[发明专利]确定永磁电机的转子位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及确定永磁电机的转子位置的方法。

背景技术

为了在正确时刻变换无刷电机的相绕组的电流方向，了解转子的位置是必要的。永磁电机往往包括霍尔效应传感器，其输出指示转子位置的信号。虽然传感器的部件成本相对便宜，但是将传感器结合在电机内往往使电机的涉及和制造变复杂。另外，由传感器输出的信号往往易受电机内产生的电磁噪声的影响。

已知用于间接确定转子位置的无传感器方案。对于永磁电机，相绕组中感应出的反电动势的极性转换可被用于确定转子位置。对于多相电机，转子位置可通过感测非激励相绕组中感应出的反电动势来确定。对于单相电机，缺少另外的相绕组使得该类型的控制不可行。然而，转子的位置可通过在电周期中期望反电动势的极性转换的点处停止激励。不幸的是，停止激励具有降低可能被驱入到电机中的电功率的缺点。

发明内容

本发明提供一种确定永磁电机的转子位置的方法，所述方法包括当在第一速度范围内旋转时采用第一方案来确定转子的位置，和当在第二速度范围内旋转时采用第二方案确定转子的位置，其中，第一方案包括：相继地激励和续流电机的绕组；在激励或续流过程中测量取决于绕组中的电流变化速率的参数；比较测量的参数与阈值；和当测量的参数小于或大于该阈值时，确定转子处于预定位置处，并且第二方案包括：产生具有与跨绕组的电压成比例的电压的信号；产生具有取决于绕组中电流变化速率的电压的另一信号；和当该信号和该另一信号的电压相对应时确定转子处于预定位置处。

第一方案包括在激励和续流过程中测量取决于绕组中电流变化速率的参数(例如在续流开始或结束时)。例如，该参数可以是续流开始或结束时电流的幅值，或该参数可以是激励过程中电流上升到上电流限值或续流过程中电流下降到下电流限值要求的时间。在旋转过程中，转子在绕组中感应出反电动势，其幅值取决于转子的角度位置。该反电动势影响激励过程中绕组中的电流上升的速率以及续流过程中绕组中的电流下降的速率。因此，测量的参数可被用于确定转子的角度位置。特别地，当测量的参数小于或大于阈值时，可确定转子处于特定预定位置。

第二方案利用电压方程V_ph＝i_phR_ph+L_phdi_ph/dt+E_ph，其中V_ph为跨绕组的电压，i_ph为绕组中的电流，R_ph为绕组的电阻，L_ph为绕组的电感，并且E_ph为绕组中由转子感应出的反电动势。第二方案包括产生具有与V_ph成比例的电压的信号，以及产生具有取决于di_ph/dt的电压的另一信号。该另一信号的电压可与i_phR_ph+L_phdi_ph/dt成比例。替代地，用于电机的i_phR_ph项可能相对小，并且因而可被忽略。在该情形下，该另一信号的电压于是与L_phdi_ph/dt成比例。因此在反电动势具有特定值(取决于两个信号怎样被调节)的任何时候，两个信号的电压相对应。由于反电动势的幅值取决于转子的角度位置，因此两个信号的电压在转子处于预定位置处相对应。

当实施第一方案时，转子位置通过测量取决于相继地被激励和续流的绕组中的电流变化速率的参数来确定。因此可使用同一绕组驱动电机和确定转子的位置。类似地，当实施第二方案时，电压方程保持成立，无论跨绕组的电压为何。因此，转子的位置可在绕组激励过程中确定。因此可使用单个绕组驱动电机和确定转子的位置。该方法可因此被采用来控制单相电机。而且，该方法不要求激励被停止以确定转子位置。因此，与现有的用于单相电机的无传感器控制的方法相比较，更多的电功率可被驱入电机中。