[发明专利]驱动无刷电机的方法、对应的设备、电机

说明书

一种用于使用PWM调制的驱动信号驱动直流电机的驱动器设备，包括：比较器电路，用于根据反电动势信号高于或低于相应阈值，产生具有第一值和第二值的数字化的反电动势信号；以及逆变器，用于利用所述数字化的反电动势信号按相位关系驱动所述PWM调制的驱动信号。驱动器设备还包括控制器电路，其被配置用于通过最小化在数字化的反电动势信号的两个连续的相反的边沿之间测量的时间与数字化的反电动势信号的两个连续的一致的边沿之间测量的时间的一半之间的误差来控制相应阈值。

本申请是于2015年9月17日提交的、申请号为201510593945.3、发明名称为“驱动无刷电机的方法、对应的设备、电机和计算机程序产品”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于驱动无刷电机的技术。一个或多个实施例可以应用于控制无刷直流(BLDC)电机。

背景技术

近年来，无刷直流(BLDC)电机已经越来越受到关注，例如，用于车辆应用。这是由于相比于其“有刷的”直流对应物，BLDC可以具有更高的可靠性/寿命、更低的维护费用以及更安静的操作。在过去的十年间，功率半导体和控制器IC以及永磁无刷电机的生产的持续进步使得其可能针对宽范围的可调速应用制造可靠的、低成本的方案。

BLDC电机被设计或现在被使用的应用包括，例如动力转向装置、发动机冷却风扇、燃料/水泵、空调压缩机、加热器、通风装置和空调(HVAC)鼓风电机。

BLDC电机的“相”可以馈入经受具有可变占空比的脉冲宽度调制(PWM)的电流。BLDC电机的控制可以包含感测反电动势(Back-EMF)，其可以发生在PWM导通时间期间和PWM关断时间期间。

在PWM导通时间期间的反电动势零交叉(zero-cross)检测可能是重要的。

出于该目的的理论上正确的比较阈值对于每个电机相是直流母线电压的一半，即V_DC/2。某些因素，例如，通过根据电机转速的低通滤波引入的可变衰减以及在低成本应用中用于分压器的低精度电阻器器的使用，可能导致正确的比较阈值不同于理论值并且可能对每个电机相是不同的。

错误的比较阈值的使用可能导致用于逆变器三相换相的计时误差。这些计时误差可以产生各种缺点，例如在固定电机转速的功率损耗的增加，可听见的噪声的增加以及转速纹波的增加。

因此，在PWM关断时间期间的反电动势感测可能是优选的。然而，在PWM关断时间期间的反电动势感测需要最小PWM“关断”时间必须存在，使得PWM占空比被限制为小于100％。在各种应用中，这可能表示一个不可接受的缺点。

发明内容

在一个具体实施例中，公开了一种通过PWM调制的驱动信号驱动直流电机的方法。方法包括：根据数字化的反电动势信号高于或低于相应阈值，产生具有第一值和第二值的数字化的反电动势信号；以及利用数字化的反电动势信号按相位关系驱动PWM调制的驱动信号。数字化的反电动势信号具有在数字化的反电动势信号的两个连续的一致的边沿之间的第一时间以及在数字化的反电动势信号的两个连续的相反的边沿之间的第二时间。方法还包括通过减小第二时间和第一时间的一部分之间的误差来控制相应阈值。

在另一个具体实施例中，公开了一种由PWM调制的驱动信号驱动直流电机的驱动器设备。驱动器设备包括：多个比较器电路，被配置为根据所述反电动势信号高于或低于相应阈值，产生具有第一值和第二值的数字化的反电动势信号；以及逆变器，被配置为利用所述数字化的反电动势信号按相位关系驱动所述PWM调制的驱动信号。驱动器设备还包括被配置为控制所述相应阈值的控制器电路。