[发明专利]后电磁力检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测电动机的转子的位置的方法。本发明还涉及一种能够检测所述位置的电路。

背景技术

为了控制无刷直流电动机11(BLDCM)，需要知道机器1的转子5的位置。可以使用传感器找到转子5的位置。由于非常严酷的环境以及由于价格的原因，在压缩机的应用中这是不切实际的。另一方式是无传感器方法。在压缩机工业中，广泛地使用的无传感器的检测方案是“直接的BEMF方法(直接的后电磁力方法)”，其中通过读取根据图1的电动机反馈信号2，来检测所感应的机器电压的过零点。

图1显示在机器(电动机)相3上直接读出的电动机反馈信号2。反馈信号2由控制单元4处理，用于确定对电动机11的适合的变换序列。

对于图1中显示的“直接BEMF方法”(BEMF＝后电磁力)，可以对于每60电角度间隔读取转子5的位置。在图2中呈现出BLDCM的模型7(代表性的等价电路)，显示出三相全桥逆变器8和BLDCM的模型7。感应电压被用e_a，e_b和e_c表示。

利用两相导通策略进行BLDCM 11的驱动。这意味着理想地两相3a，3b，3c在一瞬间进行导电。事实上，这不是完全正确的。在相序列之间的交换期间，所有的三相3a，3b，3c都在一短的时间段导通。其原因是磁能(回扫(fly-back)能量)存储在机器电感9中。在变换之后的短时间段(所谓的去磁时间段)导通的“额外的”相3a，3b，3c起到重要作用。从所述相3a，3b，3c，利用BEM F电压(BEM F的过零点)导出转子5的位置。这一事件实质上用于确定发生相变换的时间。

之后，给出对BLDCM 11的驱动的描述。与驱动相关的关联事件是：BEM F电压的过零点(Z事件)、变换(C事件)和去磁(D事件)。在下文描述这些事件。图3显示一个电学旋转的这些电事件，是在驱动BLDCM 11时一些相关信号的草图。图3中的实线显示三相3a，3b，3c的电动机的BEMF电压。虚线显示三相电动机的相电流I_a，I_b，I_c。

图3显示与BLDCM 11的驱动相关的三个事件：BEMF的过零点(Z事件)、变换(C事件)和去磁(D事件)。此外，可见，相BEM F电压e_a，e_b，e_c和相电流I_a，I_b，I_c以每360电角度被重复。图3还显示上述的三个事件(即Z事件、C事件和D事件)每60电角度出现。对具有梯形形状的相BEM F电压e_a，e_b，e_c的BLDCM的驱动利用6步进模式来完成，其中传统地两相3a，3b，3c在每60电角度导通。在表1中给出6步进模式。

表1

表1和图3显示这一策略基于将120电角度的电流脉冲注入到BLDCM 11中。

在研究相B时，可见发生的第一事件是去磁(在0电角度(其与360电角度“相同”)和60电角度之间的间隔处，紧随之前的间隔，尤其是在240和360电角度之间的之前的间隔，其中注入了负电流-I_b)。这一有限的去磁间隔由于电感9b中的能量存储而发生。电流序列从(+I_a，-I_b)(在300和360电角度之间)来到(+I_a，-I_c)(在0＝360电角度和60电角度之间)。这意味着在该点处不再电流I_b注入到相B中。相B电感9b包含磁场能。该磁场能将被释放(回扫效应)到三相全桥逆变器8中。去磁的终点处可以看到在BLDCM 11上的电动机电位电压e_b的跳跃，这是因为能量路径通常通过三相全桥逆变器8中的续流二极管10，这意味着电动机电位电压e_a，e_b，e_c起初处于正或负的DC链路轨道(DC-link rail)上(在这一考虑中忽略了续流二极管10上的电压降)，直到各个相电感9a，9b，9c被断电为止。在相3a，3b，3c被断电时，各个电动机电位e_a，e_b，e_c大致返回至DC链路电压V_dc的一半。