[發(fā)明專利]無刷直流馬達(dá)的象限變化控制

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480037796.6
• 申請(qǐng)日: 2014-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN105379099B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·C·卡莫倫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): H02M7/5387
• 分類號(hào): H02M7/5387;H02M7/5395;H02M7/797;H02P6/30;H02P6/08;H02P25/028;H02P25/03
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

本發(fā)明涉及一種用于控制無刷直流馬達(dá)的操作的象限變化的方法和裝置。識(shí)別馬達(dá)操作的象限變化。為了響應(yīng)識(shí)別象限變化，開關(guān)橋中的多個(gè)開關(guān)的選擇的開關(guān)經(jīng)選擇以被控制從而耦合直流電源到馬達(dá)的繞組，從而改變繞組中的實(shí)際電流的方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開一般涉及電動(dòng)馬達(dá)，諸如無刷直流(DC)馬達(dá)，且涉及這種電動(dòng)馬達(dá)的控制。更具體地，本公開涉及控制無刷DC馬達(dá)以在不同的操作象限之間變化。

背景技術(shù)

飛機(jī)可采用各種電子設(shè)備和系統(tǒng)執(zhí)行飛機(jī)上的各種功能。例如，但不限于，飛機(jī)上的電動(dòng)馬達(dá)可用于移動(dòng)飛行控制表面、升起并降下起落架，且執(zhí)行飛機(jī)上的其它功能。用于飛機(jī)上的電動(dòng)馬達(dá)和其它電子系統(tǒng)和設(shè)備的動(dòng)力可通過飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)提供。

在飛機(jī)上使用且用于許多其它應(yīng)用的一種類型的電動(dòng)馬達(dá)的實(shí)例是無刷DC電動(dòng)馬達(dá)。這些類型的馬達(dá)也稱之為電子整流馬達(dá)。無刷DC馬達(dá)通過直流(DC)電力供以動(dòng)力且具有電子轉(zhuǎn)接器。

無刷DC馬達(dá)具有旋轉(zhuǎn)的永磁體，和包括定子繞組的固定電樞。電子控制器連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換提供到繞組的功率相位，以使馬達(dá)一直轉(zhuǎn)動(dòng)。控制器可采用固態(tài)電路提供定時(shí)的動(dòng)力分布到馬達(dá)繞組。

因?yàn)榭刂破鞅仨氁龑?dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所以控制器要求確定相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)子的方向的一些裝置。一些無刷DC馬達(dá)使用霍爾效應(yīng)傳感器或旋轉(zhuǎn)編碼器直接測量轉(zhuǎn)子的位置。其它測量未驅(qū)動(dòng)的繞組中的反電動(dòng)勢(EMF)以推斷轉(zhuǎn)子位置。該后一種類型的控制器常稱為無傳感器控制器。其它無傳感器控制器能夠測量由磁體的位置引起的繞組飽和以推斷轉(zhuǎn)子位置。

用于無刷直流馬達(dá)的控制器可提供雙向輸出以控制DC電源到馬達(dá)繞組的驅(qū)動(dòng)。輸出可通過邏輯電路控制。簡單控制器可采用比較器確定輸出相位何時(shí)應(yīng)該被推進(jìn)。更高級(jí)的控制器可采用微控制器管理加速度、控制速度，并優(yōu)化調(diào)諧-馬達(dá)效率。該類型的馬達(dá)控制器可稱為電子速度控制器。

控制器通過控制開關(guān)橋中的開關(guān)可控制提供到DC馬達(dá)的繞組的動(dòng)力。開關(guān)橋耦合DC電源到DC馬達(dá)的繞組。例如，三相開關(guān)橋可具有6個(gè)開關(guān)，其經(jīng)布置以形成3個(gè)并聯(lián)的半H-橋以用于耦合DC電源到DC馬達(dá)的3個(gè)馬達(dá)繞組。開關(guān)橋的開關(guān)可通過控制器控制以在每個(gè)馬達(dá)繞組上的任一方向上驅(qū)動(dòng)電流。例如，但不限于，開關(guān)橋可使用諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的固態(tài)切換設(shè)備實(shí)施。

各種方法可用于控制開關(guān)橋中的開關(guān)，從而調(diào)制無刷DC馬達(dá)的繞組中的電流。然而，用于調(diào)制無刷DC馬達(dá)的馬達(dá)繞組中的電流的現(xiàn)有方法有缺點(diǎn)。一種克服這些缺點(diǎn)的用于控制無刷DC馬達(dá)的繞組中的電流的方法是可取的。

無刷DC馬達(dá)中的轉(zhuǎn)子可經(jīng)控制以在順時(shí)針或逆時(shí)針的任一方向上旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)的繞組中的電流可經(jīng)控制以在順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向上在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。繞組中的電流在特定時(shí)間點(diǎn)可經(jīng)控制以在與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上，或在與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

無刷DC馬達(dá)的操作因此可參考4個(gè)象限描述。例如，在操作的第一象限中，轉(zhuǎn)子可正在順時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)且馬達(dá)繞組中的電流可在相同的順時(shí)針方向上在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在操作的第二限制中，轉(zhuǎn)子可正在逆時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)且馬達(dá)繞組中的電流可在相反的順時(shí)針方向上在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在操作的第三象限中，轉(zhuǎn)子可正在逆時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)且馬達(dá)繞組中的電流可在相同的逆時(shí)針方向上在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在操作的第四象限中，轉(zhuǎn)子可正在順時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)且馬達(dá)繞組中的電流可在相反的逆時(shí)針方向上在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

由于無刷DC馬達(dá)經(jīng)控制以在操作的所有四個(gè)象限中操作，提供平穩(wěn)且連續(xù)的電流控制是可取的。具體地，由于馬達(dá)的操作經(jīng)控制以從操作的一個(gè)象限變化到操作的另一個(gè)象限，減少或消除馬達(dá)中非期望的電流是可取的。

因此，一種具有考慮一個(gè)或更多個(gè)上述問題以及可能其它問題的方法和裝置是可取的。

發(fā)明內(nèi)容