或過電流檢測(cè)器所檢測(cè)的。
因此，倘若馬達(dá)連續(xù)運(yùn)行在位置評(píng)估誤差過多地產(chǎn)生的情況下，正常的無感控制過程就無法進(jìn)行，使得馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置和包括該馬達(dá)的壓縮機(jī)被損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，用于利用軟件方法而非利用傳感器來判定轉(zhuǎn)子的位置評(píng)估誤差的存在或不存在，從而阻止馬達(dá)產(chǎn)生錯(cuò)誤運(yùn)行，或阻止包括該馬達(dá)的壓縮機(jī)被損壞；本發(fā)明還提供一種用于保護(hù)和控制該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的方法。
按照本發(fā)明的一個(gè)方案，通過提供一無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)上述和其它目的，該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置包括整流器，用于將從AC電源產(chǎn)生的AC(交流)電壓整流為DC(直流)電壓；逆變器，用于從該整流器接收該DC電壓，并將該接收到的DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓；電流檢測(cè)器，用于檢測(cè)從該逆變器發(fā)送至馬達(dá)的電流值；控制器，用于利用施加到該馬達(dá)的電壓和電流信號(hào)，評(píng)估該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置，并將控制信號(hào)發(fā)送至該逆變器，以控制該馬達(dá)；以及位置評(píng)估誤差檢測(cè)器，用于利用由該電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流值和由該控制器評(píng)估的轉(zhuǎn)子位置評(píng)估角，判定該馬達(dá)的位置評(píng)估誤差的存在或不存在。
優(yōu)選地是，該位置評(píng)估誤差檢測(cè)器包括三相/固定(stationary)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器，用于將由該電流檢測(cè)器檢測(cè)到的三相電流值(Iu，Iv，和Iw)轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)；固定/同步坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器，用于利用與該位置評(píng)估角相關(guān)的數(shù)據(jù)(cosθ和sinθ)，將該固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)轉(zhuǎn)換為同步坐標(biāo)系電流值(id和iq)；電流計(jì)算器，用于利用包括該固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)和該同步坐標(biāo)系電流值(id和iq)的預(yù)定方程式，計(jì)算預(yù)定值C，從而產(chǎn)生計(jì)算值C；以及位置評(píng)估誤差判定單元，用于將該計(jì)算值C與參考值A(chǔ)相比較，并且根據(jù)該比較結(jié)果判定該馬達(dá)的位置評(píng)估誤差的存在或不存在。
優(yōu)選地是，該電流計(jì)算器從該三相/固定坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器接收該固定坐標(biāo)系電流值，從該固定/同步坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器接收該同步坐標(biāo)系電流值，并將由一預(yù)定方程式定義的一預(yù)定值C輸出至該位置評(píng)估誤差判定單元。在此情形下，當(dāng)產(chǎn)生該計(jì)算值C時(shí)，該電流計(jì)算器可滿足表示為C=iα2+iβ2-id2+iq2]]>的該預(yù)定方程式。
優(yōu)選地是，該位置評(píng)估誤差判定單元將從該電流計(jì)算器接收到的該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)相比較，并判定該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)之差是否等于或大于預(yù)定值α。優(yōu)選地是，當(dāng)該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)之差等于或大于該預(yù)定值α?xí)r，該位置評(píng)估誤差判定單元將誤差信號(hào)輸出至該控制器。
優(yōu)選地是，該控制器從該位置評(píng)估誤差判定單元接收該誤差信號(hào)，阻止脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)被發(fā)送至該逆變器，從而停止該馬達(dá)的運(yùn)行。
按照本發(fā)明的另一方案，提供一種用于保護(hù)和控制無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的方法，該方法包括檢測(cè)施加至馬達(dá)的三相電流值，并將該檢測(cè)到的三相電流值轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ；利用與該馬達(dá)的位置評(píng)估角相關(guān)的數(shù)據(jù)(sinθ，cosθ)，將該固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ轉(zhuǎn)換為同步坐標(biāo)系電流值id和iq；根據(jù)包括該固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ及該同步坐標(biāo)系電流值id和iq的預(yù)定方程式，計(jì)算預(yù)定值C，從而產(chǎn)生計(jì)算值C；以及將該計(jì)算值C與預(yù)定的參考值A(chǔ)相比較，并且如果判定該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)之差等于或大于預(yù)定值α，則產(chǎn)生誤差信號(hào)。
優(yōu)選地是，在該計(jì)算步驟，利用該固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ及該同步坐標(biāo)系電流值id和iq，計(jì)算該預(yù)定值C，從而產(chǎn)生該計(jì)算值C。在此情形下，通過表示為C=iα2+iβ2-id2+iq2]]>的該預(yù)定方程式，計(jì)算該計(jì)算值C。
優(yōu)選地是，當(dāng)該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)之差等于或大于該預(yù)定值α?xí)r，在該比較和產(chǎn)生步驟，將該誤差信號(hào)輸出至控制該馬達(dá)運(yùn)行的控制器。一旦接收到該誤差信號(hào)，該控制器阻止PWM信號(hào)產(chǎn)生，從而停止該馬達(dá)的運(yùn)行。


從下面結(jié)合附圖的具體描述中，將更清楚地了解本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及其它優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是示出傳統(tǒng)的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的框圖；圖2是示出按照本發(fā)明的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的框圖；圖3A至圖3B是分別示出施加至馬達(dá)的電流信號(hào)的波形圖；圖4是示出按照本發(fā)明的包含在無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置中的轉(zhuǎn)子的位置評(píng)估誤差檢測(cè)器的框圖；
圖5是示出按照本發(fā)明的用于響應(yīng)一固定坐標(biāo)系將一電流值轉(zhuǎn)換為另一值的輸入和輸出(I/O)信號(hào)之間關(guān)系的框圖；圖6是示出按照本發(fā)明的用于響應(yīng)一同步坐標(biāo)系將一電流值轉(zhuǎn)換為另一值的I/O信號(hào)之間關(guān)系的框圖；圖7是示出用在按照本發(fā)明的該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置中的一電流計(jì)算器的運(yùn)行的框圖；圖8是示出用在按照本發(fā)明的該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置中的一位置評(píng)估誤差判定單元的運(yùn)行的框圖；圖9是示出在按照本發(fā)明用于保護(hù)和控制該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的方法中用于檢測(cè)位置評(píng)估誤差的存在或不存在的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中，用相同的附圖標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件，即使它們示出于不同的圖中。在以下描述中，當(dāng)可能使得本發(fā)明的主題不清楚時(shí)，將省略在此并入的已知功能和構(gòu)造的具體描述。
圖2是示出按照本發(fā)明的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的框圖。與圖1的傳統(tǒng)無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置相比較，圖2示出的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置還包括位置評(píng)估誤差檢測(cè)器。參照?qǐng)D2，該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置包括整流器20，用于將從AC電源10產(chǎn)生的AC電壓整流為DC電壓；DC鏈路30，其包括多個(gè)電容器，用于平滑從整流器20接收到的DC電壓；逆變器40，用于從DC鏈路30接收DC電壓，并適當(dāng)?shù)乜刂岂R達(dá)70；電流檢測(cè)器50，用于檢測(cè)從逆變器40發(fā)送至馬達(dá)70的電流的量值；以及控制器60，用于利用施加至馬達(dá)70的電壓和電流信號(hào)，評(píng)估馬達(dá)70的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置，并發(fā)送控制信號(hào)至逆變器40，以使其基于對(duì)馬達(dá)70的所評(píng)估的轉(zhuǎn)速和所評(píng)估的轉(zhuǎn)子位置而控制馬達(dá)70。該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的上述組件與傳統(tǒng)無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的相同。
按照本發(fā)明的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置包括過電壓檢測(cè)器31，低電壓檢測(cè)器32及過電流檢測(cè)器51，以使其能夠保證穩(wěn)定性。特別地是，該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置還包括位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80，以判定與馬達(dá)70的轉(zhuǎn)子相關(guān)的位置評(píng)估誤差的存在或不存在。
下面參照?qǐng)D2描述上述無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行。
從AC電源10產(chǎn)生的AC電壓被依序施加至整流器20和DC鏈路30，從而被轉(zhuǎn)換為平滑的DC電壓。該平滑的DC電壓被施加至逆變器40。
逆變器40從DC鏈路30接收該平滑的DC電壓，并直接提供給馬達(dá)70一供給電壓，以使馬達(dá)70轉(zhuǎn)動(dòng)。典型地，逆變器40將DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓，并將該三相AC電壓輸出至馬達(dá)70，從而由逆變器40產(chǎn)生的該三相AC電壓控制馬達(dá)70的轉(zhuǎn)動(dòng)。
倘若從逆變器40發(fā)送至馬達(dá)70的該三相AC電壓的各相電流(即三相電流)被分別確定為Iu、Iv和Iw，則由電流檢測(cè)器50檢測(cè)該三相電流的量值，并且將表示所檢測(cè)到的電流值的信號(hào)發(fā)送至控制器60、過電流檢測(cè)器51及位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80。
包括多個(gè)電阻以檢測(cè)施加至DC鏈路30的電壓的電壓檢測(cè)器(未示出)與DC鏈路30并聯(lián)連接。DC鏈路30將由該電壓檢測(cè)器檢測(cè)的電壓值發(fā)送至過電壓檢測(cè)器31及低電壓檢測(cè)器32。
若上述用于檢測(cè)過功率狀態(tài)的裝置(即過電流檢測(cè)器51、過電壓檢測(cè)器31及低電壓檢測(cè)器32)判定在接收到的電壓和電流信號(hào)中有誤差出現(xiàn)，則過電流檢測(cè)器51發(fā)送誤差信號(hào)I_over至控制器60，過電壓檢測(cè)器31發(fā)送誤差信號(hào)Vdc_over至控制器60，并且低電壓檢測(cè)器32發(fā)送誤差信號(hào)Vdc_low至控制器60。
控制器60利用施加至馬達(dá)70的電壓和電流信號(hào)評(píng)估馬達(dá)70的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。特別地是，控制器60評(píng)估轉(zhuǎn)子的位置角θ，基于判定的位置角θ計(jì)算cosθ和sinθ的值，并將表示cosθ和sinθ的計(jì)算值的信號(hào)發(fā)送至位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80。
位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80從控制器60接收位置角信息(cosθ和sinθ)，接收施加至馬達(dá)70的三相電流值(Iu、Iv和Iw)，并基于該三相電流值及cosθ和sinθ的值，判定在馬達(dá)70的轉(zhuǎn)子位置的評(píng)估中是否有不希望的誤差發(fā)生。下面將參照?qǐng)D3A、圖3B、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8，描述上述位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80的運(yùn)行。
圖3A至圖3B是分別示出施加至馬達(dá)70的電流信號(hào)的波形圖。更具體地，圖3A是示出在正常的無感控制過程中產(chǎn)生的電流信號(hào)的波形圖，圖3B是示出當(dāng)在無感控制過程中發(fā)生誤操作及在馬達(dá)70的轉(zhuǎn)子位置的評(píng)估中發(fā)生過多誤差時(shí)產(chǎn)生的電流信號(hào)的波形圖。
圖4是示出按照本發(fā)明的包含在無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置中的位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80的框圖。
參照?qǐng)D4，位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80包括三相/固定坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器81，用于接收施加至馬達(dá)70的三相電流值(Iu、Iv和Iw)，并將接收到的三相電流值(Iu、Iv和Iw)轉(zhuǎn)換為與固定坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)的固定的α軸和β軸的值(iα和iβ)；以及固定/同步坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器82，用于從三相/固定坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器81接收固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)，從控制器60接收cosθ和sinθ的值，并將接收到的固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)轉(zhuǎn)換為與同步坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)的同步的d軸和q軸的值(id和iq)。
位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80包括電流計(jì)算器83，用于利用包括所述固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)及所述同步坐標(biāo)系電流值(id和iq)的預(yù)定方程式，計(jì)算預(yù)定值C，從而產(chǎn)生計(jì)算值C。位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80還包括位置評(píng)估誤差判定單元84。位置評(píng)估誤差判定單元84將電流計(jì)算器83的輸出值C與參考值A(chǔ)相比較，并且當(dāng)輸出值C與參考值A(chǔ)之差等于或大于預(yù)定值α?xí)r，判定位置評(píng)估誤差出現(xiàn)。
三相/固定坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器81、固定/同步坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器82、電流計(jì)算器83及位置評(píng)估誤差判定單元84的具體運(yùn)行示于圖5至圖8中。
圖5示出按照本發(fā)明將施加至該馬達(dá)的三相電流值轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系的α軸和β軸的值的關(guān)系的框圖。圖6是示出用于響應(yīng)同步坐標(biāo)系將電流值轉(zhuǎn)換為另一值的I/O信號(hào)之間關(guān)系的框圖。圖7是示出按照本發(fā)明的電流計(jì)算器83的運(yùn)行的框圖。圖8是示出按照本發(fā)明的位置評(píng)估誤差判定單元84的運(yùn)行的框圖。
參照?qǐng)D5，三相/固定坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器81接收三相電流信號(hào)Iu、Iv和Iw，并將固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ(其中iα＝Iu，且iβ=(Iv-Iw)/3]]>)輸出至外部。參照?qǐng)D6，固定/同步坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器82接收固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)及位置角信息(cosθ和sinθ)，并將同步坐標(biāo)系電流值id和iq(其中id＝iα*cosθ+iβ*sinθ，且iq＝-iα*sinθ+iβ*cosθ)輸出至外部。上述值iα、iβid和iq滿足表示為iα2+iβ2+id2+iq2=Ipeak]]>(其中Ipeak＝包含在三相電流中的各相電流的峰值)的預(yù)定方程式。
參照?qǐng)D7，電流計(jì)算器83接收固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)及同步坐標(biāo)系電流值(id和iq)，利用表示為iα2+iβ2-id2+iq2]]>的預(yù)定方程式計(jì)算預(yù)定值C，而將計(jì)算值C輸出至外部。在該無感馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的位置評(píng)估過程正常進(jìn)行的情形下，此情形滿足上述方程式iα2+iβ2=id2+iq2,]]>從而計(jì)算值C等于“0”。
參照?qǐng)D8，位置評(píng)估誤差判定單元84從電流計(jì)算器83接收計(jì)算值C，將接收到的值C與預(yù)定的參考值A(chǔ)相比較，當(dāng)計(jì)算值C與參考值A(chǔ)之差等于或大于預(yù)定值α(其中α≤C-A)時(shí)，判定位置評(píng)估誤差出現(xiàn)，并將預(yù)定的誤差信號(hào)發(fā)送至控制器60。
更具體地，若在檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的情形下判定出現(xiàn)了該誤差，這就意味著在轉(zhuǎn)子的位置角θ中存在誤差，從而錯(cuò)誤的位置角被應(yīng)用到上述方程式id＝iα*cosθ+iβ*sinθ及iq＝-iα*sinθ+iβ*cosθ，導(dǎo)致id及iq的值中出現(xiàn)誤差。因而，在正常運(yùn)行的情形中，計(jì)算值C等于“0”；但在馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)中出現(xiàn)誤差的非正常運(yùn)行情形中，計(jì)算值C不等于“0”。
當(dāng)大于預(yù)定值的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)誤差產(chǎn)生時(shí)，為在馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)中判定誤差的出現(xiàn)，位置評(píng)估誤差判定單元84將計(jì)算值C與參考值A(chǔ)相比較，并且僅當(dāng)計(jì)算值C與參考值A(chǔ)之差等于或大于預(yù)定值α?xí)r，發(fā)送誤差信號(hào)至控制器60。
如上所述，若控制器60從位置評(píng)估誤差檢測(cè)器80接收到該誤差信號(hào)，控制器60就阻止PWM信號(hào)被發(fā)送至逆變器40，從而停止馬達(dá)的運(yùn)行，以保護(hù)該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置及包括該馬達(dá)的壓縮機(jī)等。
圖9是示出在按照本發(fā)明的保護(hù)和控制該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的方法中、用于檢測(cè)位置評(píng)估誤差的存在或不存在的方法的流程圖。
下面將參照?qǐng)D9描述用于保護(hù)和控制上述無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的該方法。
該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置在步驟S1檢測(cè)施加至該馬達(dá)的三相電流值(Iu、Iv和Iw)，并在步驟S2將檢測(cè)到的三相電流值(Iu、Iv和Iw)轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ。
之后，該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置在步驟S3利用固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ及該馬達(dá)的位置評(píng)估角θ，計(jì)算同步坐標(biāo)系電流值id和iq。該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置在步驟S4，按照包括固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ及同步坐標(biāo)系電流值id和iq的預(yù)定方程式，計(jì)算預(yù)定值C，從而產(chǎn)生計(jì)算值C。
若在步驟S4產(chǎn)生計(jì)算值C，則該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置在步驟S5將計(jì)算值C與參考值A(chǔ)相比較，并判定計(jì)算值C與參考值A(chǔ)之差是否等于或大于預(yù)定值α。若在步驟S5判定值C與值A(chǔ)之差等于或大于預(yù)定值α，該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置就在步驟S6以其判定位置評(píng)估誤差存在或不存在的方式產(chǎn)生一誤差信號(hào)，并根據(jù)判定的結(jié)果控制該馬達(dá)。
按照前述的本發(fā)明的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行，用于將三相電流值轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系電流值的轉(zhuǎn)換方程式表示為iα＝Iu及iβ=(Iv-Iw)/3),]]>并且用于將固定坐標(biāo)系電流值轉(zhuǎn)換為同步坐標(biāo)系電流值的轉(zhuǎn)換方程式表示為id＝iα*cosθ+iβ*sinθ及iq＝-iα*sinθ+iβ*cosθ。
當(dāng)通過計(jì)算固定坐標(biāo)系電流值和同步坐標(biāo)系電流值產(chǎn)生計(jì)算值C時(shí)，計(jì)算值C表示為C=iα2+iβ2-id2+iq2.]]>與此同時(shí)，若在步驟S5判定計(jì)算值C與參考值A(chǔ)之差小于預(yù)定值α，則該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置返回至步驟S1，以檢測(cè)施加至該馬達(dá)的三相電流值并基于檢測(cè)到的三相電流值判定位置評(píng)估誤差的存在或不存在。在此情形下，若判定計(jì)算值C與參考值A(chǔ)之差等于或大于預(yù)定值α，則該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置將該誤差信號(hào)輸出至控制該馬達(dá)運(yùn)行的該控制器。一旦接收到該誤差信號(hào)，該控制器就阻止產(chǎn)生PWM信號(hào)，從而停止該馬達(dá)的運(yùn)行。
從以上描述中可見，按照本發(fā)明的無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置和用于保護(hù)/控制該裝置的方法能夠利用一種軟件方法、而不是利用傳感器、來判定轉(zhuǎn)子的位置評(píng)估誤差的存在或不存在，從而縮減生產(chǎn)成本，防止馬達(dá)產(chǎn)生誤操作，并防止包括該馬達(dá)的壓縮機(jī)損壞。
雖然為示例性目的已揭示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解，只要不脫離所附的權(quán)利要求中揭示的本發(fā)明的范圍和精神，各種變動(dòng)、添加及替換都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括整流器，用于將從AC電源產(chǎn)生的AC電壓整流為DC電壓；逆變器，用于從該整流器接收該DC電壓，并將該接收到的DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓；電流檢測(cè)器，用于檢測(cè)從該逆變器發(fā)送至馬達(dá)的電流值；控制器，用于利用施加到該馬達(dá)的電壓和電流信號(hào)，評(píng)估該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置，并將控制信號(hào)發(fā)送至該逆變器，以控制該馬達(dá)；以及位置評(píng)估誤差檢測(cè)器，用于利用由該電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流值和由該控制器評(píng)估的轉(zhuǎn)子位置評(píng)估角，判定該馬達(dá)的位置評(píng)估誤差的存在或不存在。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該位置評(píng)估誤差檢測(cè)器包括三相/固定坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器，用于將由該電流檢測(cè)器檢測(cè)到的三相電流值(Iu，Iv，和Iw)轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)；固定/同步坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器，用于利用與該位置評(píng)估角相關(guān)的數(shù)據(jù)(cosθ和sinθ)，將該固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)轉(zhuǎn)換為同步坐標(biāo)系電流值(id和iq)；電流計(jì)算器，用于利用包括該固定坐標(biāo)系電流值(iα和iβ)和該同步坐標(biāo)系電流值(id和iq)的預(yù)定方程式，計(jì)算預(yù)定值C，從而產(chǎn)生計(jì)算值C；以及位置評(píng)估誤差判定單元，用于將該計(jì)算值C與參考值A(chǔ)相比較，并且根據(jù)該比較結(jié)果判定該馬達(dá)的位置評(píng)估誤差的存在或不存在。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，該電流計(jì)算器從該三相/固定坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器接收該固定坐標(biāo)系電流值，并且從該固定/同步坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器接收該同步坐標(biāo)系電流值。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，當(dāng)產(chǎn)生該計(jì)算值C時(shí)，該電流計(jì)算器滿足由C=iα2+iβ2-id2+iq2]]>表示的預(yù)定方程式。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，該位置評(píng)估誤差判定單元將從該電流計(jì)算器接收到的該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)相比較，并判定該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)之差是否等于或大于預(yù)定值α。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，當(dāng)該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)之差等于或大于該預(yù)定值α?xí)r，該位置評(píng)估誤差判定單元將一誤差信號(hào)輸出至該控制器。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該控制器從該位置評(píng)估誤差判定單元接收該誤差信號(hào)，阻止脈寬調(diào)制信號(hào)被發(fā)送至該逆變器，從而停止該馬達(dá)的運(yùn)行。
8.一種用于保護(hù)和控制無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的方法，其特征在于包括檢測(cè)施加至馬達(dá)的三相電流值，并將該檢測(cè)到的三相電流值轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ；利用與該馬達(dá)的位置評(píng)估角相關(guān)的數(shù)據(jù)(sinθ和cosθ)，將該固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ轉(zhuǎn)換為同步坐標(biāo)系電流值id和iq；根據(jù)包括該固定坐標(biāo)系電流值iα和iβ及該同步坐標(biāo)系電流值id和iq的預(yù)定方程式，計(jì)算預(yù)定值C，從而產(chǎn)生計(jì)算值C；以及將該計(jì)算值C與預(yù)定的參考值A(chǔ)相比較，并且如果判定該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)之差等于或大于預(yù)定值α，則產(chǎn)生誤差信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，當(dāng)產(chǎn)生該計(jì)算值C時(shí)，在該計(jì)算步驟，滿足由C=iα2+iβ2-id2+iq2]]>表示的預(yù)定方程式。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，當(dāng)該計(jì)算值C與該參考值A(chǔ)之差等于或大于該預(yù)定值α?xí)r，在該比較和產(chǎn)生步驟，將該誤差信號(hào)輸出至控制該馬達(dá)運(yùn)行的控制器。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在該比較和產(chǎn)生步驟，控制已接收到該誤差信號(hào)的控制器，以阻止脈寬調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生，從而停止該馬達(dá)的運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置及用于保護(hù)和控制該裝置的方法。該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置包括一單元，用于利用施加至馬達(dá)的電流值及轉(zhuǎn)子的位置評(píng)估角，判定包含在該馬達(dá)內(nèi)的該轉(zhuǎn)子的位置評(píng)估誤差的存在或不存在。因此，該無感馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置無需利用傳感器就能判定該轉(zhuǎn)子的位置評(píng)估誤差的存在或不存在，從而縮減了生產(chǎn)成本，阻止該馬達(dá)產(chǎn)生誤操作，并阻止包括該馬達(dá)的壓縮機(jī)損壞。
文檔編號(hào)H02P6/00GK1734929SQ20051000823
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月12日
發(fā)明者元俊喜, 吳在胤, 李吉洙, 鄭達(dá)浩, 李炅勛 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社