[發明專利]用于控制無刷電機的方法和系統

有效

• 申請號: 201680088180.0
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN109743889B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 藍求;周長興;劉萬啟
• 申請（專利權）人: 深圳市大疆創新科技有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16;H02P6/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 楊靜

公開了一種控制電機的方法。該方法可以包括基于從位置傳感器(28)接收的信號來確定第一電機控制參數測量值，基于檢測到的電機電參數確定第二電機控制參數，并且基于第一和第二電機控制參數測量值中的一個來控制電機的操作。

版權聲明

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技術領域

本發明總體上涉及無刷電機控制，特別涉及使用傳感器和無傳感器方法來確定電機控制參數的用于控制無刷電機的方法和系統。

背景技術

無刷直流(“BLDC”)電機或者電動換向電機(“ECM”或者“EC電機”)，例如永磁同步電機(“PMSM”)，被用于很多設備中以提供用于對物體執行操作的可控的電力輸入。最近，家用電器和其他設備中的BLDC電機的使用大大增加，因為BLDC電機比其他類型的電機(例如有刷電機)更具優勢。這些優勢包括更高的功率重量比，更好的可靠性和更長的使用壽命(部分因為缺少刷子接觸)。這些優勢使得BLDC電機比其他類型的電機更加高效，可以產生更少的能源消耗和更低的運行機動裝置的成本。BLDC電機的另一個優勢是它們可以比其他類型的電機更小更輕，可以用于大量的有嚴格的尺寸和重量限制的應用中。

例如，BLDC電機由于其結構緊湊、重量輕和功率重量比高而特別適用于為無人機(“UAV”)提供動力。有時被稱為“無人駕駛機(drone)”的UAV通常包括多個電機以驅動一個或多個推進裝置(例如螺旋槳，風扇等)以在飛行期間提供升力、推力和轉向力。每個推進裝置通常由一個獨立的電機供電，以允許高度的機動性和控制。BLDC電機緊湊但強大的特性允許無人機比采用其他類型的電機可能實現的無人機更小，更靈活，更高效。

控制器硬件和軟件技術的進步也促使了BLDC電機應用向緊湊型和便攜式電子設備，包括無人機普及。具體而言，控制器技術的進步改善了對無刷電機換向過程的控制(即，對電機繞組之間的相位切換的控制)，這凸顯了有刷和無刷電機之間的關鍵差異。在有刷電機中，通過使電刷與換向器接觸的機械過程來執行換向，從而在電機旋轉時順序地使繞組通電，與有刷電機不同的是，BLDC電機使用控制電路順序地將電流施加到每個電機繞組以沿期望的方向(例如向前或向后)驅動轉子。為了實現平穩且連續的操作，換向控制電路必須準確知道電機電角度(即永磁體的磁場位置)，以便確定何時向每個繞組施加電流。

確定電機電角度的已知方法包括使用多個轉子位置傳感器，如低分辨率霍爾效應傳感器或高分辨率增量編碼器。由于編碼器的成本很高，BLDC電機通常包括位于電機外殼內的多個霍爾效應傳感器(通常為三個)，用于確定轉子位置和旋轉方向。但是，因為需要額外的硬件，使用多個霍爾效應傳感器增加電機的成本和復雜性，也增加電機的尺寸和重量。此外，霍爾效應傳感器易受噪聲干擾，并且需要估算技術來確定傳感器之間的轉子位置，這可能會導致電機響應負載變化緩慢。

確定轉子位置的替代方法包括使用“無傳感器”技術。例如，一種稱為“零交叉”方法的常用無傳感器技術包括基于當轉子的永磁體通過未通電繞組時產生的反電動勢(電動勢)來估算轉子電角度。盡管已知的無傳感器技術可以允許瞬時轉子位置估算，但是該方法使用依賴于已知的某些電機參數(例如繞組電阻和電感、電機速度和輸入電壓)的算法，所述電機參數可能不在所有操作條件下保持恒定。因此，估算的電角度可能并不是在所有情況下或在所有速度范圍內都準確。

因此，為了在更大范圍的工作條件下允許更準確的換向和電機控制，需要改進的系統和方法來確定轉子電角度。

發明內容

在一個方面中，本發明涉及一種控制電機的方法。該方法包括基于從位置傳感器接收的信號產生第一電機控制參數測量值，基于一個或多個電機電參數產生第二電機控制參數測量值，并且基于第一電機控制參數測量值和第二電機控制參數測量值中的至少一個來控制電機的操作。