[发明专利]无刷电机的控制装置

说明书

本发明涉及无刷电机的控制装置的改进。

无刷电机通常是旋转速度可控的同步电机（常缩写成SM）。在这样的同步电机中，必须检测其转子的位置以实现电枢电流的相位控制。在这样的相位控制下，同步电机能按规定的提前控制角进行运行。

通常地，一机械的位置传感器（缩写成PS）被耦联到电机转子轴的端部以检测转子位置，并以此实现相位控制。否则，通常要用能检测电机及电动势的以实现电枢电流的相位控制的电子位置传感器（常缩写成EPS）。

根据通常的用电子位置传感器的无刷电机，如果电机的负载突然改变，则电机的反电动势相位响应突然的负载变化而突然改变。当这样的突然相位改变发生时，构成逆变器以驱动电机的电力变换部件的提前控制角不能被精确控制，电力变换部件的换向安全角（Commutaton    margin    angle）过度的减小，电力变换部件的换向将会失效。如果同步电机的磁场强度或者其电枢电流突然变化时，将会发生同样的问题（换向失效）。

因此，本发明的一个目的是提供一种能防止驱动电机的逆变器转换失效的无刷电机的控制装置。

为了达到上述目的，在本发明的控制装置中，无刷电机的反电动势被检测。检测得的反电动势被加到锁相环电路上。在电机正常工作的情况下，锁相环电路的输出被用来控制电机驱动逆变器的提前控制角（β）。由于例如电机负载的突然变化所引起的电机的不正常情况会导致反电动势的幅度和相位的较大突然变化。锁相环电路的内部电路情况响应该反电动势的变化。锁相环电路中产生的信号（例如，在锁相环电路中的相位差检测器所产生的输出信号）可被用来检测反电动势变化。该输出信号被与预定限制电平相比较。当在锁相环电路中的检测到的信号超过预定限制电平时，电机驱动逆变器的工作就被停止或修正，这样，防止了逆变器的换向失效。

图1是根据本发明的一个实施例无刷电机的控制装置的方框图：

图2是根据本发明的另一实施例的无刷电机的控制装置的方框图;

图3是根据本发明的又一实施例的无刷电机的控制装置的方框图;

图4是根据本发明的又一实施例的无刷电机的控制装置的方框图;

图5是根据本发明的再一实施例的无刷电机的控制装置的方框图;

图6是说明如图1所示实施例的工作情况的流程图;

图7是说明如图2所示实施例的工作情况的流程图;以及

图8是说明如图5所示实施例的工作情况的流程图。

下面将参照附图，说明本发明的较佳实施例。

图1是根据本发明的第一实施例的无刷电机的控制装置的方框图。如图所示，控制目标，即同步电机1，被逆变器2所驱动。来自整流器（图中未示）的直流电通过直流电线2A和2B被加到逆变器2上。

当同步电机1工作，带动负载机器1A旋转时，同步电机1产生反电动势以响应其旋转。通过电绝缘型电压变换器3，反电动势被转变成信号E3。

信号E3被输入到相位比较器4中，在比较器4中。E3的信号相位被与交流反馈信号E7的信号相位相比较。表示E3和E7间的相位差的信号E4从比较器4输出。通过低通滤波器5，信号E4中的较高的谐波分量被滤除，接着，信号E4被转换成信号E5。

信号E5控制压控振荡器6，这样压控振荡器6的输出E6的频率按E5的信号电平而变化。压控振荡器6的输出E6（非正弦波）通过信号发生器7而被转换成交流反馈信号E7（正弦波）。

信号E7通过开关电路12被送到β控制电路8。电路8的输出脉冲E8被加到构成逆变器2的开关元件中（图中未示）。这些开关元件的点火（firing）或触发是根据脉冲E8控制的，并具有给定的提前控制角β。

电路部件4～7构成了所述锁相环电路。该锁相环电路控制β控制电路8以使反电动势信号EMF和E7间的相位差基本为0。

来自锁相环电路中的比较器4的信号E4被加到异常情况检测器11中。检测器11把E4的信号电平（或电压）与给定的限制电平E10相比较。电平E10能通过限制电平设定器10任意确定。

当同步电机1正常工作时，信号E4的电平低于限制电平E10。在该情况下，检测器11没有信号提供给开关电路12。

当负载1A的幅度突然改变时，同步电机1的反电动势EMF的相位对应地突然改变。这样的反电动势改变会引起信号E4的变化。由于该变化，如果E4的信号电平达到或超过限制电平E10的话，检测器11给开关电路12提供信号E11。当电路12接收信号E11时，中断向β控制电路8提供来自发生器7的信号E7，这样推迟或停止逆变器2的工作。