[发明专利]用于驱动旋转机械的装置和方法

说明书

本申请是申请日为2007年11月30日、发明名称为“用于驱动旋转机械的装置和方法”的专利申请200710194074.3的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于驱动诸如无刷DC电机等旋转电机的装置和方法，其中估计旋转机械的转子位置以确定驱动该旋转机械的激励时间点。

背景技术

一些常规驱动装置采用无位置传感器的方法，该方法被设计为对无刷DC电机的转子位置进行估计，从而获得该电机的换向时间点并驱动该电机。如果这类驱动装置中发生故障或者发生负载波动，则它可能进入失步状态，在该失步状态下，驱动装置不能再像预期的那样驱动电机。

JP-A-2004-104935公开了一种技术，该技术用于在检测到电机已经进入失步状态并且已经停止时重新开始驱动控制该电机。然而，根据这种技术，在电机等驱动电动车辆的情况下，即使电机已经进入了失步状态，也不适宜在车辆正在行驶的同时停止该电机的旋转。必须尽可能地维持电机的旋转。在这种技术中，在检测到电机已经完全失步之后，要妥善处理该失步。

JP 4-317587A、US 5432414(JP 5-284781A)和JP 7-327390A公开的技术是通过改变电机的励磁(激励)频率来起动该电机。由于电机暂时沿相反方向旋转或者电机中产生的转矩太大，而且这会引起过速和失步，从而导致了常规装置的起动时间变长，所以提出了这些技术。然而，提出的用于改变励磁频率的电路非常复杂，并且这也会不可避免地增加了电路的尺寸。例如，当利用数字处理来改变励磁频率时，用于计算对应于频率的周期的计数器的位数也要增加。

JP 11-18478A公开了一种基于产生的作为电机端电压的感应电压来检测时间点的技术，在该时间点，电机的电角度等于预定电角度。依照这种技术，限制了能够对出现预定电角度的时间进行检测的允许时间段。然而，检测到的电机转速值转变到过高的值或者过低的值，并固定在那个值。在这些情况下，难以按照需要控制电机的旋转状态。当电机的转速值转变到过高的值或者过低的值时，出现预定电角度的时间没有落入该允许时间段内。存在这样的情况，例如电机的供电电压或者负载突然波动，并且这会引起电机的转速突然波动。还有，在这些情况下，出现预定电角度的时间可能会临时落在该允许时间段之外。由于这个原因，如果出现预定电角度的时间没有落入允许时间段内，那么将确定旋转状态异常。存在下列可能性，即，将难以按照需要控制旋转状态的状态(失步状态)和负载变化等引起的临时旋转波动状态都确定为异常。因此，例如仅发生负载变化，则难以继续控制旋转机械。

US 2005/0258788(JP 2005-333689A)公开了通过检测感应电压(即，端电压)来确定电机的电角度。当起动三相电机时，逆变器的所有开关元件都是关断的，因此三相电机的每一相都是高阻抗状态。由于这个原因，可能会出现中性点电压等于三相电机的每一相电势的情况。在该状态下检测感应电压时，如果混入了噪声，那么中性点电压和每相电压往往会相互串扰。最后，常常错误地检测了过零时间。由于这个原因，例如，需要基于与过零时间点有关的检测信号在紧挨着三相电机起动之后操作逆变器的系统无法适当地满足这个要求。

此外，在US 2005/0258788中，可以利用出现上述过零情况的时间点之间的时间间隔来确定转子旋转预定电角度间隔所需要的时间。将出现过零时间点之后经过所需时间的时间点看作是所指定的时间点，在该指定的时间点处，出现了为开关操作提供基准的角度。当三相电机起动并且通过上述方法设置该指定时间点时，该指定时间点通过缩短在上面计算所需要的时间中使用的预定电角度间隔来设置。如果该时间点是在正常条件下起动的初始阶段中计算出来的，那么该时间点会毫无例外地相对于出现参考角的时间点存在延迟。在这种情况下，通过基于出现过零时间点之间的时间间隔来确定从出现过零时间点到出现参考角所需的时间，以设置该指定时间点。本发明人发现：为了进行精确的设置，电机的转速必须稳定。由于这个原因，不但在电机起动时而且一般在转速大幅波动时，都不能精确地设置出现所述参考角的时间点。这可能导致电机的可控性下降。