[发明专利]用于控制无刷直流电机的设备和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于控制无刷直流(BLDC)电机的设备和方法，所述设备和方法可检测流过BLDC电机的线圈的驱动电流并且可防止在驱动电流的检测期间发生错误。

背景技术

与永久磁体安装在定子并且线圈安装在转子以及经过换向器(commutator)和电刷(brush)来改变流过线圈的电流的直流(DC)电机不同，以永久磁体安装在转子并且线圈安装在定子以及无需换向器和电刷的方式构造的无刷直流(BLDC)电机通过改变驱动电流而形成的连续旋转场，来旋转包括安装在其上的永久磁体的转子。通常，脉宽调制器用于BLDC电机，以响应于驱动电流的改变而改变驱动电压。

在BLDC电机中用于改变驱动电压的脉宽调制器重复on/off切换操作，其中，在所述on/off切换操作中可发生切换噪声。切换噪声传递到BLDC电机驱动器和BLDC电机。因此，切换噪声被包含在用于驱动BLDC电机的驱动电流中。

通常，用于BLDC电机的控制设备使用电流控制环路以测量输入到BLDC电机的电流并将该电流反馈到控制器，以控制BLDC电机的扭矩。用于驱动BLDC电机的脉宽调制器以及电流控制环路相互独立地操作。在这方面，当电流控制环路在驱动电压被脉宽调制器改变的时间处测量驱动电流时，在测量的驱动电流中发生切换噪声，然后包含切换噪声的驱动电流被检测。

因此，这种传统BLDC电机控制设备不准确地检测电流，导致难以进行精确电流控制以及使控制性能降低。

发明内容

因此，本发明的一方面在于提供一种通过在最小切换噪声发生的时间处检测驱动电流来控制无刷直流(BLDC)电机的设备和方法。

在下面的描述中将部分地阐明本发明其它方面，通过描述其会变得清楚，或者通过实施本发明可以了解。

根据本发明的一方面，一种无刷直流(BLDC)电机控制设备包括：包括霍尔传感器的BLDC电机；电流测量器，测量用于驱动BLDC电机的驱动电流；驱动器，包括逆变器以驱动BLDC电机；脉宽调制器，用于改变驱动电压以驱动BLDC电机；控制器，基于由电流测量器测量的电流的量控制BLDC电机。

BLDC电机是可以3相BLDC电机，并包括：定子，包括三个线圈；转子，布置为针对定子可旋转；霍尔传感器，用于BLDC电机的换向。另外，BLDC电机可将霍尔传感器的输出传送给控制器。

驱动器可接收从脉宽调制器输出的驱动电压，并可产生驱动电流。

电流测量器可包括：电阻器，串联连接在驱动器与BLDC电机的线圈之间；双向差分放大器，具有连接到电阻器的两端的输入端，并且所述电流测量器可测量流过BLDC电机的线圈的电流的量和方向并且可将电流的量和方向传送给控制器。

脉宽调制器可包括：寄存器，存储预定义的第一值和预定义的第二值；计数器(以下，称作向上/向下计数器)，执行向上计数或向下计数；比较器，将预定义的第一值和预定义的第二值与计数器的输出进行比较；输出电路，输出驱动电压。

表示与一个脉宽调制周期对应的计数的第一值和表示第一值与驱动电压的脉宽所对应的计数之差的第二值可被存储在寄存器中。

向上/向下计数器可执行向上计数，直到向上/向下计数器的输出达到第一值的一半。当向上/向下计数器的输出达到第一值的一半时，向上/向下计数器可执行向下计数。另外，在向上计数期间，当向上/向下计数器的输出达到第二值的一半时，输出电路可输出驱动电压。在向下计数期间，当向上/向下计数器的输出达到第二值的一半时，输出电路可停止驱动电压的输出。

脉宽调制器可使用上述方法产生驱动电压，并且可将向上/向下计数器的输出达到第一值的一半的时间传送给控制器。

控制器可在向上/向下计数器的输出达到从脉宽调制器输出的第一值的一半的时间处检测由电流测量器测量的流过BLDC电机的线圈的电流。

控制器可基于霍尔传感器的输出将流过BLDC电机的线圈中的特定线圈的电流确定为驱动电流，其中，流过特定线圈的电流具有先前相位相同的相位。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面将会变得清楚和更易于理解，其中：

图1是根据本发明的实施例的3相无刷直流(BLDC)电机的示意图；

图2是根据本发明的实施例的BLDC电机控制设备的示意框图；

图3是由脉宽调制器调制的驱动电压以及与该驱动电压对应的BLDC电机的驱动电流的波形图；

图4是根据本发明的实施例的脉宽调制器的示意框图；