CN105340170A - 电机控制设备 - Google Patents

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CN105340170A CN201480036807.9A CN201480036807A CN105340170A CN 105340170 A CN105340170 A CN 105340170A CN 201480036807 A CN201480036807 A CN 201480036807A CN 105340170 A CN105340170 A CN 105340170A
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Abstract

本发明涉及一种用于控制电机(M)的设备，电机(M)包括定子和转子，定子设置有至少一个绕组，电机(M)由控制模块(COM)控制，控制设备包括：-至少一个转换模块(FPB1、FPB2、FPB3)，该至少一个转换模块(FPB1、FPB2、FPB3)用于将从绕组的至少一个端子(A,B,C)中获取的源信号(S1，S2，S3)转换成浮动图像信号(S_FPB1、S_FPB2、S_FPB3)，浮动图像信号(S_FPB1、S_FPB2、S_FPB3)表示在绕组中感应的反电动势，转换模块具有：从电机(M)的特性和/或控制模块(COM)的特性确定的时间常数；连接至绕组的所述至少一个端子(A,B,C)的至少一个第一端子以及第二端子，第一端子和第二端子可能具有浮动电势。

Description

电机控制设备
技术领域
本发明涉及电机控制设备和电机控制方法。
背景技术
本发明找到其用于控制(诸如，《无刷》电机和《无集电体》的电机)电控电机的应用。
《无刷》电机(也被称为BLDC)通常包括转子和定子，转子包括多个永磁体，并且定子包括多个绕组(winding)。
通过控制模块顺序供应定子绕组，以产生旋转式磁场。转子的永磁体不断地寻求定位在磁场的方向上。
对于运行的电机，必须控制绕组的供应以使得旋转磁场保持位于转子的永磁体的前方。因此，产生电机扭矩。
因此，需要关于转子的位置的信息来确定适当的切换时刻。
为此，已知解决方案包括：放置霍尔效应传感器，以及通过预定点检测磁极的通道。
该解决方案的缺点在于，添加传感器导致制造商的额外成本增加并且增加故障风险。
另一种已知解决方案包括：在时间窗口在绕组的端子处测量反电动势(counter-electromotiveforce)的实际信号，在时间窗口期间，绕组的端子从电源的端子断开。然后，从由此测量的信号可推断转子的位置。
该解决方案的缺点在于，很难永久性地获取反电动势的实际信号。因此，仅可以即刻获知有关信号通过零点的通道的转子位置。需要庞大的计算能力来管理信号获取窗口。
进一步地，反电动势的实际信号具有低信/噪比。此外，需要重要的计算能力来数字滤波噪声。
因此，当电机以低速运行时，例如，在启动或关闭阶段，反电动势的实际信号的振幅以及然后由处理模块处理的信号的振幅较低。很难准确推断出反电动势的实际信号通过零点时的通道和转子的位置。
发明内容
本发明的目的是克服这些缺点的全部或部分。
本发明涉及一种包括定子和转子的类型的电机控制设备，所述定子设置有至少一个绕组，电机由控制模块驱动：
-控制模块能够为至少一个绕组的端子根据预定控制定律选择：
·与相对于固定参考端子为参考的电源的端子中的一个连接的配置；和
·与电源的端子断开的配置；
其特征在于，控制设备包括：
-至少一个转换模块，该至少一个转换模块能够将在绕组的端子中的至少一个处获取的源信号转换成浮动图像信号，浮动图像信号表示在绕组中感应的反电动势，转换模块具有：
·从电机和/或控制模块特性确定的时间常数；
·与绕组的端子中的所述至少一个连接的至少第一端子和第二端子，第一端子和第二端子可能相对于固定参考信号具有浮动电势，源信号在第一端子和第二端子之间获取。
表达式《绕组的端子》可指绕组的端部、绕组的中间点、或甚至与所述绕组相关联的附加绕组的端部或中间点，例如，用于测量其中的磁通量。
表达式《表示反电动势的浮动图像信号》指与反电动势的实际信号为相同频率的信号。然而，浮动图像信号可具有反电动势的实际信号的振幅和截然不同的相位。
术语《连接》就其最宽泛的含义延伸，即，《直接或间接连接》。
表达式《控制模块特征》指控制模块的硬件或软件特征。
表达式《可能相对于固定参考端子具有浮动电势的端子》指在至少确定的时间段内与固定参考端子断开的端子。
根据本发明的设备的优点在于，该设备能够连续获得表示反电动势的浮动图像信号。
浮动图像信号的振幅不因转换模块而恶化。此外，当电机处于其启动阶段时，仍可以可靠地获得浮动图像信号。
此外，由于选择的转换模块的时间常数而消除了由控制模块产生的寄生频率。
因此，浮动图像信号具有卓越的信/噪比并且无需计算便可获得。然后，从浮动图像信号可以推断出反电动势的实际信号的一些特征，诸如，通过零点或通过预定值的通道(passage)。
根据本发明的设备可包括一种或多种下列特征。
根据第一种可能性，至少一个转换模块的第二端子连接至绕组的另一端子。
根据第二种可能性，该至少一个转换模块的第二端子形成浮动参考端子。
优选地，控制模块具有：
-多个开关，能够在导通状态与断开状态之间切换；
-多个续流二极管，该多个续流二极管分别被安装成与相应的开关并联，以使得绕组在开关从其导通状态至其断开状态的每次切换时通过续流二极管放电；并且
该至少一个转换模块的时间常数大于或等于每个续流二极管的导通时间。
通过《续流二极管的导通时间》，指当与续流二极管相关联的开关从其导通状态切换至其断开状态时，绕组通过续流二极管完全放电所需的时间。
该布置确保在切换之后在绕组完全放电之前，不撤消浮动图像信号。
因此，当控制定律(controllaw)包括一连串序列时，序列连续性地始终遵循确定顺序。确保了转子的旋转，而没有振荡风险。
有利地，该至少一个转换模块的时间常数大于或等于电机的电气时间常数。
由比值L/R定义电机的电气时间常数，其中，L是绕组的感应值，并且R是绕组的电阻值。
电机的电气时间常数大于每个续流二极管的导通时间。因为允许仅根据电机的特征调整转换模块的时间常数的大小，所以具体情况允许简化转换模块的设计。
根据一种特征，在绕组中感应的反电动势的频率可能在确定的频带内改变；并且
该至少一个转换模块被配置为：
-保持源信号的包括在确定频带中的频率分量；并且
-截止源信号的未包括在确定频带中的频率分量。
在绕组中感应的反电动势的频率根据转子的旋转速度而改变。该转换模块允许通过删除在确定频带外的频率分量来提高浮动图像信号的信/噪比。
因此，当控制定律使用脉冲宽度调制(PWM)时，转换模块削弱由该调制而产生的频率分量。
例如，转换模块可包括低通滤波器或带通滤波器。
有利地，设备包括至少一个参考模块，该至少一个参考模块被设计成将浮动图像信号转换成相对于固定参考端子为参考的信号，该参考模块包括：
-输入级，连接至该至少一个转换模块；和
-输出级，与输入级隔离。
该参考信号可能经历模拟/数字变换，而这对于浮动图像信号是困难的。
根据一种可能性，例如，输出级通过转换器或光耦合器与输入级电气绝缘。
根据另一种可能性，例如，输出级比输入级具有更大的阻抗，从而通过使用绝缘操作放大器阻止电流的循环。
优选地，至少一个参考模块被设计成将浮动图像信号转换成相对于固定和二值化参考端子为参考的信号，并且：
-当输入级的端子处的浮动图像信号大于阈值时，采用第一预定值；并且
-如果否，则采用第二预定值。
根据一种特征，参考模块包括用于调整阈值的器件。
因此，可以设置通过参考模块引入的相移。例如，调整器件可以是连接在参考模块的输入处的电阻。
根据一种实施方式，至少一个参考模块包括：第一光耦合器和第二光耦合器(分别包括第一发光二极管和第二发光二极管)；以及第一光电晶体管和第二光电晶体管，第一二极管的阳极连接至第二晶体管的阴极，并且第二二极管的阳极连接至第一二极管的阴极。
然后，可以使用参考和二值化信号来准确地确定反电动势的实际信号的占空因数。
例如，所使用的信息是所知的参考和二进化信号的上升和下降沿以及所知的通过转换模块和参考模块引入的相移。
有利地，至少一个参考模块包括光耦合器。
优选地，设备包括数字处理模块，数字处理模块连接至至少一个参考模块，数字处理模块被设计成处理由至少一个参考模块输出的参考和二进化信号，从而：
-根据控制模块的控制定律产生一连串的切换序列；和/或
-对由转子执行的转数进行计数；和/或
-确定转子的位置。
在优选实施方式中，电机是包括遵循三角形拓扑或星形拓扑连接的三个绕组的无刷电机，设备包括：
·三个转换模块，分别与相应的绕组相关联并且相对于绕组的端子遵循三角形或星形拓扑而连接；和
·三个参考模块，相对于转换模块遵循三角形或星形拓扑连接。
本发明还涉及一种用于控制定子和转子的类型的电机的方法，定子设置有至少一个绕组，电机由控制模块驱动，从而能够为至少一个绕组的端子根据预定控制定律选择：
-与相对于固定参考端子为参考的电源的端子中的一个连接的配置；和
-与电源的端子断开的配置；该方法包括：
-获取在绕组的至少一个端子处的至少一个源信号的步骤；
-第一步骤，将至少一个源信号转换成表示在绕组中感应的反电动势的至少一个浮动图像信号。
优选地，该方法包括第二步骤：转换该至少一个浮动图像信号，从而输出相对于固定参考端子为参考的至少一个信号。
优选地，该方法进一步包括：
-将至少一个参考信号二值化的步骤；和
-通过施加考虑在转换步骤过程中引入的至少一个延迟的预定校正从
·参考和二值化信号；与
·预定控制定律；
产生控制模块的一连串切换序列的步骤。
根据一种可能性，根据构成转换模块的电子部件在设计阶段期间所施加的校正是预定的。
可替代地，根据至少一个操作参数的值的范围，所施加的校正在设计阶段期间可采用若干个预定值，并且该方法进一步包括下列步骤：测量至少一个操作参数，根据至少一个操作参数的测量值在预定值之中选择所施加的校正。
附图说明
使用下列描述参考所附示意图将更好地理解本发明，附图通过举例的方式呈现根据本发明的两个控制设备以及由这些设备处理的信号。
图1是根据本发明的第一电机控制设备的示意性表示；
图2是图1中的控制设备的参考模块的示意性表示；
图3是由图2中的参考模块处理的信号的表示；
图4是图1的控制设备的参考模块的变形的示意性表示；
图5是由图4中的参考模块处理的信号的表示；
图6是由图1的设备的控制模块实现的控制定律的表示；并且
图7和图8是示出了由根据本发明的设备的模块处理的信号的延迟的示图。
图9是根据本发明的控制方法的流程图；并且
图10是根据本发明的第二电机控制设备的示意性表示。
具体实施方式
图1表示用于无刷式三相电机M的控制设备CTRL。
电机M包括定子和转子。定子设置有通过其端子A、B、以及C以三角形连接的三个绕组E1、E2、以及E3。转子设置有三个永磁体。
电机M由控制模块COM驱动，从而能够为端子A、B、以及C根据预定控制定律选择：
-与电源ALIM的端子V或GND中的一个连接的配置；和
-从电源ALIM的端子V和GND断开的配置。
电源ALIM是相对于端子GND(其是固定参考端子)为参考。
控制模块COM包括开关K1、K2、K3、K4、K5、及K6，其例如时是能够在导通状态与断开状态之间切换的晶体管或继电器。
通过形成所述控制流的信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6控制开关K1、K2、K3、K4、K5、及K6的切换。
控制定律被划分成一连串的切换序列，每个序列均对应于确定时间段内的一组信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6。
控制模块COM还包括续流二极管D1、D2、D3、D4、D5、及D6，每个续流二极管分别被安装成与相应的开关1、K2、K3、K4、K5、及K6并联或集成在这些开关中。
对于开关1、K2、K3、K4、K5、及K6从其导通状态到其断开状态的每次切换，绕组E1、E2、及E3中的一个通过续流二极管D1、D2、D3、D4、D5、及D6放电。
续流二极管D1、D2、D3、D4、D5、及D6中的导通时间取决于开关K1、K2、K3、K4、K5、及K6与二极管D1、D2、D3、D4、D5、及D6的结构特性、以及在切换时刻在绕组E1、E2、及E3中存在的电流强度。
控制设备CTRL包括三个转换模块FPB1、FPB2、及FPB3。
转换模块FPB1、FPB2、及FPB3被配置为用于将在绕组E1、E2、及E3的端子处获取的源信号S1、S2、S3转换成浮动图像信号S_FPB1、S_FPB2、及S_FPB3，浮动图像信号S_FPB1、S_FPB2、及S_FPB3表示在绕组E1、E2、及E3中感应的反电动势S_IND1、S_IND2、及S_IND3的实际信号(图6中所示)。
浮动图像信号具有与反电动势S_IND1、S_IND2、及S_IND3的实际信号相同的频率。
作为使用条件，反电动势S_IND1、S_IND2、及S_IND3的实际信号在确定的频带内改变。
转换模块FPB1、FPB2、及FPB3被配置为：
-保持源信号S1、S2、及S3的包括在确定频带中的频率分量；并且
-截止源信号S1、S2、及S3的未包括在确定频带中的频率分量。
转换模块FPB1、FPB2、及FPB3具有比考虑应用中的续流二极管D1、D2、D3、D4、D5、及D6的导通时间更大并且比电机M的电气时间常数更大的时间常数。
在图1的实施方式中，转换模块FPB1、FPB2、及FPB3包括低通滤波器并且连接至遵循三角形拓扑的端子A、B、以及C。图10中示出了转换模块FPB1、FPB2、及FPB3与端子A、B、及C之间的遵循星形拓扑的另一连接。
转换模块FPB1、FPB2、及FPB3引入了信号S_FPB1、S_FPB2、及S_FPB3相对于信号S_IND1、S_IND2、及S_IND3的延迟θ1。
延迟θ1根据操作参数(电机速度、电机扭矩、绕组中的电流强度、温度)而改变并且还根据电机的绕组E1、E2、及E3的电气特性(L,R)而改变，并且延迟θ1根据构成转换模块FPB1、FPB2、FPB3的电子部件而改变。
考虑应用的极端操作条件，延迟θ1可在设计阶段确定的两个值θ1min与θ1MAX之间改变。通过选择构成转换模块FPB1、FPB2、FPB3的电子部件可以调整θ1min与θ1MAX值。
因此，在设计阶段中可以构造通过转换模块FPB1、FPB2、及FPB3引入的延迟θ1的变化。
控制设备CTRL包括三个参考模块REF1、REF2、及REF3，这三个参考模块REF1、REF2、及REF3被设计成将浮动图像信号S_FPB1、S_FPB2、及S_FPB3转换成相对于固定参考端子GND为参考并且被二值化的信号S_REF1、S_REF2、及S_REF3。
每个参考模块REF1均包括：
-输入级10，其端子连接至转换模块FPB1的输出端子；和
-输出级12，与输入级10电气绝缘。
参考模块REF1、REF2、及REF3相同。此外，后面仅描述了参考模块REF1。
在第一实施方式中(图2和图3所示)，参考模块REF1包括两个光耦合器14和16。
每个光耦合器14、16具有与输入级10的端子连接的发光二极管14a、16a以及与输出级12的端子连接的光电晶体管14b、16b。
第一二极管14a的阳极连接至第二二极管16a的阴极，反之亦然。
发光二极管14a被设计成仅在输入级10的端子处的浮动图像信号S_FPB1比值+V_SEUIL更大时才发射光。
发光二极管16a被设计成仅在输入级10的端子处的浮动图像信号S_FPB1比值-V_SEUIL更小时才发射。
光电晶体管14b、16b分别通过电阻R14和R16连接至电源端子VCC。
两个光耦合器的输出连接至触发器RS的输入端子In1和In2。通过触发器RS产生信号S_REF1。
如图3中示出的，信号S_REF1的上升转换与信号S_FPB1沿上升方向通过预定值+V_SEUIL对应；信号S_REF1的下降转换与信号S_FPB1沿下降方向上通过预定值-V_SEUIL对应。
信号S_FPB1沿上升方向通过预定值+V_SEUIL的时刻相对于相同信号S_FPB1沿上升方向通过零点具有延迟θ2；信号S_FPB1沿下降方向通过预定值-V_SEUIL的时刻相对于信号S_FPB1沿下降方向通过零点具有相同的延迟θ2。
因此，信号S_REF1的上升转换相对于信号S_FPB1沿上升方向通过零点具有延迟θ2；信号S_REF1的下降转换相对于信号S_FPB1沿下降方向通过零点具有延迟θ2。对于每个光耦合器，延迟θ2相同。
输入级10有利地包括与发光二极管14a、16a串联连接的电阻R。电阻R允许调整图像信号S_FPB1的阈值方向并且由此调整通过参考模块S_REF1引入的延迟θ2。
电阻R的增加导致延迟θ2的增大，而电阻的减少导致延迟θ2的减小。因此，在设计阶段中可以调整和构造在确定频带内的延迟θ2的值。
在参考模块REF1的输出处，存在信号S_REF1，信号S_REF1的转换相对于反电动势S_IND1的实际信号通过零点的时刻具有总延迟θ。总延迟θ等于由两个模块FPB1和REF1分别引入的两个延迟θ1和θ2的和，因此，在设计阶段中可以调整和构造总延迟θ。
如图1中示出的，参考模块REF1、REF2、REF3可遵循三角形拓扑连接至转换模块FPB1、FPB2、及FPB3，或者如图10中示出的，参考模块REF1、REF2、REF3可遵循星形拓扑连接至转换模块FPB1、FPB2、及FPB3。应注意，参考模块REF1、REF2、REF3与转换模块FPB1、FPB2、及FPB3之间的连接的拓扑独立于转换模块FPB1、FPB2、及FPB3与绕组的端子A,B,C之间的连接的拓扑。因此，转换模块FPB1、FPB2、FPB3至端子A,B,C的连接的三角形拓扑和参考模块REF1、REF2、及REF3与转换模块FPB1、FPB2、及FPB3之间的连接的星形拓扑(或反之亦然)的组合(未示出)落在本发明的范围内。控制设备CTRL还包括与参考模块REF1、REF2、及REF3的输出级12的端子连接的数字处理模块TR。
处理模块TR被设计成处理信号S_REF1、S_REF2、及S_REF3，从而：
-产生控制定律的信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6；和/或
-对通过转子执行的转数进行计数；和/或
-确定转子的位置。
现将描述控制设备CTRL的第二实施方式；控制设备CTRL的变形与第一个相似，但参考模块REF1除外。因此，参考模块REF1
-在输入处接收相对于对应信号S_IND1具有延迟θ1的图像信号S_FPB1；在设计阶段构造在值θ1min与θ1MAX之间的延迟θ1；
-输出信号S_REF1。
根据该第二实施方式(图4和图5中所示)，参考模块REF1包括单个光耦合器。仅在更换信号S_FPB1时检测关于图像信号S_FPB1的阈值。
如图5中示出的，信号S_REF1的下降转换对应于信号S_FPB1沿上升方向通过预定值+V_SEUIL；信号S_REF1的上升转换对应于信号S_FPB1沿下降方向通过相同预定值+V_SEUIL。
信号S_FPB1沿上升方向上通过预定值+V_SEUIL的时刻相对于相同信号S_FPB1沿上升方向通过零点具有延迟θ3；信号S_FPB1沿下降方向通过相同预定值+V_SEUIL的时刻相对于信号S_FPB1沿下降方向通过零点的时刻具有超前θ3。
因此，信号S_REF1的下降转换相对于信号S_FPB1沿上升方向通过零点具有延迟θ3；信号S_REF1的上升转换相对于信号S_FPB1沿下降方向通过零点具有超前θ3。
电阻R允许通过与第一实施例相同的方式调整图像信号S_FPB1的检测阈值+V_SEUIL以及由此调整延迟、相应的超前θ3。
应注意，如果光耦合器的导通阈值比输入信号的振幅低许多，则延迟、相应的超前θ3可被视为无关紧要；信号S_REF1的转变相对于反电动势S_IND1的实际信号通过零点的时刻的总延迟θ与由转换模块FPB1引入的延迟θ1大致相等。如果否，总延迟θ将采用值θ1+θ3，相应地θ1-θ3。
因此，在参考模块REF1的输出处，存在信号S_REF1，信号S_REF1的转换相对于反电动势S_IND1的实际信号通过零点的时刻存在总延迟θ(等于θ1±θ3)。
通过数字处理模块TR使用信号S_REF1产生控制定律的信号S_Ki、对由转子执行的转数进行计数、并且通过控制设备CTRL确定转子的位置。
现将参考图9描述设备CTRL的电机M控制方法。
电机M由控制模块COM驱动，控制模块COM允许为绕组的端子A,B,C根据预定控制定律选择：与参考电源ALIM的端子V、GND中的一个连接的配置；或与电源ALIM的端子V、GND断开的配置。
控制定律被划分成与开关1、K2、K3、K4、K5、及K6的一组状态对应的一连串的切换序列。通过信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6控制这些开关的状态。
现将描述从信号S_REF1,S_REF2,S_REF3产生信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6的第一实施例。在该实施例中，参考根据第一实施方式的参考模块REF1、REF2、REF3(图2和图3中所示)。
在步骤E10中，转换模块FPB1、FPB2、及FPB3获取在绕组E1、E2、E3的端子A,B,C处的源信号S1、S2、S3。
在步骤E20中，转换模块FPB1、FPB2、及FPB3将源信号S1、S2、S3转换成浮动图像信号S_FPB1、S_FPB2、S_FPB3，浮动图像信号S_FPB1、S_FPB2、S_FPB3表示在绕组E1、E2、E3中感应的反电动势S_IND1,S_IND2,S_IND3的信号。
在同时实施的步骤E30和E40中，参考模块将浮动图像信号S_FPB1、S_FPB2、S_FPB3转换成相对于固定参考端子GND为参考且被二值化的信号S_REF1、S_REF2、S_REF3。
在步骤E50中，从信号S_REF1、S_REF2、S_REF3并且从预定控制定律产生信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6，并且应用考虑由模块FPB1、FPB2、FPB3与REF1、REF2、REF3分别引入的延迟θ1,θ2的预定校正。
为了最佳控制电机M，信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6必须根据已知控制定律在每次反电动势S_IND1、S_IND2、及S_IND3的实际信号通过零点时切换开关1、K2、K3、K4、K5、及K6。
反电动势通过零点构成理论切换时刻。
在图7中，关于使用三个绕组E1、E2、E3的应用，两个理论切换时刻之间的间隔对应于电气周期的六分之一。我们应注意间隔ΔT和这些理论切换时刻T1、Ti、Tj等。
根据已知技术，通过硬件传感器或计算检测反电动势S_IND1、S_IND2、及S_IND3的实际信号通过零点。使用硬件器件(例如，组合的逻辑电路、软件器件(例如，链接列表)、或者硬件和软件装置的组合)在每个由此检测的通过中产生新的切换序列。应注意，控制序列的产生在时间上是循环的。
根据本发明，在信号S_REF1、S_REF2、及S_REF3的转换过程中产生新的切换序列。由于所施加的校正，新切换序列的发送瞬间定位成尽可能地接近于必须发送这些序列的理论切换时刻。
通过这种方式，根据已知切换规律按照预期顺序发送切换序列，并且限制有效发送瞬间与理论切换时刻之间的间隙。
如图3中示出的，图像信号S_FPB1相对于反电动势S_IND1的实际信号存在延迟θ1。具体地，信号S_FPB1通过零点的时刻相对于信号S_IND1通过零点具有延迟θ1。信号S_REF1的转换相对于通过图像信号S_FPB1通过零点也具有延迟θ2。
因此，信号S_REF1、S_REF2、及S_REF3的转换相对于反电动势S_IND1、S_IND2、及S_IND3的实际信号通过零点的时刻具有总延迟θ，其中，延迟θ等于延迟θ1与θ2的和。
如上所述反电动势S_IND1、S_IND2、S_IND3的实际信号通过零点对应于理论切换时刻。因此，信号S_REF1、S_REF2、及S_REF3的转换相对于这些理论切换时刻具有相同的总延迟θ。
总延迟θ在两个值θmin与θMAX之间变化，且
θmin＝(θ1min+θ2)，并且θMAX＝(θ1MAX+θ2)，
总延迟θ可采用的值的范围具有宽度Δθ，等于：
((θ1MAX+θ2)–(θ1min+θ2))＝(θ1MAX-θ1min)。
在第一考虑情况下，最简单的一种情况，θ1MAX与θ1min之间的间隙Δθ低于两个连续的理论切换时刻之间的间隔ΔTs。通过调整θ2(如果需要)，我们能够获得围绕理论切换时刻Tj分布的总延迟θ的可能值的范围，从而获得：
Tj-ΔTs/2<θmin<θ<θMAX<Tj+ΔTs/2。
图7中示出了这种情况。
当信号S_REF1发生转换时的瞬间(即，新切换序列SEQ_i的有效发送的时刻t)相对于通过对应信号S_IND1通过零点的时刻(即，理论时刻Ti，预期发生新的序列)的总延迟θ的值如何，我们将获得：
Tj-ΔTs/2<θ<Tj+ΔTs/2。
利用θ＝t–Ti，我们获得：
Tj-ΔTs/2<t-Ti<Tj+ΔTs/2，或者进一步地，
Tj+Ti-ΔTs/2<t<Tj+Ti+ΔTs/2。
因此，在第一种情况中，在Ti发送预期序列SEQ_i的有效瞬间始终位于理论切换时刻Ti+Tj附近。
为了根据预期控制定律有效发送新的切换序列SEQ_i，即，在预期该序列的理论时刻Ti附近，则需要通过预见控制的发送在时刻Ti+Tj附近Ti发送预期序列。
因为切换序列的发送是循环的，所以根据已知技术可以获得带有预见性的控制发送。例如，如果通过软件执行新序列的产生，则我们可施加附加延迟T-Tj，其中，T是产生循环。在另一实施例中，在每次信号S_IND1、S_IND2、S_IND3通过零点时，从与切换序列相关联的列表可以执行控制的产生。因为控制的产生是循环的，所以该表格为类型《循环列表》。在该表格中，为了预见在Tj发送的第一序列，且j＝1，我们发送列表的最后一元素；在j＝2时，我们发送列表中的倒数第二个元素等。
因为始终以相同方式施加控制的预见性，所以该校正则被称为静态校正。通过调整θ1和θ2的大小，我们试图实现该静态模式，以使得Δθ<ΔTs并且值Δθ的范围时钟分布在一个单一理论切换时刻Tj的附近(Tj-ΔTs/2<θ<Tj+ΔTs/2)。
现将描述控制定律的信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6的产生的第二实施例。如果θ1MAX与θ1min之间的间隙Δθ大于间隔ΔTs和/或分布在两个理论切换时刻Tj与Tj+1的附近，则适用该实施例(如图8所示)。
在这种情况下，对于全部操作条件，最接近的理论切换时刻不再是唯一的。因此，在操作过程中必须确定最接近的理论切换时刻，从而应用称为动态校正的适当校正。
如在第一实施例中，制成根据第一实施方式的参考模块REF1、REF2、REF3(图2和图3所示)。
所应用的校正原理与静态校正相同，即，预见控制的发送，以在时刻Ti+Tj的Ti处(相应地Ti+Tj+1)发送预期控制。
在设计阶段中，对于给定的模块FPB1、FPB2、FPB3，根据构成这些模块的部件和操作参数(电机速度、电机扭矩、绕组中的电流强度、温度)可以确定延迟θ1的值。在设计阶段，在电路FPB1、FPB2、FPB3的输出处获取的信号S_FPB1、F_PB2、FPB3可用于控制延迟θ1所采用的值。在设计阶段，通过选择构成这些模块的部件可以确定由参考模块引入的延迟θ2；通过电阻R可以调整延迟θ2(如果需要)。因此，对于操作参数的每个值或每组值，已知总延迟θ，即，最接近的理论切换时刻，并且可以由此确定所施加的校正。
在操作阶段，该方法包括获取E10、转换E20和E30、以及二值化E40步骤。该方法进一步包括测量操作参数的步骤E45，根据测量的操作参数的值，在设计阶段从预定值中选择所施加的校正。然后，在步骤E50中施加该校正。
现描述产生控制定律的信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6的第三实施例。在第三实施例中，制成根据其第二实施方式的参考模块REF1、REF2、REF3(图4和图5所示)。
参考模块REF1、REF2、REF3包括单个光耦合器。总延迟θ则在(θ1min-θ3)与(θ1MAX+θ3)之间变化。通过调整θ1min、θ1MAX、及θ3，以使得Δθ<ΔTs并且值Δθ的范围始终分布在单个理论切换时刻Tj附件，所施加的校正将相同，无论操作条件如何，并且该方法的步骤与针对产生信号的第一实施例描述的步骤相似。
现描述产生控制定律的信号S_K1、S_K2、S_K3、S_K4、S_K5、及S_K6的第四实施例。如果θ1MAX与θ1min之间的间隙Δθ大于间隔ΔTs和/或分布在两个理论切换时刻Tj与Tj+1附近，则适用该实施例(如图8所示)。
至于第三实施例，制成根据其第二实施方式(图4和图5中所示)的参考模块REF1、REF2、REF3并且总延迟θ在(θ1min-θ3)与(θ1MAX+θ3)之间变化。
在设计阶段，根据操作参数可确定延迟θ的变化。
在操作阶段，将根据测量的操作参数施加动态校正，并且该方法的步骤与针对产生信号的第二实施例描述的步骤相似。
现描述用于对电机的转数进行计数的方法。
当电机停止时，处理模块TR将寄存器的值初始化为零。当电机启动时，处理模块TR在确定信号S_REF1、S_REF2、及S_REF3的每个上升或下降边缘处增加所述寄存器的值。寄存器的值指示由转子执行的转数。
现将描述用于确定转子的位置的方法：控制定律的每个序列均与转子的位置相关联。当电机停止时，处理模块TR将与实施的控制定律的最后序列对应的值存储在寄存器中。当电机启动时，处理模块在每个实施序列处更新寄存器的值。
无需多言，本发明不局限于上述所述的唯一实施方式，相反，本发明涵盖了所有变形。

Claims (18)

1.一种包括定子和转子的类型的电机(M)控制设备，所述定子设置有至少一个绕组，所述电机(M)由控制模块(COM)驱动，从而允许根据预定控制定律为至少一个所述绕组的端子(A,B,C)选择：
·连接至相对于固定参考端子(GND)为参考的电源的端子(V,GND)中的一个的配置；以及
·所述电源的端子(V,GND)断开的配置；
其特征在于，所述控制设备包括：
-至少一个转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)，至少一个所述转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)允许将在所述绕组的端子(A,B,C)中的至少一个处获取的源信号(S1,S2,S3)转换成浮动图像信号(S_FPB1,S_FPB2,S_FPB3)，所述浮动图像信号(S_FPB1,S_FPB2,S_FPB3)表示在所述绕组中感应的反电动势，所述转换模块具有：
·从所述电机(M)的特性和/或所述控制模块(COM)的特性确定的时间常数；
·至少第一端子和第二端子(N,B,C,A)，所述至少第一端子连接至所述绕组的端子(A,B,C)中的所述至少一个，所述第一端子和所述第二端子适于相对于所述固定参考端子(GND)具有浮动电势，所述源信号(S1,S2,S3)在所述第一端子与所述第二端子之间获取。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个所述转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)的所述第二端子连接至所述绕组的另一端子(B,C,A)。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个所述转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)的所述第二端子形成浮动参考端子(N)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述控制模块(COM)具有：
-多个开关(K1-K6)，能够在导通状态与断开状态之间切换；
-多个续流二极管(D1-D6)，分别并联连接至相应的开关(K1-K6)，使得在开关(K1-K6)从其导通状态至其断开状态的每次切换时，所述绕组通过续流二极管(D1-D6)放电；并且
其特征在于，至少一个所述转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)的所述时间常数大于或等于每个续流二极管(D1-D6)的导通时间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)的所述时间常数大于或等于所述电机(M)的电气时间常数。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，在所述绕组中感应的所述反电动势的频率适于在确定的频带内变化；并且
其特征在于，至少一个所述转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)被配置为：
-保持所述源信号(S1,S2,S3)的包括在所述确定的频带内的频率分量；并且
-截止所述源信号(S1,S2,S3)的未包括在所述确定的频带内的频率分量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个参考模块(REF1,REF2,REF3)，至少一个所述参考模块(REF1,REF2,REF3)被设计成将所述浮动图像信号(S_FPB1,S_FPB2,S_FPB3)转换成相对于所述固定参考端子(GND)的参考信号(S_REF1,S_REF2,S_REF3)，该参考模块(REF1,REF2,REF3)包括：
-输入级(10)，连接到至少一个所述转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)；以及
-输出级(12)，与所述输入级绝缘。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，至少一个所述参考模块(REF1,REF2,REF3)被设计成将所述浮动图像信号(S_FPB1,S_FPB2,S_FPB3)转换成相对于所述固定参考端子(GND)的且被二值化为采用以下值的参考信号(S_REF1,S_REF2,S_REF3)：
-当在所述输入级的端子处的所述浮动图像信号(S_FPB1,S_FPB2,S_FPB3)大于阈值(V_SEUIL)时采用第一预定值；并且
-如果否，则采用第二预定值。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，至少一个所述参考模块(REF1,REF2,REF3)包括用于调整所述阈值(V_SEUIL)的值的装置。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述参考模块(REF1,REF2,REF3)包括第一光耦合器和第二光耦合器(14,16)，所述第一光耦合器和所述第二光耦合器(14,16)分别包括：
-第一发光二极管和第二发光二极管(14a,16a)；以及
-第一光电晶体管和第二光电晶体管(14b,16b)；
所述第一发光二极管(14a)的阳极连接至所述第二发光二极管(16a)的阴极，并且所述第二发光二极管(14b)的阳极连接至所述第一发光二极管(14a)的阴极。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个所述参考模块(REF1,REF2,REF3)包括光耦合器。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括连接至至少一个所述参考模块(REF1,REF2,REF3)的数字处理模块(TR)，所述数字处理模块(TR)被设计成处理由至少一个所述参考模块(REF1,REF2,REF3)输出的参考且被二值化的信号(S_REF1,S_REF2,S_REF3)，从而：
-根据所述控制模块(COM)的所述控制定律产生一连串的切换序列；和/或
-对由所述转子执行的旋转进行计数；和/或
-确定所述转子的位置。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述电机(M)是无刷电机，所述无刷电机包括遵循三角形拓扑或星形拓扑连接的三个绕组(E1,E2,E3)，并且其特征在于，所述设备包括：
·三个转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)，分别与相应的绕组相关联并且相对于所述绕组的所述端子(A,B,C)遵循三角形拓扑或星形拓扑而连接；以及
·三个参考模块(REF1,REF2,REF3)，相对于所述转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)遵循三角形拓扑或星形拓扑而连接。
14.一种用于控制包括定子和转子的类型的电机的方法，所述定子设置有至少一个绕组，所述电机(M)由控制模块(COM)驱动，从而允许根据预定控制定律为至少一个所述绕组的端子(A,B,C)选择：
·连接至相对于固定参考端子(GND)为参考的电源(ALIM)的端子(V,GND)中的一个的配置；以及
·所述电源的端子(V,GND)断开的配置；
所述方法包括：
-获取在所述绕组的至少一个端子处的至少一个源信号(S1,S2,S3)的步骤(E10)；
-第一步骤(E20)，将至少一个所述源信号(S1,S2,S3)转换成表示在所述绕组中感应的反电动势的至少一个浮动图像信号(S_FPB1,S_FPB2,S_FPB3)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
第二步骤(E30)，转换至少一个所述浮动图像信号(S_FPB1,S_FPB2,S_FPB3)，从而输出相对于所述固定参考端子的至少一个参考信号(S_REF1,S_REF2,S_REF3)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
-将至少一个所述参考信号(S_REF1,S_REF2,S_REF3)二值化的步骤(E40)；以及
-通过施加将在转换步骤(E20,E30)期间引入的至少一个延迟(θ1,θ2,θ3)考虑在内的预定校正从
·至少一个参考和二值化的信号(S_REF1,S_REF2,S_REF3)，以及
·所述预定控制定律，
生成所述控制模块(COM)的一连串的切换序列的步骤(E50)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所施加的校正根据构成转换模块(FPB1,FPB2,FPB3)和参考模块(REF1,REF2,REF3)的电子部件在设计阶段期间为预定的。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在设计阶段期间，根据至少一个操作参数的值的范围，所施加的校正可采用几个预定值，并且其特征在于，所述方法进一步包括测量所述至少一个操作参数的步骤(E45)，根据所述至少一个操作参数的测量值在所述预定值之中选择所施加的校正。
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