驅動無刷電機的方法、對應的設備、電機和計算機程序產品技術

一種用于使用PWM調制的驅動信號驅動直流電機的驅動器設備，包括：比較器電路，用于根據反電動勢信號高于或低于相應閾值，產生具有第一值和第二值的數字化的反電動勢信號；以及逆變器，用于利用所述數字化的反電動勢信號按相位關系驅動所述PWM調制的驅動信號。驅動器設備還包括控制器電路，其被配置用于通過最小化在數字化的反電動勢信號的兩個連續的相反的邊沿之間測量的時間與數字化的反電動勢信號的兩個連續的一致的邊沿之間測量的時間的一半之間的誤差來控制相應閾值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于驅動無刷電機的技術。一個或多個實施例可以應用于控制無刷直流(BLDC)電機。
技術介紹
近年來，無刷直流(BLDC)電機已經越來越受到關注，例如，用于車輛應用。這是由于相比于其“有刷的”直流對應物，BLDC可以具有更高的可靠性/壽命、更低的維護費用以及更安靜的操作。在過去的十年間，功率半導體和控制器IC以及永磁無刷電機的生產的持續進步使得其可能針對寬范圍的可調速應用制造可靠的、低成本的方案。BLDC電機被設計或現在被使用的應用包括，例如動力轉向裝置、發動機冷卻風扇、燃料/水泵、空調壓縮機、加熱器、通風裝置和空調(HVAC)鼓風電機。BLDC電機的“相”可以饋入經受具有可變占空比的脈沖寬度調制(PWM)的電流。BLDC電機的控制可以包含感測反電動勢(Back-EMF)，其可以發生在PWM導通時間期間和PWM關斷時間期間。在PWM導通時間期間的反電動勢零交叉(zero-cross)檢測可能是重要的。出于該目的的理論上正確的比較閾值對于每個電機相是直流母線電壓的一半，即VDC/2。某些因素，例如，通過根據電機轉速的低通濾波引入的可變衰減以及在低成本應用中用于分壓器的低精度電阻器器的使用，可能導致正確的比較閾值不同于理論值并且可能對每個電機相是不同的。錯誤的比較閾值的使用可能導致用于逆變器三相換相的計時誤差。這些計時誤差可以產生各種缺點，例如在固定電機轉速的功率損耗的增加，可聽見的噪聲的增加以及轉速紋波的增加。因此，在PWM關斷時間期間的反電動勢感測可能是優選的。然而，在PWM關斷時間期間的反電動勢感測需要最小PWM“關斷”時間必須存在，使得PWM占空比被限制為小于100％。在各種應用中，這可能表示一個不可接受的缺點。
技術實現思路
在一個具體實施例中，公開了一種通過PWM調制的驅動信號驅動直流電機的方法。方法包括：根據數字化的反電動勢信號高于或低于相應閾值，產生具有第一值和第二值的數字化的反電動勢信號；以及利用數字化的反電動勢信號按相位關系驅動PWM調制的驅動信號。數字化的反電動勢信號具有在數字化的反電動勢信號的兩個連續的一致的邊沿之間的第一時間以及在數字化的反電動勢信號的兩個連續的相反的邊沿之間的第二時間。方法還包括通過減小第二時間和第一時間的一部分之間的誤差來控制相應閾值。在另一個具體實施例中，公開了一種由PWM調制的驅動信號驅動直流電機的驅動器設備。驅動器設備包括：多個比較器電路，被配置為根據所述反電動勢信號高于或低于相應閾值，產生具有第一值和第二值的數字化的反電動勢信號；以及逆變器，被配置為利用所述數字化的反電動勢信號按相位關系驅動所述PWM調制的驅動信號。驅動器設備還包括被配置為控制所述相應閾值的控制器電路。在另一個具體實施例中，公開了一種具有存儲指令的非瞬態計算機可讀介質的計算機程序產品。指令，當被執行時，被配置為使至少一個處理器：根據數字化的反電動勢信號高于或低于相應閾值，產生具有第一值和第二值的所述數字化的反電動勢信號；利用所述數字化的反電動勢信號按相位關系驅動所述PWM調制的驅動信號，其中數字化的反電動勢信號具有在數字化的反電動勢信號的兩個連續的一致的邊沿之間的第一時間以及在數字化的反電動勢信號的兩個連續的相反的邊沿之間的第二時間；以及通過減小所述第二時間和所述第一時間的一部分之間的誤差來控制所述相應閾值。如本文所使用的，對“至少一個處理器設備”的引用意在強調本專利技術以模塊化的和/或分布式的形式實現的可能性。為了在PWM導通時間期間改善反電動勢感測，一個或多個實施例可以提供用于自動地選擇用于每個電機相的正確的比較閾值的裝置。在一個或多個實施例中，為了在PWM導通時間期間改善反電動勢感測而不使用額外的外部電路并且具有低計算負荷，可以自動地選擇用于每個電機相的正確的比較閾值。在一個或多個實施例中，控制器的動作可以補償由于例如根據電機轉速由低通濾波引入的可變衰減，用于分壓器的低精度電阻器的使用，虛擬中性點的使用，和/或供電電壓的變化產生的誤差。附圖說明現將參考附圖僅僅借助于非限制性示例來描述一個或多個實施例，其中：圖1是用于無刷直流電機的控制裝置的總體框圖；圖2是圖1的裝置的可能細節的框圖示例；圖3是圖1的裝置的可能細節的進一步框圖示例；圖4是圖1的裝置的可能細節的另一個框圖示例；以及圖5是圖1的裝置的可能細節的進一步框圖示例。具體實施方式在隨后的描述中，示出了一個或多個具體細節，目的在于提供實施例的示例的徹底理解。實施例可以在沒有一個或多個具體細節的情況下或者采用其它方法、元件、材料等來獲得。在其它情況下，未示出或具體描述已知的結構、材料或操作，使得實施例的一些方面不被模糊。在本說明書的架構中對“實施例”或“一個實施例”的參考意在指出根據實施例的描述的具體構造、結構或特性是包括在至少一個實施例中的。因此，可能存在于本說明書的一個或多個點中的諸如“在實施例中”或“在一個實施例中”之類的短語不一定指同一個實施例。此外，具體構造、結構或特性可以在一個或多個實施例中以任何適當的方式結合。本文所使用的標記僅僅用于提供方便，因此不定義保護范圍或實施例的范圍。圖1是用于由M指示的無刷直流(BLDC)電機的控制裝置的總體框圖。BLDC電機是具有線性的電流/電壓與轉矩/轉速關系的電子換相的電機。在圖1所例示的具體裝置中，BLDC電機(本身不是一個或多個實施例的一部分)可以通過主控制器10經由三相逆變器12驅動，例如，通過采取用于低端應用的六步換相。在圖1所例示的裝置中，控制器10可以向逆變器12發送，例如，三個PWM調制的(電流)驅動信號PWMPHASE1，PWMPHASE2和PWMPHASE3(即，一個針對電機“相”A、B、C的每一個)。示例性換相順序可以是AB-AC-BC-BA-CA-CB，對于每個相具有等于120電角度的導通間隔。在這種結構中，每次只有兩個相傳導電流，而第三相是浮置的。為了產生最大的轉矩，三相逆變器12每60電角度進行換相，使得每個電機相電流與反電動勢同相。換相時間由轉子位置決定，其每60電角度通過檢測電機的浮置相上的反電動勢的零交叉點來確定。大意是，用于每個相的反電動勢信號，即Back-EMFPHASE1、Back-E本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通過在PWM調制的驅動信號(PWM?PHASE?1，PWM?PHASE?2和PWM?PHASE?3)的導通時間期間感測反電動勢信號來用所述PWM調制的驅動信號驅動直流電機的方法，所述方法包括：根據所述反電動勢信號高于或低于相應閾值(CTH?X)，產生具有第一值和第二值的數字化的反電動勢信號(DIGITAL?Back?EMF?X)，利用所述數字化的反電動勢信號(DIGITAL?Back?EMF?X)按相位關系驅動所述PWM調制的驅動信號(PWM?PHASE?1，PWM?PHASE?2以及PWM?PHASE?3)，其中所述數字化的反電動勢信號(DIGITAL?Back?EMF?X)具有在所述數字化的反電動勢信號(DIGITAL?Back?EMF?X)的兩個連續的一致的邊沿之間的第一時間(TBack?EMF?X)和在所述數字化的反電動勢信號(DIGITAL?Back?EMF?X)的兩個連續的相反的邊沿之間的第二時間(DBack?EMF?X)，所述方法包括通過最小化所述第二時間(DBack?EMF?X)與一半所述第一時間(TBack?EMF?X/2)之間的誤差來控制所述相應閾值(CTH?X)。...

【技術特征摘要】
2014.12.15 IT TO2014A0010381.一種通過在PWM調制的驅動信號(PWMPHASE1，PWM
PHASE2和PWMPHASE3)的導通時間期間感測反電動勢信號來用
所述PWM調制的驅動信號驅動直流電機的方法，所述方法包括：
根據所述反電動勢信號高于或低于相應閾值(CTHX)，產生具
有第一值和第二值的數字化的反電動勢信號(DIGITALBack-EMF
X)，
利用所述數字化的反電動勢信號(DIGITALBack-EMFX)按相
位關系驅動所述PWM調制的驅動信號(PWMPHASE1，PWM
PHASE2以及PWMPHASE3)，
其中所述數字化的反電動勢信號(DIGITALBack-EMFX)具有
在所述數字化的反電動勢信號(DIGITALBack-EMFX)的兩個連續
的一致的邊沿之間的第一時間(TBack-EMFX)和在所述數字化的反電
動勢信號(DIGITALBack-EMFX)的兩個連續的相反的邊沿之間的
第二時間(DBack-EMFX)，所述方法包括通過最小化所述第二時間
(DBack-EMFX)與一半所述第一時間(TBack-EMFX/2)之間的誤差來控
制所述相應閾值(CTHX)。
2.根據權利要求1所述的方法，其中控制所述相應閾值(CTHX)
包括實現控制器(61、162、163)，優選為PID控制器，其中參考是
所述第一時間(TBack-EMFX)，輸入是所述第二時間(DBack-EMFX)以
及輸出是用于所述相應閾值(CTHX)的值。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，包括：產生在所述
數字化的反電動勢信號(DIGITALBack-EMFX)的兩個一致的邊沿
之間的第一時間量以測量所述第一時間(TBack-EMFX)，以及產生在
所述數字化的反電動勢信號(DIGITALBack-EMFX)的兩個連續的
相反的邊沿之間的第二時間量以測量所述第二時間(DBack-EMFX)。
4.根據任一前述權利要求所述的方法，包括：設置所述相應閾值
(CTHX)的初始值為VDC/2，其中VDC是用于每個電機相的直流母線

\t電壓。
5.根據任一前述權利要求所述的方法，包括：通過為所述相應閾
值產生作為控制的輸出和參考值的總和的控制的值，來控制所述相應
閾值(CTHX)，其中所述參考值優選設置為VDC/2，其中VDC...

【專利技術屬性】
技術研發人員：G·丹格羅，V·克勒門特，M·比索格諾，
申請(專利權)人：意法半導體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：意大利;IT