[發明專利]電機驅動裝置及電機驅動方法

有效

• 申請號: 02124393.X
• 申請日: 2002-06-21
• 公開（公告）號: CN1393989A
• 公開（公告）日: 2003-01-29
• 發明（設計）人: 坂井博文;橫內朋治;山本泰永;稻生正志;巖永太志
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P7/29
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 汪惠民

技術領域

本發明涉及電機驅動技術，特別是頻寬調制方式(PWM：Pulse?WidthModulation)的電機驅動技術。

技術背景

無刷電機的PWM驅動方式，有：三角波削峰(slice)方式和峰值電流檢測方式。在三角波削峰方式下，線圈電流流入檢測電阻，利用以在檢測電阻產生的電壓和轉矩指令電壓的差值作為削峰大小輸出的錯誤放大器(error?amplifier)，以該削峰大小切割周期一定的三角波，這樣來決定給線圈通電的通電期間。而在峰值電流檢測方式下，不用錯誤放大器，當線圈電流流過的電流檢測電阻所產生的電壓達到轉矩指令電壓時，停止向線圈提供電流，它為回流電流方式。

圖13示出了已往的峰值電流檢測方式下的電機驅動裝置的方框圖。圖13中，霍爾器件21A，21B，21C檢測電機10中的轉子的位置，并分別將霍爾器件輸出S11，S12，S13輸給位置檢測電路22。位置檢測電路22根據霍爾器件輸出S11，S12，S13求出位置信號S21，S22及S23，并將它們輸給通電相切換電路93。位置信號S21，S22及S23為將霍爾器件輸出S11，S12及S13的相位平移了30°的信號。

通電相切換電路93根據位置信號S21，S22及S23決定通電相。這時，為易于測量相電流，通電相切換電路93使3相中有1相的相電流不流。基準脈沖PI被輸入后，邏輯控制電路95就被置位，而改變輸給通電相切換電路93的信號電平，以控制供向電機10的電流。基準脈沖PI為周期性脈沖。

圖14示出了一組曲線，表示圖13中的由電機驅動裝置驅動的電機的各相電流是如何隨時間變化的。圖14示出了U相、V相、W相每一相的相電流I1、I2、I3，且設從每一個驅動晶體管1～6流向電機10的電流為正。如圖14所示，因1相的相電流一直為0，故在每一個電角60°下某一個相電流急劇地變化。

現在，假設邏輯控制電路95通過基準脈沖PI置位。通電相切換電路93如僅讓W相上方驅動晶體管5及U相下方驅動晶體管2導通。因此時電流經由W相線圈13及U相線圈11流到電流檢測電阻7中，故可檢測出該電流的大小來作為在電流檢測電阻7中產生的電壓。因該電流流過感應性線圈，故驅動晶體管2及5導通后，它逐漸地增大。

電流增大而使電流檢測電阻7上的電壓達到了轉矩指令電壓TI后，比較器96的輸出電平就發生變化，邏輯控制電路95就復位。邏輯控制電路95讓輸給通電相切換電路93的信號電平翻轉，通電相切換電路93使驅動晶體管2成為非導通狀態。

就這樣，從邏輯控制電路95置位到它復位為止這一段時間為開關操作的導通(on?duty)期間。因邏輯控制電路95復位后，流過線圈11及13的電流還繼續不斷地流，故回流電流通過位于驅動晶體管1的源極/漏極間的二極管1D在流。因回流電流不通過電流檢測電阻7，故回流時電流檢測電阻7上的電壓為0。

回流電流逐漸減少，而當基準脈沖PI再次輸入后，邏輯控制電路95被置位，通電相切換電路93便讓驅動晶體管2導通。到通電相切換為止，通電相切換電路93重復進行以上操作。這樣，邏輯控制電路95被置位時的驅動電流和它復位時的回流電流就交替著流。結果是，基本上相當于轉矩指令電壓TI的相電流能流入規定的線圈中。

圖15示出了一組曲線，表示將時間軸放大后，圖14中的時間t＝tz附近的電流檢測電阻電壓(電機電流檢測信號)MC、V相及W相的相電流I2、I3。在圖15中，期間T91為U相、V相電流作為驅動電流流過的期間，該電流流過電流檢測電阻7；期間T92為U相、V相電流作為回流電流流過的期間；期間T93為U相、W相電流的作為驅動電流流過的期間，該電流流過電流檢測電阻7；期間T94為U相、W相電流作為回流電流流過的期間。

本發明要解決的問題

然而，在圖13所示的已往的電機驅動裝置中，因如圖14所示，相電流發生急劇的變化，故在相電流切換時，電機不僅會振動，還會產生電磁聲。

若控制各相電流而不讓它們發生急劇的變化，這樣的問題就不會出現了。但是，為檢測多個相電流并對其進行控制，所需的電流檢測電阻個數就要和相數一樣多。又因很難將電流檢測電阻裝到集成電路中，結果電流檢測電阻個數一多，裝置的規模就變大，成本也隨之增加。

再就是，因電阻特性一般都有偏差，故在使用對應于各相的電流檢測電阻的情況下，各相下的電流檢測特性就都不一樣。例如，就是在兩個相電流的大小實際上一樣大的情況下，檢測出的電流大小也不一樣。

發明內容