[发明专利]用于驱动无刷直流电动机的控制装置

权利要求书

1.一种驱动无刷直流电动机的控制装置，该电动机具有永磁转子和三个定子绕组，其中通过定时地施加相电压给每个定子绕组供电，以产生第一、第二和第三相电流，所述相电流的每一个在相应的一个定子绕组中流动，从而建立导致转子旋转的旋转磁场，该控制装置包括：

逆变器，其具有第一、第二和第三直流电压源以及第一、第二和第三固态开关装置，由此通过施加第一、第二和第三门信号以将相应的第一、第二和第三固态开关装置切换为导电状态，选择性地将第一、第二和第三直流电压源耦合在不同的定子绕组对的两端，由此通过定时地给固态开关装置施加门信号，提供相电压以给每个定子绕组供电；以及

闭环电动机控制器，其接收指示电动机的希望的运行条件的电动机命令信号和指示测量的电动机运行特性的多个电动机运行信号，闭环电动机控制器适于根据该电动机命令信号和电动机运行信号产生第一、第二和第三门信号，以控制用于电动机在希望的运行条件下运行的相电流。

2.根据权利要求1的控制装置，该逆变器还包括第一、第二和第三二极管，每个二极管和不同的一个固态开关装置反并联连接，以当通过门信号将固态开关装置切换到非导通状态时，使得来自电动机的定子绕组的相电流能够对逆变器的直流电压源充电。

3.根据权利要求1的控制装置，其中通过具有不同占空比的不同脉宽调制信号调制第一、第二和第三门信号的每一个的不同部分，其中根据电动机命令信号和不同的电动机运行信号确定每一个不同的占空比。

4.根据权利要求1的控制装置，其中闭环电动机控制器包括相电流波形发生器，该相电流波形发生器基于电动机命令信号和电动机运行信号产生第一、第二和第三参考相电流信号，该第一、第二和第三参考相电流信号的每一个都具有不同的准方波波形，所述不同的准方波波形分别对应于控制电动机达到希望的电动机运行条件的第一、第二和第三相电流的所希望的形式。

5.根据权利要求4的控制装置，其中：

电动机运行信号包括由转子位置传感器提供的转子位置信号，该转子位置信号表示转子相对于定子绕组的机械旋转位置，闭环电动机控制器使用该转子位置信号计算表示电旋转周期中转子的电旋转位置的电动机电位置信号，每个电旋转周期被分成多个换向序列；以及

每个不同的准方波波形包括在由电动机电位置信号确定的每个电旋转周期中出现的正振幅方波形的脉冲和负振幅方波形的脉冲。

6.根据权利要求5的控制装置，其中：

电动机运行信号还包括从耦合到电动机的定子绕组的多个电流传感器获得的第一、第二和第三测量的相电流信号，该第一、第二和第三测量的相电流信号分别表示在定子绕组中流动的第一、第二和第三相电流；以及

闭环电动机控制器还包括第一、第二和第三电流比较器，用于确定第一、第二和第三相电流误差信号，该第一、第二和第三相电流误差信号的每一个被计算为第一、第二和第三参考相电流信号与第一、第二和第三测量的相电流信号的相应信号之间的差。

7.根据权利要求6的控制装置，其中闭环电动机控制器还包括用于接收第一、第二和第三相电流误差信号并产生第一、第二和第三脉宽调制信号的电流滞环控制器，其中该第一、第二和第三脉宽调制信号的每一个具有由第一、第二和第三相电流误差信号中的其中一个相应的信号确定的脉宽。

8.根据权利要求7的控制装置，其中闭环电动机控制器还包括换向逻辑电路，用于产生定时施加给逆变器的固态开关装置的第一、第二和第三门信号，每个门信号被定时为根据电动机电位置信号在分别定义的连续换向序列中出现，并且在每个分别定义的连续换向序列中通过第一、第二和第三脉宽调制信号的其中一个调制每个门信号，其中使用至少两个不同的脉宽调制信号调制每个门信号。

9.根据权利要求6的控制装置，其中：

电动机命令信号包括指示所希望的电动机运行速度的命令的电动机速度信号；以及

闭环电动机控制器还包括微分器，用于对转子位置信号进行操作以产生指示转子的实际机械旋转速度的电动机运行速度信号，和速度比较器，用于将电动机速度误差信号计算为命令的电动机速度信号和电动机运行速度信号之间的差。

10.根据权利要求9的控制装置，其中由相电流波形发生器产生的参考相电流信号具有根据电动机速度误差信号调节的振幅。