用于無窗口bemf檢測(cè)的方法及設(shè)備的制造方法
【專利說明】用于無窗口化MF檢測(cè)的方法及設(shè)備
[0001] 巧關(guān)申請(qǐng)的香叉引用
[0002] 本公開要求2013年10月18日提交的，申請(qǐng)?zhí)枮?4/057, 897的美國專利申請(qǐng)的 優(yōu)先權(quán)，該美國專利申請(qǐng)要求2012年10月24日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/717, 876的美國臨時(shí) 專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，兩者W參考的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[000引本公開的實(shí)施例設(shè)及直流值C)電機(jī)領(lǐng)域，并具體地設(shè)及控制DC電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004] 本文中提供的背景描述用于總體上展示本公開背景的目的。當(dāng)前署名的發(fā)明人的 工作（某種程度上在該【背景技術(shù)】部分中描述了該工作）W及在申請(qǐng)時(shí)并未另外作為現(xiàn)有技 術(shù)的說明書的各個(gè)方面，既不明確地也不隱含地被承認(rèn)為對(duì)本公開構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。 陽〇化]直流值C)電機(jī)，包括無刷式DC電機(jī)度LDC)，通常要求電子電路控制用于驅(qū)動(dòng)電機(jī) 的換相。存在多種方式來驅(qū)動(dòng)DC電機(jī)。一種用于驅(qū)動(dòng)DC電機(jī)的方法是，使用一個(gè)或多個(gè)霍 爾傳感器檢測(cè)電機(jī)的磁極（pole)的位置，W確定如何W及何時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的適當(dāng)?shù)南啵矗?端子）W保持電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0006] 圖1圖示了示例環(huán)境100,其包括簡化的3相電機(jī)102的模型。電機(jī)102被圖示為 具有S個(gè)線圈104,106和108,其分別被布置在對(duì)應(yīng)于相A110,相B112和相C114的端 子的3個(gè)方向上。在理想的3相電機(jī)中，相A、B和C的端子被定位于相距120°。轉(zhuǎn)子118 被呈現(xiàn)為條狀磁鐵，其旋轉(zhuǎn)軸位于相A110、相B112和相C114的交叉處，并垂直于與相位 相關(guān)聯(lián)的軸的平面。通過分別在相110,112和114的端子處驅(qū)動(dòng)穿過線圈104、106和108 的電流的配置，可控制轉(zhuǎn)子118的旋轉(zhuǎn)位置。圖1圖示了配備有用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子118實(shí)際位 置（即，磁極位置）的霍爾傳感器120、122和124的電機(jī)102。控制電路通常使用實(shí)際磁極 位置來確定如何驅(qū)動(dòng)相A、B和C。在理想的電機(jī)中，霍爾傳感器120會(huì)被轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在相A 110和B112的端子的中間；霍爾傳感器122會(huì)被轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在相B112和C114的端子的 中間；霍爾傳感器124會(huì)被轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在相C114和110的端子的中間；
[0007] 在線圈104、106和108內(nèi)，轉(zhuǎn)子118的運(yùn)動(dòng)引入被稱作反電動(dòng)勢(shì)度EMF)的交變電 壓。BEMF電壓的幅值通常與轉(zhuǎn)子118的角速度成比例。WW下的方式準(zhǔn)確地安放霍爾傳感 器，該方式使得BEMF電壓波形的過零發(fā)生在盡可能靠近與對(duì)應(yīng)線圈關(guān)聯(lián)的霍爾傳感器信 號(hào)的過零。
[0008] 用于控制DC電機(jī)的另一方法是不依賴于被精確定位的霍爾傳感器的"無傳感器 法"。在"無傳感器法"中，將電機(jī)102在一個(gè)或多個(gè)端子A110、B112和C114上的驅(qū)動(dòng)停 止通常稱作"窗口"的較短的時(shí)間段，W監(jiān)測(cè)電機(jī)的邸MF電壓。在電機(jī)的一個(gè)或多個(gè)相上的 BEMF電壓的過零將提供磁極位置信息，其通常被用于確定如何驅(qū)動(dòng)電機(jī)的適當(dāng)?shù)亩俗覹保 持電機(jī)擔(dān)轉(zhuǎn)。
[0009] 圖2圖示了在一個(gè)或多個(gè)電機(jī)102相上確定邸MF電壓的過零的"無傳感器法"。 在理想的3相電機(jī)中，相A110、B112和C114的邸MF電壓為正弦的且相對(duì)于彼此相位相 差120°。為了在電機(jī)102的每個(gè)相上與BEMF電壓同步來驅(qū)動(dòng)電機(jī)102,W將電機(jī)102的 效率最大化，可W在每個(gè)相上使用BEMF信號(hào)的參考信號(hào)。如果BEMF信號(hào)在相A110、B112 和C114的每個(gè)相上相對(duì)于彼此精確地相距120°，并且它們的每個(gè)具有相同幅值的正弦 波形，則可使用僅在一個(gè)相（例如，相A110)上的BEMF信號(hào)的檢測(cè)，因?yàn)?，可W從在一個(gè)相 上檢測(cè)到的過零中外推在其他相上的邸MF波形。
[0010] 如圖2所示，W加窗的方式驅(qū)動(dòng)相A110,而W連續(xù)的、非中斷的無窗口方式驅(qū)動(dòng) 相B112和C114。如在圖2所圖示的，在靠近相A的邸MF電壓波形的過零的點(diǎn)處，停止相 A的驅(qū)動(dòng)W打開窗口，使得可W觀察相A的BEMF電壓W檢測(cè)其過零的準(zhǔn)確時(shí)間。使用該準(zhǔn) 確時(shí)間外推對(duì)相B112和C114的適當(dāng)?shù)赝降倪B續(xù)驅(qū)動(dòng)，W及相A110的被同步的加窗 驅(qū)動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在各種實(shí)施例中，本公開提供了一種方法和設(shè)備，W檢測(cè)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)度EMF)，而 沒有使用傳感器W及沒有開非驅(qū)動(dòng)時(shí)段（即，窗口）。在發(fā)動(dòng)機(jī)端子處監(jiān)測(cè)電壓電平W確定 電機(jī)電流，且電機(jī)電流波形的過零被確定并用于電機(jī)的同步。
[0012] 包括了標(biāo)題部分的本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分W及下面的部分僅為說明性的實(shí)現(xiàn)方式和實(shí) 施例，且不應(yīng)該理解為對(duì)權(quán)利要求書范圍的限定。
【附圖說明】
[0013] 參考附圖闡述具體的描述。在附圖中，附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字標(biāo)識(shí)了第一次出現(xiàn) 該附圖標(biāo)記的附圖。在不同的附圖中的相同的附圖標(biāo)記的使用指示相似或相同的項(xiàng)。
[0014] 圖1示意性地圖示了多相電機(jī)的簡化模型。 陽015] 圖2圖示了在多相電機(jī)中確定BEMF過零的加窗方法。
[0016] 圖3圖示了在BEMF電壓波形與電機(jī)電流波形之間的示例關(guān)系。
[0017] 圖4示意性地圖示了用于W無窗方式控制電機(jī)的示例系統(tǒng)。 陽01引圖5為示出了各個(gè)時(shí)間段中電機(jī)電流方向、電路開關(guān)狀態(tài)和電壓之間的示例關(guān)系 的表格。
[0019] 圖6圖形化地圖示了在與圖5中表格相關(guān)聯(lián)的電機(jī)中的示例電壓和電流的關(guān)系。
[0020] 圖7為描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了W加窗方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)，窗口化的、非驅(qū)動(dòng)的時(shí)段需要足夠的寬W可靠地檢測(cè) BEMF的過零。與沒有失配的電機(jī)相比，電機(jī)與電機(jī)的失配W及在相同電機(jī)中的磁極與磁極 的失配可能要求更寬的窗口開口。
[0022] 針對(duì)窗口化電機(jī)驅(qū)動(dòng)的"無傳感器法"，由于電機(jī)在每個(gè)窗口時(shí)段期間沒有被驅(qū) 動(dòng)，因此，傳遞至電機(jī)的最大能量由窗口大小所限制。因而，在所有其他條件相同的情況下， 對(duì)于窗口法，最大可實(shí)現(xiàn)的速度將較低。同樣，在窗口打開的非驅(qū)動(dòng)時(shí)段中，電機(jī)電流被分 配（其否則會(huì)是純正弦波），其可能引起電機(jī)的抖動(dòng)，噪聲，并限制傳遞至電機(jī)的總能量，因 而限制了其最大的可實(shí)現(xiàn)速度。
[0023] 針對(duì)霍爾傳感器的使用，由于傳感器必須被準(zhǔn)確放置，因此使用霍爾傳感器檢測(cè) 電機(jī)磁極位置是昂貴的。電機(jī)與電機(jī)的失配，W及在相同電機(jī)中的磁極與磁極的失配會(huì)要 求傳感器是被自定義放置的，進(jìn)一步提高了電機(jī)的制造成本。因而，在各種實(shí)施例中，本公 開描述了在沒有傳感器的使用的情況下用于W無窗口方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)。
[0024] 圖3圖示了針對(duì)W使用例如正弦換相W及脈沖寬度調(diào)制（PWM)的無窗口方式驅(qū)動(dòng) 的電機(jī)相（例如，相C114)，BEMF電壓波形304與對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流波形302之間的關(guān)系。 如圖3中所圖示的，相C的電流波形302是正弦的且與相C的BEMF電壓波形304同相。由 于BEMF電壓波形304和電流波形302是對(duì)齊的，因此，電流波形302的過零點(diǎn)與BEMF電壓 波形304的過零點(diǎn)是相同的。然而，可W僅通過停止相C114的驅(qū)動(dòng)來直接地檢測(cè)BEMF電 壓波形304W及其過零。與之相反，可在不停止相C114處的端子或在電機(jī)102的任意其 他相處的端子的驅(qū)動(dòng)的情況下檢測(cè)電流波形302W及其過零。
[0025] 因而，圖3圖示了通過確定電流波形302的過零點(diǎn)來確定BEMF電壓波形304的過 零點(diǎn)。因此，電流波形302的過零點(diǎn)的檢測(cè)允許無傳感器電機(jī)中對(duì)BEMF電壓波形304的過 零點(diǎn)的無窗口檢測(cè)。
[0026] 圖4圖示了控制邏輯402的示例結(jié)構(gòu)400,W及用于控制無傳感器式電機(jī)102和W 無窗口方式（即，在電機(jī)102的任意相上沒有開啟非驅(qū)動(dòng)時(shí)段）檢測(cè)電機(jī)的BEMF過零的示 例電路404。圖4中示出的電機(jī)102具有=個(gè)相。然而，具有不同相數(shù)的電機(jī)是在本公開的 范圍內(nèi)的。
[0027] 控制邏輯402可W