專利名稱：電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的誤差的補(bǔ)償，具體地說(shuō)，但不限于，涉及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的誤差的補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)磁阻系統(tǒng)的特性和運(yùn)行在本領(lǐng)域中是公知的，并且在例如“Thecharacteristics，design and application of switched reluctance motors anddrives”(開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特性、設(shè)計(jì)及應(yīng)用，Stephenson和Blake，PCIM’93，Nürnberg，1993年6月21日至24日，在此引入作為參考)中進(jìn)行了說(shuō)明。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一般處理可以在例如“ElectronicControl of Swithced Reluctance Machines”(開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的電子控制，TJE Miller，Newnes，2001年)的各種教科書(shū)中找到。圖l以示意圖的形式示出了一種典型的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，其中開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)12驅(qū)動(dòng)負(fù)載19。輸入直流電源1l既可以是電池，也可以是經(jīng)整流和濾波后的交流電源。由電源11提供的直流電壓在電子控制單元14的控制下通過(guò)電力變換器13在電機(jī)12的相繞組16之間切換。
該切換必須與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度正確同步以便電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)正確運(yùn)行，通常采用轉(zhuǎn)子位置傳感器(‘rpt’)15來(lái)提供對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的角位置的信號(hào)。rpt 15是一種輸出二進(jìn)制信號(hào)(其在每個(gè)電機(jī)相具有兩次轉(zhuǎn)變并以電機(jī)的電循環(huán)為周期)的設(shè)備。所述轉(zhuǎn)變可以指示電機(jī)的電循環(huán)中的事件，例如出現(xiàn)最大和最小電感，或者指示非常接近此類事件(對(duì)于該事件來(lái)說(shuō)，將采取控制動(dòng)作)的位置。與通常用在伺服系統(tǒng)(其要求很高的位置精度)上的更加準(zhǔn)確的解算器或編碼器相比，此類設(shè)備相對(duì)便宜。
許多不同的電力變換器拓?fù)涫枪?，以上引用的Stephenson的論文中討論了其中的幾種。圖2示出了用于多相系統(tǒng)的一個(gè)單相的最常用的一種布置，其中電機(jī)的相繞組16在母線26和27之間與兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置2l和22串聯(lián)。母線26和27共同稱為變換器的“直流聯(lián)絡(luò)線”。能量恢復(fù)二極管23和24與繞組相連，以便當(dāng)開(kāi)關(guān)21和22打開(kāi)時(shí)允許繞組電流回流到直流聯(lián)絡(luò)線。電阻器28與下面的開(kāi)關(guān)22串聯(lián)以提供電流反饋信號(hào)。直流聯(lián)絡(luò)線之間連接有被稱為“直流聯(lián)絡(luò)線電容器”的電容器25以提供或吸收直流聯(lián)絡(luò)線電流的任何交流分量(即所謂的“紋波電流”)，這些交流分量不能從電源流出或返回電源。實(shí)際上，電容器25可以包括若干個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)的電容器并且，當(dāng)使用并聯(lián)時(shí)，某些部件可以分布在整個(gè)變換器中。多相系統(tǒng)通常使用若干并聯(lián)的圖2所示的“相腳”(phase legs)來(lái)激勵(lì)電機(jī)的各相?？梢允褂脝为?dú)的和/或非侵入的電流檢測(cè)器，而不使用電流測(cè)量電阻器。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的相電感周期是該相(或每相)的電感變化周期，例如當(dāng)轉(zhuǎn)子極與各自相應(yīng)的定子極完全對(duì)齊時(shí)最大值之間的周期。圖3(a)示出了相的電感曲線的理想化形狀。實(shí)際上，在Lmin和Lmax處的銳角是圓滑的，這是由于磁通發(fā)散以及磁路飽和的緣故。電感的最大值還將與電流相關(guān)。盡管如此，該曲線對(duì)于說(shuō)明電機(jī)的一般行為還是很有用的。如以上引用的Stephenson的論文中更加詳細(xì)說(shuō)明的那樣，最大電感區(qū)Lmax以一對(duì)轉(zhuǎn)子極與一對(duì)定子極完全對(duì)齊時(shí)的轉(zhuǎn)子位置為中心。圖3(b)中的3相、6極定子、4極轉(zhuǎn)子電機(jī)示出了這種情況。類似地，最小電感區(qū)Lmin對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子上的極間軸線與定子極軸線對(duì)齊時(shí)的位置，如圖3(c)所示。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的性能部分取決于根據(jù)轉(zhuǎn)子位置來(lái)準(zhǔn)確定時(shí)相激勵(lì)。通常使用傳感器15(其在圖1中簡(jiǎn)要地示出，諸如安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)齒形盤(pán)，其與安裝在定子上的光學(xué)或磁傳感器配合使用)來(lái)完成轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)。生成指示相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)子位置的脈沖序列并將其提供給控制電路，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的相激勵(lì)。通常，1相和2相系統(tǒng)使用單個(gè)傳感器；3相系統(tǒng)使用3個(gè)傳感器；4相系統(tǒng)使用4個(gè)或者2個(gè)傳感器。在多于3相的系統(tǒng)中偶爾使用僅使用1個(gè)傳感器的較簡(jiǎn)單的布置。
圖4以示意圖的形式示出了用于3相系統(tǒng)的此類轉(zhuǎn)子位置傳感器(rpt)的基本組件。旋轉(zhuǎn)體(vane)40具有多個(gè)齒(其等于轉(zhuǎn)子極的數(shù)量)并均衡分布，以便在三個(gè)傳感器的輸出端提供相等的傳號(hào)空號(hào)比。各傳感器在旋轉(zhuǎn)體的周圍以一定角度(其對(duì)應(yīng)于各相的電感分布的位移角)分布并通常相對(duì)于定子極放置，以便分別在Lmin和Lmax處提供上升和下降邊沿。這導(dǎo)致來(lái)自傳感器的信號(hào)與各相的電感分布具有如圖5所示的關(guān)系。如上所述，rpt 15是一種輸出二進(jìn)制信號(hào)(其在每個(gè)電機(jī)相具有兩次轉(zhuǎn)變并以電機(jī)的電循環(huán)為周期)的設(shè)備。所述轉(zhuǎn)變可以指示電機(jī)的電循環(huán)中的事件，例如出現(xiàn)最大和最小電感，或者指示非常接近此類事件(對(duì)于該事件來(lái)說(shuō)，將采取控制動(dòng)作)的位置。通常，控制系統(tǒng)使用這些信號(hào)來(lái)生成正確時(shí)刻以便激勵(lì)電機(jī)的各繞組。由于電機(jī)的性能嚴(yán)格取決于此類激勵(lì)的準(zhǔn)確性，因此，準(zhǔn)確制造并對(duì)齊rpt的各組件十分重要。
在rpt中通常可以找到幾種誤差來(lái)源。旋轉(zhuǎn)體的傳號(hào)空號(hào)比明顯會(huì)影響輸出信號(hào)的傳號(hào)空號(hào)比(盡管該關(guān)系不是完全簡(jiǎn)單明了的)，因?yàn)樗躵pt中使用的某一類型的傳感器的特性的影響。例如，如果傳感器為光學(xué)類型，則它將具有有限的光束寬度。這將不同程度地影響信號(hào)，具體取決于轉(zhuǎn)變是從發(fā)射到遮蔽還是相反。如果傳感器為霍爾效應(yīng)類型，則鐵磁旋轉(zhuǎn)體的進(jìn)入邊的鄰近將引起磁通的邊緣效應(yīng)并早于預(yù)期進(jìn)行切換。此外，這兩種類型的傳感器都會(huì)經(jīng)受磁滯效應(yīng)，使信號(hào)輸出產(chǎn)生變化(取決于旋轉(zhuǎn)的方向)。為了抵消這些效應(yīng)，公知的是調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的物理傳號(hào)空號(hào)比以便提供更接近統(tǒng)一傳號(hào)空號(hào)比的傳感器輸出。還公知的是偏移轉(zhuǎn)子上旋轉(zhuǎn)體的對(duì)齊以便至少部分地補(bǔ)償磁滯、光束寬度以及邊緣效應(yīng)。盡管如此，通常不可能同時(shí)補(bǔ)償所有的誤差，因此在輸出信號(hào)中通常至少繼續(xù)存在某些誤差。雖然可以使用高成本、高精度的傳感器，但所涉及的成本對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總體成本具有重要影響。
但是，這些誤差只是問(wèn)題的一部分。從圖4中可以看到，傳感器相對(duì)于定子的絕對(duì)位置以及其相對(duì)于其他傳感器的相對(duì)位置都將影響RPTA、RPTB和RPTC信號(hào)的相位(相對(duì)于它們的相的電感分布)。因此，已開(kāi)發(fā)出各種方法來(lái)減小傳感器組件(其通常排列在印制電路板上)布置中的制造誤差。例如，US 5877568和US 6661140都公開(kāi)了改進(jìn)傳感器與定子對(duì)齊的方法，雖然代價(jià)是增加了額外的組件和制造過(guò)程。
類似地，旋轉(zhuǎn)體相對(duì)于各轉(zhuǎn)子極的對(duì)齊會(huì)影響rpt信號(hào)與各自的電感分布的相位關(guān)系。US 5786646中公開(kāi)了減小這種誤差的一種公知方法，它使用專門(mén)設(shè)計(jì)的夾緊環(huán)和適當(dāng)?shù)墓ぞ邔⑿D(zhuǎn)體與各轉(zhuǎn)子極以公知的關(guān)系進(jìn)行固定。
這些方法雖然至少在某種程度上改進(jìn)了rpt輸出的質(zhì)量，但在增加的組件、制造過(guò)程和/或安裝成本方面卻很昂貴。雖然這在小批量制造的高價(jià)值電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中是可以接受的，但對(duì)于用在例如家用電器或汽車系統(tǒng)中的低成本、大批量電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這不是所希望的。盡管如此，此類系統(tǒng)還是需要準(zhǔn)確的rpt信號(hào)以產(chǎn)生它們所需的高輸出。因此，需要一種以可重復(fù)和節(jié)省成本的方式來(lái)補(bǔ)償rpt信號(hào)中的誤差的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各實(shí)施例的方法和裝置在附帶的獨(dú)立權(quán)利要求中定義。在從屬權(quán)利要求中引用了某些優(yōu)選特點(diǎn)。
此處討論的技術(shù)與解算器或編碼器系統(tǒng)中使用的補(bǔ)償截然不同。此類系統(tǒng)在機(jī)械旋轉(zhuǎn)方面具有高分辨率。通過(guò)在兩個(gè)位置讀取(比如說(shuō))編碼器輸出并記錄其輸出中的偏差，可以完成對(duì)它們相對(duì)于軸的周向未對(duì)齊的補(bǔ)償。這可能需要對(duì)位置進(jìn)行很少的計(jì)數(shù)，但從不小于編碼器的分辨率。但是，本發(fā)明允許糾正遠(yuǎn)小于rpt的分辨率的誤差(但該誤差就電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能而言仍然是很顯著的)。
本發(fā)明的各實(shí)施例有效地觀測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的某個(gè)位置處的事件并將觀測(cè)到的發(fā)生事件與轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出進(jìn)行比較。典型的事件是轉(zhuǎn)子的位置與最大電感相一致。盡管在現(xiàn)有技術(shù)中，借助附加的板上硬件和/或準(zhǔn)確地裝配rpt來(lái)提高rpt輸出的精度已經(jīng)被認(rèn)為是可能的，但本發(fā)明依靠誤差的初始特性，其可以被加載并用在rpt信號(hào)的處理中。rpt信號(hào)被記錄并根據(jù)加載的補(bǔ)償信息進(jìn)行補(bǔ)償。這在大批量電機(jī)的生產(chǎn)(其中要盡量避免任何硬件成本的增加)中尤為引人注意。同樣地，任何復(fù)雜的建立準(zhǔn)確rpt輸出的裝配方案都不適合于大批量生產(chǎn)。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子被驅(qū)動(dòng)以便在電機(jī)的相電感周期內(nèi)創(chuàng)建事件。創(chuàng)建事件的一種方法是激勵(lì)電機(jī)自身以將轉(zhuǎn)子移動(dòng)到事件位置?？商娲?，可以使用外部驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)根據(jù)需要移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
優(yōu)選地，可以使用合適的已校準(zhǔn)的編碼器來(lái)提供確定的轉(zhuǎn)子位置信息，可以根據(jù)該信息來(lái)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子位置傳感器的準(zhǔn)確性。
在轉(zhuǎn)子位置傳感器誤差評(píng)估的靜態(tài)形式中，電機(jī)的轉(zhuǎn)子被移動(dòng)到各位置并且記錄編碼器值。在評(píng)估的動(dòng)態(tài)形式中，轉(zhuǎn)子被移動(dòng)，并且當(dāng)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)時(shí)記錄編碼器值。
一旦所述評(píng)估被執(zhí)行，轉(zhuǎn)子位置傳感器的偏差可以在無(wú)需額外硬件的情況下被存儲(chǔ)和使用。


本發(fā)明可以以多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中的一些方法將通過(guò)實(shí)例的方式并參考附圖進(jìn)行說(shuō)明，這些附圖是圖1示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；圖2示出了圖1的變換器的一個(gè)相的已知拓?fù)?；圖3(a)示出了作為轉(zhuǎn)子角度的函數(shù)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的電感分布；圖3(b)示出了轉(zhuǎn)子處于完全對(duì)齊(Lmax)位置時(shí)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的示意圖；圖3(c)示出了轉(zhuǎn)子處于完全未對(duì)齊(Lmin)位置時(shí)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的示意圖；圖4示出了用于3相系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的各部件；圖5示出了電感分布與用于圖4的傳感器的傳感器信號(hào)之間的關(guān)系；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置。
具體實(shí)施例方式
將要說(shuō)明的示例性實(shí)施例使用處于電機(jī)模式的3相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，但是無(wú)論該調(diào)速系統(tǒng)處于電機(jī)模式還是發(fā)電模式(即分別產(chǎn)生作為轉(zhuǎn)矩或力或作為電功率的輸出)，可以使用任何相數(shù)。
參考圖6，如圖1所示的開(kāi)關(guān)磁阻(“SR”)電機(jī)12被連接到驅(qū)動(dòng)電機(jī)60，在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)60是電動(dòng)機(jī)，但也可以是某些可想到的其他驅(qū)動(dòng)裝置。在一個(gè)可實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例中，所述裝置包括用于自動(dòng)評(píng)估并加載偏移以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子位置傳感器中的誤差的夾具。帶有將被評(píng)估的rpt 15的電機(jī)被安裝在所述夾具中并與所述裝置相連。連接裝置61將驅(qū)動(dòng)電機(jī)60的輸出軸與SR電機(jī)12的軸相連。連接的方法可以是任何公知的方法例如通過(guò)使用專用連接裝置；或通過(guò)定位在電機(jī)軸的某個(gè)部件上(例如，鍵槽，花鍵或緊固螺母)；或通過(guò)簡(jiǎn)單地將SR電機(jī)軸的末端壓向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸以實(shí)現(xiàn)兩者之間的摩擦接合。某一軸上適合于容納另一軸的杯狀或錐形末端將增強(qiáng)該摩擦接合。對(duì)于大批量的產(chǎn)量，電機(jī)12可以被固定在快速釋放固定裝置中，以便允許快速安裝和移除。
如圖4所示的rpt通常與圖5所示的電機(jī)的各相的電感周期具有輸出關(guān)系。如圖5所示，rpt在二進(jìn)制輸出狀態(tài)之間具有兩次轉(zhuǎn)變。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)60具有其自己的校準(zhǔn)的位置檢測(cè)系統(tǒng)62。在所述實(shí)施例中，位置檢測(cè)系統(tǒng)是一種諸如產(chǎn)生多個(gè)信號(hào)(每個(gè)信號(hào)指示一個(gè)角位置)的4096-線編碼器之類的高精度系統(tǒng)。在本申請(qǐng)中，編碼器在SR電機(jī)的一個(gè)相周期中產(chǎn)生1024個(gè)不同的編碼。如將在下文所描述的，這提供了足夠的位置分辨率以確定rpt 15中的誤差?？梢允褂闷渌峁╆P(guān)于相電感周期中發(fā)生事件的準(zhǔn)確位置信息的裝置。來(lái)自位置檢測(cè)系統(tǒng)62的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)總線67被提供給誤差檢測(cè)單元64，誤差檢測(cè)單元64在本實(shí)施例中包括處理器。誤差檢測(cè)單元64還接收來(lái)自處于調(diào)查下的電機(jī)的rpt 15的傳感器輸出信號(hào)，并與電機(jī)的至少一個(gè)相繞組16相連。它還可以通過(guò)總線66與驅(qū)動(dòng)電機(jī)通信并驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以是多種公知類型中的任何一種類型，但優(yōu)選為直流電機(jī)或伺服電機(jī)。
誤差檢測(cè)單元能夠?qū)⒂蓃pt 15(其包含將被補(bǔ)償?shù)奈恢谜`差)所指示的位置與來(lái)自位置檢測(cè)系統(tǒng)62的精確信號(hào)進(jìn)行比較，并在線路68上產(chǎn)生誤差信號(hào)。然后，其可以被傳送給處于調(diào)查下的電機(jī)的控制系統(tǒng)14(見(jiàn)圖1)并在使用中的電機(jī)12的正常運(yùn)行期間被存儲(chǔ)為偏差，以便糾正rpt信號(hào)。因此，圖6所示的裝置可以被用于電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在其制造結(jié)束時(shí)的一次性分析，以便確定rpt系統(tǒng)中的(多個(gè))誤差并提供一種永久地糾正這些誤差的裝置。這可以在沒(méi)有額外或?qū)Ｓ貌考蛑圃爝^(guò)程(其與處于分析下的電機(jī)關(guān)聯(lián))的情況下實(shí)現(xiàn)。與尋求最小化rpt信號(hào)中的誤差的現(xiàn)有技術(shù)方法不同，本發(fā)明接受此類誤差發(fā)生并對(duì)它們進(jìn)行補(bǔ)償，以便最優(yōu)化電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能。
通過(guò)監(jiān)視來(lái)自測(cè)量的電機(jī)參數(shù)的實(shí)際轉(zhuǎn)子位置并在電感周期中的適當(dāng)間隔的實(shí)際轉(zhuǎn)子位置處測(cè)量rpt偏差，諸實(shí)施例解決了轉(zhuǎn)子位置傳感器中的誤差。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用位置的準(zhǔn)靜態(tài)讀數(shù)來(lái)確定所需的偏差。參考圖6，處于分析下的SR電機(jī)被安裝在夾具上并與驅(qū)動(dòng)電機(jī)60相連。SR電機(jī)的rpt 15的輸出與誤差檢測(cè)單元64相連。名義相繞組與來(lái)自誤差檢測(cè)單元的電功率輸出相連以進(jìn)行激勵(lì)。為了防止轉(zhuǎn)子進(jìn)入不穩(wěn)定的制動(dòng)位置(即，出現(xiàn)Lmin)，電流首先被施加到相鄰的相，然后被移除以促使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。此技術(shù)要求相鄰的相也被連接到誤差檢測(cè)單元的電功率輸出?？商娲?，如圖3(b)所示，可以由運(yùn)行在很低扭矩的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，直到轉(zhuǎn)子占據(jù)與名義相(A)的Lmax對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定制動(dòng)位置。然后，通過(guò)將連續(xù)的激勵(lì)電流施加到相繞組，轉(zhuǎn)子被鎖定在名義相的Lmax位置。在該位置，從數(shù)據(jù)總線67讀取來(lái)自位置檢測(cè)系統(tǒng)62的輸出。名義相中的電流然后被減小或移除，并且所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，直到名義相的rpt傳感器信號(hào)改變狀態(tài)，指示來(lái)自rpt的Lmax。此刻，再次從數(shù)據(jù)總線67讀取來(lái)自位置檢測(cè)系統(tǒng)62的輸出。然后，從來(lái)自位置檢測(cè)系統(tǒng)62的兩個(gè)讀數(shù)的差值，可以計(jì)算所需的偏差。此偏差值可以被存儲(chǔ)并用于所有的相以節(jié)省分析時(shí)間，或者所述過(guò)程可以在電機(jī)12的第二或更多相中重復(fù)，以便產(chǎn)生并存儲(chǔ)若干讀數(shù)(其可以被平均)或者每個(gè)相的一個(gè)單獨(dú)的偏差值。類似地，該過(guò)程可以僅在信號(hào)65的一次轉(zhuǎn)變中執(zhí)行，或在多次或全部轉(zhuǎn)變中執(zhí)行，使得可以計(jì)算平均誤差。
還將顯而易見(jiàn)的是，可以以相反方向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子并重新評(píng)估誤差，從而給出rpt系統(tǒng)中存在的磁滯量的指示。如上所述，對(duì)于每個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，可以計(jì)算并存儲(chǔ)誤差的平均值或存儲(chǔ)單個(gè)的誤差值。
然后，從執(zhí)行的rpt校準(zhǔn)得出的已存儲(chǔ)誤差值(多個(gè))被電機(jī)控制單元施加到實(shí)際rpt信號(hào)轉(zhuǎn)變以進(jìn)行補(bǔ)償。
以上描述基于這樣的假設(shè)rpt信號(hào)滯后于其真實(shí)位置(對(duì)于指定的旋轉(zhuǎn)方向)。如果它們導(dǎo)向其真實(shí)位置，則在Lmax之后幾乎180°(電氣上)將不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)變。這可以通過(guò)參考來(lái)自真實(shí)位置檢測(cè)器62的信號(hào)作出關(guān)于轉(zhuǎn)變位置的決定來(lái)解決。可替代地，如果信號(hào)65中的轉(zhuǎn)變沒(méi)有在指定的旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)被檢測(cè)到，則可以以相反方向驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并在Lmax的另一側(cè)檢測(cè)轉(zhuǎn)變。
上述各實(shí)施例基本上在轉(zhuǎn)子角域中運(yùn)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，誤差檢測(cè)單元64可以與電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制系統(tǒng)14(見(jiàn)圖1)集成(在較大或較小程度上)。因此，可以利用控制系統(tǒng)的處理能力來(lái)執(zhí)行必要的計(jì)算并存儲(chǔ)rpt誤差的結(jié)果值?？梢岳斫獾氖?，誤差的補(bǔ)償可以在轉(zhuǎn)子角域或時(shí)域中完成，并且在兩者之間的選擇將受主系統(tǒng)所使用的特定控制實(shí)施方式的影響。但是，最終目標(biāo)仍然是確?？刂?多個(gè))相繞組的開(kāi)關(guān)在正確的時(shí)刻操作，并且該操作不會(huì)受(多個(gè))rpt信號(hào)中的任何誤差的影響。
當(dāng)轉(zhuǎn)子被轉(zhuǎn)動(dòng)(優(yōu)選地，以恒定速度)時(shí)，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例使用來(lái)自rpt 15的動(dòng)態(tài)讀數(shù)。使用本領(lǐng)域中公知的多種方法中的任何一種方法，誤差檢測(cè)單元64詢問(wèn)名義相繞組以確定電感分布。例如，可以使用PWM診斷脈沖給所述相提供一個(gè)小的電壓。然后為每個(gè)脈沖計(jì)算所述相的電感，從而建立電感分布。然后，將在該處出現(xiàn)電感分布的特征(例如，Lmax和Lmin)的時(shí)刻與在該處rpt信號(hào)改變狀態(tài)的時(shí)刻進(jìn)行比較。通過(guò)參考轉(zhuǎn)子被驅(qū)動(dòng)的速度，可以確定信號(hào)的角偏差?？商娲?，編碼器輸出可以被看作正在進(jìn)行的角測(cè)量以便給出直接的角偏差值。此后者技術(shù)并不依賴各讀數(shù)間的恒定轉(zhuǎn)子速度。對(duì)于靜態(tài)方法，所述偏差值可用于所有的相，或者所述過(guò)程可以在電機(jī)12的其他相(多個(gè))重復(fù)，以便產(chǎn)生多個(gè)讀數(shù)(其可以被平均)或?yàn)槊總€(gè)相產(chǎn)生一個(gè)單個(gè)的偏差值?？梢赃x擇電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度以適應(yīng)電感分布所要求的精度。本實(shí)施例及其變型基本上運(yùn)行在時(shí)域。
以上描述基于使用高精度、高分辨率的位置檢測(cè)系統(tǒng)62。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚并從本公開(kāi)中受益，可以使用低精度的位置檢測(cè)系統(tǒng)，但是隨著其分辨率接近被校準(zhǔn)的rpt的誤差，受益將遞減。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以在不偏離本發(fā)明的情況下改變所披露的布置，特別是誤差檢測(cè)單元中的算法的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。還顯而易見(jiàn)的是，雖然根據(jù)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)描述了上述技術(shù)，但是上述技術(shù)可以用于在其控制中使用轉(zhuǎn)子位置信息的任何電機(jī)。
此外，雖然根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明同樣適用于具有軌道形式的定子和在其上運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件的線性電機(jī)。在本領(lǐng)域中使用的“轉(zhuǎn)子”一詞同時(shí)指旋轉(zhuǎn)電機(jī)和線性電機(jī)的可運(yùn)動(dòng)部件并且在本文中也應(yīng)按照這種方式理解。因此，以上通過(guò)實(shí)例方式對(duì)若干實(shí)施例進(jìn)行了描述并且并非出于限制目的。本發(fā)明旨在僅由以下權(quán)利要求的范圍來(lái)限制。
權(quán)利要求
1.一種確定轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出中的誤差的方法，所述傳感器提供二進(jìn)制信號(hào)并相對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子來(lái)布置，以便在相電感周期中的所述二進(jìn)制信號(hào)中產(chǎn)生不超過(guò)兩次轉(zhuǎn)變，所述方法包括創(chuàng)建與所述電機(jī)的至少一個(gè)相電感周期關(guān)聯(lián)的事件；將實(shí)際發(fā)生的所述事件與所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出中的轉(zhuǎn)變進(jìn)行比較以產(chǎn)生誤差值。
2根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述事件是轉(zhuǎn)子位置與所述相電感周期中的最大或最小電感相一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，包括在創(chuàng)建所述事件中驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述轉(zhuǎn)子還被驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生來(lái)自所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述轉(zhuǎn)變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求的方法，其中所述電機(jī)被激勵(lì)以將所述轉(zhuǎn)子移動(dòng)到一位置以便創(chuàng)建所述事件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述電機(jī)被激勵(lì)以保持所述轉(zhuǎn)子的所述位置，并且所述轉(zhuǎn)子被從外部驅(qū)動(dòng)到所述事件或被從所述事件來(lái)從外部驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求的方法，其中所述轉(zhuǎn)子被外部地驅(qū)動(dòng)以移動(dòng)所述轉(zhuǎn)子，以便創(chuàng)建所述事件并在來(lái)自指示所述事件的轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出中產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求的方法，包括存儲(chǔ)在所述事件處由位置編碼器的輸出所指示的轉(zhuǎn)子位置，以及將所述存儲(chǔ)的位置與所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出的轉(zhuǎn)變進(jìn)行比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述編碼器輸出在所述事件與所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出中的所述轉(zhuǎn)變之間被計(jì)數(shù)以產(chǎn)生所述誤差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在兩個(gè)所述位置之間的時(shí)間間隔被計(jì)時(shí)，以便從所述轉(zhuǎn)子的速度得到所述誤差值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求的方法，其中為多相電機(jī)的一個(gè)相產(chǎn)生所述誤差值，所述誤差值被用于所述電機(jī)的其他相的等效轉(zhuǎn)子位置輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求的方法，其中為多相電機(jī)的每個(gè)相產(chǎn)生并存儲(chǔ)單獨(dú)的誤差值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求的方法，其中為所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出的每次轉(zhuǎn)變產(chǎn)生單獨(dú)的誤差值。
14.一種補(bǔ)償轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出中的誤差的方法，所述方法包括將權(quán)利要求1至13中任一權(quán)利要求的所述誤差值存儲(chǔ)為偏差，并將所述偏差應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出。
15.一種用于確定轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出中的誤差的裝置，所述傳感器提供二進(jìn)制信號(hào)并相對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子來(lái)布置，以便在所述電機(jī)的相電感周期中的所述二進(jìn)制信號(hào)中產(chǎn)生不超過(guò)兩次轉(zhuǎn)變，所述裝置包括這樣的裝置，所述裝置用于定位所述電機(jī)，以便創(chuàng)建與所述電機(jī)的至少一個(gè)相電感周期關(guān)聯(lián)的事件；這樣的裝置，所述裝置用于監(jiān)視所述事件的發(fā)生；這樣的裝置，所述裝置響應(yīng)于所述用于監(jiān)視的裝置，用于將實(shí)際發(fā)生的所述事件與所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出中的轉(zhuǎn)變進(jìn)行比較以產(chǎn)生誤差值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其中所述用于監(jiān)視的裝置被安排成監(jiān)視與所述相電感周期的最大或最小電感相一致的轉(zhuǎn)子位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的裝置，其中所述用于定位所述電機(jī)的裝置還被安排成驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)，以便產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出中的所述轉(zhuǎn)變。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一權(quán)利要求的裝置，包括用于激勵(lì)所述電機(jī)以將所述轉(zhuǎn)子移動(dòng)到一位置以便創(chuàng)建所述事件的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述用于激勵(lì)的裝置被安排成激勵(lì)所述電機(jī)以便將所述轉(zhuǎn)子保持在所述位置，并且所述轉(zhuǎn)子被從外部驅(qū)動(dòng)到所述事件或被從所述事件來(lái)從外部驅(qū)動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一權(quán)利要求的裝置，包括外部裝置，所述外部裝置與所述電機(jī)相連，以驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子以便創(chuàng)建所述事件并在指示所述事件的所述轉(zhuǎn)子的所述輸出中創(chuàng)建所述轉(zhuǎn)變。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一權(quán)利要求的裝置，其中所述用于監(jiān)視的裝置包括與所述轉(zhuǎn)子相連的編碼器，該編碼器可以指示所述轉(zhuǎn)子位置，并且所述用于比較的裝置被安排成將在所述事件處的所述編碼器的輸出與所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述轉(zhuǎn)變處的所述輸出進(jìn)行比較，以便產(chǎn)生所述誤差值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中所述用于比較的裝置被安排成對(duì)所述事件與來(lái)自所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出中的所述轉(zhuǎn)變之間的編碼器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便產(chǎn)生所述誤差值。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中所述用于比較的裝置被安排成對(duì)編碼器輸出之間的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，以便從所述轉(zhuǎn)子的速度得到所述誤差值。
24.一種用于補(bǔ)償轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出中的誤差的裝置，所述裝置包括權(quán)利要求15至23中任一權(quán)利要求的裝置，用于將所述誤差值存儲(chǔ)為偏差的裝置，以及將所述偏差應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出以便產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的補(bǔ)償后的輸出的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，包括用于為多相電機(jī)的一個(gè)相產(chǎn)生所述誤差值的裝置，以及用于為所述電機(jī)的每個(gè)相中的等效位置，將所述存儲(chǔ)的偏差應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，包括用于為多相電機(jī)的每個(gè)相產(chǎn)生單獨(dú)的誤差值的裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，包括用于為所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述輸出的每次轉(zhuǎn)變產(chǎn)生單獨(dú)的誤差值的裝置。
全文摘要
一種電機(jī)，所述電機(jī)具有提供輸出信號(hào)給控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器。所述輸出信號(hào)包含由于元件缺陷和制造缺點(diǎn)而造成的誤差。本發(fā)明公開(kāi)了一種裝置，其能夠確定所述信號(hào)中的所述誤差并提供對(duì)所述電機(jī)的所述控制系統(tǒng)的補(bǔ)償。所述補(bǔ)償可以被存儲(chǔ)在所述控制系統(tǒng)中，并被用來(lái)提高所述傳感器輸出信號(hào)的精度，從而改進(jìn)所述電機(jī)的輸出。
文檔編號(hào)H02P6/14GK1719718SQ20051008075
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
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