CN1411134A - 无感无刷直流电动马达的控制方法 - Google Patents

无感无刷直流电动马达的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1411134A
CN1411134A CN02127025A CN02127025A CN1411134A CN 1411134 A CN1411134 A CN 1411134A CN 02127025 A CN02127025 A CN 02127025A CN 02127025 A CN02127025 A CN 02127025A CN 1411134 A CN1411134 A CN 1411134A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
states
combinations
time
change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN02127025A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1215641C (zh
Inventor
吴志敢
王进
应建平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taida Electronic Industry Co Ltd
Delta Optoelectronics Inc
Original Assignee
Delta Optoelectronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Optoelectronics Inc filed Critical Delta Optoelectronics Inc
Publication of CN1411134A publication Critical patent/CN1411134A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1215641C publication Critical patent/CN1215641C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

一种控制系统，利用脉宽调变模式(PWM)调整具有复数线圈的无感无刷电动直流马达的速度，及一混成方法，用以精确的侦测无感转子的位置；其中定子线圈所感应的反电动势BEMF被用来表示换流瞬间，并配合位降边界侦测法(falling edge detection)掩盖PWM断续及换流杂音；依据上述控制方法，本发明并提供一控制装置以控制多相无刷电动直流马达，马达其中一相处于高阻抗状态以测量其BEMF，而另一相被供以一PWM信号；该控制装置包含一比较器，以产生BEMF的跨零点(zero－crossing point，ZCP)，及一衍生转子资讯的装置，其侦测位降边界的跨零点。

Description

无感无刷直流电动马达的控制方法
技术领域
本发明关于一种无感无刷电动直流马达(sensorless and brushlessDC motor)的控制。本发明更关于一种具有脉宽调变(pulse widthmodulation，PWM)模式的无感无刷电动直流马达的控制。
背景技术
无刷直流电动马达(以下简称BLDC马达)利用直流马达中的半导体电路驱动，因此，不需要整流子(commutator)及电刷。换句话说，BLDC马达利用包含变流器(inverters)的半导体开关控制电流。BLDC马达并包含一具有复数线圈(windings)的电枢(armature)以做为定子(stator)，一永久磁铁以做为转子(rotor)及一位置侦测部以取代电刷及换流器作用。
为使马达可以正确的运作，存在于定子中的磁通量(flux)需呈90领先于转子，以持续的将转子向前推动。转子的运动及磁通量的交替旋转需保持同步，否则将会使转子停止旋转或使效率降低。为使平均电磁力矩(average electromagnetic torque)提高以增加马达的效率，线圈步进(step)的转换，即电力换流(electrical commutation)，需根据转子的位置来控制。马达侦测转子的位置后，提供电流至定子。
图1为变流器供给的三相无感无刷直流电动马达的概略结构图。如此自换流模式(self commutation)的BLDC马达，解决有感无刷电动马达中，感测器(sensor)因马达存在的压缩机中高压及高温而降低可靠度及位置侦测电路增加马达制程的复杂度及大小的问题。借由侦测线圈上的反电动势(back electromotive force，BEMF)，转子在特定时间上的位置可予以决定。当驱动电路不提供驱动电流至线圈时，线圈即处于浮动状态(floating state)，即高阻抗(high impedance)或三向状态(tri-state)。此时，转子旋转造成磁场改变，并于线圈上产生一具及向感应电流的终端电压(terminal voltage)，是反电动势(backelectromotive force)，BEMF。无感无刷直流马达利用一侦测电路，监测线圈中的电压差。当转子磁极经过浮动电枢线圈的中央时，BEMF的正负号会改变。而其中电压为零的时间点即为一跨零点(zero-crossingpoint，ZCP)。BEMF的ZCP提供转子在特定时间点上瞬间位置的资讯。根据此资讯，经一特别的角度，通常为ZCP后30°或90°的电子角度(electrical degree)后换流(转换至下一线圈)。三相定子其中两相具有相同BEMF时进行换流，可达成最佳功效。如图2所示，换流瞬间(commutation instants)发生在时间点t0，t1，t2，t3，t4及t5上。将BEMF跨零点延迟30°+K*60°(K＝0，1，2…)电子角即为换流进行时间，即换流瞬间。
换流期间，无可避免的会因马达线圈的回扫(flyback)电流而产生一大幅电压转换。请参阅图3，为一如图1对称BLDC马达的等效电路中A相终端电压的波形图。时段t0-t1刚开始时，半导体开关Qa-关闭(参阅图1)，A相呈浮动状态。然而，电流ia仍因感应元件的存在而持续增加流过二极体Da+，为一回扫电流(flyback current)。在ia呈零之前有一瞬间，所有相皆导通电流，Va等于Udc。此一瞬间称为换流瞬间，且造成终端电压的回描脉冲(flyback impulse)。这些回描脉冲越过零而易产生错误的跨零指标。
当变流器在PMW(pulse width modulation，脉种频宽调变)模式下操作时，将有另一个问题产生。PMW变流器的操作方法分别四象限断续(4-quadrant chopping)及二象限断续(2-quadrant chopping)。以高电位侧断续模式(high-side chopping mode)的二象限断续为例，低电位侧开关在120°间隔呈开启状态，而高电位侧开关则根据脉冲信号做开关。而低电位侧断续模式(low-side chopping model)的二象限断续的操作则为相反的，即高电位侧开关在120°间隔呈开启状态，而低电位侧开关则根据脉冲信号做开关。PWM断续造成多重零值的穿越，而显示错误的假象跨零指标。图5为一高电位侧断续模式中变流器终端电压的脉波图。其中显示整流瞬间及PWM断续效应。由图中可知，应有一额外的方法以将假象跨零滤除。
现有的过滤侦测法有(1)将BEMF在预设的侦测时间上转换为线性驱动；及(2)在PWM开关的同时对BEMF做采样。通常PWM断续频率不足以达到定子输入无刷直流马达的基本频率时。因此上述的侦测方法具有的缺点为，方法(1)将BEMF在预设的侦测时间上转换为线性驱动上的线性回路的稳定需较长的时间，并会产生额外的电流波纹(current ripple)，而方法(2)在PWM开关的同时对BEMF做采样，将一并侦测到抖动现象并需复杂的硬体开关或软体作业。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的，在于提供一种控制系统，利用PWM模式调整具有复数线圈无感无刷电动直流马达的速度。本发明并提供一混成方法，应用简易的电路设计及低花费的软体作业，精确的侦测转子的位置。
在本发明提供的方法中，定子线圈所感应的BEMF被用来表示换流瞬间。这可利用一滤波器及软体补偿，将BEMF的ZCP相位转移(phase-shifting)90°电子角来达成。利用位降边界侦测法(falling edgedetection)掩盖PWM断续及换流杂音。
根据本发明精神的所提出的多相无刷电动直流马达具有一控制装置，该马达其中一相处于高阻抗状态以测量其BEMF，而另一相被供以一PWM信号。该控制装置包含一比较器，以产生BEMF的ZCP，及一衍生转子资讯的装置，其侦测位降边界(或以低电位侧断续来说为位升边界)的跨零点。
为达到上述的目的，本发明提出一种控制方法，用以控制一以复数线圈构成，且具有复数相(phase)的无感无刷直流马达，其中，该马达操作于脉宽调变模式(pulse width modulation，PWM)以执行连续的换流(commutation)，该马达并包含一具有复数高电位侧半桥及低电位侧半桥(high-side bridge and low-side bridge)的变流器(inverter)及一反电动势(back electromotive force，BEMF)跨零点侦测电路(zero-crossing points detecting circuit)，该方法包含：由该BEMF跨零点侦测电路产生的复数转子位置信号中，侦测一位降边界(fallingedge)；当侦测到该位降边界时，记录该位降边界发生的时间点，计算接下来换流的延迟值，以分别设定该高电位侧半桥换流及低电位侧半桥换流的时间；决定是否已到达该高电位侧半桥换流的时间；当决定到达该高电位侧半桥换流的时间时，执行该高电位侧半桥换流，电流由该等线圈中的一对转换至另一对；决定是否已到达该低电位侧半桥换流的时间；及当到达该低电位侧半桥换流的时间时，执行该低电位侧半桥换流，电流由该等线圈中的一对转换至另一对。
为达到上述的目的，本发明更提出一区辨转子位置信号组态(statecomposition)转换的位降边界侦测步骤，包含：决定于一第一时间上，该转子位置信号的一状态组合是否符合一察表中的一转换前状态组合；如果该转子位置信号的一状态组合符合该察表中的一转换前状态组合，将该状态组合记录为一第一时间的原始状态组合；侦测一第二时间上，该转子位置信号的状态组合，并将该第二时间的状态组合记录为一现时状态组合；决定该原始状态组合及该现时状态组合间的状态组合转换是否符合该察表中的一状态组合转换；及当该原始状态组合及该现时状态组合间的状态组合转换符合该察表中的一状态组合转换时，显示一位降边界事件的发生。
附图说明
图1为变流器供给的三相无感无刷直流电动马达的概略结构图；
图2为换流瞬间及BEMF的关系图；
图3显示相A的终端电压；
图4为单相BLDC马达的BEMF侦测电路；
图5为一高电位侧断续模式中变流器终端电压的脉波图；
图6显示本发明三相BLDC马达BEMF跨零点侦测电路；
图7显示图6中的低通滤波器6结构电路；
图8显示图7中电路的位相/频率特性；
图9是PWM反相器供应BLDC马达的终端电压以图6及图7的BEMF跨零侦测电路处理的结果；
图10是本发明提供的一换流方法；
图11是显示位置信号的逻辑状态关系的波形图；
图12是位降边缘及位置信号状态的关系；
图13是本发明BLDC马达及其控制器的概略结构图；
图14是显示一换流程式的流程表。
图号说明：
DC移除电路-2；
比较器-4；
低通滤波器-6；
变流器-100；
BLDC马达-110；
滤波器-120；
跨零比较器-130；
数字控制器-140；
位降边缘侦测器-150；
速度计算及调整器-160；
延迟时间补偿装置-170；
换流逻辑运算装置-180。
具体实施方式
根据图1变流器供给的三相BLDC马达等效电路，得如图3的A相终端电压波形图(B相及C相同A相，依序相位移动120°)。t0-t1及t3-t4中，A相呈浮动状态。因此，A相的终端电压，即ea，等于BEMF，并重叠于三相线圈的中央电压Vn，其于此大小为Udc/2。在时距t1-t3中，Qa+开启，A相的线圈连接于供应电源，因此A相的终端电压为Udc。在时距t4-t6时，A相线接地，A相的终端电压为零。明显的显示出Va的直流(DC)成分为Udc/2。请参阅图4，为单相BLDC马达的BEMF侦测电路。DC移除电路(DCcut-off ciruit)2用以移除DC成分。而比较器4用于将终端电压Va中的AC成分与零相比较，以得到ea的跨零值。本发明三相BLDC马达BEMF跨零点侦测电路显示于图6中。侦测电路包含复数的低通滤波器(low-passfilter)6，DC移除电路2，及比较器4。低通滤波器6用以削减PWM断续及换流瞬间的干扰。DC移除电路(DC cut-off circuit)2用以移除DC成分。而比较器4用于将终端电压Va中的AC成分与零相比较，以得到ea的跨零值。Sa，Sb，Sc为A相，B相及C相输出的转子位置信号(rotor positionsignal)。由换流瞬间及PWM箝制分别造成BEMF跨零参考数据D*Ud/2及终端电压DC成分方面的小错误，可经实验调整修正。
图6中的低通滤波器6由图7显示的电路所构成。该电路适用于5kHz的PWM频率及15-210Hz的定子电流频率。由电阻R1及R2所构成的电阻网络用于分散具有高额定电压(high voltage rate)的终端电压，而使适用低电压额定的电容C1及C2可正常运作。图7所示电路的位相/频率特性显示于图8中。如图所示，于正常自换流模式中的BLDC马达，受滤波器影响而位相移动约30°到90°之间。
如上所述，BEMF的换流瞬间为ZCP后延迟30°+K*60°(K＝0，1，2…)。当K＝1时，将会有90°的位相移动。BLDC马达的定子电流频率f经滤波器相位移动后，仍需另外相位移动补偿约90°左右。
PWM反相器供应BLDC马达的终端电压以图6及图7的BEMF跨零侦测电路处理的结果如图9所示。频道1为相A的终端电压；频道2为滤波后的讯号；频道3为输出信号Sa。
滤波后的信号并未将PWM断续成分完全消除。因断续频率(5Hz)及定子电流频率(15-210Hz)间的频率范围相对上较小，图7被动形态的滤波器未能完全达到消除的作用。因此，滤波信号上升侧仍会有误导换流瞬间侦侧的跨零点。另一方面，由于位相移动的效果，转子位置信号中位降边界较为可靠。因此，本发明提出一不对称侦测法，运用位降边界的表示，准确的决定换流瞬间。首先，由三位相上的转子位置信号中侦测一位降边界。经过一90°的位相移动，于变流器的高电位侧执行一对应的换流。接着经过一60°的额外延迟，执行一低电位侧换流。此高电位侧及低电位侧的整流顺序可视需要而交换调整。于第二次换流完成后，重新侦测一新位降边界的发生，以进行下一组的整流。此换流的方法显示于图10中。
请参阅图10，当于位相A转子位置信号Sa中侦测到一位降边界时，需依续对高电位侧的Qb+，Qc+及低电位侧的Qa-，Qb-进行换流。其中，Qb+Qc+表示将Qb+关闭，Qc+开启；Qa-Qb-表示将Qa-关闭，Qb-开启。当于位相B转子位置信号Sb中侦测到一位降边界时，需依续对高电位侧的Qc+，Qa+及低电位侧的Qb-，Qc-进行换流。其中，Qc+Qa+表示将Qc+关闭，Qa+开启；Qb-Qc-表示将Qb-关闭，Qc-开启。当于位相C转子位置信号Sc中侦测到一位降边界时，需依续对高电位侧的Qa+，Qb+及低电位侧的Qc-，Qa-进行换流。其中，Qa+Qb+表示将Qa+关闭，Qb+开启；Qc-Qa-表示将Qc-关闭，Qa-开启。
转子位置信号中的位降边界可由转子位置信号的组合状态(composition state)的转换而侦测。此侦测的原理请参阅图11及图12。
在图11中，频道1为由图6的侦测电路中输出的A相转子位置信号Sa，频道2为由对应的B相转子位置信号Sb，频道3为C相转子位置信号Sc。图12中的6个符号110，010，011，001，101及100代表6种转子位置信号的状态组合(state composition)。其中110代表Sa为高电位状态，Sb为高电位状态，Sc为低电位状态；010代表Sa为低电位状态，Sb为高电位状态，Sc为低电位状态；011代表Sa为低电位状态，Sb为高电位状态，Sc为高电位状态；001代表Sa为低电位状态，Sb为低电位状态，Sc为高电位状态；及101代表Sa为高电位状态，Sb为低电位状态，Sc为高电位状态。
如图11所示，当信号Sa的位降边界出现时，转子位置信号的状态组合由110转换为010。因此，借由辨识此“110”至“010”的状态组合转换，相A转子位置信号中位降边界能准确的被侦测。因此，由“110”转换至“010”的状态为A相的有效状态组合转换，而由“110”转换至其他的状态组合，如“001”则为无效的转换。
相似的，当信号Sb的位降边界出现时，转子位置信号的状态组合由011转换为001。由“011”至“001”称为B相的有效状态组合转换。当信号Sc的位降边界出现时，转子位置信号的状态组合由101转换为100。由“101”至“100”称为C相的有效状态组合转换。请参考图12其中，“110-010”代表状态组合由“110”转换至“010”。同样的“011-001”及“101-100”代表状态组合的转换。
转子位置信号的状态组合可以数种不同的方法侦测。本发明于下提供其中两种以供参考。
(1)本发明为区辨转子位置信号组态转换而提出位降边界侦测的步骤，该骤包含，决定于一第一时间上，该转子位置信号的一状态组合是否符合一察表(如图12)中的一转换前状态组合；如果该转子位置信号的一状态组合符合该察表中的一转换前状态组合，将该状态组合记录为一第一时间的原始状态组合；侦测一第二时间上，该转子位置信号的状态组合，并将该第二时间的状态组合记录为一现时状态组合；决定该原始状态组合及该现时状态组合间的状态组合转换是否符合该察表中的一状态组合转换；及当该原始状态组合及该现时状态组合间的状态组合转换符合该察表中的一状态组合转换时，显示一位降边界事件的发生。
(2)本发明为区辨转子位置信号组态转换而提出另一位降边界侦测步骤，该步骤包含，设定对应于一第一时间上转子位置信号状态组合的位相；由一察表中找出对应于该第一时间位相标号状态组合的一预期状态组合；于一第二时间上，侦测该转子位置信号的状态组合，并将该第二时间的状态组合储存为一现时状态组合；比较该预期状态组合及该现时状态组合；及当该现时状态组合符合该预期状态组合，显示一位降边界事件的发生。
根据上述转子位置信号位降边界的侦测方法，本发明提出一无感BLDC马达，其概略结构显示于图13中。请参阅图13，标号100代表一变流器，以电源半导体(power semiconductor)构成。其类似习知变流器，以六个开关，如绝缘闸双极性电晶体(insulated gate bipolartransistor，IGBT)或电源金氧半导场氧化电晶体(power metal-oxide-semiconductor field-oxide-transistor，power MOSFET)六个二极体所构成。其中，每两个二极体反相串联耦接于一高电位电源线及一低电位电源线间，且各二极体与其对应的开关耦接并连。标号110代表一BLDC马达，由三相星形(three-phase star)电框线圈及永久磁铁转子所构成，如图1所示。
如图13所示，标号120的滤波器及130的跨零比较器构成一转子位置侦测装置(如图6中BEMF跨零点侦测电路)。转子位置侦测装置接受由BLDC马达110输入的三相终端电压信号Vx(Va，Vb，Vc)，并输出三相转子位置信号Sx(Sa，Sb，Sc)。
在图13中，标号140代表一数字控制器，以做为一换流信号产生装置。数字控制器140处理该转子位置信号后，输出六个换流信号至变流器100。数字控制器140由一位降边缘侦测器150，一速度计算及调整器160，延迟时间补偿装置170及一换流逻辑运算装置180所构成。数字控制器140用以使本发明的BLDC马达110，根据图14的方法流程进行换流操作。
图14的控制方法为周期性的中断服务常式(periodic interruptservice routine)。步骤S200，首先侦测三相转子位置信号，决定位降边界是否存在。此可由依序读取图6侦测电路输出的转子位置信号，并将分别将该等信号与其前的信号配对成形成各位置信号的状态转换。将此侦测的状态转换与图12的察表做比较。如果一侦测的状态转换符合图12中的状态转换，表示测得位降边界的发生，执行步骤S210。在步骤S210中，设定数项引数(argument)，以供后续的换流做准备。首先，储存下降边界时间(edge_instant)。储存该下降边界发生位相(detectedphase_no)。接着，计算位相移动补偿值(phase-shift compensation)，并设定延迟时间(delay_time)。在此，位相移动时间为移动90°所需的时间，可添写一子程式定义。最后，设定高电位侧换流时刻(Hi_comm_instant)及低电位侧换流时刻(Lo_comm_instant)。高电位侧换流时刻为下降边界时间(edge_instant)加上延迟时间(delay_time)。低电位侧换流时刻为高电位相换流时刻(Hi_comm_instant)加上60°延迟时间(delay_time)。此换流步骤亦可先进行低电位侧换流，再进行高电位侧换流。
值得注意的是，换流的动作并不会马上发生于步骤S210(紧接于位降边界的侦测)后。因此，在换流设定的工作完成后，此中断服务常式即结束，以预备下一侦测常式。
当侦测不到位降边界时，执行步骤S220，决定是否到达高电位相换流时刻(Hi_comm_instant)。如果为是，执行步骤S230，进行高电位侧换流，如果为否，执行步骤S240，决定是否到达低电位侧换流时(Lo_comm_instant)。当到达低电位侧换流时刻(Lo_comm_instant)时，执行步骤S250，进行低电位侧换流。

Claims (12)

1.一种无感无刷直流电动马达的控制方法，用以控制一以复数线圈构成，且具有复数相(phase)的无感无刷直流马达，其中，该马达操作于脉宽调变模式(pulse width modulation，PWM)以执行连续的换流(commutation)，该马达并包含一具有复数高电位侧半桥及低电位侧半桥(high-side bridge and low-side bridge)的变流器(inverter)及一反电动势(back electromotive force，BEMF)跨零点侦测电路(zero-crossing points detecting circuit)，该方法包含：
由该BEMF跨零点侦测电路产生的复数转子位置信号中，侦测一位降边界(falling edge)；
当侦测到该位降边界时，记录该位降边界发生的时间点，计算接下来换流的延迟值，以分别设定该高电位侧半桥换流及低电位侧半桥换流的时间；
决定是否已到达该高电位侧半桥换流的时间；
当决定到达该高电位侧半桥换流的时间时，执行该高电位侧半桥换流，电流由该线圈中的一对转换至另一对；
决定是否已到达该低电位侧半桥换流的时间；及当到达该低电位侧半桥换流的时间时，执行该低电位侧半桥换流，电流由该线圈中的一对转换至另一对。
2.根据权利要求1所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该BEMF跨零点侦测电路包含至少一组被动滤波器及跨零比较器(zero-crossing point comparator)。
3.根据权利要求1所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该高电位侧半桥换流时间的设定为将该位降边界发生的时间加上该换流的延迟值，该低电位侧半桥换流时间点的设定为将该高电位换流时间点加上该换流的延迟值。
4.根据权利要求1所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该换流的延迟值为60°电子角度。
5.根据权利要求1所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该位降边界的侦测为区辨该转子位置信号组态(statecomposition)转换的步骤，包含：
决定于一第一时间上，该转子位置信号的一状态组合是否符合一察表中的一转换前状态组合；
如果该转子位置信号的一状态组合符合该察表中的一转换前状态组合，将该状态组合记录为一第一时间的原始状态组合；
侦测一第二时间上，该转子位置信号的状态组合，并将该第二时间的状态组合记录为一现时状态组合；
决定该原始状态组合及该现时状态组合间的状态组合转换是否符合该察表中的一状态组合转换；及
当该原始状态组合及该现时状态组合间的状态组合转换符合该察表中的一状态组合转换时，显示一位降边界事件的发生。
6.根据权利要求1所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该位降边界的侦测为区辨该转子位置信号状态组合(statecomposition)转换的步骤，包含：
于一第一时间上，设定对应于该转子位置信号的一状态组合的位相；
由一察表中找出对应于该第一时间位相标号状态组合的一预期状态组合；
于一第二时间上，侦测该转子位置信号的状态组合，并将该第二时间的状态组合储存为一现时状态组合；
比较该预期状态组合及该现时状态组合；及
当该现时状态组合符合该预期状态组合，显示一位降边界事件的发生。
7.一种无感无刷直流电动马达的控制方法，用以控制一以复数线圈构成，且具有复数相(phase)的无感无刷直流马达，其中，该马达操作于脉宽调变模式(pulse width modulation，PWM)以执行连续的换流(commutation)，该马达并包含一具有复数高电位侧半桥及低电位侧半桥(high-side bridge and low-side bridge)的变流器(inverter)及一反电动势(back electromotive force，BEMF)跨零点侦测电路(zero-crossing points detecting circuit)，该方法包含：
由该BEMF跨零点侦测电路产生的复数转子位置信号中，侦测一位降边界(falling edge)；
当侦测到该位降边界时，记录位该降边界发生的时间点，计算接下来换流的延迟值，以分别设定该低电位侧半桥换流及高电位侧半桥换流的时间；
决定是否已到达该低电位侧半桥换流的时间；
当到达该低电位侧半桥换流的时间，执行该低电位侧半桥换流，电流由该线圈中的一对转换至另一对；
决定是否已到达该高电位侧半桥换流的时间；及
当到达该高电位侧半桥换流的时间，执行该高电位侧半桥换流，电流由该线圈中的一对转换至另一对。
8.根据权利要求7所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该BEMF跨零点侦测电路包含至少一组被动滤波器及跨零比较器(zero-crossing point comparator)。
9.根据权利要求7所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该低电位侧半桥换流时间的设定为将该位降边界发生的时间加上该换流的延迟值，该高电位侧半桥换流时间点的设定为将该低电位整流时间点加上该换流的延迟值。
10.根据权利要求7所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该换流的延迟值为60°电子角度。
11.根据权利要求7所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该位降边界的侦测为区辨该转子位置信号组态(statecomposition)转换的步骤，包含：
决定于一第一时间上，该转子位置信号的一状态组合是否符合一察表中的一转换前状态组合；
如果该转子位置信号的一状态组合符合该察表中的一转换前状态组合，将该状态组合记录为一第一时间的原始状态组合；
侦测一第二时间上，该转子位置信号的状态组合，并将该第二时间的状态组合记录为一现时状态组合；
决定该原始状态组合及该现时状态组合间的状态组合转换是否符合该察表中的一状态组合转换；及
当该原始状态组合及该现时状态组合间的状态组合转换符合该察表中的一状态组合转换时，显示一位降边界事件的发生。
12.根据权利要求7所述的无感无刷直流电动马达的控制方法，其特征在于：该位降边界的侦测为区辨该转子位置信号状态组合(statecomposition)转换的步骤，包含：
于一第一时间上，设定对应于该转子位置信号的一状态组合的位相；
由一察表中找出对应于该第一时间位相标号状态组合的一预期状态组合；
于一第二时间上，侦测该转子位置信号的状态组合，并将该第二时间的状态组合储存为一现时状态组合；
比较该预期状态组合及该现时状态组合；及
当该现时状态组合符合该预期状态组合，显示一位降边界事件的发生。
CNB021270252A 2001-09-28 2002-07-26 无感无刷直流电动马达的控制方法 Expired - Fee Related CN1215641C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/964,757 US6534938B1 (en) 2001-09-28 2001-09-28 Method and apparatus for driving a sensorless BLDC motor at PWM operation mode
US09/964,757 2001-09-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1411134A true CN1411134A (zh) 2003-04-16
CN1215641C CN1215641C (zh) 2005-08-17

Family

ID=25508945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021270252A Expired - Fee Related CN1215641C (zh) 2001-09-28 2002-07-26 无感无刷直流电动马达的控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6534938B1 (zh)
CN (1) CN1215641C (zh)
TW (1) TW571508B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300933C (zh) * 2003-06-27 2007-02-14 三星电子株式会社 用于驱动无刷电机的装置和控制该电机的方法
CN100364225C (zh) * 2003-06-30 2008-01-23 松下电器产业株式会社 无传感器电机驱动装置及其驱动方法
CN100370690C (zh) * 2003-11-05 2008-02-20 索尼株式会社 无传感器无刷马达
CN101292417B (zh) * 2005-10-20 2011-03-23 罗姆股份有限公司 电机驱动电路和使用了它的盘装置
CN102055392A (zh) * 2010-12-17 2011-05-11 北京控制工程研究所 一种无刷直流电机无传感器线反电势位置检测方法
CN1883103B (zh) * 2003-08-18 2011-07-27 莱特工程公司 含有低耗材料的轴向气隙电气设备中的定子的选择性调准
CN102377397A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 立锜科技股份有限公司 动态增益控制器及其方法
CN102577086A (zh) * 2009-10-08 2012-07-11 密克罗奇普技术公司 无传感器无刷直流马达中用于减少零交叉粒度的可变脉宽调制
CN104868804A (zh) * 2013-12-26 2015-08-26 硅实验室公司 感测电机的反电动势
TWI643442B (zh) * 2017-09-25 2018-12-01 祥誠科技股份有限公司 多相直流無刷馬達驅動電路

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100420146C (zh) * 2002-10-22 2008-09-17 松下电器产业株式会社 马达驱动装置
US6850022B2 (en) * 2003-01-15 2005-02-01 Siemens Vdo Automotive Inc. Method and system for determining electronic commutation in brushless DC machines irrespective of the placement of rotor position sensors
EP1424768B1 (en) * 2002-11-28 2009-08-19 STMicroelectronics S.r.l. Method for detecting the angular position of a rotor in a brushless electric motor
US7170249B2 (en) * 2003-06-06 2007-01-30 Seagate Technology Llc Electrical phase compensation in BEMF spindle motor control
US20040245950A1 (en) * 2003-06-06 2004-12-09 Ang June Christian Electrical phase compensation in BEMF spindle motor control
US20040251759A1 (en) * 2003-06-12 2004-12-16 Hirzel Andrew D. Radial airgap, transverse flux motor
US20040251761A1 (en) * 2003-06-12 2004-12-16 Hirzel Andrew D. Radial airgap, transverse flux motor
US20080246362A1 (en) * 2003-06-12 2008-10-09 Hirzel Andrew D Radial airgap, transverse flux machine
US20070024147A1 (en) * 2003-08-18 2007-02-01 Hirzel Andrew D Selective alignment of stators in axial airgap electric devices comprising low-loss materials
US7514887B2 (en) * 2003-10-24 2009-04-07 A. O. Smith Corporation Electrical machine and method of controlling the same
US7190101B2 (en) * 2003-11-03 2007-03-13 Light Engineering, Inc. Stator coil arrangement for an axial airgap electric device including low-loss materials
US8314580B2 (en) * 2004-06-04 2012-11-20 Belimo Holdings AG Brushless DC-motor
US7327587B2 (en) * 2004-09-30 2008-02-05 General Electric Company System and method for power conversion
CN100529393C (zh) * 2004-10-01 2009-08-19 菲舍尔和佩克尔应用有限公司 自由活塞式线性压缩机的电动机和电动机冲程控制方法
TWI253223B (en) * 2004-11-22 2006-04-11 Benq Corp Method of protecting an electronic device driven by dc motor and a testing circuit of the positioning signals thereof
KR101041076B1 (ko) * 2004-12-17 2011-06-13 삼성전자주식회사 브러시리스 직류모터의 기동제어방법
US20080157707A1 (en) * 2005-03-04 2008-07-03 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Electric Motor And Method Of Controllling Said Motor
EP1734648B1 (de) * 2005-06-13 2012-08-15 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Würzburg Asymmetrische Ansteuerung eines sensorlosen und bürstenlosen Elektromotors
US7402969B2 (en) * 2006-03-23 2008-07-22 Delphi Technologies, Inc Method for producing voltage waveforms in a PWM motor controller of a PM DC brushless motor
US7839107B2 (en) * 2006-10-31 2010-11-23 Kaltenbach & Voigt Gmbh Method and circuitry arrangement for operating a brushless electric motor
US7721564B2 (en) * 2006-11-21 2010-05-25 B/E Aerospace, Inc. Wild frequency avionic refrigeration system and controller therefor
TWI357716B (en) * 2007-02-13 2012-02-01 Prolific Technology Inc Method and circuit for controlling motor and brush
GB0717851D0 (en) * 2007-09-13 2007-10-24 Melexis Nv Improvements relating to driving brushless dc (bldc) motors
US8107204B2 (en) * 2007-11-13 2012-01-31 Emerson Climate Technologies, Inc. Three-phase detection module
GB2455123A (en) * 2007-11-29 2009-06-03 Technelec Ltd Control of electrical machines
DE102008010845A1 (de) * 2007-11-30 2009-06-10 Trinamic Motion Control Gmbh & Co. Kg Verfahren und Schaltungsanordnung zur sensorlosen Kommutierung bürstenloser Gleichstrommotoren
DE102010001774A1 (de) 2010-02-10 2011-08-11 Robert Bosch GmbH, 70469 Verfahren zur Reduzierung des Anlaufstromes einer mit Blockkommutierung betriebenen mehrphasigen Maschine
US8901867B2 (en) 2011-04-28 2014-12-02 Regal Beloit America, Inc. Electrical machine, method of controlling an electrical machine, and system including an electrical machine
US9106167B2 (en) 2012-08-31 2015-08-11 Melexis Technologies Nv Method and apparatus for driving a sensorless BLDC/PMSM motor
US9559623B2 (en) 2013-08-30 2017-01-31 Regal Beloit America, Inc. Method of controlling an electrical machine
DE102014018517A1 (de) * 2014-12-05 2016-06-09 Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Freilaufs eines BLDC Motors und Verfahren zur davon abhängigen Verlagerung des Kommutierungszeitpunkts
EP3425790B1 (en) 2017-07-04 2021-01-27 Melexis Bulgaria Ltd. Current sensing based commutation control
JP6972305B2 (ja) * 2018-03-28 2021-11-24 新電元工業株式会社 駆動装置、駆動方法、駆動プログラムおよび電動車両
KR102362995B1 (ko) * 2018-06-28 2022-02-16 한국전자기술연구원 모터 구동 장치 및 시스템
US11290038B1 (en) * 2020-09-08 2022-03-29 Global Mixed-Mode Technology Inc. Motor controller
TWI751086B (zh) * 2021-05-28 2021-12-21 致新科技股份有限公司 馬達控制器
US11804794B2 (en) 2021-06-01 2023-10-31 Global Mixed-Mode Technology Inc. Motor controller
CN114400929B (zh) * 2022-01-20 2024-02-13 北京航空航天大学 无刷直流电机无传感器换相控制方法及系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5517095A (en) * 1991-10-03 1996-05-14 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method and apparatus for operating polyphase DC motors using a PWM chopping signal in zero crossing determination
US5367234A (en) * 1993-08-26 1994-11-22 Ditucci Joseph Control system for sensorless brushless DC motor
CN1068999C (zh) * 1994-03-31 2001-07-25 大金工业股份有限公司 无电刷直流电动机驱动控制方法及其装置以及电气机器
US5731670A (en) * 1995-03-31 1998-03-24 Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. Method for driving a brushless DC electric motor
JP3544434B2 (ja) * 1996-08-01 2004-07-21 松下電器産業株式会社 ブラシレスモータ装置
US6081087A (en) * 1997-10-27 2000-06-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor control apparatus

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300933C (zh) * 2003-06-27 2007-02-14 三星电子株式会社 用于驱动无刷电机的装置和控制该电机的方法
CN100364225C (zh) * 2003-06-30 2008-01-23 松下电器产业株式会社 无传感器电机驱动装置及其驱动方法
CN1883103B (zh) * 2003-08-18 2011-07-27 莱特工程公司 含有低耗材料的轴向气隙电气设备中的定子的选择性调准
CN100370690C (zh) * 2003-11-05 2008-02-20 索尼株式会社 无传感器无刷马达
CN101292417B (zh) * 2005-10-20 2011-03-23 罗姆股份有限公司 电机驱动电路和使用了它的盘装置
CN102577086A (zh) * 2009-10-08 2012-07-11 密克罗奇普技术公司 无传感器无刷直流马达中用于减少零交叉粒度的可变脉宽调制
CN102577086B (zh) * 2009-10-08 2016-01-06 密克罗奇普技术公司 无传感器无刷直流马达中用于减少零交叉粒度的可变脉宽调制
CN102377397A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 立锜科技股份有限公司 动态增益控制器及其方法
CN102055392B (zh) * 2010-12-17 2015-11-25 北京控制工程研究所 一种无刷直流电机无传感器线反电势位置检测方法
CN102055392A (zh) * 2010-12-17 2011-05-11 北京控制工程研究所 一种无刷直流电机无传感器线反电势位置检测方法
CN104868804A (zh) * 2013-12-26 2015-08-26 硅实验室公司 感测电机的反电动势
CN104868804B (zh) * 2013-12-26 2018-06-05 硅实验室公司 感测电机的反电动势
TWI643442B (zh) * 2017-09-25 2018-12-01 祥誠科技股份有限公司 多相直流無刷馬達驅動電路
US10615723B2 (en) 2017-09-25 2020-04-07 Energic Technologies Corp. Multi-phase brushless DC motor driving circuit

Also Published As

Publication number Publication date
US20030062860A1 (en) 2003-04-03
CN1215641C (zh) 2005-08-17
US6534938B1 (en) 2003-03-18
TW571508B (en) 2004-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1215641C (zh) 无感无刷直流电动马达的控制方法
KR101718848B1 (ko) 센서 없는 브러시리스 직류 모터들에서의 감소된 제로-크로싱 입상용 가변 펄스폭 변조
KR102520720B1 (ko) 브러시리스 직류 전동기의 센서리스 구동 장치 및 그 제어 방법
JP4866216B2 (ja) 電力変換装置
JP2003092888A (ja) 電力変換装置及び多相負荷の駆動制御方法
EP0662265A4 (zh)
CN113661648A (zh) 确定无刷永磁电机的转子的位置的方法
KR102139948B1 (ko) 전기 모터의 권선 내에 검출되는 영전류에 따라 전기 모터에 인가되는 구동 신호의 위상을 자동적으로 조정하고 영전류를 검출하기 위한 전기 회로 및 방법
Wang et al. A novel sensorless control method for brushless DC motor
CN115395835A (zh) 一种无刷直流电机换相精确检测方法
CN1269304C (zh) 应用于永磁无刷直流电机的脉冲宽度调制方法
Ali et al. A cost-effective dual bus current measurement scheme for current control of three-phase switched reluctance motors
WO2022074361A1 (en) A method of controlling a brushless permanent-magnet motor
JP6495528B1 (ja) 電動機の駆動方法
Lai et al. Back-EMF detection technique of brushless DC motor drives for wide range control
Wu et al. Sensorless brushless DC motor drive for air-conditioner compressor
JPH0260493A (ja) 直流ブラシレスモータ
Miller et al. A new control IC for switched reluctance motor drives
KR101684807B1 (ko) 진상각 제어기
Ahirwal et al. A novel approach of rotor position detection of a sensorless BLDC motor with improved back EMF
YADAV et al. Position and Speed Control of Brushless DC Motors Using Sensorless Techniques: A Review
JP4281408B2 (ja) モータ制御装置
Pillai et al. Efficient Commutation and Torque Ripples Minimization in BLDC Motor for Hoist Applications
KR101414818B1 (ko) 비엘디씨 모터의 구동 방법
Seshavarthini et al. Power and Signal Transmission for Electric Vehicles by Using Cascaded Multilevel Inverter

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050817

Termination date: 20170726

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee