[發明專利]半導體器件、電機驅動系統和電機控制程序

在審

• 申請號: 201910244945.0
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110391771A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 鳴海聰
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H02P6/20
• 分類號: H02P6/20
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝;董典紅

本申請涉及半導體器件、電機驅動系統和電機控制程序。本公開以穩定的方式啟動三相電機。在無刷DC電機的啟動操作期間，電機驅動系統在轉子靜止時檢測特別合適的轉子的位置，并根據檢測到的轉子的位置將驅動電流施加到兩相。控制器根據在驅動電流施加期間由檢測器檢測的并且處于非導通相的反電動勢的幅度來改變驅動電流施加的時間。

相關申請的交叉引用

2018年4月13日提交的日本專利申請No.2018-077627的公開內容，包括說明書、附圖和摘要，通過引用整體并入于此。

技術領域

本公開涉及半導體器件、電機驅動系統和電機控制程序。例如，本公開適用于控制無傳感器無刷DC電機(也稱為永磁同步電機)。

背景技術

在無刷直流電機的無傳感器控制中，當電機的轉子旋轉時，在非導通相中的定子繞組中產生反電動勢(BEMF)，并且轉子極對相對于定子繞組的相對位置通過檢測反電動勢穿過中點(虛擬中點)的過零點來估計。

當電機停止時，不產生反電動勢。因此，電機不能通過基于該反電動勢的上述過零點執行無傳感器控制來啟動。因此，例如，經常采用電感式感測或自感應電壓檢測方法來檢測停止的轉子的位置(例如，參見日本未審查專利申請公開No.2015-226450)。

當根據由電感式感測方法檢測到的轉子的初始位置將驅動電壓以適當的相在一定時段內施加到定子繞組時，初始轉矩被給予電機。在正常條件下，轉子的初始位置的檢測和初始轉矩的施加被處理為一組操作并重復執行多次。隨后，電機控制基于反電動勢的過零點轉變到無傳感器控制。

發明內容

在通常的電機控制中，恒定負載轉矩施加到電機。因此，在初始轉矩施加到停止的電機的情況下，可以固定驅動電流(或驅動電壓)的幅度和其施加的時間。然而，如果在施加到例如用在電動工具(也稱為功率工具)中的電機的負載轉矩不恒定的情況下固定驅動電流的施加時間，則電機可能無法以穩定的方式啟動。

根據以下描述和附圖，其他問題和新穎特征將變得顯而易見。

根據本公開的一方面，提供了一種電機驅動系統。在為啟動三相電機而執行的操作期間，電機驅動系統檢測轉子的位置，并根據所檢測到的轉子位置將驅動電流施加到三相中的兩相。控制器根據在施加驅動電流時在非導通相中檢測到的反電動勢的幅度來改變驅動電流的施加時間。

根據本公開的上述方面，即使負載轉矩不恒定，也可以以穩定的方式啟動三相電機。

附圖說明

圖1是示出電機驅動系統的示例性配置的框圖。

圖2是說明120度導通方法中的六種電流模式的圖。

圖3是示出啟動停止的電機的電機電流波形的圖。

圖4是示出將電機從啟動操作切換為穩態操作的電機電流波形的圖。

圖5A和圖5B是示出電機啟動期間轉子位置檢測與電流驅動相之間的關系的圖。

圖6A和圖6B是示出定子繞組的極和轉子的極之間的位置關系的示意圖(在高級電角度為120度或90度的情況下)。

圖7A和圖7B是示出定子繞組的極與轉子的極之間的位置關系的示意圖(在電角度為0度或-30度的情況下)。

圖8是示出給予轉子的轉矩與非導通相中產生的反電動勢之間的關系的圖。

圖9是示出在本公開的第一實施例中的無刷DC電機的示例性操作控制過程的流程圖。

圖10A和圖10B是示出根據第一實施例的電機驅動系統中的無刷DC電機的啟動操作期間的電機轉矩的時間變化的圖。