JP2022514535A - Ｂｌｄｃ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法、装置及び記憶媒体 - Google Patents

Ｂｌｄｃ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法、装置及び記憶媒体 Download PDF

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Abstract

ブラシレス直流モータの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法、装置及び記憶媒体を提供する。前記方法は、前記ブラシレス直流モータの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得ること（Ｓ１０１）と、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定すること（Ｓ１０２）と、決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ること（Ｓ１０３）と、得られた逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定することと、を含む。

Description

本開示は、モータ制御技術分野に関し、特にブラシレス直流モータ（ＢＬＤＣ：Ｂｒｕｓｈ Ｌｅｓｓ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）の逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法、装置及び記憶媒体に関する。
高速小型化ＢＬＤＣの適用分野は、現在ますます広くなっており、特に、手持ち式真空掃除機などのような小型電動工具分野に広く用いられている。ＢＬＤＣセンサレス駆動制御技術は、位置センサに依存せずに相変換を実現できるため、優位性が著しい。
現在、ＢＬＤＣセンサレス駆動制御技術分野において、モータのロータ位置検出方法は、複数ある。そのうち、逆起電力ゼロクロス点による方法は、簡単で効果的であるため、広く用いられている。逆起電力ゼロクロス点による方法の基本的な原理として、ＢＬＤＣのいずれか１つの相巻線の逆起電力がゼロクロスする場合、ロータの直線軸と該相巻線の軸線がぴったり重なり合うため、各相巻線の逆起電力ゼロクロス点を判定することでモータのロータ位置を知ることができることである。
関連技術において、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のハイレベル期間において、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）モジュールにより、ＢＬＤＣ端子電圧信号を収集し、続いて、逆起電力ゼロクロス点の発生位置を判定する。
しかしながら、実際に適用される時、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが生じ、モータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称になることがある。この場合、検出された端子電圧のゼロクロス点信号にオフセットが生じることにより、相変換誤差を最終的に招き、更に駆動性能に影響を及ぼす。
関連技術に存在する技術的課題を解決するために、本願の実施例は、ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法、装置及び記憶媒体を提供する。
本願の実施例は、ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法を提供する。前記方法は、
前記ＢＬＤＣの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得ることと、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することと、
決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、
得られた逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定することであって、決定された逆起電力ゼロクロス点閾値は、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定するために用いられる、ことと、を含む。
上記の解決策において、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
前記第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、を含む。
上記の解決策において、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
前記第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、を含む。
上記解決策において、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得ると共、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
前記第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ると共に、前記第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、
前記第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分及び前記第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定することと、を含む。
上記の解決策において、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定することは、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、前記ＢＬＤＣ本体の機械的周期における半分の周期に対応するセクタの逆起電力ゼロクロス点時間間隔を決定し、少なくとも２つの第２時間間隔を得ることと、
得られた少なくとも２つの第２時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定することと、を含む。
上記の解決策において、決定された逆起電力ゼロクロス点誤差信号に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることは、
比例積分（ＰＩ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）コントローラを利用して、決定された逆起電力ゼロクロス点誤差信号に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることを含む。
上記の解決策において、前記方法は、
端子電圧と決定された逆起電力ゼロクロス点閾値を比較し、比較結果を得ることと、
比較結果に基づいて、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定することと、を更に含む。
本願の実施例は、ＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置を更に提供する。前記装置は、
前記ＢＬＤＣの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得るように構成される検出ユニットと、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定するように構成される第１決定ユニットと、
決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成される第２決定ユニットと、
前記逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定するように構成される第３決定ユニットであって、決定された逆起電力ゼロクロス点閾値は、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定するために用いられる、第３決定ユニットと、を備える。
上記の解決策において、前記第１決定ユニットは、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
前記第２決定ユニットは、決定された第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成される。
上記の解決策において、前記第１決定ユニットは、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
前記第２決定ユニットは、決定された第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成される。
上記の解決策において、前記第１決定ユニットは、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得ると共に、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
前記第２決定ユニットは、決定された第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ると共に、決定された第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成され、
第３決定ユニットは、前記第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分及び前記第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定するように構成される。
本願の実施例は、ＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置を更に提供する。前記装置は、プロセッサと、プロセッサで実行可能なコンピュータプログラムを記憶するように構成されるメモリと、を備え、
前記プロセッサは、前記コンピュータプログラムを実行する時、上記いずれか１つの方法のステップを実行するように構成される。
本願の実施例は、記憶媒体を更に提供する。前記記憶媒体には、プロセッサにより実行される時、上記のいずれか一項に記載の方法のステップを実現させるコンピュータプログラムが記憶されている。
本願の実施例で提供されるＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法、装置及び記憶媒体は、前記ＢＬＤＣの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得ると共に、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定し、決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得て、得られた逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定する。本開示の実施例で提供される解決策は、ＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することで、実際の逆起電力ゼロクロス点閾値を決定し、更に、逆起電力ゼロクロス点の発生位置を正確に検出し、ＢＬＤＣの駆動性能を確保し、製品の信頼性を向上させる。それと同時に、本開示の実施例は、ソフトウェア方式で、望ましくない要因による相変換誤差を解消するため、ハードウェアコストを増加させることなく、実現しやすくて、便利である。
関連技術における逆起電力ゼロクロス点検出時のＡ相巻線端子電圧波形を示す概略図である。 関連技術における逆起電力ゼロクロス点検出時のＡ相端子電圧波形を示す概略図である。 本願の実施例によるＢＬＤＣが電子機器に適用されるハードウェアシステム構造を示す概略図である。 本願の実施例によるＢＬＤＣの理想的な逆起電力波形及びセクタ番号を示す概略図である。 本願の実施例によるＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法を示すフローチャートである。 本願の適用実施例によるＢＬＤＣが電子機器に適用されるハードウェアシステム構造を示す概略図である。 本願の適用実施例によるＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定システムの構造を示す概略図である。 本願の適用実施例によるＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法の原理の実現モジュールを示す概略図である。 本願の適用実施例による３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセットによる実際の逆起電力信号モデルと理想的な逆起電力信号モデルとの関係を示す概略図である。 本願の適用実施例によるコントローラの制御アルゴリズムの同等構造を示す概略図である。 本願の適用実施例によるモータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性による実際の逆起電力信号モデルと理想的な逆起電力信号モデルとの関係を示す概略図である。 本願の適用実施例によるＢＬＤＣが相変換を実現させることを示すフローチャートである。 本願の実施例によるＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置の構造を示す概略図である。 本願の実施例によるＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置のハードウェア構造を示す概略図である。 本願の実施例の技術的解決手段の条件を用いない場合、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが生じてモータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称になる相変換位置を示す概略図である。 本願の実施例の技術的解決手段の条件を用いる場合、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが生じてモータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称になる相変換位置を示す概略図である。
本願の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下、本願の実施例の図面を参照しながら、発明の具体的な技術的解決手段を更に詳しく説明する。下記実施例は、本願を説明するためのものであるが、本願の範囲を限定するものではない。
上述したように、関連技術において、ＢＬＤＣに対して制御を行う過程において、各ＰＷＭ制御周期のハイレベル期間において、ＡＤＣモジュールの収集機能により、ＢＬＤＣの逆起電力に対して複数回サンプリングを行い、サンプリングを完了した後、浮遊相端子電圧と逆起電力参照電圧との関係を比較することで、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定する。Ａ相を例として、１つのモータ本体の機械的周期内に、Ａ相巻線端子電圧波形は、図１ａに示すとおりである。ここで、ＢＣ及びＣＢ期間において、Ａ相は、浮遊状態であり、その端子電圧波形は、図１ｂに示すとおりである。ＰＷＭオンの場合、Ａ相端子電圧
Figure 2022514535000002
 である（ここで、ｅＡは、Ａ相逆起電力であり、
Figure 2022514535000003
 は、逆起電力参照電圧である）。
Figure 2022514535000004
 である場合、ｅＡ＝０である。つまり、Ａ相逆起電力のゼロクロス点時刻である。図１ｂにおけるａ１時刻で、
Figure 2022514535000005
 であり、逆起電力は、ゼロクロスしていない。次のＰＷＭ制御周期のａ２時刻で、
Figure 2022514535000006
 であり、この場合、逆起電力がゼロクロスしたことを検出した。同様に、ＣＢ期間において、Ａ相端子電圧は、降下する傾向にある。ｂ２時刻で、
Figure 2022514535000007
 であり、逆起電力は、ゼロクロスしておらず、ｂ３時刻で、
Figure 2022514535000008
 であり、この場合、逆起電力がゼロクロスしたことを検出した。
関連技術において、逆起電力ゼロクロス点検出方策の使用上の前提条件は、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値が決まっており、モータ抵抗、インダクタのパラメータが完全に対称であることである。しかしながら、実際の過程において、下記現象が発生する。
１、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値は、昇温又は老化などの外部要因による影響で変動し、分圧割合にオフセットが生じ、更に、端子電圧検出の正確度に影響を及ぼす。上記状況が発生する場合、分圧抵抗によりサンプリングを行うことで得られた端子電圧と実際値との間に偏差がある。
２、高速モータは抵抗、インダクタのパラメータが小さいため、実際の製造プロセスにおいて、抵抗、インダクタのパラメータが非対称になるという現象が生じやすい。その可能な発生原因は、モジュール化製造、非対称なターン数、等しくない線路接触抵抗などを含む。上記現象が発生した後、浮遊相端子電圧とその逆起電力信号との間に偏差がある。
上記２つの現象が発生した後、逆起電力ゼロクロス点検出に基づいた従来のセンサレスＢＬＤＣ駆動方法は、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセット及びモータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性という理想的ではない要因による影響を及ぼす。上記２つの理想的ではない状況を発生した後、端子電圧ゼロクロス点信号にオフセットが生じ、相変換誤差を最終的に招き、駆動性能に影響を及びす。
これを基に、本願の各実施例において、ＢＬＤＣの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得ると共に、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定し、決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得て、得られた逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定する。決定された逆起電力ゼロクロス点閾値に基づいて、逆起電力ゼロクロス点の位置を正確に検出し、更に相変換の正確度を向上させることができる。
図２は、ＢＬＤＣが電子機器に適用されるハードウェアシステム構造を示す概略図である。図２に示すように、前記ハードウェアシステムは、ＢＬＤＣ ２０１、３相端子電圧分圧抵抗２０２、３相フルブリッジ２０３、キャパシタ２０４、バッテリ２０５、電流サンプリング抵抗２０６及びマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ：ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）２０７を備える。ＭＣＵ ２０７は、駆動信号により３相フルブリッジ２０３を制御し、ＢＬＤＣ ２０１の制御を実現させる。ＢＬＤＣ ２０１は、３相にそれぞれ、３組の分圧抵抗である３相端子電圧分圧抵抗２０２が接続され、３相端子電圧は、ＭＣＵ ２０７におけるＡＤＣモジュールにより収集される。ＢＬＤＣ ２０１に抵抗及びインダクタが配置される。
ここで、本願の実施例は、３相端子電圧分圧抵抗２０２の抵抗値オフセット及び／又はＢＬＤＣ ２０１における抵抗、インダクタの非対称性がモータ駆動性能に及ぼす影響に対して、改良手段を提出した。
図３は、ＢＬＤＣの理想的な逆起電力波形及びセクタ番号を示す。図３において、波形３０１、波形３０２及び波形３０３はそれぞれ、ＢＬＤＣのＡ相、Ｂ相及びＣ相の逆起電力波形である。３つの位相間の位相差は、１２０°である。１つのモータ本体の機械的周期は、６個のセクタを含み、それらの番号は、セクタ１、セクタ２、セクタ３、セクタ４、セクタ５及びセクタ６であり、セクタ境界は、ＢＬＤＣ相変換の角度位置であり、理想的な状態で、各セクタ間の角度間隔は、６０°である。
相変換の角度位置と逆起電力ゼロクロス点の角度位置との間隔は、３０°である。１つのモータ本体の機械的周期
Figure 2022514535000009
 は、６個の逆起電力ゼロクロス点の間隔を含む。理想的な状態で、隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の角度間隔が６０°である。しかしながら、モータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称になるか又は３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値が変わる場合、端子電圧信号のゼロクロス点の角度位置にオフセットが生じ、隣接するセクタの逆起電力ゼロクロス点の間隔は、６０°ではない。これにより、ＢＬＤＣの相変換誤差を招き、駆動性能を低下させる。実際の適用において、逆起電力ゼロクロス点の時間間隔は、ソフトウェアにより検出されやすく、且つ逆起電力ゼロクロス点の時間間隔tと逆起電力ゼロクロス点の角度θとは、式１における対応関係がある（ここで、θ及びtは、図３における同一の横座標領域を指す）。
Figure 2022514535000010
従って、本願の実施例は、実際の逆起電力ゼロクロス点の時間間隔の検出を始めとして、一連の補正手段により、隣接するセクタの逆起電力ゼロクロス点の間隔を均一な６０°に補正するという目的を達成する。
本願の実施例は、ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法を提供する。図４に示すように、下記ステップを含む。
Ｓ１０１において、前記ＢＬＤＣの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得る。
ここで、実際に適用される時、本願の実施例のＢＬＤＣは、センサレス駆動制御技術を用いる。
前記ＢＬＤＣが６個のセクタを有する場合、隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔は、図３における６個の隣接する逆起電力ゼロクロス点の時間間隔である。該６個の隣接する逆起電力ゼロクロス点の間隔の番号は、
Figure 2022514535000011
 であり、これらの時間間隔は、１つのモータ本体の機械的周期の時間長を構成する。ここで、番号の添え字は、セクタの番号を表し、例えば、
Figure 2022514535000012
 は、隣接するセクタ１、セクタ２の間の逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を表す。
実際の適用において、前記ＢＬＤＣの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔は、タイマーによる計時の方式で得られてもよい。
Ｓ１０２において、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定する。
ここで、前記逆起電力ゼロクロス点の誤差は、理想的ではない要因によりＢＬＤＣの逆起電力にオフセットが発生した後の実際の逆起電力信号と理想的な逆起電力信号との差の信号である。理想的な逆起電力信号と理想的逆起電力信号に対してオフセットが発生した実際の逆起電力信号との関係を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定する。また、前記逆起電力ゼロクロス点の誤差は、得られた少なくとも２つの第１時間間隔により算出されてもよい。
実際に適用される場合、上述したように、理想的ではない要因は、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセット、及び／又は、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性を含んでもよい。
Ｓ１０３において、決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得る。
ここで、前記収束は、決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して処理を行い、逆起電力ゼロクロス点の誤差を０に近くし、誤差を無くすという目的を達成することである。逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行うための技術的手段は、多くあり、例えば、コントローラなどを用いる。
ここで、前記逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分は、理想的ではない要因による逆起電力ゼロクロス点のオフセットに対する補正値であり、例えば、図１ｂに示す
Figure 2022514535000013
 近傍での、逆起電力に対する縦方向の微小な補正量である。
Ｓ１０４において、得られた逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定し、決定された逆起電力ゼロクロス点閾値は、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定するために用いられる。
ここで、実際に適用される場合、前記ＢＬＤＣが６個のセクタを有すると、前記逆起電力ゼロクロス点閾値は、６個の隣接するセクタの間の逆起電力ゼロクロス点閾値
Figure 2022514535000014
 であり、つまり、図１ｂに示す逆起電力の実際値である。本願の実施例の技術的解決手段により得られた逆起電力ゼロクロス点閾値は、モータのために正確な相変換根拠を提供し、理想的ではない要因による相変換誤差を無くすという目的を達成することができる。
本願の実施例で提供されるＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法は、ＢＬＤＣの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得て、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定し、決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得て、得られた逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定する。ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することで、実際の逆起電力ゼロクロス点閾値を決定し、更に、逆起電力ゼロクロス点の発生位置を正確に検出し、ＢＬＤＣの駆動性能を確保し、製品の信頼性を向上させる。それと同時に、本願の実施例の技術的解決手段は、ハードウェアコストを増加させることなく、ソフトウェアアルゴリズムである逆起電力ゼロクロス点閾値決定アルゴリズムで、望ましくない要因による相変換誤差を無くすため、実現しやすい。
実際に適用される時、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが生じ、且つモータ抵抗、インダクタのパラメータが対称である場合、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセットによる影響のみを無くすことができる。
これを基に、一実施例において、Ｓ１０２及びＳ１０３において、得られた少なくとも２つの時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
前記第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、を含む。
ここで、実際に適用される時、このような誤差は、縦方向誤差と呼ばれてもよい。
実際に適用される時、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが発生しておらず、且つモータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称である場合、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性による影響のみを無くすことができる。
これを基に、一実施例において、Ｓ１０２及びＳ１０３において、得られた少なくとも２つの時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
前記第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、を含む。
ここで、実際に適用される時、このような誤差は、横方向誤差と呼ばれてもよい。
３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが生じ、且つモータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称である場合、該２つの要因による影響を無くす必要がある。
これを基に、一実施例において、Ｓ１０２から１０４において、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得て、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
前記第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得て、前記第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、
前記第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分及び前記第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定することと、を含む。
ここで、一実施例において、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定することは、
得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、前記ＢＬＤＣ本体の機械的周期における半分の周期に対応するセクタの逆起電力ゼロクロス点時間間隔を決定し、少なくとも２つの第２時間間隔を得ることと、
少なくとも２つの第２時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定することと、を含む。
以下、具体的な適用例を参照しながら、本願を詳しく説明する。
適用実施例において、ＢＬＤＣは、６個のセクタを有し、且つ、図５に示すＢＬＤＣが電子機器に適用されるハードウェアシステムにより実現される。図５に示すように、該システムは、ＢＬＤＣ ５０１、３相端子電圧分圧抵抗５０２、３相フルブリッジ５０３、キャパシタ５０４、バッテリ５０５、電流サンプリング抵抗５０６及びＭＣＵ ５０７を備える。
ここで、図５に示す各構成は、図２に示す各構成と類似し、３相端子電圧分圧抵抗５０２のみで相違している。ここで、図２において、抵抗分圧式逆起電力サンプリング方策を用い、図５において、仮想中性点逆起電力サンプリング方策を用いる。図５に、図２に示す抵抗分圧式逆起電力サンプリング方策を利用しないが、実際に適用される時、図５に示すシステムにも、モータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称になり、３相端子抵抗の抵抗値がオフセットする（３相端子電圧分圧抵抗５０２における抵抗の抵抗値にオフセットが生じる）という問題が生じる。ここで、３相端子抵抗の抵抗値のオフセットという影響要因の表現形式は、３相端子抵抗の抵抗値にオフセットが発生したことであってもよく、抵抗の抵抗値のオフセットと同等である他の状況であってもよい。例えば、３相支流側の電圧降下が不一致すること、３相分岐路におけるスイッチ管のオン電圧降下が不一致することであってもよい。
適用実施例において、図６に示すＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定システムにより実現する。図６に示すように、前記制御システムは、回転数ループコントローラ６０１、電流ループコントローラ６０２、相変換ロジックモジュール６０３、ＰＷＭモジュール６０４、３相フルブリッジ６０５、ＢＬＤＣ ６０６、タイマーＢ ６０７、タイマーＡ ６０８、逆起電力ゼロクロス点閾値決定アルゴリズムモジュール６０９、ゼロクロス点検出モジュール６１０、ＡＤＣサンプリングモジュール６１１及び３相端子電圧分圧抵抗モジュール６１２を備える。
ここで、タイマーＡ ６０８により、ＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を少なくとも６回測定し、１つのモータ本体の機械的周期時間長内の６個の逆起電力ゼロクロス点時間間隔を得て、続いて、測定された６個の最新の隣接する２つのセクタのゼロクロス点時間間隔
Figure 2022514535000015
 を逆起電力ゼロクロス点閾値決定アルゴリズムモジュール６０９に送り込み、逆起電力ゼロクロス点閾値決定アルゴリズムモジュール６０９により、逆起電力ゼロクロス点閾値を生成する。
ＡＤＣサンプリングモジュール６１１（図５における３相端子電圧分圧抵抗５０２の機能及びＭＣＵ ５０７の逆起電力サンプリング機能に対応する）は、分圧抵抗モジュール６１２（図５における３相端子電圧分圧抵抗５０２に対応する）により、ＰＷＭモジュール６０４のハイレベル期間において、端子電圧に対してリアルタイム収集を行う。収集された端子電圧信号と前記逆起電力ゼロクロス点閾値との差をゼロクロス点検出モジュール６１０（図５におけるＭＣＵ ５０７のゼロ点検出実行機能に対応する）に入力する。端子電圧信号と逆起電力ゼロクロス点閾値との差が０である場合、逆起電力ゼロクロス点が発生する。逆起電力ゼロクロス点が発生するたびに、まず、タイマーＢ ６０７により、３０°遅延を起動して相変換ロジックモジュール６０３をトリガする。ＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点時間間隔の測定から、上記プロセスは、制御システムにおいて繰り返して実行される。各回で逆起電力ゼロクロス点閾値決定アルゴリズムモジュール６０９によりゼロクロス点閾値を算出し、該閾値は、次のモータ本体の機械的周期におけるゼロクロス点の発生の判定に用いられる。これにより、逆起電力ゼロクロス点の発生位置を正確に検出し、更に、相変換の正確度を大幅に向上させることができる。
図６に示す構造は、回転数電流二重閉ループ制御構造を用いる。つまり、回転数ループコントローラ６０１及び電流ループコントローラ６０２によりシステムの機能を実現させる。所定の回転数信号とフィードバック回転数信号との差を求め、回転数コントローラ６０１により電流所定値信号を電流コントローラ６０２に出力し、続いて、電流所定値信号と電流フィードバック信号との差を求め、電圧信号を相変換ロジックモジュールに出力し、最後に、ＰＷＭモジュール６０４、３相フルブリッジ６０５により、ＢＬＤＣ ６０６を駆動する。ここで、回転数電流二重閉ループ制御構造は、回転数シングルループ又は電力電流二重閉ループなどの任意の構造であってもよい。つまり、回転数ループコントローラ６０１及び電流ループコントローラ６０２は、実際の適用需要に応じて、回転数ループコントローラ又は電力ループコントローラ及び電流ループコントローラ又は該機能を実現できる他の同等の構造で置き換えられてもよい。
適用実施例において、具体的には、図７に示すＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定アルゴリズムにより、ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の補正を行う。
図７に示すように、補正アルゴリズムは主に、縦方向補正アルゴリズム、横方向補正アルゴリズム及び閾値フィードバックアルゴリズムを含む。ここで、縦方向補正アルゴリズムは主に、縦方向誤差（３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセットによる誤差）を算出するために用いられ、横方向補正アルゴリズムは主に、横方向誤差（モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性による誤差）を算出するために用いられ、閾値フィードバックアルゴリズムは主に、実際の逆起電力ゼロクロス点閾値を決定するために用いられる。
実際に適用される時、プロセッサは、縦方向補正アルゴリズム及び横方向補正アルゴリズムを同時に利用して、該当する誤差をそれぞれ算出することができる。両者は、互いに影響を及ぼしない。これらはそれぞれ、異なる理想的ではない要因による相変換誤差を補正するために用いられる。実際に適用される時、具体的な適用に、１つのみの理想的ではない要因がある場合、つまり、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセット又はモータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性のみが存在する場合、そのうちの該当する補正アルゴリズムを単独で用いて補正機能を実現させることができる。２つの理想的ではない要因が存在する場合、最も複雑であり、且つ２つの理想的ではない要因が存在する場合、上記いずれか１つの補正モジュールの実現形態が含まれるため、ここで、２つの理想的ではない要因がいずれも存在する場合、３つの補正アルゴリズムを実現させることに対して詳しく説明する。１つのみの理想的ではない要因が存在する場合、該当する縦方向補正アルゴリズム又は横方向補正アルゴリズムの１つを用いて、閾値フィードバックアルゴリズムに基づいて、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正の目的を達成することができることは、当業者であれば理解すべきである。
以下、図７における各アルゴリズムに対して詳しく説明する。
まず、縦方向補正アルゴリズムを詳しく説明する。
理想的な状況で、端子電圧により得られた逆起電力信号は、
Figure 2022514535000016
 の両側に対称に分布する。つまり、
Figure 2022514535000017
 の両側に、半周期１８０°の逆起電力信号が均一に分布する。３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが生じると、分圧後の端子電圧信号と理想的な設計値との間に直流偏差がある。具体的には、実際の逆起電力信号が
Figure 2022514535000018
 の両側に均一に分布することなく、理想的な逆起電力信号を基に、一定の縦方向オフセットを発生し、これにより、ゼロクロス点検出誤差を招く。
図８は、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセットによる実際の逆起電力信号モデルと理想的な逆起電力信号モデルとの関係を示す概略図である。ここで、８０１は、Ｂ相（ランダムに列挙した位相）の理想的な逆起電力信号モデルであり、８０２は、Ｂ相において３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセットにより縦方向オフセットが発生した実際の逆起電力信号モデルである。なお、Ｂ相において、
Figure 2022514535000019
 でそれぞれ、理想的な逆起電力信号の上半周期角度及び下半周期角度を表す。
Figure 2022514535000020
 でそれぞれ、実際の逆起電力信号の上半周期角度及び下半周期角度を表す。
Figure 2022514535000021
 は、Ｂ相の逆起電力ゼロクロス点の縦方向誤差を表す。
図８において、下記基本的な関係が存在する。
Figure 2022514535000022
Figure 2022514535000023
 であるため、以下を得ることができる。
Figure 2022514535000024
 ここで、
Figure 2022514535000025
 で、Ｂ相の上半周期時間間隔を表し、
Figure 2022514535000026
 で、Ｂ相の下半周期時間間隔を表すと、
Figure 2022514535000027
 との関係、
Figure 2022514535000028
 との関係は、以下のとおりである。
Figure 2022514535000029
式（４）を式（３）に代入し、以下を得る。
Figure 2022514535000030
同様に、他の２つの位相（Ａ相及びＣ相）の縦方向逆起電力ゼロクロス点の誤差を得ることができる。
Figure 2022514535000031
ここで、上記導出過程から分かるように、理想的な逆起電力信号の半周期角度と実際の逆起電力信号の該当する半周期角度との関係により、ＢＬＤＣの各相の、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセットによる逆起電力ゼロクロス点の縦方向誤差と逆起電力ゼロクロス点時間間隔の関係式を得て、ソフトウェア方式により縦方向誤差を決定する。
タイマーにより、ＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点時間間隔を連続的に６回測定することで、１つのモータ本体の機械的周期の６個の逆起電力ゼロクロス点時間間隔
Figure 2022514535000032
 を得て、続いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対応する２つの半周期の２つの逆起電力ゼロクロス点時間間隔
Figure 2022514535000033
 をそれぞれ得る。
上記Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対応する２つの半周期の２つの逆起電力ゼロクロス点時間間隔に対して上記関係式で演算を行い、ＢＬＤＣの各相の逆起電力ゼロクロス点の縦方向誤差を得る。つまり、ここで、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセットによる逆起電力ゼロクロス点の縦方向誤差集合（即ち、第１誤差集合）を決定した。
ＢＬＤＣのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の逆起電力ゼロクロス点の縦方向誤差をそれぞれコントローラに送り込む。ここのコントローラとして、ＰＩコントローラを用いることができる。従来のＰＩパラメータチューニング法により、起電力ゼロクロス点誤差信号に対する収束を実現させ、誤差除去の目的を達成することができる。
ここで、ＰＩコントローラの具体的な実現形態は、図９に示すコントローラの制御アルゴリズム等価構造により実現してもよい。各相のＰＩコントローラはいずれも、図９に示す制御アルゴリズム等価構造により実現してもよい。
その開ループ伝達関数
Figure 2022514535000034
 は以下のとおりである。
Figure 2022514535000035
 ここで、
Figure 2022514535000036
 は、ＰＩ比例と積分ゲインであり、ωは、モータの回転数であり、λは、永久磁石の鎖交磁束数であり、
Figure 2022514535000037
 は、１つのモータ本体の機械的周期である。従来のＰＩパラメータチューニング法によれば、
Figure 2022514535000038
 を以下に設定してもよい。
Figure 2022514535000039
 ここで、
Figure 2022514535000040
 は、望ましい制御帯域幅角周波数である。例えば、帯域幅を１０Ｈｚとすれば、
Figure 2022514535000041
 である。
ここで、ＢＬＤＣのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の逆起電力ゼロクロス点の縦方向誤差をＰＩコントローラに送り込み、逆起電力ゼロクロス点閾値の縦方向補正増分
Figure 2022514535000042
 を得る。
以下、横方向補正アルゴリズムを詳しく説明する。
図１０は、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性による実際の逆起電力信号モデルと理想的な逆起電力信号モデルとの関係を示す概略図である。図１０において、１００１、１００２及び１００３はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相及びＣ相の理想的な逆起電力信号モデルであり、１００４、１００５及び１００６はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相及びＣ相の、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性により横方向が発生した後の実際の逆起電力信号モデルであり、
Figure 2022514535000043
 は、理想的な逆起電力信号の隣接する２つのセクタのセロ点角度間隔であり、
Figure 2022514535000044
 は、実際の隣接する２つのセクタのセロ点角度間隔であり、
Figure 2022514535000045
 はそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃ相の逆起電力ゼロクロス点の横方向誤差である。
モータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称である場合、例えば、図１０に示すＡ相のインピーダンスがＢ相のインピーダンスより大きいと（ランダムに列挙した２つの位相）と、セクタ５の端子電圧は、理想的な値未満であり、セクタ５の端子電圧は、理想的な値より大きい。具体的には、Ｃ相の実際の逆起電力信号は、Ｃ相の理想的な逆起電力信号に対して右へオフセットした（図１０において、１００２から１００５まで）。従って、以下を推断することができる。
Ｃ相の逆起電力信号は、ＡＢ相の抵抗、インダクタのパラメータによる影響を受ける。
Ｂ相の逆起電力信号は、ＡＣ相の抵抗、インダクタのパラメータによる影響を受ける。
Ａ相の逆起電力信号は、ＢＣ相の抵抗、インダクタのパラメータによる影響を受ける。
具体的な影響は、進み又は遅れとして表現される。これは、該当する抵抗、インダクタのパラメータの相対的大きさによって決まる。
図１０において、下記基本的な関係が存在する。
Figure 2022514535000046
それと同時に、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性による影響の特徴によれば、例えば、図１０におけるＡ相のインピーダンスは、Ｂ相のインピーダンスより大きいと、Ｃ相の逆起電力信号は、右へオフセットする（遅れ）。Ａ相のインピーダンスは、Ｂ相のインピーダンスより小さいと、Ｃ相の逆起電力信号は、左へオフセットする（進み）。該ロジックの循環性によれば、３相のオフセット値の合計が０であることを得ることができる。つまり、下記関係が存在する。
Figure 2022514535000047
 また、
Figure 2022514535000048
 はいずれも
Figure 2022514535000049
 であり、式（１２）を式（１１）に代入すると、等価誤差信号
Figure 2022514535000050
 を得ることができる。ここで、
Figure 2022514535000051
 は、冗長情報であり、アルゴリズムにおいてその解を求める必要がない。
Figure 2022514535000052
 図１０に示す関係によれば、式１３において、括弧内と括弧外の変数は、理論上、同じ数値を有し、つまり、
Figure 2022514535000053
 である。また、逆起電力ゼロクロス点の時間間隔と逆起電力ゼロクロス点の角度との対応関係（式１）により、式１０における等価誤差の演算関係式を得ることができる。
Figure 2022514535000054
ここで、上記導出過程から分かるように、理想的な逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と実際の逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係により、ＢＬＤＣの各相の、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性による逆起電力ゼロクロス点の横方向誤差と逆起電力ゼロクロス点時間間隔との関係式を得て、ソフトウェア方式で、横方向誤差を決定する。
実際に適用される時、ここで、Ａ相、Ｂ相に関わる関係式において、必ずしも該２つの位相であるとは限らない、３つの位相のうちのランダムな２つの位相であることに留意されたい。また、関係式１４においてＡ相、Ｂ相ではなく、他の２つの位相である場合、それに対応する逆起電力ゼロクロス点時間間隔を調整する必要があり、具体的な調整方法は、上記プロセスを参照する。
タイマーにより、ＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を連続的に６回測定することで、１つのモータ本体の機械的周期の６個の逆起電力ゼロクロス点の時間間隔
Figure 2022514535000055
 を得る。続いて、Ａ相、Ｂ相に対応する２つの逆起電力ゼロクロス点時間間隔
Figure 2022514535000056
 をそれぞれ得る。
上記Ａ相、Ｂに対応する２つの逆起電力ゼロクロス点時間間隔に対して、上記関係式で演算を行い、ＢＬＤＣのＡ相、Ｂ相の逆起電力ゼロクロス点の横方向誤差を得る。Ｃ相の逆起電力ゼロクロス点の横方向誤差は、Ａ相、Ｂ相の逆起電力ゼロクロス点の横方向誤差の加算値の反数である。つまり、ここで、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性による逆起電力ゼロクロス点の横方向誤差集合（即ち、第２誤差集合）を決定した。
ＢＬＤＣのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の逆起電力ゼロクロス点の横方向誤差をそれぞれコントローラに送り込む。ここのコントローラとして、ＰＩコントローラを用いることができる。従来のＰＩパラメータチューニング法により、起電力ゼロクロス点誤差信号に対する収束を実現させ、誤差除去の目的を達成することができる。
ＰＩコントローラの具体的な実現形態は、縦方向補正アルゴリズムにおける実現形態と同じであり、ここで、詳細な説明を省略する。
ここで、ＢＬＤＣ的Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の逆起電力ゼロクロス点の縦方向誤差をＰＩコントローラに送り込み、逆起電力ゼロクロス点閾値の横方向補正増分
Figure 2022514535000057
 を得る。
以下、閾値フィードバックアルゴリズムを詳しく説明する。
ここで、前記逆起電力ゼロクロス点閾値の縦方向補正増分及び前記逆起電力ゼロクロス点閾値の横方向補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定する。
ここで、ゼロクロス点の方向が正から負への方向である場合、前記逆起電力ゼロクロス点閾値の縦方向補正増分と逆起電力ゼロクロス点閾値の横方向補正増分との差を求め、前記逆起電力ゼロクロス点閾値を得る。ゼロクロス点の方向が負から正への方向である場合、前記逆起電力ゼロクロス点閾値の縦方向補正増分と逆起電力ゼロクロス点閾値の横方向補正増分との和を求め、前記逆起電力ゼロクロス点閾値を得る。
続いて、前記逆起電力ゼロクロス点の補正閾値増分と前記逆起電力ゼロクロス点の参照電圧値との和を求め、逆起電力ゼロクロス点の補正閾値を得る。
ここで、６個のセクタに対応する６個のゼロクロス点閾値
Figure 2022514535000058
 の算出方法は、以下のとおりである。
Figure 2022514535000059
 式１５において、セクタ１、３及び５から、逆起電力ゼロクロス点閾値の横方向補正増分を減算する。セクタ２、４及び６に、逆起電力ゼロクロス点閾値の横方向補正増分を追加する。これにより、論理上で、負のフィードバックを形成することができる。図１０におけるＡ相を例として、実際に検出されたゼロクロス点信号は、理想的なゼロクロス点
Figure 2022514535000060
 よりも進んでいる。この場合、セクタ６の閾値を高くしてセクタ３の閾値を低くすると、実際のゼロクロス点の位置を同時に右へ移すことができる。
Figure 2022514535000061
 が０までに収束した後、実際のゼロクロス点の位置は、理想的なゼロクロス点の位置と重なり合う。
ここで、実際の状況に応じて、縦方向補正又は横方向誤差に対応する閾値補正のみが実行された場合、式１５において、用いられていない該当する逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を除去する必要があることに留意されたい。
図１１は、本願の適用実施例によるＢＬＤＣが相変換を実現させることを示すフローチャートである。図１１に示すように、前記プロセスは以下を含む。
（１）において、逆起電力がゼロクロスしたことを検出する。
（２）タイマーＡの停止、読み取り及び再起動プロセスを実行し、ゼロクロス点の時間間隔
Figure 2022514535000062
 を得る。
（３）にいて、縦方向補正を実行し、
Figure 2022514535000063
 を得る。
（４）において、横方向補正を行い、
Figure 2022514535000064
 を得る。
（５）において、閾値フィードバックを実行し、
Figure 2022514535000065
 を算出する。
（６）において、
Figure 2022514535000066
 と端子電圧との比較を実行し、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定する。
（７）において、判定結果は、逆起電力がゼロクロスしたことである場合、タイマーＢを設定して起動する。
（８）において、相変換順番に応じて、相変換操作を実行する。
（９）タイマーＢを停止する。
上記（１）－（９）を繰り返して実行することで、ＢＬＤＣの正確な相変換を実現させることができる。
上述から分かるように、本願の実施例において、隣接するセクタのゼロクロス点間の時間間隔を測定し、数学的関係により、各ゼロクロス点と理想的な位置との誤差を再構築することができる。更に、ＰＩコントローラにより、逆起電力ゼロクロス点閾値を絶え間なく調整し、各ゼロクロス点を理想的な位置に収束させ、相変換の正確度を向上させる。補正は２つの部分に分けられる。ここで、縦方向補正は、分圧抵抗の抵抗値のオフセットによる相変換誤差の補正を行い、横方向補正は、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性による相変換誤差の補正を行う。２組のコントローラは、同時に動作することができ、互いに影響を与えず、最終的に誤差除去の目的を達成することができる。
本願の実施例の方法を実現させるために、本願の実施例は、ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置を更に提供する。図１２は、本願の実施例による装置の構成構造を示す概略図である。図１２に示すように、前記装置１２００は、検出ユニット１２０１と、第１決定ユニット１２０２と、第２決定ユニット１２０３と、第３決定ユニット１２０４と、を備え、
前記検出ユニット１２０１は、前記ＢＬＤＣの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得て、
前記第１決定ユニット１２０２は、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定するように構成され、
前記第２決定ユニット１２０３は、決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成され、
前記第３決定ユニット１２０４は、前記逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定するように構成され、決定された逆起電力ゼロクロス点閾値は、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定するために用いられる。
一実施例において、前記第１決定ユニット１２０１は、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
前記第２決定ユニット１２０２は、決定された第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成される。
一実施例において、前記第１決定ユニット１２０１は、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
前記第２決定ユニット１２０２は、決定された第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成される。
一実施例において、前記第１決定ユニット１２０１は、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得て、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ＢＬＤＣの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
前記第２決定ユニット１２０２は、決定された第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得て、決定された第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成され、
第３決定ユニット１２０３は、前記第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分及び前記第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定するように構成される。
実際に適用される時、前記検出ユニット１２０１、第１決定ユニット１２０２、第２決定ユニット１２０３、第３決定ユニット１２０４は、ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置におけるプロセッサにより実現してもよい。
上記実施例で提供されるＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置がＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定を行う場合、上記各プログラムモジュールの分割のみを例として説明するが、実際の適用において、必要に応じて、異なるプログラムモジュールにより上記処理を実行することができ、つまり、装置の内部構造を異なるプログラムモジュールに分割し、上述した全て又は一部の処理を実行することに留意されたい。なお、上記実施例で提供されるＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置とＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法は、同一の構想に属し、その具体的な実現プロセスは、方法の実施例を参照する。ここで、詳細な説明を省略する。
上記プログラムモジュールの実現を基に、本願の実施例の方法を実現させるために、本願の実施例は、ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置を提供する。図１３に示すように、前記装置１３００は、プロセッサ１３０１と、プロセッサで実行可能なコンピュータプログラムを記憶するように構成されるメモリ１３０２と、を備え、
前記プロセッサ１３０１は、前記コンピュータプログラムを実行する時、上記１つ又は複数の技術的解決手段で提供される方法を実行するように構成される。
実際に適用される時、図１３に示すように、前記装置１３００における各ユニットは、バスシステム１３０３を介して結合される。バスシステム１３０３は、これらのユニット間の接続通信の実現に用いられることが理解されるべきである。バスシステム１３０３は、データバスに加えて、電源バス、制御バス及び状態信号バスを更に含む。明確に説明するために、図１３において、各種のバスをいずれもバスシステム１３０３と表記する。
例示的な実施例において、本願の実施例は、記憶媒体を更に提供する。該記憶媒体は、コンピュータ可読記憶媒体であり、例えば、コンピュータプログラムを含むメモリ１３０２である。上記コンピュータプログラムは、ＢＬＤＣ逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置１３００のプロセッサ１３０１により実行されて、前記方法に記載のステップを完了する。コンピュータ可読記憶媒体は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ：ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、プログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ：Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、電気的消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気表面メモリ、光ディスク、又はコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ：Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリであってもよい。
本願の実施例の技術的解決手段が誤差を除去できることをより好適に説明するために、相変換位置の実験を行った。
実験条件として、ＢＬＤＣの回転数ωは、２００００ｒ／ｍｉｎであり、また下記の条件である。
１、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセットは、表１に示すとおりである。
Figure 2022514535000067
２、モータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性は、表２に示すとおりである。
Figure 2022514535000068
これにより、本実験は、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値のオフセット及びモータ抵抗、インダクタのパラメータの非対称性という２つの理想的ではない要因の条件下で行われた。
図１４は、本願の実施例を用いた相変換位置及び本願の実施例を用いない相変換位置を示す。ここで、図１４ａは、本願の実施例の条件を用いない場合、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが生じてモータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称になる相変換位置を示す概略図である。図１４ａから分かるように、２つの理想的ではない要因による影響で、ＢＬＤＣ逆起電力の隣接するセクタのゼロクロス点の角度間隔は、理想的な６０°ではなく、相変換位置は不均一であり、相電流に明らかな変動が存在する。
図１４ｂは、本願の実施例の技術的解決手段の条件を用いる場合、３相端子電圧分圧抵抗の抵抗値にオフセットが生じてモータ抵抗、インダクタのパラメータが非対称になる相変換位置を示す概略図である。図１４ｂから分かるように、本願の実施例の技術的解決手段を用いた後、ＢＬＤＣ逆起電力の隣接するセクタのゼロクロス点角度閾値は、いずれも６０°であり、相変換位置が均一であり、相電流の変動がなくなる。従って、逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法は、ＢＬＤＣの逆起電力ゼロクロス点の誤差を自動的かつ動的に補正するという目的を達成する。
「第１」、「第２」などは、類似した対象を区別するためのものであり、特定の順番又は優先順位を説明するためのものではない。
なお、矛盾しない限り、本願の実施例に記載の技術的解決手段を任意に組み合わせることができる。
以上は、本願の好適な実施例だけであり、本願の保護範囲を限定するものではない。
５０２ ３相端子電圧分圧抵抗
５０３ ３相フルブリッジ
５０４ キャパシタ
５０５ バッテリ
５０６ 電流サンプリング抵抗
６０１ 回転数コントローラ
６０２ 電流ループコントローラ
６０３ 相変換ロジックモジュール
６０５ ３相フルブリッジ
６０９ 逆起電力ゼロクロス点閾値決定アルゴリズムモジュール
６１０ ゼロクロス点検出モジュール
６１１ サンプリングモジュール
６１２ 分圧抵抗モジュール
１２０１ 検出ユニット
１２０２ 第１決定ユニット
１２０３ 第２決定ユニット
１２０４ 第３決定ユニット
１３０１ プロセッサ
１３０２ コンピュータプログラムを含むメモリ
１３０３ バスシステム

Claims (13)

  1. ブラシレス直流モータの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法であって、
    前記ブラシレス直流モータの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得ることと、
    得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することと、
    決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、
    得られた逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定することであって、決定された逆起電力ゼロクロス点閾値は、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定するために用いられる、ことと、を含む、
    ブラシレス直流モータの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定方法。
  2. 得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
    得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
    前記第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、を含む、
    請求項１に記載の方法。
  3. 得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
    得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
    前記第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、を含む、
    請求項１に記載の方法。
  4. 得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定することは、
    得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得ると共に、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得ることであって、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号である、ことと、
    前記第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ると共に、前記第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることと、
    前記第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分及び前記第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定することと、を含む、
    請求項１に記載の方法。
  5. 得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第１誤差を決定することは、
    得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、前記ブラシレス直流モータ本体の機械的周期における半分の周期に対応するセクタの逆起電力ゼロクロス点時間間隔を決定し、少なくとも２つの第２時間間隔を得ることと、
    得られた少なくとも２つの第２時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第１誤差を決定することと、を含む、
    請求項２又は４に記載の方法。
  6. 決定された逆起電力ゼロクロス点誤差信号に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることは、
    比例積分ＰＩコントローラを利用して、決定された逆起電力ゼロクロス点誤差信号に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ることを含む、
    請求項１に記載の方法。
  7. 前記方法は、
    端子電圧と決定された逆起電力ゼロクロス点閾値を比較し、比較結果を得ることと、
    比較結果に基づいて、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定することと、を更に含む、
    請求項１に記載の方法。
  8. ブラシレス直流モータの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置であって、
    前記ブラシレス直流モータの隣接する２つのセクタの逆起電力ゼロクロス点の時間間隔を検出し、少なくとも２つの第１時間間隔を得るように構成される検出ユニットと、
    得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、逆起電力ゼロクロス点の誤差を決定するように構成される第１決定ユニットと、
    決定された逆起電力ゼロクロス点の誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成される第２決定ユニットと、
    前記逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定するように構成される第３決定ユニットであって、決定された逆起電力ゼロクロス点閾値は、逆起電力がゼロクロスしたかどうかを判定するために用いられる、第３決定ユニットと、を備える、
    ブラシレス直流モータの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置。
  9. 前記第１決定ユニットは、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
    前記第２決定ユニットは、決定された第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成される、
    請求項８に記載の装置。
  10. 前記第１決定ユニットは、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
    前記第２決定ユニットは、決定された第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成される、
    請求項８に記載の装置。
  11. 前記第１決定ユニットは、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の半周期角度と第２逆起電力信号の該当する半周期角度との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第１誤差を決定し、第１誤差集合を得ると共に、得られた少なくとも２つの第１時間間隔を利用して、第１逆起電力信号の隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔と第２逆起電力信号の該当する隣接する２つのセクタのゼロ点角度間隔との関係に基づいて、前記ブラシレス直流モータの相ごとの第２誤差を決定し、第２誤差集合を得るように構成され、前記第１逆起電力信号は、理想的な逆起電力信号であり、前記第２逆起電力信号は、実際の逆起電力信号であり、
    前記第２決定ユニットは、決定された第１誤差集合における誤差に対して収束を行い、第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得ると共に、決定された第２誤差集合における誤差に対して収束を行い、第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を得るように構成され、
    第３決定ユニットは、前記第１逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分及び前記第２逆起電力ゼロクロス点閾値の補正増分を利用して、逆起電力ゼロクロス点閾値を決定するように構成される、
    請求項８に記載の装置。
  12. ブラシレス直流モータの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置であって、前記装置は、プロセッサと、プロセッサで実行可能なコンピュータプログラムを記憶するように構成されるメモリと、を備え、
    前記プロセッサは、前記コンピュータプログラムを実行する時、請求項１から７のうちいずれか一項に記載の方法のステップを実行するように構成される、ブラシレス直流モータの逆起電力ゼロクロス点閾値の決定装置。
  13. 記憶媒体であって、前記記憶媒体には、プロセッサにより実行される時、請求項１から７のうちいずれか一項に記載の方法のステップを実現させるコンピュータプログラムが記憶されている、記憶媒体。
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