用于具有误差补偿的三相电机控制的方法和装置制造方法及图纸

用于为三相电机中的磁场感测元件提供误差补偿的方法和装置。在实施例中，根据磁体磁极对的过零确定驱动角度，并且确定针对磁极对的误差补偿水平以减少电机电流波形中的失真。

Method and device for three-phase motor control with error compensation

A method and device for providing error compensation for magnetic field sensing elements in three-phase motors. In the embodiment, the driving angle is determined according to the zero crossing of the magnetic pole pair, and the error compensation level for the magnetic pole pair is determined to reduce the distortion in the motor current waveform.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有误差补偿的三相电机控制的方法和装置
技术介绍
在电机控制应用中，诸如霍尔传感器的磁场感测元件通常用于感测电机的磁场并提供电机位置反馈。由于电机生产加工的限制，霍尔传感器可能无法安装在精确的位置。另外，磁场在各磁极之间可能不是完全对称的，并且电机绕组在相之间可能不是完全对称的。这些和其他累积误差可能导致对电机的不精确的控制(例如相换向)，这可能使电机电流失真，降低电机效率，并增加操作声学噪声。这种误差在生产期间还可能降低产品一致性，因为累积误差可能因电机而异。
技术实现思路
本专利技术提供了根据本专利技术的说明性实施例的用于具有磁场感测元件误差补偿的三相电机的电机控制系统的方法和装置。在实施例中，该系统可以包括用于检测电机位置的霍尔传感器。通过为诸如霍尔元件的磁场感测元件提供误差补偿，可以控制电机以便于比常规电机控制系统中的电机更有效、安静和流畅地操作。本专利技术的实施例可以非常适合于用于稳定电机电流并减少远离正弦波形的失真的BLDC(无刷DC)电机操作。在本专利技术的一个方面中，一种方法包括：操作具有带有多个磁极对的磁体的三相电机并从邻近所述磁体的磁场感测元件检测过零，其中过零对应于磁极对的磁极过渡；确定对应于每个过零的驱动角度；根据驱动角度确定参考角度；顺序地将电机定位为对应于所述磁极过渡中的每一个并将驱动角度设定为参考角度；检查磁场感测元件为每个磁极过渡生成的信号；基于磁场感测元件为相应的磁极过渡所生成的信号，针对每个磁极过渡调整磁场感测元件的补偿水平；以及操作电机并在对应的磁极过渡邻近磁场感测元件时施加针对每个磁极过渡的补偿水平。该方法还可以包括以下特征中的一个或多个：将磁场感测元件提供为霍尔元件，使用三态比较器检查来自磁场感测元件的信号，磁场感测元件包括霍尔元件，针对每个磁极过渡的补偿水平对应于磁场感测元件的定位误差，沿顺时针和逆时针方向旋转电机以减小滞后误差，过零对应于S到N磁极过渡，采取驱动角度的平均值以确定参考角度，使用粗略搜索和精细搜索来确定参考角度，和/或为每个磁极对过渡存储过零角度、参考角度、误差值和补偿值。在本专利技术的另一方面中，一种系统包括用于三相电机的电机控制器，该电机控制器包括：用于误差补偿的装置，其用于操作具有带有多个磁极对的磁体的三相电机并从邻近该磁体的磁场感测元件检测过零，其中过零对应于磁极对的磁极过渡，所述用于误差补偿的装置用于确定对应于每个过零的驱动角度，用于根据驱动角度确定参考角度，用于顺序地将电机定位为对应于磁极过渡中的每一个并且将驱动角度设定为参考角度，用于检查磁场感测元件为每个磁极过渡生成的信号；所述用于误差补偿的装置基于磁场感测元件为相应的磁极过渡所生成的信号，针对每个磁极过渡调整该磁场感测元件的补偿水平；并且所述用于误差补偿的装置操作电机并在对应的磁极过渡邻近磁场感测元件时施加针对每个磁极过渡的补偿水平。该系统还可以被配置为包括以下特征中的一个或多个：磁场感测元件包括霍尔元件，使用三态比较器检查来自磁场感测元件的信号，磁场感测元件包括霍尔元件，针对每个磁极过渡的补偿水平对应于磁场感应元件的定位误差，沿顺时针和逆时针方向旋转电机以减少滞后误差，过零对应S到N磁极过渡，采取驱动角度的平均值以确定参考角度，使用粗略搜索和精细搜索来确定参考角度，和/或为每个磁极对过渡存储过零角度、参考角度、误差值和补偿值。在本专利技术的另一方面，一种物品包括：具有存储的指令的非暂时性存储介质，所述存储的指令使机器能够：操作具有带有多个磁极对的磁体的三相电机并从磁体附近的磁场感测元件检测过零，其中过零对应于磁极对的磁极过渡；确定对应于每个过零的驱动角度；根据驱动角度确定参考角度；顺序地将电机定位为对应于所述磁极过渡中的每个磁极过渡并将驱动角度设定为参考角度；检查磁场感应元件为每个磁极过渡生成的信号；基于磁场感测元件为相应的磁极过渡所生成的信号，针对每个磁极过渡调整磁场感测元件的补偿水平；并且操作电机并在对应的磁极过渡邻近磁场感测元件时施加针对每个磁极过渡的补偿水平。该物品还可以包括用于以下特征中的一个或多个的指令：磁场感测元件包括霍尔元件，使用三态比较器检查来自磁场感测元件的信号，磁场感测元件包括霍尔元件，针对每个磁极过渡的补偿水平对应于磁场感应元件的定位误差，顺时针和逆时针方向旋转电机以减小滞后误差，过零对应于S到N磁极过渡，采取驱动角度的平均值以确定参考角度，使用粗略搜索和精细搜索来确定参考角度，和/或为每个磁极对过渡存储过零角度、参考角度、误差值和补偿值。附图说明从以下附图说明中可以更全面地理解本专利技术的前述特征以及本专利技术本身，在附图中：图1是具有误差补偿的电机控制器的示意图；图2是包括磁感测元件的电机控制系统的一部分的示意图；图3是示出作为误差补偿过程的部分的用于确定参考角度的说明性步骤的流程图；图4是用于接收来自磁场感测元件的差分信号并基于所接收的信号生成输出的比较器的示意图；图5是用于调整误差补偿水平的电机控制器的一部分的示意图；图6是示出用于调整误差补偿水平的说明性步骤的流程图；以及图7是磁极对误差值和误差补偿值的示例性表格表示；图7A是示出误差补偿信号和电机电流的波形图；图7B是示出针对现有技术的电机控制器的具有正弦波形失真的电机电流的波形图；以及图8是可以执行本文描述的处理的至少一部分的说明性计算机的示意图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的示例性实施例的用于提供磁场感测元件误差补偿的、耦合到电机104的示例性电机控制电路102。在实施例中，对应于可以包括霍尔元件的磁感测元件105的误差被补偿，以增强整个系统的操作效率和声学性能。例如，误差补偿可以包括：传感器未安装在精确位置，磁场在各磁极之间不完全对称，电机绕组在相之间不完全对称，等等。电机104被示出为包括三个绕组104a、104b、104c，其可以被描绘为具有与电阻器串联并且与反EMF(BEMF)电压源串联的电感器的相应的等效电路。例如，绕组A104a被示出为包括与电阻器131串联并且与反EMF电压源VA136串联的电感器130。电机控制电路102包括速度需求发生器107，其被耦合以从电机控制电路102的外部接收外部速度需求信号106。外部速度需求信号106可以采用各种格式之一。通常，外部速度需求信号106指示从电机控制电路102的外部要求的电机104的速度。速度需求发生器107被配置为生成速度需求信号107a。脉冲宽度调制(PWM)发生器108被耦合以接收速度需求信号107a，并且PWM发生器108被配置为生成具有由速度需求信号107a控制的占空比的PWM信号。PWM发生器108还被耦合以从调制信号生成模块146接收调制波形。根据该调制波形生成具有调制特性(即，相对时变占空比)的PWM信号。电机控制电路102还包括栅极驱动器电路110，其被耦合以接收PWM信号，并且栅极驱动器电路110被配置为生成PWM栅极驱动信号110a、110b、110c、110d、110e、110f本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n操作具有带有多个磁极对的磁体的三相电机并检测来自邻近所述磁体的磁场感测元件的过零，其中，所述过零对应于所述磁极对的磁极过渡；/n确定对应于每个所述过零的驱动角度；/n根据所述驱动角度确定参考角度；/n顺序地将所述电机定位为对应于所述磁极过渡中的每个磁极过渡并将驱动角度设定为所述参考角度；/n检查从所述磁场感测元件为每个所述磁极过渡生成的信号；/n基于从所述磁场感测元件为相应的所述磁极过渡生成的所述信号，针对每个所述磁极过渡调整所述磁场感测元件的补偿水平；以及/n操作所述电机并在对应的所述磁极过渡邻近所述磁场感测元件时施加针对每个所述磁极过渡的所述补偿水平。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170323 US 15/467,0751.一种方法，包括：
操作具有带有多个磁极对的磁体的三相电机并检测来自邻近所述磁体的磁场感测元件的过零，其中，所述过零对应于所述磁极对的磁极过渡；
确定对应于每个所述过零的驱动角度；
根据所述驱动角度确定参考角度；
顺序地将所述电机定位为对应于所述磁极过渡中的每个磁极过渡并将驱动角度设定为所述参考角度；
检查从所述磁场感测元件为每个所述磁极过渡生成的信号；
基于从所述磁场感测元件为相应的所述磁极过渡生成的所述信号，针对每个所述磁极过渡调整所述磁场感测元件的补偿水平；以及
操作所述电机并在对应的所述磁极过渡邻近所述磁场感测元件时施加针对每个所述磁极过渡的所述补偿水平。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述磁场感测元件提供为霍尔元件。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括使用三态比较器检查来自所述磁场感测元件的所述信号。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述磁场感测元件包括霍尔元件。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，针对每个所述磁极过渡的补偿水平对应于所述磁场感测元件的定位误差。


6.根据权利要求1所述的方法，还包括沿顺时针方向和逆时针方向旋转所述电机以减小滞后误差。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过零对应于S到N磁极过渡。


8.根据权利要求1所述的方法，还包括采取所述驱动角度的平均值以确定所述参考角度。


9.根据权利要求1所述的方法，还包括使用粗略搜索和精细搜索来确定所述参考角度。


10.根据权利要求1所述的方法，还包括为每个磁极对过渡存储过零角度、参考角度、误差值和补偿值。


11.一种系统，包括：
用于三相电机的电机控制器，所述电机控制器包括：
用于误差补偿的装置，其用于：操作具有带有多个磁极对的磁体的三相电机并检测来自邻近所述磁体的磁场感测元件的过零，其中，所述过零对应于所述磁极对的磁极过渡；确定对应于每个所述过零的驱动角度；根据所述驱动角度确定参考角度；顺序地将所述电机定位为对应于所述磁极过渡中的每一个并将驱动角度设定为所述参考角度；检查从所述磁场感测元件为每个所述磁极过渡生成的信号；基于从所述磁场感测元件为相应的所述磁极过渡生成的所述信号，针对每个所述磁极过渡调整所述磁场感测元件的补偿水平；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕一松，C·阿尔杰，L·安布鲁森，
申请(专利权)人：阿莱戈微系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US