專利名稱：電子換向直流電機(jī)的無(wú)傳感器運(yùn)行的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電子換向直流電機(jī)的無(wú)傳感器運(yùn)行的方法，其中確
定在沒(méi)有供給電流的各相中由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)(zero crossing),而且涉及一種具有電子換向直流電機(jī)、逆變器和控制裝置的電 子驅(qū)動(dòng)器，其被配置用于電機(jī)的無(wú)傳感器運(yùn)行以及確定在沒(méi)有供給電流 的各相中由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)。
背景技術(shù)：
電子換向直流電機(jī)正逐漸替代具有機(jī)械換向器的傳統(tǒng)直流電機(jī)，并 被用作汽車領(lǐng)域、家用設(shè)備以及工業(yè)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)器。電子換向直流電機(jī) 是關(guān)于構(gòu)造與由控制器或處理器控制的逆變器相關(guān)聯(lián)地獲得直流電機(jī)的 性能的永磁勵(lì)磁同步電機(jī)。在這種情況下，向各相供應(yīng)方波電流。在三 相電機(jī)的一個(gè)相中，在120。電氣角度上流過(guò)恒定的電流，接著該相在60。 電氣角度上無(wú)電流，隨后在120。上流過(guò)具有相反符號(hào)的恒定電流并且接 著60。的無(wú)電流。該三相電相移角度為120°。這樣，就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。 需要知道轉(zhuǎn)子位置以保持定子和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)相對(duì)于彼此之間處于最優(yōu) 的位置。然后根據(jù)轉(zhuǎn)子位置確定換向時(shí)刻。
傳感器，例如霍爾(Hall)傳感器能用于確定轉(zhuǎn)子位置。然后，也可 以在無(wú)傳感器的方式下運(yùn)行電子換向直流電機(jī)。在這種情況下，轉(zhuǎn)子位 置根據(jù)電機(jī)的電變量間接確定。如上所述，在各相中具有電流間斷。然 而，即使是在電流間斷中，在定子相中也具有由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電 壓。該感生電壓可用于確定轉(zhuǎn)子位置或確定下一個(gè)換向時(shí)刻。為了評(píng)估 該感生電壓，需要確定該感生電壓的過(guò)零點(diǎn)。這里存在的問(wèn)題是由于去 磁處理以及由于例如靜電放電引起的干擾，產(chǎn)生的過(guò)零點(diǎn)并不是該感生 電壓的相關(guān)過(guò)零點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儾皇怯赊D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)在定子繞組中感生的，
因此也不能用于確定轉(zhuǎn)子位置。因此必須評(píng)估檢測(cè)到的各個(gè)過(guò)零點(diǎn)以確 定是轉(zhuǎn)子位置確定相關(guān)的由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)在定子繞組中感生的電壓的過(guò) 零點(diǎn)，還是干擾。評(píng)估該過(guò)零點(diǎn)需要處理時(shí)間?，F(xiàn)在存在這樣的可能性， 即能夠如此確定處理器能力，以使得能夠評(píng)估所有過(guò)零點(diǎn)。然而處理器 能力與相應(yīng)的成本緊密相關(guān)。因此期望減少要評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)的數(shù)量。
在網(wǎng)址為"http:〃www.st.com/stonline/products/literature/an/7209.pdf ， 的互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)的STMicroelectronics公司的應(yīng)用指導(dǎo)"AN INTRODUCTION TO SENSORLESS BRUSHLESS DC MOTOR DRIVE APPLICATIONS WITH ST72141"顯示了這種可能。這里，在換向后，首 先在去磁的最后檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)，然后檢測(cè)感生電壓的過(guò)零點(diǎn)。在各個(gè)檢測(cè) 過(guò)程之前，插入20微秒的停滯時(shí)間(deadtime)以減輕處理器的壓力。 換句話說(shuō)，對(duì)于一個(gè)總時(shí)為40微秒的步長(zhǎng)，檢測(cè)不到過(guò)零點(diǎn)。
這種處理方式完全不適用于例如發(fā)生在自由端(open-end)紡紗機(jī)的 轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)中的顯著大于IOO， OOO轉(zhuǎn)每分鐘的旋轉(zhuǎn)速度。在該極端的情況 下，感生電壓的過(guò)零點(diǎn)存在于停滯時(shí)間中。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于改進(jìn)尤其在高轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的 電壓的過(guò)零點(diǎn)的確定。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過(guò)方法權(quán)利要求1和設(shè)備權(quán)利要求13的特征 來(lái)解決。從屬權(quán)利要求的主題為本發(fā)明有利的改進(jìn)。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，檢測(cè)所述過(guò)零點(diǎn)的出現(xiàn)，預(yù)先計(jì)算由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 場(chǎng)感生的電壓的下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻，并在所述預(yù)先計(jì)算的時(shí)刻之后的 時(shí)間區(qū)間至少評(píng)估最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)。
通過(guò)預(yù)先計(jì)算評(píng)估時(shí)刻，對(duì)最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)的評(píng)估已經(jīng)足夠了。 然而，為了改進(jìn)該方法，可以評(píng)估恰好在所述評(píng)估時(shí)刻之前檢測(cè)到的多 個(gè)過(guò)零點(diǎn)。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法，評(píng)估所述過(guò)零點(diǎn)的觀察窗可以自動(dòng) 適應(yīng)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在高轉(zhuǎn)速的情況下，換句話說(shuō)，即在小的步長(zhǎng)時(shí) 間(steptime)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)僅評(píng)估有限數(shù)量的過(guò)零點(diǎn)，而仍然不
存在在停滯時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的相關(guān)過(guò)零點(diǎn)的危 險(xiǎn)。在低轉(zhuǎn)速的情況下，即在大的步長(zhǎng)時(shí)間的情況下，觀察窗以預(yù)先計(jì) 算的評(píng)估時(shí)刻平移，從而相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)減少了所評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)的數(shù)量。
在該情況下，評(píng)估時(shí)刻是在由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的預(yù)先計(jì)算 的下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻之后的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，以保證可靠地檢測(cè)到也可能 位于所述預(yù)先計(jì)算的時(shí)刻之后的實(shí)際的過(guò)零點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，為評(píng)估所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)， 根據(jù)所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)與最后確定的由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn) 之間的時(shí)間差計(jì)算步長(zhǎng)時(shí)間。為了評(píng)估，然后根據(jù)所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)計(jì) 算的步長(zhǎng)時(shí)間可與最小步長(zhǎng)時(shí)間比較。在這種情況，當(dāng)然，將所檢測(cè)到 的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻與該時(shí)間的下限相比，其值是相等的。在該情況下，該 下限正好是在由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的最后時(shí)刻之后的最 小步長(zhǎng)時(shí)間。第一變型僅有的優(yōu)點(diǎn)在于不需要絕對(duì)時(shí)間測(cè)量并且能夠采 用簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)該方法。
如上已經(jīng)提及的，過(guò)零點(diǎn)的評(píng)估在預(yù)先計(jì)算的由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng) 感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻之后的特定時(shí)間區(qū)間內(nèi)執(zhí)行。有利的，在執(zhí) 行評(píng)估之后，該時(shí)間區(qū)間以及最小步長(zhǎng)時(shí)間或上述下限時(shí)間，是根據(jù)所 述轉(zhuǎn)速或者還有所述轉(zhuǎn)速變化確定的。這使得電子換向直流電機(jī)的各運(yùn) 行狀態(tài)的最優(yōu)適應(yīng)成為可能。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，如果根據(jù)最后檢測(cè)到的過(guò) 零點(diǎn)所確定的步長(zhǎng)時(shí)間大于所述最小步長(zhǎng)時(shí)間，則將由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻設(shè)置為等于最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻。 如果滿足該條件，檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)在由評(píng)估時(shí)刻所確定的時(shí)間下限和時(shí) 間上限之間。這對(duì)于最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)以及實(shí)際的由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)
場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)，提供了足夠的似真性(phiasibility)。
在本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)中，也可以評(píng)估兩個(gè)或多個(gè)所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)， 然后由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻可根據(jù)被評(píng)估的過(guò) 零點(diǎn)的步長(zhǎng)時(shí)間大于所述最小步長(zhǎng)時(shí)間的步長(zhǎng)時(shí)間的平均值求得。
根據(jù)本發(fā)明，所述過(guò)零點(diǎn)首先被檢測(cè)并且在所述預(yù)先計(jì)算的時(shí)刻之
后被集中評(píng)估。與直接計(jì)算所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)相比，這額外地帶來(lái)了時(shí) 間上的優(yōu)勢(shì)。
如果所評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)的步長(zhǎng)時(shí)間小于所述最小步長(zhǎng)時(shí)間，則將由所 述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻設(shè)置為等于預(yù)先計(jì)算的時(shí) 刻。
有利的是，當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間可以根據(jù)由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓 的最后確定的兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)計(jì)算得到。為此，該兩個(gè)時(shí)刻僅需要彼此相減。 如果由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻通過(guò)被設(shè)置為等于 預(yù)先計(jì)算的過(guò)零點(diǎn)而確定，當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間也可以簡(jiǎn)單地代入上一個(gè)步長(zhǎng) 中的步長(zhǎng)時(shí)間。在有利的改進(jìn)中，當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)從最后檢測(cè)到的由 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的多個(gè)過(guò)零點(diǎn)形成的平均值計(jì)算得到。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)，根據(jù)當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整所述感生電壓的采 樣頻率。因此采樣頻率可以適應(yīng)于變化的轉(zhuǎn)速。在大步長(zhǎng)時(shí)間的情況下， 釆樣頻率可相應(yīng)的減小，從而可以節(jié)約處理器的處理能力。在高轉(zhuǎn)速的 情況下，換句話說(shuō)在小步長(zhǎng)時(shí)間的情況下，采樣頻率應(yīng)相應(yīng)的增大以獲 得足夠的精確度。
有利的是，根據(jù)當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算得出下一個(gè)換向時(shí)刻。而且，例 如對(duì)于上級(jí)轉(zhuǎn)速控制環(huán)的電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可以根據(jù)當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算。 當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間還可以用于在下一個(gè)步驟中預(yù)先計(jì)算由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生 的電壓的過(guò)零點(diǎn)。
為了解決發(fā)明任務(wù)，進(jìn)一步提出了具有電子換向直流電機(jī)、逆變器 以及控制裝置的電子驅(qū)動(dòng)器，其中，利用該控制裝置檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)的出現(xiàn)， 預(yù)先計(jì)算由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻，以及 在預(yù)先計(jì)算的所述時(shí)刻之后的時(shí)間區(qū)間，至少評(píng)估最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)。
控制裝置可具有微控制器或類似類型的處理器，其中評(píng)估程序以及 控制和調(diào)節(jié)算法以軟件實(shí)現(xiàn)。
所述微控制器的一個(gè)組成部分為計(jì)時(shí)器，其通過(guò)中斷至少觸發(fā)對(duì)最 后所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)的評(píng)估。因此，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在每個(gè)步 長(zhǎng)區(qū)間中僅觸發(fā)一個(gè)中斷。這會(huì)產(chǎn)生時(shí)間方面的優(yōu)點(diǎn)，并且因此與在各
個(gè)檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)都觸發(fā)中斷以便對(duì)其直接評(píng)估相比，降低了微控制器 的負(fù)荷。
為了檢測(cè)所述過(guò)零點(diǎn)，所述控制裝置可具有比較器。該比較器也能 夠辨別電壓是否從負(fù)值變化到正值或相反。因此，該比較器信號(hào)呈現(xiàn)出 正或負(fù)邊沿。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施方式，該微控制器為了評(píng)估檢測(cè)到的 過(guò)零點(diǎn)而根據(jù)所述檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)與最后確定的由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感 生的電壓的過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間差計(jì)算步長(zhǎng)時(shí)間。在該情況下，為了評(píng)估， 所述微控制器可將根據(jù)所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算得到的步長(zhǎng)時(shí)間與最小步 長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行比較。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)，該微控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)速變化或者轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)速變化確定所述時(shí)間區(qū)間和最小步長(zhǎng)時(shí)間，其中在所述時(shí)間區(qū)間之 后執(zhí)行所述評(píng)估。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，如果根據(jù)最后所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)確定的步長(zhǎng)時(shí) 間比所述最小步長(zhǎng)時(shí)間大，則所述微控制器將由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生 的電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻設(shè)置為等于最后所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻。
根據(jù)另一個(gè)改進(jìn)，該微控制器根據(jù)至少兩個(gè)所評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)的步長(zhǎng) 時(shí)間的平均值來(lái)確定由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻，其 中該至少兩個(gè)所評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)的步長(zhǎng)時(shí)間大于所述最小步長(zhǎng)時(shí)間。
如果所評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)的步長(zhǎng)時(shí)間比所述最小步長(zhǎng)時(shí)間小，則所述微 控制器可有利地將由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻設(shè)置 為等于預(yù)先計(jì)算的時(shí)刻。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)有利的實(shí)施方式，所述微控制器根據(jù)由所 述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的最后檢測(cè)到的兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí) 間。
根據(jù)一個(gè)改進(jìn)，所述微控制器通過(guò)從由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電 壓的最后檢測(cè)到的多個(gè)過(guò)零點(diǎn)形成的平均值計(jì)算當(dāng)前歩長(zhǎng)時(shí)間。
有利的是，所述微控制器可根據(jù)當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整所述感生電壓的 采樣頻率。
所述微控制器可根據(jù)所述當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算下一個(gè)換向時(shí)刻以及所 述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。


下面借助于附圖中所示的實(shí)施方式更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電子驅(qū)動(dòng)器的示意結(jié)構(gòu)； 圖2示出了所采用的逆變器的示意圖3示出了相電壓、比較器信號(hào)和逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)的時(shí)間特性；
圖4示出了圖3中比較器信號(hào)的局部放大的細(xì)節(jié)；
圖5示出了具有感生電壓的過(guò)零點(diǎn)和中斷時(shí)刻的比較器信號(hào)的簡(jiǎn)化
示圖6示出了換向順序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有電子換向直流電機(jī)11的根據(jù)本發(fā)明的電子驅(qū)動(dòng)器的 示意圖。電機(jī)11由定子中的三相電流繞組和永磁勵(lì)磁轉(zhuǎn)子組成。三相A、 B和C的接頭連接至逆變器12。逆變器連接至直流電壓源。直流電壓源 在圖1中由電容15表示并被連接至逆變器的端子13和14。逆變器由控 制單元16控制，逆變器和控制單元通過(guò)控制線17相互連接。測(cè)量線18 連接控制裝置16至三相A、 B和C以測(cè)量感生電壓。
圖2示出了具有直流電壓接頭13和14以及相接頭A、 B和C的逆 變器12的原理結(jié)構(gòu)。該逆變器是具有開(kāi)關(guān)T0至T5的三相橋電路。該開(kāi) 關(guān)被構(gòu)造為具有反并聯(lián)二極管的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(例如晶體管)。
在圖3中，曲線21、 22和23示出了相電壓A、 B和C的原理特性。 曲線31、 32和33分別示出了檢測(cè)到相電壓A、 B或C的過(guò)零點(diǎn)的比較 器的輸出。并且，示出了開(kāi)關(guān)T0至T5的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在橫坐標(biāo)上繪出了 步長(zhǎng)， 一個(gè)步長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于60。電氣角度。在電子換向直流電機(jī)中，總是供給 兩相電流而第三相不供給電流。在每個(gè)步長(zhǎng)后，電流從一個(gè)供給電流的 相換向到一個(gè)不供給電流的相。在第一步長(zhǎng)中，相A和B被供給電流，
相C中的感生電壓被評(píng)估以確定轉(zhuǎn)子位置。如曲線33中所示的，比較器 借助負(fù)邊沿檢測(cè)感生電壓的過(guò)零點(diǎn)。如圖中所示的，開(kāi)關(guān)T0和T3在第 一步長(zhǎng)中被導(dǎo)通。其它開(kāi)關(guān)被關(guān)斷。當(dāng)觀察圖3中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，可以 看出在一側(cè)示出開(kāi)關(guān)TO、 T2和T4的信號(hào)而在另一側(cè)以反向邏輯示出開(kāi) 關(guān)T1、 T3和T5的信號(hào)。半橋(TO、 T2、 T4)的上開(kāi)關(guān)的低電平意味著 該開(kāi)關(guān)被導(dǎo)通，而高電平意味著該開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)。對(duì)于半橋(Tl、 T3、 T5) 的下開(kāi)關(guān)則相反。
從第一到第二步長(zhǎng)，電流從相B變化到相C。為此，開(kāi)關(guān)T3關(guān)斷而 開(kāi)關(guān)T5導(dǎo)通。在該情況下，相C處于連接點(diǎn)14的電勢(shì)。流過(guò)相B的電 流不能隨著開(kāi)關(guān)T3的斷開(kāi)而突然中斷，而是通過(guò)開(kāi)關(guān)T2的反并聯(lián)二極 管續(xù)流直到電流衰減，相B暫時(shí)取連接點(diǎn)13的電勢(shì)。在這種情況下，儲(chǔ) 存在相繞組中的磁化能量減少。因此，在這里也涉及到去磁化。進(jìn)一步 的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和電壓過(guò)程可在圖中看出。
標(biāo)號(hào)34標(biāo)識(shí)了曲線33的一個(gè)區(qū)域，其表示了與C相相關(guān)的比較器 信號(hào)。該標(biāo)識(shí)34中的區(qū)域在圖4中放大示出?？梢钥闯?，具有換向K的 比較器檢測(cè)到電壓的一個(gè)過(guò)零點(diǎn)。另一個(gè)過(guò)零點(diǎn)在去磁化的最后E處被 檢測(cè)到。然后相關(guān)于確定轉(zhuǎn)子位置的由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓Z的過(guò) 零點(diǎn)在圖中隨后示出。相應(yīng)地反復(fù)執(zhí)行該結(jié)果。實(shí)際上，比較器還檢測(cè) 到由干擾引起的其他過(guò)零點(diǎn)，在這里未示出。
在圖5中，僅示出具有由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓Z的相關(guān)過(guò)零點(diǎn) 的比較器信號(hào)，而與具體是哪個(gè)相中出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)無(wú)關(guān)。在時(shí)刻tl、 t2和 t3出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)。時(shí)刻t2和tl之間的差等于步長(zhǎng)時(shí)間T。期望的下一個(gè)過(guò) 零點(diǎn)因此可從步長(zhǎng)時(shí)間T和時(shí)刻t2的和而預(yù)先計(jì)算得出。因此獲得對(duì)時(shí) 刻t3的估計(jì)值。通過(guò)加上與轉(zhuǎn)速相關(guān)的時(shí)間區(qū)間At，可獲得時(shí)刻t4，其 緊鄰時(shí)刻t3之后。然后在時(shí)刻t4，通過(guò)計(jì)時(shí)器觸發(fā)中斷，并且評(píng)估由比較 器最后檢測(cè)的過(guò)零點(diǎn)或恰好在中斷被執(zhí)行之前檢測(cè)的多個(gè)過(guò)零點(diǎn)。由此， 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓具有過(guò)零點(diǎn)的實(shí)際時(shí)刻t3可以被確定。在這種 情況下，針對(duì)所檢測(cè)到的并且待評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)，通過(guò)過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻與最后 確定的由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)相減計(jì)算出步長(zhǎng)時(shí)間。在這種
情況下，在本實(shí)施方式中，時(shí)刻t2是最后確定的由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電 壓的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻。為了簡(jiǎn)明，沒(méi)有示出檢測(cè)到的并且待評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)。 然后將由此確定的步長(zhǎng)時(shí)間與最小步長(zhǎng)時(shí)間Tmin比較。
圖6示出了可能的換向過(guò)程的流程圖。在本實(shí)施方式中所示，在評(píng) 估時(shí)刻或通過(guò)中斷僅評(píng)估最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)。通過(guò)觸發(fā)中斷，在控制 裝置中實(shí)現(xiàn)的程序跳到端子41。在語(yǔ)句塊42中，最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)從 存儲(chǔ)器中取出。在語(yǔ)句塊43中，根據(jù)最后檢測(cè)的過(guò)零點(diǎn)和最后確定的由 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算出當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間。在支路44中，當(dāng) 前步長(zhǎng)時(shí)間與最小步長(zhǎng)時(shí)間Tmin比較。如果當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間小于或者等于 最小步長(zhǎng)時(shí)間，在語(yǔ)句塊45中，用先前確定的步長(zhǎng)時(shí)間替代當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí) 間或從先前確定的過(guò)零點(diǎn)重新計(jì)算步長(zhǎng)時(shí)間。程序繼續(xù)到語(yǔ)句塊46中。 如果當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間大于最小步長(zhǎng)時(shí)間，其計(jì)算出下一個(gè)換向時(shí)間的操作 46被直接觸發(fā)。在支路47中詢問(wèn)是否需要使用于對(duì)比較器信號(hào)進(jìn)行采樣 的計(jì)時(shí)器時(shí)鐘頻率適應(yīng)于更高的轉(zhuǎn)速。如果需要，則在操作模塊48中執(zhí) 行該適應(yīng)操作。在語(yǔ)句塊49中，確定用于下一個(gè)換向或檢測(cè)感生電壓的 下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的中斷時(shí)刻。在下一個(gè)步驟50,針對(duì)下一個(gè)換向重新計(jì)算 最小步長(zhǎng)時(shí)間T^n和時(shí)間區(qū)間At以執(zhí)行對(duì)轉(zhuǎn)速情況的適應(yīng)操作。在模塊 51中，然后根據(jù)最后的步長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算出轉(zhuǎn)速。中斷程序在端子52結(jié)束， 繼續(xù)上級(jí)程序。
另選的是，可以對(duì)根據(jù)檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)所確定的比最小步長(zhǎng)時(shí)間大 的步長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行平均以確定或求出由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)所 在的時(shí)刻t3。而且，可以在多個(gè)步長(zhǎng)上對(duì)步長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行平均以補(bǔ)償均勻 性的不足。在這種情況下，優(yōu)選地在每相區(qū)間六個(gè)步長(zhǎng)上進(jìn)行平均，這 對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子一次回轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種電子換向直流電機(jī)(11)的無(wú)傳感器的運(yùn)行方法，其中確定在沒(méi)有供給電流的各相中由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)，其特征在于檢測(cè)所述過(guò)零點(diǎn)的出現(xiàn)，預(yù)先計(jì)算由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻，并且，在所述預(yù)先計(jì)算的時(shí)刻之后的時(shí)間區(qū)間(Δt)至少評(píng)估最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為評(píng)估所檢測(cè)到的過(guò) 零點(diǎn)，根據(jù)所述檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)和最后確定的由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生 的電壓的過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間差來(lái)計(jì)算步長(zhǎng)時(shí)間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將根據(jù)所檢測(cè)到的過(guò) 零點(diǎn)計(jì)算得到的步長(zhǎng)時(shí)間與最小步長(zhǎng)時(shí)間(Tmin)進(jìn)行比較以進(jìn)行評(píng)估。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于根據(jù)轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)速變 化確定所述時(shí)間區(qū)間(At)以及所述最小步長(zhǎng)時(shí)間(Tmin)，其中在所述 時(shí)間區(qū)間(At)之后執(zhí)行所述評(píng)估。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)根據(jù)最后所檢測(cè)到 的過(guò)零點(diǎn)所確定的步長(zhǎng)時(shí)間大于所述最小步長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，則將由所述轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻設(shè)置為等于最后所檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)的 時(shí)刻。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)至少兩個(gè)被評(píng)估 的過(guò)零點(diǎn)的步長(zhǎng)時(shí)間的平均值來(lái)確定由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的 過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻，所述至少兩個(gè)被評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)的步長(zhǎng)時(shí)間大于所述最小 步長(zhǎng)時(shí)間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)所評(píng)估的過(guò)零點(diǎn)的 步長(zhǎng)時(shí)間小于所述最小步長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，將由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓 的過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻設(shè)置為等于所述預(yù)先計(jì)算的時(shí)刻。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5—7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)兩 個(gè)最后確定的由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算得出當(dāng)前步 長(zhǎng)時(shí)間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5—7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)形 成多個(gè)最后確定的由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)的平均值計(jì) 算得出當(dāng)前步長(zhǎng)時(shí)間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述當(dāng)前 步長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整所述感生電壓的采樣頻率。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述當(dāng)前 步長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算下一個(gè)換向時(shí)刻。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述當(dāng)前 步長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
13 、 一種具有電子換向直流電機(jī)(11)、逆變器(12 )和控制裝置(16) 的電子驅(qū)動(dòng)器，其被配置為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1一12中任一項(xiàng)所述的電 機(jī)(11)的無(wú)傳感器的運(yùn)行方法，其確定在沒(méi)有供給電流的各相中由所 述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)，其特征在于，所述控制裝置(16) 被配置為檢測(cè)所述過(guò)零點(diǎn)的出現(xiàn)，預(yù)先計(jì)算由所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的 電壓的下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻，并且，在所述預(yù)先計(jì)算的時(shí)刻之后的時(shí)間區(qū) 間(At)至少評(píng)估最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置(16) 具有微控制器。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述微控制器具有 計(jì)時(shí)器，其通過(guò)中斷觸發(fā)至少對(duì)所述最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)的評(píng)估。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子換向直流電機(jī)(11)的無(wú)傳感器的運(yùn)行方法和具有該電機(jī)(11)、逆變器(12)和控制裝置(16)的電子驅(qū)動(dòng)器，其中確定在沒(méi)有供給電流的各相中由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的過(guò)零點(diǎn)，檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)的出現(xiàn)，預(yù)先計(jì)算由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)感生的電壓的下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻，并且，在預(yù)先計(jì)算的時(shí)刻之后的時(shí)間區(qū)間(Δt)，至少評(píng)估最后檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P6/14GK101373946SQ20081021036
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月25日
發(fā)明者努爾-埃丁·巴勒布勒, 斯文·梅爾坎普 申請(qǐng)人:歐瑞康紡織有限及兩合公司