[发明专利]无传感器换向方法

说明书

本发明涉及一种电路布置以及用于电子换向同步电机的无传感器换向方法，例如电子换向(EC)电机，其中，通过转子位置估计器基于同步电机的EMK以及基于优选地用于无传感器确定转子位置信息的PLL构造中的已知电机模型来处理同步电机的接线端子变量并且其用于换向。

技术领域

本发明涉及电路布置以及用于电子换向同步电机的无传感器换向方法，例如EC电机。

背景技术

根据现有技术已知多种EC电机。例如在电驱动科技领域中的无刷直流电机(BLDC；Brushless DC Motor)一直受到喜爱。因为在这种电机类型中不存在BLDC电机的定子和转子之间的机械或电气接触，所以，为了确定它们的相应位置需要电机操作的替选要求。针对BLDC电机，有两种可能的方法：传感器控制的换向或者无传感器的换向。

在传感器控制的换向中，应用了例如用于检测转子磁通的霍尔传感器，或者在定子区域的光传感器。根据具体的位置信息，通过合适的控制电子设备的功率驱动器操控转子绕组，使得生成转矩。

替选方法是无传感器的换向，在其中，考虑例如用于确定位置而测量回复EMK。实现检测转子位置是通过控制，该控制能够估算出定子线圈中触发的反向电势。然而，为了估算反向电势需要某个最低转数。这导致，无传感器EC电机必须直到达到最低转数为止盲目换向。

US 2010/0181952 A1，EP 2 061 147 A2，US 8,294,397 B2和US 7,334,854 B1中已知示例性方法，该方法涉及电机开动的无传感器换向。

US 8,340,848 B2和US 8,760,098 B2进一步已知正常操作下的无传感器换向方法。

然而目前存在的换向方法，必须在最低转数之下即特别地在远离静止状态的电机开动的情况下非盲目控制EC电机。此外，在转子静止状态下发送电流短脉冲到转子线圈，该线圈使不运行的电机偏移，但是，被转子磁场所影响。如果磁场线切割电机线圈，则根据发电机原理在线圈中也在电机操作的情况下生成感应电压。感应电压如同操作电压用于被极化，因此与转子电流对抗作用。其被称为反向电势或又称反向EMK。

根据楞次定律，这个电动势(EMK)产生次级磁场，该磁场对立于导致电机转动的磁通原始的改变。针对具有固定磁通和固定数目绕组的电机，EMK 的大小与转子角速度成比例。

EMK的大小也称“反电动势常数(Back EMF Constant)”，可用于对给定转数确定回复EMK。能够通过从供给电压减去回复EMK来计算绕组电势。如果电机以额定转数运行，则得出的电压(回复EMK与供给电压的电势差)作用于电流，该电流称为额定电流；在此，电机提供额定转矩。

此外，在现有技术中，已知例如无刷换向电机的无传感器换向的三相栅驱动IC，其通过方块换向(梯形)操作，其中，针对相换向由此不需要位置传感器，因为对反向EMK的必要控制信号求导数。

为了能够实施无传感器场定向的控制，存在多种已知方法，其能够或高花费或小花费的应用。在此，通过估计实现了转子位置确定。现有技术的模型示出所谓的“模型参考自适应控制(Model Reference Adaptive Control， MRAC)”方法，其用于估计电机转数。在这种自适应性的方法的原理是观察系统的实际数据与模型数据的比较。自适应性的方法具有估计大小的改善的反馈，使得使用了测量大小和估计大小之间的错误，为了向参考模型(RM) 调整自适应性模型(AM)。

但是，现有技术中的方法具有多种缺点。因此部分需要较大数目的操作器。此外通常需要开动初始位置的校正处理或检测例如噪声强度检测信号。已知方法中的校正时间是有缺陷的。因此值得期望的是能够无校正时间立即启动。