[发明专利]用于匹配电动机的转速范围的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于匹配电动机的转速范围的方法以及装置。

背景技术

无刷直流电机——也称作BLDC电机（来自英语：brushless direct current motor）例如用作冰箱中的压缩机驱动装置。BLDC电机的电机控制装置的任务是如此调节换向时刻，使得转子的运动和所施加的电压的相时间同步且同相。在所谓的无传感器运行中测量电机的电动势（EMK）或反EMK并且确定EMK的过零，以便由此推断出转子的位置并且基于所求得的位置来产生控制信号。

可以借助各种方法来测量EMK。一种简单的可能性是模拟人工星形点上的端电压，在所述人工星形点上可以在去磁化之后与开关状态无关地测量EMK。然而所述方法的缺点是由人工星形点决定的附加开关开销和较高损耗。

作为没有附加星形点的方法，可以利用如下事实：在电机绕组的脉宽调制触发的关断时间内，电机的端电压直接跟随EMK。脉宽调制（PWM）的关断时间表示测量窗，在所述测量窗内可以实施测量。所述测量窗的所需大小通过用于进一步处理测量信号的A/D转换器的速度确定。此外，在测量之前必须等待电机绕组的去磁化。即得到另一测量窗，其通过电机绕组的去磁化时刻和随后的换向的时刻确定。然而，去磁化所需的持续时间与负载相关并且随着绝对电流而增大。虽然可以通过主动电路措施来减小去磁化的持续时间，但其尽管如此保持与负载相关。基于PWM格栅中的时间尺度，难以借助负载测量来考虑负载相关性。

在以上描述的方案中，需要确定转速的最大值，所述最大值确保了在最大负载和最大转速时存在的测量窗始终位于能够实现EMK测量的范围中。但这意味着：实际可能的转速范围在负载较小的情况下没有完全耗尽。

也不可能的是，转速在确定的测量时刻升高超过一定程度，因为存在如下危险：过晚或甚至没有识别EMK的过零并且因此出现电机的倾覆或不稳定。

文献DE 601 24 121 T2建议：对电机的三个相中的电压进行采样、以数学方式处理所述电压、加上与电机的转速成比例的参数并且随后彼此比较。所述比较的结果确定相的换向时刻。

文献DE 699 36 222 T2公开用于检测电动机上的峰值电流的出现的系统和方法，其仅仅使用调节到优选的边界上的电流探测器。

文献DE 698 03 885 T2公开一种用于电动机的控制装置，其中控制单元为开关装置预给定开关频率和开关持续时间，它们如此确定，使得实际上施加到绕组上的电压值是与开关装置的开关状态无关地相应于由电动机要求的转速和转矩的电压值。

文献DE 699 36 222 T2公开用于保护电动机的系统和方法及其触发电路。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种用于匹配电动机的转速范围的方法和装置，借此可以更好地耗尽电动机的可能的转速范围，而不出现电机倾覆。

根据一种构型，提供一种用于匹配电动机的转速范围的方法，所述方法具有如下步骤：

在预先确定的持续时间内实施测量量的多次测量，所述测量量指示电动机的电动势；

求得在预先确定的持续时间内进行的测量的数量；以及

根据所求得的测量的数量匹配电动机的最大允许的转速。

借助所述方法可以使转速范围与电动机的运行条件动态匹配，使得在不同的负载下可以最佳地充分利用转速范围。

分别在预先确定的持续时间内实施测量量的测量，直至满足用于识别电动势的过零的标准。因此，基于因此识别的电动势过零可以促使接下来的换向。

所述方法还可以具有如下步骤：

如果所求得的测量的数量低于第一边界值，则使事件出现计数器的计数值递增，

如果所求得的测量的数量高于第一边界值，则使事件出现计数器的计数值递减或复位，

根据事件出现计数器的计数值匹配最大允许的转速。

更确切地说，如果事件出现计数器的计数值超过第二边界值，则可以减小最大允许的转速，如果事件出现计数器的计数值不超过第二边界值，则可以增大最大允许的转速。如果所求得的测量的数量低于确定的临界值，则始终使最大转速递减或减小，如果所求得的测量的数量超过所述临界值，则使最大转速递增或增大，则所述系统容易处于临界值周围的振荡中。此外，借助附加的方法步骤还可以更多地扩宽电动机的转速范围，因为转速仅仅当对于每个电周期而言测量的数量持续地并且不止一次地降低到第一边界值以下时才减小。