电动机控制制造技术

一种驱动系统，用于包括多个相的多相无刷电动机，包括：驱动电路，包括开关装置（26），该开关装置（26）布置成，改变施加到相（12、14、6）的每一个上的相电压，从而在多个活动状态之间切换电机；和控制装置（33）。控制装置布置成控制开关装置，从而提供相电压的PWM控制，以控制电机的机械输出。控制装置布置成，定义用于全部活动状态的序列，并且对于每个PWM周期，分配用于对该周期要求的状态的状态时间，以产生期望的净电压，并且将要求的状态按与它们在序列中发生的相同顺序排序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电动机控制，并且具体地说，涉及多相无刷电机的脉冲宽度调制(PWM) 控制。
技术介绍
WO 2004/023639描述了一种低声学噪声低速位置无传感器算法，该算法使用在 PWM周期内相电流的瞬时变化率(di/dt)的测量，以估计降到零速度的转子位置。算法移动 PWM模式的边缘，以保证对于要求的时间量，必要的倒相状态是可得到的，以测量在要求相内和在要求电压激励条件下的电流变化速率。通过按这种方式移动PWM边缘,将由无传感器算法产生的声学噪声保持到最小。di/dt信号可在八种倒相状态的任一种下测量。WO 2004/023639和PCT/IB2009/051914描述了将来自不同倒相状态的di/dt测量组合以提供位置估计的几种不同方式。不同的组合具有不同的优点，如对于温度变化的抗干扰性、用来控制电机转矩的可得到电压的幅值、声学噪声、位置估计精度、等等。提到的两个专利仅使用di/dt测量的组合，这些组合使用六种非零倒相状态中的一些或全部。然而， 学术文献也描述了使用两种零倒相状态的至少一种技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于多相无刷电动机的驱动系统，该多相无刷电动机包括多个相，系统包括驱动电路，该驱动电路包括开关装置。开关装置可以布置成，改变施加到每一个相上的相电压，从而在多个活动状态之间切换电机。系统还可以包括控制装置，该控制装置布置成控制开关装置，从而提供相电压的PWM控制，例如以控制电机的机械输出。控制装置可以布置成定义用于全部活动状态的序列。控制装置可以布置成，对于每个PWM周期，分配用于对该周期要求的状态的状态时间，并且将要求的状态按与它们在序列中发生的相同顺序排序。序列可以是固定的，例如在电机的一个或多个操作参数的范围上，如电机速度的范围、或调制指数的范围。因此，状态的顺序在该操作参数范围上可以是固定的。控制装置可以布置成控制开关装置，从而全部活动状态在PWM周期的每一个中发生。作为替代，控制装置可以布置成，允许活动状态的任意组合，但在周期中将状态按与它们在序列中发生的相同顺序排序。控制装置可以布置成，对于每个PWM周期，识别哪些状态是要求的状态，并且将状态时间分配给这些状态。例如，可以要求要求的状态产生期望的净电压、或启动感测(如电流感测)，该电流感测可以用于电流测量或用于电机位置测量。要求什么状态将取决于正在使用的控制算法。控制装置可以布置成确定具有零净电压的一组状态时间。这些可以包括否则不要求的全部活动状态。状态时间组可以选择成减小在状态时间之间的长度差值。例如，控制装置可以布置成定义在状态时间之间的长度差值的测量，并且将状态时间组选择成减少差值的测量。控制装置可以布置成在期望的净电压的预定幅值范围内，使用用于全部期望的净电压的定义的序列。幅值范围可以包括具有在预定最大值之下的调制指数的全部净电压。现在参照附图仅作为例子将描述本专利技术的优选实施例。附图说明图I是电动机的图2是用于图I的电机的根据本专利技术实施例的控制系统的图3表示图I和2的电机的各种状态的图3a是状态向量图，用来表明图2的控制系统的操作；图4a、4b及4c每个均包括SVM图和PWM图，表示图2的系统的已知操作方法；图5a是表示随电机的电气位置的状态顺序的变化的图，该电机根据已知方法操作；图5b是表不在根据图5a的操作期间，电机的三相电感如何随电气位置变化的图6a是表示随电机的电气位置的状态顺序的变化的图，该电机按照根据本专利技术的第一方法操作；图6b是表不在根据图6a的操作期间，电机的三相电感如何随电气位置变化的图7a是表示随电机的电气位置的状态顺序的变化的图，该电机按照根据本专利技术的第二方法操作；图7b是表示在根据图7a的操作期间，电机的三相电感如何随电气位置变化的图8a至8f是SVM图的几部分，表示产生零向量某些电压的状态时间的不同组合；图9a、9b及9c每个均包括SVM图和PWM图，表示在图2的系统的PWM周期中的状态时间，该系统根据本专利技术操作；图10是SVM图，表明用来在图2的系统中分配状态时间的算法；图11是表示U、V及W状态时间的长度的图，这些U、V及W状态时间布置成在电感测量周期之间逐渐变化；图12是表示在分配给在每个相中的平衡电压的每个PWM周期中、在每个或一系列 PWM周期中零净电压时间的长度的图；及图13是表示在图12的PWM周期中在每个状态中的生成总时间的图。具体实施方式参照图1，提供作为例子的三相无刷电机1，该三相无刷电机I包括转子2，该转子 2具有在其内的例如六个嵌入磁铁4，这六个嵌入磁铁4在这个实例中布置成提供六个极， 这六个极绕转子在北和南之间交替。转子因此限定绕转子均匀间隔开的三个直接或d轴线、和在d轴线之间间隔开的三个正交或q轴线。d轴线与磁铁4的磁极对准，其中来自转子的磁通线在径向方向上，并且q轴线在d轴线之间间隔开，其中来自转子的磁通线在切向方向上。定子6包括九槽隙铜缠绕元件，该九槽隙铜缠绕元件具有三组三个齿8A、8B、8C， 每组齿具有形成相应相的共用绕组。因此在电机的每个完整转中有三个电气循环，并且在任何相中的三个齿8A、8B、8C始终在彼此相同的电气位置中。在其它实施例中，可使用其它电机设计，例如在定子上的12个齿和在转子上的8 个磁铁。参照图2，三个电机绕组12、14、16，一般指示为相U、V及W，按星形网连接。相绕组分别绕定子齿8A、8B、8C卷绕。每个线圈的一个端部12a、14a、16a连接到相应终端12c、 14c、16c上。线圈的另一个端部12b、14b、16b连接在一起，以形成星形中心17。驱动电路包括三相桥18。桥的每个臂20、22、24包括处于顶部晶体管26和底部晶体管28的形式的一对开关，该顶部晶体管26和底部晶体管28串联连接在电源线30与地线32之间。电机绕组12、14、16每个从相应互补对晶体管对26、28之间分接。晶体管26、28按受控方式由控制器33接通和断开，以提供施加到终端12c、14c、16c的每一个上的电位的脉冲宽度调制， 由此控制跨绕组12、14、16的每一个施加的电位差，并因此也控制流过绕组的电流。这又控制由绕组产生的磁场的强度和定向。在地线32中在电机I与地之间提供处于电阻器34形式的电流测量装置，从而控制器33可测量流过全部绕组12、14、16的总电流。为了测量在绕组的每一个中的电流，总电流必须在PWM周期内的精确瞬时处抽样,其中施加到绕组的每个终端上的电压(和因此特定相的传导状态)是已知的。另外的传感器36提供在地线32中，与电流传感器34串联， 该传感器36是布置成测量电流变化速率的di/dt传感器。di/dt传感器36用来测量相的电感，并因此测量转子的位置，如将在下面描述的那样。由图I将认识到，转子2的电感随电气位置而变化，因为在定子铁芯与转子后部铁芯之间的气隙随位置而变化，导致定子磁阻随转子位置的变化。参照图3，在三相系统中的每个绕组2、4、6只可连接到电源线20或地线22上，并因此有控制电路的八种可能状态。使用I代表在正电压处的相之一，并且使用O代表接地的相，状态I可表示为指示相U在I处、相V在O处及相W在O处的[100]，状态2表示为[110]，状态3表示为，状态4表示为，状态5表示为，状态6表示为[101],本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.11 GB 1004049.11.一种用于多相无刷电动机的驱动系统，该多相无刷电动机包括多个相，系统包括: 驱动电路，其包括开关装置，该开关装置布置成改变施加到每一个相上的相电压，从而在多个活动状态之间切换电机；和控制装置，其布置成控制开关装置，从而提供相电压的PWM控制，以控制电机的机械输出，其中，控制装置布置成定义用于全部活动状态的序列，并且对于每个PWM周期，分配用于对该周期要求的状态的状态时间，以产生期望的净电压，并且将要求的状态按与它们在序列中发生的相同顺序排序。2.根据权利要求I所述的驱动系统，其中，控制装置布置成控制开关装置，从而全部活动状态在PWM周期的每一个中发生。3.根据权利要求I或权利要求2所述的驱动系统，其中，控制装置布置成，对于每个 PWM周期，识别哪些状态是要求的状态，并且将状态时间分配给这些状态。4.根据权利要求3所述的驱动系统，其中，要求的状态包括为产生期望的净电压而要求的状态。5.根据权利要求3或权利要求4所述的驱动系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·B·威廉姆斯，C·D·迪克桑，R·J·胡克斯福德，
申请(专利权)人：TRW有限公司，
类型：
国别省市：