[發明專利]用于多相旋轉電機的控制系統

有效

• 申請號: 201310048124.2
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN103151976A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 黑田昌寬;瀧浩志;植田展正;赤間貞洋;長田喜芳;大竹晶也
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P6/20;H02M1/44
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊;王英

本申請是申請日為2009年1月9日、申請號為200910002604.9、發明名稱為“用于多相旋轉電機的控制系統”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種用于多相旋轉電機的控制系統，該控制系統通過操作電力變換電路的開關元件而向多相旋轉電機施加電壓。

背景技術

在一種用于多相電動機的常規控制系統中，例如在JP-9-312993A中，在通過120°通電方法（系統）向三相電動機施加矩形波形電壓時，調制矩形波形電壓的脈沖寬度。在該系統中，與用于施加矩形波形電壓的切換的轉換時刻同步執行脈沖寬度調制（PWM）。這抑制了在對執行脈沖寬度調制的開關元件進行切換時的噪聲。

在以上述方式執行PWM處理時，無電刷電動機的中性點電勢與脈沖寬度調制同步發生變化。另一方面，因為電動機的中性點一般通過絕緣體設置成與導體相鄰，因此中性點電勢被等價地通過電容器接地。在這種情況下，當中性點電勢與脈沖寬度調制同步變化時，電流從中性點通過絕緣體在導體側中流動，而該電流可能會成為噪聲。

在另一種用于多相旋轉電機的常規控制系統中，在以無傳感器方式驅動三相電動機時，在改變相位的同時執行兩次從一個特定相到另一相的通電過程，從而獲取旋轉角的初始值，由此固定旋轉角。即使因為這樣通過兩次通電過程控制旋轉角使其到達最終旋轉角而將通電過程開始前的轉子旋轉角設置為相對于最終旋轉角成接近電氣角180°（死點）的不可控角度，也可以將電動機的旋轉角控制到最終的旋轉角。亦即，當開始通電過程之前的轉子旋轉角接近死點時，不能通過通電過程改變轉子以將旋轉角控制到最終旋轉角。然而，通電過程被執行兩次，由此能夠將電動機的旋轉角控制到最終旋轉角。

在兩次通電過程中，例如JP3244800（US5396159）提出了一項技術，其中設置相應的通電過程次數，使得第一處理的頻率f1（1/2×（處理時間））、第二處理的頻率f2（1/2×（處理時間））和電動機的固有頻率滿足關系f1>F0>f2。結果，在電動機啟動時可以安全地正向旋轉電動機。

被通電的電動機將旋轉角收斂到給定角度所需的收斂時間取決于電動機的慣性和轉子與軸承之間的摩擦力。亦即，收斂時間隨著慣性變大或摩擦力變小而變長。因此，當基于上述范例中的固有頻率設置第一通電過程的時間時，根據電動機的不同，第二通電過程的開始時間點的旋轉角有可能變成接近死點的不可控角度。在這種情況下，不能正常啟動電動機。

在另一種用于多相旋轉電機的常規控制系統中，通過檢測無任何轉子位置檢測器（例如霍爾元件）的定子繞組的端電壓中出現的感應電壓來檢測轉子位置。例如，在通過120°通電方法驅動三相無電刷直流電動機時，基于開路相端電壓與參考電壓的比較結果來檢測位置信號。在這種情況下，為了控制施加到電動機的電壓和電動機中流過的電流，進行脈沖寬度調制控制或限流控制。

當在PWM控制或限流控制下將定子繞組的通電狀態從切斷狀態（off-state）變成接通狀態（on-state）時，端電壓中會發生振鈴振蕩（ringing）（周期性波動）。當端電壓中出現振鈴振蕩時，在通過比較端電壓和參考電壓提供的位置信號中發生相移（隨時間的變化），造成旋轉不均勻、噪音或不同相（step-out?phase）。

因此，JP3308680提出將在PWM信號從接通狀態到切斷狀態的下降時刻的端電壓和參考電壓的比較結果信號鎖存。因此，可以提供位置信號而不會受到端電壓中發生的振鈴振蕩的影響。然而，必需要向迄今一直使用的微型計算機或邏輯電路添加鎖存器電路作為新的功能電路，或者調節作為微型計算機中裝配的資源之一的鎖存器電路，使其從實現另一預定目的變為實現上述目的。結果，電路被復雜化。

發明內容

因此本發明的第一目的是提供一種用于多相旋轉電機的控制系統，其能夠通過在向多相旋轉電機施加電壓時操作電力變換電路的開關元件來適當地抑制噪聲的發生。

本發明的第二目的是提供一種用于旋轉電機的控制系統，其對旋轉電機的旋轉角進行位置控制，使其通過中間角到達最終角，由此適當地啟動旋轉電機。

本發明的第三目的是提供一種用于多相旋轉電機的控制系統，其能夠精確地檢測位置信號而不會使系統結構復雜化。