CN104579036B - 双模式驱动方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开一种双模式驱动方法及装置，提供具霍尔传感器的永磁马达，其中永磁马达的电流以方波控制模式启动后，电流会切换在弦波控制模式下。包括有开关装置、方波产生器、弦波产生器、以及方波与弦波电流的选择开关，其一端连接该开关装置。经由本公开第一增益放大器、第二增益放大器、第一电流转换器、以及第二电流转换器，所输出的方波电流命令、以及弦波电流命令，当该转速信息低于一设定值，切换至高于该设定值时，或是当该转速信息高于一设定值，切换至低于该设定值时，该永磁马达具有相同的转速、以及相同的转距，并使行车速度维持平顺感。

Description

双模式驱动方法及装置
技术领域
本公开一种双模式驱动方法及装置，特别是永磁马达在切换在方波、以及弦波控制模式下，产生转矩连续，并使车速达到平顺度的一种双模式驱动方法及装置。
背景技术
已知技术的霍尔传感器的永磁马达，电流以方波控制模式启动后，但为维持高速运转，霍尔传感器的永磁马达，电流会切换在弦波控制模式下；已知技术双模式驱动的方波控制模式与弦波控制模式，其中，切换前方波控制模式的电流振幅以及周期，切换后弦波控制模式的电流振幅以及周期，由于未考虑切换前、以及换后，会产生转拒不连续、以及转速不平顺的因素，如图1所示，因此已知技术的双模式驱动转换并未加以限制切换前、以及换后的电流振幅。图1中，横轴表为时间轴，切换前以及切换后的瞬间，如时间T1点，切换前电流以方波控制模式，切换后电流以弦波控制模式，会输出转矩不连续的突波，同时永磁马达驱动的车子的行进速度也无法平顺，因而产生顿挫感。
已知技术，如Brushless AC drive using an axial flux synchronous motorwith low resolution position sensors，F.Giulii Capponi，G.De Donato and L.DelFerraro，2004.此案启动使用方波后，利用估计角度完成弦波技术，只利用转速信息切换模式，解决启动阶段无法正确换相问题，以速度最小阈值切换。
已知技术，如PM brushless drives with low-cost and low-resolutionposition sensors，J.X.Shen，and Z.Q.Wong，2004.此案启动使用方波后，利用估计角度完成弦波技术，但只利用转速信息切换模式，解决负载对位置估计造成影响。
已知技术，如Sinusoidal current drive system of permanent magentsynchronous motor with low resolution position sensors，S.Morimoto，andY.Takeda，1996.此案启动使用方波后，利用估计角度完成弦波技术，只利用转速信息切换模式。解决启动阶段无法正确换相问题，当启动完成且要达到一定阈值速度时才使位置估计准确。
发明内容
本公开提供一种双模式驱动方法及装置，其考虑霍尔传感器的永磁马达，切换前方波控制模式与切换后弦波控制模式，相应电流转换运算的关联，解决已知技术切换前、以及切换后的瞬间，会输出转矩不连续的突波，而且永磁马达驱动车子的行进速度也无法平顺的缺点，同时提升永磁马达驱动的车子行进中切换速度的平顺感，如图2所示，其中横轴表为时间轴，切换前以及切换后的瞬间，如时间T1点，切换前电流以方波控制模式，切换后电流以弦波控制模式，本公开一种双模式驱动方法及装置，经由调整运算后的第一电流转换器，输出方波电流命令，以提供方波控制使用，经由调整运算后的第二电流转换器，输出弦波电流命令，以提供弦波控制使用。其中方波电流命令、以及弦波电流命令，经由驱动行车油门，产生转矩命令时产生，再经由磁滞切换器，提供相应方波电流、以及弦波电流的选择，最后切换驱动永磁马达时，本公开在T1切换时间的前后，会产生相同的转矩、以及相同的转速，而使行车速度平顺，避免转矩产生突矩。由图1及图2中，以电流为纵轴，以时间为横轴相较下，本公开，如图2所示，是切换前方波控制模式与切换后弦波控制模式，经由本公开装置及方法计算后的选择，而已知技术，如图1所示，是切换前方波控制模式与切换后弦波控制模式，不经由计算后的选择，因无经本公开装置及方法，所以已知技术会产生输出转矩不连续的突波，同时永磁马达驱动的车子的行进速度也无法平顺，因而产生顿挫感。
本公开，一实施例，提供一种双模式驱动装置，其包括有：一开关装置，该开关装置具有一反电动势的输入端12、一转距命令的输入端，一转速信息的输入端；一方波产生器，其一端连接该开关装置，另一端是一方波电流的输出端；一弦波产生器，其一端连接该开关装置，另一端是一弦波电流的输出端；一方波与弦波电流的选择开关，其一端连接该开关装置。
本公开，另一实施例，提供一种双模式驱动方法，其包括有：使用一开关装置，该开关装置具有一反电动势的输入端12、一转距命令的输入端，一转速信息的输入端；使用一方波产生器，其一端连接该开关装置，另一端是一方波电流的输出端；使用一弦波产生器，其一端连接该开关装置，另一端是一弦波电流的输出端；使用一方波与弦波电流的选择开关，其一端连接该开关装置；使用一永磁马达输出该反电动势至该开关装置，经由一第一增益放大器、一第二增益放大器、一第一电流转换器、以及一第二电流转换器，所输出的一方波电流命令、以及一弦波电流命令，当该转速信息低于一设定值，切换至高于该设定值时，该永磁马达具有相同的转速、以及相同的转距；以及使用该永磁马达输出该反电动势至该开关装置，经由该第一增益放大器、该第二增益放大器、该第一电流转换器、以及该第二电流转换器，所输出的该方波电流命令、以及该弦波电流命令，当该转速信息高于该设定值，切换至低于该设定值时，该永磁马达具有相同的转速、以及相同的转距。
附图说明
图1：已知技术永磁马达双模式驱动的电流振幅以及周期示意图。
图2：本公开永磁马达双模式驱动的电流振幅以及周期示意图。
图3：双模式驱动装置示意图。
图4：开关装置示意图。
图5：双模式驱动方法示意图。
图6：开关装置的方法示意图。
图7：双模式驱动的电流振幅以及周期测量图。
【符号说明】
具体实施方式
本公开的一实施例，如图3所示，提供一种双模式驱动装置，其包括有：一开关装置11、一方波产生器12、一弦波产生器13、以及一方波与弦波电流的选择开关18。其中一开关装置11，该开关装置11具有一反电动势的输入端111、一转距命令的输入端112，一转速信息的输入端113；其中该方波产生器12，其一端连接该开关装置11，另一端是一方波电流的输出端；其中该弦波产生器13，其一端连接该开关装置11，另一端是一弦波电流的输出端；以及该方波与弦波电流的选择开关18，其一端连接该开关装置11。
该开关装置11，如图4所示，包含有：一第一增益放大器21、一第二增益放大器22、一第一电流转换器23、一第二电流转换器24、以及一磁滞切换器26。其中该第一增益放大器21，其一端与一永磁马达16的一反电动势相接，另一端输出一方波转矩常数KtB；该第二增益放大器22，其一端与该永磁马达16的该反电动势相接，另一端是输出一弦波转矩常数KtP；该第一电流转换器23，其一第1端与一转矩命令相接，一第2端输出一方波电流命令，该第一电流转换器23的转换常数[1/该方波转矩常数KtB]；该第二电流转换器24，其一第3端与该第2端相接，一第4端输出一弦波电流命令，该第二电流转换器24的转换常数[该方波转矩常数KtB/该弦波转矩常数KtP]；以及该磁滞切换器26，其一端接收一转速信息，另一端连接该方波与弦波电流的选择开关18，并输出一方波电流开关19或一弦波电流开关20中的一种选择，其中该方波电流开关19连接该方波产生器12的该方波电流的输出端，其中该弦波电流开关20连接该弦波产生器13的该弦波电流的输出端。
其中，当该转速信息大于一设定值时，经由该磁滞切换器26，经由该方波与弦波电流的选择开关18，选择该弦波电流开关20导通，由弦波产生器13输出弦波电流至一脉冲宽度调制器14，并关闭该方波电流开关19。其中，当该转速信息低于一设定值时，经由该磁滞切换器26，经由该方波与弦波电流的选择开关18，选择该方波电流开关19导通，由方波产生器12输出方波电流至该脉冲宽度调制器14，并关闭该弦波电流开关20。
该脉冲宽度调制器14的另一端，接一电压转换器15的输入端，并由该电压转换器15的输出端接该永磁马达16。其中，一转速估计器17的一端接该永磁马达16，该转速估计器17的另一端，接该开关装置11，并将该转速估计器17的该转速信息输入该开关装置11。
其中，该永磁马达16输出该反电动势至该开关装置11，经由该第一增益放大器21、该第二增益放大器22、该第一电流转换器23、以及该第二电流转换器24，所输出的该方波电流命令、以及该弦波电流命令，当该转速信息低于该设定值，切换至高于该设定值时，该永磁马达16具有相同的转速、以及相同的转距。其中，该永磁马达16输出该反电动势至该开关装置11，经由该第一增益放大器21、该第二增益放大器22、该第一电流转换器23、以及该第二电流转换器24，所输出的该方波电流命令、以及该弦波电流命令，当该转速信息高于该设定值，切换至低于该设定值时，该永磁马达16具有相同的转速、以及相同的转距。
本公开的另一实施例，提供一种双模式驱动方法，如图5所示，其步骤包括有：使用一开关装置11，该开关装置11具有一反电动势的输入端111、一转距命令的输入端112，一转速信息的输入端113；使用一方波产生器12，其一端连接该开关装置11，另一端是一方波电流的输出端；使用一弦波产生器13，其一端连接该开关装置11，另一端是一弦波电流的输出端；使用一方波与弦波电流的选择开关18，其一端连接该开关装置11；使用一永磁马达16输出该反电动势至该开关装置11，经由一第一增益放大器21、一第二增益放大器22、一第一电流转换器23、以及一第二电流转换器24，所输出的一方波电流命令、以及一弦波电流命令，当该转速信息低于一设定值，切换至高于该设定值时，该永磁马达16具有相同的转速、以及相同的转距，以及使用该永磁马达16输出该反电动势至该开关装置11，经由该第一增益放大器21、该第二增益放大器22、该第一电流转换器23、以及该第二电流转换器24，所输出的该方波电流命令、以及该弦波电流命令，当该转速信息高于该设定值，切换至低于该设定值时，该永磁马达16具有相同的转速、以及相同的转距。
本公开一种双模式驱动方法中，使用一开关装置11的步骤，如图6所示，包括有：使用该第一增益放大器21，其一端与该永磁马达16的该反电动势相接，另一端输出一方波转矩常数KtB；使用该第二增益放大器22，其一端与该永磁马达16的该反电动势相接，另一端输出一弦波转矩常数KtP；使用该第一电流转换器23，其一第1端与一转矩命令相接，一第2端输出该方波电流命令，该第一电流转换器23的转换常数是[1/该方波转矩常数KtB]；使用该第二电流转换器24，其一第3端与该第2端相接，一第4端输出该弦波电流命令，该第二电流转换器24的转换常数是[该方波转矩常数KtB/该弦波转矩常数KtP]；以及使用该磁滞切换器26，其一端接收一转速信息，另一端连接该方波与弦波电流的选择开关18，并输出一方波电流开关19或一弦波电流开关20中的一种选择，其中该方波电流开关19连接该方波产生器12的该方波电流的输出端，其中该弦波电流开关20连接该弦波产生器13的该弦波电流的输出端。
本公开一种双模式驱动方法中，使用该磁滞切换器26的步骤，包括有：当该转速信息大于一设定值时，经由该磁滞切换器26，经由该方波与弦波电流的选择开关18，选择该弦波电流开关20导通，由弦波产生器13输出弦波电流至一脉冲宽度调制器14，并关闭该方波电流开关19；以及当该转速信息低于一设定值时，经由该磁滞切换器26，经由该方波与弦波电流的选择开关18，选择该方波电流开关19导通，由方波产生器12输出方波电流至该脉冲宽度调制器14，并关闭该弦波电流开关20。
本公开一种双模式驱动方法，该脉冲宽度调制器14的另一端，接一电压转换器15的输入端，并由该电压转换器15的输出端接该永磁马达16。其中，一转速估计器17的一端接该永磁马达16，该转速估计器17的另一端，接该开关装置11，并将该转速估计器17的该转速信息输入该开关装置11。
以上所述，乃仅记载本公开为呈现解决问题所采用的技术手段的优选实施方式或实施例而已，并非用来限定本公开专利实施的范围。即凡与本公开权利要求书文义相符，或依本公开权利要求书所做的均等变化与修饰，皆为本公开权利要求书所涵盖。

Claims (12)

1.一种双模式驱动装置，其包括有：
一开关装置，其具有一反电动势的输入端、一转矩命令的输入端，一转速信息的输入端；
一方波产生器，其一端连接该开关装置，另一端是一方波电流的输出端；
一弦波产生器，其一端连接该开关装置，另一端是一弦波电流的输出端；以及
一方波与弦波电流的选择开关，其一端连接该开关装置，
其中，该开关装置包含有：
一第一增益放大器，其一端与一永磁马达的一反电动势相接，另一端输出一方波转矩常数；
一第二增益放大器，其一端与该永磁马达的该反电动势相接，另一端输出一弦波转矩常数；
一第一电流转换器，其一第1端与一转矩命令相接，一第2端输出一方波电流命令，该第一电流转换器的转换常数是[1/该方波转矩常数]；
一第二电流转换器，其一第3端与该第2端相接，一第4端输出一弦波电流命令，该第二电流转换器的转换常数是[该方波转矩常数/该弦波转矩常数]；以及
一磁滞切换器，其一端接收一转速信息，另一端连接该方波与弦波电流的选择开关，并输出一方波电流开关或一弦波电流开关中的一种选择，其中该方波电流开关连接该方波产生器的该方波电流的输出端，其中该弦波电流开关连接该弦波产生器的该弦波电流的输出端。
2.如权利要求1所述的双模式驱动装置，其中，当该转速信息大于一设定值时，经由该磁滞切换器，经由该方波与弦波电流的选择开关，选择该弦波电流开关导通，由弦波产生器输出弦波电流至一脉冲宽度调制器，并关闭该方波电流开关。
3.如权利要求2所述的双模式驱动装置，其中，当该转速信息低于一设定值时，经由该磁滞切换器，经由该方波与弦波电流的选择开关，选择该方波电流开关导通，由方波产生器输出方波电流至该脉冲宽度调制器，并关闭该弦波电流开关。
4.如权利要求3所述的双模式驱动装置，其中，该脉冲宽度调制器的另一端，接一电压转换器的输入端，并由该电压转换器的输出端接该永磁马达。
5.如权利要求4所述的双模式驱动装置，其中，一转速估计器的一端接该永磁马达，该转速估计器的另一端，接该开关装置，并将该转速估计器的该转速信息输入该开关装置。
6.如权利要求5所述的双模式驱动装置，其中，该永磁马达输出该反电动势至该开关装置，经由该第一增益放大器、该第二增益放大器、该第一电流转换器、以及该第二电流转换器，所输出的该方波电流命令、以及该弦波电流命令，当该转速信息低于该设定值，切换至高于该设定值时，该永磁马达具有相同的转速、以及相同的转矩。
7.如权利要求6所述的双模式驱动装置，其中，该永磁马达输出该反电动势至该开关装置，经由该第一增益放大器、该第二增益放大器、该第一电流转换器、以及该第二电流转换器，所输出的该方波电流命令、以及该弦波电流命令，当该转速信息高于该设定值，切换至低于该设定值时，该永磁马达具有相同的转速、以及相同的转矩。
8.一种双模式驱动方法，其步骤包括有：
使用一开关装置，该开关装置具有一反电动势的输入端、一转矩命令的输入端，一转速信息的输入端；
使用一方波产生器，其一端连接该开关装置，另一端是一方波电流的输出端；
使用一弦波产生器，其一端连接该开关装置，另一端是一弦波电流的输出端；
使用一方波与弦波电流的选择开关，其一端连接该开关装置；
使用一永磁马达输出该反电动势至该开关装置，经由一第一增益放大器、一第二增益放大器、一第一电流转换器、以及一第二电流转换器，所输出的一方波电流命令、以及一弦波电流命令，当该转速信息低于一设定值，切换至高于该设定值时，该永磁马达具有相同的转速、以及相同的转矩；以及
使用该永磁马达输出该反电动势至该开关装置，经由该第一增益放大器、该第二增益放大器、该第一电流转换器、以及该第二电流转换器，所输出的该方波电流命令、以及该弦波电流命令，当该转速信息高于该设定值，切换至低于该设定值时，该永磁马达具有相同的转速、以及相同的转矩。
9.如权利要求8所述的双模式驱动方法，其中，使用一开关装置的步骤，包括有：
使用该第一增益放大器，其一端与该永磁马达的该反电动势相接，另一端输出一方波转矩常数；
使用该第二增益放大器，其一端与该永磁马达的该反电动势相接，另一端输出一弦波转矩常数；
使用该第一电流转换器，其一第1端与一转矩命令相接，一第2端输出该方波电流命令，该第一电流转换器的转换常数是[1/该方波转矩常数]；
使用该第二电流转换器，其一第3端与该第2端相接，一第4端输出该弦波电流命令，该第二电流转换器的转换常数是[该方波转矩常数/该弦波转矩常数]；以及
使用一磁滞切换器，其一端接收一转速信息，另一端连接该方波与弦波电流的选择开关，并输出一方波电流开关或一弦波电流开关中的一种选择，其中该方波电流开关连接该方波产生器的该方波电流的输出端，其中该弦波电流开关连接该弦波产生器的该弦波电流的输出端。
10.如权利要求9所述的双模式驱动方法，其中，使用该磁滞切换器的步骤，包括有：
当该转速信息大于一设定值时，经由该磁滞切换器，经由该方波与弦波电流的选择开关，选择该弦波电流开关导通，由弦波产生器输出弦波电流至一脉冲宽度调制器，并关闭该方波电流开关；以及
当该转速信息低于一设定值时，经由该磁滞切换器，经由该方波与弦波电流的选择开关，选择该方波电流开关导通，由方波产生器输出方波电流至该脉冲宽度调制器，并关闭该弦波电流开关。
11.如权利要求10所述的双模式驱动方法，其中，该脉冲宽度调制器的另一端，接一电压转换器的输入端，并由该电压转换器的输出端接该永磁马达。
12.如权利要求11所述的双模式驱动方法，其中，一转速估计器的一端接该永磁马达，该转速估计器的另一端，接该开关装置，并将该转速估计器的该转速信息输入该开关装置。
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