[发明专利]针对无刷DC控制进行自动超前角调整的方法和装置

说明书

本申请涉及针对无刷DC控制使用反激电压进行自动超前角调整的方法和装置，并且公开了一种方法(图8，800)，其包括：输出高侧驱动器门信号到多个高侧驱动器设备并且输出低侧驱动器门信号到多个低侧驱动器设备，以控制供应给电机的电流，该电机被耦合以接收多个相节点处的电流；在所选的相节点处的电压的预期过零点的大约之前的时间，停用高侧驱动器和低侧驱动器(801)；测量反电动势(BEMF)电压并且观察过零点时间(803)；估计下一个过零点时间(803)；在下一个过零点时间之前，停用高侧驱动器和低侧驱动器并且观察所选的相节点处的第一电压以形成第一样本(805)；并且在下一个过零点时间之后，观察第二电压以形成第二样本(807)。

技术领域

本发明总体涉及用于无刷电机控制的电子电路，并且更具体地涉及使用反激电压对DC电机进行自动超前角调整的方法和装置。

背景技术

电动机利用磁性将电力转换成旋转运动，在常规的电动机中，其具有两部分：称为定子的固定部分和称为转子的旋转部分。

电动机可以被分为DC电机和AC电机。在AC电机类别中有两大种类：感应电机和永磁同步电机(PMSM)。在DC电机类别中有两大种类：有刷电机和无刷电机。

在每个电机种类中，转子和定子具有带有相反磁场的磁体。磁场可以用永磁体或电磁体产生。典型地，至少一组磁体是电磁体，使得电磁体可以被顺序地激励，以产生旋转(rotating)磁场。该旋转磁场致使在转子和定子上的磁极推拉最近的磁极。连续顺序地激励电磁体以产生旋转磁场的过程称为“换向”。在有刷DC电机中，旋转通过机械换向器完成，在这种情况下使用术语“自换向”。对于无刷DC电机，其中由电机控制器执行换向，使用术语“外部换向”。

当转子机械旋转时，转子和定子之间的磁场相互作用产生电压。以这种方式使用的电机被称为发电机。转子的旋转越快，产生的电压就越高。当转子带电转动时，转子和定子之间的磁场相互作用产生电压，正如电机是发电机一样。所产生的电压相当于反抗被用于驱动电机中的电磁体的电压的力。该力有几个名字，两个常见的名字是“逆电动势(counter-electromotive force)”和“反电动势(back-electromotive force)”或“BEMF”。本文使用的术语BEMF指的是感应电压。BEMF电压的量值与转子的旋转速度成比例。

在有刷DC电机中，转子具有电磁体，并且通过在转子轴上的分段接触机械地完成换向，该转子轴是转子的各个电磁体被连接的地方。电刷(典型地为碳块)将电流传导到换向器上的区段以激励转子上的电磁体。当转子转动时，电刷从一组触点移动到另一组触点，以激励另一组电磁体。电磁体的顺序激励导致转子转动。在有刷DC电机的情况中，仅仅向电机供应DC功率就会导致转子转动。

在无刷DC电机中，转子具有永磁体并且定子具有电磁体。由电机控制器对定子绕组外部地换向，该电机控制器使用所感测的转子的速度和位置来安排电磁体线圈的激励时间以使转子转动。在一些外部换向电机中，电机控制器使用霍尔效应传感器来感测转子的位置和速度。

当转子转动时，定子中产生与转子的速度成比例的BEMF。一些电机控制器测量BEMF电压来感测转子的位置和速度。这种方法消除了霍尔效应传感器的需求、成本和尺寸。使用这种技术的电机控制器有时被称为“无传感器”控制器。可以利用更小的、成本更低的无传感器控制器的产品应用受益于无传感器技术。电机/控制器设备的进一步改进和简化需要持续的努力。

发明内容

一种方法包括：输出高侧驱动器门信号到多个高侧驱动器设备，并且输出低侧驱动器门信号到多个低侧驱动器设备，配置为控制供应给具有多个相节点的电机的电流；在所选的相节点的预期过零点的大约之前的时间，停用高侧驱动器门信号和低侧驱动器门信号；测量反电动势(BEMF)电压并观察过零点时间；估计下一个过零点时间；在下一个过零点时间之前，停用被耦合到所选的相节点的高侧驱动器门信号和低侧驱动器门信号，并且观察第一电压以形成第一样本；并且在下一个过零点时间之后，观察第二电压以形成第二样本。

附图说明