[发明专利]控制多相无刷直流电机的控制器和方法及自动同步系统

说明书

公开了一种用于控制多相无刷直流(BLDC)电机的控制器和方法及自动同步系统。控制器可以被配置成：响应于确定多相BLDC电机的分路电流的指示满足分路电流阈值而确定多相BLDC电机正以相位延迟状态工作；并且响应于确定多相BLDC电机的一组相对地电压未指示过零点而确定多相BLDC电机正以相位提前状态工作。控制器还可以被配置成：基于多相BLDC电机正以相位延迟状态还是以相位提前状态工作来选择性地激励多相BLDC电机的每个相。

技术领域

本公开内容涉及电动机，并且更具体地，涉及与无刷直流(BLDC)电机关联的技术和电路。

背景技术

可以通过控制器来执行无刷直流(BLDC)电机的操作。控制器基于BLDC电机的转子相对于定子线圈的位置来控制BLDC电机的转子旋转。在一些示例中，控制器可以测量BLDC电机的未驱动线圈中的反电动势来推断转子的位置，而不需要单独的霍尔效应传感器。在这些示例中，控制器可以称为“无传感器”控制器。

发明内容

本公开内容描述了用于改进无刷直流(BLDC)电机的操作的技术、设备和系统，其中，BLDC电极使用BLDC电机的未驱动线圈中的反电动势(在下文中称为“back-emf”)而不是依赖于霍尔效应传感器来确定BLDC电机的转子位置。然而，在一些情况下，由back-emf产生的电压可能难以测量，直到BLDC电机的转子旋转超过最小速度。

在一些示例中，开环电压/频率(V/f)控制和/或开环电流/频率(I/f)可以被用于启动BLDC电机而无需依赖于back-emf。然而，利用这样的开环控制，对于使BLDC电机加速以达到适于检测BLDC电机的未驱动线圈的back-emf的最小速度而言，存在相对较高的故障风险。

启动技术可以包括：使用内置式永磁同步电机(IPMSM)的电机凸显效应以及使用永磁转子在不同位置处的可变电感效应。然而，与使用BLDC电机的未驱动线圈中的back-emf确定BLDC电机的转子位置的启动技术相比，实现这样的技术可能更为复杂并且可能使用更多的处理能力。因此，在一些应用中，特别是当一个控制器控制多个电机时，可能期望当BLDC电机的转子旋转一超过最小速度就使用back-emf的过零点检测。

根据本公开内容的一个或更多个方面，并非依靠电机凸显效应或可变电感效应来启动BLDC电机，而是提出了自动同步技术，其使用BLDC电机的直流(DC)分路电流和相对地(phase-to-ground)电压。因此，与不使用自动同步技术的系统相比，可以在使复杂度和成本最小化的同时使BLDC电机和/或控制器在BLDC电机的启动状态期间的故障的风险最小。

在一些示例中，本公开内容涉及一种用于控制多相BLDC电机的控制器。控制器被配置成：响应于确定多相BLDC电机的分路电流的指示满足分路电流阈值而确定多相BLDC电机正以相位延迟状态工作；并且响应于确定多相BLDC电机的一组相对地电压没有指示过零点而确定多相BLDC电机正以相位提前状态工作。控制器还被配置成基于多相BLDC电机正以相位延迟状态还是相位提前状态工作来选择性地激励多相BLDC电机的每个相。

在一些示例中，本公开内容涉及一种用于控制多相BLDC电机的方法。方法包括：响应于确定多相BLDC电机的分路电流的指示满足分路电流阈值，确定多相BLDC电机正以相位延迟状态工作；并且响应于确定多相BLDC电机的一组相对地电压没有指示过零点，确定多相BLDC电机正以相位提前状态工作。方法还包括基于多相BLDC电机正以相位延迟状态还是相位提前状态工作来选择性地激励多相BLDC电机的每个相。