CN110601608A - 无刷电机电流调节器、电机系统和控制方法 - Google Patents

无刷电机电流调节器、电机系统和控制方法 Download PDF

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Abstract

一种用于控制无刷电机电流的调节器，包括电流感测电路，用于感测电机相电流，生成电流感测信号；电流基准生成电路，用于生成一个电流基准信号，该电流基准信号包含目标电流信息；复位信号比较电路，用于对电流感测信号和电流基准信号进行比较，生成开关复位信号；电机开关信号发生器，用于根据开关复位信号，设置电机开关信号，电机开关信号使得电机相电流的绝对幅值跟随电流基准信号。电机电流调节器通过对比电流感测信号和电流基准信号，可以使得电机相电流的整体波形跟随电流基准信号，从而使得电机相电流处于完全受控状态。

Description

无刷电机电流调节器、电机系统和控制方法
技术领域
本发明涉及电子电路，具体涉及一种无刷电机电流调节器、电机系统和控制方法。
背景技术
随着工业技术的发展，单相直流无刷电机系统被广泛用于各种工业和消费领域。例如，图1给出了现有技术中一个典型的单相直流无刷电机系统100的电路示意图。如图1所示，单相直流无刷电机系统100包括一个霍尔换向检测器101，具有霍尔传感器1011和霍尔比较器1012，输出一个换向信号VPHASE，一个PWM(脉冲宽度调制)信号发生器102，输出一个固定占空比的PWM电机开关信号VPWM。逻辑驱动电路103接收换向信号VPHASE和PWM信号VPWM，生成一组开关驱动信号S1-S4，控制驱动电桥104。驱动电桥104的H型电桥接收开关驱动信号S1-S4，在一个转子旋转周期内交替形成导通回路。其中当转子位于上半周期时，开关信号S1和S4驱动第一电桥臂上的上开关SW1以脉冲开关动作，第二电桥臂上的下开关SW4闭合，第一电桥臂上的下开关SW2和第二电桥臂的上开关SW3断开。相电流ICOIL自当转子位于下半周期时，开关信号S2和S3驱动第二电桥臂的上开关SW3以脉冲开关动作，第一电桥臂的下开关SW2闭合。第一电桥臂上的上开关SW1和第二电桥臂上的下开关SW4断开。
输出相电流ICOIL在一个转子周期内，往往会出现存在换向相位差，电流尖峰等问题。同时，由于相电流ICOIL受控于相电压VCOIL1(SW1同SW2公共点电压)和VCOIL2(SW3同SW4公共点电压)、转子的反应电动势、电机感量等多个因素，不同的电机其充磁控制和电机绕线感量不一致以及电源电压的波动均会造成输出一致性问题。针对这些问题设计补偿，实现非常复杂，往往需要专用的数字运算电路(例如微控制器MCU，数字信号处理器DSP等等)才能实现，提高了成本并且效果依然不佳。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，提出了无刷电机电流调节器、电机系统和控制方法。
本发明的第一方面涉及一种无刷电机电流调节器，包括：电流感测电路，用于感测电机相电流，生成一个电流感测信号；电流基准生成电路，用于生成一个电流基准信号，所述电流基准信号包含目标电流信息；复位信号比较电路，用于对所述电流感测信号和所述电流基准信号进行比较，生成开关复位信号；电机开关信号发生器，用于根据所述开关复位信号，设置电机开关信号，所述电机开关信号使得所述电机相电流的绝对幅值跟随所述电流基准信号。
电流基准生成电路可以包括一个基准波形设定单元，所述基准波形设定单元根据接收的波形设定信号，生成所述电流基准信号。
其中，无刷电机电流调节器可进一步包括霍尔换向检测器，所述霍尔换向检测器感测无刷电机的转子位置，生成换向信号，用于提示所述无刷电机线圈发生换向，其中，所述波形设定信号包括所述换向信号，所述基准波形设定单元依据所述换向信号设定所述电流基准信号过零。
在一个实施例中，所述基准波形设定单元依据所述换向信号设定所述电流基准信号的频率和相位。
在一个实施例中，波形设定信号还包括一个峰值设定信号，所述峰值设定信号用于设定所述电流基准信号的最大峰值和/或最小峰值。
在一个实施例中，无刷电机电流调节器进一步包括转速调制电路，所述转速调制电路接收转速脉冲调制信号，将所述转速脉冲调制信号转换为一个峰值设定信号，所述峰值设定信号用于设定所述电流基准信号的峰值。
在一个实施例中，基准波形设定单元为一个波形函数发生器，所述函数信号发生器根据所述波形设定信号，确定生成的所述电流基准信号波形函数的参数。
本发明另一方面提出了一种无刷直流电机系统，该系统包含无刷直流电机；如上述任意一个实施例中所述的无刷电机电流调节器；驱动电桥，连接所述无刷直流电机，为所述无刷直流电机供电，所述驱动电桥具有多个电桥开关，所述电桥开关根据所述无刷电机电流调节器生成的电机开关信号决定开通和关闭。
本发明的又一方面提出了一种控制无刷电机电流的方法，包括：感测电机相电流，生成一个电流感测信号；生成一个电流基准信号，所述电流基准信号包含目标电流的信息；对所述电流感测信号和所述电流基准信号进行比较，生成开关复位信号；根据所述开关复位信号，设置电机开关信号，所述电机开关信号使得所述电机相电流的绝对幅值跟随所述电流基准信号。
在一个实施例中，控制无刷电机电流的方法进一步包括：根据接收的波形设定信号，生成所述电流基准信号。
在一个实施例中，控制无刷电机电流的方法进一步包括：感测无刷电机的转子位置，生成换向信号，用于提示所述无刷电机线圈发生换向，其中，所述波形设定信号包括所述换向信号，依据所述换向信号设定所述电流基准信号过零。
在一个实施例中，波形设定信号包括一个峰值设定信号，所述峰值设定信号用于设定所述电流基准信号的最大峰值和/或最小峰值。
在一个实施例中，波形设定信号包括一个峰值设定信号，所述峰值设定信号用于设定所述电流基准信号的峰值。
本发明提出的电机电流调节器通过对比电流感测信号和电流基准信号，可以使得电机相电流的整体波形跟随电流基准信号，从而使得电机相电流处于完全受控状态。而通过设定不同的电流基准信号，不仅可以避免电机相电流上的尖峰，相位偏移等问题，而且可以根据具体需要，设定实现电机相电流具有贴近所需理想波形的特征和变化，从而提高电机的整体性能以及增强受控能力。
附图说明
在下面所有附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。
图1给出了现有技术中一个典型的单相直流无刷电机系统100的电路示意图；
图2示出了依据本发明一个实施例的电机电流调节器20的功能框架示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的电机电流调节器30的电路结构示意图；
图4示出了根据图3所示实施例的电机电流调节电路20的工作波形示意图；
图5示出了根据本发明另一实施例的基准波形设定单元5021的电路结构图；
图6示出了根据本发明又一实施例的电机电流调节器60的结构图；
图7示出了依据本发明又一实施例的基准波形设定单元7021；
图8示出了依据本发明一个实施例的控制无刷电机电流的方法800的步骤流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但此等元件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件。因此，下文论述的第一元件可称为第二元件而不偏离本发明概念的启示。如本文中所使用，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的任一者及一或多者的所有组合。
图2示出了依据本发明一个实施例的电机电流调节器20的框架示意图。如图2所示，电机电流调节器20包括有电流感测电路201，电流基准生成电路202，复位信号比较电路203和电机开关信号发生器204。电流感测电路201用于感测电机相电流ICOIL，生成一个电流感测信号VCS。在图示实施例中，电流感测电路201包括一个感测电阻RCS、一个放大器ACS和一个采样保持电路SH，感测电阻RCS位于电机相电流ICOIL所在的通路上，放大器ACS的两输入端连接到感测电阻RCS的两端，输出感测放大信号SA，采样保持电路SH接收来自放大器ACS的感测放大信号SA，输出电流感测信号VCS。图示实施例的电流感测电路201是示例性的而非限制性的，在其他实施例中，电流感测电路201可以具有任何合适的感测电路结构，例如，电流感测电路201可以不需要放大器ACS，而直接将感测电阻RCS的一端接地，另一端连接采样保持电路SH，由采样保持电路SH生成电流感测信号VCS。本领域普通技术人员能够理解，电流感测电路201只要生成的电流感测信号VCS能够反映电机相电流ICOIL即可，本发明对此不作限制。
电流基准生成电路202用于生成一个电流基准信号VREF。电流基准信号VREF包含目标电流信息。在此处及本文中，“目标电流信息”一词意为当电机相电流ICOIL处于所需的理想状态下的特征信息，可包括但不限于波形类型(例如正弦波或梯形波)、频率、幅值、相位、偏置等等。在一个实施例中，电流基准信号VREF可以为一个同目标电流的波形类型相同，频率和相位相等，幅值、偏置成比例对应关系的电压信号。在图示实施例中，电流基准生成电路202包括有一个基准波形设定单元2021，接收并根据一组波形设定信号VSET，来生成电流基准信号VREF。其中，波形设定信号VSET可以为一个或多个信号，基准波形设定单元2021可以完全根据波形设定信号VSET中包含的信息，生成电流基准信号VREF，也可以部分根据波形设定信号VSET，结合自身内部用于产生函数信号的电路结构和元器件取值，来生成电流基准信号VREF。在其他实施例中，电流基准生成电路202也可以完全不依据接收外部的波形设定信号VSET，而自行依据内部电路结构和元器件取值，来生成电流基准信号VREF。
复位信号比较电路203，用于对电流感测信号VCS和电流基准信号VREF进行比较，生成开关复位信号RESET。在图示实施例中，复位信号比较电路203为一个比较器，具有正相输入端，反相输入端和输出端。其中正相输入端接收电流基准信号VREF，反相输入端接收电流感测信号VCS，输出端输出开关复位信号RESET。在其他实施例中，复位信号比较电路203也可以视应用要求具有其他合适的结构和接法。开关复位信号RESET用于对单相直流无刷电机系统中电桥上的开关在脉冲导通过程中的关断动作进行控制，从而对导通时间长度进行设定。
电机开关信号发生器204，用于根据开关复位信号RESET，设置电机开关信号VPWM，用于控制单相直流无刷电机系统中位于电桥上的开关的脉冲导通动作。电机开关信号VPWM使得所述电机相电流ICOIL的绝对幅值跟随电流基准信号VREF。在此处和本文中，“电机相电流ICOIL的绝对幅值跟随电流基准信号VREF”意为电机相电流ICOIL的幅值的绝对值(无论相电流方向为何)随时间的变化趋势同电流基准信号VREF的变化趋势一致。具体跟随的方式可以视电流感测信号VCS同电机相电流ICOIL的相对关系和其他需要补偿的因素而定。例如，电机相电流ICOIL在各个工作时刻的绝对幅值可以同电流基准信号VREF的幅值成正比(例如表现为电流感测信号VCS的波形包络同电流基准信号VREF基本相同)，或者在各个工作时刻的绝对幅值减去一个固定偏置后同电流基准信号VREF的幅值成正比(例如表现为电流感测信号VCS减去一个固定偏置后，波形包络同电流基准信号VREF基本相同)，或者电机相电流ICOIL在进行移相后，各个工作时刻的绝对幅值同电流基准信号VREF的幅值成正比(例如表现为电流感测信号VCS移相后的波形包络同电流基准信号VREF基本相同)。本领域具有普通水平的技术人员能够理解，上述列举是为了帮助更好理解本发明而非为了对本发明进行限定，在其他实施例中，可以采用其他合适的相对关系，使得电机相电流ICOIL的绝对幅值的变化趋势同电流基准信号VREF变化趋势一致。
在图示实施例中，电机开关信号发生器204包括一个触发器，具有置位端S，复位端R和输出端。其中，置位端S接收一个时钟信号CLK。时钟信号CLK可以为一个脉冲时钟信号。复位端R接收来自复位信号比较电路203的开关复位信号RESET。输出端输出电机开关信号VPWM。
电机电流调节器20通过对比电流感测信号VCS和电流基准信号VREF，可以使得电机相电流的整体波形跟随电流基准信号，从而使得电机相电流处于完全受控状态。而通过设定不同的电流基准信号VREF，不仅可以避免电机相电流上的尖峰、抖动以及相位偏移等问题，而且可以根据具体需要，设定实现电机相电流具有贴近所需理想波形的特征和变化，从而提高电机的整体性能以及增强受控能力。
图3示出了根据本发明一个实施例的包含电机电流调节器的电机系统30的结构示意图。如图3所示，在电机电流调节器中，电流基准生成电路202具有基准波形设定单元2021。其中，波形设定信号VSET包括一换向信号VPHASE，用于提示无刷电机线圈发生换向。基准波形设定单元2021依据换向信号VPHASE设定电流基准信号VREF过零。在此处及本文中，“过零”一词的含义为电流基准信号VREF的电位变化到零电位，或者非零的基准电位，或者波形最低电位。
在图示实施例中，电机电流调节器还进一步包括了一霍尔换向检测器205，霍尔换向检测器205感测无刷电机的转子位置，生成换向信号VPHASE。在其他实施例中，换向信号VPHASE也可以由其他外部电路(例如外接的霍尔换向检测器)提供而不依赖在电机电流调节器中内建霍尔换向检测器205。霍尔换向检测器205包括一个霍尔传感器2051和一个霍尔比较器2052，其中，霍尔传感器2051感测无刷电机的转子旋转，生成霍尔传感信号VHALL，霍尔比较器2052接收霍尔传感信号VHALL，同一个换向检测基准PHA_REF进行比较后，生成换向信号VPHASE。
在图示实施例中，以基准波形设定单元2021生成一个整流正弦型电流基准信号VREF信号作为范例进行说明。换向信号VPHASE通过对整流正弦型VREF信号的频率和相位进行设定，从而决定了电流基准信号VREF的过零。即，通过设置电流基准信号的VREF的频率和相位位置，使得在换向信号VPHASE的上升沿和下降沿，电流基准信号VREF过零。本领域普通技术人员能够理解，在其他实施例中，基准波形设定单元2021可以生成其他类型波形的电流基准信号VREF，并采用换向信号VPHASE控制电流基准信号VREF的过零时刻。例如，电流基准信号VREF可以为一周期性梯形信号，根据换向信号VPHASE的指示，在换向信号VPHASE的上升沿和下降沿到来时，使得梯形信号过零。
图3所示的实施例中，还可进一步使得波形设定信号VSET包括一个峰值设定信号SP，峰值设定信号SP用于设定电流基准信号的最大峰值(即峰值的最大值)。例如，在图示实施例中，当基准波形设定单元2021所产生的整流正弦型信号的峰值超过峰值设定信号SP允许的最大值时，峰值设定信号SP可对整流正弦型电流基准信号VREF进行削峰处理，使得处理过后的电流基准信号VREF具有一个削平的波峰。在其他实施例中，波形设定信号VSET也可以包括峰值设定信号SP而不包括换向信号VPHASE，从而仅对电流基准信号VREF的峰值进行控制。
电机电流调节电路所输出的电机开关信号VPWM可以用于驱动电机系统30，如图3所示，电机系统30包括电机电流调节电路、驱动电桥31和单相直流无刷电机32。其中，电机电流调节电路进一步包括有逻辑驱动电路206，接收换向信号VPHASE和电机开关信号VPWM，生成一组开关驱动信号S1-S4，控制驱动电桥31。驱动电桥31的H型电桥接收开关驱动信号S1-S4，在一个转子旋转周期内交替形成导通回路。驱动电桥31连接单相直流无刷电机32，具体的，在图示实施例中，单相直流无刷电机32接于驱动电桥31的两电桥臂之间。需要说明的是，图3中对电机系统30的结构示例是为了说明本发明而非对本发明进行限制，在其他实施例中，电机系统可以具有不同于图3所示实施例的结构，例如，电机系统可以采用其他形式的电桥来作为驱动电桥，并对应有不同结构的逻辑驱动电路和不同波形类型的开关驱动信号。本领域技术人员可根据具体需要进行设置。
图4示出了根据图3所示实施例的电机系统30的工作波形示意图。如图4所示，图4中T1，T2，T3为换相时刻示例。T1-T3时间段组成一个完整换相周期，电机转子转动一圈，输出控制信号动作如下：T1-T2时刻之间，转子位于上半周期，开关信号S1和S4驱动第一电桥臂上的上开关SW1受电机开关信号VPWM的方波驱动，进行脉冲开关动作，第二电桥臂上的下开关SW4闭合，第一电桥臂上的下开关SW2和第二电桥臂的上开关SW3断开。相电流ICOIL经第一电桥臂的上开关SW1流至单相直流无刷电机32，再经过第二电桥臂上的下开关SW4至电机地GND。第一电桥臂的上开关SW1同下开关SW2的公共点电压VCOIL1也随之形成方波波形，而第二电桥臂的上开关SW3和下开关SW4的公共点电压VCOIL2因SW4闭合，而被拉低至低电平(电机地)。
T2-T3时刻之间，转子位于下半周期时，开关信号S2和S3驱动第二电桥臂的上开关SW3受电机开关信号VPWM的方波驱动，进行脉冲开关动作，第一电桥臂的下开关SW2闭合。第一电桥臂上的上开关SW1和第二电桥臂上的下开关SW4断开。电机相电流ICOIL发生反向，经第二电桥臂的上开关SW3流至单相直流无刷电机32，再经过第一电桥臂的下开关SW2至电机地GND。第二电桥臂的上开关SW3同下开关SW4的公共点电压VCOIL2随之形成方波波形，第一电桥臂的上开关SW1同下开关SW2的公共点电压VCOIL1因SW2闭合，而被拉低至低电平(电机地)。如此循环实现对相电流进行换相控制。
VREF由基准波形产生单元202产生，产生的VREF波形的频率相位与VPHASE一致，VREF最高电压由峰值设定信号SP设定。如图可见，VREF为一个整流后的正弦波形，并且峰值受峰值设定信号SP的影响，发生了削峰。
电流感测电路201中的采样保持电路SH通过检测放大后的RCS电阻的电压实现VCS输出，RCS电阻电压可反映VCOIL1和VCOIL2为高电平时输出电机相电流ICOIL的大小，RCS电阻电压值大小为ICOIL*RCS。VCS＝Gm*ICOIL*RCS，其中Gm为放大器ACS的增益。
T1-T2时间段中，VCOIL1的PWM脉宽由第一电桥臂的上开关SW1控制，由电机开关信号VPWM决定。其中，电机开关信号发生器204的触发器所输出的电机开关信号VPWM，开启沿(即决定SW1的开通时刻和关断时间，图示实施例中为上升沿)由时钟发生器产生的固定脉冲设定，该脉冲高电平对触发器进行置位。关断沿(即决定SW1的关断时刻和开通时间，图示实施例中为下降沿)由复位信号比较电路203的比较器输出决定，在比较器输出高电平时对触发器进行复位，比较器的输入为VCS与VREF，并对两者进行比较。VCOIL2在该时间段内始终维持低电平。通过上述控制方式可实现在T1-T2时段，相电流ICOIL的波形形状(以VCOIL1方向为正)与VREF相同。
T2-T3时间段中，VCOIL2的PWM脉宽控制由第二电桥臂的上开关SW3控制，由电机开关信号VPWM决定。其中，开启沿(即决定SW3的开通时刻和关断时间)由时钟发生器产生的固定脉冲设定，该脉冲高电平对触发器进行置位。关断沿(即决定SW3的关断时刻和开通时间)由复位信号比较电路203的比较器输出决定，在比较器输出高电平时对触发器进行复位，比较器的输入为VCS与VREF，并对两者进行比较。VCOIL1在该时间段内始终维持低电平。通过上述控制方式可实现在T2-T3时段，相电流ICOIL的波形形状(以VCOIL2方向为正)与VREF相同。
通过引入图3所示的电机电流调节器，在波形设定信号VSET中加入换向信号VPHASE，通过对整流正弦型VREF信号的频率和相位进行设定，从而决定电流基准信号VREF的过零，可实现ICOIL在换向时刻为零电流值，相位与VPHASE同步。这样能够减轻电机相电流在换向时刻因为退磁效应的原因同电机反应电动势相反而发生的损耗，从而提高效率，避免了异常抖动。而通过调节峰值设定信号SP的大小，可以对VREF的最大值进行限定，进而对相电流ICOIL最大电流值进行控制，从而实现限速功能。
图5示出了根据本发明另一实施例的基准波形设定单元5021的电路结构图。如图5所示，相比图3所示的基准波形设定单元2021中的峰值设定信号SP仅设置最大峰值，基准波形设定单元5021中的峰值设定信号SP同时包括了最大峰值设定信号SP1和最小峰值设定信号SP2。其中最大峰值设定信号SP1用于设定电流基准信号VREF的峰值不超出一个最大阈值，而最小峰值设定信号SP2用于设定让电流基准信号VREF的峰值不低于一个最小阈值。通过引入最大峰值设定信号SP1和最小峰值设定信号SP2，可以对相电流ICOIL的最大电流值区间进行控制，从而实现设定电机的转速区间。在其他实施例中，基准波形设定单元5021中的峰值设定信号SP也可以仅包含最小峰值设定信号SP2，从而仅限制电机的最低转速。
图6示出了根据本发明又一实施例的电机电流调节器60的结构图。如图6所示，电机电流调节器60相比电机电流调节器20，进一步包括一个转速调制电路607，转速调制电路607接收一个转速脉冲调制信号SPWM，并将转速脉冲调制信号SPWM转换为峰值设定信号SP。峰值设定信号SP依然作为波形设定信号VSET的其中之一，提供给基准波形设定单元2021对电流基准信号VREF进行设定。相比图3所示实施例中的峰值设定信号SP用于限速，可能对原有波形产生削峰效果，图6所示的峰值设定信号SP则用于在维持原波形不变的情况下，设定电流基准信号VREF的峰值。例如，当电流基准信号VREF为一个整流正弦型信号时，可藉由下式进行表达：
VREF＝A*|sin(ωt+B)|+C
其中，VREF的最大幅值为A+C，故图6所示实施例中的峰值设定信号SP用于设定A+C之和。通过引入图6所示实施例中的峰值设定信号SP，可以根据转速调整脉冲信号SPWM，对VREF的峰值进行调整，进而对ICOIL的峰值进行调整，实现电机的调速效果。
在其他实施例中，波形设定信号VSET可同时包括最大峰值设定信号SP1，最小峰值设定信号SP2和图6所示实施例中的峰值设定信号SP中的两两组合或全部，以实现按照需要实现设定电机的最大转速和/或最小转速以及调速功能。
图7示出了依据本发明又一实施例的基准波形设定单元7021。如图7所示，基准波形设定单元7021为一个波形函数发生器，该函数信号发生器接收一组数字化的波形设定信号VSET，根据波形设定信号VSET，确定生成的电流基准信号VREF的波形函数的所需参数。其中参数可包括波形类型、波形参数、幅值、频率、幅值偏置以及相位偏置。例如，图示实施例中，波形设定信号VSET可以为一个并行输入的16bit信号(共计16位)，其中，第1位至第2位可决定VREF波形函数的类型(例如梯形函数)、第3到第6位决定该波形的参数(例如梯形函数的上升下降角度、上升下降时间等等)、第7位至第9位决定该波形的幅值、第10-12位决定波形设定信号VREF的频率、第13-14位决定波形的相位偏置、第15-16位决定波形的幅值偏置。在其他实施例中，函数信号发生器接收的信号也可以为模拟信号或串行输入型数字信号，或者具有不同的比特位数，本发明对此不作限制。
图8示出了依据本发明一个实施例的控制无刷电机电流的方法800的步骤流程图。如图8所示，控制无刷电机电流的方法700包括如下步骤：
步骤801：感测电机相电流ICOIL，生成一个电流感测信号VCS；
步骤802：生成一个电流基准信号VREF，该电流基准信号VREF包含目标电流的信息；
步骤803：对电流感测信号VCS和电流基准信号VREF进行比较，生成开关复位信号RESET；
步骤804：根据开关复位信号RESET，设置电机开关信号VPWM，其中，电机开关信号VPWM使得电机相电流ICOIL的绝对幅值跟随电流基准信号VREF。
在一些实施例中，方法800进一步包括：根据接收的波形设定信号VSET，生成电流基准信号VREF。其中波形设定信号VSET可以为一个或一组信号。
例如，在一个实施例中，波形设定信号VSET可以包括一个换向信号VPHASE。该换向信号VPHASE通过感测无刷电机的转子位置而生成，用于提示无刷电机线圈发生换向。换向信号用于设定电流基准信号VREF过零。
在另一实施例中，波形设定信号VSET包括一个峰值设定信号SP，峰值设定信号SP用于设定电流基准信号VREF的最大峰值和/或最小峰值。
在又一实施例中，波形设定信号VSET包括一个峰值设定信号SP，峰值设定信号SP用于设定电流基准信号VREF的峰值。
以上对根据本发明实施例的控制方法及步骤的描述仅为示例性的，并不用于对本发明进行限定。另外，一些公知的控制步骤及所用控制参数等并未给出或者并未详细描述，以使本发明清楚、简明且便于理解。发明所属技术领域的技术人员应该理解，以上对根据本发明各实施例的控制方法及步骤的描述中所述使用的步骤编号并不用于表示各步骤的绝对先后顺序，这些步骤并不按照步骤编号顺序实现，而可能采用不同的顺序实现，也可能同时并列地实现，并不仅仅局限于所描述的实施例。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种无刷电机电流调节器，包括：
电流感测电路，用于感测电机相电流，生成一个电流感测信号；
电流基准生成电路，用于生成一个电流基准信号，所述电流基准信号包含目标电流信息；
复位信号比较电路，用于对所述电流感测信号和所述电流基准信号进行比较，生成开关复位信号；
电机开关信号发生器，用于根据所述开关复位信号，设置电机开关信号，所述电机开关信号使得所述电机相电流的绝对幅值跟随所述电流基准信号。
2.如权利要求1所述的无刷电机电流调节器，其中，所述电流基准生成电路包括一个基准波形设定单元，所述基准波形设定单元根据接收的波形设定信号，生成所述电流基准信号。
3.如权利要求2所述的无刷电机电流调节器，进一步包括霍尔换向检测器，所述霍尔换向检测器感测无刷电机的转子位置，生成换向信号，用于提示所述无刷电机线圈发生换向，其中，所述波形设定信号包括所述换向信号，所述基准波形设定单元依据所述换向信号设定所述电流基准信号过零。
4.如权利要求3所述的无刷电机电流调节器，其中，所述基准波形设定单元依据所述换向信号设定所述电流基准信号的频率和相位。
5.如权利要求2所述的无刷电机电流调节器，其中，所述波形设定信号包括一个峰值设定信号，所述峰值设定信号用于设定所述电流基准信号的最大峰值和/或最小峰值。
6.如权利要求2所述的无刷电机电流调节器，进一步包括转速调制电路，所述转速调制电路接收转速脉冲调制信号，将所述转速脉冲调制信号转换为一个峰值设定信号，所述峰值设定信号用于设定所述电流基准信号的峰值。
7.如权利要求2所述的无刷电机电流调节器，其中，所述基准波形设定单元为一个波形函数发生器，所述函数信号发生器根据所述波形设定信号，确定生成的所述电流基准信号波形函数的参数。
8.如权利要求1所述的无刷电机电流调节器，其中，所述电机开关信号发生器为一个触发器，具有置位端，复位端和输出端，所述置位端接收一个时钟信号，所述复位端接收所述开关复位信号，所述输出端输出所述电机开关信号。
9.如权利要求1所述的无刷电机电流调节器，进一步包括：
霍尔传感器，所述霍尔传感器感测无刷电机的转子位置，生成换向信号，用于提示所述无刷电机线圈发生换向；
逻辑驱动电路，所述逻辑驱动电路接收所述电机开关信号和所述换向信号，生成开关驱动信号，用于控制无刷电机。
10.一种无刷直流电机系统，包括：
无刷直流电机；
如权利要求1-9任一所述的无刷电机电流调节器；
驱动电桥，连接所述无刷直流电机，为所述无刷直流电机供电，所述驱动电桥具有多个电桥开关，所述电桥开关根据所述无刷电机电流调节器生成的电机开关信号决定开通和关闭。
11.一种控制无刷电机电流的方法，包括：
感测电机相电流，生成一个电流感测信号；
生成一个电流基准信号，所述电流基准信号包含目标电流的信息；
对所述电流感测信号和所述电流基准信号进行比较，生成开关复位信号；
根据所述开关复位信号，设置电机开关信号，所述电机开关信号使得所述电机相电流的绝对幅值跟随所述电流基准信号。
12.如权利要求11所述的控制无刷电机电流的方法，进一步包括：根据接收的波形设定信号，生成所述电流基准信号。
13.如权利要求12所述的控制无刷电机电流的方法，进一步包括：感测无刷电机的转子位置，生成换向信号，用于提示所述无刷电机线圈发生换向，其中，所述波形设定信号包括所述换向信号，依据所述换向信号设定所述电流基准信号过零。
14.如权利要求12所述的控制无刷电机电流的方法，其中，所述波形设定信号包括一个峰值设定信号，所述峰值设定信号用于设定所述电流基准信号的最大峰值和/或最小峰值。
15.如权利要求12所述的控制无刷电机电流的方法，其中，所述波形设定信号包括一个峰值设定信号，所述峰值设定信号用于设定所述电流基准信号的峰值。
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