[发明专利]用于确定电动机位置的方法和系统

说明书

公开了通过如下方式确定诸如三相电动机的电动机中的转子的位置的方法和设备：通过利用互补信号驱动相位对并检查相位中的浮置相位的电压来确定转子的磁极中的第一个可能所处的扇区中的第一个和第二个。实施例还可以包括向扇区中的第一个和第二个驱动第一和第二电流，以及分析第一和第二电流中的每个到达阈值的时间以识别扇区。实施例还可以包括通过利用同相且占空比不等的相应信号驱动至少一个相位对来向所述电动机施加转矩，以移动转子，用于确定转子的位置。

背景技术

控制并驱动无刷DC(BLDC)电动机的电路是已知的。还知道的是，可能希望了解电动机在启动时的位置。常规BLDC电动机控制技术可以采用BEMF(反电动势)信息进行位置估计，不过，在零速下，例如，在电动机启动时，BEMF信息不可用。另一项常规启动技术是在没有位置估计的情况下在开环中驱动电动机(例如，对准并运转)，这可能会在启动期间导致反向旋转。此外，如果选择了相对保守的启动曲线，该技术可能会增加启动时间，或者如果选择了积极的启动曲线，则会使电动机启动不可靠。用于电动机启动的一种已知替代技术被称为初始位置检测(IPD)，常用于例如硬盘驱动器中。电流被注入三个定子相位的六种组合中，其中六种组合之一具有最小电感，其指示转子的北极。不过，由于在电流注入期间生成的转矩，在实践中常规IPD技术噪声较大。此外，因为比较六种较近的信号，精确度可能较差。

发明内容

本发明的实施例提供了用于使用互补驱动和检测(CDD)信号在零或低电动机速度下检测电动机位置的方法和设备。实施例可以适于三相BLDC电动机。基于在其后将从磁体极性检测到电感器饱和的电动机位置检测电感差异。在实施例中，可以在零转矩下在给定范围(例如三十度)内确定相对于磁体的电动机位置。常规电动机位置技术可能具有显著更大的范围，例如六十度。在一个实施例中，互补驱动和检测-极轴电流注入(CDD-PACI)提供了电动机位置检测。在另一个实施例中，互补驱动和检测-轻微移动(CDD-轻微移动)提供了电动机位置。

在实施例中，与常规电动机位置检测技术相比，显著减少了声学噪声和振动，因为使用了例如25kHz的高频信号。此外，相对高频信号减少了检测电动机位置所需的时间。

在本发明的一个方面中，一种确定具有相位A、相位B和相位C的三相电动机中的转子的位置的方法，包括：通过利用互补信号驱动相位对A-B、A-C和B-C并检查相位中的浮置相位的电压，确定所述转子的磁极中的第一个可能所处的扇区中的第一个和第二个，其中所述扇区中的第一个和第二个被相对定位；以及向所述扇区中的第一个和第二个驱动第一和第二电流，并分析所述第一和第二电流中的每者达到阈值的时间，以识别所述扇区中的第一个和第二个中哪个与所述转子的磁极中的第一个对准。

一种方法还包括以下特征的一个或多个：该时间对应于电感饱和的水平，电动机包括BLDC电动机，扇区包括十二个扇区，所述扇区中的第一个和第二个跨越大约三十度，利用具有大约百分之五十占空比的互补信号驱动相位对A-B、A-C和B-C，通过利用互补信号驱动相位对A-B、A-C和B-C而生成基本为零的转矩，在第一方向上驱动第一电流以及在与第一方向相位反的第二方向上驱动第二电流，在利用互补信号驱动相位对A-B、A-C和B-C期间，对相应浮置电压和电压阈值的比较的输出进行编码，和/或从编码的输出确定转子磁极中的第一个可能所处的扇区中的第一个和第二个。

在本发明的另一方面中，一种用于确定三相电动机的转子的位置的系统，包括：为所述三相电动机生成驱动信号的第一模块；第二模块，所述第二模块被配置为通过利用互补信号驱动相位对A-B、A-C和B-C并检查所述相位中的浮置相位的电压，确定所述转子的磁极中的第一个可能所处的扇区中的第一个和第二个，其中所述扇区中的第一个和第二个被相对定位；以及第三模块，所述第三模块生成信号以向所述扇区中的第一个和第二个驱动第一和第二电流，并分析所述第一和第二电流中的每者达到阈值的时间，以识别所述扇区中的第一个和第二个中哪个与所述转子的磁极的第一个对准。