專利名稱：電動(dòng)機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制無刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
作為用于控制無刷直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)的傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)控制裝置的典型例子，120度激勵(lì)控制方法已經(jīng)被使用。
圖8是使用傳統(tǒng)120度激勵(lì)方法的電動(dòng)機(jī)控制裝置的控制方框圖。在該圖中，直流電壓從直流電源101施加至直流-交流逆變器部分102，所得交流電壓施加至無電刷電動(dòng)機(jī)103。出現(xiàn)在連接至電動(dòng)機(jī)103的信號(hào)線上的電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電壓由感應(yīng)電壓檢測(cè)部分106檢測(cè)?；跈z測(cè)到的感應(yīng)電壓值，通過電壓控制部分105將電壓施加至脈寬調(diào)制(PWM)控制部分104，直流-交流逆變器部分102由PWM控制部分104控制。
在該方法中，例如有一種直接檢測(cè)感應(yīng)電壓的零交叉(zero-cross)信號(hào)的方法。為了檢測(cè)零交叉信號(hào)，有一種方法即對(duì)比逆變器的相電壓和參考電壓，以下稱為“零交叉對(duì)比”。在該方法中，基于零交叉信號(hào)改變換向信號(hào)，這樣在4極電動(dòng)機(jī)的情況下，電動(dòng)機(jī)的一次旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生12次零交叉信號(hào)，即每30度機(jī)械角度或每60度電角度處產(chǎn)生零交叉信號(hào)(例如，見專利文件日本專利26425357)。
圖9示出120度激勵(lì)控制方法中相電流波形和感應(yīng)電壓波形之間的關(guān)系。在普通操作中，相電流相對(duì)于感應(yīng)電壓80位于標(biāo)號(hào)81示出的位置處。當(dāng)最高旋轉(zhuǎn)數(shù)增加時(shí)，相電流前進(jìn)至標(biāo)號(hào)82示出的位置處。
然而，由于傳統(tǒng)的120度激勵(lì)方法依賴于感應(yīng)電壓的零交叉對(duì)比，因此如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載或電源電壓急劇變化，則感應(yīng)電壓的零交叉信號(hào)隱藏在逆變器輸出電壓的區(qū)域中，使得在某些情況下不能檢測(cè)到零交叉信號(hào)。如果這種情況發(fā)生，則由于不同步會(huì)使逆變器系統(tǒng)停止。
并且，在120度激勵(lì)方法中，每相位感應(yīng)電壓可以在60度電角度的范圍內(nèi)被連續(xù)確認(rèn)。然而，如果為了降低電動(dòng)機(jī)操作期間的噪聲和振動(dòng)而將激勵(lì)角度設(shè)置在大約150度，則只能在30度電角度范圍內(nèi)實(shí)施每相位感應(yīng)電壓的連續(xù)檢測(cè)。因此，即使在普通操作期間也有可能增大不同步的危險(xiǎn)性，并且也有可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，諸如失調(diào)等。
此外，傳統(tǒng)120度激勵(lì)方法有這樣的問題不可能實(shí)現(xiàn)接近180度激勵(lì)的操作。然而，很難使相電流超越位置82，這樣最高旋轉(zhuǎn)數(shù)變小，只能在有限的速度范圍中實(shí)施操作。

發(fā)明內(nèi)容
提出本發(fā)明以解決上述問題，本發(fā)明的主要目的是提供一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，該裝置利用位置傳感器實(shí)現(xiàn)了與正弦波180度激勵(lì)方法的高速性能水平相同的高速性能水平，同時(shí)，不使用機(jī)械的電磁拾取傳感器，而是通過開發(fā)一種新的感應(yīng)電壓反饋控制方法來保證控制的穩(wěn)定性。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置包括感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)無電刷電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓；轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，用于基于無電刷電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓來檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置；區(qū)域確定裝置，該裝置用于確定無電刷電動(dòng)機(jī)的控制區(qū)域是對(duì)應(yīng)中/低速區(qū)域的第一區(qū)域、還是對(duì)應(yīng)高速區(qū)域的第二區(qū)域，其中在中/低速區(qū)域中無電刷電動(dòng)機(jī)的輸出電壓受控，在高速區(qū)域中無電刷電動(dòng)機(jī)的電流相位受控，該裝置還用于確定利用所述感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置執(zhí)行的檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換是否被執(zhí)行；以及檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置，該裝置基于由所述區(qū)域確定裝置確定的被確定的區(qū)域最優(yōu)化地轉(zhuǎn)換所述感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置的感應(yīng)電壓檢測(cè)方法，其中，當(dāng)所述區(qū)域確定裝置確定執(zhí)行感應(yīng)電壓檢測(cè)方法的轉(zhuǎn)換時(shí)，所述檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置保持轉(zhuǎn)換前的狀態(tài)直到預(yù)定條件被滿足，當(dāng)預(yù)定條件被滿足時(shí)執(zhí)行轉(zhuǎn)換。
優(yōu)選的是，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在除檢測(cè)感應(yīng)電壓期間以外的時(shí)間執(zhí)行。
優(yōu)選的是，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在緊隨檢測(cè)感應(yīng)電壓之后的時(shí)間執(zhí)行。
優(yōu)選的是，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在這樣的時(shí)間執(zhí)行即檢測(cè)感應(yīng)電壓后，緊隨激勵(lì)的相被轉(zhuǎn)換之后的時(shí)間。
優(yōu)選的是，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在一個(gè)機(jī)械角度周期中執(zhí)行n次。
優(yōu)選的是，n是正整數(shù)。
優(yōu)選的是，與第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的轉(zhuǎn)換同時(shí)執(zhí)行的控制參數(shù)的轉(zhuǎn)換與由所述檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置(109)執(zhí)行的檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換一致，其中控制參數(shù)包括激勵(lì)寬度、電流相位和載波旋轉(zhuǎn)數(shù)。
優(yōu)選的是，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置的輸出電壓是正弦波PWM信號(hào)，緊接在檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法從第一區(qū)域轉(zhuǎn)換至第二區(qū)域之前的正弦波調(diào)制率等于或大于2。
優(yōu)選的是，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置的輸出電壓是正弦波PWM信號(hào)，并且在第一區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值不同于第二區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值。
優(yōu)選的是，第一區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值R1(max)與第二區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值R2(max)之間的關(guān)系是R1(max)≤R2(max)優(yōu)選的是，第一區(qū)域中的計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法不同于第二區(qū)域中的計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法。
優(yōu)選的是，基于檢測(cè)到的感應(yīng)電壓、通過在第一區(qū)域和第二區(qū)域中不相同的計(jì)算方法計(jì)算的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)段的預(yù)定數(shù)量(例如m)存儲(chǔ)在相同的緩沖器中。
優(yōu)選的是，對(duì)于通過在第一和第二區(qū)域中不相同的方法計(jì)算的旋轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)段的數(shù)量，在第一和第二區(qū)域中的數(shù)據(jù)段的數(shù)量分別是i個(gè)/每電角度周期和j個(gè)/每電角度周期，并且i＞j的情況下，從j個(gè)數(shù)據(jù)段獲得的平均數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)以便j的不足被存儲(chǔ)在緩沖器中。
優(yōu)選的是，通過在第一和第二區(qū)域中不相同的計(jì)算方法計(jì)算的檢測(cè)感應(yīng)電壓的時(shí)間的數(shù)據(jù)段的預(yù)定數(shù)量存儲(chǔ)在相同的緩沖器中。
優(yōu)選的是，對(duì)于通過在第一和第二區(qū)域中不相同的方法計(jì)算的檢測(cè)感應(yīng)電壓的周期的數(shù)據(jù)段的數(shù)量，在第一和第二區(qū)域中的數(shù)據(jù)段的數(shù)量分別為i個(gè)/每電角度周期和j個(gè)/每電角度周期并且i＞j的情況下，從j個(gè)數(shù)據(jù)段獲得的平均數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)以便j的不足被存儲(chǔ)在緩沖器中，其中j個(gè)數(shù)據(jù)段的平均數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于與i個(gè)數(shù)據(jù)段的位置角度相同的位置角度。
通過使用這些控制方法，能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法從用于輸出電壓控制區(qū)域的一種方法轉(zhuǎn)換至用于電流相位控制區(qū)域的另一種方法，從而可以提供一種具有高速性能和控制穩(wěn)定性的電動(dòng)機(jī)控制裝置。
附圖簡述結(jié)合附圖，通過以下描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的其他目的和成就以及對(duì)本發(fā)明的更完整的理解將變得更明顯和更易于理解，其中相同部件用相同的標(biāo)號(hào)表示，其中

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的120度激勵(lì)方法的電動(dòng)機(jī)控制裝置的控制方塊圖；圖2解釋了本發(fā)明第一實(shí)施例中的參數(shù)區(qū)域；圖3A至3E是本發(fā)明第一實(shí)施例中的流程圖；圖4解釋了本發(fā)明第二實(shí)施例中的調(diào)制率區(qū)域；圖5解釋了本發(fā)明第二實(shí)施例中的正弦波；圖6解釋了本發(fā)明第三實(shí)施例中的調(diào)制率的最大值區(qū)域；圖7A至7C解釋了第四實(shí)施例中計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法；圖8是傳統(tǒng)的120度激勵(lì)方法的電動(dòng)機(jī)控制裝置的控制方塊圖；和圖9是示出傳統(tǒng)120度激勵(lì)方法的相電流波形與感應(yīng)電壓波形之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。
第一實(shí)施例圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于控制三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制裝置的方塊圖，其中所述裝置的基本結(jié)構(gòu)與圖8所示傳統(tǒng)控制裝置的結(jié)構(gòu)相類似。因此，在所有附圖中用相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，并且為了簡潔將省略對(duì)重疊部分的解釋。
在圖1中，電動(dòng)機(jī)控制裝置100包括PWM控制部分104、電壓控制部分105、用于檢測(cè)無電刷電動(dòng)機(jī)(BLM)103的感應(yīng)電壓的感應(yīng)電壓檢測(cè)部分106以及轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部分107，所述轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部分107基于無刷直流電動(dòng)機(jī)103的感應(yīng)電壓檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置。電動(dòng)機(jī)控制裝置進(jìn)一步包括區(qū)域確定部分108，用于確定無電刷電動(dòng)機(jī)的控制區(qū)域是無電刷電動(dòng)機(jī)的輸出電壓受控的中/低速區(qū)域、還是電流相位受控的高速區(qū)域(即磁場(chǎng)削弱控制區(qū)域)。
區(qū)域確定部分108確定是否執(zhí)行由感應(yīng)電壓檢測(cè)部分106執(zhí)行的檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換。電動(dòng)機(jī)控制裝置進(jìn)一步包括檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置109，該檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置109基于由區(qū)域確定部分108確定的被確定的區(qū)域最優(yōu)化地轉(zhuǎn)換感應(yīng)電壓檢測(cè)部分106的感應(yīng)電壓檢測(cè)方法。這些由標(biāo)號(hào)104至109示出的部件裝置的功能由微型計(jì)算機(jī)(未示出)等來實(shí)現(xiàn)，它們構(gòu)成運(yùn)算部分110。
在運(yùn)算部分110中，通過操作區(qū)域確定部分108和檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置109，感應(yīng)電壓檢測(cè)部分106的操作模式選擇地在感應(yīng)電壓檢測(cè)方法的模式A與模式B之間轉(zhuǎn)換，其中在無電刷電動(dòng)機(jī)的輸出電壓受控的中/低速區(qū)域中選擇模式A，而在電流相位受控的高速區(qū)域(即，磁場(chǎng)削弱控制區(qū)域)中選擇模式B。這樣，在電動(dòng)機(jī)控制裝置100中，當(dāng)區(qū)域確定部分108確定使用微型計(jì)算機(jī)等執(zhí)行感應(yīng)電壓檢測(cè)方法的轉(zhuǎn)換時(shí)，轉(zhuǎn)換之前的狀態(tài)被保持直至另外的預(yù)定條件(其將在稍后解釋)被滿足，并且當(dāng)預(yù)定的條件被滿足時(shí)執(zhí)行轉(zhuǎn)換。
圖2解釋了相對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)的控制區(qū)域。在該圖中，區(qū)域1表示輸出電壓受控的輸出電壓控制區(qū)域，區(qū)域1對(duì)應(yīng)于中/低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域。區(qū)域2表示電流相位受控的電流相位控制區(qū)域，區(qū)域2對(duì)應(yīng)于需要磁場(chǎng)削弱控制的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域。如圖中所示，在區(qū)域1中，輸出電壓6隨著旋轉(zhuǎn)數(shù)的變化而關(guān)聯(lián)地變化，并且電流相位7不發(fā)生變化。另一方面，在區(qū)域2中，電流相位7與旋轉(zhuǎn)數(shù)關(guān)聯(lián)地變化，并且輸出電壓不發(fā)生變化。點(diǎn)8表示區(qū)域1和區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。如果在區(qū)域1中逆變器的負(fù)載被確定為預(yù)定值，則轉(zhuǎn)換點(diǎn)8被識(shí)別，控制移動(dòng)至區(qū)域2。同樣，如果在區(qū)域2中電流相位被確定為預(yù)設(shè)值，則轉(zhuǎn)換點(diǎn)8被識(shí)別，控制移動(dòng)至區(qū)域1。
另一方面，在電流相位控制區(qū)域中，如以上參考圖9所述，對(duì)于檢測(cè)感應(yīng)電壓有限制。因此，在區(qū)域2中，電流相位控制區(qū)域應(yīng)取得較寬，最高旋轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)通過削弱磁場(chǎng)控制而被增大，以便對(duì)于區(qū)域1的檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法由此而被改變。檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率的改變可以用作這種改變的例子。例如，在區(qū)域1中，在一個(gè)電角度周期中，感應(yīng)電壓被檢測(cè)6次，即每60度一次，而在區(qū)域2中，在一個(gè)電角度周期中執(zhí)行一次檢測(cè)。
這樣，在區(qū)域1和區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)8處，用于轉(zhuǎn)數(shù)控制的參數(shù)(即，輸出電壓或電流相位)和檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法被轉(zhuǎn)換。
本實(shí)施例1詳述轉(zhuǎn)換參數(shù)和檢測(cè)感應(yīng)電壓方法的時(shí)間的例子，其中改變檢測(cè)感應(yīng)電壓方法的時(shí)間從改變用于控制旋轉(zhuǎn)數(shù)的參數(shù)(即，輸出電壓或電流相位)的時(shí)間被變換。
圖3A至3E是表示怎樣確定在兩個(gè)區(qū)域之間轉(zhuǎn)換的時(shí)間的流程圖。
在圖3A所示的第一例子中，首先在步驟11中通過輸出電壓的當(dāng)前負(fù)載和電流相位確定當(dāng)前狀態(tài)是否在區(qū)域1和區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)8處。如果當(dāng)前狀態(tài)在轉(zhuǎn)換點(diǎn)8處，則用于旋轉(zhuǎn)控制的參數(shù)(輸出電壓或電流相位)被轉(zhuǎn)換(步驟12)。接著，確定電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的檢測(cè)是否在進(jìn)行(步驟13)。如果感應(yīng)電壓的檢測(cè)在進(jìn)行，則不執(zhí)行檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換。否則，轉(zhuǎn)換檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法(步驟14)。
在第一實(shí)施例中，可以交替地使用在圖3B至3D的流程圖中所示的過程中的一個(gè)。在圖3B中，緊隨感應(yīng)電壓的檢測(cè)之后對(duì)檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換(步驟23)。在圖3C中，緊隨在感應(yīng)電壓的檢測(cè)之后激勵(lì)相位的轉(zhuǎn)換而對(duì)檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換(步驟33)。在圖3D中，在感應(yīng)電壓可以被檢測(cè)的每個(gè)60度機(jī)械角(即，對(duì)于4極電動(dòng)機(jī)在一個(gè)機(jī)械角周期中12次)處不轉(zhuǎn)換檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法，而是在檢測(cè)到U相中感應(yīng)電壓的下降之后進(jìn)行轉(zhuǎn)換(對(duì)于4極電動(dòng)機(jī)在一個(gè)機(jī)械角周期中兩次)(步驟43)。在圖3E中，在轉(zhuǎn)換被確定的轉(zhuǎn)換點(diǎn)8處不轉(zhuǎn)換用于控制旋轉(zhuǎn)數(shù)的參數(shù)(輸出電壓或電流相位)，而如圖3A至3D所示，在轉(zhuǎn)換檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的同時(shí)轉(zhuǎn)換參數(shù)。
并且，與檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法一致的參數(shù)可以包括激勵(lì)寬度(energization width)、電流相位、載波旋轉(zhuǎn)數(shù)和其他參數(shù)等。如圖3A至3E所示，這些參數(shù)在轉(zhuǎn)換檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的同時(shí)被改變。
在不執(zhí)行如第一實(shí)施例中所述的轉(zhuǎn)換的情況下，檢測(cè)感應(yīng)電壓的轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定，在某些轉(zhuǎn)換中存在速度突然變化或出現(xiàn)不同步狀態(tài)的危險(xiǎn)。通過執(zhí)行如圖3A至3E的流程圖中所示的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于高速執(zhí)行的控制的穩(wěn)定轉(zhuǎn)換。
在本實(shí)施例中，在區(qū)域1中的一個(gè)電角度周期中，檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率是6次，而在區(qū)域2中的一個(gè)電角度周期中是1次。然而，這些頻率可以修改為其他自然數(shù)，并且可以獲得相同的效果。在圖3D中，在檢測(cè)到U相中的下降之后執(zhí)行檢測(cè)感應(yīng)電壓方法的轉(zhuǎn)換。然而，可以在檢測(cè)到U、V、W相中任一相中的上升或下降之后執(zhí)行轉(zhuǎn)換，或著U、V、W相中的上升或下降可以被檢測(cè)多次。并且，對(duì)于單相或多相無刷直流電動(dòng)機(jī)以及對(duì)于三相無刷直流電動(dòng)機(jī)可以獲得相類似的效果。
第二實(shí)施例在本發(fā)明第二實(shí)施例中，逆變器的輸出電壓(即，電動(dòng)機(jī)控制裝置的輸出電壓)的波形是正弦波。圖4解釋了如圖2中一樣的相對(duì)于旋轉(zhuǎn)數(shù)的控制區(qū)域1和2，，并且示出了由轉(zhuǎn)換點(diǎn)8分開的控制區(qū)域1和2與輸出電壓的調(diào)制率之間的關(guān)系。在轉(zhuǎn)換點(diǎn)8處，調(diào)制率設(shè)置為等于或大于2。
在本實(shí)施例中，正弦波如圖5和如下等式所示2×sin 30°＝1.0在正弦波30度部分處的負(fù)載可以設(shè)置為等于或大于100％。這樣，如果激勵(lì)寬度是120度，則負(fù)載變?yōu)榇笾驴偸?00％，并且不會(huì)發(fā)生PWM限幅，從而使得總是可以進(jìn)行位置檢測(cè)。因此，可以實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定檢測(cè)位置的狀態(tài)下的轉(zhuǎn)換，并且可以防止轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)生不同步以及速度突然變化。
第三實(shí)施例第三實(shí)施例是逆變器的輸出電壓的波形是正弦波的例子。圖6示出了輸出電壓受控的區(qū)域1中以及電流相位受控的區(qū)域2中的調(diào)制率，并且示出每個(gè)區(qū)域中調(diào)制率的最大值的過渡。如圖中所示，區(qū)域1中調(diào)制率的最大值不同于區(qū)域2中調(diào)制率的最大值，并且區(qū)域1中的最大調(diào)制率≤區(qū)域2中的最大調(diào)制率在前進(jìn)正弦波電流的相位受控的區(qū)域2中，負(fù)載大于或等于100％的角度范圍增大，以便獲得負(fù)載為100％的輸出。
例如，為了在正弦波的x角度位置處將負(fù)載設(shè)置為100％，調(diào)制率是調(diào)制率＝100(％)/sin x這樣，根據(jù)第三實(shí)施例，無論電流相位的控制怎樣，負(fù)載總設(shè)置為大致100％，并且不會(huì)發(fā)生PWM限幅，從而使得總是可以進(jìn)行位置的檢測(cè)。因此，在區(qū)域2中的位置的檢測(cè)變得穩(wěn)定，并且能防止不同步狀態(tài)的發(fā)生以及速度突然變化的發(fā)生。
第四實(shí)施例如第一實(shí)施例中一樣，在這種檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率依賴于輸出電壓受控的區(qū)域1和電流相位受控的區(qū)域2而改變的情況下，第四實(shí)施例與旋轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)算方法相關(guān)地被實(shí)施。例如，在區(qū)域1中，在電角度的一個(gè)周期中感應(yīng)電壓被檢測(cè)6次，即每60度一次，而在區(qū)域2中，在電角度的一個(gè)周期中檢測(cè)被執(zhí)行一次。
圖7A解釋了計(jì)算感應(yīng)電壓受控的區(qū)域1中和電流相位受控的區(qū)域2中的旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法。在區(qū)域1中，在一個(gè)電角度周期中檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率是6次。因此，在每個(gè)60度電角度處的六次數(shù)據(jù)被總合起來并被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)360度的數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在緩沖器中。在區(qū)域2中，在電角度的一個(gè)周期中檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率是一次，這樣在每個(gè)360度電角度處周期性地獲得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖器中。用于存儲(chǔ)區(qū)域1中的周期性數(shù)據(jù)的緩沖器和用于存儲(chǔ)區(qū)域2中的周期性數(shù)據(jù)的緩沖器是相同的RAM。數(shù)據(jù)被重寫，以便總是存儲(chǔ)最新的數(shù)據(jù)。在兩個(gè)區(qū)域中，通過平均在預(yù)定電角度周期中的數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)。
圖7B也示出計(jì)算區(qū)域1和區(qū)域2中旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法的例子。在區(qū)域1中，在電角度的一個(gè)周期中檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率是6次，這樣在每個(gè)60度電角度處的周期性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖器中。在區(qū)域2中，在電角度的一個(gè)周期中檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率是1次，這樣通過用6除在每個(gè)360度電角度處的周期性數(shù)據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)在每個(gè)60度電角度處被存儲(chǔ)在緩沖器中。用于存儲(chǔ)區(qū)域1中周期性數(shù)據(jù)的緩沖器和用于存儲(chǔ)區(qū)域2中周期性數(shù)據(jù)的緩沖器是相同的RAM。數(shù)據(jù)被重寫，以便總是存儲(chǔ)最新的數(shù)據(jù)。在兩個(gè)區(qū)域中，通過平均在預(yù)定電角度周期中的數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)。
圖7C也是示出計(jì)算區(qū)域1和區(qū)域2中旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法的例子。在區(qū)域1中，在電角度的一個(gè)周期中檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率是6次，這樣在每個(gè)60度電角度處的定時(shí)器值(timer value)的周期性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖器中。在區(qū)域2中，在電角度的一個(gè)周期中檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率是1次，這樣通過用6除在每個(gè)360度電角度處的周期性數(shù)據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)在每個(gè)60度電角度處被存儲(chǔ)在緩沖器中。用于存儲(chǔ)區(qū)域1中周期性數(shù)據(jù)的緩沖器和用于存儲(chǔ)區(qū)域2中周期性數(shù)據(jù)的緩沖器是相同的RAM。數(shù)據(jù)被重寫，以便總是存儲(chǔ)最新的數(shù)據(jù)。在兩個(gè)區(qū)域中，通過平均在預(yù)定電角度周期中的數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際旋轉(zhuǎn)數(shù)。
根據(jù)上述實(shí)施例，對(duì)區(qū)域1和區(qū)域2中旋轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算可以平穩(wěn)地進(jìn)行，從而能獲得穩(wěn)定的控制轉(zhuǎn)換，并且可以防止速度突然改變以及不同步狀態(tài)的發(fā)生。
請(qǐng)注意，在電角度的一個(gè)周期中檢測(cè)感應(yīng)電壓的頻率可以是2或3次，或者頻率為在電角度的兩個(gè)周期中一次。并且，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖器中的周期可以變?yōu)槠渌嵌龋灰鼈冊(cè)趦蓚€(gè)區(qū)域中是相同的。
發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，電動(dòng)機(jī)裝置包括感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)無電刷電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓；轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，用于基于無電刷電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓來檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置；區(qū)域確定裝置，該裝置用于確定無電刷電動(dòng)機(jī)的控制區(qū)域是對(duì)應(yīng)于中/低速區(qū)域的第一區(qū)域、還是對(duì)應(yīng)于高速區(qū)域的第二區(qū)域，其中在中/低速區(qū)域中無電刷電動(dòng)機(jī)的輸出電壓受控，在高速區(qū)域中無電刷電動(dòng)機(jī)的電流相位受控，該裝置還用于確定利用所述感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置執(zhí)行的檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換是否被執(zhí)行；以及檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置，該裝置基于由所述區(qū)域確定裝置確定的被確定的區(qū)域最優(yōu)化地轉(zhuǎn)換所述感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置的感應(yīng)電壓檢測(cè)方法，其中，當(dāng)所述區(qū)域確定裝置確定執(zhí)行感應(yīng)電壓檢測(cè)方法的轉(zhuǎn)換時(shí)，所述檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置保持轉(zhuǎn)換前的狀態(tài)直到預(yù)定條件被滿足，當(dāng)預(yù)定條件被滿足時(shí)執(zhí)行轉(zhuǎn)換。
通過該結(jié)構(gòu)，可以獲得這樣的效果即避免在輸出電壓受控的區(qū)域1與電流相位受控的區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換中發(fā)生速度突然變化和出現(xiàn)不同步狀態(tài)的危險(xiǎn)。
優(yōu)選的是，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在除檢測(cè)感應(yīng)電壓期間以外的時(shí)間執(zhí)行。通過該結(jié)構(gòu)，可以獲得這樣的效果即避免在輸出電壓受控的區(qū)域1與電流相位受控的區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換中發(fā)生速度突然變化和出現(xiàn)不同步狀態(tài)的危險(xiǎn)。
優(yōu)選的是，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在緊隨檢測(cè)感應(yīng)電壓之后的時(shí)間執(zhí)行。通過該結(jié)構(gòu)，可以獲得這樣的效果即避免在輸出電壓受控的區(qū)域1與電流相位受控的區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換中發(fā)生速度突然變化和出現(xiàn)不同步狀態(tài)的危險(xiǎn)。
優(yōu)選的是，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在這樣的時(shí)間執(zhí)行即檢測(cè)感應(yīng)電壓后，緊隨激勵(lì)相被轉(zhuǎn)換之后的時(shí)間。通過該結(jié)構(gòu)，可以獲得這樣的效果即避免在輸出電壓受控的區(qū)域1與電流相位受控的區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換中發(fā)生速度突然變化和出現(xiàn)不同步狀態(tài)的危險(xiǎn)。
優(yōu)選的是，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在一個(gè)機(jī)械角度周期中執(zhí)行n次。通過該結(jié)構(gòu)，可以獲得這樣的效果即避免在輸出電壓受控的區(qū)域1與電流相位受控的區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換中發(fā)生速度突然變化和出現(xiàn)不同步狀態(tài)的危險(xiǎn)。
優(yōu)選的是，n是正整數(shù)。這樣，可以獲得這樣的效果即避免在輸出電壓受控的區(qū)域1與電流相位受控的區(qū)域2之間的轉(zhuǎn)換中發(fā)生速度突然變化和產(chǎn)生不同步狀態(tài)的危險(xiǎn)。
優(yōu)選的是，與第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的轉(zhuǎn)換同時(shí)執(zhí)行的控制參數(shù)的轉(zhuǎn)換與由所述檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置(109)執(zhí)行的檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換一致，其中控制參數(shù)包括激勵(lì)寬度、電流相位和載波旋轉(zhuǎn)數(shù)。通過該結(jié)構(gòu)可以獲得這樣的效果使檢測(cè)位置的方法以穩(wěn)定的狀態(tài)被轉(zhuǎn)換，并且防止速度突然變化以及不同步狀態(tài)的發(fā)生。
優(yōu)選的是，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置的輸出電壓是正弦波PWM信號(hào)，緊接在檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法從第一區(qū)域轉(zhuǎn)換至第二區(qū)域之前的正弦波調(diào)制率等于或大于2。通過該結(jié)構(gòu)，可以獲得這樣的效果使電流相位控制區(qū)域中位置的檢測(cè)穩(wěn)定，并且防止速度突然變化以及不同步狀態(tài)的發(fā)生。
優(yōu)選的是，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置的輸出電壓是正弦PWM信號(hào)，并且第一區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值不同于第二區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在電流相位控制區(qū)域中的位置的檢測(cè)變得穩(wěn)定，并且可以獲得防止速度突然改變以及不同步狀態(tài)發(fā)生的效果。
優(yōu)選的是，第一區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值R1(max)與第二區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值R2(max)之間的關(guān)系是R1(max)≤R2(max)根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的控制轉(zhuǎn)換，并且可以獲得防止速度突然改變以及不同步狀態(tài)發(fā)生的效果。
優(yōu)選的是，第一區(qū)域中的計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法不同于第二區(qū)域中的計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定，并且可以獲得防止速度突然改變以及不同步狀態(tài)發(fā)生的效果。
優(yōu)選的是，基于檢測(cè)到的感應(yīng)電壓、通過在第一區(qū)域和第二區(qū)域中不相同的計(jì)算方法計(jì)算的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)段的預(yù)定數(shù)量(例如m)存儲(chǔ)在相同的緩沖器中。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定，并且可以獲得防止速度突然改變以及不同步狀態(tài)發(fā)生的效果。
優(yōu)選的是，對(duì)于通過在第一和第二區(qū)域中不相同的方法計(jì)算的旋轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)段的數(shù)量，在第一和第二區(qū)域中的數(shù)據(jù)段的數(shù)量分別是i個(gè)/每電角度周期和j個(gè)/每電角度周期，并且i＞j的情況下，從j個(gè)數(shù)據(jù)段獲得的平均數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)以便于j的不足被存儲(chǔ)在緩沖器中。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定，并且可以獲得防止速度突然改變以及不同步狀態(tài)發(fā)生的效果。
優(yōu)選的是，通過在第一和第二區(qū)域中不相同的計(jì)算方法計(jì)算的檢測(cè)感應(yīng)電壓的時(shí)間的數(shù)據(jù)段的預(yù)定數(shù)字存儲(chǔ)在相同的緩沖器中。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定，并且可以獲得防止速度突然改變以及不同步狀態(tài)發(fā)生的效果。
優(yōu)選的是，對(duì)于通過在第一和第二區(qū)域中不相同的方法計(jì)算的檢測(cè)感應(yīng)電壓的周期的數(shù)據(jù)段的數(shù)量，在第一和第二區(qū)域中的數(shù)據(jù)段的數(shù)量分別為i個(gè)/每電角度周期和j個(gè)/每電角度周期，并且i＞j的情況下，從j個(gè)數(shù)據(jù)段獲得的平均數(shù)據(jù)被被存儲(chǔ)以便j的不足被存儲(chǔ)在緩沖器中，其中j個(gè)數(shù)據(jù)段的平均數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于與i個(gè)數(shù)據(jù)段的位置角度相同的位置角度。
通過該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定，并且可以獲得防止速度突然改變以及不同步狀態(tài)發(fā)生的效果。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，包括感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置(106)，用于檢測(cè)無電刷電動(dòng)機(jī)(103)的感應(yīng)電壓；轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置(107)，用于基于無電刷電動(dòng)機(jī)(103)的感應(yīng)電壓來檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置；區(qū)域確定裝置(108)，該裝置用于確定無電刷電動(dòng)機(jī)的控制區(qū)域是對(duì)應(yīng)于中/低速區(qū)域的第一區(qū)域、還是對(duì)應(yīng)于高速區(qū)域的第二區(qū)域，其中在中/低速區(qū)域中無電刷電動(dòng)機(jī)的輸出電壓受控，在高速區(qū)域中無電刷電動(dòng)機(jī)的電流相位受控，該裝置還用于確定利用所述感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置(106)執(zhí)行的檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換是否被執(zhí)行；以及檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置(109)，該裝置基于由所述區(qū)域確定裝置(108)確定的被確定的區(qū)域最優(yōu)化地轉(zhuǎn)換所述感應(yīng)電壓檢測(cè)裝置的感應(yīng)電壓檢測(cè)方法，其中，當(dāng)所述區(qū)域確定裝置(108)確定執(zhí)行感應(yīng)電壓檢測(cè)方法的轉(zhuǎn)換時(shí)，所述檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置(109)保持轉(zhuǎn)換前的狀態(tài)直到預(yù)定條件被滿足，并且當(dāng)預(yù)定條件被滿足時(shí)執(zhí)行轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在除檢測(cè)感應(yīng)電壓期間以外的時(shí)間執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在緊隨檢測(cè)感應(yīng)電壓之后的時(shí)間執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在這樣的時(shí)間執(zhí)行即檢測(cè)感應(yīng)電壓后，緊隨激勵(lì)相被轉(zhuǎn)換之后的時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換在一個(gè)機(jī)械角度周期中執(zhí)行n次。
6.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，n是正整數(shù)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，與第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的轉(zhuǎn)換同時(shí)執(zhí)行的控制參數(shù)的轉(zhuǎn)換與由所述檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換裝置(109)執(zhí)行的檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換一致，其中控制參數(shù)包括激勵(lì)寬度、電流相位和載波旋轉(zhuǎn)數(shù)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置的輸出電壓是正弦波PWM信號(hào)，緊接在檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法從第一區(qū)域轉(zhuǎn)換至第二區(qū)域之前的正弦波調(diào)制率等于或大于2。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置的輸出電壓是正弦波PWM信號(hào)，并且第一區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值不同于第二區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值。
10.如權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，第一區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值R1(max)與第二區(qū)域中的正弦波調(diào)制率的最大值R2(max)之間的關(guān)系是R1(max)≤R2(max)
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，第一區(qū)域中的計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法不同于第二區(qū)域中的計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法。
12.如權(quán)利要求11所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，基于檢測(cè)到的感應(yīng)電壓、通過在第一區(qū)域和第二區(qū)域中不相同的計(jì)算方法計(jì)算的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)段的預(yù)定數(shù)量存儲(chǔ)在相同的緩沖器中。
13.如權(quán)利要求12所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)于通過在第一和第二區(qū)域中不相同的方法計(jì)算的旋轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)段的數(shù)量，在第一和第二區(qū)域中的數(shù)據(jù)段的數(shù)量分別為i個(gè)/每電角度周期和j個(gè)/每電角度周期，并且i＞j的情況下，從j個(gè)數(shù)據(jù)段獲得的平均數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)以便于j的不足被存儲(chǔ)在緩沖器中。
14.如權(quán)利要求12所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，通過在第一和第二區(qū)域中不相同的計(jì)算方法計(jì)算的檢測(cè)感應(yīng)電壓的時(shí)間的數(shù)據(jù)段的預(yù)定數(shù)量存儲(chǔ)在相同的緩沖器中。
15.如權(quán)利要求14所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，對(duì)于通過在第一和第二區(qū)域中不相同的方法計(jì)算的檢測(cè)感應(yīng)電壓的周期的數(shù)據(jù)段的數(shù)量，在第一和第二區(qū)域中的數(shù)據(jù)段的數(shù)量分別為i個(gè)/每電角度周期和j個(gè)/每電角度周期，并且i＞j的情況下，從j個(gè)數(shù)據(jù)段獲得的平均數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)以便于j的不足被存儲(chǔ)在緩沖器中，其中j個(gè)數(shù)據(jù)段的平均數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于與i個(gè)數(shù)據(jù)段的位置角度相同的位置角度。
全文摘要
在由感應(yīng)電壓反饋控制的無刷直流電動(dòng)機(jī)的高速區(qū)域中，檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的穩(wěn)定轉(zhuǎn)換時(shí)間被確定，與第一和第二區(qū)域之間的轉(zhuǎn)換同時(shí)執(zhí)行的控制參數(shù)的轉(zhuǎn)換與檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法的轉(zhuǎn)換是一致的，并且提供一種計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)的方法，以便確保高速性能。
文檔編號(hào)H02M7/02GK1521933SQ20041000488
公開日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2004年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月13日
發(fā)明者原田千純, 馬場(chǎng)俊成, 羽根田完?duì)? 東光英, 河西正禮, 小林玄門, 完?duì)? 成, 禮, 門 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社