驱动无刷电机的方法、对应的设备、电机和计算机程序产品技术

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。

【技术实现步骤摘要】
驱动无刷电机的方法、对应的设备、电机和计算机程序产品本申请是于2015年9月17日提交的、申请号为201510593945.3、专利技术名称为“驱动无刷电机的方法、对应的设备、电机和计算机程序产品”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术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。
技术介绍
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VDC/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。
技术实现思路
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。在另一个具体实施例中，公开了一种具有存储指令的非瞬态计算机可读介质的计算机程序产品。指令，当被执行时，被配置为使至少一个处理器：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所述数字化的反电动势信号；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，其中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；以及通过减小所述第二时间和所述第一时间的一部分之间的误差来控制所述相应阈值。如本文所使用的，对“至少一个处理器设备”的引用意在强调本专利技术以模块化的和/或分布式的形式实现的可能性。为了在PWM导通时间期间改善反电动势感测，一个或多个实施例可以提供用于自动地选择用于每个电机相的正确的比较阈值的装置。在一个或多个实施例中，为了在PWM导通时间期间改善反电动势感测而不使用额外的外部电路并且具有低计算负荷，可以自动地选择用于每个电机相的正确的比较阈值。在一个或多个实施例中，控制器的动作可以补偿由于例如根据电机转速由低通滤波引入的可变衰减，用于分压器的低精度电阻器的使用，虚拟中性点的使用，和/或供电电压的变化产生的误差。附图说明现将参考附图仅仅借助于非限制性示例来描述一个或多个实施例，其中：图1是用于无刷直流电机的控制装置的总体框图；图2是图1的装置的可能细节的框图示例；图3是图1的装置的可能细节的进一步框图示例；图4是图1的装置的可能细节的另一个框图示例；以及图5是图1的装置的可能细节的进一步框图示例。具体实施方式在随后的描述中，示出了一个或多个具体细节，目的在于提供实施例的示例的彻底理解。实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者采用其它方法、元件、材料等来获得。在其它情况下，未示出或具体描述已知的结构、材料或操作，使得实施例的一些方面不被模糊。在本说明书的架构中对“实施例”或“一个实施例”的参考意在指出根据实施例的描述的具体构造、结构或特性是包括在至少一个实施例中的。因此，可能存在于本说明书的一个或多个点中的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”之类的短语不一定指同一个实施例。此外，具体构造、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式结合。本文所使用的标记仅仅用于提供方便，因此不定义保护范围或实施例的范围。图1是用于由M指示的无刷直流(BLDC)电机的控制装置的总体框图。BLDC电机是具有线性的电流/电压与转矩/转速关系的电子换相的电机。在图1所例示的具体装置中，BLDC电机(本身不是一个或多个实施例的一部分)可以通过主控制器10经由三相逆变器12驱动，例如，通过采取用于低端应用的六步换相。在图1所例示的装置中，控制器10可以向逆变器12发送，例如，三个PWM调制的(电流)驱动信号PWMPHASE1，PWMPHASE2和PWMPHASE3(即，一个针对电机“相”A、B、C的每一个)。示例性换相顺序可以是AB-AC-BC-BA-CA-CB，对于每个相具有等于120电角度的导通间隔。在这种结构中，每次只有两个相传导电流，而第三相是浮置的。为了产生最大的转矩，三相逆变器12每60电角度进行换相，使得每个电机相电流与反电动势同相。换相时间由转子位置决定，其每60电角度通过检测电机的浮置相上的反电动势的零交叉点来确定。大意是，用于每个相的反电动势信号，即Back-EMFPHASE1、Back-EMFPHASE2、Back-EMFPHASE3可以被检测并反馈至主控制器10。如图所示，在PWM关断时间期间或在PWM导通时间期间可以检测每个反电动势信号。在PWM关断时间期间，浮置相的端子电压与相的反电动势成正比，而在PWM导通时间期间，其与反电动势电压加上直流母线电压VDC的一半的值成正比。对于前面所描述的结构上进一步的细节，可以参考文献，例如，IEEETransactionsonIndustryApplications，2006年第42卷第5号的Shao,J发表的文献"AnImprovedMicrocontroller-BasedSensorlessBrushlessDC(BLDC)MotorDriveforAutomoti本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过PWM调制的驱动信号驱动直流电机的方法，所述方法包括：通过将反电动势信号与相应的可变阈值进行比较，来产生具有第一值和第二值的数字化的反电动势信号，所述相应的可变阈值具有初始值；利用所述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，每个所述数字化的反电动势信号具有在相应的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和在相应的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，其中所述数字化的反电动势信号的所述一致的边沿以及所述数字化的反电动势信号的所述相反的边沿是所述数字化的反电动势信号的与跨越所述相应的可变阈值的转变对应的边沿；利用测量单元测量所述第一时间和所述第二时间；以及在测量所述第一时间和所述第二时间之后，通过减小所测量的所述第一时间的一部分与所测量的所述第二时间之间的误差来控制所述相应的可变阈值。

【技术特征摘要】
2014.12.15 IT TO2014A0010381.一种通过PWM调制的驱动信号驱动直流电机的方法，所述方法包括：通过将反电动势信号与相应的可变阈值进行比较，来产生具有第一值和第二值的数字化的反电动势信号，所述相应的可变阈值具有初始值；利用所述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，每个所述数字化的反电动势信号具有在相应的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和在相应的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，其中所述数字化的反电动势信号的所述一致的边沿以及所述数字化的反电动势信号的所述相反的边沿是所述数字化的反电动势信号的与跨越所述相应的可变阈值的转变对应的边沿；利用测量单元测量所述第一时间和所述第二时间；以及在测量所述第一时间和所述第二时间之后，通过减小所测量的所述第一时间的一部分与所测量的所述第二时间之间的误差来控制所述相应的可变阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其中所测量的所述第一时间的所述一部分包括所测量的所述第一时间的一半。3.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述相应的可变阈值包括实现控制器，其中参考包括所测量的所述第一时间，输入包括所测量的所述第二时间，以及输出包括用于所述相应的可变阈值的值。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量单元包括计数器；测量所述第一时间包括：产生在数字化的反电动势信号的两个一致的边沿之间的第一时间量；以及测量所述第二时间包括：产生在所述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量。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述初始值为VDC/2，其中VDC包括用于每个电机相的直流母线电压。6.根据权利要求5所述的方法，其中所测量的所述第一时间的所述一部分包括所测量的所述第一时间的一半。7.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述相应的可变阈值包括：为所述相应的可变阈值产生作为控制的输出和参考值的总和的控制的值，其中所述参考值设置为VDC/2，其中VDC包括用于每个电机相的直流母线电压。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过所述数字化的反电动势信号中的数字化的反电动势信号从所述相应的可变阈值的两个连续的一致的交叉事件之间的时间获得所述第一时间。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：从电机转速获得所述第一时间。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过所述数字化的反电动势信号中的数字化的反电动势信号从所述相应的可变阈值的两个连续的相反的交叉事件之间的时间获得所述第二时间。11.根据权利要求1所述的方法，还包括：针对所驱动的电机的固定数目的电循环，控制所述相应的可变阈值一次，其中所驱动的电机的每个电循环与所述数字化的反电动势信号中的数字化的反电动势信号的两个一致的边沿之间的时间相对应。12.根据权利要求1所述的方法，还包括：中断控制所述相应的可变阈值，以减少与其相关联的计算负荷。13.一种用于通过PWM调制的驱动信号驱动直流电机的驱动器设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·丹格罗，V·克勒门特，M·比索格诺，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT