CN117335692A - 用于控制无刷直流电动机的方法和相应的控制电路 - Google Patents
用于控制无刷直流电动机的方法和相应的控制电路 Download PDFInfo
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Abstract
本公开涉及用于控制无刷直流电动机的方法和相应的控制电路。一种用于控制BLDC电动机的方法包括基于电动机的转子的位置来控制BLDC电动机的旋转速度或位置。BLDC电动机由三相逆变器驱动。为三个PWM相生成PWM信号,每个PWM相包括具有死区时间并具有基于转子当前位置的占空比的一对互补信号。互补信号被提供给三相逆变器的三个臂中的每个臂的相应的高侧和低侧开关,并且对每个反电动势执行过零时间测量。获得表示过零时间的相应信号。生成触发信号,并且标识相应PWM相中对应于死区时间的时间间隔的出现。在出现死区时间期间执行过零时间测量。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年4月29日提交的意大利申请No.102022000008666的优先权,该申请在此引入作为参考。
技术领域
本发明大体上涉及用于控制无刷DC(BLDC)电动机的技术。
背景技术
近年来,无刷DC(BLDC)电动机正日益受到汽车应用的关注。这是由于BLDC与其有刷DC对应物相比具有更高的可靠性/寿命,更低的维护和更安静的操作。在过去的十年中,功率半导体和控制器集成电路以及永磁无刷电动机生产的持续改进已经使得能够制造用于宽范围的可调速应用的可靠的成本有效的解决方案。BLDC电动机被设计在或当前用于动力转向、发动机冷却风扇、燃料/水泵,空调压缩机以及加热、通风和空调(HVAC)鼓风机电动机中。
BLDC电动机是在电流/电压和转矩/速度之间具有线性关系的电子换向(commutated)电动机。通常,对于低端应用,BLDC电动机由使用六步换向方法的三相逆变器驱动。换向相位序列是AB-AC-BC-BA-CA-CB,并且每个相的导通间隔是120电度。据此,在任何时候只有两相传导电流,而使第三相浮置。为了生成最大转矩,三相逆变器每60电角度换向,使得每个电动机相电流与反电动势(或反EMF)同相。换向定时由转子位置确定,转子位置可以通过检测电动机的浮置相上的反EMF的过零而每60电度确定。这样的解决方案例如在J/Shao的“An Improved Microcontroller-Based Sensorless Brushless DC(BLDC)Motor Drive for Automotive Applications”.2006,IEEE Transactions onIndustry Applications,第42卷,第5期中被描述。然而,该方法存在一些缺点,如在每次换向时较高的转矩纹波、减小的最大转矩,较高的声学和电噪声。
正弦换向可以克服这些缺点。正弦换向的基本原理是提供根据转子位置变化的正弦电流。相电流具有正弦形状,并且它们相移120电度。通过使用空间矢量调制技术来实现正弦换向。使用这种技术,BLDC电动机的所有三相被同时驱动,并且通常不能测量反EMF。一种可能的解决方案是在三个相中的至少一相上预测反EMF过零的近似位置,并且在选择的相上停止驱动足够长的时间以检测预期的过零,即打开用于反EMF检测的时间窗口。例如在美国专利US 7034478B2中描述了这种解决方案。时间窗口(开始和持续时间)依据最后测量的电周期和电动机的旋转位置来选择。然而,这种方法存在一些缺点,如较高的计算负荷、转矩纹波和电噪声。
发明内容
本发明大体上涉及用于控制无刷DC(BLDC)电动机的技术,且特定实施例涉及包含基于电动机的转子的位置来控制BLDC电动机的旋转速度和/或位置的此类技术,其中通过感测反电动势来计算转子的位置。BLDC电动机可以由包括三个臂的三相逆变器以提供给三相驱动端子的三个驱动相驱动,每个臂具有高侧和低侧开关,以正弦换向操作。
本公开的一个或多个实施例尤其涉及动力转向***、发动机冷却风扇、燃料/水泵、空调压缩机的领域。
基于前面的描述,需要或期望克服一个或多个前面概述的缺点的解决方案。
根据一个或多个实施例,可以至少部分地克服此类缺点且可通过本文所述的方法实现技术益处。实施例还涉及相关的控制电路。
权利要求是本文提供的公开内容的技术教导的整体部分。
在至少一个实施例中,提供了一种方法,该方法包括:基于无刷DC(BLDC)电动机的转子的位置来控制所述BLDC电动机的旋转速度或位置中的至少一者,所述BLDC电动机由具有三个臂的三相逆变器以提供给三相驱动端子的三个驱动相来驱动,所述臂中的每个臂分别包括高侧开关和低侧开关,所述BLDC电动机被配置为以正弦换向来操作,控制所述BLDC电动机的旋转速度或位置中的至少一者包括通过以下步骤基于反电动势的过零时间来计算所述转子的当前位置:针对三个PWM相中的每个PWM相生成相应的脉宽调制(PWM)信号,这些PWM信号中的每个PWM信号包括具有死区时间并且具有基于该转子的当前位置的占空比的相应的一对互补信号;将具有死区时间的每对互补信号提供给所述三相逆变器的相应的高侧开关和低侧开关;感测BLDC电动机的三相驱动端子处的反电动势,并通过对每个反电动势执行过零时间测量来获得指示过零时间的相应信号,并获得指示过零时间的对应信号;生成触发信号,所述触发信号激活对每个所述反电动势执行过零时间测量;以及标识对应于相应PWM相中的死区时间的时间间隔的发生,其中在所述死区时间的出现期间执行所述过零时间测量。
在一个或多个实施例中,标识对应于相应PWM相中的死区时间的时间间隔的出现包括基于相应PWM相中的周期、占空比和死区时间的当前值来计算对应于死区时间的时间间隔,并且激活执行过零时间测量的计算触发信号基于过零测量时间来执行反电动势值的测量,过零测量时间低于死区时间。
在一些实施例中,过零测量时间至少包括反电动势的采样时间。
在一些实施例中,过零时间测量包括将反电动势与相应的可编程阈值进行比较,以发出作为过零时间值的信号,并且响应于反电动势中的一者越过相应的阈值而发出脉冲信号。
在一些实施例中,用于相应相位的触发信号等于以下至少一项:提供给高开关的互补信号的关断时间减去反电动势采样时间,提供给低开关的互补信号的接通时间加上死区时间减去反电动势采样时间,PWM周期减去提供给高开关的互补信号的关断时间加上死区时间减去反电动势采样时间,或者PWM周期减去提供给低开关的互补信号的接通时间减去反电动势采样时间。
在一些实施例中,感测BLDC电动机的三相驱动端子处的反电动势包括调节给定电压范围中的反电动势或过滤反电动势以去除重叠噪声中的至少一者。
在一些实施例中,基于反电动势的过零时间来计算转子的当前位置包括基于最后测量的电周期和最后检测的过零的时间位置来确定转子的当前转子位置。
在一些实施例中,过零时间测量包括将反电动势与相应的可编程阈值进行比较,以发出作为过零时间值的信号,并且响应于其中一个反电动势越过相应的阈值而发出脉冲信号,并且最后检测到的过零的时间位置由该脉冲信号指示。
在至少一个实施例中,提供了一种无刷DC(BLDC)电动机的控制电路,其被配置为基于BLDC电动机的转子的位置来控制BLDC电动机。BLDC电动机由具有三个臂的三相逆变器以提供给三相驱动端子的三个驱动相驱动,每个臂分别包括高侧开关和低侧开关。BLDC电动机被配置为以正弦换向操作。该控制电路包括被配置为基于反电动势的过零时间来计算转子的当前位置的处理电路装置。所述处理电路装置包括:PWM生成电路,其被配置为针对三个PWM相中的每个PWM相生成PWM信号,所述PWM信号中的每个PWM信号包括具有死区时间并且具有基于所述转子的当前位置的占空比的相应的一对互补信号,并且通过将具有死区时间的每一对互补信号提供给相应的高侧开关和低侧开关来驱动所述三相逆变器;测量电路,被配置为通过对在所述BLDC电动机的所述三相驱动端子处感测的所述反电动势中的每个反电动势执行过零时间测量来生成指示过零时间的对应信号,所述转子的当前位置是基于所述反电动势的所述过零时间计算的;以及触发电路,其被配置为基于对应于相应PWM相中的死区时间的时间间隔的出现来生成触发信号,所述触发电路激活测量电路以对每个反电动势执行过零时间测量。在所述死区时间的出现期间执行所述过零时间测量。
在一些实施例中,触发电路被配置为基于相应PWM相中的周期、占空比和死区时间的当前值以及基于过零测量时间来生成触发信号,以执行反电动势值的测量。过零测量时间低于死区时间。
在一些实施例中,过零测量时间至少包括反电动势的采样时间。
在一些实施例中,测量电路包括比较器电路,该比较器电路被配置为将反电动势与相应的可编程阈值进行比较,以发出作为过零时间值的信号,并且响应于反电动势之一越过相应的阈值而发出脉冲信号。
在一些实施例中,用于相应相位的触发信号等于以下至少一项:提供给高开关的互补信号的关断时间减去反电动势采样时间,提供给低开关的互补信号的接通时间加上死区时间减去反电动势采样时间,PWM周期减去提供给高开关的互补信号的关断时间加上死区时间减去反电动势采样时间,或者PWM周期减去提供给低开关的互补信号的接通时间减去反电动势采样时间。
在一些实施例中,控制电路包括被配置为调节反电动势的调节电路在给定电压范围内。
在一些实施例中,控制电路包括被配置为对反电动势进行滤波以去除重叠噪声的调节电路。
在一些实施例中,处理电路装置被配置为基于最后测量的电周期和最后检测的过零点的时间位置来确定转子的当前位置。
在一些实施例中,处理电路装置被配置为基于由测量电路发出的脉冲信号来确定转子的当前位置。
在至少一个实施例中,提供了一种装置,该装置包括:无刷直流(BLDC)电动机,所述无刷直流(BLDC)电动机被配置为利用由具有三个臂的三相逆变器提供给三相驱动端子的三个驱动相来驱动,所述臂中的每个臂分别包括高侧开关和低侧开关,所述BLDC电动机被配置为以正弦换向来操作;以及控制电路装置。所述控制电路装置被配置为:基于所述BLDC电动机的转子的位置来控制所述BLDC电动机;基于反电动势的过零时间来计算所述转子的当前位置;生成用于三个PWM相中的每个PWM相的PWM信号,所述PWM信号中的每个PWM信号包括具有死区时间并且具有基于所述转子的当前位置的占空比的相应的一对互补信号,并且通过将具有死区时间的每对互补信号提供给相应的高侧开关和低侧开关来驱动所述三相逆变器;通过对在BLDC电动机的三相驱动端子处感测到的反电动势中的每个反电动势执行过零时间测量来生成指示过零时间的对应信号,基于反电动势的过零时间来计算转子的当前位置;以及基于与相应PWM相中的死区时间相对应的时间间隔的出现来生成触发信号,所述触发信号激活所述测量电路以对每个反电动势执行过零时间测量,其中在所述死区时间的出现期间执行所述过零时间测量。
在一些实施例中,控制电路装置被配置为基于周期、占空比和相应PWM相位中的死区时间的当前值以及基于过零测量时间来生成触发信号以执行反电动势值的测量,过零测量时间低于死区时间。
在一些实施例中,过零测量时间至少包括反电动势的采样时间。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优点,现在结合附图参考以下描述,其中:
图1示意性地表示根据实施例的控制电路;
图2示意性地表示根据实施例的控制电路的第一子电路;
图3示意性地表示根据实施例的控制电路的第二子电路;
图4示意性地表示根据实施例的控制电路的第三子电路;以及图5是表示根据实施例的控制电路的信号的时间图。
具体实施方式
在以下描述中,给出了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。可以在没有一个或几个具体细节的情况下,或者利用其它方法,组件,材料等来实践实施例。在其它情况下,未示出或详细描述公知的结构,材料或操作,以避免使实施例的各方面模糊。
在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征,结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此,在本说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指同一实施例。此外,特定特征,结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
本文提供的标题仅仅是为了方便,并不解释实施例的范围或含义。
已经参照先前附图描述的附图部件,元件或部件由先前在这些附图中使用的相同附图标记表示;为了不使本发明的详细描述负担过重,下面将不再重复对这些先前描述的元件的描述。
例如,如针对一个或多个实施例所提供的,在此描述的解决方案涉及一种用于控制BLDC电动机的方法,该方法感测或检测用于正弦换向的反EMF过零,而不需要打开专用的时间窗口,例如,不需要停止电动机相的驱动。
在这点上,图1示意性地示出了根据一个或多个实施例的实现所提出的解决方案的控制电路。
附图标记10表示控制BLDC电动机11的BLDC电动机控制电路。控制电路10包括主控制器12,例如处理装置或处理电路装置,其例如由微处理器或微控制器实现,并且包括诸如定位逻辑电路或模块121,触发电路装置或逻辑122和PWM(脉冲宽度调制)电路装置或逻辑123的电路(例如逻辑或软件电路,其在本文中可被称为“模块”)。PWM逻辑123被配置为向逆变器13发出PWM相的三元(triad)或三元组(triplet),PWM1,PWM2,PWM3,逆变器13向各个节点N1,N2,N3发出驱动相VP1,VP2,VP3,特别是电压信号,节点N1,N2,N3耦合到电动机11绕组以驱动该电动机11。每个相PWMi,其中i=1,2,3是指示三相***的相的索引,包括具有死区时间DT的两个互补信号THi和TLi,即,信号THi和TLi是具有给定PWM周期TPWM和占空比DC的脉宽调制信号,假设互补值,即,除了在信号的转变和另一个转变之间的间隔死区时间DT之外,一个信号是另一个的取反,以便考虑改变状态的有限时间,防止在电源VDC和地GND之间生成短路。
反电动势BEMF1,BEMF2,BEMF3在节点N1,N2,N3处被感测并且作为输入被提供给相应的调节电路141,142,143,这些调节电路被配置为将相应的经调节的反电动势BEMF'1,BEMF'2,BEMF'3输出到相应的测量电路的输入,这些测量电路在一些实施例中可以是比较器151,152,153,这些比较器将相应的过零信号ZC1,ZC2,ZC3输出到定位逻辑121,该定位逻辑基于电流过零信号ZC1,ZC2,ZC3向PWM逻辑123发送当前转子位置信息θ。触发逻辑122在PWM逻辑123的控制下发出触发信号TR1,TR2,TR3的三元组,其控制比较器151,152,153的操作,特别是它们的比较操作的激活。
反EMF信号BEMF1,BEMF2,BEMF3可以被直接带到比较器151,152,153,或者如图1所示的示例,它们可以被调节以便将信号减小到正确的电压范围,并且它们可以被滤波以便去除重叠的噪声,例如使用图2所示的调节电路14i(i=1,2,3)。从节点N1,N2,N3获取的反EMF信号BEMF1,BEMF2,BEMF3作为输入被发送到调节电路14i,调节电路14i包括输入串联电阻器R1,输入串联电阻器R1与耦合到地GND的电阻器R2形成分压器。分频器的中心节点是RC滤波器的输入端,该RC滤波器包括串联滤波电阻器R3,其后是并联滤波电容器C1,在该并联滤波电容器C1两端取得相应的经调节的反EMF信号BEMF'1。调节电路141可仅包括分压器或仅包括滤波器,即,经调节的反EMF信号BEMF'1可仅在给定电压范围内被重新调节或仅被滤波。
图3示出了具有可编程阈值的比较器151,其执行BEMF过零检测。比较器14i中的比较阈值原则上可以被设置为每个电动机相的DC总线电压VDC的一半的理论值VDC/2,但是实际上,正确的比较阈值可以不同于这种理论值并且对于每个电动机相i是不同的。
主控制器12是处理装置,其可以由一个或多个处理单元或电路装置(例如微处理器,微控制器或DSP)实现,或者也可以由分布式处理装置实现,主控制器12被配置为对每个比较器15i的相应比较阈值ZTi进行编程。每个比较器15i由相应的触发信号TRi(例如脉冲信号)启动,并且如果相应的反电动势信号BEMF'i(或没有调节的BEMFi)越过比较阈值ZTi,减小或增大,则其生成检测信号,即过零信号ZCi(例如脉冲信号)。可选地,过零信号可以仅在一种类型的交越上生成,即减少或增加。
主控制器12包括定位逻辑模块121,PWM逻辑123和触发逻辑122模块。定位逻辑模块121被配置为基于过零值ZC1,ZC2,ZC3来计算当前转子位置θ。具体地,基于最后测量的电周期和最后检测的过零点的时间位置来确定电动机11的当前转子位置θ。时间位置由接收过零信号ZC1中的脉冲的时刻给出。PWM逻辑123被配置为基于由定位逻辑121接收的当前转子位置θ来计算被发送到三相逆变器13的三个PWM信号PWM1,PWM2,PWM3的占空比。触发逻辑122被配置为基于去往三相逆变器的三个PWM信号的占空比来生成用于每个比较器151i的触发信号TRi。
因此,基于以上所述,模块121,122,123,逆变器13以及比较器141,142,143是测量回路的一部分,该测量回路在模块122的控制下用在比较器141,142,143处检测到的每个反电动势新过零时间来更新由模块121输出的当前转子位置θ。
微处理器12总体上被配置为执行BLDC电动机11的控制,基于电动机的转子θ的位置来控制所述BLDC电动机11的旋转速度和/或转矩。在示出的实施例中,未示出基于转子的当前位置θ的控制的具体方式,因为已知几种利用转子的位置的控制方法,例如正弦控制(使用转子位置和与速度或转矩成比例的电压幅度)或FOC(还测量具有克拉克停顿变换的电动机相电流)。基于转子θ的位置对所述BLDC电动机11的转速和/或转矩的这种控制可以在PWM模块123处或在控制器12的另一逻辑或软件模块中执行。可选地,可以将偏移添加到转子的位置θ以最大化控制效率,例如最大化所生成的转矩。例如,可以在微控制器中实现具有速度控制的正弦控制。
图4示出了三相逆变器的结构,其本身是已知的并且包括作为全桥的三个臂BRi,每个臂用于一个相VPi,具有相应的高侧晶体管TH_i和低侧晶体管TL_i。
图5示出了驱动三相逆变器13的每个第i臂BRi,高侧晶体管TH_i和低侧晶体管TL_i中的两个开关的信号的示例。考虑到实际的电源开关需要或依赖于有限的时间来改变状态,以防止在电压源VDC和地GND之间生成短路,在每个逆变器臂BRi上总是需要或期望延迟闭合开关的接通以等待关断开关的有效关断。该延迟通常被称为死区时间DT。对于每个相,PWM信号PWMi的总PWM周期总是TPWM=TH_ON+2*TH_OFF=TL_OFF+2*TL_ON和TH_OFF=TL_ON+DT。结果,在死区时间DT期间,电动机11的相在短时间内浮置,特别是在臂BRi中的高侧晶体管TH_i和低侧晶体管TL_i中的关断开关的有效关断与闭合开关的实际接通之间,并且在该短时间内,反电动势可由比较器15i测量以检测其过零点。如已知的,占空比DC是PWM信号PWMi的占空比,从PWM信号PWMi获得用于高侧晶体管TH_i和低侧晶体管TL_i的具有死区时间DT的两个互补信号。
触发逻辑122被配置为针对每一比较器15i生成对应的触发信号TRi(例如,脉冲信号),其激活比较器15i中的比较,其为TH_OFF-TSAMPLE=TL_ON+DT-TSAMPLE或TPWM-TH_OFF+DT-TSAMPLE=TPWM-TL_ON-TSAMPLE,其中TSAMPLE<DT且为比较器15i的反电动势取样时间,即,开始测量一个BEMF值所花费的取样时间(例如,ADC取样时间)且所述测量为比较器的一部分,接着如果BEMF测量值越过比较器15i的阈值,则发生过零时间检测(即,瞬时ZCi的检测)。因此,比较器151在取决于其采样时间TSAMPLE和PWM信号参数(即周期TPWM,死区时间DT和占空比(其取决于高侧晶体管TH_i和低侧晶体管TL_i的关断和接通时间选择))的时间被激活。
因此,比较器15i在由触发信号TRi中的脉冲信号定义的时间被激活,以执行过零检测,所述触发信号TRi是基于周期TPWM,占空比DC和相应PWM相位的死区时间DT的值以及反电动势测量时间TSAMPLE计算的,所述过零检测主要是信号BEMF'i(或BEMFi)的采样时间,例如反电动势采样时间TSAMPLE,其低于所述死区时间。在实施例中,反电动势采样时间TSAMPLE可以包括,考虑包括ADC(模数转换器)的比较器,ADC采样时间,ADC量化时间和比较时间。过零测量ZC1在死区时间DT间隔期间发出,并且它与死区时间DT重叠至少等于反电动势采样时间TSAMPLE的时间,特别是ADC采样时间。
在图5中示出了反电动势采样时间TSAMPLE和过零测量的开始ZCM。
最后,比较器151的选择仍然基于去往三相逆变器的三个PWM信号的占空比,例如,触发逻辑122生成用于被施加例如最大占空比的相的比较器的触发信号。在变体实施例中,可以使用中等或最小占空比。
因此,在上述一个或多个实施例中提供的解决方案的优点是清楚的。
所提出的解决方案允许检测用于正弦换向的反EMF过零,而不需要打开专用的时间窗,即不需要停止驱动电动机相位,并且它减小了计算负荷,转矩脉动和电噪声。此外,所提出的解决方案还可以用作安全关键电动机控制应用中的低成本冗余措施。
当然,在不违背本发明的原理的情况下,构造和实施例的细节可以相对于本文仅通过示例的方式描述和示出的内容而广泛地变化,而不由此脱离本公开的范围。
Claims (20)
1.一种方法,包括:
基于无刷直流BLDC电动机的转子的位置来控制所述BLDC电动机的旋转速度或位置中的至少一者,所述BLDC电动机由具有三个臂的三相逆变器提供给三相驱动端子的三个驱动相来驱动,所述臂中的每个臂分别包括高侧开关和低侧开关,所述BLDC电动机被配置为以正弦换向来操作,控制所述BLDC电动机的所述旋转速度或所述位置中的所述至少一者包括通过以下步骤基于反电动势的过零时间来计算所述转子的当前位置:
针对三个脉宽调制PWM相中的每个PWM相生成相应的PWM信号,这些PWM信号中的每个PWM信号包括具有死区时间并且具有基于所述转子的当前位置的占空比的相应的一对互补信号;
将具有死区时间的每对互补信号提供给所述三相逆变器的相应的高侧开关和低侧开关;
感测所述BLDC电动机的所述三相驱动端子处的反电动势,并且通过对所述反电动势中的每个反电动势执行过零时间测量且获得指示所述过零时间的对应信号,来获得指示过零时间的对应信号,;
生成触发信号,所述触发信号激活对所述反电动势中的每个反电动势执行的所述过零时间测量;以及
标识与相应PWM相中的死区时间相对应的时间间隔的出现,其中在所述死区时间的所述出现期间执行所述过零时间测量。
2.根据权利要求1所述的方法,其中标识与所述相应PWM相中的所述死区时间相对应的时间间隔的所述出现包括:基于所述相应PWM相中的周期、占空比和死区时间的当前值,计算与所述死区时间相对应的所述时间间隔,以及
激活执行所述过零时间测量的所述触发信号的计算基于用于执行反电动势值的测量的过零测量时间,所述过零测量时间少于所述死区时间。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述过零测量时间至少包括所述反电动势的采样时间。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述过零时间测量包括:将所述反电动势与相应的可编程阈值进行比较,以发出作为过零时间值的信号,以及响应于所述反电动势之一越过相应的阈值而发出脉冲信号。
5.根据权利要求1所述的方法,其中:
用于相应相的所述触发信号等于以下至少一项:
提供给所述高开关的所述互补信号的关断时间减去所述反电动势的采样时间,
提供给所述低开关的所述互补信号的接通时间加上所述死区时间减去所述反电动势的采样时间,
PWM周期减去提供给所述高开关的所述互补信号的关断时间加上所述死区时间减去所述反电动势的采样时间,或者
所述PWM周期减去提供给低开关的所述互补信号的所述接通时间减去所述反电动势的采样时间。
6.根据权利要求1所述的方法,其中感测所述BLDC电动机的所述三相驱动端子处的反电动势包括以下至少一项:将所述反电动势调节在给定电压范围内或对所述反电动势进行滤波以去除重叠噪声。
7.根据权利要求1所述的方法,其中基于反电动势的过零时间来计算所述转子的当前位置包括:基于最后测量的电周期和最后检测的过零的时间位置来确定所述转子的当前转子位置。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述过零时间测量包括:将所述反电动势与相应的可编程阈值进行比较,以发出作为过零时间值的信号,并且响应于所述反电动势之一越过相应的阈值而发出脉冲信号,并且所述脉冲信号指示最后检测到的过零的所述时间位置。
9.一种无刷直流BLDC电动机的控制电路,被配置为基于所述BLDC电动机的转子位置来控制所述BLDC电动机,所述BLDC电动机由具有三个臂的三相逆变器提供给三相驱动端子的三个驱动相驱动,每个臂分别包括高侧开关和低侧开关,所述BLDC电动机被配置为以正弦换向操作,所述控制电路包括:
处理电路装置,被配置为基于反电动势的过零时间来计算所述转子的当前位置,所述处理电路装置包括:
PWM生成电路装置,被配置为针对三个PWM相中的每个PWM相生成PWM信号,所述PWM信号中的每个PWM信号包括具有死区时间并且具有基于所述转子的当前位置的占空比的相应的一对互补信号,并且所述PWM生成电路装置被配置为通过将具有死区时间的每对互补信号提供给相应的高侧开关和低侧开关来驱动所述三相逆变器;
测量电路装置,被配置为通过对在所述BLDC电动机的所述三相驱动端子处感测的所述反电动势中的每个反电动势执行过零时间测量来生成指示过零时间的对应信号,所述转子的所述当前位置是基于所述反电动势的所述过零时间计算的;以及
触发电路装置,被配置为基于与相应的所述PWM相中的所述死区时间相对应的时间间隔的出现来生成触发信号,所述触发信号激活所述测量电路装置以对每个所述反电动势执行所述过零时间测量,其中在所述死区时间的所述出现期间执行所述过零时间测量。
10.根据权利要求9所述的BLDC电动机的控制电路,其中所述触发电路装置被配置为基于相应的所述PWM相中的周期、占空比和死区时间的当前值,并且基于用以执行反电动势值的测量的过零测量时间,来生成所述触发信号,所述过零测量时间少于所述死区时间。
11.根据权利要求10所述的BLDC电动机的控制电路,其中所述过零测量时间至少包括所述反电动势的采样时间。
12.根据权利要求9所述的BLDC电动机的控制电路,其中所述测量电路装置包括比较器电路,所述比较器电路被配置为将所述反电动势与相应的可编程阈值进行比较,以发出作为过零时间值的信号,并且响应于所述反电动势之一越过相应的阈值而发出脉冲信号。
13.根据权利要求12所述的BLDC电动机的控制电路,其中用于相应相的所述触发信号等于以下至少一项:
提供给所述高开关的所述互补信号的关断时间减去所述反电动势的采样时间,
提供给所述低开关的所述互补信号的接通时间加上所述死区时间减去所述反电动势的采样时间,
PWM周期减去提供给所述高开关的所述互补信号的所述关断时间加上所述死区时间减去所述反电动势的采样时间,或者
所述PWM周期减去提供给所述低开关的所述互补信号的所述接通时间减去所述反电动势的采样时间。
14.根据权利要求9所述的BLDC电动机的控制电路,还包括调节电路,所述调节电路被配置为在给定电压范围内调节所述反电动势。
15.根据权利要求9所述的BLDC电动机的控制电路,还包括调节电路,所述调节电路被配置为对所述反电动势进行滤波以去除重叠的噪声。
16.根据权利要求9所述的BLDC电动机的控制电路,其中所述处理电路装置被配置为基于最后测量的电周期和最后检测的过零点的时间位置来确定所述转子的所述当前位置。
17.根据权利要求9所述的BLDC电动机的控制电路,其中所述处理电路装置被配置为基于由所述测量电路发出的脉冲信号来确定所述转子的所述当前位置。
18.一种装置,包括:
无刷直流BLDC电动机,被配置为由具有三个臂的三相逆变器提供给三相驱动端子的三个驱动相来驱动,所述臂中的每个臂分别包括高侧开关和低侧开关,所述BLDC电动机被配置为以正弦换向来操作;以及
控制电路,被配置为:
基于所述BLDC电动机的转子的位置控制所述BLDC电动机;
基于反电动势的过零时间计算所述转子的当前位置;
针对三个PWM相中的每个PWM相生成PWM信号,所述PWM信号中的每个PWM信号包括具有死区时间并且具有基于所述转子的当前位置的占空比的相应的一对互补信号,并且所述控制电路通过将具有死区时间的每对互补信号提供给相应的高侧开关和低侧开关来驱动所述三相逆变器;
通过对在所述BLDC电动机的所述三相驱动端子处感测的所述反电动势中的每个反电动势执行过零时间测量来生成指示过零时间的对应信号,所述转子的所述当前位置是基于所述反电动势的所述过零时间而计算的;以及
基于与相应的所述PWM相中的所述死区时间相对应的时间间隔的出现来生成触发信号,所述触发信号激活所述测量电路装置以对每个所述反电动势执行所述过零时间测量,其中在所述死区时间的所述出现期间执行所述过零时间测量。
19.根据权利要求18所述的装置,其中所述控制电路装置被配置为基于相应的所述PWM相中的周期、占空比和死区时间的当前值并且基于用以执行反电动势值的测量的过零测量时间,来生成所述触发信号,所述过零测量时间少于所述死区时间。
20.根据权利要求19所述的装置,其中所述过零测量时间至少包括所述反电动势的采样时间。
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