[发明专利]确定无刷永磁电机的转子的位置的方法

说明书

一种确定无刷永磁电机(14)的转子(18)位置的方法(100)包括在电机(14)的相绕组(22)激励期间测量(102)流过相绕组(22)的相电流，以及在相绕组激励期间测量(103)施加到电机的相绕组的电压。该方法(100)包括使用测量相电流和测量电压计算(104)在相绕组(22)中感应的反EMF的相位。该方法(100)包括使用在相绕组(22)中感应的反EMF的计算相位来确定(106)在相绕组(22)中感应的反EMF的过零点。该方法(100)包括当在相绕组(22)中感应的反EMF处于过零点时，确定(108)无刷永磁电机的转子(18)的对准位置。

技术领域

本发明涉及一种确定无刷永磁电机的转子的位置的方法。

背景技术

为了在正确的时间对无刷永磁电机的相绕组进行换向，了解转子位置是必不可少的。无刷永磁电机通常包括霍尔效应传感器，其输出指示转子位置的信号。尽管传感器的部件成本相对便宜，但将传感器集成在电机内通常会使电机的设计和制造变得复杂。此外，传感器输出的信号通常容易受到电机内产生的电磁噪声的影响。

用于间接确定转子位置的无传感器方案是已知的。对于永磁电机，在相绕组中感应的反EMF的极性的转变可用于确定转子位置。对于多相电机，转子位置可以通过感测在非激励相绕组中感应的反EMF来确定。对于单相电机，由于缺少额外的相绕组，这种类型的控制是不可行的。然而，转子的位置可以通过在电循环中预期反EMF的极性转变的点处暂停激励来确定。不幸的是，暂停激励具有的缺点是降低了可被驱动到电机中的电能。

减轻上述缺点的无传感器方案先前已经在PCT专利申请WO2013/132249中提出。虽然该方案可以在一定程度上减轻上述缺点，但其中公开的方案利用了复杂的硬件布置，这可能增加电机控制系统的总成本。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种确定无刷永磁电机的转子的位置的方法，该方法包括在相绕组的激励期间测量流过电机的相绕组的相电流；在相绕组的激励期间测量施加到电机的相绕组的电压；使用测量的相电流和测量的电压计算在相绕组中感应的反EMF的相位；使用在相绕组中感应的反EMF的计算相位来确定在相绕组中感应的反EMF的过零点；以及当在相绕组中感应的反EMF处于过零点时，确定无刷永磁电机的转子的对准位置。

根据本发明第一方面的方法可能原则上是有利的，因为该方法包括使用测量的相电流和测量的电压计算在相绕组中感应的反EMF的相位，使用在相绕组中感应的反EMF的计算相位来确定在相绕组中感应的反EMF的过零点，以及当在相绕组中感应的反EMF处于过零点时，确定无刷永磁电机的转子的对准位置。

特别地，已知无刷永磁电机的反EMF可以具有基本正弦形式，并且可以从过去的测量或模拟或者从实时计算中获得在相绕组中感应的反EMF的振幅和频率。通过使用测量的瞬时相电流和测量的电压计算在相绕组中感应的反EMF的相位，该信息然后可以与已知的振幅和频率结合使用，以提供在相绕组中感应的反EMF的波形的相对精确表示。然后，在相绕组中感应的反EMF的波形表示可以用于确定在相绕组中感应的反EMF的过零点，并且因此当在相绕组中感应的反EMF在过零点时确定转子的对准位置。

根据本发明第一方面的方法是有利的，因为该方法可以确定过零点，其中过零点位于相绕组的激励周期之外。特别地，通过以上述方式利用在相绕组中感应的反EMF的表示，可以确定过零点，而不管它们是否位于相绕组的激励周期之内。相对于例如转子位置由硬件确定的布置，这能够在更宽的功率范围内实现有效操作。特别地，相对于根据本发明第一方面的方法控制的电机，其中过零点只能在激励周期期间确定的电机对于给定功率可能具有较低的运行效率，因为位于激励周期之外的过零点不能以任何精度被确定，从而导致低效的换向。

例如，该方法可以使用软件来执行，而不是使用硬件。因此，实现根据本发明第一方面的方法的控制系统的部件数量和/或总成本可以降低，例如相对于使用硬件预测或计算反EMF的过零点的方案。