[发明专利]无刷电机的驱动装置和驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在无刷电机的驱动系统中，转子的磁极位置的检测不采用霍尔元件等位置检测装置，而通过定子的绕组上所产生的感应电压进行位置检测的无传感器驱动方式，特别涉及一种根据无通电相的端子电压和施加在反相器的母线上的DC电压判定反相器环流电流的期间，在将反相器环流电流期间结束后的端子电压和根据无刷电机的特性预先推导出的端子电压进行比较，确定转子的磁极位置的无刷电机的无传感器驱动装置以及驱动方法。

背景技术

以前，无刷电机的驱动控制，需要找出转子的磁极位置和应通电的绕组之间的关系进行转流，无刷电机的输出转矩是通过转子的磁铁产生的磁力线和流过定子的绕组所产生的磁力线之间的相互作用而产生。为此，无刷电机的驱动需要在转子的磁极所产生的磁力线为最大附近存在的绕组中通入电流，让其产生转矩来控制无刷电机的转动。又无刷电机的驱动控制，根据转子的磁极位置切换应通电流的相来进行，当在切换相的转流时如果与磁力线最大位置有大幅度偏差时，所产生的转矩将减少，最坏的情况是无刷电机失控，甚至停止。

因此，无刷电机的驱动控制，需要用某种手段检测出转子的磁极位置，根据所检测位置进行控制。其中，转子的磁极位置的检测不采用霍尔元件等位置检测装置，而通过在定子绕组中所产生的感应电压进行位置检测的无传感器驱动方式，已经有提案提出。有关依据这种无传感器驱动的转子磁极位置检测方法的现有系统的构成的一例将参照图23和图24在以下进行说明。

在图23所示的现有系统构成中，1为交流电源，2为转换器，3为反相器，5为无刷电机，6为定子。7为转子，8为控制部，9为驱动电路，16为基准电压产生装置，17u、17v、17w为比较器。无刷电机5包括安装了以中性点为中心连接成Y型接法三相绕组6u、6v、6w的定子6、安装了磁铁的转子7。U相绕组6u的非接线端与U相端子11u连接，V相绕组6v的非接线端与V相端子11v连接，W相绕组6w的非接线端与W相端子11w连接。

从交流电源1输出的AC电压，由转换器2变换成DC电压(Vdc)供给反相器3。反相器3是将一对串联开关元件分别在电流的上流测和下流测之间的U相用、V相用、W相用的3个串联电路，在这3个串联电路上施加从转换器2上输出的DC电压(Vdc)、U相用串联电路包括上流侧开关元件的三极管12u和下流侧开关元件的三极管13u，同样，V相用串联电路包括上流侧开关元件的三极管12和下流侧开关元件的三极管13v，又，W相用串联电路包括上流侧开关元件的三极管12w和下流侧开关元件的三极管13w。进一步，分别在上流侧和下流侧的各三极管上并联连接有续流二极管14u、14v、14w和15u、15v、15w。

在反相器3中的三极管12u和13u的相互连接点、三极管12v和13v的相互连接点、三极管12w和13w的相互连接点上分别与无刷电机5的端子11u、11v、11w相连。反相器3根据各三极管的通、断，依次向无刷电机5的相绕组6u、6v、6w通电，各相均具有一对三极管在上流侧和下流侧均为断时的无通电期间，在该期间，进行以下说明的转子7的磁极位置的检测。

比较器17u、17v、17w，在无通电期间内，将在无刷电机5的端子11u、11v、11w上所产生的端子电压(感应电压)和来自基准电压产生装置16的基准电压(例如DC电压值Vdc的1/2等)进行比较，如图24所示，在比较结果的交点处的变化的信号作为位置检测信号向控制部8输出。控制部8以位置检测信号的变化点作为基准产生为依次向无刷电机5的相绕组6u、6v、6w通电的控制信号(U+、V+、W+、U-、V-、W-)，向驱动电路9输出。这样，进行无刷电机5的转动控制。

作为现有的无传感器驱动的其他例，有例如在日本国特许第2786863号公报所载的内容。他包括将无刷电机的无通电相的端子电压直接采样进行检测的A/D转换器，利用该采样值的2个点计算感应电压的斜率，以该斜率和DC电压值的1/2之间的交点作为基准，依据该结果进行转流。

发明内容

但是，在上述现有的构成中，必须在无通电期间中存在感应电压和基准电压的交点，这一点在无刷电机驱动控制时成为限制通电期间的原因。具体地讲，必须将通电期间抑制到不到120°，难以进行120°以上的广角通电。

又，在特许第2786863号公报所刊载的的构成中，在原理上无通电相的端子电压必须检测2点以上，而在无刷电机的转速为高速时，不能检测出2点以上的端子电压时，就无法计算出感应电压的斜率，无法确定转流时刻，存在让无刷电机停止的问题。