[發(fā)明專利]通過(guò)將瞬時(shí)與平均反電動(dòng)勢(shì)電壓進(jìn)行比較而進(jìn)行的無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210272103.4
• 申請(qǐng)日: 2012-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102916636A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪樸永;奈爾沙·拉杰巴爾提
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 愛(ài)特梅爾公司
• 主分類號(hào): H02P6/18
• 分類號(hào): H02P6/18
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉國(guó)偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)涉及電子裝置，且更特定來(lái)說(shuō)涉及無(wú)刷DC(BLDC)電機(jī)的無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)。?

背景技術(shù)

BLDC(無(wú)刷DC)電機(jī)由于其效率及可靠性而正在取代DC電機(jī)及電感電機(jī)。不同于DC電機(jī)，BLDC電機(jī)需要基于轉(zhuǎn)子位置的換向。已使用霍爾效應(yīng)傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。然而，安裝霍爾效應(yīng)傳感器及處理來(lái)自那些傳感器的信號(hào)需要額外成本。此外，霍爾效應(yīng)傳感器及其布線可減小電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。由于這些額外成本及可靠性擔(dān)憂，已對(duì)開(kāi)發(fā)不具有位置傳感器的BLDC電機(jī)產(chǎn)生興趣。?

不借助位置傳感器來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子位置的常見(jiàn)方式是通過(guò)測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)(BEMF)電壓。電機(jī)的BEMF電壓根據(jù)轉(zhuǎn)子位置而變化。測(cè)量BEMF電壓還需要使用梯形脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)器來(lái)使電機(jī)運(yùn)行。借助梯形驅(qū)動(dòng)器，可在非切換期間于浮動(dòng)相端子上測(cè)量BEMF電壓?；诖藴y(cè)量，可檢測(cè)BEMF電壓的零交叉點(diǎn)?？墒褂昧汶妷狐c(diǎn)來(lái)預(yù)測(cè)下一換向循環(huán)所需的時(shí)間。?

在非切換期間測(cè)量的端子電壓并非電機(jī)相電壓。應(yīng)考慮到中性點(diǎn)電壓以正確地檢測(cè)BEFM電壓的零交叉點(diǎn)。通常，在大多數(shù)應(yīng)用中并不暴露電機(jī)的三相繞組的中性點(diǎn)。常規(guī)上，已使用三個(gè)電阻器來(lái)模擬中性點(diǎn)。除這些電阻器以外，還使用電阻器-電容器(RC)濾波器從所感測(cè)的BEMF電壓濾除PWM噪聲分量。此濾波可導(dǎo)致對(duì)高速電機(jī)性能具有負(fù)面影響的感測(cè)延遲。另外，額外濾波器組件可影響成本、可靠性且消耗有價(jià)值的印刷電路板(PCB)區(qū)域。?

一些常規(guī)方法提出通過(guò)在中性電壓變?yōu)榈蜁r(shí)測(cè)量相電壓而使用較簡(jiǎn)單硬件。然而，這些方法需要某一量的關(guān)斷周期，此阻止電機(jī)以高速進(jìn)行操作。其它常規(guī)方法提出測(cè)量相電流信息。然而，這些方法需要額外硬件及CPU資源且不適合于其中成本對(duì)于產(chǎn)品成功來(lái)說(shuō)為關(guān)鍵因素的應(yīng)用。?

發(fā)明內(nèi)容

無(wú)刷DC(BLDC)電機(jī)的無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)包含依據(jù)所述BLDC電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)(BEMF)電壓檢測(cè)交迭時(shí)間。將瞬時(shí)BEMF電壓與平均BEMF電壓進(jìn)行比較以檢測(cè)所述交迭時(shí)間，所述交迭時(shí)間可用以改變換向切換序列。由于所述平均BEMF電壓針對(duì)所述換向切換序列的奇數(shù)及偶數(shù)步長(zhǎng)而不同，因此針對(duì)奇數(shù)及偶數(shù)序列單獨(dú)地計(jì)算平均BEMF電壓并將所述平均BEMF電壓與瞬時(shí)BEMF電壓進(jìn)行比較以檢測(cè)所述奇數(shù)及偶數(shù)序列的交迭點(diǎn)。對(duì)所述奇數(shù)及偶數(shù)序列的換向的時(shí)間求平均以提供下一換向循環(huán)的平均時(shí)間。可通過(guò)減小因子來(lái)縮放所述平均時(shí)間以減小測(cè)量噪聲的效應(yīng)。?

在一些實(shí)施方案中，一種檢測(cè)用于控制無(wú)刷DC電機(jī)的BEMF的方法包括：測(cè)量BLDC電機(jī)的起動(dòng)周期期間的BEMF電壓；依據(jù)所述所測(cè)量的BEMF電壓確定平均BEMF電壓值；確定瞬時(shí)BEMF電壓；及將所述平均BEMF電壓與所述瞬時(shí)BEMF電壓進(jìn)行比較以檢測(cè)所述BEMF電壓的交迭時(shí)間。?

在一些實(shí)施方案中，一種系統(tǒng)包括：接口電路，其經(jīng)配置以耦合到BLDC電機(jī)；及微控制器，其耦合到所述接口電路。所述微控制器經(jīng)編程以：測(cè)量在所述BLDC電機(jī)的起動(dòng)周期期間從所述接口電路接收的BEMF電壓；依據(jù)所述所測(cè)量的BEMF電壓計(jì)算平均BEMF電壓值；計(jì)算瞬時(shí)BEMF電壓；及將所述平均BEMF電壓與所述瞬時(shí)BEMF電壓進(jìn)行比較以確定用于驅(qū)動(dòng)所述BLDC的下一換向循環(huán)的時(shí)間。?

無(wú)傳感器BLDC電機(jī)控制的特定實(shí)施方案提供以下優(yōu)點(diǎn)中的一者或一者以上：1)在高速度下的良好特性；2)使用最小量的CPU處理能力的簡(jiǎn)單實(shí)施方案；3)僅需要用于電壓感測(cè)的3對(duì)電阻器；及4)不需要V_dc或偽中性電壓感測(cè)。?

在附圖及下文描述中闡述一個(gè)或一個(gè)以上所揭示實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。依據(jù)描述、圖式及權(quán)利要求書(shū)，其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。?

附圖說(shuō)明

圖1圖解說(shuō)明非切換間隔的收斂過(guò)程。?

圖2圖解說(shuō)明換向切換序列的偶數(shù)與奇數(shù)步長(zhǎng)的平均BEMF電壓差。?

圖3圖解說(shuō)明在穩(wěn)定狀態(tài)下的平均BEMF電壓及非切換間隔。?

圖4圖解說(shuō)明均值及換向角度。?

圖5是無(wú)傳感器BLDC電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件實(shí)施方案的簡(jiǎn)化示意圖。?

圖6是用于無(wú)傳感器BLDC電機(jī)控制的示范性過(guò)程的流程圖。?

具體實(shí)施方式

無(wú)傳感器BLDC電機(jī)控制的概述?