[发明专利]确定永磁电机的转子位置的方法

说明书

本发明公开了一种确定无刷永磁电机的转子位置的方法。该方法包括激励和续流电机的相绕组，其中当相电流超过上阈值时，相绕组被续流，且续流包括下列中的一个：(i)续流一固定时段，和(ii)续流直到相电流下降到下阈值之下。该方法还包括测量对应于下列中的一个的参数：(i)当相绕组被续流一固定时段时在续流期间或续流的终点处的相电流的大小，(ii)当相绕组被续流直到相电流下降到下阈值之下时续流的起点和终点之间或激励的起点和终点之间的时间间隔。测得的参数于是被用于限定饱和阈值。相绕组以相同的方式依次激励和续流，且参数被再次以相同的方式测量。该方法于是将测得的参数与饱和阈值比较；以及当测得的参数小于饱和阈值时确定转子在预定位置处。

技术领域

本发明涉及确定永磁电机的转子位置的方法。

背景技术

转子位置的认知对于在恰当的时间换向无刷电机的相绕组是关键的。永磁电机往往包括霍尔效应传感器，其输出指示转子位置的信号。尽管该传感器的部件成本是相对便宜的,将该传感器整合在该电机内常常使电机的设计和制造变复杂。附加地，由传感器的信号输出常常易受电机内产生的电磁噪音的影响。

用于间接地测定转子的位置的无传感器方案是已知的。对于永磁电机，相绕组内的反电动势的极性的转变可被用于确定转子位置。然而，由于反电动势的大小与转子的速度成比例，该反电动势的极性的转变在较低速度处不能总是被可靠地确定。

发明内容

一种确定无刷永磁电机的转子位置的方法，该方法包括：激励和续流电机的相绕组，其中当相电流超过上阈值时，相绕组被续流，且续流包括下列中的一个：(i)续流一固定时段，和(ii)续流直到相电流下降到下阈值之下；测量对应于下列中的一个的参数：(i)当相绕组被续流一固定时段时在续流期间或续流的终点处的相电流的大小，(ii)当相绕组被续流直到相电流下降到下阈值之下时续流的起点和终点之间或激励的起点和终点之间的时间间隔；使用测得的参数限定饱和阈值；依次激励和续流相绕组，其中当相电流超过上阈值时，相绕组被续流，且续流包括下列中的一个：(i)续流一固定时段，和(ii)续流直到相电流下降到下阈值之下；测量对应于下列中的一个的参数：(i)当相绕组被续流一固定时段时在续流期间或续流的终点处的相电流的大小，(ii)当相绕组被续流直到相电流下降到下阈值之下时续流的起点和终点之间或激励的起点和终点之间的时间间隔；将测得的参数与饱和阈值比较；以及当测得的参数小于饱和阈值时确定转子在预定位置处。

本发明的方法不依赖于反电动势来确定转子的位置。反而，该方法使用相绕组的电感系数中的改变，其在转子从一个对齐位置旋转到下一个对齐位置时发生。当转子靠近对齐位置时，相绕组的电感系数减小。结果，相电流在激励期间上升和在续流期间下降的速率增加。通过续流相绕组一固定时段，续流的终点处的相电流的大小将随着转子靠近对齐位置减少。替代地，通过在上阈值和下阈值之间斩波相电流，相电流在激励期间上升到上阈值所用的时间将减小，相电流在续流期间下降到下阈值所用的时间也是如此。通过测量这些参数中的一个，且将其与饱和阈值比较，转子的位置可被确定。

如果相同的饱和阈值被用于大批量生产的电机，每个电机的电池特性中的公差会意味着转子的预定位置不能被可靠地确定。此外，相绕组的感应系数可对于电机的温度中的变化敏感。由于相绕组的感应系数影响在激励和续流期间相电流升高和降低的速率，如果固定饱和阈值被使用且电机的温度改变，则转子的位置会被较差地确定。通过在定子未饱和的时刻测量参数，且然后从测得的参数减去固定偏移值，专用于每个电机的饱和阈值被获得，且其对电机温度的改变敏感。结果，转子的位置可被更可靠地确定。

饱和阈值可以通过从测得的参数减去固定偏移值来限定。这于是具有益处在于该方法可以使用相对简单和廉价的控制器来实施。