基于空间矢量脉冲调制的电机驱动器制造技术

电机驱动器可以包括控制器、空间矢量调制器、转换器和检测器。空间矢量调制器可以根据空间矢量脉宽调制(“SVPWM”)方案在控制器的控制下生成驱动信号。转换器可从空间矢量调制器接收到的驱动信号得到AC信号，并且可以输出交流信号到USM电机。检测器可以产生表示供给到USM电机的电流和电压的反馈信号。基于检测器的测量，控制器可修改空间向量的估计以控制空间矢量调制器，用于调整多个AC信号的频率、振幅或相位角。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
超声电机(USM)是引起超声波在电机的压电元件中振动的电机类型，这反过来又引起电机组件的运动。比较于其他类型的电机，USM具有较低的振动。因此，USM可用作在低振动应用(诸如，照相机电机)中的致动器。USM可通过交流电(“AC”)信号来驱动。理想情况下，为了提高效率，被施加到USM的驱动信号将在频率、相位和/或幅度调谐，以匹配USM的操作特性。产生驱动信号的驱动电路通常被设计以匹配USM的基准特性，例如，USM厂家在他们的数据表确定的特性。然而在实践中，制造的USM的特征并不总是匹配它们的参考特性。因为制造差异，USM的特点可在不同制造批次之间在基准特性上有所不同。单个USM特征也可以由于USM老化随时间变化。传统的驱动器电路经常不能调整其驱动信号，以补偿这些差异。因此，仍然需要一种电机驱动控制系统，其动态响应超声电机的变化工作条件。附图说明图1示出了根据本专利技术的实施例的电机驱动器。图2示出根据本专利技术的另一实施例的电机驱动器。图3示出根据本专利技术的又一实施例的电机驱动器。图4A示出根据本专利技术的实施例，用于产生正弦信号的示例性方案的理想化正弦信号的一部分。图4B示出根据本专利技术的实施例，用于产生正弦信号的示例性方案的向量空间。图4C示出根据本专利技术的实施例，用于产生正弦信号的示例性方案的时序图。图4D示出根据本专利技术的实施例，用于产生正弦信号的示例性方案的时序图。图5示出根据本专利技术的实施例，示例性调制波形的信号时序图。图6示出根据本专利技术实施例的示例性方法。具体实施方式本专利技术的实施例提供一种电机驱动控制系统，其动态响应其相关联电机的改变情况。该系统可以包括控制器、空间矢量调制器、转换器和检测器。空间矢量调制器可以根据空间矢量脉宽调制(“SVPWM”)方案在控制器的控制下生成驱动信号。转换器可驱动从该空间矢量调制器接收到的驱动信号的AC信号，并且可向USM电机输出交流信号。检测器可以产生表示供给到USM电机的电流和电压的反馈信号。基于检测器的测量，控制器可修改空间向量的估计以控制空间矢量调制器，用于调整多个AC信号的频率、振幅或相位角。图1示出根据本专利技术实施例的电机驱动器100。电机驱动器100可以包括控制器110、PWM放大器120、转换器130和检测器140。PWM放大器120可以根据SVPWM方案产生在控制器110的控制下产生驱动信号。该转换器130可以从PWM放大器120接收的驱动信号导出交流信号，并且可以向USM电机190输出交流信号。检测器140可以产生表示供给到USM电机190的电流和电压的反馈信号。根据检测器140的测量，控制器110可以修改空间矢量的估计以控制PWM放大器120，用于调整多个AC信号的频率、振幅或相位角。在实际实施中，电机驱动器100的组件可被制造为一个或多个集成电路。根据所使用的工艺技术，控制器110和PWM放大器120可制造在共同的集成电路中，和转换器130可通过分立船上设备(诸如，电感器和电容器)来实现。例如，假设单一集成电路的半导体元件被额定以处理由转换器130输出的交流信号，这些组件可在单一的集成电路中制造。可替换地，控制器110可制造在第一集成电路上，和PWM放大器120和转换器130可制造在第二集成电路上；该实施例是合适的，其中控制器110的处理技术没被额定以处理将被施加到USM190的驱动电源。在两种情况下，电机驱动器100可以独立于但连接到所述USM电机190。控制器110可根据SVPWM方案来操作。SVPWM是一种脉冲宽度调制(“PWM”)方式，使用AC信号的空间向量表示以计算PWM信号时序序列，用于产生交流波形。控制器110可使用根据SVPWM技术获得的控制信号的模式而驱动PWM放大器120。SVPWM控制信号可以被定制用于电机驱动器100正在使用的电机190。控制器110可存储识别用于控制电机190的一组电机设置的数据。电机设置可以被预先存储在固件或ROM中，它们可被存储在可调节的存储器(如RAM，EEPROM或闪存)中，或者它们可以通过外部源(例如，另一电路、用户输入，或者由电机190本身提供的标识)提供给控制器110。这些来源在图1中被确定为电机设置112。电机设置数据可以包括信息，诸如电机的驱动频率、工作电压范围和相位偏移，等等。控制器110还可以包括分析器114，以比较检测器140的测量信号(诸如，电流或电压波形)与电机设置，以调整SVPWM控制信号。分析器可以分析转换器130的电压和电流波形的所测量信号(例如，以确定AC信号的电压范围(最大到最小的电压)或AC信号之间的相位偏移量等)，然后比较分析信息与电机设置。分析器114可进一步包括存储器，以存储测得的信号和/或相应的分析的历史，以便进一步的辅助分析。分析器114可以从历史确定：电机驱动器是否正在以最佳功率效率驱动电机(即，最低平均V*I)，并进行调整(例如，通过尝试多个范围的调整，以查看哪个取得最佳的功率效率)。分析器114还可以将112的高级别设置转换为SVPWM发生器116的低水平配置。分析器114可以向SVPWM发生器116发送调整设置，以产生用于控制所述多个开关来进行脉冲调制的控制信号。SVPWM发生器116可以生成各自对应于多个AC信号的多个调制周期之一的空间矢量。SVPWM发生器116可通过控制根据SVPWM生成的输出信号(P1，P2，P3和P4)控制PWM放大器120。SVPWM发生器的输出信号180可表示从其中要得到电机驱动信号的PWM波形。图1示出控制器110的功能框图。当在集成电路中制造时，控制器110可以包括实现所示功能的电路系统(未示出)。例如，控制器110可以提供经编程以执行控制器110的脉冲数、频率和/或相位计算的处理器。处理器可具有存储为代码的PWM计算系数，可替换地查找表(“LUT”)以存储系数。用于处理器的程序代码可以被存储在伴随存储器中。控制器110可进一步包括输入/输出接口，诸如高级外设总线(“APB”)或其他，以与其他组件和设备接口。PWM放大器120可提供驱动信号到转换器130。PWM放大器120可以包括一对桥电路，以产生相应的一对驱动信号P1、P2。开关可以被设置为晶体管(例如，MOSFET晶体管)。在一个实施例中，晶体管可以提供电压电源(VDD和地面)和阵列输出P1、P2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动器，包括：空间矢量调制器，根据空间矢量脉宽调制技术产生两组驱动信号；控制器，向所述空间向量调制器生成控制信号；转换器，以从驱动信号产生多个交流信号；和检测器，测量在转换器或电机中的电流或电压，其中，响应于来自检测器的测量，所述控制器改变其控制信号提供给空间矢量调制器，以调整由所述转换器产生的交流信号的特性。

【技术特征摘要】
2014.12.15 US 14/571,1241.一种电机驱动器，包括：
空间矢量调制器，根据空间矢量脉宽调制技术产生两组驱动信号；
控制器，向所述空间向量调制器生成控制信号；
转换器，以从驱动信号产生多个交流信号；和
检测器，测量在转换器或电机中的电流或电压，
其中，响应于来自检测器的测量，所述控制器改变其控制信号提供给
空间矢量调制器，以调整由所述转换器产生的交流信号的特性。
2.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，所述特性是所述AC信号的
频率、振幅或相位角之一。
3.根据权利要求1所述的电机驱动器，所述空间矢量调制器包括H桥配置
中的多个晶体管开关。
4.根据权利要求1所述的电机驱动器，所述空间矢量调制器包括H桥配置
中的多个MOSFET。
5.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，所述控制器产生空间矢量，
每个对应于多个AC信号的多个调制周期中的一个。
6.根据权利要求1所述的电机驱动器，所述转换器包括一对振荡器，每
一个由一对驱动信号驱动。
7.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中所述转换器包括隔离器。
8.根据权利要求7所述的电机驱动器，其中，所述转换器还包括设置在
所述隔离器的初级侧的低通滤波器。
9.根据权利要求7所述的电机驱动器，其中，所述转换器还包括设置在
所述隔离器的第二侧的低通滤波器。
10.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中所述转换器包括过滤器。
11.如权利要求1所述的电机驱动器，其中，控制器比较检测器的测量电
压和预定设置以进行调整。
12.一种控制电机驱动器的方法，包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：迟晓明，霍斌，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US