CN1144419A - 跟随参考模型的换向电路及其调整方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制电动机换向的电路及方法，包括：第一及第二n位计数器，在电动机转动时于产生的反电势检测信号的交替过零间隔期间将这两个计数器交替地用作参考模型及模型跟随计数器；模型跟随计数器对从检测的过零点出现的时钟周期进行计数并持续计数直到检测到最佳换向转换点为止，该换向点最好位于换向间隔的中途上；一个遮蔽电路，用以遮蔽伪过零点；一个软转换电路，确定于换向间隔中心点对称的起始点及结束点；溢出保护电路。

Description

跟随参考模型的换向电 路及其调整方法
本发明涉及一种跟随参考模型的换向电路及其调整方法，并更具体地涉及驱动无刷直流电动机用的跟随参考模型的换向电路及其调整方法，它能最佳地控制换向延迟及软转换操作以掩蔽伪过零检测及根据各个应用来优化电动机特性。
在传统的驱动无刷和无传感器的直流(DC)电动机的电路中，通常希望实际反电势过零点处于与换向转换点不同相位上。对于一个典型的三相DC电动机，换向转换点最好处于距过零点30度电角度之处。需要用先进的方法来获取最佳的转换点以便高效地驱动电动机。
此外，多相DC电动机具有感性负载特性，其可用电动机电常数L/R来表示。通常，因为电动机时间常数大于使用在电动机换向控制中的电器件如场效应晶体管(FET)的转换时间，该时间差可引起转换噪音、称为尖峰噪音，也可引起电流再回流到电网。再者，尖峰噪音将不利地使电路中的比较器检测出反电势的误过零点。因此，必需使其掩蔽以免于它的干扰。
另外，必需使用软转换来调整控制换向的晶体管的开通/关断时间及消除由尖峰噪音引起的干扰。如图1A和1B所示，可以对开通/关断时间进行调节，以使得从中心点前的一确定点开始换向并持续进行到该中心点后的一确定点为止，并通过该换向可以执行软转换。换言之，该中心点最好在换向间隔的中途并与中心参考轴对齐，以致在中心参考轴左、右侧上的起始点及延伸点相对中心点对称。
已经具有了用于找到最佳换向转换点及用于对换向产生的噪音所引起的误检测伪过零点进行掩蔽的相关技术。使用三个计数器检测最佳转换点及掩蔽伪检测的技术被公开在1993年6月22日公告的、题为“用于操作多相DC电动机的方法及装置”的美国专利US5,221,881和在1994年5月31日公告的、题为“用于检测多相DC电动机的纺织机电动机的速度分布的方法及装置”的美国专利US5,317,243中。
在用于相关技术的三个计数器中，一个是对过零周期计数的增序计数器(up-counter)。另两个是降值计数器(down-counter)，其中第一个降值计数器向下计数到零以产生一个换向延迟信号；第二个降值计数器在第一个降值计数器完成其计数后开始向下计数以产生一个掩蔽时间。当检测过零点时，增序计数器的计数结果被置入到第一和第二降值计数器两者中，然后使增序计数器停止，直到一新换向周期。
虽然使用在上述技术中的数字计数器是一种先进的方案，但具有四个毫无利益的问题。第一个问题是：增序计数器必须将其计数结果载入到降值计数器中，就可引起加载误差。
第二个问题是：增序计数器需要进行诸如停止，加载，复位及重新开始计数的操作，所有这些操作是耗时的。因而，这些操作是在脱机状态下执行的，而非实时信号的处理以便防止丢失盘中的轨道和提供精确的控制。
第三个问题是：需要四种不同的信号来连续地执行程序。但是它们不能在同一时间进行。如果一种控制信号的脉冲宽度为0.01μs，则从停止计数到重开始计数就需要约0.04μs来发出这些信号。这0.04μs将被浪费掉，而当执行脱机时，可能产生丢失轨道的后果。另外，当周期计数器计过零点时会引起0.04μs的误换向，这就影响了转速。
而第四个问题是：对于电动机很难得到加速率。为此目的，SGS-Thomson对于基于加速率检测的掩蔽及延迟计数器使用了一个附加的N+1位计数器来控制其时钟频率。但是，这在高密度盘驱动(HDD)应用中几乎无用，因为在稳态时，电动机速度被锁到非常稳定，转速的偏差典型地小于0.05％，这实际是可忽略不计的故很难测量。
为了解决这些问题，在1993年8月3日公告的题为“使用模拟定时技术的一种简化无传感器DC电动机换向控制电路”的美国专利US5,23 3,275中公开了使用包括至少一电阻一电容的延迟部分的传统电路。
但是，如众所周知，一旦阻-容的RC时间常数被设定，就没有办法在电动机工作期间改变该时间常数。该固定的时间常数既不能满足于电动机的低频及高频转速也不适合电动机的动态换向。换句话说，用户必须总是不厌其烦地为他们的电机类型寻找一个最佳值。这包括根据不统一的电动机参数确定一组电阻及电容的值时的困难。
相应地，为了解决上述问题，在1994年2月8日公告的题为“用于改善效率的无刷DC电动机换向延迟的自动调整”的美国专利US5,285,135中推荐了一种包括电动机与驱动器之间的反馈电路的换向延迟调整电路。该电路为了调节延迟通过执行函数转换(transferfunction)来修正一信号以调节换向延迟。但是，没有位置传感器要用该电路来检测中心位置不是一个容易的任务。并且，如果使用位置传感器或其它硬件，就驱动IC(集成电路)的电元件无论对于内部或外部而言这将使驱动电路更复杂。
因而，本发明的一个目的是克服传统换向电路的上述问题。
本发明的另一目的是提供一种用于控制电动机换向的电路及方法，其能可靠地检测最佳换向转换点。
本发明的又一目的是提供一种用于控制电动机换向的电路及方法，其能灵活地对从反电势信号过零检测点延迟的最佳换向转换点进行细调节。
本发明的另一目的是提供一种用于控制电动机换向的电路及方法，其能防止如由转换噪音引起的反电势伪过零点的错误检测。
本发明的又一目的是提供一种用于控制电动机换向的电路及方法，其能够进行输出级转换器件的软转换，以减小di/dt变化率及取消对缓冲电路的需要。
本发明的另一目的是提供一种用于控制电动机换向的电路及方法，其能够灵活地使得用户控制换向起始点及结束点，这些点相对换向间隔的中心点是对称的。
为了实现这些及另外的目的，提供了一种控制电动机换向的电路，它包括第一及第二n位计数器，这些计数器交替地用作在电动机旋转时于产生的反电势检测信号的交替过零间隔期间的参考模型及模型跟随计数器，该模型跟随计数器从检测的过零点开始对时钟周期进行计数直到检测到最佳换向转换点为止，后者最好位于换向间隔的中途；设置了一个遮蔽电路，用于在所需遮蔽间隔期间遮蔽伪过零检测；用一个软转换电路来确定相对换向间隔中心点对称的换向起始点及结束点；溢出保护电路在长换向间隔等期间对计数器保护以免其溢出，及使内部时钟调整以防止特定环境时的溢出。
本发明提供的一种控制电动机换向的电路，包括：
第一及第二计数器，它们对所述电动机转动时检测的反电势过零点之间的间隔持续经过的时间进行计数，在所述间隔的奇数间隔期间所述第一计数器用作参考模型计数器并且所述第二计数器用作模型跟随计数器，而在所述间隔的偶数间隔期间所述第二计数器用作所述参考模型计数器并且所述第一计数器用作所述模型跟随计数器；
第一及第二检测器，它们当所述模型跟随计数器向上计数到存储在所述参考模型计数器中的结果之一半时分别检测所述奇数及偶数间隔的中心点，当所述中心点被检测到时，所述第一及第二检测器分别输出第一及第二延迟信号；
一个换向定时发生器，它接收所述第一及第二延迟信号，并基于这些信号产生及输出换向定时信号；及
一个换向信号发生器，它从所述换向定时发生器接收所述定时信号，并根据所述换向定时信号产生一换向序列信号来控制所述电动机的换向。
本发明提供的一种控制电动机换向的电路，包括：
第一及第二计数器，它们对过零信号上升沿及下降沿之间的间隔持续经过的时间进行计数，所述过零信号指示在所述电动机转动期间检测的反电势过零点，在所述间隔的奇数间隔期间所述第一计数器用作参考模型计数器及所述第二计数器用作模型跟随计数器，而在所述间隔的偶数间隔期间所述第二计数器用作所述参考模型计数器及所述第一计数器用作所述模型跟随计数器；
一个换向信号发生器，当所述模型跟随计数器向上计数到在所述参考模型计数器中存储结果的一分数值的时刻它接收指示的定时信号，及它根据所述定时信号产生换向序列信号来控制所述电动机的换向；
一个比较器，它将所检测的反电势与一公共电压相比较以检测所检测的反电势的所述过零点；
一个相选择器，它监测由所述换向信号发生器输出的所述换向序列信号并检测所述电动机的相；
第一及第二遮蔽定时发生器，它们分别在所述奇数及偶数间隔期间进行操作，所述数字遮蔽定时发生器基于所述第一及第二计数器产生遮蔽定时信号，所述遮蔽定时信号指示所述间隔中遮蔽由所述比较器检测的过零点的部分；
本发明提供的一种用于控制电动机换向的软转换电路，包括：
第一及第二计数器，它们对所述电动机转动时检测的反电势过零点之间的间隔持续经过的时间进行计数，在所述间隔的奇数间隔期间所述第一计数器用作参考模型计数器及所述第二计数器用作模型跟随计数器，而在所述间隔的偶数间隔期间所述第二计数器用作所述参考模型计数器及所述第一计数器用作所述模型跟随计数器；
一个起始点检测器，它基于所述第一及第二计数器检测每个所述间隔中的换向起始点；
一个延伸点检测器，它基于所述第一及第二计数器检测每个所述间隔内的换向结束点，所述换向起始点及所述换向结束点是相对每个所述间隔的中心点对称的；
一个控制信号发生器，它接收所述起始点检测器及所述延伸点检测器的输出，并输出一个指示所述换向起始点及所述换向延伸点的信号；及
一个软转换信号发生器，它接收由所述控制信号发生器输出的信号及接收一个启动信号以指示是否一引擎转速为锁定信号，并基于它们输出一软转换信号。
本发明提供的一种用于控制电动机换向的电路，包括：
第一及第二计数器，它们根据内部时钟对过零信号上升沿及下降沿之间的间隔持续经过的时间进行计数，所述过零信号指示在电动机转动期间检测的反电势过零点，在所述间隔的奇数间隔期间所述第一计数器用作参考模型计数器及所述第二计数器用作模型跟随计数器，而在所述间隔的偶数间隔期间所述第二计数器用作所述参考模型计数器及所述第一计数器用作所述模型跟随计数器；
一个角度延迟电路，它基于所述第一及第二计数器检测每个所述间隔中的最佳转换点；
一个换向信号发生器，它接收一个指示由所述角度延迟电路检测的所述最佳转换点的定时信号，及它根据所述定时信号产生换向序列信号来控制所述电动机的换向；
一个比较器，它将所检测的反电势与一公共电压进行比较以检测所检测的反电势的所述过零点；
一个相选择器，它监测由所述换向信号发生器输出的所述换向序列信号并检测所述电动机的相；
一个遮蔽电路，它基于所述第一及第二计数器检测每个所述间隔中遮蔽由所述比较器检测的过零点部分，及它接收由所述相选择器检测的所述相及来自所述比较器所检测的过零点，并基于它们输出具有所述上升沿及下降沿的过零信号；
一个软转换电路，它根据每个所述间隔内的换向起始点及换向结束点控制开关装置的导通/关断时间，所述换向起始点及结束点基于所述第一及第二计数器，及相对于每个所述间隔的中心点对称；
一个计数器时钟控制电路，它使得所述第一及第二计数器在来自所述遮蔽电路的所述过零信号的所述上升沿及下降沿处交替地被操作；
第一及第二溢出保护电路，它保护所述第一及第二计数器免于溢出；及
一个时钟调整电路，它通过m位移位计数器将所述内部时钟用1/2m分频来减小所述内部时钟的频率。
本发明提供的一种控制电动机换向的方法，包括以下步骤：
检测所述电动机转动时产生的反电势，及产生具有指示所检测的过零点的第一和第二过渡边沿的过零信号；
在所述过零信号的第一过渡边沿时，将第一计数器设置为参考模型计数器及将第二计数器设置为模型跟随计数器；
在所述过零信号的第二过渡边沿时，将所述第二计数器设置为参考模型计数器及将所述第一计数器设置为模型跟随计数器；
根据内部时钟递增所述模型跟随计数器；
将所述模型跟随计数器与在所述参考模型计数器中存储的计数值相比较，以确定是否检测出最佳转换点；
如果检测出最佳转换点则执行换向；
当检测到所述最佳转换点时复位所述参考模型计数器；及
使所述模型跟随计数器连续递增直到所述过零信号的新过渡边沿为止。
根据权利要求45所述的方法，其中，还包括下列步骤：
如果所述最佳转换点被检测到时，遮蔽所述过零点的检测直到遮蔽时间过去为止；
延迟所述复位步骤直到所述遮蔽时间过去为止。
以下将参照附图来详细描述本发明的一个优选实施例。
图1A表示相对中心参考轴对称的换向间隔；
图1B表示相对中心参考轴不对称的换向间隔；
图2是根据本发明一优选实施例的跟随参考模型的换向电路的框图；
图3是根据本发明一优选实施例的跟随参考模型换向电路中的一个数字角度延迟电路的框图；
图4是根据本发明一优选实施例的当第一计数器用作参考模型时的第一中心点检测器的电路图；
图5是根据本发明一优选实施例的当第二计数器用作参考模型时的第二中心点检测器的电路图；
图6是根据本发明一优选实施例的一换向定时发生器的电路图；
图7(a)至7(d)是表示图3中所示的数字角度延迟电路中信号定时的波形图；
图8是根据本发明一优选实施例的第一溢出保护电路的电路图；
图9是根据本发明一优选实施例的第二溢出保护电路的电路图；
图10是根据本发明一优选实施例的第一计数器时钟控制电路的电路图；
图11是根据本发明一优选实施例的第二计数器时钟控制电路的电路图；
图12是根据本发明一优选实施例的计数器时钟调整电路的电路图；
图13是根据本发明一优选实施例的换向信号发生器的电路图；
图14是图13中所示的换向信号发生器的输出的波形图；
图15是表示根据本发明一优选实施例的跟随参考模型换向电路中数字遮蔽电路的框图；
图16是根据本发明一优选实施例的在第二计数器跟随第一计数器时中心点检测器及数字遮蔽定时发生器的电路图；
图17是根据本发明一优选实施例的在第一计数器跟随第二计数器时中心点检测器及数字遮蔽定时发生器的电路图；
图18是根据本发明一优选实施例的数字遮蔽执行电路的电路图；
图19是表示图18中所示数字遮蔽执行电路中D-锁存器的输入和输出关系的真值表；
图20是图18中所示数字遮蔽执行电路的信号定时图；
图21是根据本发明一优选实施例的跟随参考模型换向电路中的数字软转换电路的电路图；
图22是根据本发明一优选实施例的当第二计数器跟随第一计数器时从中心点检测器、数字遮蔽定时发生器及数字软转换电路的详细电路图；
图23是根据本发明一优选实施例的当第一计数器跟随第二计数器时的中心点检测器、数字遮蔽定时发生器及数字软转换电路的详细电路图；
图24是表示如图2中所示的跟随参考模型换向电路中的换向控制调整方法的流程图。
根据本发明的一个跟随参考模型的换向电路被描绘在图2中。在该电路中，第一及第二八位计数器70和80对旋转着的电动机150内产生的反电势的换向间隔进行计数。一个数字角度延迟电路10通过以计数器70和80的计数结果检测到过零点以后延迟一数字角度来检测最佳转换点及中心点。一个数字遮蔽电路20对在换向后由两个设在数字角度延迟电路10中的计数器70及80误检测的伪过零点进行遮蔽。一个数字软转换电路30通过从中心点前某处连续地软转换到中心点后某处来正确地控制电动机驱动输出级160中器件的开通/关断时间，由此减小di/dt变化率及避免由尖峰电压引起的电流重回流到电网，和取消对缓冲电路的需要。
一个信号发生器40包括一个六位移位寄存器并产生六种状态的换向序列信号输出到电动机驱动输出级160。反电势比较器50、51及52接收放大的反电势作为非反相(+)输入，及接收一公共电压作为反相(-)输入，并在反电势的电压电平从12V改变到5V后输出到Uco，Vco及Wco。一个相选择器60接收由信号发生器40输出的换向信号，并在选择输入信号的相后输出到数字角度遮蔽电路20。第一及第二计数器时钟控制电路90及100对在由第一及第二计数器70及80从跟随参考模型的数字遮蔽电路20输入的过零下降沿及上升沿上交替操作的计数器时钟信号进行调节。第一及第二溢出保护电路120及130对在长换向间隔期间可产生的计数器溢出进行保护，该长换向间隔是由电动机的低转速引起的。一个计数器时钟调整电路110利用经3位移位计数器将计数时钟分频成1/2，1/4，1/8进行调整后
第一溢出保护电路120被表示在图8中。在该电路中，AND门121至127被输入第一计数器70的位A7至A1，并接收一个逻辑1作为公共输入，然后执行“与”功能。一个多输入AND门128接收每个AND门121至127的输出，执行“与”功能，并产生及输出第一溢出保护信号(A flow)。一个反相器129输出多输入AND门128的反相信号(inv(A)flow)。
第二溢出保护电路130被表示在图9中。在该电路中，AND门131至137被输入第二计数器80的位B7至B1，并接收一个逻辑1作为公共输入，然后执行“与”功能。一个多输入AND门138接收每个AND门131至137的输出，执行“与”功能，并产生及输出第二溢出保护信号(B flow)。一个反相器139输出多输入AND门138的反相信号(inv(B)flow)。
第一计数器时钟控制电路90被表示在图10中。在该电路中，一个RS触发器91分别接收由过零检测器140输出的过零信号的下降沿及反相信号作为两输入R及S，并在输入的过零信号有效低电平区段中输出一个有效高电平的逻辑门驱动信号。一个D触发器92接收RS触发器91的输出Q作为输入D，并接收一个作为时钟输入CLK的内部时钟信号，并输出一个与其同步的门驱动信号。一个NAND门93接收过零信号及第二溢出保护电路130的输出(B flow)并在执行“与非”功能后输出信号，一个AND门94接收D触发器92的输出Q及NAND门93的输出，及在执行“与”功能后输出。一个AND门95接收AND门94的输出、内部时钟信号及由第一溢出保护电路120输出的一个信号(inv(A)flow)，并在执行“与”功能后产生及输出一个时钟信号作为第一计数器70的时钟输入。
第二计数器时钟控制电路100被表示在图11中。在该电路中，一个RS触发器101分别接收由过零信号检测器140输出的过零信号上升沿及反相信号作为其两输入S及R，并在输入的过零信号有效高电平区域中输出一个有效高电平的逻辑门驱动信号。一个D触发器102接收D触发器101的输出Q作为输入D，并接收一个作为时钟输入CLK的内部时钟信号，并输出一个与其同步的门驱动信号。一个OR门103接收D触发器102的输出Q及第一溢出保护电路120的信号(A flow)，并在执行“或”功能后输出这些信号。一个AND门104接收OR门103的输出、内部时钟信号及第二溢出保护电路130的信号(inv(B)flow)，执行“与”功能，并在执行“与”功能后产生及输出一时钟信号作为第二计数器80的时钟输入。
计数器时钟调整电路110被表示在图12中。在该电路中，OR门111及112接收第一及第二溢出保护电路120及130的输出(A flow及B flow)，并在执行“或”功能后输出。一个RS触发器113接收OR门111的输出信号及其反向信号作为两输入S及R，并当在第一或第二计数器70及80中产生溢出时输出一触发信号。一个D触发器114接收RS触发器113的输出及接收内部时钟信号作为时钟输入CLK，并输出一个与其同步的触发信号。一个AND门118接收D触发器114的输出Q及内部时钟信号，并当两输入信号处于高电平时输出最后的触发信号。一个3位移位计数器115接收作为时钟输入的AND门118的输出，并在将输入时钟作1/2、1/4及1/8分频后输出。一个选择器116接收作为时钟输入CLK的OR门112的输出，并对它计数以便选择3位移位计数器115的每个输出(被1/2、1/4及1/8分频的输出)。一个调整时钟信号发生器117接收3位移位计数器115的(被1/2、1/4及1/8分频的)输出，及选择器116与OR门112的输出信号，并当第一或第二计数器中产生溢出时在选择一调整时钟信号后输出。
该3位移位计数器115包括三个T触发器115-1至115-3，它们以其前面的输出端的输出作为时钟输入CLK并在分频后输出。
选择器116包括两个T触发器116-1、116-2，它们输出前面的时钟输入CLK并计数以便选择3位移计数器115的每个输出端。
调整时钟信号发生器117包括第一AND门AND1，它接收T触发器115-1、116-1及OR门的输出并在执行“与”功能后输出。第二AND门AND2接收T触发器115-2、116-2及OR门112的输出并在执行“与”功能后输出。第三AND门AND3接收T触发器115-3、116-1及116-2和OR门112的输出，并在执行“与”功能后输出。一个OR门OR1接收AND门AND1至AND3的输出，并在执行“或”功能后输出。
在图15中表示出根据本发明该优选实施例的跟随参考模型换向电路中的数字遮蔽电路20。在该电路中，第一及第二数字遮蔽定时发生器21及22接收第一及第二计数器70及80的输出，组合这些输入的位信号，并产生及输出第一和第二数字遮蔽定时信号(masking1，masking2)。一个数字遮蔽执行电路接收由数字遮蔽定时发生器21及22相选择器60和比较器50至52输出的这些信号，在输入的遮蔽时间上进行遮蔽，并输出过零(zero-cross)信号。
在图16中表示出第一数字遮蔽定时发生器21。在该电路中，在第一计数器70为参考模型的情况下，EX-NOR门211至217接收第一及第二计数器70和80的各位对：A5及B4，A6及B5，A7及B6，和A4及B0，A5及B1，A6及B2，A7及B3作为各输入，并在执行“同”门功能后输出。一个多输入NAND门218接收每个EX-NOR门211至217的各个输出及一禁止信号，执行“与非”功能，产生第一遮蔽信号(masking1)并输出。
第二数字遮蔽定时发生器22被表示在图17中。在该电路中，在第二计数器80为参考模型的情况下，EX-NOR门221至227接收第一及第二计数器70和80的各位对：B5及A4，B6及A5，B7及A6，和B4及A0，B5及A1，B6及A2，B7及A3作为各输入，并在执行“同门”功能后输出。一个多输入NAND门228接收每个EX-NOR门221至227的各个输出及一禁止信号，执行“与非”功能，并产生及输出第二遮蔽信号(masking2)。
在图18中表示出数字遮蔽执行电路23。在该电路中，AND门234至236接收由相选择器60输出的信号作为各输入，由数字遮蔽定时发生器21和22输出的第一及第二遮蔽信号(masking1及masking2)被在一起执行“或”功能后作为公共输入，AND门234至236在执行“与”功能后进行输出。D锁存器电路231至233将AND门234至236的每个输出作为一个启动输入EN，其各接收每个比较器50至52的输出Uco，Vco，及Wco作为其输入D，并根据启动输入信号作遮蔽。一个EX-OR门237接收各D锁存器231至233的每个输出，执行“异或”功能，并产生及输出过零(zero-cross)信号。
根据本发明该优选实施例的跟随参考模型换向电路中的数字软转换电路30被表示在图21中。在该电路中，一个起始点检测器31检测位于中心点前面的换向起始点。一个延伸点检测器32检测延伸点，该点是位于中心点后面的换向结束点。一个OR门33接收起始点检测器31及延伸点检测器32的输出，并在执行“或”功能后输出。一个AND门34接收OR门33的输出及速度锁定信号，执行“与”功能，并产生及输出一个软转换信号。
起始点检测器31包括EX-NOR门311至313，当第一计数器70为参考模型时，它们接收第一及第二计数器70和80的各位对：A7及B6，A6及B5，和A5及B4作为两输入，并在执行“同”门功能后进行输出。一个AND门314接收EX-NOR门311至313的各输出，执行“与”功能，并在产生换向起始信号后输出。
延伸点检测器32包括EX-NOR门321至327，当第一计数器为参考模型时，它们接收第一及第二计数器70及80的各位对：A7及B6，A6及B5，A5及B4，和A7及B3，A6及B2，A5及B1，A4及B0作为两输入，并在执行“同”门功能后输出。一个AND门328接收EX-NOR门321至327的每个输出，执行“与”功能，并在产生换向延伸信号后输出。
以下来描述根据本发明该优选实施例的跟随参考模型换向电路的操作及其调节方法。
首先，将描述根据本发明该优选实施例的跟随参考模型换向电路中的数字角度延迟电路10的操作。该数字角度延迟电路在检测到过零点后延迟一预定的数字角度，以获得一最佳换向转换点。该角度延迟操作正比于电动机的速度，并由两计数器实时地执行。该数字角度延迟电路确定了：反电势的过零点发生在距最佳换向点30°位相相差处，该最佳换向点处于换向间隔的中途。
该电路还对用户提供了根据使用该电路的具体电动机选择延迟角度的灵活性。此外，该电路能精细地调节角度延迟，由此消除了设置外部元件的需要，例如无需提供由阻容确定的固定时间常数的延迟电路及用于优化转矩与降低噪音的外部元件。
在图3中所示的两个计数器70和80在该电路中对有效地帮助该优选实施例中的跟随参考模型数字角度延迟电路10起到显著的作用。所示出的两个8位计数器仅用于作为描述本发明中引入的构思的一个例子。但是，在实际应用中，可根据个别应用电路使用具有多于8位水准的计数器。另外，可用一锁存电路及一计数器的结构来代替这两个计数器。该结构在停止计数、加载锁存电路计数结果、复位计数器及再起动的功能方面不同于传统的电路。
在图4及5中所示的中心点检测器11及12是一种逻辑电路，在其中能自动地找到换向间隔的中点，正如EX-NOR门1至7、EX-OR门1-1至1-7所执行的。当由中心点检测器11及12检测到中心点时，换向定时发生器13产生一个用于设定下一换向转换点的定时信号。如图6中所示，由一个设有诸如在两计数器70和80中所使用的内部时钟的一个D触发器执行换向信号发生器13的工作。
图7(a)表示由电动机绕组产生的反电势波形，(b)表示由每个比较器50、51及52输出的反电势比较信号波形，(c)表示由反电势的上升沿及下降沿产生的过零信号波形图，用于通过第一及第二计数器70和80计数，及(d)表示由数字角度延迟电路10输出的换向延时信号的波形图。
如图13中所示，换向信号发生器40具有六个D触发器42、43、44、46、47及48，并产生出集合六种状态的换向序列信号D0至D5，用于驱动电动机输出级160。图14是通过换向信号发生器40提供给电动机驱动输出级160的六种状态的换向信号波形图。
在图10及11中，分别描绘了根据本发明该优选实施例的第一计数器时钟控制电路90及第二计数器时钟控制电路100，该第一及第二计数器时钟控制电路90及100只要在第一及第二计数器70及80未计满时总将时钟信号供给计数器，正如由第一及第二溢出保护电路120及130的输出信号(A flow及B flow)所指示的。
此外，根据输入到每个计数器时钟控制电路90及100中的RS触发器91及101的过零信号，第二计数器80通常在过零信号上升沿时开始计数，并在过零信号下降沿时停止计数。换言之，这两个计数器交替地工作，第一计数器70从过零信号下降沿计数，而这时第二计数器80则休止。第二计数器80的计数结果被存储并可考虑作为参考模型，用来为下次换向设置延迟角度。在第二计数器80停止计数后，第一计数器70将继续地对下一过零间隔的其余半周期计数，并通过对第二计数器80存储的计数结果来跟随参考模型，以便找到中心点。
以下来描述由产生延迟信号对设置换向点起重要作用的数字角度延迟电路10中的中心点检测器11及12。
参照图4，并假定第一计数器70从过零信号的下降沿开始计数，而第二计数器8 0从过零信号的上升沿开始通过根据用作模型的第一计数器70的存储结果进行的计数来跟随第一计数器70。当第二计数器80计数时，通过使第二计数器80的计数结果的位序从右侧向左侧移动一位(被1/2除)将计数器的位对：A1及B0，A2及B1，A3及B2至A7及B6输入到EX-NOR门1至7，并因此，每当相同类型的逻辑输入被一起输入时这些EX-NOR门1至7输出高态信号。
在上述移位及比较操作后，来自所有EX-NOR门1至7的输出被输入到多输入AND门8，以使得当由AND门8产生的输出信号达到高电平时，所存储的第一计数器70的计数结果之一半已被第二计数器80计了数。换句话说，第二计数器已检测到过零点之间的中心点，它可用来控制换向间隔。
对于在先的换向间隔而言，第二计数器的计数结果被认为是正确的并等于所存储的第一计数器70的计数的一半。一旦得到了在先换向间隔的中点，就易于确定下一换向转换点。在获得换向间隔的中心点后，将不再需要参考模型。相应地，第一计数器70被复位，直到它再被操作时为止。执行复位涉及到遮蔽时间，直到遮蔽时间结束才进行复位操作。
当因为长换向间隔在计数器中产生溢出时，为了对当正确中心点不能被找到时作准备，将用于增加电动机速度的反相速度锁定信号输入到多输入AND门8。
以与上述相同的方式并如图5中所示，当第一计数器70跟随第二计数器80并持续计数直到过零信号的另一上升沿为止时，第一计数器70基于存储在第二计数器中的计数结果找到中心点，此后第二计数器80可被复位。在过零信号的上升沿上，第一计数器70停止计数，而第二计数器80被操作再次进行计数。因此，每个计数器总是向上计数。
另一方式是，中心点检测器11及12的功能可以由一微计算机根据一软件程序来执行。
一旦中心点检测器11及12已检测到中心点，它们就产生出信号(delay1，delay2)。该信号被送到图6中所示的换向定时发生器13。由该换向定时发生器13产生的信号接着被送到如图13中所示的具有六个D触发器的换向信号发生器40。此外，可经由电动机驱动IC电路外部插头通过将第一计数器70的计数结果与第二计数器80的计数结果逐位地比较，进行一定的角度延迟操作。
接着，在驱动电动机时要考虑的一个问题是在低转速期间的长换向间隔，其可能会引起计数器溢出。因此需要一个溢出保护电路。对根据本发明该优选实施例的溢出保护电路将在以下参照图8及9进行描述。
在计数器可能到达满计数前，溢出保护电路120及130将立即停止计数并通过产生一个计数器饱和调节信号“Satcon”来保存计数结果。该信号“Satcon”指示在计数器溢出前剩留的一个计数值。因而，虽然数字溢出已实际发生但计数器70及80将决不会失误。溢出保护电路120及130保存了计数器的计数数据。另一个计数用的计数器将取该数据作为其参考模型并跟随它。
溢出保护电路120及130也检测电动机加速度。这即为，当长换向间隔期间或起动周期期间，换向的目的是使电动机尽快地加速到所需速度。在此时，对于寻找理想的距过零点30度的中心点不及电动机加速重要。该换向延迟角度可根据计数器的动态范围选择3°至30°之间的任何值。
此外，当发生溢出及产生出“Satcon”信号时，另一计数器将取“溢出前一步”的数据作为参考模型，并通过跟随该数据进行计数。同时地，计数器时钟调整电路110将被启动来克服溢出。
如图12中所示，根据本发明该优选实施例的计数器时钟调整电路包括3位移位计数器115，其中通过将计数时钟分别以1/2、1/4及1/8分频使计数时间增加到常规情况时的2、4及8倍。该移位计数器115具有三个选择器115-1至115-3。当计数时间增加时，计数分辨率成正比地下降，并产生长换向间隔。计数精确度对换向无甚意义。当电动机速度增加时，换向间隔将自然地短于计数器的调整动态范围。当计数器能够不饱和地操作时，计数时钟将调回到常规频率。
以下参照图15、16及17来描述根据本发明该优选实施例的跟随参考模型的换向电路中的数字遮蔽电路。
数字遮蔽定时发生器21在确定了作为距检测中心点的换向间隔某一百分比的遮蔽时间后输出一信号。于是，可以通过从左至右移动计数器的一定位来确定遮蔽时间。这就是，可以仅通过从左至右移动参考模型计数器的m位能方便地得到换向间隔1/2m百分比的遮蔽时间。
例如，如图16中所示，为了遮蔽距中心点换向间隔的1/16，一旦检测出中心点及通过数字角度延迟电路10产生出一延迟信号，则可以通过从左向右移位从参考模型计数器取得四位最高有效位，如A7、A6、A5及A4。然后，对参考模型计数器(第一计数器)的最高有效4位及模型跟随计数器(第二计数器)的最低有效4位，即对A7及B3，A6及B2，A5及B1，和A4用B0执行“同”门功能。在第二计数器80的三个位B6，B5、B4及参考模型计数器70的三个位A5、A6及A7之间执行“同”门功能的输出，及所有上述的其他输出以及一禁止信号(Disable)被输入到多输入NAND门218，以便获得从1/2至1/2+1/16换向间隔的遮蔽时间。
图17表示数字遮蔽定时发生器22。其解释与以上给出的相同，所不同的是：使用第二计数器80作为参考模型计数器及第一计数器作为模型跟随计数器。
另外，以上的解释是作为一个例子给出的。根据本发明该优选实施例的跟随参考模型换向电路中的数字遮蔽电路能使用户选择对于每个单独应用成为最佳的遮蔽时间。
在许多情况下，在换向发生前短时地最佳启动遮蔽。并如以上图解说明的，可以通过选择第一及第二计数器各数字位的不同组合来方便地选择遮蔽时间。
如图15所示，对数字遮蔽执行电路23输入由遮蔽定时发生器21及22输出的信号(masking1，masking2)，并且由该电路23执行实际的遮蔽。以下将参照图18、19及20来描述该数字遮蔽执行电路23。
如图18中所示，被相“或”的遮蔽信号(masking1，masking2)与由相选择器60输出的信号共同地输入到AND门234至236。因此，在遮蔽期间，当由数字遮蔽信号控制时，D锁存电路231至233的启动输入EN被设置在低电平信号上。相应地，不管D锁存电路231至233的输入如何，这些D锁存电路231至233保持输出Q为先前状态Q0，这因为EN输入被设置在低电平上。换句话说，例如由开关噪音引起的伪过零信号被锁存住并从反电势过零信号中除去。
在锁存后，D锁存电路231至233的输出将从锁存状态中解决。相应地，当EN输入变为高状态时，D锁存电路231到233的输入被改变，并由此使输出根据输入而改变。并且每个D锁存电路231至233的输出Q被提供给一个“EX-OR”门，其结果作为过零输出信号输出。D锁存电路的操作条件被表示在图19中。
如上所述，在图20中表示由数字遮蔽执行电路23输出的反电势的过零信号，由中心点检测器11及12在检测到过零信号上升沿及下降沿后产生的延迟信号，及在延迟信号后产生的遮蔽信号的波形图。
数字遮蔽电路20及数字角度延迟电路10共用两个计数器70及80的相同计数结果。因此，这两者具有相同的计数器固有特性。
如图21中所示，根据本发明该优选实施例的跟随参考模型换向电路中的软转换电路30包括：一个起始点检测器31，用于检测处于中心点前方的换向起始点；及一个延伸点检测器32，用于检测位于中心点后方的换向结束点，并因此能连续地通过从检测的起始点到延伸点的转换进行软转换。但是，重要的是，换向的起始点及延伸点应相对中心点精确地在长度上对称，要如图1A中所示，但不能如图1B中所示的不对称。
以下将参照图21及22来详细描述根据本发明该优选实施例的跟随参考模型换向电路中的软转换电路。
例如，假定将从位于中心点前方15/256(1/2-15/256)换向间隔的起始点到位于中心点后方15/256(1/2+15/256)换向间隔的延伸点执行软转换。在此情况下，如以上所说明的，首先通过从参考模型计数器70的左侧到右侧移动一位获得换向间隔时间的1/2。然后这些位，除去计数器移位后的最后四位外，与模型跟随计数器80的各位配对，即A7与B6，A6与B5，及A5与B4，它们作为EX-NOR门311至313的输入。从这些的结果便获得(1/2-15/256)换向间隔定时的软转换起始点信号。其次，通过向右移位使4数字位A7到A4成为参考模型计数器70的最低有效位，便可获得从中心点延伸的转换时间。最后，在参考模型计数器70的移动位及模型跟随计数器80的各位之间，即在：A7及B3，A6及B2，A5及B1，和A4及B0之间执行“同”门功能，并与模型跟随计数器的剩余各位，即B6及A7，B5及A6，及B4及A5执行“同”门功能，便可获得1/2+15/256换向间隔的延伸点信号。
起始点及延伸点可根据个别的应用进行调整。尤其是，它能根据用户的选择作出改变，并可通过调节参考模型计数器的移位简便地作出改变。以与上述相同的方式，当第一计数器70为模型跟随计数器，而第二计数器为参考模型计数器时，通过向右移动第二计数器80的位可作出改变，以使得di/dt能被减小，并可避免由尖峰电压引起的电流再回流到电网中，以及可取消缓冲电路。
上述的跟随参考模型数字角度延迟电路，数字遮蔽电路及数字软转换电路可以包含在如图22及23所示的单个电路中，其中图22表示第一计数器为参考模型的情况，而图23表示第二计数器为参考模型的情况。因为这些电路的各元件已经分别地描述过，将不再赘述。
最后，参考图24中的流程图对根据本发明该优选实施例的跟随参考模型换向电路的调节方法描述如下。
在步骤S10上，在跟随参考模型换向电路中使用的每个移位寄存器及第二计数器被初始化及清零，并且第一计数器70，即参考模型计数器的每个位被设置成逻辑1。在步骤S20上，通过接通计数器时钟开始第二计数器80的计数。
在步骤S30上，如果在确定是否由第二计数器80检测出中心点后，中心点仍未检测出，则继续地计数。在步骤S40上，如果由第二计数器80检测到中心点，则执行换向及遮蔽。
在步骤S50上，如果确定出遮蔽时间未过去，则继续进行遮蔽，并且如果遮蔽时间已过去，则在步骤S60上使第一及第二计数器复位。
在步骤S70上，确定是否已检测到一个新的过零信号。在步骤S80上，如果未检测到过零信号及未产生出溢出，则控制返回到确定步骤。
在步骤S90上，如果发生溢出，则调节计数器时钟并再使控制返回到确定是否检测出中心点的步骤上。
在步骤S100上，在过零信号被检测出的情况下，则确定是否它在上升沿上或下降沿上，及当它既不在上升沿又不在下降沿上时将持续地作出确定。在步骤S110上，如果过零是在上升沿或在下降沿上，则停止第一及第二计数器70及80的计数。在步骤S120上，如果第二计数器80停止计数则开始第一计数器70的计数，反之亦然。
在步骤S130上，确定是否速度已锁定。如果速度已锁定，控制便返回到确定是否已检测到中心点的步骤。否则，控制便在执行软转换(步骤S140)后返回到执行换向及遮蔽的步骤。
因此，本发明提供了一种跟随参考模型的换向电路及其调整方法，它在调节换向电路以驱动主轴电动机时，以联机的方式产生最佳实时换向延迟，使用两个各包括数字角度延迟电路的计数器，遮蔽由于换向后噪音引起的误检测的伪过零点，并通过正确调节电动机驱动输出级的导通/关断时间来进行软转换。
并且本发明给予用户一种灵活性，使之根据他们个别的、具体的应用选择延迟角度，以优化转矩及降低噪音。可避免使用作为阻容的固定RC延迟电路的外部元件。
虽然本发明已参照优选实施例作出了详细描述，但本技术领域中的技术人员将易于理解，在不脱离本发明权利要求中的本发明的构思及范围的情况下可以作出各种改型及替换。

Claims (49)

1、一种控制电动机换向的电路，包括：
第一及第二计数器，它们对所述电动机转动时检测的反电势过零点之间的间隔持续经过的时间进行计数，在所述间隔的奇数间隔期间所述第一计数器用作参考模型计数器并且所述第二计数器用作模型跟随计数器，而在所述间隔的偶数间隔期间所述第二计数器用作所述参考模型计数器并且所述第一计数器用作所述模型跟随计数器；
第一及第二检测器，它们当所述模型跟随计数器向上计数到存储在所述参考模型计数器中的结果之一半时分别检测所述奇数及偶数间隔的中心点，当所述中心点被检测到时，所述第一及第二检测器分别输出第一及第二延迟信号；
一个换向定时发生器，它接收所述第一及第二延迟信号，并基于这些信号产生及输出换向定时信号；及
一个换向信号发生器，它从所述换向定时发生器接收所述定时信号，并根据所述换向定时信号产生一换向序列信号来控制所述电动机的换向。
2、根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一及第二计数器是由n位组成的，并且其中所述第一及第二检测器各包括：
(n-1)个逻辑门，它们分别接收所述模型跟随计数器的最低有效(n-1)位及所述参考模型计数器的最高有效(n-1)位的相应位对，并输出一个指示所述模型跟随计数器计数到在所述参考模型计数器中存储结果的一半的时刻逻辑结果的输出；及
一个延迟信号发生器，它接收来自所述逻辑门的所述逻辑结果及接收指示所述电动机转速已锁定的启动信号，并基于它们输出所述第一及第二延迟信号之一。
3、根据权利要求1所述的电路，其中，所述换向定时发生器包括一个触发器，它接收来自所述第一及第二检测器的所述第一及第二延迟信号及一内部时钟信号，并且它产生与所述内部时钟信号同步的所述换向定时信号。
4、根据权利要求3所述的电路，其中，所述第一及第二计数器基于所述内部时钟信号对所述间隔之间经过的所述时间进行计数。
5、根据权利要求2所述的电路，其中，所述逻辑门为“同”门。
6、根据权利要求5所述的电路，其中，所述延迟信号发生器包括一个多输入“与”门。
7、根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一及第二检测器由微处理机组成。
8、一种控制电动机换向的电路，包括：
第一及第二计数器，它们对过零信号上升沿及下降沿之间的间隔持续经过的时间进行计数，所述过零信号指示在所述电动机转动期间检测的反电势过零点，在所述间隔的奇数间隔期间所述第一计数器用作参考模型计数器及所述第二计数器用作模型跟随计数器，而在所述间隔的偶数间隔期间所述第二计数器用作所述参考模型计数器及所述第一计数器用作所述模型跟随计数器；
一个换向信号发生器，当所述模型跟随计数器向上计数到在所述参考模型计数器中存储结果的一分数值的时刻它接收指示的定时信号，及它根据所述定时信号产生换向序列信号来控制所述电动机的换向；
一个比较器，它将所检测的反电势与一公共电压相比较以检测所检测的反电势的所述过零点；
一个相选择器，它监测由所述换向信号发生器输出的所述换向序列信号并检测所述电动机的相；
第一及第二遮蔽定时发生器，它们分别在所述奇数及偶数间隔期间进行操作，所述数字遮蔽定时发生器基于所述第一及第二计数器产生遮蔽定时信号，所述遮蔽定时信号指示所述间隔中遮蔽由所述比较器检测的过零点的部分；
一个数字遮蔽执行电路，它接收所述遮蔽定时信号，由所述相选择器检测的所述相信号及来自所述比较器所检测的过零点，并根据它们输出具有所述上升沿及下降沿的过零信号。
9、根据权利要求8所述的电路，其中，所述第一及第二计数器是由n位组成的，及其中所述第一及第二遮蔽定时发生器各包括：
多个逻辑门，它们分别接收来自所述第一及第二计数器的相应位对，所述逻辑门的逻辑结果指示所述间隔中遮蔽所检测的过零点的所述部分，所述部分从所述间隔的1/2延伸到所述间隔的1/2+1/2m，其中m在1及n之间；及
一个遮蔽信号发生器，它接收所述逻辑结果及一个禁止信号，并产生所述遮蔽定时信号中的一个相应信号。
10、根据权利要求8所述的电路，其中，所述数字遮蔽执行电路包括：
一个遮蔽控制信号发生器，它接收由所述相选择器检测的所述相信号及所述遮蔽信号，并且它输出一个遮蔽控制信号，其用于对所检测的相的所述过零点的遮蔽进行控制；
一个遮蔽控制器，它接收所述遮蔽控制信号及来自所述比较器所述检测的过零点，并根据所述遮蔽控制信号启动所检测的过零点的输出；及
一个过零信号发生器，它接收所述启动的检测过零点，并输出所述过零信号。
11、根据权利要求9所述的电路，其中，所述间隔中遮蔽所述检测过零点的部分通过改变所述逻辑门及输入给它们的所述相应位对进行调节。
12、根据权利要求9所述的电路，其中，所述逻辑门是由“同”门组成的。
13、根据权利要求12所述的电路，其中，所述遮蔽信号发生器包括一个多输入“与非”门。
14、根据权利要求10所述的电路，其中，遮蔽控制信号发生器包括一个“与”门。
15、根据权利要求10所述的电路，其中，遮蔽控制器包括多个D触发器。
16、根据权利要求10所述的电路，其中，所述过零信号发生器包括一个“异或”门。
17、一种用于控制电动机换向的软转换电路，包括：
第一及第二计数器，它们对所述电动机转动时检测的反电势过零点之间的间隔持续经过的时间进行计数，在所述间隔的奇数间隔期间所述第一计数器用作参考模型计数器及所述第二计数器用作模型跟随计数器，而在所述间隔的偶数间隔期间所述第二计数器用作所述参考模型计数器及所述第一计数器用作所述模型跟随计数器；
一个起始点检测器，它基于所述第一及第二计数器检测每个所述间隔中的换向起始点；
一个延伸点检测器，它基于所述第一及第二计数器检测每个所述间隔内的换向结束点，所述换向起始点及所述换向结束点是相对每个所述间隔的中心点对称的；
一个控制信号发生器，它接收所述起始点检测器及所述延伸点检测器的输出，并输出一个指示所述换向起始点及所述换向延伸点的信号；及
一个软转换信号发生器，它接收由所述控制信号发生器输出的信号及接收一个启动信号以指示是否一引擎转速为锁定信号，并基于它们输出一软转换信号。
18、根据权利要求17所述的软转换电路，其中，所述第一及第二计数器是由n位组成的及其中所述起始点检测器包括：
多个第一逻辑门，它们分别接收来自所述第一及第二计数器的各相应位对，所述第一逻辑门的逻辑结果指示检测到所述换向起始点，所述换向起始点位于每个所述间隔的所述中心点前方K/2m的分数间隔处，其中m在2及n之间及其中K＜2m；及
一个起始点信号发生器，它接收所述逻辑结果及产生一起始点信号。
19、根据权利要求18所述的软转换电路，其中，所述延伸点检测器包括：
多个第二逻辑门，它们分别接收来自所述第一及第二计数器的各相应位对，所述第二逻辑门的逻辑结果指示检测到所述换向结束点，所述换向结束点位于每个所述间隔的所述中心点后方K/2m的分数间隔处，其中m在2及n之间及其中K＜2m；及
一个结束点信号发生器，它接收所述逻辑结果及产生一结束点信号。
20、根据权利要求17所述的软转换电路，其中，所述控制信号发生器包括一个“或”门。
21、根据权利要求18所述的软转换电路，其中，所述软转换信号发生器包括一个“与”门。
22、根据权利要求20所述的软转换电路，其中，所述第一及第二逻辑门是“同”门。
23、根据权利要求20所述的软转换电路，其中，所述起始点信号发生器及所述结束点信号发生器各由一个“与”门组成。
24、一种用于控制电动机换向的电路，包括：
第一及第二计数器，它们根据内部时钟对过零信号上升沿及下降沿之间的间隔持续经过的时间进行计数，所述过零信号指示在电动机转动期间检测的反电势过零点，在所述间隔的奇数间隔期间所述第一计数器用作参考模型计数器及所述第二计数器用作模型跟随计数器，而在所述间隔的偶数间隔期间所述第二计数器用作所述参考模型计数器及所述第一计数器用作所述模型跟随计数器；
一个角度延迟电路，它基于所述第一及第二计数器检测每个所述间隔中的最佳转换点；
一个换向信号发生器，它接收一个指示由所述角度延迟电路检测的所述最佳转换点的定时信号，及它根据所述定时信号产生换向序列信号来控制所述电动机的换向；
一个比较器，它将所检测的反电势与一公共电压进行比较以检测所检测的反电势的所述过零点；
一个相选择器，它监测由所述换向信号发生器输出的所述换向序列信号并检测所述电动机的相；
一个遮蔽电路，它基于所述第一及第二计数器检测每个所述间隔中遮蔽由所述比较器检测的过零点部分，及它接收由所述相选择器检测的所述相及来自所述比较器所检测的过零点，并基于它们输出具有所述上升沿及下降沿的过零信号；
一个软转换电路，它根据每个所述间隔内的换向起始点及换向结束点控制开关装置的导通/关断时间，所述换向起始点及结束点基于所述第一及第二计数器，及相对于每个所述间隔的中心点对称；
一个计数器时钟控制电路，它使得所述第一及第二计数器在来自所述遮蔽电路的所述过零信号的所述上升沿及下降沿处交替地被操作；
第一及第二溢出保护电路，它保护所述第一及第二计数器免于溢出；及
一个时钟调整电路，它通过m位移位计数器将所述内部时钟用1/2m分频来减小所述内部时钟的频率。
25、根据权利要求24所述的电路，其中，所述第一溢出保护电路包括：
第一溢出检测器，它将所述第一计数器与一满计数器值相比较并输出第一结果；及
第一溢出保护信号发生器，它接收所述第一溢出检测器的所述第一结果，并基于它输出第一溢出保护信号。
26、根据权利要求25所述的电路，其中，所述第二溢出保护电路包括：
第二溢出检测器，它将所述第二计数器与一满计数器值相比较并输出第二结果；及
第二溢出保护信号发生器，它接收所述第二溢出检测器的所述第二结果，并基于它输出第二溢出保护信号。
27、根据权利要求26所述的电路，其中，所述第一及第二溢出检测器为“与”门。
28、根据权利要求26所述的电路，其中，所述第一及第二溢出保护信号发生器为多输入“与”门。
29、根据权利要求24所述的电路，其中，所述计数器时钟控制电路包括：
第一门，它接收所述过零信号及所述过零信号的反相信号，及它在所述过零信号的有效低区间输出有效高电平的第一门驱动信号；
第二门，它接收所述第一门驱动信号及接收所述内部时钟作为时钟输入，以输出第一同步的门驱动信号；
第一启动信号发生器，它接收所述过零信号及所述第二溢出保护电路的输出，及当所述过零信号为有效低电平时或当在第二计数器上未产生溢出时输出第一启动信号；
第二启动信号发生器，它接收所述第一同步门驱动信号及所述第一启动信号，并在所述过零信号的所述有效低电平时输出第二启动信号；及
第一计数器时钟信号发生器，它接收所述第二启动信号，所述内部时钟及所述第一溢出保护电路的反相输出，并输出第一时钟信号作为所述第一计数器的时钟输入。
30、根据权利要求29所述的电路，其中，所述计数器时钟控制电路包括：
第三门，它接收所述过零信号及所述过零信号的反相信号，及它在所述过零信号的有效高电平区间输出有效高电平的第三门驱动信号；
第四门，它接收所述第三门驱动信号及接收所述内部时钟作为时钟输入，以输出第二同步的门驱动信号；
第三启动信号发生器，它接收所述第一溢出保护电路的输出及所述第二同步门驱动信号，及当所述过零信号为所述有效高电平或当在第一计数器上产生溢出时输出第三启动信号；
第二计数器时钟信号发生器，它接收所述第三启动信号，所述内部时钟及所述第二溢出保护电路的反相输出，并输出第二时钟信号作为所述第二计数器的时钟输入。
31、根据权利要求30所述的电路，其中，所述第一及第三门为RS触发器。
32、根据权利要求30所述的电路，其中，所述第二及第四门是D触发器。
33、根据权利要求30所述的电路，其中，所述第一启动信号发生器包括一个“与非”门。
34、根据权利要求30所述的电路，其中，所述第二启动信号发生器包括一个“与”门。
35、根据权利要求30所述的电路，其中，所述第三启动信号发生器包括一个“或”门。
36、根据权利要求30所述的电路，其中，所述第一及第二时钟信号发生器为三输入“与”门。
37、根据权利要求24所述的电路，其中，所述计数器时钟调整器包括：
第一及第二溢出检测器，它接收所述第一及第二溢出保护电路的输出，并分别检测第一及第二溢出；
第一触发信号发生器，它接收所述第一及第二溢出检测器的输出及其反相信号，并当所述第一或第二溢出被检测出时输出一触发信号；
第二触发信号发生器，它接收所述第一触发信号发生器的输出及接收所述内部时钟作为时钟输入，及输出一个同步的触发信号；
第三触发信号发生器，它接收所述同步触发信号及所述内部时钟，及当所述两个输入信号为高电平时输出一最后的触发信号；
一个m位移位计数器，它接收所述最后的触发信号作为时钟输入，及在将所述最后触发信号用1/2、1/4至1/2m分频后输出；
一个选择器，它接收所述第一及第二溢出信号作为时钟输入，并基于它们选择所述m位移位计数器的一个输出端；及
一个调整时钟信号发生器，它接收来自由所述选择器选择的所述输出端的所述m位移位计数器的输出，并当它在所述第一或第二计数器上产生溢出时输出一个调整的时钟信号。
38、根据权利要求37所述的电路，其中，所述第一及第二溢出检测器为“或”门。
39、根据权利要求37所述的电路，其中，所述m位移位计数器包括m-T触发器，它们连接成串行的级，以便接收前一级的输出作为时钟输入并在分频后输出。
40、根据权利要求37所述的电路，其中，所述选择器包括多个T触发器，它们连接成串行的级，以接收前级的输出作为时钟输入。
41、根据权利要求24所述的电路，其中，所述第一计数器是一n位计数器，及所述第二计数器是一锁存电路。
42、根据权利要求24所述的电路，其中，所述软转换电路这样控制所述开关装置，即在所述电动机中的di/dt变化率被降低及电流再回流到电网被避免。
43、根据权利要求24所述的电路，其中，所述第一及第二溢出保护电路防止由于长换向间隔或所述电动机低转速引起的溢出。
44、根据权利要求24所述的电路，其中，所述电动机是一个三相电动机，及所述换向序列具有六个状态。
45、一种控制电动机换向的方法，包括以下步骤：
检测所述电动机转动时产生的反电势，及产生具有指示所检测的过零点的第一和第二过渡边沿的过零信号；
在所述过零信号的第一过渡边沿时，将第一计数器设置为参考模型计数器及将第二计数器设置为模型跟随计数器；
在所述过零信号的第二过渡边沿时，将所述第二计数器设置为参考模型计数器及将所述第一计数器设置为模型跟随计数器；
根据内部时钟递增所述模型跟随计数器；
将所述模型跟随计数器与在所述参考模型计数器中存储的计数值相比较，以确定是否检测出最佳转换点；
如果检测出最佳转换点则执行换向；
当检测到所述最佳转换点时复位所述参考模型计数器；及
使所述模型跟随计数器连续递增直到所述过零信号的新过渡边沿为止。
46、根据权利要求45所述的方法，其中，还包括下列步骤：
如果所述最佳转换点被检测到时，遮蔽所述过零点的检测直到遮蔽时间过去为止；
延迟所述复位步骤直到所述遮蔽时间过去为止。
47、根据权利要求45的方法，其中，还包括：
确定在所述过零信号的新过渡边沿前是否在所述模型跟随计数器中发生溢出；及
如果所述溢出发生时调整所述内部时钟，并返回到所述设置步骤。
48、根据权利要求45的方法，其中，所述确定是否检测出最佳转换点的步骤包括：确定在所述模型跟随计数器中的计数是否为存储在所述参考模型计数器中的所述计数值的一半。
49、根据权利要求45的方法，其中，还包括以下步骤：
确定与所述过零信号的所述第一及第二过渡边沿之间的间隔的中心点对称的换向起始点及结束点；
如果电动机转速被锁定时基于所述换向起始点及结束点执行软转换。
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