用于控制无刷直流电机的设备和方法技术

在此公开了一种用于控制无刷直流电机的设备和方法，所述设备和方法可精确地检测驱动电流。为此，BLDC电机控制设备包括：BLDC电机；驱动器，用于产生驱动电流以驱动BLDC电机；电流测量器，测量驱动电流；脉宽调制器，改变驱动电压以驱动BLDC电机；控制器，控制BLDC电机。控制器与脉宽调制器的脉宽调制同步地检测驱动电流的量，并将流过多个线圈的电流中的具有因反电动势的变化引起的最小变化的电流确定为驱动电流，从而精确地检测驱动电流。

【技术实现步骤摘要】
用于控制无刷直流电机的设备和方法
本专利技术的实施例涉及一种用于控制无刷直流(BLDC)电机的设备和方法，所述设备和方法可检测流过BLDC电机的线圈的驱动电流并且可防止在驱动电流的检测期间发生错误。
技术介绍
与永久磁体安装在定子并且线圈安装在转子以及经过换向器(commutator)和电刷(brush)来改变流过线圈的电流的直流(DC)电机不同，以永久磁体安装在转子并且线圈安装在定子以及无需换向器和电刷的方式构造的无刷直流(BLDC)电机通过改变驱动电流而形成的连续旋转场，来旋转包括安装在其上的永久磁体的转子。通常，脉宽调制器用于BLDC电机，以响应于驱动电流的改变而改变驱动电压。在BLDC电机中用于改变驱动电压的脉宽调制器重复on/off切换操作，其中，在所述on/off切换操作中可发生切换噪声。切换噪声传递到BLDC电机驱动器和BLDC电机。因此，切换噪声被包含在用于驱动BLDC电机的驱动电流中。通常，用于BLDC电机的控制设备使用电流控制环路以测量输入到BLDC电机的电流并将该电流反馈到控制器，以控制BLDC电机的扭矩。用于驱动BLDC电机的脉宽调制器以及电流控制环路相互独立地操作。在这方面，当电流控制环路在驱动电压被脉宽调制器改变的时间处测量驱动电流时，在测量的驱动电流中发生切换噪声，然后包含切换噪声的驱动电流被检测。因此，这种传统BLDC电机控制设备不准确地检测电流，导致难以进行精确电流控制以及使控制性能降低。
技术实现思路
因此，本专利技术的一方面在于提供一种通过在最小切换噪声发生的时间处检测驱动电流来控制无刷直流(BLDC)电机的设备和方法。在下面的描述中将部分地阐明本专利技术其它方面，通过描述其会变得清楚，或者通过实施本专利技术可以了解。根据本专利技术的一方面，一种无刷直流(BLDC)电机控制设备包括：包括霍尔传感器的BLDC电机；电流测量器，测量用于驱动BLDC电机的驱动电流；驱动器，包括逆变器以驱动BLDC电机；脉宽调制器，用于改变驱动电压以驱动BLDC电机；控制器，基于由电流测量器测量的电流的量控制BLDC电机。BLDC电机是可以3相BLDC电机，并包括：定子，包括三个线圈；转子，布置为针对定子可旋转；霍尔传感器，用于BLDC电机的换向。另外，BLDC电机可将霍尔传感器的输出传送给控制器。驱动器可接收从脉宽调制器输出的驱动电压，并可产生驱动电流。电流测量器可包括：电阻器，串联连接在驱动器与BLDC电机的线圈之间；双向差分放大器，具有连接到电阻器的两端的输入端，并且所述电流测量器可测量流过BLDC电机的线圈的电流的量和方向并且可将电流的量和方向传送给控制器。脉宽调制器可包括：寄存器，存储预定义的第一值和预定义的第二值；计数器(以下，称作向上/向下计数器)，执行向上计数或向下计数；比较器，将预定义的第一值和预定义的第二值与计数器的输出进行比较；输出电路，输出驱动电压。表示与一个脉宽调制周期对应的计数的第一值和表示第一值与驱动电压的脉宽所对应的计数之差的第二值可被存储在寄存器中。向上/向下计数器可执行向上计数，直到向上/向下计数器的输出达到第一值的一半。当向上/向下计数器的输出达到第一值的一半时，向上/向下计数器可执行向下计数。另外，在向上计数期间，当向上/向下计数器的输出达到第二值的一半时，输出电路可输出驱动电压。在向下计数期间，当向上/向下计数器的输出达到第二值的一半时，输出电路可停止驱动电压的输出。脉宽调制器可使用上述方法产生驱动电压，并且可将向上/向下计数器的输出达到第一值的一半的时间传送给控制器。控制器可在向上/向下计数器的输出达到从脉宽调制器输出的第一值的一半的时间处检测由电流测量器测量的流过BLDC电机的线圈的电流。控制器可基于霍尔传感器的输出将流过BLDC电机的线圈中的特定线圈的电流确定为驱动电流，其中，流过特定线圈的电流具有先前相位相同的相位。附图说明通过下面结合附图对实施例进行的描述，本专利技术的这些和/或其它方面将会变得清楚和更易于理解，其中：图1是根据本专利技术的实施例的3相无刷直流(BLDC)电机的示意图；图2是根据本专利技术的实施例的BLDC电机控制设备的示意框图；图3是由脉宽调制器调制的驱动电压以及与该驱动电压对应的BLDC电机的驱动电流的波形图；图4是根据本专利技术的实施例的脉宽调制器的示意框图；图5是根据本专利技术的实施例的脉宽调制器的驱动电压的波形图；图6是根据本专利技术的实施例的驱动器、电流测量器以及BLDC电机的电路图；图7是示出根据本专利技术的实施例的3相BLDC电机的霍尔传感器的输出与流过BLDC电机的线圈的电流之间的关系的表；图8是根据本专利技术的实施例的流过3相BLDC电机的线圈的电流的波形图；以及图9是示出根据本专利技术的实施例的霍尔传感器的输出、具有最小变化的电流流过的线圈以及由控制器对应地检测的电流测量器的输出的表。具体实施方式现在将详细描述本专利技术的实施例，其中，所述实施例的示例示出在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。图1是根据本专利技术的实施例的3相无刷直流(BLDC)电机的示意图；图2是根据本专利技术的实施例的BLDC电机控制设备的框图。参照图1，BLDC电机是3相BLDC电机，其包括：定子202，安装有3个线圈211至213；转子，安装有永久磁体；霍尔传感器203。霍尔传感器202包括三个磁场检测器221至223。参照图2，BLDC电机控制设备包括：3相BLDC电机305；电流测量器304，用于测量流过BLDC电机305的线圈的电流；驱动器303，包括用于驱动BLDC电机305的逆变器(inverter)；脉宽调制器302，用于改变驱动电压以驱动BLDC电机305；控制器301，使用由电流测量器304测量的电流的量来控制BLDC电机305。控制器301基于BLDC电机305所包括的霍尔传感器203的输出以及由电流测量器304测量的电流的量，检测提供给BLDC电机305的驱动电流，以将控制信号输出给BLDC电机305。脉宽调制器302响应于由控制器301输出的控制信号而产生驱动电压，并将用于检测有电流测量器304测量的电流的量的时间传送给控制器301。这里，驱动电压是脉冲类型。驱动器303基于由脉宽调制器302产生的驱动电压提供驱动电流。电流测量器304测量由驱动器303产生并提供给BLDC电机305的驱动电流的量，并将驱动电流的量传送给控制器301。图3是由脉宽调制器302调制的驱动电压101以及与该驱动电压101对应的BLDC电机305的驱动电流102的波形图。如可从图3看出，即使驱动电压101突然增加，驱动电流102也由于BLDC电机305的电感而呈对数增加，并且由于因脉宽调制器302的切换操作，切换噪声包含于BLDC电机305的驱动电流102中。图4是根据本专利技术的实施例的脉宽调制器的示意框图。参照图4，脉宽调制器302包括：寄存器401，用于存储预定义的第一值和预定义的第二值；计数器402，用于执行向上计数和向下计数；比较器403，用于将计数器402的输出与第一值和第二值比较；输出电路404，用于输出驱动电压。寄存器401存储表示与一个脉宽调制周期对应的计数的第一值以及表示第一值与对应于驱动电压的脉宽的计数之差的第二值。在计数器402的向上计数期间，当计数器402本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制设备，包括：无刷直流BLDC电机；脉宽调制器，产生驱动电压的脉冲，以驱动BLDC电机；驱动器，基于所述脉冲产生驱动电流，以驱动BLDC电机；电流测量器，测量驱动电流的量；控制器，与脉宽调制器同步地检测由电流测量器测量的驱动电流的量。

【技术特征摘要】
2012.01.06 KR 10-2012-00021891.一种电机控制设备，包括：无刷直流BLDC电机；脉宽调制器，产生驱动电压的脉冲，以驱动BLDC电机；驱动器，基于所述脉冲产生驱动电流，以驱动BLDC电机；电流测量器，测量驱动电流的量；控制器，与脉宽调制器同步地检测由电流测量器测量的驱动电流的量，其中，控制器将流过BLDC电机的线圈中的特定线圈的电流确定为驱动电流，其中，流过特定线圈的电流在BLDC电机的换向期间具有与先前相位相同的相位。2.根据权利要求1所述的电机控制设备，其中，BLDC电机是3相BLDC电机，并包括：定子，包括三个线圈；转子，布置为针对定子可旋转；霍尔传感器，用于BLDC电机的换向。3.根据权利要求1所述的电机控制设备，其中，脉宽调制器包括：计数器，执行向上计数或向下计数；寄存器，存储表示与一个脉宽调制周期对应的计数的第一值和表示第一值与驱动电压的脉宽所对应的计数之差的第二值；比较器，将存储在寄存器中的第一值和第二值与计数器的输出进行比较；输出电路，基于比较器的输出产生驱动电压的脉冲。4.根据权利要求3所述的电机控制设备，其中，当在向上计数期间，计数器的输出达到存储在寄存器中的第一值的一半时，计数器执行向下计数，其中，输出电路在向上计数期间计数器的输出达到存储在寄存器...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢昌贤，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：