[發(fā)明專利]無刷電動機(jī)用的驅(qū)動器包含驅(qū)動器和無刷電動機(jī)的系統(tǒng)及驅(qū)動電動機(jī)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680045107.1
• 申請日: 2006-11-28
• 公開（公告）號: CN101322307A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉安·霍赫扎德
• 申請（專利權(quán)）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00;H02P6/08
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 朱進(jìn)桂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無刷電動機(jī)用的驅(qū)動器；還涉及一種包含驅(qū)動器 和無刷電機(jī)的系統(tǒng)，以及涉及一種用以驅(qū)動電機(jī)的方法。

背景技術(shù)

無刷電動機(jī)用的驅(qū)動器通常包含一個半橋電路，用于電動機(jī)的每 個線圈，所述半橋電路包含第一和第二開關(guān)元件。所述開關(guān)元件通常 由體二極管所橋接，所述體二極管固有地存在于所述開關(guān)元件中，或 者刻意地提供于本設(shè)計中。這些體二極管使得電流在假定各開關(guān)元件 之間公共節(jié)點(diǎn)處的電壓超過較高供電電壓值或者低于較低供電電壓值 情況下能夠?qū)ā０凑者@種方式，保護(hù)各開關(guān)元件免受因過壓情況所 致的損害。

在電動機(jī)運(yùn)行期間，線圈中產(chǎn)生反電動勢(back-EMF)脈沖。由于 這種效應(yīng)，在與不供能線圈耦接的公共節(jié)點(diǎn)處，可能會發(fā)生超過所述 較低或較高供電電壓值的電壓。這會導(dǎo)致能量的損失。此外，雖然所 述體二極管保護(hù)開關(guān)元件避免發(fā)生過壓，但仍有以下危險，這就是由 體二極管中電流的耗散所產(chǎn)生的熱量而導(dǎo)致開關(guān)元件的損壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無刷電動機(jī)用的驅(qū)動器，一種包含驅(qū) 動器和無刷電動機(jī)的系統(tǒng)，以及提供一種驅(qū)動無刷電動機(jī)用的方法； 其中，在與不供能線圈耦接的公共節(jié)點(diǎn)處發(fā)生所述電壓的電壓范圍被 減小。

按照本發(fā)明，由權(quán)利要求1所述驅(qū)動器和權(quán)利要求8所述系統(tǒng)以及 權(quán)利要求9所述的方法實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的。

權(quán)利要求1的驅(qū)動器特別適用于無刷直流電動機(jī)，其中，每個線 圈的第一端與驅(qū)動器的對應(yīng)輸出端耦接，并且，各線圈的第二端共同 耦接成星形節(jié)點(diǎn)。

所述驅(qū)動器按照一種轉(zhuǎn)換方式給所述電動機(jī)供能，也即所述驅(qū)動 器假設(shè)一個換向狀態(tài)的循環(huán)次序。在接續(xù)的各換向狀態(tài)之間變換時， 驅(qū)動器改變給各線圈供能的方式，使磁通量的取向改變，從而引起電 機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

所述驅(qū)動器可以自主地執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換方式，譬如以預(yù)定頻率或以 從零逐漸增大到預(yù)定值的頻率步入每個下一換向狀態(tài)。作為一種可供 選擇的方式，可以在譬如使用像霍爾傳感器(Hall?sensor)這樣的位置 傳感器，或者使用電動機(jī)的反電動勢零點(diǎn)交叉的同時，使所述轉(zhuǎn)換方 式的執(zhí)行與電機(jī)的轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)。

在第一換向狀態(tài)期間，由于第一輸出端處給出的供電信號等于第 一平均電壓值，而第二輸出端處給出的供電信號具有中間平均電壓值， 即第一和第四平均電壓值之間的值，所以星形節(jié)點(diǎn)處的電壓相對地接 近第一平均電壓。在第二換向狀態(tài)期間，由于第一輸出端處給出的供 電信號具有中間平均電壓值，而第二輸出端處給出的供電信號等于第 四平均電壓，所以星形節(jié)點(diǎn)處的電壓相對地接近第四平均值。雖然第 一和第二輸出端之間的電壓差可以保持不變，但在從第一換向狀態(tài)到 第二換向狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程下，星形節(jié)點(diǎn)處的電壓改變。

在權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)中，在第一換向狀態(tài)中，第三線圈的第 一和第二端之間電勢差的極性與第四和第一平均電壓之間差值的極性 相同。在第二換向狀態(tài)中，第三線圈的第一和第二端之間電勢差的極 性與第四和第一平均電壓之間差值的極性相反。按照這種方式，由權(quán) 利要求1所述的驅(qū)動器獲得的效果補(bǔ)償非供能線圈中所產(chǎn)生的反電動 勢電壓，以致出現(xiàn)在與第三輸出端耦接的非供能線圈的端部處的電壓 平均達(dá)到很小的過電壓，于是降低甚至消除通過體二極管導(dǎo)電。

第一和第二供電信號當(dāng)中的每一個都可以是脈沖寬度調(diào)制信號， 該信號的電壓在比如0這樣相對較低值與比如V(伏特)這樣的相對較高 值之間變化。譬如，在第一換向狀態(tài)中，第一供電信號具有相對較高 值V，占空因數(shù)為90％，第二供電信號具有的這個值占空因數(shù)為50％，而 在第二換向狀態(tài)中，第一和第二供電信號分別具有占空因數(shù)50和10％。 在權(quán)利要求2所述的實(shí)施例中，在換向狀態(tài)期間，第一和第二供電信號 當(dāng)中之一具有恒定供電電壓。這種實(shí)施例是有利的，因?yàn)樵诿總€狀態(tài) 期間只需要提供給一個輸出，以切換信號。按照這種方式，切換損失 減小。另外，按照這種方式，在星形節(jié)點(diǎn)處可以產(chǎn)生用于補(bǔ)償反電動 勢電壓的最強(qiáng)補(bǔ)償電壓。

在權(quán)利要求3的實(shí)施例中，所述驅(qū)動器具有換向狀態(tài)，其中，它 為電動機(jī)的多于兩個線圈供能，譬如在三相電動機(jī)的情況下，它為每 個線圈供能。這種實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，它允許定子通量的更漸進(jìn)旋轉(zhuǎn)， 從而導(dǎo)致可聽噪聲降低。