[發明專利]確定永磁電機的轉子位置的方法

有效

• 申請號: 201380024002.8
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN104285368B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: C.貝特曼
• 申請（專利權）人: 戴森技術有限公司
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182;H02P6/185;H02P6/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 陳钘

技術領域

本發明涉及確定永磁電機的轉子位置的方法。

背景技術

為了在正確時刻變換無刷電機的相繞組的電流方向，了解轉子的位置是必要的。永磁電機往往包括霍爾效應傳感器，其輸出指示轉子位置的信號。雖然傳感器的部件成本相對便宜，但是將傳感器結合在電機內往往使電機的涉及和制造變復雜。另外，由傳感器輸出的信號往往易受電機內產生的電磁噪聲的影響。

已知用于間接確定轉子位置的無傳感器方案。對于永磁電機，相繞組中感應出的反電動勢的極性轉換可被用于確定轉子位置。對于多相電機，轉子位置可通過感測非激勵相繞組中感應出的反電動勢來確定。對于單相電機，缺少另外的相繞組使得該類型的控制不可行。然而，轉子的位置可通過在電周期中期望反電動勢的極性轉換的點處停止激勵。不幸的是，停止激勵具有降低可能被驅入到電機中的電功率的缺點。

發明內容

本發明提供一種確定永磁電機的轉子位置的方法，所述方法包括當在第一速度范圍內旋轉時采用第一方案來確定轉子的位置，和當在第二速度范圍內旋轉時采用第二方案確定轉子的位置，其中，第一方案包括：相繼地激勵和續流電機的繞組；在激勵或續流過程中測量取決于繞組中的電流變化速率的參數；比較測量的參數與閾值；和當測量的參數小于或大于該閾值時，確定轉子處于預定位置處，并且第二方案包括：產生具有與跨繞組的電壓成比例的電壓的信號；產生具有取決于繞組中電流變化速率的電壓的另一信號；和當該信號和該另一信號的電壓相對應時確定轉子處于預定位置處。

第一方案包括在激勵和續流過程中測量取決于繞組中電流變化速率的參數(例如在續流開始或結束時)。例如，該參數可以是續流開始或結束時電流的幅值，或該參數可以是激勵過程中電流上升到上電流限值或續流過程中電流下降到下電流限值要求的時間。在旋轉過程中，轉子在繞組中感應出反電動勢，其幅值取決于轉子的角度位置。該反電動勢影響激勵過程中繞組中的電流上升的速率以及續流過程中繞組中的電流下降的速率。因此，測量的參數可被用于確定轉子的角度位置。特別地，當測量的參數小于或大于閾值時，可確定轉子處于特定預定位置。

第二方案利用電壓方程V_ph＝i_phR_ph+L_phdi_ph/dt+E_ph，其中V_ph為跨繞組的電壓，i_ph為繞組中的電流，R_ph為繞組的電阻，L_ph為繞組的電感，并且E_ph為繞組中由轉子感應出的反電動勢。第二方案包括產生具有與V_ph成比例的電壓的信號，以及產生具有取決于di_ph/dt的電壓的另一信號。該另一信號的電壓可與i_phR_ph+L_phdi_ph/dt成比例。替代地，用于電機的i_phR_ph項可能相對小，并且因而可被忽略。在該情形下，該另一信號的電壓于是與L_phdi_ph/dt成比例。因此在反電動勢具有特定值(取決于兩個信號怎樣被調節)的任何時候，兩個信號的電壓相對應。由于反電動勢的幅值取決于轉子的角度位置，因此兩個信號的電壓在轉子處于預定位置處相對應。

當實施第一方案時，轉子位置通過測量取決于相繼地被激勵和續流的繞組中的電流變化速率的參數來確定。因此可使用同一繞組驅動電機和確定轉子的位置。類似地，當實施第二方案時，電壓方程保持成立，無論跨繞組的電壓為何。因此，轉子的位置可在繞組激勵過程中確定。因此可使用單個繞組驅動電機和確定轉子的位置。該方法可因此被采用來控制單相電機。而且，該方法不要求激勵被停止以確定轉子位置。因此，與現有的用于單相電機的無傳感器控制的方法相比較，更多的電功率可被驅入電機中。