[发明专利]低速无传感器转子角度估计

说明书

本申请涉及低速无传感器转子角度估计，并且公开一种永磁马达控制器，其将周期信号注入到无刷马达的场取向控制器中。测量无刷马达的定子绕组中的相电流。通过相电流的变换(821)来确定d轴电流和q轴电流。解调(822、823)d轴电流和q轴电流以提取取决于角度的电流特征，该电流特征包括转子角度估计的正弦分量和转子角度估计的余弦分量。通过处理(820)正弦分量和余弦分量来确定转子角度估计(ωre)。

技术领域

本发明涉及永磁无刷直流马达的转子角度估计。

背景技术

永磁(PM)无刷直流(BLDC)马达用于计算机外围设备(磁盘驱动器、打印机)、手持电动工具、从模型飞行器到汽车的交通工具等。PM BLDC马达消除了电刷的需要并提供高功率重量比、高速和高转矩生成。

永磁马达是其中固定定子引起可移动转子旋转的一种马达。转子通常包括嵌入或连接到转子的多个磁体，并且定子通常包括多个导电绕组。绕组中的电流生成旋转磁场，该磁场与转子的磁体相互作用，从而导致转子旋转。由于定子具有多个绕组，因此控制器所见的马达负载是电感性的。

“无传感器”马达控制是指一种在没有直接传感器测量的情况下数学地推导马达的一个或多个特性(诸如马达速度或转子位置)的方法。无传感器马达控制通常避免使用机械地附接到马达的单独的速度和位置传感器。

发明内容

无刷马达控制器将周期信号注入到无刷马达的场取向控制器中。测量无刷马达的定子绕组中的相电流。通过相电流的变换来确定d轴电流和q轴电流。解调d轴电流和q轴电流以提取取决于角度的电流特征，该电流特征包括转子角度估计的正弦分量和转子角度估计的余弦分量。通过处理正弦分量和余弦分量来确定转子角度估计。

附图说明

图1是具有永磁转子的马达的横截面视图。

图2示出与图1的转子和马达相关联的各种坐标系。

图3是基于周期信号注入的无传感器马达控制的框图。

图4是可以在图3的无传感器驱动控制中使用以提取位置信息的位置传感器的更详细的框图。

图5是用于确定转子角度的PLL观察器的框图。

图6是用于确定转子角度的龙伯格(Luenberger)观察器的框图。

图7是示出作为转子角度的函数的基于显著性的电感特征的曲线图。

图8是使用查找表(LUT)和相位补偿的转子角度估计逻辑的框图。

图9A至图9C是示出PLL观察器的操作的曲线图。

图10A至图10C、图11A至图11C和图12A至图12C是示出图8的转子角度估计逻辑的操作的曲线图。

图13是示出图3的位置/速度估计逻辑的更多细节的框图。

图14是使用LUT和补偿逻辑的转子角度估计的流程图。

图15是使用技术组合的转子角度估计的流程图。

具体实施方式

在附图中，为了一致起见，相似的元件由相似的附图标记表示。