[发明专利]无传感器电机控制

说明书

本公开涉及无传感器电机控制。例如，一种用于无刷直流(BLDC)电机的控制器电路可被配置为估计BLDC电机的转子位置，并且使用估计的转子位置向BLDC电机的定子绕组施加恒定启动电压，直到定子绕组处的电流对应于局部最小电流。控制器电路可进一步被配置为：响应于定子绕组处的电流对应于局部最小电流，允许定子绕组处的电流的换流，响应于允许定子绕组处的电流的换流计算转子位置，并且使用计算的转子位置对定子绕组处的电流进行换流。

技术领域

本公开涉及电动机，并且更具体地，涉及与单相无刷直流(BLDC)电机控制相关联的技术和电路。

背景技术

无刷直流(BLDC)电机的操作可通过控制器执行。控制器基于转子相对于BLDC电机的定子绕组的位置来控制BLDC电机的转子旋转。在一些示例中，控制器可推断转子相对于定子线圈的位置，而不依赖于诸如霍尔效应传感器的旋转传感器。在这些示例中，不依赖霍尔效应传感器的控制器可以被称为“无传感器”控制器。

发明内容

本公开描述了用于改进无刷直流(BLDC)电机的操作的技术、设备和系统，其估计转子位置而不是依赖霍尔效应传感器来直接测量转子位置。例如，控制器电路可使用逆电动势(以下称为“反电动势”)电压来确定BLDC电机的转子位置。然而，在一些情况下，反电动势电压可能很难测量，直到BLDC机的转子旋转超过最小速度。

在一些示例中，开环电压过频(V/f)控制和/或开环电流过频(I/f)控制可用于启动BLDC电机而不依赖反电动势电压。然而，通过这种开环控制，在加速BLDC电机以实现适用于检测BLDC电机的未驱动线圈的反电动势电压的最小速度方面会存在相对较高的故障风险。

根据本公开的一个或多个方面，不依赖于开环控制来用于启动，控制器电路装置可估计BLDC电机的转子位置，并使用BLDC电机的估计转子位置向BLDC电机的定子绕组施加恒定的启动电压。因此，可以使BLDC电机的启动状态期间的BLDC电机和/或控制器电路装置的故障风险最小化，同时与在施加恒定启动电压时不使用估计转子位置的系统相比，使复杂性和成本最小化。

与三相电机相反，在单相BLDC控制器在BLDC电机的定子绕组处对电流进行换流时，反电动势电压是不可测量的。如此，为了测量定子绕组两端的反电动势电压，一些BLDC电机控制器可应用消隐周期，定子绕组处的电流在此期间被完全消散，以测量定子绕组的欧姆电阻两端的反电动势电压。然而，这种消隐周期阻碍了BLDC电机控制器驱动BLDC电机，来产生最大的扭矩和速度。

根据本公开的一个或多个方面，不依赖消隐周期来测量反电动势电压，控制器电路装置可使用BLDC电机的定子绕组处的电流来估计反电动势电压。因此，在不中断BLDC电机的正常操作的情况下可以连续地推断反电动势电压，这可以允许BLDC控制器将BLDC电机驱动到最大扭矩并且比BLDC控制器使用消隐周期测量反电动势更快的速度。

一些BLDC电机控制器可使用磁链观测器控制，其使用BLDC电机的定子绕组中的永磁体的磁通量来估计BLDC电机的转子位置。为了解释斜坡漂移和直流(DC)偏移，一些BLDC控制器使用总磁通量作为比例积分(PI)控制器的输入。然而，PI控制器没有足够快到对动态场景(诸如BLDC电机的加速)期间可能发生的快速变化频率作出响应。

根据本公开的一个或多个方面，不依赖于BLDC电机的总磁通量来确定对斜坡漂移和DC偏移的补偿，控制器电路装置可使用BLDC电机的定子绕组中的永磁体的最小和最大磁通量来确定对用于估计BLDC电机的转子位置的漂移的补偿。因此，与依赖于BLDC电机处的总磁通量的BLDC电机控制器相比，可以改进的精度来估计BLDC电机的转子位置，具体是在诸如BLDC电机的加速的动态场景期间。