專利名稱：無刷直流電機(jī)控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無刷直流電機(jī)控制方法及其裝置，更詳細(xì)地說，涉及根據(jù)由逆變器施加工作用電壓的無刷直流電機(jī)的定子繞組連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓，以及與無刷直流電機(jī)的定子繞組并聯(lián)的電阻的連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓，檢測(cè)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)測(cè)出的旋轉(zhuǎn)位置控制逆變器的無刷直流電機(jī)控制方法及其裝置。
背景技術(shù)：
歷來已知，為了控制無刷直流電機(jī)，必須檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)，控制向無刷直流電機(jī)供給動(dòng)作用電壓用的逆變器。作為檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置用的裝置，已知使用有霍爾元件的傳感器等的裝置(參照日本發(fā)明專利公開1997年第149679號(hào)公報(bào))。
此外，一般采用使逆變器的電壓波形為矩形波的方法。
但是，例如采用無刷直流電機(jī)作為空調(diào)裝置壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)源時(shí)，因?yàn)閴嚎s機(jī)的內(nèi)部環(huán)境惡劣，所以很難采用檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置用的、使用有霍爾元件的傳感器等的裝置。即，采用檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置用的、使用有霍爾元件的傳感器等的裝置的無刷直流電機(jī)，其應(yīng)用范圍受到限制。此外，有時(shí)還會(huì)發(fā)生因霍爾元件的安裝精度低引起的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)發(fā)生誤差這樣的不良情況。
如果要消除這樣的不良情況，可以考慮采用這樣的裝置該裝置的逆變器波形為120度通電波形，通過檢測(cè)非通電區(qū)間發(fā)生的電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電壓，來檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。但是，因?yàn)椴捎?20度通電波形，故轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的磁通利用效率低，而且由于換向時(shí)轉(zhuǎn)矩發(fā)生波動(dòng)，故存在效率下降及噪聲成問題等不良情況。此外，將逆變器波形取為矩形波來驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)時(shí)，來自旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)器的輸出信號(hào)的積分波形變成如

圖16所示的波形，逆變器電壓換向時(shí)出現(xiàn)不平滑的變化點(diǎn)，該變化點(diǎn)如果位于過零點(diǎn)，會(huì)引起旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)誤差，導(dǎo)致無刷直流電機(jī)控制性能惡化。
此外，為了解決換向時(shí)如上所述的不良情況，也可以使逆變器的電壓波形為正弦波，但為了進(jìn)行正弦波調(diào)制，需要檢測(cè)正確的旋轉(zhuǎn)位置用的位置檢測(cè)器，即，需要每圈產(chǎn)生1024個(gè)脈沖程度的昂貴的編碼器等，而且，如果將編碼器配置在壓縮機(jī)內(nèi)部則可靠性不能保證，所以應(yīng)用范圍受到限制。
本發(fā)明是鑒于上述問題作出的，目的在于，提供一種不使用霍爾元件等就能測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，而且能防止換向時(shí)發(fā)生不良情況的無刷直流電機(jī)控制方法及其裝置。
發(fā)明的公開權(quán)利要求1的無刷直流電機(jī)控制方法，該方法根據(jù)由逆變器施加工作用電壓的無刷直流電機(jī)定子繞組的連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓，以及與無刷直流電機(jī)的定子繞組并聯(lián)的電阻的連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓，檢測(cè)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)測(cè)出的旋轉(zhuǎn)位置控制逆變器，在該過程中，對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并算出目前的電氣角相位，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值及算出的電氣角相位，控制逆變器，以便輸出正弦波狀的脈沖寬度調(diào)制電壓。
權(quán)利要求2的無刷直流電機(jī)控制方法，該方法對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣處的基準(zhǔn)定時(shí)器值和目前的定時(shí)器值，算出目前的電氣角相位。
權(quán)利要求3的無刷直流電機(jī)控制裝置，這是根據(jù)由逆變器施加工作用電壓的無刷直流電機(jī)定子繞組的連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓，以及與無刷直流電機(jī)的定子繞組并聯(lián)的電阻的連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓，檢測(cè)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)測(cè)出的旋轉(zhuǎn)位置控制逆變器的裝置，具有對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)手段；算出目前的電氣角相位的電氣角相位運(yùn)算手段；根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值及算出的電氣角相位，控制逆變器，以便輸出正弦波狀的脈沖寬度調(diào)制電壓的逆變器控制手段。
權(quán)利要求4的無刷直流電機(jī)控制裝置，作為所述電氣角相位運(yùn)算手段，是采用根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣處的基準(zhǔn)定時(shí)器值與目前的定時(shí)器值，來算出目前的電氣角相位的手段。
權(quán)利要求5的無刷直流電機(jī)控制裝置，作為所述電氣角相位運(yùn)算手段，采用包含在旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣保持定時(shí)器值，并將其作為所述基準(zhǔn)定時(shí)器值的基準(zhǔn)定時(shí)器值設(shè)定手段的手段。
權(quán)利要求6的無刷直流電機(jī)控制裝置，作為所述電氣角相位運(yùn)算手段，采用包含在旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣利用最優(yōu)先中斷處理進(jìn)行讀出，并將該讀出的定時(shí)器值作為所述基準(zhǔn)定時(shí)器值的基準(zhǔn)定時(shí)器值設(shè)定手段的手段。
如果采用權(quán)利要求1的無刷直流電機(jī)控制方法，因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)逆變器施加工作用電壓的無刷直流電機(jī)定子繞組的連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓，以及與無刷直流電機(jī)的定子繞組并聯(lián)的電阻的連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓，檢測(cè)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)測(cè)出的旋轉(zhuǎn)位置控制逆變器，在該過程中，對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并算出目前的電氣角相位，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值及算出的電氣角相位，控制逆變器，輸出正弦波狀的脈沖寬度調(diào)制電壓，所以，不使用霍爾元件等，就能測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并能從旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)獲得正確的電氣角相位，對(duì)逆變器進(jìn)行正弦波脈沖寬度調(diào)制，將換向時(shí)不良情況的發(fā)生防患于未然，高效率驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)。
如果是權(quán)利要求2的無刷直流電機(jī)控制方法，因?yàn)閷?duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣處的基準(zhǔn)定時(shí)器值和目前的定時(shí)器值算出目前的電氣角相位，所以能從2個(gè)定時(shí)器值方便地算出目前的電氣角相位，并能達(dá)到與權(quán)利要求1相同的作用。
如果是權(quán)利要求3的無刷直流電機(jī)控制裝置，在根據(jù)經(jīng)逆變器施加工作用電壓的無刷直流電機(jī)定子繞組的連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓，以及與無刷直流電機(jī)的定子繞組并聯(lián)的電阻的連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓，檢測(cè)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)測(cè)出的旋轉(zhuǎn)位置控制逆變器的過程中，就可以利用旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)手段對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，利用電氣角相位運(yùn)算手段算出目前的電氣角相位，并利用逆變器控制手段，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值及算出的電氣角相位控制逆變器，輸出正弦波狀的脈沖寬度調(diào)制電壓。
所以，不使用霍爾元件等，就能測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并能從旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)獲得正確的電氣角相位，對(duì)逆變器進(jìn)行正弦波脈沖寬度調(diào)制，將換向時(shí)不良情況的發(fā)生防患于未然，高效率驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)。
如果是權(quán)利要求4的無刷直流電機(jī)控制裝置，因?yàn)樽鳛樗鲭姎饨窍辔贿\(yùn)算手段，采用根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣處的基準(zhǔn)定時(shí)器值與目前的定時(shí)器值，來算出目前的電氣角相位的手段，因此，能從2個(gè)定時(shí)器值方便地算出目前的電氣角相位，并能達(dá)到與權(quán)利要求3相同的作用。
如果是權(quán)利要求5的無刷直流電機(jī)控制裝置，因?yàn)樽鳛樗鲭姎饨窍辔贿\(yùn)算手段，采用包含有在旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣保持定時(shí)器值，并將其作為所述基準(zhǔn)定時(shí)器值的基準(zhǔn)定時(shí)器值設(shè)定手段的手段，因此，能方便且可靠地設(shè)定基準(zhǔn)定時(shí)器值，并能達(dá)到與權(quán)利要求3權(quán)利要求4相同的作用。
如果是權(quán)利要求6的無刷直流電機(jī)控制裝置，因?yàn)樽鳛樗鲭姎饨窍辔贿\(yùn)算手段，采用包含在旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣利用最優(yōu)先中斷處理進(jìn)行讀出，并將該讀出的定時(shí)器值作為所述基準(zhǔn)定時(shí)器值的基準(zhǔn)定時(shí)器值設(shè)定手段的手段，因此，能方便且可靠地設(shè)定基準(zhǔn)定時(shí)器值，并能達(dá)到與權(quán)利要求3權(quán)利要求4相同的作用。
附圖的簡單說明圖1為示出本發(fā)明無刷直流電機(jī)控制裝置一實(shí)施形態(tài)的方框圖。
圖2為說明載波周期中斷處理之一部分的流程圖。
圖3為說明載波周期中斷處理之其余部分的流程圖。
圖4為說明旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的中斷處理的流程圖。
圖5為說明電壓矢量V1-V6的圖。
圖6為示出電氣角與應(yīng)使用的電壓矢量之關(guān)系的圖。
圖7為說明旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)與載波中斷、輸出波形之關(guān)系的圖。
圖8為放大示出圖7的一部分的圖。
圖9為放大示出圖7的一部分的圖。
圖10為說明相位修正角的修正處理的示意圖。
圖11為說明輸出波形模式更新之一例的圖。
圖12為說明輸出波形模式更新之另一例的圖。
圖13為示出本發(fā)明的調(diào)制波形與積分信號(hào)之關(guān)系的圖。
圖14為說明用軟件讀入基準(zhǔn)點(diǎn)定時(shí)器值時(shí)的處理之一部分的流程圖。
圖15為說明用軟件讀入基準(zhǔn)點(diǎn)定時(shí)器值時(shí)的處理之其余部分的流程圖。
圖16為示出傳統(tǒng)的調(diào)制波形與積分信號(hào)之關(guān)系的圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明無刷直流電機(jī)控制方法及其裝置的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1為示出本發(fā)明無刷直流電機(jī)控制裝置一實(shí)施形態(tài)的方框圖。
無刷直流電機(jī)控制裝置將來自三相逆變器2的輸出電壓施加在無刷直流電機(jī)1的定子繞組上。這樣，通過無刷直流電機(jī)1驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)3。
此外，將無刷直流電機(jī)1的定子繞組連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓及相對(duì)無刷直流電機(jī)1的定子繞組并聯(lián)的電阻(未圖示)的連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓供給位置檢測(cè)器4。該位置檢測(cè)器4將上述兩中性點(diǎn)電壓作為輸入，對(duì)兩中性點(diǎn)電壓的電壓差進(jìn)行積分后輸出積分信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)積分信號(hào)的過零點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)加以輸出。
所述積分信號(hào)供給電平檢測(cè)器5，以輸出電平檢測(cè)信號(hào)。此外，所述旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)被供給周期測(cè)定定時(shí)器6。
該周期測(cè)定定時(shí)器6的值被供給捕獲寄存器7及周期運(yùn)算部8。捕獲寄存器7從周期測(cè)定定時(shí)器6取入旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣處的定時(shí)器值并加以暫時(shí)保存。此外，周期運(yùn)算部8例如算出從旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣到下一旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣為止的定時(shí)器值，并從該定時(shí)器值算出周期。
從周期運(yùn)算部8輸出的周期運(yùn)算結(jié)果被供給速度運(yùn)算部9，從速度運(yùn)算部9輸出的目前速度(目前頻率)與指令頻率一起提供給減法運(yùn)算部10，從減法運(yùn)算部10輸出的頻率差提供給電壓速度控制部11，從電壓速度控制部11輸出的電壓指令提供給正弦波PWM控制部12。
從電平檢測(cè)器5輸出的電平檢測(cè)信號(hào)供給電平檢測(cè)部13，來自從電平檢測(cè)部13的輸出信號(hào)供給最大效率控制部14。最大效率控制部14輸出的相位修正角供給相位指令部15，從相位指令部15輸出的相位指令、捕獲寄存器7的內(nèi)容(例如捕獲值Ta)及目前定時(shí)器值Tb供給角度運(yùn)算部16，角度運(yùn)算部16輸出的角度指令供給正弦波PWM控制部12。此外，將來自電平檢測(cè)部13的復(fù)位信號(hào)供給電平檢測(cè)器5，同時(shí)將最大效率控制部14輸出的比較電平設(shè)定信號(hào)供給電平檢測(cè)器5。電平檢測(cè)部13取入來自電平檢測(cè)器5的電平檢測(cè)信號(hào)加以暫時(shí)保存，同時(shí)使電平檢測(cè)器5復(fù)位，準(zhǔn)備由電平檢測(cè)器5進(jìn)行下一次電平檢測(cè)。最大效率控制部14例如進(jìn)行相位修正角控制，以達(dá)到預(yù)先設(shè)定的積分信號(hào)電平。即進(jìn)行控制，當(dāng)積分信號(hào)比預(yù)先設(shè)定的電平小時(shí)，使相位修正角提前，反之，比設(shè)定電平大時(shí)，使相位修正角延遲，同時(shí)再根據(jù)相位指令部15輸出的相位指令，輸出達(dá)到最大效率用的相位指令指示信號(hào)。角度運(yùn)算部16將相位指令、捕獲值及目前的定時(shí)器值作為輸入，求出角度指令并將其輸出。
于是，從上述正弦波PWM控制部12輸出的逆變器波形信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)部17供給三相逆變器2。
接著說明圖2至圖4所示的流程圖。另外，圖2、圖3為說明載波周期中斷處理的流程圖，圖4為說明利用旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行中斷處理的流程圖。
首先說明載波周期中斷處理。
在步驟SP1，讀出周期測(cè)定定時(shí)器6的值Tb，在步驟SP2，從定時(shí)器值Tb減去旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)邊緣處周期測(cè)定定時(shí)器6的值的保持值Ta，算出目前角度定時(shí)器值，并在步驟SP3，判定目前角度定時(shí)器值是否在與60度對(duì)應(yīng)的定時(shí)器值(以下稱為60°定時(shí)器值)以下。如果目前角度定時(shí)器值為60°定時(shí)器值以下，則在步驟SP4，將旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)模式設(shè)定為波形矢量模式。相反，如果目前角度定時(shí)器值比60°定時(shí)器值大，則在步驟SP5，將目前角度定時(shí)器值減去60°定時(shí)器值后，設(shè)定為新的目前角度定時(shí)器值，并在步驟SP6，使旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)模式遞增1，設(shè)定為波形矢量模式。
進(jìn)行步驟SP4或步驟SP6的處理之后，在步驟SP7，將60°乘目前角度定時(shí)器值再除以60°定時(shí)器值，算出目前角度，在步驟SP8，設(shè)定電壓控制率。
接著，在步驟SP9，判定相位修正角是否未到60°。相位修正角未到60°時(shí)，在步驟SP10，判定目前角度是否未到相位修正角，目前角度未到相位修正角時(shí)，在步驟SP11，使波形矢量模式相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的編號(hào)前進(jìn)2個(gè)號(hào)碼。在步驟SP10判定目前角度為相位修正角以上時(shí)，則在步驟SP12，使波形矢量模式相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的編號(hào)前進(jìn)3個(gè)號(hào)碼。
在步驟SP9判定相位修正角為60°以上時(shí)，在步驟SP13，判定相位修正角是否未到120°。相位修正角未到120°時(shí)，在步驟SP14，將相位修正角減去60°后的角度作為新的相位修正角，并在步驟SP15，判定目前角度是否未到相位修正角。目前角度未到相位修正角時(shí)，在步驟SP16，使波形矢量模式相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的編號(hào)前進(jìn)1個(gè)號(hào)碼。在步驟SP15，判定目前角度為相位修正角以上時(shí)，在步驟SP17，使波形矢量模式相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的編號(hào)前進(jìn)2個(gè)號(hào)碼。
當(dāng)在步驟SP13判定相位修正角為120°以上時(shí)，在步驟SP18，將相位修正角減去120°后的角度作為新的相位修正角，并在步驟SP19，判定目前角度是否未到相位修正角。目前角度未到相位修正角時(shí)，進(jìn)行后面將敘述的步驟SP21的判定。在步驟SP19，判定目前角度為相位修正角以上時(shí)，在步驟SP20，使波形矢量模式相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的編號(hào)前進(jìn)1個(gè)號(hào)碼。
在進(jìn)行步驟SP11的處理、步驟SP12的處理、步驟SP16的處理、步驟SP17的處理及步驟SP20的處理之中的任一處理時(shí)，或者，在步驟SP19中，判定目前角度未到相位修正角時(shí)，在步驟SP21，判定目前角度是否未到相位修正角。目前角度未到相位修正角時(shí)，在步驟SP22，目前角度上加上60°并減去相位修正角后所得的角度作為電壓矢量角度φ6。當(dāng)在步驟SP21，判定目前角度為相位修正角以上時(shí)，在步驟SP23，將從目前角度中減去相位修正角后的角度作為電壓矢量角度φ6。
進(jìn)行了步驟SP22的處理或步驟SP23的處理時(shí)，在步驟SP24，將從60°減去φ6后的角度作為電壓矢量角度φ4，在步驟SP25，將電壓控制率、sinφ4及載波定時(shí)器值T0相乘作為電壓矢量定時(shí)器值τ4，在步驟SP26，將電壓率、sinφ6及載波定時(shí)器值T0相乘作為電壓矢量定時(shí)器值τ6，在步驟SP27，將載波定時(shí)器值T0減去τ4及τ6，并用2除減后結(jié)果所得的值作為電壓矢量定時(shí)器值τ0及τ7，在步驟SP28，設(shè)定脈沖寬度調(diào)制時(shí)間，這樣就結(jié)束一系列的處理。
接著，對(duì)利用旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行的中斷處理進(jìn)行說明。
在步驟SP1，使位置信號(hào)模式進(jìn)1，在步驟SP2，進(jìn)行周期運(yùn)算，在步驟SP3，進(jìn)行速度運(yùn)算，在步驟SP4，進(jìn)行電壓速度控制，同時(shí)輸出電壓控制率，在步驟SP5，進(jìn)行利用相位的最大效率控制，同時(shí)輸出相位修正角，就這樣結(jié)束一系列的處理。
另外，進(jìn)行PWM控制時(shí)所使用的電壓矢量V1-V6如圖5所示，電壓矢量V0、V7為0矢量。此外，τ0、τ4、τ6及τ7分別為電壓矢量V0、V4、V6及V7的持續(xù)時(shí)間。
作更詳細(xì)的說明。
圖6為示出φ與應(yīng)使用的電壓矢量之關(guān)系的圖。
從該圖6可知，在角度φ為0-π／3的范圍內(nèi)，采用電壓矢量V4、V6，在角度φ為π／3-2π／3的范圍內(nèi)，采用電壓矢量V2、V6，在角度φ為2π／3-π的范圍內(nèi)，采用電壓矢量V2、V3，在角度φ為π-4π／3的范圍內(nèi)，采用電壓矢量V1、V3，在角度φ為4π／3-5π／3的范圍內(nèi)，采用電壓矢量V1、V5，在角度φ為5π／3-2π的范圍內(nèi)，采用電壓矢量V4、V5。此外，為了防止在任何范圍合成電壓矢量的大小變得過大，同時(shí)采用0矢量V0、V7。
圖7為說明旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)、載波中斷(脈沖寬度調(diào)制的每一周期發(fā)生的中斷)及輸出波形之關(guān)系的圖。
圖8、圖9為放大圖7的一部分的圖。
每當(dāng)如圖7(C)所示發(fā)生載波中斷時(shí)，進(jìn)行如圖2及圖3所示的流程圖的處理。如果如圖7(B)所示獲得旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)，則在旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣進(jìn)行圖4所示的流程圖的處理。根據(jù)進(jìn)行圖4所示的流程圖的處理而獲得的相位修正角，如圖7(A)所示切換輸出波形矢量模式。
圖8、圖9均以旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的下降邊為基準(zhǔn)點(diǎn)Ta，算出目前角度定時(shí)器值Tb-Ta。然后判定目前角度定時(shí)器值Tb-Ta與60°定時(shí)器值(電氣角60°份額的過去的平均定時(shí)器值)的大小。當(dāng)目前角度定時(shí)器值Tb-Ta為60°定時(shí)器值以下時(shí)，如圖8所示，不改變目前角度定時(shí)器值Tb-Ta，將該角度使用于目前角度計(jì)算。相反，當(dāng)目前角度定時(shí)器值Tb-Ta比60°定時(shí)器值大時(shí)，如圖9所示，將目前角度定時(shí)器值Tb-Ta減去60°定時(shí)器值后，作為新的目前定時(shí)器值使用，進(jìn)而更新輸出波形矢量模式。
圖10為說明相位修正角的修正處理(步驟SP9、步驟SP13、步驟SP14、步驟SP18的處理)的示意圖。
圖10(A)所示為相位修正角不到60°時(shí)的情況，圖10(B)所示為相位修正角為60°以上但不到120°時(shí)的情況，圖10(C)所示為相位修正角為120°以上時(shí)的情況。
在圖10(A)的情況下，原封不動(dòng)地采用相位修正角，在圖10(B)的情況下，將從相位修正角中減去60°后的角度作為新的相位修正角加以采用，在圖10(C)的情況下，將從相位修正角中減去120°后的角度作為新的相位修正角加以采用。此外，在圖10(B)及圖10(C)的情況下，分別將偏移減去角度的位置作為新的基準(zhǔn)點(diǎn)Ta。
圖11、圖12為說明輸出波形模式的更新(步驟SP19、步驟SP20的處理)的圖。
圖11所示為目前角度不到相位修正角時(shí)的情況，因?yàn)橛上辔恍拚菦Q定的時(shí)刻為模式切換點(diǎn)，所以仍然維持目前的輸出波形矢量模式。此外，圖12所示為目前角度比相位修正角大時(shí)的情況，因?yàn)橛上辔恍拚菦Q定的時(shí)刻(在目前角度之前角度的時(shí)刻)為模式切換點(diǎn)，所以，輸出波形矢量模式進(jìn)1。
當(dāng)圖11、圖12的處理應(yīng)用于圖10(B)時(shí)，因?yàn)樵趫D10(B)的處理中，輸出波形矢量模式已進(jìn)1，故與步驟SP16、步驟SP17的處理對(duì)應(yīng)，而應(yīng)用于圖10(A)時(shí)，因?yàn)閳D10(A)的處理中，輸出波形矢量模式已進(jìn)2，故與步驟SP11、步驟SP12的處理對(duì)應(yīng)。
以上概括來說，在旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)邊緣的定時(shí)點(diǎn)，由捕獲寄存器7取入自由運(yùn)行的周期測(cè)定定時(shí)器6的值并加以保持。但也可以用最優(yōu)先中斷處理讀出該值。
設(shè)這樣保持或取入的定時(shí)器值為圖8、圖9所示的基準(zhǔn)點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn)定時(shí)器值)Ta。
在脈沖寬度調(diào)制的每一周期，算出周期測(cè)定定時(shí)器6的值Tb與基準(zhǔn)點(diǎn)定時(shí)器值Ta之差，就能獲得與目前的電氣相位角相當(dāng)?shù)哪壳敖嵌榷〞r(shí)器值。
然后，將該目前角度定時(shí)器值與60°定時(shí)器值進(jìn)行比較，如果目前角度定時(shí)器值在60°定時(shí)器值以下，因?yàn)槿鐖D8所示，目前角度定時(shí)器值在輸出波形矢量模式的更新點(diǎn)之前，所以將旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)模式設(shè)定為輸出波形矢量模式。相反，如果目前角度定時(shí)器值比60°定時(shí)器值大，則因?yàn)槿鐖D9所示，目前角度定時(shí)器值在輸出波形矢量模式的更新點(diǎn)之后，故更新目前角度定時(shí)器值，同時(shí)將旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)模式遞增1，設(shè)定為輸出波形矢量模式。
然后，設(shè)定電壓控制率，如圖10所示，判定相位修正角為0-60°的范圍，還是60°-120°的范圍，或是120°-180°的范圍，并按各范圍，原封不動(dòng)地采用相位修正角或?qū)ο辔恍拚沁M(jìn)行修正。然后，例如如圖11、圖12所示，將目前角度與相位修正角進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果，或者原封不動(dòng)地采用輸出波形矢量模式或使其前進(jìn)，前進(jìn)時(shí)設(shè)定進(jìn)幾。
再計(jì)算電壓矢量角度，并計(jì)算電壓矢量定時(shí)器值，設(shè)定脈沖寬度調(diào)制的定時(shí)器。因此，如圖13(A)所示，對(duì)逆變器2進(jìn)行正弦波脈沖寬度調(diào)制，可以如圖13(B)所示，預(yù)先防止發(fā)生換向時(shí)的不良情況，高效率驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)1。當(dāng)然，不必在條件惡劣的壓縮機(jī)內(nèi)部設(shè)置霍爾元件等，而且能正確測(cè)出無刷直流電機(jī)1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。
圖14、圖15為說明用軟件讀出基準(zhǔn)點(diǎn)定時(shí)器值時(shí)的處理的流程圖。另外，圖14的處理是旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)中斷處理1(最優(yōu)先中斷處理)，圖15的處理是旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)中斷處理2(優(yōu)先級(jí)低的中斷處理)。
在圖14的流程圖的步驟SP1中，讀出基準(zhǔn)點(diǎn)定時(shí)器值Ta，在步驟SP2，要求旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)中斷處理2，到此一系列的處理結(jié)束。
在圖15的流程圖的步驟SP1中，使位置信號(hào)模式進(jìn)1，在步驟SP2，進(jìn)行周期運(yùn)算，在步驟SP3，進(jìn)行速度運(yùn)算，在步驟SP4，進(jìn)行電壓速度控制，并輸出電壓控制率，在步驟SP5，進(jìn)行利用相位的最大效率控制，同時(shí)輸出相位修正角，到此，一系列的處理結(jié)束。
因此，采用圖14、圖15的流程圖的處理時(shí)，也能達(dá)到與使用捕獲寄存器7來保存基準(zhǔn)點(diǎn)定時(shí)器值時(shí)一樣的作用。當(dāng)然，在發(fā)生軟件多中斷時(shí)，也能正確測(cè)出旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)邊緣的定時(shí)，因此，能高精度獲得位置信號(hào)的基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)而能達(dá)到高精度的正弦波調(diào)制。
這樣，隨著采用正弦波調(diào)制，積分信號(hào)的畸變消失，所以能使積分信號(hào)級(jí)差收縮得較小，可進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)效率。因此，與進(jìn)行等幅脈沖寬度調(diào)制時(shí)相比，能獲得相等以上的控制性能，并能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
另外，本發(fā)明并不受上述實(shí)施形態(tài)的限制，例如，可以將速度控制輸出作為相位修正角，將最大效率控制輸出作為電壓控制率，這樣來進(jìn)行控制，此外，作為最大效率控制部、電平檢測(cè)器及電平檢測(cè)部，可以采用其它構(gòu)成，還有，也可以不根據(jù)位置信號(hào)中斷來進(jìn)行速度控制及最大效率控制。
產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的可能性本發(fā)明不必另外設(shè)置位置檢測(cè)裝置，就能實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)的速度控制及最大效率控制，能很好應(yīng)用于以無刷直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)源的各種裝置。
權(quán)利要求
1．一種無刷直流電機(jī)控制方法，該方法根據(jù)由逆變器(2)施加工作用電壓的無刷直流電機(jī)(1)的定子繞組的連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓，以及與無刷直流電機(jī)(1)的定子繞組并聯(lián)的電阻的連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓，檢測(cè)無刷直流電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)測(cè)出的旋轉(zhuǎn)位置控制逆變器(2)，其特征在于，對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并算出目前的電氣角相位，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值及算出的電氣角相位，控制逆變器(2)，以便輸出正弦波狀的脈沖寬度調(diào)制電壓。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機(jī)控制方法，其特征在于，對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣處的基準(zhǔn)定時(shí)器值和目前的定時(shí)器值，算出目前的電氣角相位。
3．一種無刷直流電機(jī)控制裝置，該裝置根據(jù)由逆變器(2)施加工作用電壓的無刷直流電機(jī)(1)的定子繞組的連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓，以及與無刷直流電機(jī)(1)的定子繞組并聯(lián)的電阻的連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓，檢測(cè)無刷直流電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)測(cè)出的旋轉(zhuǎn)位置控制逆變器(2)，其特征在于，具有對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)手段；算出目前的電氣角相位的電氣角相位運(yùn)算手段；根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值及算出的電氣角相位，控制逆變器，以便輸出正弦波狀的脈沖寬度調(diào)制電壓的逆變器控制手段。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于，所述電氣角相位運(yùn)算手段，是根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣處的基準(zhǔn)定時(shí)器值與目前的定時(shí)器值，來算出目前的電氣角相位的電氣角運(yùn)算手段。
5．根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于，所述電氣角相位運(yùn)算手段，包含在旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣保持定時(shí)器值，并將其作為所述基準(zhǔn)定時(shí)器值的基準(zhǔn)定時(shí)器值設(shè)定手段。
6．根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于，所述電氣角相位運(yùn)算手段，包含在旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)的邊緣利用最優(yōu)先中斷處理進(jìn)行讀出，并將讀出的定時(shí)器值作為所述基準(zhǔn)定時(shí)器值的基準(zhǔn)定時(shí)器值設(shè)定手段。
全文摘要
一種無刷直流電機(jī)控制方法,該方法根據(jù)由逆變器施加工作電壓的天刷直流電機(jī)定于繞組連接點(diǎn)處的第1中性點(diǎn)電壓,及與無刷直流電機(jī)定子繞組并聯(lián)的電阻連接點(diǎn)處的第2中性點(diǎn)電壓,檢測(cè)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置,按測(cè)出的旋轉(zhuǎn)位置控制逆變器,其中,對(duì)旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并據(jù)此算出目前的電氣相位角,按算出的電氣角相位控制逆變器,輸出正弦波狀的脈沖寬度調(diào)制電壓,故不用霍爾元件等就能測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置,且能防止發(fā)生換向時(shí)的不良清況。
文檔編號(hào)H02P6/08GK1280717SQ98811853
公開日2001年1月17日 申請(qǐng)日期1998年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月17日
發(fā)明者木村泰三, 板垣哲哉 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社