[发明专利]用于驱动无传感器BLDC电机的设备和控制方法

说明书

一种用于驱动无传感器无刷DC(BLDC)电机的设备和控制方法，更具体地涉及一种被配置为通过脉冲宽度调制(PWM)控制中的非换流时段增加过零点的检测的精度的技术。用于驱动无传感器BLDC电机以基于转子的位置来切换施加到定子绕组的电流的设备包括：三相逆变器，被配置为将DC输入电压转换成三相AC电压并且将三相AC电压供应到BLDC电机；端子电压检测器，被配置为从三相逆变器的输出端子检测三相端子电压；以及控制器，被配置为基于在检测到的端子电压中所包括的三相反电动势(EMF)来执行端子电压的PWM控制。PWM控制包括在其中不发生电流的切换的非换流控制。

技术领域

本公开的实施例涉及一种用于驱动无传感器BLDC电机的设备和控制方法，更具体地，涉及一种被配置为通过PWM控制中的非换流时段增加过零点的检测的精度的技术。

背景技术

通常，无刷DC电机(BLDC电机)具有简单的结构和高的效率，并且被广泛地用于工业。典型地，通过将电流施加到线圈所形成的电枢(armature)被用作BLDC电机定子，以及是通过重复的N极和S极所形成的永磁体并且被用作转子。

为了使BLDC电机连续地旋转，必须形成BLDC电机的连续旋转磁场，并且由于定子通量与转子的永磁体的磁场同步地旋转，因此可能需要转子的位置信息。换句话说，为了形成连续旋转的磁场，流向电枢的线圈的每个相的电流的换流必须在适当的时间执行，并且要求转子的位置被准确地识别以用于适当的换流。这里，换流表示改变电机定子线圈的电流方向以允许转子旋转。

为了BLDC电机的平顺的操作，转子的位置与相电流换流时间必须精准地匹配，并且为此，需要被配置为检测转子的位置的设备。一般地，针对转子位置的检测，可以使用位置检测传感器，诸如霍尔传感器、分解器(resolver)元件和编码器。

然而，最近由于制造成本增加和驱动电路变得复杂，因此使用可以在没有用于转子位置的检测的传感器的情况下驱动电机的无传感器方法。

用于驱动无传感器BLDC电机的方法包括在电机旋转时提取在每个相的定子线圈中产生的反电动势(EMF)，并且通过使用相反(phase back)EMF的过零点来估计转子的位置信息和每个相电流换流时间。

发明内容

为了解决上述缺陷，主要目的是提供用于驱动无传感器BLDC电机的设备和控制方法，其可以通过PWM控制中的非换流时段增加过零点的检测的精度以准确地估计转子的位置信息。

本公开的附加方面将在以下说明书中部分地阐述，并且将根据说明书部分地变得明显，或者可以通过对本公开的实践来习得。

根据本公开的一个方面，一种用于驱动无传感器BLDC电机以基于转子的位置来切换施加到定子绕组的电流的设备包括：三相逆变器，被配置为将DC输入电压转换成三相AC电压，并且将三相AC电压供应到BLDC电机；端子电压检测器，被配置为从三相逆变器的输出端子检测三相端子电压；以及控制器，被配置为基于在检测到的端子电压中所包括的三相反电动势(EMF)来执行端子电压的脉冲宽度调制(PWM)控制，其中，PWM控制包括在其中不发生电流的切换的非换流控制。

设备可以进一步包括过零点(ZCP)检测器，其被配置为基于通过端子电压的PWM控制所产生的PWM信号来检测三相反EMF的ZCP。

ZCP检测器可以包括零点(ZP)比较器，其被配置为通过将检测到的三相端子电压与电机的输入电压进行比较来检测三相反EMF的ZCP。

ZP比较器可以在三相端子电压与电机的输入电压之间的差为正的时段中输出正电压，并且可以在三相端子电压与电机的输入电压之间的差为负的时段中输出零电压。

控制器可以执行非换流控制，其被配置为通过去除用于切换电流的开关的操作的PWM信号来产生非换流信号时段。