CN101317326B - 用于驱动2-相srm电机的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于驱动2-相SRM的装置和方法。该方法包括：在初始驱动时，根据对转子位置的检测结果由初始化传感器初始化2-相SRM；以及根据检测到的转子位置由驱动传感器正常驱动2-相SRM。因此，当2-相SRM被高速驱动时，产生足量的转矩。该装置包括：初始化传感器，用于检测2-相SRM的每个相位的每个位置，并且根据检测到的结果产生初始化传感器信号；驱动传感器，用于检测2-相SRM的每个相位的每个位置，并且根据检测到的结果产生驱动传感器信号；以及微处理器，用于在初始驱动时，根据初始化传感器信号初始驱动2-相SRM，并且在正常驱动时，根据驱动传感器信号正常驱动2-相SRM。
Description
技术领域
本发明涉及一种2-相SRM(开关磁阻电机)，并且更特别地，涉及一种分别将初始化传感器用于初始驱动以及将驱动传感器用于正常驱动的用于驱动2-相SRM的装置和方法。
背景技术
在用于驱动2-相SRM的传统方法中，使用两个位置传感器来检测转子的各个位置，并且所产生的传感器信号用于初始化并驱动每个相位。
图1为示意性示出用于检测2-相SRM的传感器信号的结构的示意图。
如图中所示，所述2-相SRM包括：4极定子10；2-相转子11；转子轴12，连接于转子11的中心，用于传递所述转子的旋转运动，2-相百叶窗(shutter)13，可转动地连接到转子轴12上；1-相传感器14a和2-相传感器14b，其用于检测百叶窗13的位置；以及传感器信号产生器15，其用于根据1-相传感器14a和2-相传感器14b所检测到的信号产生1-相传感器信号和2-相传感器信号。
百叶窗13的每个相位(phase)具有120°的角度，并且两个相位之间形成了60°的角度。
1-相传感器14a和2-相传感器14b之间形成90°的角度，并且所述1-相传感器14a和2-相传感器14b被定位在百叶窗13上。
在用于驱动SRM的传统方法中，当百叶窗13随着转子11的转动而转动时，传感器14a和14b检测百叶窗13的每个相位的每个位置。接着，传感器14a和14b将检测到的位置传递给传感器信号产生器15，从而产生1-相传感器信号和2-相传感器信号。
也就是，1-相传感器和2-相传感器分别检测转子的每个相位的每个位置，接着微处理器(未示出)产生对应于传感器信号的1-相信号和2-相信号。因此，电流被提供给SRM的每个相位的每个绕组以产生转矩。
图2到图5根据传统技术中的2-相SRM的转子的每个位置示出传感器信号。
如图中所示，当转子11逆时针旋转时，连接到转子轴12的百叶窗13开始旋转。1-相传感器14a和2-相传感器14b检测百叶窗13的位置以检测转子11的位置。因此，传感器信号产生器15产生每个相位的传感器信号。
参照图2到图5，当转子11被对准时，百叶窗13位于0°的角度。
图2显示当百叶窗13定位在0°到30°的范围内时高的1-相传感器信号S1和高的2-相传感器信号S2。
图3显示当百叶窗13定位在30°到90°的范围内时高的1-相传感器信号S1和低的2-相传感器信号S2。
图4显示当百叶窗13定位在90°到120°的范围内时高的1-相传感器信号S1和高的2-相传感器信号S2。
图5显示当百叶窗13定位在120°到180°的范围内时低的1-相传感器信号S1和高的2-相传感器信号S2。
微处理器(未示出)产生每个相位的每个传感器信号并且调整所产生的信号的每个脉冲宽度，从而驱动SRM。
图6是显示根据传统技术的SRM驱动转矩的曲线。
如图中所示，根据图2A到图2D中所示的第一传感器信号和第二传感器信号对1-相信号和2-相信号进行调制，以将上述信号输入到所述2-相SRM的每个绕组内，其中该1-相信号具有在一个360°周期的0°到120°和180°到360°的停留时间，该2-相信号相对于1-相信号延迟90°。从而产生如图3的曲线所示的转矩。
然而，传统技术存在下列问题。因为1-相传感器初始化并且正常驱动1-相，2-相传感器初始化并且正常驱动2-相，所以在正常驱动模式中出现初始转矩时(例如图3中的t1、t2和t3)，没有将足量的电流提供给SRM的每个相位的每个绕组。因此，没有产生足够的转矩，从而不能正常地驱动SRM。
也就是，当2-相SRM被高速驱动时，必须在初始点之前的点增加每个相位信号，以产生足量的转矩。然而，在传统技术中，在初始驱动模式和正常驱动模式下，1-相传感器和2-相传感器在相同的位置检测传感器信号，从而产生每个相位信号和用于驱动SRM的信号。因此，在高速驱动SRM时没有产生足量的转矩。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于驱动2-相SRM的装置和方法，其能够分别通过初始化传感器进行初始驱动以及通过驱动传感器进行正常驱动。
为了达到这些目的，本发明提供了一种用于驱动2-相开关磁阻电机的装置，包括：初始化传感器，用于检测2-相开关磁阻电机的每个相位的每个位置，并且根据检测到的结果产生初始化传感器信号；驱动传感器，用于检测所述2-相开关磁阻电机的每个相位的每个位置，并且根据检测到的结果产生驱动传感器信号；振荡器，用于根据1-相信号产生第一脉冲宽度调制信号，根据2-相信号产生第二脉冲宽度调制信号；乘法单元，用于将所述1-相信号与所述第一脉冲宽度调制信号相乘从而产生1-相驱动信号，将所述2-相信号与所述第二脉冲宽度调制信号相乘从而产生2-相驱动信号；以及微处理器，用于在初始驱动时根据所述初始化传感器信号来初始驱动所述2-相开关磁阻电机，并且在正常驱动时根据所述驱动传感器信号正常驱动所述2-相开关磁阻电机。
本发明还提供了一种用于驱动2-相开关磁阻电机的方法，包括：通过初始化传感器检测每个相位的每个位置，并且在初始驱动时根据检测到的结果初始化所述2-相开关磁阻电机；以及通过驱动传感器检测每个相位的每个位置，并且在正常驱动时根据检测到的结果正常驱动所述2-相开关磁阻电机，其中初始化所述2-相开关磁阻电机包括：通过所述初始化传感器检测转子的每个位置，并且根据检测到的结果产生初始化传感器信号；根据所述初始化传感器信号产生1-相信号，并且产生相位与所述1-相信号相差90°的2-相信号；根据所述1-相信号产生第一脉冲宽度调制信号，根据所述2-相信号产生第二脉冲宽度调制信号；以及将所述1-相信号与所述第一脉冲宽度调制信号相乘从而产生1-相初始化信号，将所述2-相信号与所述第二脉冲宽度调制信号相乘从而产生2-相初始化信号。
附图说明
图1是示意性示出用于检测每个传感器信号的2-相SRM的结构图；
图2到图5是示出根据2-相SRM的转子的每个位置的传感器信号的视图；
图6是示出根据传统技术中的2-相SRM驱动方法的转矩的曲线；
图7是示出根据本发明用于驱动2-相SRM的装置的结构的方块图；
图8是示出根据本发明的用于驱动2-相SRM的装置在初始驱动时每个部分的波形；
图9是示出根据本发明的用于驱动2-相SRM的装置在正常驱动时每个部分的波形；以及
图10是示出根据本发明的用于驱动2-相SRM的方法的流程图。
具体实施方式
图7是示出根据本发明的用于驱动2-相SRM的装置布局的方块图。
如图中所示，根据本发明的用于驱动2-相SRM的装置包括：初始化传感器71a、驱动传感器71b、微处理器72、振荡器73以及乘法单元74。
初始化传感器71a在初始驱动时检测2-相SRM的转子位置，并且根据检测到的结果输出初始化传感器信号。
驱动传感器71b在正常驱动时检测2-相SRM的转子位置，并且根据检测到的结果输出驱动传感器信号。
微处理器72根据从初始化传感器71a输出的初始化传感器信号和从驱动传感器71b输出的驱动传感器信号产生1-相信号和2-相信号。
当2-相SRM在初始驱动后具有比预设rpm大的rpm时，微处理器72正常驱动2-相SRM。
微处理器72在初始驱动时根据初始化传感器信号产生1-相信号和2-相信号，以及在正常驱动时根据驱动传感器信号产生1-相信号和2-相信号。
2-相信号与1-相信号之间具有90°的相位差。
振荡器73根据微处理器72产生的1-相信号和2-相信号产生脉冲宽度调制信号。此外，乘法单元74将1-相信号和2-相信号与脉冲宽度调制信号相乘，从而产生用于驱动SRM的信号(初始化信号和驱动信号)。
将初始化传感器71a定位为使初始化传感器信号可以在1-相电感分布(inductance profile)或2-相电感分布的未对准位置和对准位置之间停留。
将驱动传感器71b定位为能够使驱动传感器信号在1-相电感分布或2-相电感分布的未对准位置之前升高。
优选地，将驱动传感器定位为能够使驱动传感器信号在初始化传感器信号之前的10°到30°处升高。
振荡器73在初始驱动时产生单脉冲宽度调制信号，并且在正常驱动时产生第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号。
在SRM的正常模式时，第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号的停留时间可以根据SRM的驱动速度而改变，并且可以在被延迟一预设延迟时间之后增加。
乘法单元74可以软件方式或以硬件方式在微处理器72实现。
图8是示出根据本发明的用于驱动2-相SRM的装置在初始驱动时每个部分的波形。
如图中所示，将初始化传感器定位在百叶窗上以使初始化传感器信号可以在1-相电感分布的未对准位置和对准位置之间具有停留时间，从而产生最大初始化转矩。
微处理器根据初始化传感器信号产生1-相信号，并产生与1-相信号相比具有90°相位差的2-相信号，以及根据该1-相信号或该2-相信号产生脉冲宽度调制(PWM)信号。
1-相信号、2-相信号以及脉冲宽度调制信号相乘，从而产生1-相驱动信号和2-相驱动信号。
图9是示出根据本发明的用于驱动2-相SRM的装置在正常驱动时每个部分的波形。
如图中所示，为了在转矩发生的时间点(1-相电感分布的未对准的时间点)提供足量的电流给SRM，将驱动传感器定位在百叶窗上，以使驱动传感器信号能够在1-相电感分布的未对准位置之前的一预设角度处升高。
优选地，使驱动传感器信号在初始化传感器信号前的10°到30°处升高。
微处理器根据驱动传感器信号产生1-相信号，产生与1-相信号相比具有90°相位差的2-相信号，并且根据该1-相信号或该2-相信号产生第一脉冲宽度调制(PWM)信号和第二脉冲宽度调制信号。
为了增强2-相SRM驱动速度的可变特性，第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号的各个停留时间是可变的并且可以升高一预设延迟时间。
图10是示出根据本发明的用于驱动2-相SRM的方法的流程图。
如图中所示，根据本发明的用于驱动2-相SRM的方法包括：利用初始化传感器71a产生1-相信号和2-相信号(S61)；根据1-相信号或2-相信号产生脉冲宽度调制信号(S62)；将1-相信号、2-相信号与脉冲宽度调制信号相乘，从而产生1-相初始化信号和2-相初始化信号(S63)；通过1-相初始化信号和2-相初始化信号初始化2-相SRM(S64)；在SRM被初始驱动之后，判断2-相SRM的rpm是否大于预设rpm(S65)；如果SRM的rpm大于预设rpm，则通过驱动传感器71b产生1-相信号和2-相信号(S66)；根据1-相信号和2-相信号产生第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号(S67)；将1-相信号和2-相信号与第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号相乘，从而产生1-相驱动信号和2-相驱动信号(S68)；以及通过1-相相驱动信号和2-相驱动信号驱动SRM(S69)。
下面将说明根据本发明的用于驱动2-相SRM的方法和装置操作。
在初始驱动时，初始化传感器71a检测转子的位置，以根据检测到的结果产生初始化传感器信号，从而将它应用到微处理器72。
接着，微处理器72根据初始化传感器71a提供的初始化传感器信号产生1-相信号和2-相信号(S61)。
接着，振荡器73根据1-相信号和2-相信号产生第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号(S62)。
接着，乘法单元74将从微处理器72输出的1-相信号和2-相信号与从振荡器73输出的第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号彼此相乘，从而产生1-相初始化信号和2-相初始化信号(S63)。
通过1-相初始化信号和2-相初始化信号初始驱动2-相SRM(S64)。
接着，微处理器72检测2-相SRM的rpm，并且判断检测到的rpm是否大于预设rpm(S65)。如果2-相SRM的rpm大于预设rpm，则驱动传感器71b检测到转子的位置，并且根据检测到的转子位置，产生1-相信号和2-相信号(S66)。
接着，振荡器73根据1-相信号和2-相信号分别产生第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号(S67)。
接着，乘法单元74将从微处理器72输出的1-相信号和2-相信号与从振荡器73输出的第一脉冲宽度调制信号及第二脉冲宽度调制信号彼此相乘，从而产生1-相驱动信号和2-相驱动信号(S68)。
通过1-相驱动信号和2-相驱动信号驱动2-相SRM(S69)。
在本发明中，在初始驱动时通过初始化传感器检测转子的位置来初始驱动SRM的2-相，并且在正常驱动时，通过驱动传感器检测转子的位置来正常驱动该SRM的2-相。
根据本发明的用于驱动2-相SRM的装置和方法具有下列效果。
初始化传感器在初始驱动时将2-相SRM的每个相位(1-相和2-相)初始化，以及驱动传感器在正常驱动时驱动2-相SRM的每个相位。因此，当高速驱动2-相SRM时，产生足量的转矩。
具体参看本发明的优选实施例，其实例在所附附图中示出。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的精神或范围内，很明显可以对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖所附权利要求书及其等效物的范围内提供的所有本发明的修改和变型。
Claims (13)
1.一种用于驱动2-相开关磁阻电机的装置，包括：
初始化传感器，用于检测2-相开关磁阻电机的每个相位的每个位置，并且根据检测到的结果产生初始化传感器信号；
驱动传感器，用于检测所述2-相开关磁阻电机的每个相位的每个位置，并且根据检测到的结果产生驱动传感器信号；
振荡器，用于根据1-相信号产生第一脉冲宽度调制信号，根据2-相信号产生第二脉冲宽度调制信号；
乘法单元，用于将所述1-相信号与所述第一脉冲宽度调制信号相乘从而产生1-相驱动信号，将所述2-相信号与所述第二脉冲宽度调制信号相乘从而产生2-相驱动信号；以及
微处理器，用于在初始驱动时根据所述初始化传感器信号来初始驱动所述2-相开关磁阻电机，并且在正常驱动时根据所述驱动传感器信号正常驱动所述2-相开关磁阻电机。
2.根据权利要求1所述的装置，其中如果所述2-相开关磁阻电机的转速大于预设转速，则所述微处理器将所述2-相开关磁阻电机的驱动模式从初始驱动转换为正常驱动。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述微处理器在初始驱动时根据所述初始化传感器信号产生1-相信号和2-相信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述2-相信号的相位与所述1-相信号的相位相差90°。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述微处理器在正常驱动时根据所述驱动传感器信号产生1-相信号和2-相信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述2-相信号的相位与所述1-相信号的相位相差90°。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述初始化传感器被定位为使所述初始化传感器信号在1-相电感分布或2-相电感分布的未对准位置和对准位置之间停留。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动传感器被定位为使所述驱动传感器信号在1-相电感分布的未对准位置或2-相电感分布的未对准位置之前升高。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述驱动传感器被定位为使所述驱动传感器信号在所述初始化传感器信号之前的10°到30°处升高。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一脉冲宽度调制信号和所述第二脉冲宽度调制信号的每个停留时间是根据所述2-相开关磁阻电机的驱动速度而变化的。
11.根据权利要求1所述的装置，其中乘法单元可以软件方式或以硬件方式在所述微处理器处实现。
12.一种用于驱动2-相开关磁阻电机的方法，包括：
通过初始化传感器检测每个相位的每个位置，并且在初始驱动时根据检测到的结果初始化所述2-相开关磁阻电机；以及
通过驱动传感器检测每个相位的每个位置，并且在正常驱动时根据检测到的结果正常驱动所述2-相开关磁阻电机，
其中初始化所述2-相开关磁阻电机包括：
通过所述初始化传感器检测转子的每个位置，并且根据检测到的结果产生初始化传感器信号；
根据所述初始化传感器信号产生1-相信号，并且产生相位与所述1-相信号相差90°的2-相信号；
根据所述1-相信号产生第一脉冲宽度调制信号，根据所述2-相信号产生第二脉冲宽度调制信号；以及
将所述1-相信号与所述第一脉冲宽度调制信号相乘从而产生1-相初始化信号，将所述2-相信号与所述第二脉冲宽度调制信号相乘从而产生2-相初始化信号。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括在初始驱动所述2-相开关磁阻电机之后，当所述2-相开关磁阻电机的转速大于预设转速时，正常驱动所述2-相开关磁阻电机。
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