專利名稱：電機的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機的控制。
背景技術(shù)：
電機的性能取決于相激勵與轉(zhuǎn)子位置的準確正時。電機可包括傳感器，傳感器輸出表示轉(zhuǎn)子位置的信號。相激勵則在相對于該信號的邊沿的時間處發(fā)生。電機內(nèi)的容差可意味著信號的占空比沒有被最優(yōu)地平衡。因此，電機的性能可關(guān)于每一次電力接通不一致。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明提供一種控制電機的方法，該方法包括:選擇轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿為基準邊沿；和在相對于該基準邊沿的時間處使電機的相繞組換向，其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個邊沿，N至少為四，該N個邊沿中的每一個與反電動勢中的過零或相繞組的感應(yīng)系數(shù)(inductance)中的最小值相關(guān)，N個邊沿中的至少一個具有相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置，該角位置不同于其他N個邊沿的角位置，以及基準邊沿從所述N個邊沿中被選擇，使得基準邊沿相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置關(guān)于電機的每一次電力接通相同。通過選擇一基準邊沿，邊沿的相對于其在反電動勢中的過零或感應(yīng)系數(shù)中的最小值的角位置針對該基準邊沿相等，以及隨后在在相對于該基準邊沿的時間處激勵相繞組，電機的行為關(guān)于每一次電力接通一致，而與轉(zhuǎn)子位置信號中的任何占空比不平衡無關(guān)。電機的動力和/或效率因此關(guān)于每一次電力接通不變。此外，如果電機由AC電源供電，則從AC電源得到的電流波形內(nèi)的諧波的大小不變。在每機械周期的 N個邊沿中，關(guān)于每一次電力接通，不同邊沿可被選擇為基準邊沿。但是，基準邊沿相對于反電動勢中的過零或感應(yīng)系數(shù)中的最小值的角位置相同。選擇基準邊沿包括測量邊沿n和n+N/2之間的第一時段，測量邊沿n+N/2和n+N之間的第二時段，和比較第一操作對象和第二操作對象，其中，第一操作對象包括第一時段，第二操作對象包括第二時段。在比較的結(jié)果邏輯上真時的情況下選擇第一時段的邊沿，以及在比較的結(jié)果邏輯上假時的情況下選擇第二時段的邊沿。第一時段因此大致跨過機械周期的一個半周期，而第二時段大致跨過機械周期的另一個半周期。通過比較操作對象，所述操作對象每一個包括這些時段中的一個，可通過單個比較操作選擇基準邊沿。實施該方法必要的步驟或指令因此相對較簡單，且因此可以采用相對較廉價的微處理器等。第一操作對象可僅包括第一時段，而第二操作對象可僅包括第二時段。因此，基準邊沿可相對較快和簡單地確定。如果在測量第一和第二時段時電機的速度變化，則可能選擇錯誤的邊沿。選擇基準邊沿因此可包括測量邊沿n+mN和n+mN+N/2之間的第三時段，以及測量邊沿n+mN_N/2和n+mN之間的第四時段。第一操作對象則包括第一時段和第三時段的和，第二操作對象包括第二時段和第四時段的和。因此，兩個操作對象的比較考慮了電機速度的變化。特別地，當電機的速度恒定或線性變化時，選擇同一基準邊沿。m的值可以等于一。因此，第二和第四時段是同一個。這于是減少了需要的測量的數(shù)量。特別地，第二和第四時段通過在邊沿η+Ν/2和η+Ν之間進行單個測量而獲得。選擇基準邊沿可包括暫停相繞組的激勵。因而，電機的速度線性地下降持續(xù)時段被測量的時間。選擇時段的邊沿可包括選擇時段的引導(dǎo)邊沿和拖尾邊沿中的一個。轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期可具有N個脈沖，每一個脈沖由轉(zhuǎn)子位置信號的兩個相繼邊沿限定。選擇基準邊沿則可包括比較至少兩個脈沖的長度，和選擇具有最長或最短長度的脈沖的邊沿。通過比較信號的兩個或多個脈沖的長度，可識別出單一脈沖。于是通過選擇單一脈沖可選擇相對每一次電力接通相同的基準邊沿。選擇基準邊沿可包括比較跨過機械周期的所有脈沖的長度。替換地，選擇基準邊沿可包括僅比較具有上升引導(dǎo)邊沿和下降引導(dǎo)邊沿中的一個的那些脈沖的長度，以及隨后選擇具有最長或最短長度的脈沖的邊沿。這于是減少比較操作的數(shù)量。如果兩個或多個脈沖具有最長或最短的長度(即，如果不存在比其他脈沖更長或更短的單個脈沖)，則選擇基準邊沿可進一步包括比較具有上升引導(dǎo)邊沿和下降引導(dǎo)邊沿中的另一個的其他脈沖的長度，和選擇具有最長或最短長度的其他脈沖的邊沿。因此，比較操作的數(shù)量繼續(xù)小于當比較所有脈沖的長度時的比較操作的數(shù)量。如果，再次，兩個或多個其他脈沖具有最長或最短的長度(即，如果不存在比其他脈沖更長或更短的單個脈沖)，則選擇基準邊沿可包括選擇信號的上升邊沿和下降邊沿中的一個。對于每機械周期具有四個脈沖的信號，如果具有上升引導(dǎo)邊沿的脈沖具有相同長度且具有下降引導(dǎo)邊沿的脈沖具有相同長度，則這意味著信號的占空比關(guān)于每一個機械半周期重復(fù)。因而，任何上升邊沿或下降邊沿可以被選擇，只要相同類型的邊沿關(guān)于每一次電力接通被選擇。在第二方面中，本發(fā)明提供一種控制電機的方法，該方法包括:選擇轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿為基準邊沿；和在相對于該基準邊沿的時間處使電機的相繞組換向，其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個邊·沿，N至少為四，以及選擇基準邊沿包括:測量邊沿η和η+Ν/2之間的第一時段；測量邊沿η+Ν/2和η+Ν之間的第二時段；比較第一操作對象和第二操作對象，其中，第一操作對象包括第一時段，第二操作對象包括第二時段；在比較的結(jié)果邏輯上真時的情況下選擇第一時段的邊沿；和在比較的結(jié)果邏輯上假時的情況下選擇第二時段的邊沿。在第三方面，本發(fā)明提供一種用于電機的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)執(zhí)行如前述段落中任一個描述的方法。在第四方面，本發(fā)明提供了一種用于電機的控制器，該控制器具有輸入端和一個或多個輸出端，所述輸入端用于接收轉(zhuǎn)子位置信號，所述輸出端用于輸出用于使電機的相繞組換向的一個或多個控制信號，控制器選擇轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿作為基準邊沿，并產(chǎn)生用于在相對于基準邊沿的時間處使相繞組換向的控制信號，其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個邊沿，N至少為四，該N個邊沿中的每一個與反電動勢中的過零或相繞組的感應(yīng)系數(shù)中的最小值相關(guān)，N個邊沿中的至少一個具有相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置，該角位置不同于其他N個邊沿的角位置，以及基準邊沿從所述N個邊沿中被選擇，使得基準邊沿相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置關(guān)于每一次電力接通相同。
在第五方面，本發(fā)明提供了一種用于電機的控制器，該控制器具有輸入端和一個或多個輸出端，所述輸入端用于接收轉(zhuǎn)子位置信號，所述輸出端用于輸出用于使電機的相繞組換向的一個或多個控制信號，控制器選擇轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿作為基準邊沿，并產(chǎn)生用于在相對于基準邊沿的時間處使相繞組換向的控制信號，其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個邊沿，N至少為四，以及選擇基準邊沿包括:測量邊沿n和n+N/2之間的第一時段；測量邊沿n+N/2和n+N之間的第二時段；比較第一操作對象和第二操作對象，其中，第一操作對象包括第一時段，第二操作對象包括第二時段；在比較的結(jié)果邏輯上真時的情況下選擇第一時段的邊沿；和在比較的結(jié)果邏輯上假時的情況下選擇第二時段的邊沿。


為了本發(fā)明可被更容易地理解，本發(fā)明的實施例現(xiàn)在將要參考附圖通過實例而被描述，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明的電動機系統(tǒng)的方框圖；圖2是電動機系統(tǒng)的示意圖；圖3是電動機系統(tǒng)的電動機的剖面圖；圖4詳細示出逆變器響應(yīng)于通過電動機系統(tǒng)的控制器發(fā)出的控制信號的被允許狀態(tài)；圖5示出當在加速模式下操作時電動機系統(tǒng)的各波形；圖6示出當在穩(wěn)態(tài)模式下操作時電動機系統(tǒng)的各波形；圖7示出當沒有應(yīng)用占空比補償時電動機系統(tǒng)的各波形；和

圖8示出當應(yīng)用占空比補償時電動機系統(tǒng)的各波形。
具體實施例方式圖1至3的電動機系統(tǒng)I由AC電源2供電，并且包括無刷電動機3和控制系統(tǒng)4。電動機3包括四極永磁體轉(zhuǎn)子5，所述轉(zhuǎn)子5相對于定子6旋轉(zhuǎn)。定子6包括一對c形狀芯部，所述芯部限定出四個定子極。導(dǎo)線被繞芯部纏繞并被聯(lián)接在一起以形成單相繞組7?？刂葡到y(tǒng)4包括整流器8、DC鏈濾波器9、逆變器10、門驅(qū)動器模塊11、電流傳感器12、轉(zhuǎn)子位置傳感器13、和控制器14。整流器8包括具有四個二極管D1-D4的全波橋，其對AC電源2的輸出進行整流以提供DC電壓。DC鏈接過濾器9包括電容器Cl，該電容器Cl使由逆變器10的切換引起的相對較高頻率的波動平滑化。如需要，DC鏈接過濾器9可另外以基礎(chǔ)頻率平滑經(jīng)整流的DC電壓。逆變器10包括具有四個功率開關(guān)Q1-Q4的全橋，其將DC鏈電壓聯(lián)接至相繞組7。開關(guān)Q1-Q4中的每一個包括續(xù)流二極管。門驅(qū)動器模塊11響應(yīng)于從控制器14接收的控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q1-Q4的斷開和閉合。電流傳感器12包括一對旁路電阻器Rl、R2，每一個電阻器定位在逆變器10的下臂上?？缑恳粋€電阻器Rl、R2的電壓作為電流感測信號I_SENSE_1和I_SENSE_2被輸出至控制器14。當逆變器10被從右向左驅(qū)動時，第一電流感測信號I_SENSE_1提供相繞組7中的電流的測量值(如下更詳述的)。當逆變器10被從左向右驅(qū)動時，第二電流感測信號1_SENSE_2提供相繞組7中的電流的測量值。在將電阻器Rl、R2定位在逆變器10的下臂上時，相繞組7中的電流在續(xù)流期間繼續(xù)被感測(再次地，如下更詳述的)。轉(zhuǎn)子位置傳感器13包括霍爾效應(yīng)傳感器，其輸出邏輯上為高或低(取決于磁通通過傳感器13的方向)的數(shù)字信號HALL。通過將傳感器13定位為鄰近轉(zhuǎn)子5，HALL信號提供轉(zhuǎn)子5的角位置的測量值。更特別地，HALL信號的每一個邊沿指示轉(zhuǎn)子5的極性的變化。當旋轉(zhuǎn)時，永磁轉(zhuǎn)子5在繞組7中引起反電動勢(back EMF)。因而，HALL信號的每一個邊沿還表示繞組7中的反電動勢的極性的變化?？刂破?4負責(zé)控制電動機系統(tǒng)I的操作。響應(yīng)于四個輸入信號I_SENSE_1、1_SENSE_2、HALL、和DC_SM00TH，控制器14產(chǎn)生和輸出三個控制信號:DIR1、IR2、和FW#?？刂菩盘柋惠敵鲋灵T驅(qū)動器模塊11，該門驅(qū)動器模塊11響應(yīng)地驅(qū)動逆變器10的開關(guān)Q1-Q4的斷開和閉合。I_SENSE_1和I_SENSE_2是由電流傳感器12輸出的信號，HALL是由轉(zhuǎn)子位置傳感器13輸出的信號。DC_SM00TH是DC鏈電壓的平滑后測量值，其通過分壓器R3、R4和平滑電容器C2獲得。DIRl和DIR2控制通過逆變器10且因此通過相繞組7的電流的方向。當DIRl被拉引為邏輯上為高、而DIR2被拉引為邏輯上為低時，門驅(qū)動器模塊11閉合開關(guān)Ql和Q4，并斷開開關(guān)Q2和Q3，因此致使電流被驅(qū)動從左至右通過相繞組7。相反地，當DIR2被拉引為邏輯上為高、而DIR2被拉引為邏輯上為低時，門驅(qū)動器模塊11閉合開關(guān)Q2和Q3，并斷開開關(guān)Ql和Q4，因此致使電流被驅(qū)動從右至左通過相繞組7。相繞組7中的電流因此通過反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2而被變換方向。如果DIRl和DIR2兩者均被拉引為邏輯上為低，則門驅(qū)動模塊11斷開所有開關(guān)Q1-Q4。

FW#用于使相繞組7與DC鏈電壓斷開連接，并允許相繞組7中的電流繞逆變器10的低壓側(cè)環(huán)路續(xù)流。相應(yīng)地，響應(yīng)于被拉引為邏輯上為低的FW#信號，門驅(qū)動器模塊11致使高壓側(cè)開關(guān)Ql、Q2 二者斷開。電流隨后繞逆變器10的低壓側(cè)環(huán)路沿由DIRl和DIR2限定的方向續(xù)流。圖4總結(jié)了開關(guān)Q1-Q4響應(yīng)于控制器14的控制信號的被允許狀態(tài)。下文中，術(shù)語“設(shè)定”和“清除”將用于分別指示已經(jīng)被拉引為邏輯上為高或低的信號?？刂破?4根據(jù)轉(zhuǎn)子5的速度而在兩個模式中的一個下操作。在預(yù)定速度閾值以下的速度下，控制器14以加速模式操作。在速度閾值或以上的速度下，控制器14以穩(wěn)態(tài)模式操作。轉(zhuǎn)子5的速度從HALL信號的兩個相繼邊沿之間的時段TJ5D確定。該時段對應(yīng)于一個HALL脈沖的長度，并且將在下文中稱為HALL時段。T_PD(i)則對應(yīng)于HALL邊沿i和i+Ι之間的HALL時段。加速模式在速度閾值以下的速度下，控制器14與HALL信號的邊沿同步使相繞組7換向。每一個HALL邊沿表示繞組7中的反電動勢的極性的變化。因此,控制器14與反電動勢的過零同步地使相繞組7換向。換向包含反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2(即，清除DIRl和設(shè)定DIR2，或清除DIR2和設(shè)定DIRl )，以便反轉(zhuǎn)電流通過相繞組7的方向。相繞組7可以在換向點處續(xù)流。因而，除了反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2之外，控制器14設(shè)定FW，以便確保逆變器10返回到驅(qū)動條件?？刂破?4監(jiān)視兩個電流傳感信號，I_SENSE_1和I_SENSE2。當相繞組7中的電流超過過流閾值時，控制器14通過清除FW#使電動機3續(xù)流。續(xù)流持續(xù)一續(xù)流時段T_FW，在該續(xù)流時段期間，所期望的相繞組7中的電流衰減到過流閾值以下的水平。如果相繞組7中的電流繼續(xù)超過過流閾值，則控制器14再次使相繞組7續(xù)流持續(xù)續(xù)流時段T_FW。否則，控制器14通過設(shè)定FW#激勵相繞組7。因而，控制器14在每一個電半周期上依次激勵相繞組7和使得相繞組7續(xù)流。圖5示出當在加速模式下操作時在幾個HALL時段上的HALL信號、控制信號、和相電流的波形。控制器14可以采用固定的續(xù)流時段T_FW。但是，對于固定的續(xù)流時段，對應(yīng)的電角隨著轉(zhuǎn)子速度而增加。因而，剩余電角減少，電流和因此的電力在所述剩余電角上被驅(qū)動進入相繞組7中。此外，隨著轉(zhuǎn)子速度增加，相繞組7中感應(yīng)的反電動勢增加。因此，相電流在續(xù)流期間以更快的速率衰減。因而，不是采用固定的續(xù)流時段，而是，控制器14采用隨轉(zhuǎn)子速度變化的續(xù)流時段。更特別地，控制器14采用隨著轉(zhuǎn)子速度的增加而減少的續(xù)流時段。控制器14因此包括續(xù)流查找表，所述續(xù)流表儲存針對多個轉(zhuǎn)子速度中的每一個的續(xù)流時段T_FW?？刂破?4則通過使用當前轉(zhuǎn)子速度來索引續(xù)流查找表而更新續(xù)流時段，如從TJ3D確定的。穩(wěn)態(tài)模式在速度閾值或在速度閾值以上的速度下，控制器14在每一個HALL邊沿之前且因此在反電動勢的過零之前使相繞組7換向。再次，換向涉及反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2以及設(shè)定FW#。

控制器14在每一個HALL邊沿之前以提前時段T_ADV使相繞組7換向。為了在特定HALL邊沿之前使相繞組7換向，控制器14響應(yīng)于前HALL邊沿而動作。響應(yīng)于前一個HALL邊沿n，控制器14計算換向時段T_C0M(n)。控制器14隨后在前一 HALL邊沿之后的時間T_C0M (n)處使相繞組7換向。因此，控制器14在后續(xù)HALL邊沿n+1之前使相繞組7換向。下面描述控制器14計算換向時段T_C0M(n)的方式。如在加速換模式下，每當相繞組7中的電流超過過流閾值時，控制器14使相繞組7續(xù)流。續(xù)流持續(xù)一續(xù)流時段T_FW，在該續(xù)流時段期間，期望相繞組7中的電流衰減到過流閾值以下的水平。如果相繞組7中的電流繼續(xù)超過過流閾值，則控制器14再次使相繞組7續(xù)流。否則，控制器14激勵相繞組7。因而，如在加速模式下，控制器14依次激勵和使得相繞組7續(xù)流。當在加速模式下操作時，控制器14在每一個電半周期的全部長度上相繼激勵相繞組7和使相繞組7續(xù)流。相反地，當在穩(wěn)態(tài)模式下操作時，控制器14在傳導(dǎo)時段T_CD上相繼地激勵相繞組7和使相繞組7續(xù)流，該傳導(dǎo)時段通常僅跨過每一個電半周期的一部分。在傳導(dǎo)時段結(jié)束時，控制器14通過清除FW#使繞組續(xù)流。續(xù)流隨后無限期地繼續(xù)，直到控制器14使電動機3換向的時間。圖6示出當在穩(wěn)態(tài)模式下操作時在幾個霍爾時段上的HALL信號、控制信號、和相電流的波形?？刂破?4則響應(yīng)于電源2的電壓(如從DC_SM00TH確定的)和轉(zhuǎn)子5的速度(如從T_PD確定的)的變化來調(diào)整提前時段T_ADV和傳導(dǎo)時段T_CD?？刂破?4因此存儲提前查找表和傳導(dǎo)查找表。提前查找表存儲針對多個轉(zhuǎn)子速度和電源電壓中的每一個的提前時段T_ADV。類似地，傳導(dǎo)查找表存儲針對多個轉(zhuǎn)子速度和電源電壓中的每一個的傳導(dǎo)時段丁_CD。控制器14響應(yīng)于電源電壓(如從DC_SM00TH確定的)和/或轉(zhuǎn)子速度(如從T_PD確定的)的變化來更新提前時段、傳導(dǎo)時段、續(xù)流時段。例如，控制器14可響應(yīng)于每一個或全部第n個HALL邊沿而更新各控制參數(shù)。替換地，控制器14可在固定時間段之后或響應(yīng)于電源2的電壓的過零而更新控制參數(shù)。查找表存儲在每一個電壓和速度點處實現(xiàn)特定輸入和輸出功率的值。此外，所述值可以被選擇為使得電動機系統(tǒng)I的效率在每一個電壓和速度點處被優(yōu)化用于特定的輸入或輸出功率。也就是說，用于提前時段、傳導(dǎo)時段和續(xù)流時段的各組值可導(dǎo)致相同的期望輸入或輸出功率。但是，從這些各組值中，單個組被選擇為提供最優(yōu)的效率。許多國家具有規(guī)定，所述規(guī)定對可從主電源得到的電流諧波的大小加以嚴格限制。因而，所述值可被選擇為使得效率被優(yōu)化，同時確保從電源2得到的電流諧波的大小符合所要求的規(guī)定。占空比補償如上所述,每一個HALL邊沿表示轉(zhuǎn)子5的極性的變化。由于轉(zhuǎn)子5包括相繞組7中的反電動勢，每一個HALL邊沿與反電動勢中的相應(yīng)過零相關(guān)。理想地,HALL信號的占空比被優(yōu)選地平衡，這就是說，每一個HALL脈沖跨過相同數(shù)量的機械度。但是，由于電動機系統(tǒng)I中的容差，特別是轉(zhuǎn)子極的磁化的容差，通常在占空比中存在不平衡。另一方面，相繞組7中感應(yīng)的反電動勢繼續(xù)被平衡。因而，HALL邊沿相對于其在反電動勢中的相應(yīng)過零的角位置可偏移。特別地，HALL邊沿的角位置可超前或滯后過零。HALL邊沿的角位置的該偏移可不利地影響電動機系統(tǒng)I的行為和性能，如現(xiàn)在將解釋的。當在穩(wěn)態(tài)下操作時，控制器14試圖在反電動勢中的過零之前以提前時段T_ADV使相繞組7換向。暫時，讓我·們假設(shè)控制器14基于每一個HALL邊沿與反電動勢中的過零重合來操作?？刂破?4因此試圖在每一個HALL邊沿之前以提前時段T_ADV使相繞組7換向。為了在特定HALL邊沿之前使相繞組7換向，在前一個HALL邊沿n之后，控制器14使相繞組7換向一組時間段T_C0M(n)。換向時段T_C0M(n)可因此被定義為:T_C0M(n)=T_PD(n_I) - T_ADV其中，T_PD(n-l)是緊在HALL邊沿n之前的HALL時段，以及T_ADV是提前時段。在每一個HALL邊沿與反電動勢中的過零重合的情況下，控制器14將實際上在每一次過零之前以所需的提前時段T_ADV使相繞組7換向。但是，如果在HALL邊沿相對于過零的角位置中存在偏移，則控制器14將替代地在不同于所需的提前時段T_ADV的時段處使相繞組7換向，如現(xiàn)在將參考圖7說明的。圖7示出以恒定速度操作的電動機系統(tǒng)I的機械周期。每一個機械周期的時段是200 u S0在沒有任何占空比不平衡的情況下，每一個HALL時段T_PD(n)的長度將是50y S。但是，由于電動機系統(tǒng)I中的容差，每一個機械周期的第一 HALL時段是60 u s,第二 HALLA時段是30 u s,第二 HALL時段是70 u s,以及第四HALL時段是40 y S。占空比不平衡因此是60:30:70:40。現(xiàn)在讓我們假設(shè)控制器14采用20 y s的提前時段和由方程T_C0M (n) =T_PD (η-1) - T_ADV定義的換向時段T_COM(n)。響應(yīng)于機械周期的第一 HALL邊沿，控制器14計算換向時段T_C0M(1)。由于緊在第一 HALL邊緣之前的HALL時段T_PD (O)是40 μ s，且提前時段！'_八0￥是2(^8，故換向時段1'_0)1^1)是20 μ S。控制器14因此在第一 HALL邊沿之后的20 μ s使相繞組換向，這對應(yīng)于相對于反電動勢中的過零的30 μ s提前時段。響應(yīng)于機械周期的第二 HALL邊沿，控制器14計算下一換向時段T_COM(2)。由于前一 HALL時段T_PD(1)是6(^8且提前時段1^0￥是2(^8，故換向時段1'_(^(2)是40 μ S。控制器14因此在第二 HALL邊沿之后的40 μ s使相繞組換向。因此，控制器14使相繞組與過零同步地換向，而不是使相繞組7在反電動勢中的下一過零之前換向。響應(yīng)于機械周期的第三HALL邊沿，控制器14再次計算換向時段T_COM(3)，其在該情況下是10μ S?？刂破?4因此在第三HALL邊沿之后的10 μ s使相繞組換向，這對應(yīng)于相對于反電動勢中的下一過零的50 μ s提前時段。最后，響應(yīng)于機械周期的第四HALL邊沿，控制器14計算換向時段Τ_COM(4)，其在該情況下是50 μ S?？刂破?4因此在第四HALL邊沿之后的50 μ s使相繞組換向。因此，控制器14在過零之后使相繞組換向，而不是使相繞組7在反電動勢中的下一過零之前換向?？傊?，控制器14不是在反電動勢中的每一次過零之前20 μ s使相繞組換向，而是，在第一過零之前30 μ s使相繞組與第二過零同步地換向，在第三過零之前50 μ s使相繞組換向，以及在第四過零之后10 μ s使相繞組換向。此外，如可在圖7中看到的，換向時段Τ_COM(2)和T_C0M(3) —致(coincident)。因而，控制器14試圖使相繞組7快速連續(xù)地換向兩次。因此，電流被沿相同方向驅(qū)動通過相繞組7持續(xù)相對較長的時間段。在圖7中所示的示例中，針對每一個機械周期，控制器14驅(qū)動電流從左至右(DIRl) IOys以及從右至左(DIR2)190 μ s通過相繞組7。提前時段的變化以及換向點的沖突不利地影響電動機系統(tǒng)I的性能。特別地，可以降低電動機系統(tǒng)I的輸出功率和/或效率。此外，從AC電源2得到電流波形內(nèi)的諧波的大小可因此增加并超過整流閾值?？刂破?4因此采用占空比補償方案用于計算換向時段T_C0M (η)。首先，控制器14獲得跨過一個或多個機械周期的相繼HALL邊沿之間的平均時段T_AVE:
權(quán)利要求
1.一種控制電機的方法，該方法包括: 選擇轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿為基準邊沿；和 在相對于該基準邊沿的時間處使電機的相繞組換向， 其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個邊沿，N至少為四，該N個邊沿中的每一個與反電動勢中的過零或相繞組的感應(yīng)系數(shù)中的最小值相關(guān)，N個邊沿中的至少一個具有相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置，該角位置不同于其他N個邊沿的角位置，以及基準邊沿從所述N個邊沿中被選擇，使得基準邊沿相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置關(guān)于電機的每一次電力接通相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，選擇基準邊沿包括: 測量邊沿η和η+Ν/2之間的第一時段； 測量邊沿η+Ν/2和η+Ν之間的第二時段； 比較第一操作對象和第二操作對象，其中，第一操作對象包括第一時段以及第二操作對象包括第二時段； 在比較的結(jié)果為邏輯上真的情況下選擇第一時段的邊沿；和 在比較的結(jié)果為邏輯上假的情況下選擇第二時段的邊沿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，選擇基準邊沿包括測量邊沿n+mN和n+mN+N/2之間的第三時段，和測量邊沿n+mN-N/2和n+mN之間的第四時段，第一操作對象包括第一時段和第三時段的和，第二操作對象包括第二時段和第四時段的和。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其中，m為I。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，其中，選擇邊沿包括選擇引導(dǎo)邊沿和拖尾邊沿中的一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個脈沖，每一個脈沖由轉(zhuǎn)子位置信號的兩個相繼邊沿限定，以及選擇基準邊沿包括: 比較N個脈沖中的至少兩個的長度；和 選擇具有最長或最短長度的脈沖的邊沿。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，選擇基準邊沿包括: 比較具有上升引導(dǎo)邊沿和下降引導(dǎo)邊沿中的一個的N個脈沖中的每一個的長度；和 選擇具有最長或最短長度的脈沖的邊沿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，如果兩個或多個脈沖具有最長或最短長度，選擇基準邊沿包括: 比較具有上升引導(dǎo)邊沿和下降引導(dǎo)邊沿中的另一個的其他N個脈沖中的每一個的長度；和 選擇具有最長或最短長度的其他脈沖的邊沿。
9.一種控制電機的方法，該方法包括: 選擇轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿為基準邊沿；和 在相對于該基準邊沿的時間處使電機的相繞組換向， 其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個邊沿，N至少為四，以及選擇基準邊沿包括: 測量邊沿η和η+Ν/2之間的第一時段； 測量邊沿η+Ν/2和η+Ν之間的第二時段；比較第一操作對象和第二操作對象，其中，第一操作對象包括第一時段以及第二操作對象包括第二時段； 在比較的結(jié)果為邏輯上真的情況下選擇第一時段的邊沿；和 在比較的結(jié)果為邏輯上假的情況下選擇第二時段的邊沿。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，選擇基準邊沿包括測量邊沿n+mN和n+mN+N/2之間的第三時段，和測量邊沿n+mN-N/2和n+mN之間的第四時段，第一操作對象包括第一時段和第三時段的和，第二操作對象包括第二時段和第四時段的和。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，m為I。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，選擇基準邊沿包括暫停相繞組的激勵。
13.—種用于電機的控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-12中的任一項所述的方法。
14.一種用于電機的控制器,該控制器具有輸入端和一個或多個輸出端，所述輸入端用于接收轉(zhuǎn)子位置信號，所述輸出端用于輸出用于使電機的相繞組換向的一個或多個控制信號，控制器選擇轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿作為基準邊沿，并產(chǎn)生用于在相對于基準邊沿的時間處使相繞組換向的控制信號，其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個邊沿，N至少為四，該N個邊沿中的每一個與反電動勢中的相應(yīng)過零或相繞組的感應(yīng)系數(shù)中的最小值相關(guān)，N個邊沿中的至少一個具有相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置，該角位置不同于其他N個邊沿的角位置，以及基準邊沿從所述N個邊沿中被選擇，使得基準邊沿相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置關(guān)于每一次電力接通相同。
15.—種用于電機的控制器,該控制器具有輸入端和一個或多個輸出端，所述輸入端用于接收轉(zhuǎn)子位置信號，所述輸出端用于輸出用于使電機的相繞組換向的一個或多個控制信號，控制器選擇轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿作為基準邊沿，并產(chǎn)生用于在相對于基準邊沿的時間處使相繞組換向的控制信號，其中，轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有N個邊沿，N至少為四，以及選擇基準邊沿包括:測量邊沿η和η+Ν/2之間的第一時段；測量邊沿η+Ν/2和η+Ν之間的第二時段；比較第一操作對象和第二操作對象，其中，第一操作對象包括第一時段，且第二操作對象包括第二時段；在比較的結(jié)果為邏輯上真的情況下選擇第一時段的邊沿；和在比較的結(jié)果為邏輯上假的情況下選擇第二時段的邊沿。
全文摘要
一種控制電機的方法，該方法包括將轉(zhuǎn)子位置信號的邊沿選擇為基準邊沿，以及在相對于該基準邊沿的時間處在相對于該基準邊沿的時間處使電機的相繞組換向。轉(zhuǎn)子位置信號每機械周期具有至少四個邊沿，每一個邊沿與反電動勢中的相應(yīng)過零或相繞組的感應(yīng)系數(shù)中的最小值相關(guān)。邊沿中的至少一個相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置不同于其他邊沿的角位置?；鶞蔬呇貏t從所述邊沿中被選擇，使得基準邊沿相對于其相應(yīng)過零或最小值的角位置關(guān)于電機的每一次電力接通相同。此外，公開了實施該方法的控制器和控制系統(tǒng)。
文檔編號H02P6/14GK103250344SQ201180058586
公開日2013年8月14日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者戴漢平, 陳宇, T.塞里克, 鄭立波, 周永基 申請人:戴森技術(shù)有限公司