專利名稱:電動機驅(qū)動裝置以及電動機驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明,涉及一種不需要轉(zhuǎn)子位置傳感器,能夠穩(wěn)定迅速進行起動的三相無刷電動機驅(qū)動裝置以及起動時的電動機驅(qū)動方法。
背景技術(shù):
無刷電動機中,選擇定子的適當(dāng)繞組通以電流,來給電動機加載穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩,因此需要轉(zhuǎn)子相對定子的電角相對位置的信息。為了得知轉(zhuǎn)子相對定子的電角相對位置,需要使用多種多樣的轉(zhuǎn)子位置傳感器。另一方面,出于可靠性、成本增加以及環(huán)境耐性的方面的考慮,也開發(fā)出來了不需要轉(zhuǎn)子位置傳感器的無傳感器驅(qū)動技術(shù)。這樣的無傳感器驅(qū)動技術(shù)中,一般公知的是通過在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時讀出定子相繞組中所產(chǎn)生的反電動勢,來檢測出轉(zhuǎn)子位置。
但是,由于轉(zhuǎn)子停止時不產(chǎn)生反電動勢,因此通過上述方法無法檢測出轉(zhuǎn)子位置。所以提出了各種方法作為轉(zhuǎn)子停止時的轉(zhuǎn)子位置檢測方法。例如,順次選擇定子相,根據(jù)加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖時所流通的電流產(chǎn)生了最高振幅的定子相,檢測出轉(zhuǎn)子位置的方法(例如參照專利文獻1)。另外,已知的方法還有,選擇定子相,來順次檢測出順向以及逆向加載電動機位置探索脈沖時的響應(yīng)信號之差的極性,并根據(jù)該結(jié)果決定轉(zhuǎn)子位置(例如參照專利文獻2)。
專利文獻1日本國特許第2547778號專利文獻2特公平8-13196號公報但是,專利文獻1的方法中,存在加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖時所流通的脈沖電流的峰值的獲取中的準(zhǔn)確性的問題。另外,如圖9所示,根據(jù)不同的轉(zhuǎn)子位置,脈沖電流峰值中所出現(xiàn)的各相的差異極小,因此需要以定子或轉(zhuǎn)子原有的各相的電磁特性的偏差較小為前提條件。因此,有時很難應(yīng)用在各相的特性管理不充分的廉價電動機中。另外,在為了實現(xiàn)高速特性,繞組的電感較低的電動機的情況下,存在脈沖電流自身變大,用來得到脈沖電流峰值的差異的電流值自身過大的問題。另外,專利文獻2的方法中,需要求出轉(zhuǎn)子位置探索脈沖信號在加載極性的正逆間的響應(yīng)信號的差異,從而需要參照各相的響應(yīng)信號差異的極性組合的表。因此,為了實現(xiàn)上述方法,需要運算處理能力,在只通過電動機追求自律的控制性的情況下,以及廉價的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的情況下,很難應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,提供一種能夠通過低成本來縮短從起動模式到切換成基于反電動勢反饋模式的驅(qū)動的起動期間,并能提高起動速度的電動機驅(qū)動裝置以及電動機驅(qū)動方法。
本發(fā)明的無轉(zhuǎn)子位置傳感器的多相電動機驅(qū)動裝置,具有轉(zhuǎn)子;多相的繞組;共通端子,由上述各個繞組的兩端端子中一方端子被星形連線而得到;上側(cè)驅(qū)動晶體管及下側(cè)驅(qū)動晶體管,被分別對上述繞組的上述共通端子以外的每個端子連接;換向控制機構(gòu),其在上述各個繞組的上述共通端子以外的上述端子中選擇兩個端子,并將對應(yīng)的一對上側(cè)驅(qū)動晶體管以及下側(cè)驅(qū)動晶體管置為導(dǎo)通狀態(tài);轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),在上述所選擇的兩個端子間加載探索脈沖;以及,比較機構(gòu),其根據(jù)上述各個繞組的上述共通端子以外的上述端子中未被選擇的端子與上述共通端子之間所出現(xiàn)的對應(yīng)上述探索脈沖加載的響應(yīng)信號,檢測出轉(zhuǎn)子位置。
另外,上述比較機構(gòu),將上述響應(yīng)信號與給定的閾值進行比較,來檢測出轉(zhuǎn)子位置。
另外,還可以具有給出正的閾值與負的閾值中的至少一方,作為上述閾值的機構(gòu)。還可以具有上述閾值的可變機構(gòu)。
另外,還可以具有用來將上述比較機構(gòu)切換至上述各個繞組的端子來進行使用的端子線選擇機構(gòu)。
另外,還可以具有對起動時的極低旋轉(zhuǎn)區(qū)域的起動模式中的起動旋轉(zhuǎn)脈沖電流的峰值進行控制的指令機構(gòu)。還可以具有控制起動模式中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的峰值的指令機構(gòu)。
進而,還可以具有用來獲知起動模式中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流達到了給定值的電流指令機構(gòu);以及,在上述脈沖電流值超過了上述電流指令的時刻,將換向控制比較器的輸出傳遞至換向控制塊的傳遞機構(gòu)。
上述比較機構(gòu),可具有將上述響應(yīng)信號與正的閾值進行比較的第1比較機構(gòu);以及,將上述響應(yīng)信號與負的閾值進行比較的第2比較機構(gòu)。上述比較機構(gòu),可在上述起動模式、和能夠檢測出由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的反電動勢來進行換向控制的反電動勢反饋模式這雙方中兼用。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),可在所選擇的第1組的2端子間,沿著第1方向加載第1次探索脈沖;在通過對應(yīng)上述第1次探索脈沖的響應(yīng)信號,無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在所選擇的第2組的2端子間,沿著第1方向加載第2次探索脈沖;在通過對應(yīng)上述第2次探索脈沖的響應(yīng)信號,無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在上述第1組的2端子間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第3次探索脈沖;在通過對應(yīng)上述第3次探索脈沖的響應(yīng)信號,無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在上述第2組的2端子間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第4次探索脈沖;或者,取而代之,在通過對應(yīng)上述第2次探索脈沖的響應(yīng)信號無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在上述第2組的2端子間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第3次探索脈沖;在通過對應(yīng)上述第3次探索脈沖的響應(yīng)信號無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在上述第1組的2端子間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第4次探索脈沖。
再有,上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),可將加載第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所選擇的第1組的兩個相以及加載第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所選擇的第2組的兩個相之間彼此共同的相如下設(shè)定,在上述第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流起源點的情況下,在上述第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流吸入點;在上述第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流吸入點的情況下,在上述第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流起源點。
另外,轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),可在上述第1組的兩端子以及上述第2組的兩端子中,必定選擇特定相的組合作為1個相的兩個端子。
另外,本發(fā)明的盤驅(qū)動系統(tǒng),其特征在于,具有上述電動機驅(qū)動裝置;以及,由上述電動機驅(qū)動裝置控制,對盤進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的電動機。
本發(fā)明的電動機驅(qū)動方法,用于無轉(zhuǎn)子位置傳感器的多相電動機驅(qū)動裝置,該電動機驅(qū)動裝置具有轉(zhuǎn)子;多相的繞組;共通端子,由上述各個繞組的兩端端子中一方端子被星形連線而得到;上側(cè)驅(qū)動晶體管及下側(cè)驅(qū)動晶體管,被分別對上述繞組的上述共通端子以外的每個端子連接;以及換向控制機構(gòu),將一對上述上側(cè)驅(qū)動晶體管及上述下側(cè)驅(qū)動晶體管置為導(dǎo)通狀態(tài),該電動機驅(qū)動方法,包括探索脈沖加載步驟,在上述轉(zhuǎn)子的起動時,在上述各個繞組的上述共通端子以外的上述端子中選擇2個端子,并對上述所選擇的上述2端子間加載用于探索轉(zhuǎn)子位置的探索脈沖;轉(zhuǎn)子位置檢測步驟,根據(jù)上述探索脈沖加載步驟中,上述各個繞組的上述共通端子以外的上述端子中未被選擇的端子與上述共通端子之間所出現(xiàn)的響應(yīng)信號,檢測出轉(zhuǎn)子位置;以及,起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟,根據(jù)所檢測出的上述轉(zhuǎn)子位置加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,在無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,可至少要反復(fù)進行上述探索脈沖加載步驟。
在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過第1次的探索脈沖無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,
上述探索脈沖加載步驟中,可對第1次的探索脈沖加載時所選擇的兩個端子間加載第2次的探索脈沖,該第2次的探索脈沖在上述第1次的相反方向上加載電流。
另外,在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過上述第2次的探索脈沖也無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,可選擇與上述第1次及上述第2次的探索脈沖加載時不同的兩個端子的組,并在上述所選擇的兩個端子間加載第3次的探索脈沖。
在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過上述第3次的探索脈沖也無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,可對上述第3次的探索脈沖加載時所選擇的兩個端子間加載第4次的探索脈沖,該第4次的探索脈沖在上述第3次的相反方向上加載電流。
另外,在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過上述第4次的探索脈沖也無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,可選擇與上述第1次至上述第4次的探索脈沖加載時不同的兩個端子的組,并在上述所選擇的兩個端子間加載第5次的探索脈沖。
在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過上述第5次的探索脈沖也無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,可對第5次的探索脈沖加載時所選擇的兩個端子間加載第6次的探索脈沖,該第6次的探索脈沖在上述第5次的相反方向上加載電流。
另外,在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,可進行上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟來將上述各個步驟執(zhí)行一遍之后,執(zhí)行第2遍的探索脈沖加載步驟、轉(zhuǎn)子位置檢測步驟、起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟。
另外,第N遍(N為2以上的整數(shù))的探索脈沖加載步驟中,對在第N-1遍能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置時的剛才的探索脈沖加載步驟的加載時所選擇的兩個端子,加載與在上述第N-1遍能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置時的剛才的探索脈沖相同的探索脈沖,來作為第1次的探索脈沖。
在上述第2遍的探索脈沖加載步驟中加載上述第1次的探索脈沖后,上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,可將能夠檢測以下位置的探索脈沖作為第2次的探索脈沖加載,該位置為從上述第1遍的轉(zhuǎn)子位置檢測步驟檢測出的轉(zhuǎn)子位置起旋轉(zhuǎn)60度電角后的位置。
另外,在不滿足用來從起動模式切換成反電動勢反饋模式的給定條件的情況下,在根據(jù)起動模式中生成的上述轉(zhuǎn)子的正轉(zhuǎn)間的間隔估算出的轉(zhuǎn)速超過給定值時,在給定時間保持全相通電斷開的狀態(tài),并設(shè)置根據(jù)至少1相的反電動勢零交叉間的間隔估算出的轉(zhuǎn)矩指令分布以及反電動勢檢測期間,來切換成反電動勢反饋模式。
可以在不滿足用來從起動模式切換成反電動勢反饋模式的給定條件的情況下,降低探索脈沖的電流峰值水平??梢栽诓粷M足用來從起動模式切換成反電動勢反饋模式的給定條件的情況下,縮短探索脈沖加載期間或探索脈沖PWM加載期間中的任一個。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,可通過將上述探索脈沖的響應(yīng)信號與給定的閾值進行比較,來判斷轉(zhuǎn)子位置。上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,可設(shè)定上述閾值。
上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,在無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,可變更上述閾值,來再次從上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟起重復(fù)。另外,可以存儲上述變更后的閾值。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,可還包括突跳脈沖加載步驟,在無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,判斷為轉(zhuǎn)子位置位于死點處,為了讓轉(zhuǎn)子位置從上述死點改變,加載給定次數(shù)的突跳脈沖,上述突跳脈沖加載步驟之后,再次從轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟起重復(fù)。
上述突跳脈沖加載步驟中的上述給定次數(shù)的突跳脈沖,可由彼此相差約90度相位的兩種加載脈沖構(gòu)成。或者,上述給定次數(shù)的突跳脈沖,可由彼此相差約60度或120度相位的兩種或三種加載脈沖構(gòu)成。
另外,上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖,可由將電流峰值控制為給定值的給定期間的連續(xù)PWM脈沖構(gòu)成。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,可由將電流峰值控制為給定值的給定期間的連續(xù)PWM脈沖構(gòu)成。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,可根據(jù)電流增加中的響應(yīng)信號和電流減少中的響應(yīng)信號的一方響應(yīng)信號或雙方響應(yīng)信號,來判斷轉(zhuǎn)子位置。
在上述起動模式中檢測到轉(zhuǎn)子進行了給定次數(shù)的60度電角正轉(zhuǎn)情況下,從上述起動模式切換到上述反電動勢反饋模式。或者,在上述起動模式中檢測到轉(zhuǎn)速達到給定值的情況下,可從上述起動模式切換到上述反電動勢反饋模式,其中上述轉(zhuǎn)速基于轉(zhuǎn)子的60度電角正轉(zhuǎn)的間隔。
另外,上述起動模式中,可反映出轉(zhuǎn)子的60度電角正轉(zhuǎn)的間隔,來進行上述反電動勢模式的最初的通電分布控制。
上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,可將上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流達到給定值時的響應(yīng)信號的比較結(jié)果,用于轉(zhuǎn)子位置的判斷。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,可在以上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖所對應(yīng)的中性點電位為基準(zhǔn)的響應(yīng)信號,大于給定的正的閾值、或小于給定的負的閾值的情況下,判斷轉(zhuǎn)子位置。
上述起動模式中,作為剛通過確認到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到下個60度電角期間而立刻從起動模式切換到反電動勢反饋模式后的反電動勢,等待上述60度期間的中間期間中所產(chǎn)生的給定相繞組的反電動勢零交叉。
另外,可只在第1遍的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,最多進行4次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載?;蛘?,可只在第1遍的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,最多進行6次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載。
上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,可將特定的兩相順序作為響應(yīng)信號的檢測相。上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,可將特定的1相以及此外的未特定的1相,順序作為響應(yīng)信號的檢測相。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,可選擇上述兩相的響應(yīng)信號的檢測相中的第1檢測相時,對上述第1檢測相之外的兩相間,沿著第1方向加載第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;接下來,在選擇第2檢測相時,對上述第2檢測相之外的兩相間,沿著第1方向加載第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;進而,在選擇上述第2檢測相時,對上述第2檢測相之外的兩相間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第3次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;進而,在選擇上述第1檢測相時,對上述第1檢測相之外的兩相間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第4次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖。
或者,可選擇上述第1檢測相,來對上述第1檢測相之外的兩相間沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第3次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;接下來,選擇上述第2檢測相,來對上述第2檢測相之外的兩相間沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第4次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖。
上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,可將加載第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所選擇的第1檢測相以外的第1組的兩個相、以及加載第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所選擇的第2檢測相以外的第2組的兩個相之間彼此共同的相如下設(shè)定,在上述第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流起源點的情況下,在上述第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流吸入點;在上述第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流吸入點的情況下,在上述第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流起源點。
另外,上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,可通過所輸入的轉(zhuǎn)矩指令控制上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的峰值。
上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟中,可通過所輸入的轉(zhuǎn)矩指令控制上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖電流的峰值。
另外,作為上述轉(zhuǎn)子位置探索步驟的結(jié)果,可將加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖的上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟,兼作下一遍的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟。
上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖,可由將電流峰值控制為給定值的給定期間的連續(xù)PWM驅(qū)動脈沖構(gòu)成。
通過本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置以及電動機驅(qū)動方法,將對應(yīng)所加載的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的響應(yīng)信號與給定的閾值進行比較,來判斷轉(zhuǎn)子位置。這種情況下,存在一定比率的能夠立刻判斷出轉(zhuǎn)子位置的情況。因此在能夠判斷轉(zhuǎn)子位置的情況下,能夠立刻給理想的通電相進行用來起動轉(zhuǎn)子的起動旋轉(zhuǎn)脈沖的通電。也即,本發(fā)明中,不一定要進行在執(zhí)行過一回給定的相選擇之后判斷轉(zhuǎn)子位置這一步驟,就能夠進行用于起動的轉(zhuǎn)矩信號加載。因此,能夠縮短從起動模式到切換為基于反電動勢反饋模式的驅(qū)動的起動期間,提高起動速度。另外,由于對轉(zhuǎn)子位置探索脈沖位于給定范圍內(nèi)的響應(yīng)信號進行監(jiān)控,因此響應(yīng)信號的品質(zhì)良好且能夠進行準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置的判斷。另外,上述控制能夠以較低成本實現(xiàn)。
圖1為表示本發(fā)明的實施方式1的電動機驅(qū)動裝置的構(gòu)成的方框圖。
圖2為表示在U相繞組與V相繞組之間加載了轉(zhuǎn)子探索脈沖的情況下的W相繞組間的響應(yīng)電壓的轉(zhuǎn)子位置所對應(yīng)的特性的圖。
圖3為表示本發(fā)明的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖與起動旋轉(zhuǎn)脈沖的加載的情形的時序圖之一例,(a)、(b)、(c)分別為U相繞組電流、V相繞組電流以及W相繞組電流,(d)為比較器的輸出結(jié)果,(e)為轉(zhuǎn)子位置判斷結(jié)果。
圖4(a)為檢測反電動勢零交叉時序的示意圖,(b)以及(c)分別為表示變?yōu)榉措妱觿莘答伳J街蟮霓D(zhuǎn)子位置分別在不同時序中的情況下的電流分布的圖。
圖5為表示轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的電平不同的情況下的響應(yīng)電壓的轉(zhuǎn)子位置的依賴特性的圖。
圖6為說明本發(fā)明的實施方式2中的根據(jù)轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的電流閾值實施的比較時序的控制的圖,(a)、(b)以及(c)分別表示轉(zhuǎn)子位置探索電流、比較器的輸出信號以及換向控制塊內(nèi)的保存信號。
圖7為表示從三相繞組中選擇兩相來加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,通過沒有選擇的1相與中性端子之間的響應(yīng)電壓所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域的圖。
圖8(a)為實施方式1~3中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖以及起動旋轉(zhuǎn)脈沖之一例,(b)為實施方式4中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖以及起動旋轉(zhuǎn)脈沖之一例。
圖9為表示以往例中的脈沖電流的概要圖。
圖10為實施方式8的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖與起動旋轉(zhuǎn)脈沖的加載的時序圖之一例,(a)、(b)、(c)分別為U相繞組電流、V相繞組電流以及W相繞組電流,(d)為比較器的輸出結(jié)果,(e)為轉(zhuǎn)子位置判斷結(jié)果。
圖11為實施方式9的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖與起動旋轉(zhuǎn)脈沖的加載的時序圖之一例,(a)、(b)、(c)分別為U相繞組電流、V相繞組電流以及W相繞組電流,(d)為比較器的輸出結(jié)果,(e)為轉(zhuǎn)子位置判斷結(jié)果。
圖12(a)、(b)以及(c)為表示相比較控制塊的具體構(gòu)成例的圖。
圖13為表示轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的變化的極性不同的情況下的響應(yīng)電壓的轉(zhuǎn)子位置依賴特性的圖。
圖14為本發(fā)明的實施方式1的電動機驅(qū)動方法中的轉(zhuǎn)子位置探索步驟的流程圖。
圖15為本發(fā)明的實施方式1的電動機驅(qū)動方法中的轉(zhuǎn)子位置探索步驟之另一例的流程圖。
圖16為本發(fā)明的實施方式1的電動機驅(qū)動方法中,在起動模式下的第1次起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩加載步驟以后的流程圖。
圖17為實施方式8以及9的起動模式下的第1次起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩加載步驟以后的流程圖。
圖18為本發(fā)明的實施方式5的電動機驅(qū)動方法中的包含閾值的自調(diào)整的上述電動機驅(qū)動方法的流程圖。
圖中1-高電位側(cè)電源線,2-低電位側(cè)電源線,3-U相高電位側(cè)驅(qū)動晶體管,4-V相高電位側(cè)驅(qū)動晶體管,5-W相高電位側(cè)驅(qū)動晶體管,6-U相低電位側(cè)驅(qū)動晶體管,7-V相低電位側(cè)驅(qū)動晶體管,8-W相低電位側(cè)驅(qū)動晶體管,9-電動機,10-U相電動機繞組,11-V相電動機繞組,12-W相電動機繞組,13-U相端子線,14-V相端子線,15-W相端子線,16-中性點端子線,17-相比較控制塊,18-電流檢測電阻,19-電流檢測放大器,20-預(yù)驅(qū)動器,21-外部指令信號,22-成分轉(zhuǎn)矩生成塊,23-轉(zhuǎn)矩比較塊,24-PWM導(dǎo)通脈沖產(chǎn)生塊,25-PWM閉鎖塊,26-換向控制塊,27-端子線選擇塊,28-第1換向控制比較器,29-第2換向控制比較器,30-比較器偏移設(shè)定器,31-轉(zhuǎn)子位置探索脈沖指令發(fā)生器,32-起動脈沖指令發(fā)生器,41、42-響應(yīng)電壓相對轉(zhuǎn)子位置的特性,43-正的閾值電平,44-負的閾值電平,45、46、47、48-轉(zhuǎn)子位置檢測區(qū)域,51-轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流較高的情況下的響應(yīng)電壓特性,52、53、54、55-響應(yīng)特性51的峰值、谷值、副峰值以及副谷值,56-轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流比較低的情況下的響應(yīng)電壓特性,57、58、59、60-響應(yīng)特性56的峰值、谷值、副峰值以及副谷值,61-電角60度期間之一,62、63、64-電角60度期間61的中心角位置、初始位置以及最終位置,65a、65b-反電動勢零交叉檢測期間,66a、66b-反電動勢零交叉檢測期間65的延長,67a、67b-反電動勢零交叉檢測期間67的開始時刻,68a、68b-反電動勢零交叉檢測期間67的結(jié)束時刻,71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82-可檢測的轉(zhuǎn)子位置、86-換向控制塊26保存比較器輸出的時刻,91-轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,92-轉(zhuǎn)子起動旋轉(zhuǎn)脈沖,93-轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,94-轉(zhuǎn)子起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
具體實施例方式
下面對照附圖,對本發(fā)明的實施方式的電動機驅(qū)動裝置以及電動機驅(qū)動方法進行說明。另外,圖中給實質(zhì)上相同的部件標(biāo)注相同的符號。
(實施方式1)圖1為表示本發(fā)明的實施方式1的電動機驅(qū)動裝置的電路結(jié)構(gòu)的方框圖。圖1中,該電動機驅(qū)動裝置具有高電位側(cè)電源線1、低電位側(cè)電源線2、U相高電位側(cè)驅(qū)動晶體管3、V相高電位側(cè)驅(qū)動晶體管4、W相高電位側(cè)驅(qū)動晶體管5、U相低電位側(cè)驅(qū)動晶體管6、V相低電位側(cè)驅(qū)動晶體管7、W相低電位側(cè)驅(qū)動晶體管8、電動機9、U相電動機繞組10、V相電動機繞組11、W相電動機繞組12、U相端子線13、V相端子線14、W相端子線15、中性點端子線16、相比較控制塊17、電流檢測電阻18、電流檢測放大器19、預(yù)驅(qū)動器20、外部指令信號21、成分轉(zhuǎn)矩生成塊22、轉(zhuǎn)矩比較塊23、PWM導(dǎo)通脈沖產(chǎn)生塊24、PWM鎖定塊(latch block)25、換向(commutation)控制塊26、轉(zhuǎn)子位置探索脈沖指令發(fā)生器31、起動脈沖指令發(fā)生器32。另外,相比較控制塊17中,具有端子線選擇塊27、第1換向控制比較器28、第2換向控制比較器29、比較器閾值設(shè)定器30。
該電動機驅(qū)動裝置,在包括電動機9的起動時的極低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中,作為起動模式進行動作,在能夠穩(wěn)定檢測出因電動機旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的反電動勢來進行換向控制的區(qū)域中,在本領(lǐng)域公知的反電動勢反饋模式下進行動作。對換向控制塊26與相比較控制塊17的功能進行概括,則是兩者聯(lián)合起來進行工作。下面以此為前提,對圖1的電動機驅(qū)動裝置的動作進行說明。
首先,對反電動勢反饋模式的轉(zhuǎn)矩控制進行說明。本模式中,不使用轉(zhuǎn)子位置探索脈沖指令發(fā)生器31以及起動脈沖指令發(fā)生器32。接收所給出的轉(zhuǎn)矩指令信號21,成分轉(zhuǎn)矩生成塊22生成對應(yīng)于來自換向控制塊26的時序與驅(qū)動晶體管3~8的導(dǎo)通狀態(tài)的組合的多個成分轉(zhuǎn)矩指令信號。PWM導(dǎo)通脈沖發(fā)生塊24,向換向控制塊26所選擇的相輸出PWM導(dǎo)通時序。轉(zhuǎn)矩比較塊23,通過從換向控制塊26接收處于導(dǎo)通狀態(tài)的相信息,來從多個成分轉(zhuǎn)矩指令信號中選擇并與放大器19的輸出進行比較,或選擇放大器19的輸出與各個成分轉(zhuǎn)矩指令信號的多個比較結(jié)果的任一個,并在電流檢測放大器19的輸出大于比較對象的成分轉(zhuǎn)矩指令信號時,產(chǎn)生PWM截止脈沖。通過將上述PWM導(dǎo)通脈沖與PWM截止脈沖輸入至鎖定塊25,對換向控制塊26所選擇的相的脈沖寬度進行控制。另外,上述方法的詳細內(nèi)容如專利文獻(特開2003-174789號公報)所示,在三相繞組中都存在電流時也能夠進行電流控制。另外,在進行120度通電的情況下,不需要成分轉(zhuǎn)矩生成塊22,為了表示多個信號并列傳遞,圖1中所使用的空心箭頭,與用于表示1個信號的傳遞的細的箭頭標(biāo)記相應(yīng)。
接下來,對反電動勢反饋模式的通電相控制進行說明。如前所述,本方法是本領(lǐng)域公知的方法。換向控制塊26,在對三相繞組的各個繞組預(yù)測為各自的反電動勢的極性發(fā)生變化的期間中,進行通電控制,使該繞組的電流為零。電流為零的繞組中,電流的時間變化成分也在短時間后變?yōu)榱?,該繞組的兩端子間,也即U相端子線13與中性點端子線16之間或V相端子線14與中性點端子線16之間,或W相端子線15與中性點端子線16之間,出現(xiàn)因該繞組與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁通之間的相互作用所引起的反電動勢,因此能夠檢測出該反電動勢的極性變化的時序(零交叉時序),準(zhǔn)確識別轉(zhuǎn)子位置。該反電動勢反饋模式中,比較器閾值設(shè)定器30,在比較第1換向控制比較器28及第2換向控制比較器29雙方或單方的差動輸入信號時,設(shè)有若干的偏移(offset)。該偏移,根據(jù)差動輸入信號間的電位差是否達到給定值,來改變比較器28、29的輸出。換而言之,該偏移作為比較器的差動輸入信號所對應(yīng)的閾值發(fā)揮作用,防止零交叉時序的振動所產(chǎn)生的影響。通過換向控制塊26,電流及其時間變化為零的繞組電位差的零交叉時序經(jīng)端子線選擇塊27選擇,并經(jīng)第1換向控制比較器28以及第2換向控制比較器29,反饋給換向控制塊26,通過這樣能夠持續(xù)維持準(zhǔn)確的換向時序的控制。
另外,上述振動防止目的中,可以不設(shè)置偏移(閾值),可將鎖定電路設(shè)置在換向控制塊26的內(nèi)部,這種情況下不需要第2換向控制比較器29以及比較器閾值設(shè)定器30。另外,如果預(yù)先為每一相繞組準(zhǔn)備第1換向控制比較器28與第2換向控制比較器29的一方或雙方,便不需要端子線選擇塊27。通過設(shè)置端子線選擇塊27,起動模式與反電動勢反饋模式這雙方能夠兼用比較器。
接下來,對起動模式進行說明。在轉(zhuǎn)子剛起動后處于極低旋轉(zhuǎn)區(qū)域的情況下,作為起動模式進行工作。起動模式中,通過交替重復(fù)探索脈沖加載步驟、轉(zhuǎn)子位置探索步驟、以及為了給判明轉(zhuǎn)子位置的轉(zhuǎn)子施以起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩而給適當(dāng)?shù)亩ㄗ酉嗉虞d轉(zhuǎn)矩電流脈沖的起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩加載步驟,來進行起動加速。起動模式中,換向控制塊26選擇三相繞組的U相端子、V相端子以及W相端子中的兩個端子,來在兩端子間加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖。下面使用圖2,對轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載所對應(yīng)的響應(yīng)信號進行說明。另外,圖2的橫軸中所表示的電角顯示,將從U相端子向V向端子流通固定電流時轉(zhuǎn)子被鎖定的位置表示為150度,以后的說明中的圖3、圖5以及圖7的電角表示也一樣。
圖2為表示預(yù)先所得到的轉(zhuǎn)子位置的電角、與在U相繞組與V相繞組之間加載探索脈沖的情況下的響應(yīng)電壓之間的關(guān)系的圖。圖2的表示轉(zhuǎn)子位置的電角與響應(yīng)電壓之間的關(guān)系的曲線41,如下來得到。
(a)首先,每隔給定的間隔變化轉(zhuǎn)子位置的電角,將轉(zhuǎn)子設(shè)置在每給定間隔的各個電角的位置上。
(b)接下來,通過換向控制塊26有選擇地導(dǎo)通截止圖1中的驅(qū)動晶體管3以及驅(qū)動晶體管7,讓轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,在高電位側(cè)電源線1、驅(qū)動晶體管3、U相繞組10、中性點端子(共通端子)、V相繞組11、驅(qū)動晶體管7、電流檢測電阻18、以及低電位側(cè)電源線2的路線中流通。
(c)測定零電流的W相繞組的W相端子線15與中性點端子線16之間所產(chǎn)生的響應(yīng)電壓,作為與所設(shè)定的轉(zhuǎn)子位置的電角相對應(yīng)的響應(yīng)電壓得到。
(d)再通過上述(a)讓轉(zhuǎn)子位置的電角每次變化給定間隔,重復(fù)(b)以及(c)的步驟,能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子位置的電角所對應(yīng)的響應(yīng)電壓變化作為圖2的曲線41得到。另外,雖然圖2中轉(zhuǎn)子位置的電角所對應(yīng)的響應(yīng)電壓的變化表現(xiàn)為連續(xù)的曲線41,但實際上如上所述,是將對預(yù)先所設(shè)定的每一個電角得到的響應(yīng)電壓的點連接起來得到的。
另外,對于圖2中的虛線42將在后面說明。
接下來,使用圖2的表示響應(yīng)電壓相對轉(zhuǎn)子位置的電角的關(guān)系的曲線41,對根據(jù)所測定的響應(yīng)電壓檢測出轉(zhuǎn)子位置的方法進行說明。如圖2所示,表示響應(yīng)電壓相對轉(zhuǎn)子位置的電角的關(guān)系的曲線41,在電角120度附近(區(qū)域46)以及電角180度附近(區(qū)域45)中其絕對值最大,而此外的區(qū)域中幾乎檢測不出來。因此可知,根據(jù)所測定的響應(yīng)電壓,在轉(zhuǎn)子位置為電角120度附近或電角180度附近的情況下能夠確定出來。但是,由于相對響應(yīng)電壓,轉(zhuǎn)子位置的電角不一定一一對應(yīng),因此必須要能夠只對給定的絕對值以上的響應(yīng)電壓確定轉(zhuǎn)子位置。因此,預(yù)先設(shè)定正的閾值43與負的閾值44,通過這樣,在響應(yīng)電壓為正的閾值43以上的情況下(H電平信號),判斷為電角180度附近,在響應(yīng)電壓為負的閾值44以下的情況下(L電平信號),判斷為電角120度附近。
另外,圖2的表示轉(zhuǎn)子位置的電角與響應(yīng)電壓之間的關(guān)系的曲線42,如下來得到。
(a)首先,每隔給定的間隔變化轉(zhuǎn)子位置的電角,將轉(zhuǎn)子設(shè)置在每給定間隔的各個電角的位置上。
(b)接下來,通過換向控制塊26有選擇地導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4以及驅(qū)動晶體管6,讓轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,在高電位側(cè)電源線1、驅(qū)動晶體管4、V相繞組11、中性點端子、U相繞組10、驅(qū)動晶體管6、電流檢測電阻18、以及低電位側(cè)電源線2的路線中流通。
(c)測定零電流的W相繞組的W相端子線15與中性點端子線16之間所產(chǎn)生的響應(yīng)電壓,作為與所設(shè)定的轉(zhuǎn)子位置的電角相對應(yīng)的響應(yīng)電壓得到。
(d)再通過上述(a)讓轉(zhuǎn)子位置的電角每次變化給定間隔,重復(fù)(b)以及(c)的步驟,能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子位置的電角所對應(yīng)的響應(yīng)電壓變化作為圖2的曲線42得到。另外,雖然圖2中轉(zhuǎn)子位置的電角所對應(yīng)的響應(yīng)電壓的變化表現(xiàn)為連續(xù)的曲線42,但實際上如上所述,是將對預(yù)先所設(shè)定的每一個電角得到的響應(yīng)電壓的點連接起來得到的。
接下來,使用圖2的表示響應(yīng)電壓相對轉(zhuǎn)子位置的電角的關(guān)系的曲線42,對根據(jù)所測定的響應(yīng)電壓檢測出轉(zhuǎn)子位置的方法進行說明。如圖2所示,表示響應(yīng)電壓相對轉(zhuǎn)子位置的電角的關(guān)系的曲線42,在電角0度附近(區(qū)域48)以及電角300度附近(區(qū)域47)中其絕對值較大,而此外的區(qū)域中幾乎檢測不出來。因此可知,根據(jù)所測定的響應(yīng)電壓,在轉(zhuǎn)子位置為電角0度附近或電角300附近的情況下能夠確定出來。這種情況下與上述曲線41一樣,必須要能夠只對給定的絕對值以上的響應(yīng)電壓確定轉(zhuǎn)子位置。這里,設(shè)定與上述曲線41相同的正的閾值43與負的閾值44。通過這樣,在響應(yīng)電壓為正的閾值43以上的情況下(H電平信號),判斷為電角300度附近,在響應(yīng)電壓為負的閾值44以下的情況下(L電平信號),判斷為電角0度附近。
圖7表示的是,在三相的繞組中選擇2相加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,并通過沒有選擇的1相與中性點端子之間的響應(yīng)電壓所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域的圖。具體的說,將在U相繞組與V相繞組之間加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下(圖2)所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為上部的區(qū)域71~74。另外,將在V相繞組與W相繞組之間加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為中部的區(qū)域75~78。進而,將在W相繞組與U相繞組之間加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為下部的區(qū)域79~82。由于圖7的71~82的區(qū)域,分別表示約60度的電角區(qū)域,因此分別稱作電角60度期間。
圖14為本發(fā)明的實施方式1的轉(zhuǎn)子驅(qū)動方法中的轉(zhuǎn)子位置探索步驟的流程圖。
下面,使用圖14的流程圖對根據(jù)所測定的響應(yīng)電壓檢測出轉(zhuǎn)子位置的具體步驟進行說明。
(a)首先,由換向控制塊26導(dǎo)通驅(qū)動晶體管3以及驅(qū)動晶體管7,通過這樣,將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,從U相繞組10經(jīng)中性點端子通給V相繞組11(S01)。
(b)接下來,比較器閾值設(shè)定器30,將給定的正的閾值43供給第1換向控制比較器28,將給定的負的閾值44供給第2換向控制比較器29。此時端子線選擇塊27,通過換向控制塊26將W相端子線15與中性點端子線16輸入至比較器28及比較器29的同相輸入端子與反相輸入端子。
(c)此時,將比較器28的輸出與正的閾值43進行比較,判斷是否為正的閾值43以上(S02)。在輸出為正的閾值43以上的情況下,也即輸出H電平信號的情況下,得知轉(zhuǎn)子位置處于圖2的區(qū)域45所示的電角180度附近(S03)。
(d)另外,將比較器29的輸出與負的閾值44進行比較,判斷是否為負的閾值44以下(S04)。在輸出為負的閾值44以下的情況下,也即輸出L電平信號的情況下,得知轉(zhuǎn)子位置處于圖2的區(qū)域46所示的電角120度附近(S05)。
(e)在比較器28以及29的輸出不是上述的H電平信號或L電平信號的情況下,推定為轉(zhuǎn)子位于其他角度位置。
(f)這里,對于位于電角180度位置上的轉(zhuǎn)子,通過導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4以及8,能夠提供良好的起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,對于位于電角120度位置上的轉(zhuǎn)子,通過導(dǎo)通驅(qū)動晶體管3以及8,能夠提供良好的起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)上述的要點,選擇其他的兩端子的組合,加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,能夠檢測出位于另一個角度的情況下的轉(zhuǎn)子位置。下面,對從V相繞組11向U相繞組10通電的情況進行說明。
(a)首先,由換向控制塊26導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4以及驅(qū)動晶體管6,通過這樣,將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,從V相繞組11經(jīng)中性點端子通給U相繞組10(S06)。
(b)接下來,比較器閾值設(shè)定器30,將給定的正的閾值43供給第1換向控制比較器28,將給定的負的閾值44供給第2換向控制比較器29。這種情況下,端子線選擇塊27,通過換向控制塊26將W相端子線15與中性點端子線16輸入至比較器28及比較器29的同相輸入端子與反相輸入端子。
(c)此時,將比較器28的輸出與正的閾值43進行比較,判斷是否為正的閾值43以上(S07)。在輸出為正的閾值43以上的情況下,也即輸出H電平信號的情況下,得知轉(zhuǎn)子位置處于圖2的區(qū)域47所示的電角300度附近(S08)。
(d)另外,將比較器29的輸出與負的閾值44進行比較,判斷是否為負的閾值以下(S09)。在輸出為負的閾值44以下的情況下,也即輸出L電平信號的情況下,得知轉(zhuǎn)子位置處于圖2的區(qū)域48所示的電角0度附近(S10)。
(e)在比較器28以及29的輸出不是上述的H電平信號或L電平信號的情況下,推定為轉(zhuǎn)子位于其他角度位置。這種情況下,選擇U相端子與V相端子的組合以外的其他的兩端子的組,給所選擇的兩個端子加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖。
(f)另外,對于步驟S08中判斷為位于電角300度位置上的轉(zhuǎn)子,通過導(dǎo)通驅(qū)動晶體管5以及6,能夠提供良好的起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。另外,對于步驟S10中判斷為位于電角0度位置上的轉(zhuǎn)子,通過導(dǎo)通驅(qū)動晶體管5以及7,能夠提供良好的起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
接下來,對從V相繞組11向W相繞組12通電的情況進行說明。
(a)首先,在由換向控制塊26導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4以及驅(qū)動晶體管8的情況下,將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,從V相繞組11經(jīng)中性點端子通給W相繞組12(S11)。
(b)接下來,控制端子線選擇塊27,將U相端子線13與中性點端子線16輸入至比較器28以及比較器29的同相輸入端子與反相輸入端子。
(c)將比較器28的輸出與正的閾值43進行比較,判斷是否為正的閾值43以上(S12)。在輸出為正的閾值43以上的情況下,也即輸出H電平信號的情況下,判斷為轉(zhuǎn)子位置為300度附近(S13)。
(d)另外,將比較器29的輸出與負的閾值44進行比較,判斷是否為負的閾值44以下(S14)。在輸出為負的閾值44以下的情況下,也即輸出L電平信號的情況下,判斷為轉(zhuǎn)子位置為240度附近(S15)。
(e)在比較器28以及29的輸出不是上述的H電平信號或L電平信號的情況下,推定轉(zhuǎn)子位于其他角度位置。這種情況下,由換向控制塊26導(dǎo)通高電位側(cè)驅(qū)動晶體管與低電位側(cè)驅(qū)動晶體管的其他的組合,選擇另外的兩端子的組合,繼續(xù)實施探索脈沖加載步驟以及轉(zhuǎn)子位置探索步驟。
接下來,對從W相繞組12向V相繞組11通電的情況進行說明。
(a)首先,在由換向控制塊26導(dǎo)通驅(qū)動晶體管5以及驅(qū)動晶體管7的情況下,將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,從W相繞組12經(jīng)中性點端子通給V相繞組11(S16)。
(b)接下來,控制端子線選擇塊27,將U相端子線13與中性點端子線16輸入至比較器28以及比較器29的同相輸入端子與反相輸入端子。
(c)將比較器28的輸出與正的閾值43進行比較,判斷是否為正的閾值43以上(S17)。在輸出為正的閾值43以上的情況下,也即輸出H電平信號的情況下,判斷轉(zhuǎn)子位置為60度附近(S18)。
(d)另外,將比較器29的輸出與負的閾值44進行比較,判斷是否為負的閾值以下(S19)。在輸出為負的閾值44以下的情況下,也即輸出L電平信號的情況下,判斷轉(zhuǎn)子位置為120度附近(S20)。
(e)在比較器28以及29的輸出不是上述的H電平信號或L電平信號的情況下,推定轉(zhuǎn)子位于其他角度位置。這種情況下,由換向控制塊26導(dǎo)通高電位側(cè)驅(qū)動晶體管與低電位側(cè)驅(qū)動晶體管的其他組合,繼續(xù)實施轉(zhuǎn)子位置探索。
接下來,對從W相繞組12向U相繞組10通電的情況進行說明。
(a)首先,在由換向控制塊26導(dǎo)通驅(qū)動晶體管5以及驅(qū)動晶體管6的情況下,將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,從W相繞組12經(jīng)中性點端子通給U相繞組10(S21)。
(b)接下來,控制端子線選擇塊27,將V相端子線14與中性點端子線16輸入至比較器28以及比較器29的同相輸入端子與反相輸入端子。
(c)將比較器28的輸出與正的閾值43進行比較,判斷是否為正的閾值43以上(S22)。在輸出為正的閾值43以上的情況下,也即輸出H電平信號的情況下,判斷轉(zhuǎn)子位置為60度附近(S23)。
(d)另外,將比較器29的輸出與負的閾值44進行比較,判斷是否為負的閾值44以下(S24)。在輸出為負的閾值44以下的情況下,也即輸出L電平信號的情況下,判斷轉(zhuǎn)子位置為0度附近(S25)。
(e)在比較器28以及比較器29的輸出不是上述的H電平信號或L電平信號的情況下,推定轉(zhuǎn)子位于其他角度位置。這種情況下,由換向控制塊26導(dǎo)通高電位側(cè)驅(qū)動晶體管與低電位側(cè)驅(qū)動晶體管的其他組合,繼續(xù)實施轉(zhuǎn)子位置探索。
接下來,對從U相繞組10向W相繞組12通電的情況進行說明。
(a)首先,在由換向控制塊26導(dǎo)通驅(qū)動晶體管3以及驅(qū)動晶體管8的情況下,將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,從U相繞組10經(jīng)中性點端子通給W相繞組12(S26)。
(b)接下來,控制端子線選擇塊27,將V相端子線14與中性點端子線16輸入至比較器28以及比較器29的同相輸入端子與反相輸入端子。
(c)將比較器28的輸出與正的閾值43進行比較,判斷是否為正的閾值43以上(S27)。在輸出為正的閾值43以上的情況下,也即輸出H電平信號的情況下,判斷轉(zhuǎn)子位置為180度附近(S28)。
(d)另外,將比較器29的輸出與負的閾值44進行比較,判斷是否為負的閾值以下(S29)。在輸出為負的閾值44以下的情況下,也即輸出L電平信號的情況下,判斷轉(zhuǎn)子位置為240度附近(S30)。
(e)在比較器28以及29的輸出不是上述的H電平信號或L電平信號的情況下,推定轉(zhuǎn)子位于其他角度位置。這種情況下,由換向控制塊26導(dǎo)通高電位側(cè)驅(qū)動晶體管與低電位側(cè)驅(qū)動晶體管的其他組合,繼續(xù)實施轉(zhuǎn)子位置探索。
以上,雖然對包括加載極性加載6種轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,來檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況進行了說明,但基本上通過這6種轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時的響應(yīng)信號電平,能夠以足夠的精度來進行轉(zhuǎn)子位置判斷。另外,圖14中的第1相、第2相、第3相,并不僅限于上述例子,只要從U相、V相、W相這三相中適當(dāng)?shù)夭恢貜?fù)選擇就可以。雖然圖14所示的轉(zhuǎn)子位置探索步驟包括6次轉(zhuǎn)子位置探索步驟,但轉(zhuǎn)子位置一旦被判定,則立刻結(jié)束。另外,雖然還可以將圖14的流程用作第2次以后的轉(zhuǎn)子位置探索步驟,但根據(jù)后述的效率化的觀點,只在第1次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中使用,這樣更有效率。
另外,如圖15的流程圖所示,如果排除冗長性,則能夠根據(jù)4種轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時的響應(yīng)信號電平,進行轉(zhuǎn)子位置判斷。圖15為本發(fā)明的實施方式1的電動機驅(qū)動方法中的轉(zhuǎn)子位置探索步驟之另一例的流程圖。該圖15中的流程圖的各個步驟S31~S50,實質(zhì)上與圖14的流程圖的步驟S01~S20相對應(yīng),因此省略說明。圖15中的第1相、第2相以及第3相,可以從U相、V相、W相這3相中適當(dāng)?shù)責(zé)o重復(fù)選擇。雖然圖15所示的轉(zhuǎn)子位置探索步驟,包括4次轉(zhuǎn)子位置探索步驟,但轉(zhuǎn)子位置一旦判定,則立刻結(jié)束。雖然還可以將圖15的流程用作第2次以后的轉(zhuǎn)子位置探索步驟,但根據(jù)后述的效率化的觀點,只作為第1次的轉(zhuǎn)子位置探索步驟使用,這樣更有效率。圖15的流程結(jié)束之后,開始圖16的流程。另外,圖16的結(jié)束步驟以后,進入公知的反電動勢模式下的動作。
圖16為到滿足從第1次的起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟切換到反電動勢反饋模式的條件為止的流程圖。圖14的流程結(jié)束之后,開始圖16的流程。
(a)首先,根據(jù)由上一次轉(zhuǎn)子位置探索步驟得到的轉(zhuǎn)子位置的判斷結(jié)果,對相應(yīng)的相加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖(S51)。
(b)接下來,加載與判斷出上一次轉(zhuǎn)子位置的情況下加載的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖相同條件的探索脈沖(S52)。
(c)判斷沒有加載探索脈沖電流的相的繞組端子的響應(yīng)信號,是否為給定閾值之外(也即,為既非H電平信號又非L電平信號的狀態(tài)0)(S53)。在響應(yīng)信號與上一次相同的情況下(否狀態(tài)P或狀態(tài)N),判斷轉(zhuǎn)子存在于上次判斷的電角60度期間(S54)。之后返回步驟S51。
(c)另一方面,步驟S53中,在響應(yīng)信號為狀態(tài)0的情況下(是),判斷為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到下一個電角60度期間(S55),并判斷是否滿足反電動勢反饋模式切換條件(S56)。在滿足反電動勢反饋模式切換條件的情況下結(jié)束,之后進入公知的反電動勢反饋模式下的動作。另外,在不滿足切換條件的情況下,返回步驟S51。
以上,對轉(zhuǎn)子位置處于電角0度、120度、180度以及300度的情況下的起動旋轉(zhuǎn)脈沖的通電相進行了說明。在判斷轉(zhuǎn)子位置的電角為60度附近的情況下,通過導(dǎo)通驅(qū)動晶體管3與驅(qū)動晶體管7,能夠提供良好的起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。另外,在判斷轉(zhuǎn)子位置的電角為240度附近的情況下,通過導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4與驅(qū)動晶體管6,能夠提供良好的起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明中,若最初的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖所對應(yīng)的響應(yīng)結(jié)果,是比較器28的輸出為H電平信號、或比較器29的輸出為L電平信號,則即使不等待對其他繞組加載的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的響應(yīng),也能夠立即得知轉(zhuǎn)子位置。因此,能夠省略無助于轉(zhuǎn)子起動轉(zhuǎn)矩的多余的探索脈沖加載,只提供給定的起動脈沖,并能夠在總體上進行迅速的起動加速。
圖3為示意表示轉(zhuǎn)子位置探索脈沖與起動旋轉(zhuǎn)脈沖的加載的情形的時序圖之一例。圖3中,橫軸為時間軸,(a)、(b)、(c)分別在其縱軸中表示U相繞組電流、V相繞組電流以及W相繞組電流,(d)表示比較器28或比較器29的輸出結(jié)果,(e)表示轉(zhuǎn)子位置判斷結(jié)果。圖3的(d)中的符號P,表示比較器28的輸出為H電平信號的狀態(tài),N表示比較器29的輸出為L電平信號的狀態(tài),0表示比較器28的輸出不為H電平信號,并且比較器29的輸出不為L電平信號。另外,圖3的(e)中,各個數(shù)值240、300、0以及60,表示轉(zhuǎn)子位置的判斷結(jié)果分別為電角240度前后、300度前后、0度前后以及60度前后。
圖3中,作為第1次的轉(zhuǎn)子位置探索所需要的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS1,示出了需要3次脈沖加載的例子。該轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS1中,第1次從U相繞組10向V相繞組11通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,第2次從V相繞組11向U相繞組10通電,第3次從V相繞組11向W相繞組12通電。第1次、第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的通電中,轉(zhuǎn)子位置探索失敗,但通過第3次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖通電,第2換向控制比較器29的輸出變?yōu)長電平信號(狀態(tài)N),判斷轉(zhuǎn)子位置處于240度。保存此時的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖條件,同時為了給轉(zhuǎn)子施加適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩,導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4以及6,在起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SP1中加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
圖3的第2次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS2中,加載與上一次所保存的探索脈沖條件相同的探索脈沖。由于起動時一般轉(zhuǎn)速較低,因此轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到下一個電角60度期間的頻度,與轉(zhuǎn)子位置探索次數(shù)相比足夠低。因此,轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS2中,能夠立即再次得到L電平信號(狀態(tài)N)作為第2換向控制比較器29的輸出,判斷為與剛才的轉(zhuǎn)子位置相同的電角240度。保存此時的探索脈沖條件,同時為了給轉(zhuǎn)子施加適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩,導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4和6,在起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SP2中加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
圖3的第3次以及第4次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS3以及DS4,也根據(jù)該轉(zhuǎn)子位置判斷結(jié)果,導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4和6,加載第3次以及第4次起動旋轉(zhuǎn)脈沖步驟SP3以及SP4所示的起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
圖3的第5次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS5中,加載兩次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖。首先,第1次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載中,作為上一次所保存的探索脈沖條件,加載與轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS4相同的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,但此時作為第2換向控制比較器29的輸出沒有得到L電平信號。因此,作為第2次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,為了能夠探索出轉(zhuǎn)子位于從剛才所檢測出的轉(zhuǎn)子位置的電角240度旋轉(zhuǎn)了60度的位置300度上,導(dǎo)通驅(qū)動晶體管4以及6。這種情況下,從V相繞組11向U相繞組10通電。此時第1旋轉(zhuǎn)控制比較器28的輸出變?yōu)镠電平信號(狀態(tài)P),判斷轉(zhuǎn)子位置位于300度。保存此時的探索脈沖條件,同時為了給轉(zhuǎn)子施加適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩,導(dǎo)通驅(qū)動晶體管5和6,在起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SP5中加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
圖3的第6次以及第7次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS6以及DS7,也加載與轉(zhuǎn)子探索脈沖加載步驟DS5的第2次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖相同的探索脈沖,判斷轉(zhuǎn)子位置同樣位于電角300度。因此,第6次以及第7次起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SP6以及SP7中,也加載與起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SP5相同的起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
圖3的第8次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS8中,結(jié)果也由兩次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖構(gòu)成。首先,第1次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載中,作為上一次所保存的探索脈沖條件,加載與轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS7相同的探索脈沖,但此時作為第1換向控制比較器28的輸出沒有得到H電平信號。因此,作為第2次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,為了能夠探索出轉(zhuǎn)子位于從剛才所檢測出的轉(zhuǎn)子位置的電角300度旋轉(zhuǎn)了60度的位置360度也即0度上,導(dǎo)通驅(qū)動晶體管5以及6。這種情況下,從W相繞組12向U相繞組10通電。此時第2換向控制比較器29的輸出變?yōu)長電平信號(狀態(tài)N),判斷轉(zhuǎn)子位置位于0度。保存此時的探索脈沖條件,同時為了給轉(zhuǎn)子施加適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩,導(dǎo)通驅(qū)動晶體管5和7,來在起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SP8中加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
圖3的第9次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS9,也加載與轉(zhuǎn)子探索脈沖加載步驟DS8的第2次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖相同的探索脈沖,判斷轉(zhuǎn)子位置同樣位于電角300度。因此,第9次起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SP9中,也加載與起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SP8相同的起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
圖3的第10次轉(zhuǎn)子探索脈沖加載步驟DS10中,結(jié)果加載兩次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖。首先,第1次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載中,作為上一次所保存的探索脈沖條件,加載與轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS9相同的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,但此時作為第2換向控制比較器29的輸出沒有得到L電平信號。因此,作為第2次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,為了能夠探索出轉(zhuǎn)子位于從剛才所檢測出的轉(zhuǎn)子位置的電角0度旋轉(zhuǎn)了60度的位置60度上,導(dǎo)通驅(qū)動晶體管5以及7。這種情況下,從W相繞組12向V相繞組11通電。此時第1換向控制比較器28的輸出變?yōu)镠電平信號(狀態(tài)P),判斷轉(zhuǎn)子位置位于60度附近。
這里,從最初的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS1起,經(jīng)過確認到轉(zhuǎn)子的第1次電角60度正轉(zhuǎn)的第5次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS5、以及第2次確認到電角60度正轉(zhuǎn)的第8次轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS8,在第10次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟DS10中確認到第3次電角60度正轉(zhuǎn)。如果通過3次電角60度正轉(zhuǎn)判斷為旋轉(zhuǎn)起動成功,并在以后加載通常的加速轉(zhuǎn)矩,作為轉(zhuǎn)子位置的檢測方法就能夠使用反電動勢。如AP1的電流波形所示,能夠?qū)?qū)動晶體管3和7,對電流進行PWM控制來進行驅(qū)動。以后由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),因此如前所述,能夠通過公知的基于反電動勢的轉(zhuǎn)子位置檢測,來進行電動機驅(qū)動。
另外,雖然上述情況下,通過3次轉(zhuǎn)子的電角60度正轉(zhuǎn)判斷為旋轉(zhuǎn)起動成功,但也可以通過3次以外的次數(shù)的電角60度正轉(zhuǎn)來判斷為旋轉(zhuǎn)起動成功。另外,還可以根據(jù)關(guān)于起動旋轉(zhuǎn)脈沖電流的電角60度的正轉(zhuǎn)的間隔所得到的轉(zhuǎn)速達到給定值這一事件,來判斷旋轉(zhuǎn)起動成功。
另外,在從起動模式剛變成反電動勢反饋模式后的加速轉(zhuǎn)矩加載中,將用于檢測其分布(profile)形成以及反電動勢的零交叉的電流零期間,以根據(jù)起動模式中的電角每60度的電動機正轉(zhuǎn)周期預(yù)先預(yù)測到的反電動勢的零交叉的時刻設(shè)置。圖3中,檢測出AP1之后的零交叉。接收到電角60度區(qū)域被判斷為轉(zhuǎn)子位置后,例如,對應(yīng)當(dāng)在電角60度區(qū)域的中心時刻產(chǎn)生的W相繞組的反電動勢從正到負的零交叉進行檢測。在零交叉檢測期間的開始時,若尚沒有產(chǎn)生上述給定的零交叉則等待該零交叉的產(chǎn)生,根據(jù)它的產(chǎn)生來檢測出轉(zhuǎn)子的電角60度正轉(zhuǎn)。
換而言之,在等待W相繞組的反電動勢從正到負的零交叉的情況下,在反電動勢檢測期間開始時,如果W相繞組的反電動勢仍為正,則繼續(xù)零交叉檢測期間,直到產(chǎn)生給定的零交叉,在產(chǎn)生了給定的零交叉的時刻,認為產(chǎn)生了的的確確的零交叉。在反電動勢零交叉檢測期間的開始時,根據(jù)反電動勢信號的極性判明已經(jīng)產(chǎn)生了給定的零交叉的情況下,在反電動勢的零交叉檢測期間的開始時刻,設(shè)為零交叉時刻。也即,例如在等待W相繞組的反電動勢從正到負的零交叉的情況下,如果在檢測期間開始時W相繞組的反電動勢已經(jīng)為負,則認為立刻產(chǎn)生了零交叉。
對照圖4對反電動勢的零交叉檢測進行詳細說明。圖4的(a)為檢測反電動勢的零交叉的時序的示意圖,圖4(b)以及(c)分別示出了剛變化為反電動勢反饋模式之后的轉(zhuǎn)子位置位于時刻69以及時刻70處的情況下的電流分布。圖中的橫軸表示轉(zhuǎn)子位置或時間軸。該圖4(a)中,分別示出了上述電角60度期間61的中心角度位置62、初始位置63、以及最終位置64。另外,圖4的(a)中,示出了反電動勢零交叉檢測期間的進相成分65a以及65b,同時,反電動勢零交叉檢測期間,表示一直延長到反電動勢零交叉到來為止的區(qū)間66a以及66b。另外,分別示出了反電動勢零交叉檢測期間的開始時刻67a、67b以及結(jié)束時刻68a、68b。
另外,無傳感驅(qū)動中,需要對每一相形成用來檢測反電動勢的給定的零電流區(qū)間。將上述零電流區(qū)間中的給定的期間作為上述零交叉檢測期間,在比考慮識別為上述電角60度相當(dāng)期間的期間而預(yù)測到的下一個反電動勢零交叉時刻,早圖5中通過期間65a或期間65b所示的期間的時刻67a或67b,開始零交叉檢測期間。通過這樣在所預(yù)測的周期較長的情況下,也即所預(yù)測的轉(zhuǎn)速較低的情況下,逐次前進些許相位來漸漸修正預(yù)測值。另外,由于在所預(yù)測的周期較短的情況下,也即所預(yù)測的轉(zhuǎn)速較高的情況下,如上所述在給定的相中持續(xù)等待產(chǎn)生給定的反電動勢零交叉,因此結(jié)果相位延遲并在時刻68a或68b檢測出正確的反電動勢零交叉,來修正預(yù)測時刻。
通常,切換為反電動勢反饋模式的最近的起動模式中的電角60度正轉(zhuǎn)期間中的起動旋轉(zhuǎn)脈沖的次數(shù)足夠多,且變化為反電動勢反饋模式之后的轉(zhuǎn)子位置,位于該電角60度期間中的初期階段、例如時刻69中。此時,通電電流分布,如圖4(b)所示。接收剛才的轉(zhuǎn)子位置信息后,U相電流83a較為急劇地上升,V相電流84a較為急劇地下降,W相電流85a以比較平緩的斜率上升。之后,U相電流83a開始以比較平緩的斜率開始下降。這里的U相電流83a與W相電流85a等的平緩變化率,用來構(gòu)成在降低電動機振動以及噪聲中有效的斜坡狀電流。之后,U相電流83a變?yōu)榱悖経相電流83a穩(wěn)定為零為止的短時間的零電流區(qū)間經(jīng)過之后,馬上開始用來檢測U相中所出現(xiàn)的反電動勢的從正到負的零交叉的零交叉檢測期間。之后,在時刻62中檢測上述零交叉的結(jié)果是,U相電流進一步向負方向以較平緩的斜率開始下降。如上所述,變化為反電動勢反饋模式之后所產(chǎn)生的反電動勢的零交叉,可檢測出該電角60度期間的中間時刻62中產(chǎn)生的反電動勢零交叉,可以在電角約30度期間后的時刻62的附近,設(shè)定零交叉檢測期間。這種情況下,零交叉檢測期間,持續(xù)到檢測出零交叉為止,可正確檢測出零交叉時刻。
另外,設(shè)剛才的起動模式中的電角60度正轉(zhuǎn)期間中的起動旋轉(zhuǎn)脈沖的次數(shù)較少,且變化為反電動勢反饋模式之后的轉(zhuǎn)子位置位于該電角60度期間中的終點,例如時刻70處。此時,通電電流分布如圖4(c)所示。接收剛才的轉(zhuǎn)子位置信息后,U相電流83b較為急劇地上升,V相電流84b較為急劇地下降,W相電流85b以比較平緩的斜率上升。之后,U相電流83b開始以比較平緩的斜率開始下降。這里的U相電流83b與W相電流85b等的平緩變化率,用來構(gòu)成在降低電動機振動以及噪聲中有效的斜坡狀電流。之后,U相電流83b變?yōu)榱悖経相電流83b穩(wěn)定為零為止的短時間的零電流區(qū)間經(jīng)過之后,馬上開始用來檢測U相中所出現(xiàn)的反電動勢的從正到負的零交叉的零交叉檢測期間。這種情況發(fā)生在時刻62已經(jīng)產(chǎn)生了反電動勢零交叉之后,乍一看好像檢測出接下來到來的電角60度期間的中間時刻的零交叉較好,但相反,在起動模式中的電角60度正轉(zhuǎn)期間中的起動旋轉(zhuǎn)脈沖的次數(shù)足夠多的情況下,零交叉檢測期間會在電角90度相當(dāng)期間持續(xù),會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩降低的問題。因此優(yōu)選即使在剛切換到反電動勢反饋模式后的轉(zhuǎn)子位置位于時刻70的這種情況下,也等待該電角60度期間的反電動勢零交叉。此時,由于是已經(jīng)在時刻62產(chǎn)生反電動勢零交叉之后,因此一直到電角180度相當(dāng)期間后為止極性一定,根據(jù)該極性能夠判斷在反電動勢零交叉檢測開始時刻67b已經(jīng)產(chǎn)生反電動勢零交叉,而看作立刻檢測出了零交叉,形成下一個電角60度的分布。另外,這種情況下不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩降低。如前所述,通過將預(yù)測周期信息逐次縮短期間65b,終究能夠檢測出準(zhǔn)確的零交叉時刻。
另外,這里對相比較控制塊17進行說明。相比較控制塊17的具體例子,考慮圖12(a)、(b)、(c)中所示的電路結(jié)構(gòu)等。圖7中的區(qū)域71~78的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖如果能夠被加載,則可以沒有區(qū)域79~82的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖。因此,由于不將總流通探索脈沖加載電流的V相端子用作響應(yīng)信號檢測端子,因此圖12(a)中U相端子以及W相端子經(jīng)端子線選擇塊27與比較器28及比較器29相連接,能夠判斷轉(zhuǎn)子位置。另外,反電動勢反饋模式中,比較器28與比較器29的閾值回到零,或減小其絕對值,并分別與U相端子以及W相端子相連接,另外,只在反電動勢反饋模式中使用的比較器99與V相端子相連接。上述3個比較器的輸出傳遞給換向控制塊26。
另外,圖12(b)中,不使用端子線選擇塊27,各相各具有兩個輸入對專用轉(zhuǎn)子位置探索脈沖信號加載的響應(yīng)信號的比較器28U、28V、28W、29U、29V以及29W。反電動勢反饋模式中,對于上述比較器的閾值,將其絕對值降低或?qū)⑵淙コ瑏碛米鞣措妱觿荼容^用的比較器。
另外,圖12(c)中,只有1組比較器28及比較器29經(jīng)端子線選擇塊27,將對轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的響應(yīng)信號,從沒有加載上述探索脈沖的繞組端子讀出。反電動勢反饋模式中,對于上述比較器的閾值,將其絕對值降低或?qū)⑵淙コ瑏碛米鞣措妱觿荼容^用的比較器。此時反電動勢的零交叉,在預(yù)測到的其出現(xiàn)的時刻,經(jīng)端子線選擇塊27從給定的繞組端子檢測出來。
(實施方式2)本發(fā)明的實施方式2的電動機驅(qū)動方法,特征在于利用由轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的電流為給定值時的感應(yīng)作用產(chǎn)生的響應(yīng)信號值。圖5為表示在轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的電流水平互不相同的兩個情況下,從U相繞組端子往V相繞組端子加載了轉(zhuǎn)子位置探索脈沖時,零電流的W相繞組的W相端子線15與中性點端子線16之間所產(chǎn)生的響應(yīng)信號相對轉(zhuǎn)子位置的特性的圖。圖5中,轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流較高的情況下的響應(yīng)信號的特性表示為曲線51,示出了響應(yīng)信號特性51的主峰值52、主谷值53、副峰值54及副谷值55。另外,轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流較低的情況下的響應(yīng)信號的特性表示為曲線56,示出了響應(yīng)信號特性56的主峰值57、主谷值58、副峰值59、副谷值60。根據(jù)其結(jié)果,由于將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流設(shè)定得較高的情況下的副峰值54與副谷值55,比將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流設(shè)定得較低的情況下的副峰值59與副谷值60小,因此能夠?qū)⒄拈撝?3以及副的閾值44的絕對值的下限余量確保得較大。因此上述轉(zhuǎn)子位置檢測中,對給定的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流值進行控制,通過這樣減小零電流的繞組兩端所出現(xiàn)的響應(yīng)電壓信號形狀的副峰值以及副谷值的大小,從而能夠更加準(zhǔn)確地判斷轉(zhuǎn)子位置。也即,轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的加載方法,基本上來說,是通過所選擇的高電位側(cè)驅(qū)動晶體管與低電位側(cè)驅(qū)動晶體管的導(dǎo)通,在繞組端子間將給定電壓加載給定時間,而根據(jù)使用圖5的上述討論的結(jié)果,本實施方式中如下來進行。
圖1中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖指令發(fā)生器31,為了決定上述響應(yīng)信號的讀取時刻設(shè)定轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的閾值電流值。起動模式中的換向控制塊26,將為了加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖而選擇的驅(qū)動晶體管,通過來自PWM導(dǎo)通脈沖產(chǎn)生塊24的脈沖來PWM導(dǎo)通。使用圖6對該情形進行說明。圖6(a)、(b)以及(c),分別表示轉(zhuǎn)子位置探索電流、比較器29的輸出信號以及換向控制塊內(nèi)的保存信號。通過加載而開始流通的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流,如圖6(a)所示,由電流檢測電阻18監(jiān)控,其經(jīng)過放大器19之后的信號,在轉(zhuǎn)矩比較塊23中與轉(zhuǎn)子位置探索脈沖指令發(fā)生器31所設(shè)定的值進行比較,如果轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流值達到了給定值Ith,則換向控制塊26將該瞬間86的時刻中的比較器28以及比較器29的輸出結(jié)果讀取,之后轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流被PWM斷開。假設(shè)轉(zhuǎn)子位置位于0度處。此時如圖6(b)所示,考慮到伴隨著轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的增加,比較器28的輸出誤檢測出圖5所示的副峰值59,產(chǎn)生振動。根據(jù)電流水平會產(chǎn)生振動的期間87與88中所示的輸出,存在穩(wěn)定的期間。在相當(dāng)于比較器輸出穩(wěn)定的電流區(qū)域的期間88中所包括的時刻86,換向控制塊26保存比較器輸出,通過這樣能夠防止誤判斷轉(zhuǎn)子位置。
(實施方式3)本發(fā)明的實施方式3的電動機驅(qū)動方法中,特征在于在加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖時,從哪一相繞組向哪一相繞組通電,以及優(yōu)先選擇哪兩相的繞組組合,按照給定的順序進行。在加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖時,從哪一相繞組向哪一相繞組通電,通過選擇高電位側(cè)驅(qū)動晶體管與低電位側(cè)驅(qū)動晶體管來決定。圖7為表示在三相繞組中選擇兩相的串聯(lián)繞組來加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下,能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置的電角的角度位置的圖。
(i)從U相繞組向V相繞組通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況下所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為區(qū)域71和72。
(ii)另外,從V相繞組向U相繞組通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況下所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為區(qū)域73和74。
(iii)從V相繞組向W相繞組通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況下所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為區(qū)域75和76。
(iv)從W相繞組向V相繞組通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況下所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為區(qū)域77和78。
(v)從W相繞組向U相繞組通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況下所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為區(qū)域79和80。
(vi)從U相繞組向W相繞組通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況下所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,表示為區(qū)域81和82。
從圖7可以得知,不需要進行上述所有模式的探索脈沖加載。區(qū)域71~74、區(qū)域75~78或區(qū)域79~82的任一個中,由于4個能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置,彼此之間位置的重復(fù)較少因此效率較高。因此,最好選擇這3種組合中的1個,在第1遍的轉(zhuǎn)子位置探索步驟中的第1次的探索脈沖、以及通過第1次的探索脈沖無法判斷轉(zhuǎn)子位置的情況下的第2次的探索脈沖的加載中使用。如果第2次的探索脈沖加載中仍然無法完成轉(zhuǎn)子位置的判斷,可以將其他組合的探索脈沖,在第3次的探索脈沖以及通過第3次的探索脈沖無法判斷轉(zhuǎn)子位置的情況下的第4次的探索脈沖的加載中使用。但如前所述,在第2遍以后的轉(zhuǎn)子位置探索步驟中,第1次的探索脈沖,使用與在第1遍的最后轉(zhuǎn)子位置探索步驟中能夠判斷轉(zhuǎn)子位置的探索脈沖相等的探索脈沖,在它不能判斷轉(zhuǎn)子位置的情況下,第2次的探索脈沖,使用能夠?qū)D(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)了60度電角的情況下的轉(zhuǎn)子位置進行判斷的探索脈沖。
另外,圖7中,通過從U相繞組向V相繞組進行轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的加載所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域71和72、通過從V相繞組向W相繞組進行轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的加載所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域75和76、以及通過從W相繞組向U相繞組進行轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的加載所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域79和80,互相之間能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的重復(fù)較少。因此,如果將其中的兩種探索脈沖電流的加載,各進行一次并總共進行兩次,此時的轉(zhuǎn)子位置掌握率,與像上述那樣在一對端子間在正方向以及反方向上加載轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況相比,也可以說是同樣的程度。接下來,如果用于轉(zhuǎn)子位置檢測的第3次探索脈沖電流加載,在上述兩個種類中的一方的電流加載相間,進行反方向的電流脈沖加載,第4次電流加載,在上述兩個種類中的另一方的電流加載相間,進行反方向的電流脈沖加載,則能夠掌握所有的轉(zhuǎn)子位置。也即,如圖15的流程圖所示,作為一例,如果轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的加載,首先從U相繞組向V相繞組進行,接下來從V相繞組向W相繞組進行,進而從V相繞組向U相繞組進行,之后從W相繞組向U相繞組進行,便能夠早期掌握轉(zhuǎn)子位置。另外,如果將該步驟變更一部分,將轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的加載,首先從U相繞組向V相繞組進行、接著從V相繞組向W相繞組進行、再從W相繞組向U相繞組進行、從V相繞組向U相繞組進行,也能夠掌握轉(zhuǎn)子位置。這種情況下,V相在第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流加載中是起源點(source),在第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流加載中是吸入點(sink)。如果第2次的探索脈沖電流加載中,V相也還是起源點,則第1次的電流加載與第2次的電流加載中能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置的電角的區(qū)域,為圖7的區(qū)域71、72、77、78,重復(fù)較大且轉(zhuǎn)子位置的早期檢測率降低。
同樣,通過從V相繞組向U相繞組進行轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的加載所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域73和74、通過從W相繞組向V相繞組進行轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的加載所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域77和78、以及通過從U相繞組向W相繞組進行轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的加載所能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域81和82,彼此之間能夠檢測出的轉(zhuǎn)子位置的重復(fù)較少。因此,如果將其中的兩種探索脈沖電流的加載各進行一次并合計進行兩次,此時的轉(zhuǎn)子位置掌握率,與像上述那樣在一對端子間加載正方向以及反方向的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況相比,可以說毫不遜色。接下來,如果用于轉(zhuǎn)子位置檢測的第3次探索脈沖電流加載,在上述兩個種類中的一方的電流加載相間,進行反方向的電流脈沖加載,第4次探索脈沖電流加載,在上述兩個種類中的另一方的電流加載相間,進行反方向的電流脈沖加載,就能夠掌握所有的轉(zhuǎn)子位置。
(實施方式4)本發(fā)明的實施方式4的電動機驅(qū)動方法,特征在于起動旋轉(zhuǎn)脈沖的加載方法。根據(jù)轉(zhuǎn)子位置判斷的結(jié)果,給應(yīng)當(dāng)通電的相加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖。使用圖8對起動旋轉(zhuǎn)脈沖的加載方法進行說明。至此的說明中,轉(zhuǎn)子位置探索脈沖以及起動旋轉(zhuǎn)脈沖如圖8(a)所示,分別由1個脈沖91以及92構(gòu)成。但是,特別是存在加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖的期間增長,伴隨有過大的電流上升的情況,有時可靠性上會發(fā)生問題。因此,該電動機驅(qū)動方法中,特征在于,如圖8(b)的脈沖94所示的那樣,進行PWM驅(qū)動。通過這樣的PWM脈沖,根據(jù)來自起動脈沖指令發(fā)生器32的轉(zhuǎn)矩指令值,若達到了電流峰值將PWM關(guān)斷(off),經(jīng)過給定時間之后再將PWM導(dǎo)通(on),通過這樣能夠保持幾乎恒定的電流水平,維持可靠性。至于轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,也可以如圖8(b)的脈沖93所示,對電流值進行PWM控制,在轉(zhuǎn)子位置的誤檢測防止中很有效。
另外,以上基本討論的是探索脈沖電流的大小存在增大傾向的情況下的響應(yīng)信號,這里對在探索脈沖電流的大小存在減小傾向的情況下也能夠進行轉(zhuǎn)子位置檢測進行說明。圖13為表示探索脈沖的響應(yīng)信號的特性相對轉(zhuǎn)子位置的電角的圖。圖中的橫軸表示轉(zhuǎn)子位置的電角,縱軸為響應(yīng)信號。圖13與圖2的情況相同,表示在從U相繞組向V相繞組通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況下,該脈沖電流存在增加傾向時沒有加載電流的W相的繞組中所出現(xiàn)的響應(yīng)信號41,同時,表示出了在從U相繞組向V相繞組通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的情況下,該脈沖電流存在減少傾向時沒有加載電流的W相的繞組中所出現(xiàn)的響應(yīng)信號41*。
由于響應(yīng)信號作為電感與電流變化的乘積檢測出來,因此在轉(zhuǎn)子位于同一個位置時所出現(xiàn)的響應(yīng)信號41*與響應(yīng)信號41極性相反。也即,對于響應(yīng)信號41*與響應(yīng)信號41的閾值設(shè)定,如果一方采用正的閾值設(shè)定,便對另一方采用負的閾值設(shè)定。因此,例如圖8(b)的脈沖93中,PWM導(dǎo)通后PWM被關(guān)斷的期間中,能夠檢測出極性相反的響應(yīng)信號。也即,如果設(shè)圖8(b)為轉(zhuǎn)子位置位于240度處時,從V相端子向W相端子方向流通轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況的話,則此時作為U相繞組10的響應(yīng)信號,在期間95中比較器29的輸出變?yōu)長電平信號,這一點已經(jīng)說明過,但由于期間96中比較器28的輸出變?yōu)镠電平信號,因此也可對此進行利用。
(實施方式5)本發(fā)明的實施方式5的電動機驅(qū)動方法的特征在于,對用來與轉(zhuǎn)子位置探索步驟中的響應(yīng)信號進行比較的閾值進行設(shè)定。由于用來與響應(yīng)信號進行比較的適當(dāng)?shù)拈撝惦娖接颍螂妱訖C的不同而變動,因此需要對每一個電動機調(diào)整為適當(dāng)?shù)闹怠H绻撝颠^高,由于例如圖2所示的能夠檢測的轉(zhuǎn)子位置的區(qū)域45~48的各個角度范圍變窄,因此產(chǎn)生了無法判斷的轉(zhuǎn)子位置的范圍(判斷死點),另一方面如果閾值過低,就有可能將副峰值或副谷值誤判斷為主峰值或主谷值。因此,實施方式5的電動機驅(qū)動方法中,將初始閾值的絕對值設(shè)定得大些。在即使進行圖14所示的6種轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的加載,比較器28以及比較器29的輸出也既非H電平信號又非L電平信號的情況下,即無法判斷轉(zhuǎn)子位置的情況下,對閾值進行自調(diào)整。例如,將閾值的絕對值降低給定值之后,再次回到轉(zhuǎn)子位置探索步驟。這樣,識別出了死點的存在的結(jié)果是,是能夠消除死點。更新自己調(diào)整過的閾值電平。在內(nèi)部具有非易失性存儲器的情況下,能夠?qū)⑦m當(dāng)化了的閾值保存在內(nèi)部,以后則能夠迅速進行轉(zhuǎn)子位置探索。該閾值電平更新的步驟,可以插入到圖14的路線97以及圖15的路線98的途中。
圖18為包含閾值的自調(diào)整的上述電動機驅(qū)動方法的流程圖。該圖18,將圖14~圖17所示的轉(zhuǎn)子位置探索步驟一般化,同時加入了對轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的響應(yīng)信號所對應(yīng)的上述閾值的絕對值水平的減小步驟。另外,在無論上述閾值的可變結(jié)果如何,都沒有提高轉(zhuǎn)子位置檢測精度的情況下,增加往通過同步運轉(zhuǎn)來起動的同步起動模式的遷移步驟,以及往基于檢測與電動機旋轉(zhuǎn)相伴的反電動勢得到的轉(zhuǎn)子位置信息的反電動勢反饋模式下的運轉(zhuǎn)切換的切換步驟。
(a)判斷轉(zhuǎn)速是否為給定值以上(S71)。在轉(zhuǎn)速不是給定值以上的情況下,判斷為轉(zhuǎn)速為零或極低的速度,即為起動模式,進入下個步驟S72。另外,在轉(zhuǎn)速為給定值以上的情況下,判斷為能夠通過反電動勢反饋模式來驅(qū)動,進入步驟S79。另外,圖16以及圖17中,雖然只是說“反電動勢反饋模式切換條件”,但這里,將更為具體的轉(zhuǎn)速作為切換條件。
(b)接下來,將所加載的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的模式數(shù)P初始化。具體的說,將0代入到P(P=0)(S72)。
(c)接下來,遞增所加載的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的模式數(shù)P。具體的說,將P自身加1之后得到的值,代入到P(P=P+1)(S73)。
(d)加載第P個模式的探索脈沖(S74)。
(e)判斷檢測相輸出是否是能夠確定轉(zhuǎn)子位置的水平(S75)。在輸出是H電平信號或L電平信號的情況下,能夠判斷轉(zhuǎn)子位置,加載與所判斷的轉(zhuǎn)子位置相應(yīng)的起動旋轉(zhuǎn)脈沖(S81)。重復(fù)轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟與起動脈沖加載步驟,直到轉(zhuǎn)速達到給定值(起動模式)。之后返回步驟S71。
(f)判斷是否實施了所有模式的脈沖加載(P=Po?)(S76)。這里的Po是所有模式的數(shù)目。另外,圖14的情況相當(dāng)于Po=6,圖15的情況相當(dāng)于Po=4。
(g)判斷比較器閾值的絕對值是否達到了下限值(S77)。在閾值的絕對值達到了下限值的情況下,由于閾值的絕對值無法進一步降低,因此通過在定子中產(chǎn)生給定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場來進行電動機起動的同步起動模式進行起動(S82)。該同步起動模式中,雖然起動速度較慢,但即使轉(zhuǎn)子位置不明也能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的起動。之后,回到步驟S71。另外,在沒有達到下限值的情況下,進入步驟S78。
(h)將閾值的絕對值降低給定值(S78)。如果就算將比較器閾值的絕對值降低了給定值,經(jīng)過一輪的模式加載也無法判斷轉(zhuǎn)子位置,便再次將比較器閾值的絕對值不斷逐次降低給定值。該比較器閾值的絕對值的降低步驟只要沒有判斷出轉(zhuǎn)子位置便進行重復(fù),直到S77中判斷比較器閾值的絕對值達到下限值為止。之后返回步驟S71。
(i)如果步驟S71中判斷轉(zhuǎn)速達到了給定值,便將比較器閾值的絕對值設(shè)為與反電動勢反饋模式相適的給定值(S79)。接下來,進行反電動勢反饋模式下的運轉(zhuǎn)(S80)。之后返回步驟S71。
通過以上,能夠一邊對閾值實施自調(diào)整,一邊消除轉(zhuǎn)子位置的判斷死點,來進行電動機驅(qū)動。
(實施方式6)本發(fā)明的實施方式6的電動機驅(qū)動方法,特征在于,在即使進行給定的轉(zhuǎn)子位置判斷,也無法判斷轉(zhuǎn)子位置的情況下,加載突跳脈沖(kickpulse)來讓轉(zhuǎn)子變位。上述轉(zhuǎn)子位置判斷中的死點,從全部電角來看是非常少的,因此該電動機驅(qū)動方法中,在即使進行給定的轉(zhuǎn)子位置判斷,也無法完成轉(zhuǎn)子位置判斷的情況下,加載給定的突跳脈沖來將轉(zhuǎn)子稍稍從現(xiàn)狀位置稍稍變位。通過這樣,由于轉(zhuǎn)子從死點脫離,因此之后能夠判斷到轉(zhuǎn)子位置。這種情況下的突跳脈沖,由一組包括至少1個加載給定值以上的轉(zhuǎn)矩的脈沖的多個脈沖構(gòu)成。例如,如果加載彼此相差90度的相位的兩種脈沖,在設(shè)最大轉(zhuǎn)矩為1時,至少能夠加載0.71的轉(zhuǎn)矩?;蛘?,如果加載彼此相差60或120度相位的3種脈沖,在設(shè)最大轉(zhuǎn)矩為1時,至少能夠加載0.87的轉(zhuǎn)矩。另一例是,如果加載彼此相差60度或120度相位的兩種脈沖,在設(shè)最大轉(zhuǎn)矩為1時,至少能夠加載0.50的轉(zhuǎn)矩。以上,彼此相差60度或120度相位的脈沖的組合,可以通過在圖1的3個相繞組端子中任選的兩個端子間加載電流脈沖的組合來準(zhǔn)備。另外,相差90度相位的脈沖,可以通過第1次在3個相繞組端子中任選的兩個端子間加載電流脈沖,同時第2次在將上述兩個端子捆束后得到的端子、與剩下的1端子間加載電流脈沖來準(zhǔn)備。該突跳脈沖加載步驟,可以插入到圖14的路線97或圖15的路線98中。
(實施方式7)本發(fā)明的實施方式7的電動機驅(qū)動方法,特征在于,通過估計轉(zhuǎn)速來進行從起動模式往反電動勢反饋模式的切換。上述實施方式中,對起動模式中通常,轉(zhuǎn)子的60度電角的正轉(zhuǎn)順次進行的情況進行了說明。這在電動機負荷為通常的大小,且對其加載標(biāo)準(zhǔn)化了的起動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的情況下得到滿足。除了這樣的通常大小的負荷,在對應(yīng)更輕的負荷的情況下,同樣的起動旋轉(zhuǎn)脈沖中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變高,一下子會產(chǎn)生120度或180度的轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn),不滿足電角60度的轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)確認條件,無法進行平滑的加速。這種情況下,先測定每60度電角的轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)間的周期,如果檢測到據(jù)此估計的轉(zhuǎn)速為給定值以上,便得知轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較快。這種情況下,作出給定時間的全相通電斷開狀態(tài),測量至少1相的零交叉間隔或多相的零交叉間隔,通過這樣能夠估算準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速。根據(jù)所估算的轉(zhuǎn)速,設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令分布及反電動勢檢測期間,以后置為反電動勢反饋模式。通過這樣,不但在通常負荷時,在輕負荷時也能夠進行穩(wěn)定的電動機起動以及加速驅(qū)動。
另外,與上述同樣,在負荷較輕等情況下,在起動模式中無法進行平滑的加速時,由于探索脈沖有時也會供給旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,因此如果限定其電流值及持續(xù)時間或脈沖寬度,便能夠在輕負荷時的探索脈沖中不產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。另外,限定起動旋轉(zhuǎn)脈沖的電流值及持續(xù)時間或脈沖寬度,對防止產(chǎn)生120度或180度的轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn),滿足電角60度的轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)確認條件也很有效。這如實施方式4所述,能夠通過控制起動旋轉(zhuǎn)脈沖的電流值來實現(xiàn)。
(實施方式8)本發(fā)明的實施方式8的電動機驅(qū)動方法,特征在于起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟兼作轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟。圖10為示意表示將圖3中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟合理化的時序圖之一例。圖10中,橫軸為時間軸,(a)、(b)、(c)中,其縱軸分別表示U相繞組電流、V相繞組電流以及W相繞組電流,(d)表示比較器28或比較器29的輸出結(jié)果,(e)表示轉(zhuǎn)子位置判斷結(jié)果。實施方式8的電動機驅(qū)動方法中,第1次的起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD1中,從V相端子向U相端子方向的起動旋轉(zhuǎn)脈沖電流加載,兼作第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟。
起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD1~SD3中,雖然來自W相的響應(yīng)信號的大小較小,可認為轉(zhuǎn)子位置位于對應(yīng)電角60度的位置、對應(yīng)120度的位置、對應(yīng)180度的位置、以及對應(yīng)240度的位置的任意一處,但判斷為轉(zhuǎn)子沒有旋轉(zhuǎn)、位于與以前相同的電角240的位置。該轉(zhuǎn)子位置的判斷方法,雖然所能夠檢測出的電角的精度較粗,但按照通過1次的起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)給定的電角這一條件,能夠正確進行。
第4次的起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD4中,來自W相的響應(yīng)信號變?yōu)檎拈撝狄陨希袛酁檗D(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)60度電角到300度位置,從W相端子向U相端子通電,作為第5次的起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD5。雖然起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD5、SD6中,可認為轉(zhuǎn)子位置位于對應(yīng)電角120度的位置、對應(yīng)180度的位置、對應(yīng)240度的位置、以及對應(yīng)300度的位置的任意一處,但通過與起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD1~SD3中的判斷相同的要領(lǐng),判斷為沒有發(fā)生電角60的正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子位于電角300度的位置上。
第7次的起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD7中,來自V相的響應(yīng)信號變?yōu)樨摰拈撝狄韵?,判斷為轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)60度電角到電角0度位置。接下來,第8次的起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD8中,從W相端子向V相端子方向加載電流。圖10中例示了最終通過起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟DS9確認第3次的電角60度正轉(zhuǎn),以后切換到反電動勢反饋模式。
圖17為該電動機驅(qū)動方法的流程圖。
(a)首先,對由上次轉(zhuǎn)子位置探索步驟得到的轉(zhuǎn)子位置的判斷結(jié)果所對應(yīng)的相,加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖(S61)。另外,由于該起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟兼作轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟,因此省略了圖16中的探索脈沖加載的步驟。
(b)判斷沒有加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖電流的相的繞組端子的響應(yīng)信號是否為給定閾值以外(也即既非H電平信號又非L電平信號的狀態(tài)0)(S62)。在響應(yīng)信號與上一次相同的情況下(否狀態(tài)P或狀態(tài)N),判斷轉(zhuǎn)子存在于上一次判斷的電角60度期間(S63)。之后返回步驟S61。
(c)另一方面,步驟S62中,在響應(yīng)信號為狀態(tài)0的情況下(是),判斷為轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)到了下一個電角60度期間(S64),判斷是否滿足反電動勢反饋模式切換條件(S65)。在滿足反電動勢反饋模式切換條件的情況下,結(jié)束,之后進入公知的反電動勢反饋模式下的動作。另外,在不滿足切換條件的情況下,回到步驟S61。
通過本實施方式8的電動機驅(qū)動方法,由于取代無助于轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,使用起動旋轉(zhuǎn)脈沖,因此能夠提高起動時的加速度。
(實施方式9)本發(fā)明的實施方式9的電動機驅(qū)動方法,其特征在于,在起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟中,加載控制峰值電流值的PWM驅(qū)動脈沖。圖11為表示實施方式9的電動機驅(qū)動方法中的起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟的時序圖之一例。該圖11與圖10一樣,對圖3中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟進行了合理化。圖11中橫軸為時間軸,(a)、(b)、(c)中,其縱軸分別表示U相繞組電流、V相繞組電流以及W相繞組電流,(d)表示比較器28或比較器29的輸出結(jié)果,(e)表示轉(zhuǎn)子位置判斷結(jié)果。圖10中,起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD1~SD4的起動旋轉(zhuǎn)脈沖,是分別孤立的脈沖列,而圖11中,如起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD11~SD13各自的電流波形所示,為峰值電流值得到控制的PWM驅(qū)動期間。實施方式9中,圖11(d)的實線箭頭表示脈沖電流的絕對值的增加區(qū)間。如果起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD11中的上述增加期間中所出現(xiàn)的響應(yīng)信號為正的閾值以上,表示轉(zhuǎn)子處于300度的位置上。同樣,如果起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD12以及SD13中的上述增加期間中所出現(xiàn)的響應(yīng)信號為負的閾值以下以及正的閾值以上,就分別表示轉(zhuǎn)子處于0度的位置以及60度的位置上。另外,圖11(d)的虛線箭頭表示脈沖電流的絕對值的減少區(qū)間。如果起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD11中的上述減少期間中所出現(xiàn)的響應(yīng)信號為負的閾值以下,表示轉(zhuǎn)子處于300度的位置上。同樣,如果起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟SD12以及SD13中的上述減少期間中所出現(xiàn)的響應(yīng)信號為正的閾值以上以及負的閾值以下,就分別表示轉(zhuǎn)子處于0度的位置以及60度的位置上。另外,可以使用上述脈沖電流的增加期間中所出現(xiàn)的響應(yīng)信號以及減少期間中所出現(xiàn)的響應(yīng)信號中的任意一方響應(yīng)信號,或者也可以使用雙方的響應(yīng)信號,來進行轉(zhuǎn)子位置的判斷。本實施方式9的電動機驅(qū)動方法中,加載用于起動旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩的脈沖電流連續(xù),能夠比圖10所示的實施方式8進一步提高起動時的加速度。
以上,雖然根據(jù)各個實施方式對本發(fā)明進行了說明,但本發(fā)明并不僅限于上述具體例子,還包括基于本發(fā)明的要點的其他具體例子,本發(fā)明的要點通過各個權(quán)利要求來表示。
本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置以及電動機驅(qū)動方法,通過實現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置判斷,來實現(xiàn)穩(wěn)定且高速的起動速度,有助于系統(tǒng)的高速起動。另外,即使在起動時負荷變動的情況下,也能夠極大地提高起動速度。另外,這些控制能夠通過低成本來容易地實現(xiàn),在廉價、穩(wěn)定且高性能的無傳感器電動機驅(qū)動裝置中非常有用。
權(quán)利要求
1.一種電動機驅(qū)動裝置,是無轉(zhuǎn)子位置傳感器的多相電動機驅(qū)動裝置,具有轉(zhuǎn)子;多相的繞組;共通端子,由上述各個繞組的兩端端子中一方端子被星形連線而得到;上側(cè)驅(qū)動晶體管及下側(cè)驅(qū)動晶體管,被分別對上述繞組的上述共通端子以外的每個端子連接;換向控制機構(gòu),其在上述各個繞組的上述共通端子以外的上述端子中選擇兩個端子,并將對應(yīng)的一對上側(cè)驅(qū)動晶體管以及下側(cè)驅(qū)動晶體管置為導(dǎo)通狀態(tài);轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),在上述所選擇的兩個端子間加載探索脈沖;以及,比較機構(gòu),其根據(jù)上述各個繞組的上述共通端子以外的上述端子中未被選擇的端子與上述共通端子之間所出現(xiàn)的對應(yīng)上述探索脈沖加載的響應(yīng)信號,檢測出轉(zhuǎn)子位置。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于上述比較機構(gòu),將上述響應(yīng)信號與給定的閾值進行比較,來檢測出轉(zhuǎn)子位置。
3.如權(quán)利要求2所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于還具有給出正的閾值與負的閾值中的至少一方,作為上述閾值的機構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于還具有上述閾值的可變機構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于還具有用來將上述比較機構(gòu)切換至上述各個繞組的端子來進行使用的端子線選擇機構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于還具有對起動時的極低旋轉(zhuǎn)區(qū)域的起動模式中的起動旋轉(zhuǎn)脈沖電流的峰值進行控制的指令機構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于還具有對起動模式中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的峰值進行控制的指令機構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于還具有用來獲知起動模式中的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流達到了給定值的電流指令機構(gòu);以及,在上述脈沖電流值超過了上述電流指令的時刻,將換向控制比較器的輸出傳遞至換向控制塊的傳遞機構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于上述比較機構(gòu),具有將上述響應(yīng)信號與正的閾值進行比較的第1比較機構(gòu);以及,將上述響應(yīng)信號與負的閾值進行比較的第2比較機構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于上述比較機構(gòu),可在上述起動模式、和能夠檢測出由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的反電動勢來進行換向控制的反電動勢反饋模式這雙方中兼用。
11.如權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),在所選擇的第1組的2端子間,沿著第1方向加載第1次探索脈沖;在通過對應(yīng)上述第1次探索脈沖的響應(yīng)信號,無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在所選擇的第2組的2端子間,沿著第1方向加載第2次探索脈沖;在通過對應(yīng)上述第2次探索脈沖的響應(yīng)信號,無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在上述第1組的2端子間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第3次探索脈沖;在通過對應(yīng)上述第3次探索脈沖的響應(yīng)信號,無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在上述第2組的2端子間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第4次探索脈沖;或者,在通過對應(yīng)上述第2次探索脈沖的響應(yīng)信號無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在上述第2組的2端子間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第3次探索脈沖;在通過對應(yīng)上述第3次探索脈沖的響應(yīng)信號無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,在上述第1組的2端子間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第4次探索脈沖。
12.如權(quán)利要求11所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),將加載第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所選擇的第1組的兩個相以及加載第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所選擇的第2組的兩個相之間彼此共同的相如下設(shè)定,在上述第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流起源點的情況下,在上述第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流吸入點;在上述第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流吸入點的情況下,在上述第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流起源點。
13.如權(quán)利要求12所述的電動機驅(qū)動裝置,其特征在于轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),在上述第1組的兩端子以及上述第2組的兩端子中,必定選擇特定相的組合作為1個相的兩個端子。
14.一種盤驅(qū)動系統(tǒng),其特征在于,具有如權(quán)利要求1~13中的任一項所述的電動機驅(qū)動裝置;以及,由上述電動機驅(qū)動裝置控制,對盤進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的電動機。
15.一種電動機驅(qū)動方法,用于無轉(zhuǎn)子位置傳感器的多相電動機驅(qū)動裝置,該電動機驅(qū)動裝置具有轉(zhuǎn)子;多相的繞組;共通端子,由上述各個繞組的兩端端子中一方端子被星形連線而得到;上側(cè)驅(qū)動晶體管及下側(cè)驅(qū)動晶體管,被分別對上述繞組的上述共通端子以外的每個端子連接;以及換向控制機構(gòu),將一對上述上側(cè)驅(qū)動晶體管及上述下側(cè)驅(qū)動晶體管置為導(dǎo)通狀態(tài),該電動機驅(qū)動方法,包括探索脈沖加載步驟,在上述轉(zhuǎn)子的起動時,在上述各個繞組的上述共通端子以外的上述端子中選擇2個端子,并對上述所選擇的上述2個端子間加載用于探索轉(zhuǎn)子位置的探索脈沖;轉(zhuǎn)子位置檢測步驟,根據(jù)上述探索脈沖加載步驟中,上述各個繞組的上述共通端子以外的上述端子中未被選擇的端子與上述共通端子之間所出現(xiàn)的響應(yīng)信號,檢測出轉(zhuǎn)子位置;以及,起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟,根據(jù)所檢測出的上述轉(zhuǎn)子位置加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖。
16.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,在無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,至少要反復(fù)進行上述探索脈沖加載步驟。
17.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過第1次的探索脈沖無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,對第1次的探索脈沖加載時所選擇的兩個端子間加載第2次的探索脈沖,該第2次的探索脈沖在上述第1次的相反方向上加載電流。
18.如權(quán)利要求17所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過上述第2次的探索脈沖也無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,選擇與上述第1次及上述第2次的探索脈沖加載時不同的兩個端子的組,并在上述所選擇的兩個端子間加載第3次的探索脈沖。
19.如權(quán)利要求18所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過上述第3次的探索脈沖也無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,對上述第3次的探索脈沖加載時所選擇的兩個端子間加載第4次的探索脈沖,該第4次的探索脈沖在上述第3次的相反方向上加載電流。
20.如權(quán)利要求19所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過上述第4次的探索脈沖也無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,選擇與上述第1次至上述第4次的探索脈沖加載時不同的兩個端子的組,并在上述所選擇的兩個端子間加載第5次的探索脈沖。
21.如權(quán)利要求20所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過上述第5次的探索脈沖也無法檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,對第5次的探索脈沖加載時所選擇的兩個端子間加載第6次的探索脈沖,該第6次的探索脈沖在上述第5次的相反方向上加載電流。
22.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,檢測出上述轉(zhuǎn)子位置的情況下,進行上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟來將上述各個步驟執(zhí)行一遍之后,執(zhí)行第2遍的探索脈沖加載步驟、轉(zhuǎn)子位置檢測步驟、起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟。
23.如權(quán)利要求22所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于第N遍的探索脈沖加載步驟中,對在第N-1遍能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置時的剛才的探索脈沖加載步驟的加載時所選擇的兩個端子,加載與在上述第N-1遍能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置時的剛才的探索脈沖相同的探索脈沖,來作為第1次的探索脈沖,其中N為2以上的整數(shù)。
24.如權(quán)利要求23所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述第2遍的探索脈沖加載步驟中加載上述第1次的探索脈沖后,上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,上述探索脈沖加載步驟中,將能夠檢測以下位置的探索脈沖作為第2次的探索脈沖加載,該位置為從上述第1遍的轉(zhuǎn)子位置檢測步驟檢測出的轉(zhuǎn)子位置起旋轉(zhuǎn)60度電角后的位置。
25.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在不滿足用來從起動模式切換成反電動勢反饋模式的給定條件的情況下,在根據(jù)起動模式中生成的上述轉(zhuǎn)子的正轉(zhuǎn)間的間隔估算出的轉(zhuǎn)速超過給定值時,在給定時間保持全相通電斷開的狀態(tài),并設(shè)置根據(jù)至少1相的反電動勢零交叉間的間隔估算出的轉(zhuǎn)矩指令分布以及反電動勢檢測期間,來切換成反電動勢反饋模式。
26.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在不滿足用來從起動模式切換成反電動勢反饋模式的給定條件的情況下,降低探索脈沖的電流峰值水平。
27.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在不滿足用來從起動模式切換成反電動勢反饋模式的給定條件的情況下,縮短探索脈沖加載期間或探索脈沖PWM加載期間之一。
28.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,通過將上述探索脈沖的響應(yīng)信號與給定的閾值進行比較,來判斷轉(zhuǎn)子位置。
29.如權(quán)利要求28所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,設(shè)定上述閾值。
30.如權(quán)利要求29所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,在無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,變更上述閾值,來再次從上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟起重復(fù)。
31.如權(quán)利要求30所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于存儲上述變更后的閾值。
32.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,還包括突跳脈沖加載步驟,在無法檢測出轉(zhuǎn)子位置的情況下,判斷為轉(zhuǎn)子位置位于死點處,為了讓轉(zhuǎn)子位置從上述死點改變,加載給定次數(shù)的突跳脈沖,上述突跳脈沖加載步驟之后,再次從轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟起重復(fù)。
33.如權(quán)利要求32所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述突跳脈沖加載步驟中的上述給定次數(shù)的突跳脈沖,由彼此相差約90度相位的兩種加載脈沖構(gòu)成。
34.如權(quán)利要求32所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述給定次數(shù)的突跳脈沖,由彼此相差約60度或120度相位的兩種或三種加載脈沖構(gòu)成。
35.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖,由將電流峰值控制為給定值的給定期間的連續(xù)PWM脈沖構(gòu)成。
36.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖,由將電流峰值控制為給定值的給定期間的連續(xù)PWM脈沖構(gòu)成。
37.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,根據(jù)電流增加中的響應(yīng)信號和電流減少中的響應(yīng)信號的一方響應(yīng)信號或雙方響應(yīng)信號,來判斷轉(zhuǎn)子位置。
38.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述起動模式中檢測到上述轉(zhuǎn)子的給定正轉(zhuǎn)次數(shù)的情況下,從上述起動模式切換到上述反電動勢反饋模式。
39.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于在上述起動模式中檢測到轉(zhuǎn)速達到給定值的情況下,從上述起動模式切換到上述反電動勢反饋模式,其中上述轉(zhuǎn)速基于上述轉(zhuǎn)子的60度電角正轉(zhuǎn)的間隔。
40.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述起動模式中,反映出上述轉(zhuǎn)子的60度電角正轉(zhuǎn)的間隔,來進行上述反電動勢模式的最初的通電分布控制。
41.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,將上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流達到給定值時的響應(yīng)信號的比較結(jié)果,用于轉(zhuǎn)子位置的判斷。
42.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置檢測步驟中,在以上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖所對應(yīng)的中性點電位為基準(zhǔn)的響應(yīng)信號,大于給定的正的閾值、或小于給定的負的閾值的情況下,判斷轉(zhuǎn)子位置。
43.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述起動模式中,作為剛通過確認到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到下個60度電角期間而立刻從起動模式切換到反電動勢反饋模式后的反電動勢,等待上述60度期間的中間期間中所產(chǎn)生的給定相繞組的反電動勢零交叉。
44.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于只在第1遍的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,最多進行4次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載。
45.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于只在第1遍的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,最多進行6次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載。
46.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,將特定的兩相順序作為響應(yīng)信號的檢測相。
47.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,將特定的1相以及此外的未特定的1相,順序作為響應(yīng)信號的檢測相。
48.如權(quán)利要求46或47所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,選擇上述兩相的響應(yīng)信號的檢測相中的第1檢測相時,對上述第1檢測相之外的兩相間,沿著第1方向加載第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;接下來,在選擇第2檢測相時,對上述第2檢測相之外的兩相間,沿著第1方向加載第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;進而,在選擇上述第2檢測相時,對上述第2檢測相之外的兩相間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第3次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;進而,在選擇上述第1檢測相時,對上述第1檢測相之外的兩相間,沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第4次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;或者,選擇上述第1檢測相,來對上述第1檢測相之外的兩相間沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第3次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖;接下來,選擇上述第2檢測相,來對上述第2檢測相之外的兩相間沿著與上述第1方向反方向的第2方向,加載第4次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖。
49.如權(quán)利要求48所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,將加載第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所選擇的第1檢測相以外的第1組的兩個相、以及加載第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖的情況下所選擇的第2檢測相以外的第2組的兩個相之間彼此共同的相如下設(shè)定,在上述第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流起源點的情況下,在上述第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流吸入點;在上述第1次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流吸入點的情況下,在上述第2次的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載時將其設(shè)為電流起源點。
50.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟中,通過所輸入的轉(zhuǎn)矩指令控制上述轉(zhuǎn)子位置探索脈沖電流的峰值。
51.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟中,通過所輸入的轉(zhuǎn)矩指令控制上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖電流的峰值。
52.如權(quán)利要求15所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于作為上述轉(zhuǎn)子位置探索步驟的結(jié)果,將加載起動旋轉(zhuǎn)脈沖的上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖加載步驟,兼作下一遍的轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載步驟。
53.如權(quán)利要求52所述的電動機驅(qū)動方法,其特征在于上述起動旋轉(zhuǎn)脈沖,由將電流峰值控制為給定值的給定期間的連續(xù)PWM驅(qū)動脈沖構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠以較低成本來縮短從起動模式到切換成反電動勢反饋模式的起動期間,并提高起動速度的電動機驅(qū)動裝置以及電動機驅(qū)動方法。無轉(zhuǎn)子位置傳感器的多相電動機驅(qū)動裝置具有轉(zhuǎn)子;多相的繞組;共通端子,由各個繞組的兩端端子中一方端子被星形連線而得到;上側(cè)及下側(cè)驅(qū)動晶體管,被分別對繞組的共通端子以外的每個端子連接;換向控制機構(gòu),其在各個繞組的共通端子以外的端子中選擇兩個端子,并導(dǎo)通對應(yīng)的一對上側(cè)及下側(cè)驅(qū)動晶體管;轉(zhuǎn)子位置探索脈沖加載機構(gòu),在所選擇的兩個端子間加載探索脈沖;比較機構(gòu),其根據(jù)各個繞組的共通端子以外的端子中未被選擇的端子與共通端子之間所出現(xiàn)的對應(yīng)探索脈沖加載的響應(yīng)信號,檢測出轉(zhuǎn)子位置。
文檔編號H02P6/18GK1901359SQ200610107779
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者山本泰永, 森英明, 黑島伸一, 五十嵐祥晃 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社