专利名称：用于控制开关磁阻电动机操作的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制开关磁阻电动机(SRM)操作的方法，具体涉及一种用于当有噪声从外部进入时根据正常情况下的相位来控制SRM操作以驱动SRM的方法。
如
图1所示，现有SRM包括SRM，其采用6/4结构和12/8结构；以及电路，用于操作SRM并用于检测施加给SRM绕组的各相内流动的电流。以下将参照图2对该电路进行说明。
图2是用于检测施加给现有SRM的电流的电路图。
如图2所示，用于检测施加给SRM的电流的电路包括开关装置Q1至Q6，其与SRM内的各绕组LA、LB和LC连成一排；二极管D1至D6，其与各绕组LA、LB和LC连成一排；以及电阻器Rd1、Rd2和Rd3，用于检测开关装置Q2、Q4和Q6内流动的电流。
另一方面，有两种方法用于检测进入到SRM内的位置传感器的噪声。一种方法是检测SRM的转速变化，另一方法是检测SRM内流动的电流。以下将对这两种方法进行说明。
首先，随着SRM的转速变化在检测从外部进入到SRM内的位置传感器的噪声时，施加给SRM绕组的相位发生移相，直到SRM变为正常转/分(RPM)。此时，采用下列方法移相，即在必须接通A相时接通B相，并且在必须接通C相时接通C相(A相-B相，B相-C相以及C相-A相)。也就是说，在SRM正常操作情况下，RPM通过激励磁相而旋转正常，并且在有噪声进入时，RPM减少。此时，在通过检测RPM判定是否存在误差之后，该相移到下一相。这时，该过程重复进行直到RPM正常操作。
另一方面，如果通过检测施加给SRM的电流检测出噪声，则检测施加给SRM绕组的各相内流动的相电流。通过把检测值与标准值进行比较，判定各相是否受激励。如果磁相未受激励，则通过逐一移相来操作SRM。
图3示出当检测施加给SRM的电流时在正确识别传感信号情况下或者在错误识别传感信号情况下的视图。
如图3所示，电流增量看起来随着位置传感器输出的传感信号而不同。位置传感器用于检测SRM内的转子位置。也就是说，在正确识别传感信号情况下的电流值与在错误识别传感信号情况下的电流值大不一样。此时，通过把在操作SRM时检测的电流值与标准电流值进行比较来判定传感信号是否被正确识别。如果传感信号被错误识别，则通过逐一移相来操作SRM，并且该操作重复进行直到传感信号被正确识别。
然而，在用于控制SRM操作的现有方法中，必须通过检测SRM转速或者在SRM内流动的电流来确定标准值，以检测进入的噪声。如果SRM的工作速度或者施加给SRM的电压由于外部情况而改变，则必须设置标准RPM或标准电流值。具体来说，如果根据负载状态必须改变SRM转速，则会遇到难以设置标准值(标准RPM值或标准电流值)这一问题。
而且，在用于控制SRM操作的现有方法中，还会遇到下列问题，即当SRM内有噪声进入时，在通过移相来操作SRM情况下，如果负载惯性较小，则SRM停机。
而且，在用于控制SRM操作的现有方法中，三个电流传感电阻器必须与用于检测施加给SRM的电流的电路相连，以检测在SRM内流动的电流。因此，必须分配多个模拟/数字端口，以增加微计算机内(未显示)的负荷。
为获得这些和其他优点并根据本发明的目的，正如这里具体和广义说明的那样，提供了一种用于控制定子和转子极数比为6/4或12/8的SRM操作的方法，该方法包括步骤按每个机械角产生传感信号以检测施加给SRM的各相是否换向；以及通过在传感信号的上升沿检测点接通施加给SRM的各相，并且通过在下一传感信号的下降沿检测点断开各相来操作SRM。
通过以下结合附图对本发明进行的详细说明，将对本发明的上述和其他目的、特点、方面和优点有更加清楚的了解。
图1是示出根据现有技术的现有开关磁阻电动机的6/4结构和12/8结构的示意图；图2是用于检测施加给现有SRM的电流的电路图；图3示出当检测施加给SRM的电流时在正确识别传感信号情况下或者在错误识别传感信号情况下的视图；图4是示出随采用12/8结构的三相SRM的转子位置而定的各相的电感的视图；图5是用于根据本发明检测施加给SRM的电流的电路图；图6是示出根据本发明在采用SRM操作控制方法时的电感图形以及在施加给SRM绕组的各相接通的周期的视图；图7是示出在图6的各相接通周期内施加电流时的扭矩曲线的视图；图8是示出当正常操作SRM时在传感信号内有噪声产生情况下、相位向前移动一相的图形；图9是示出当传感信号内有噪声产生时的扭矩曲线的视图；图10A和图10B是示出反向扭矩产生周期、正向扭矩产生周期及其扭矩曲线的视图；图11是示出SRM在状态为3的周期内通过接收正向扭矩所作正常旋转的视图；图12是示出SRM在状态为6的周期内通过接收正向扭矩所作正常旋转的视图；以及图13A和图13B是示出当向各相施加电压时传感信号的位置的视图。
以下将参照图4至图13对用于控制开关磁阻电动机操作的方法进行说明，该方法用于当SRM的位置传感器内有噪声进入时根据正常情况下的相位来正常操作SRM。
图4是示出随采用12/8结构的三相SRM的转子位置而定的各相的电感的视图。
如图4所示，施加给SRM绕组的各相的电感由SRM内的定子和转子的相对位置来确定。此时，由于在SRM处于停机情况下的电压等式为V＝Ldi/dt，因而在施加给SRM绕组的各相内流动的电流被表示如下 式中，上述V是指施加给相位的电压；I是指当施加电压时在绕组内流动的电流；以及L是指在SRM的转子和定子的相对位置确定的电感。
图5是根据本发明用于检测施加给SRM的电流的电路图。
如图5所示，用于检测施加给SRM的电流的电路100包括第一开关装置Q1、Q3和Q5，其在SRM内的各绕组LA、LB和LC的一侧连成一排；第二开关装置Q2、Q4和Q6，其在各绕组LA、LB和LC的另一侧连成一排；第一二极管(第一二极管的电极)D2、D4和D6，其在各绕组LA、LB和LC的一侧与第二开关装置Q2、Q4和Q6之间连成一排；第二二极管(第二二极管的+电极)D1、D3和D5，其在各绕组LA、LB和LC的另一侧与第一开关装置Q1、Q3和Q5之间连成一排；以及电阻器，其与第二开关装置的发射极组以及二极管D1、D3和D5的-电极相连，以检测施加给SRM各绕组的三相电流。在此，电源与晶体管Q1的集电极装置以及二极管D1、D3和D5的-电极相连。也就是说，采用6/4结构和12/8结构的三相SRM(未显示)包括电路100，用于驱动三相SRM并检测各相内流动的电流；传感器盘(未显示)，用于产生传感器的高信号和低信号，以便检测转子和传感信号的位置；以及重叠驱动算法(Overlap Driving Algorithm)，用于根据传感信号把相位信号施加给SRM的各绕组。也就是说，如果传感器用于检测SRM内的转子位置，则从位置传感器输出的传感信号必须被存储。当SRM内的转子的基本位置被存储并且同时从位置传感器输入传感信号时，通过对施加给SRM绕组的相位逐一移相来驱动SRM。
如果在驱动SRM时有噪声进入SRM的位置传感器，则SRM由于移相而工作异常。因此，无论是否有噪声进入位置传感器，通过使用传感信号的位置、传感信号的角度以及重叠驱动算法可正常操作SRM。
以下将参照采用极数为12和极数为8的12/8结构的三相SRM的实施例，对用于正常驱动SRM的方法进行说明。
首先，当采用12/8结构的SRM旋转转子时，相位必须换向二十四次(每相换向八次)。也就是说，相位必须按每15度机械角进行换向。在此，如果使用位置传感器来检测SRM内的转子位置，则从位置传感器输出的传感信号按每15度机械角产生。也就是说，高传感信号和低传感信号在本发明中都是标准信号。以下将参照图6对此进行详细说明。
图6是示出根据本发明在采用SRM操作控制方法时的电感图形以及在施加给SRM绕组的各相接通的周期的视图。以下将参照图7对图6进行说明。
图7是示出在图6的各相接通周期内施加电流时的扭矩曲线。
如图6所示，根据本发明用于控制SRM操作的方法用于在SRM内的转子位置(或者按每个机械角)产生传感信号，以检测施加给SRM的相位的换向。而且，即便有噪声进入位置传感器，通过在传感信号的上升沿检测点接通各相，并且通过在传感信号的下降沿检测点断开各相，可正常操作SRM。以下将对本发明的方法进行说明。
首先，在电感为最低时的位置产生高信号，然后在7.5°后产生低信号。然后，从位置传感器输出的传感信号按每15°产生。在此，由于在电感为最低的周期内识别的传感信号中的高信号检测点到下一传感信号中的低信号检测点之间，施加给SRM绕组的相位为接通，因而两相在传感信号为高信号的周期内为接通，并且在传感信号为低信号的周期内只有一相接通。而且，每当传感信号作为高信号产生时，接通的相位按照A相→B相→C相→A相的顺序来操作SRM。也就是说，相位在传感信号的高信号检测点接通，并且相位在传感信号的低信号检测点断开。当传感信号为高信号时，相位移动。例如，对于22.5°，只有一相接通，并且对于7.5°，该相与前一相或后一相重叠，从而操作SRM。如果仅在相接通周期内产生电流，则扭矩曲线如图7所示。
图8是示出当正常操作SRM时在传感信号内有噪声产生情况下相位前移一相的图形。以下将参照图9对图8进行说明。
图9是示出当传感信号内有噪声产生时的扭矩曲线的视图。
如图8所示，由于当传感信号内有噪声进入(产生)时相位逐一向上移动，因而产生与优选旋转方向(正向)相反的扭矩，如图9所示。也就是说，由于扭矩(反向扭矩)按照与正向相反的方向产生，因而SRM内的转子数量减少，并且转子在某一点按照与正向相反的方向旋转。
图10A和10B是示出反向扭矩产生周期、正向扭矩产生周期及其扭矩曲线的视图。也就是说，图10A和10B是示出当位置传感器内有噪声进入时，随着SRM内的转子的反向旋转而产生正向扭矩和反向扭矩并且SRM转速由于反向扭矩而逐步减少时的状态的视图。
如图10A和图10B所示，电感图形和传感信号都相对于某点(to thepoint)相互对称。也就是说，随着传感信号的产生，产生正向扭矩和反向扭矩，从而将状态分为六个状态，并且这六个状态连续地重复。此时，随着转子的反向旋转，在六个状态中的两个状态内产生正向扭矩，并且在其余四个状态产生反向扭矩。在此，转子以反向扭矩作反向旋转。然而，如果转子以正向扭矩作正向旋转，则SRM再次根据正常相位在正常状态下工作。
以下将参照图11和图12对在状态为3或6时SRM通过接收正常扭矩进行正常操作的状态进行说明。
图11是示出SRM在状态为3的周期内通过接收正向扭矩所作正常旋转的视图；如图11所示，如果转子在状态为3的周期内接收正向扭矩作正向旋转，则传感信号和电感图形再次相对于某点相互对称。因此，可正常操作SRM。
图12是示出SRM在状态为6的周期内通过接收正向扭矩所作正常旋转的视图。
如图12所示，如果转子在状态为6的周期内通过接收正向扭矩作正常旋转，则传感信号和电感图形再次相对于某点相互对称。因此，可正常操作SRM。
另一方面，在向SRM绕组的各相施加电压时，如果在相位接通时在施加电压之后断开相位，则残余电流被保留并产生影响。通过对该状态加以考虑，如果SRM内的转子和定子的极数比为12/8，则各相接通点被设置为超前0～1°机械角，并且各相断开点被设置为超前0～2°机械角。以下将参照图13A和图13B对此进行说明。
图13A和13B是示出当向各相施加电压时传感信号的位置的视图。
如图13A和13B所示，如果SRM内的转子与定子极数比为6/4，则各相接通(Ton)点被设置为超前0～2°机械角，并且各相断开(Toff)点根据图1 3A被设置为超前0～4°机械角。也就是说，通过在超前电感最小点0～2°机械角接通SRM内的各相，并且通过在超前电感最大点0～4°机械角断开各相来操作SRM。
而且，如果需要调节各相接通周期以便精确控制SRM转速并减少SRM内的噪声，从而根据传感信号中的上升信号和下降信号来控制优选相的接通周期，则在采用12/8结构的SRM中，将传感信号中的高信号检测点设置为超前0～1°机械角，并且将传感信号中的低信号检测点设置为超前0～2°机械角。也就是说，通过在超前电感最小点0～1°机械角接通SRM内的各相，并且通过在超前电感最大点0～2°机械角断开各相来操作SRM。此时，如果SRM由于位置传感器内有噪声进入而减速到低于转/分(RPM)，则通过采用重叠驱动算法来控制SRM的操作。另一方面，如果SRM转速高于标准RPM，则根据预定传感信号的位置，采用用户期望的方法来控制SRM的操作。
如上详述，在SRM的位置传感器内有噪声进入时，根据本发明用于控制SRM驱动的方法可根据正常相来操作SRM，无需检测特殊异常状态。
而且，只有在SRM转速低于标准RPM时，才可以通过设置传感信号的位置以及重叠驱动算法来实施根据本发明用于控制SRM驱动的方法，并且在SRM高于标准RPM时，可采用根据预定传感信号位置的用户优选的方法，以控制SRM的操作。
由于本发明可在不背离本发明的精神或实质特点的情况下采用几种形式予以实施，因此也应理解成，如果未有其他规定，上述实施例不受前面任何一种详细说明的限制，但是应在按照所附权利要求中定义的本发明的精神和范围内作广义解释。因此，凡是在权利要求得到满足和允许的范围内，或者在与此类权利要求得到满足和允许的等效范围内所作的全部变动和修改，都将包含在所附权利要求之内。
权利要求
1.一种用于控制开关磁阻电动机操作的方法，该方法包括步骤根据SRM内的转子位置产生传感信号；以及通过在传感信号的上升沿检测点接通SRM内的各相，并且通过在下一传感信号的下降沿检测点断开各相来操作SRM。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在SRM内施加的各相被顺序地接通/断开。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，产生传感信号以检测各相是否换向。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤通过在电感最小点接通SRM内的各相，并且通过在电感最大点断开各相来操作SRM。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果由于传感信号内产生噪声而使SRM转速低于标准RPM，则执行所述操作SRM的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，传感信号按每个机械角产生。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述机械角为15°。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤通过在0～1°机械角接通SRM内的各相，并且通过在0～2°机械角断开各相来操作SRM。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤通过在0～2°机械角接通SRM内的各相，并且通过在0～4°机械角断开各相来操作SRM。
10.一种用于控制定子和转子极数比为12/8的三相开关磁阻电动机操作的方法，该方法包括步骤根据SRM内的转子位置产生传感信号；以及通过在传感信号的上升沿检测点顺序地接通SRM内的各相，并且通过在下一传感信号的下降沿检测点断开各相来操作SRM。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤通过在电感最小点接通SRM内的各相，并且通过在电感最大点断开各相来操作SRM。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，如果由于传感信号内产生噪声而使SRM转速低于标准RPM，则执行所述操作SRM的步骤。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，传感信号按每个机械角产生。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤通过在超前电感最小点0～1°的机械角接通SRM内的各相，并且通过在超前电感最大点0～2°的机械角断开各相来操作SRM。
15.一种用于控制定子和转子极数比为6/4的三相开关磁阻电动机操作的方法，该方法包括步骤根据SRM内的转子位置产生传感信号以检测各相是否换向；以及通过在传感信号的上升沿检测点顺序地接通SRM内的各相，并且通过在下一传感信号的下降沿检测点断开各相来操作SRM。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤通过在电感最小点接通SRM内的各相，并且通过在电感最大点断开各相来操作SRM。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，如果由于传感信号内产生噪声而使SRM转速低于标准RPM，则执行所述操作SRM的步骤。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，传感信号按每个机械角产生。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤通过在超前电感最小点0～2°的机械角接通SRM内的各相，并且通过在超前电感最大点0～4°的机械角断开各相来操作SRM。
全文摘要
本发明提供了一种用于控制开关磁阻电动机(SRM)驱动的方法,该方法能够当开关磁阻电动机内的位置传感器中有噪声进入时在正常状态下根据相位来正常操作SRM。为获得该优点,这种方法用于对定子和转子极数比为6/4或12/8并采用位置传感器的三相开关磁阻电动机的驱动进行控制,该方法包括步骤:根据SRM内的转子位置产生传感信号;以及通过在传感信号的上升沿检测点接通SRM内的各相,并且通过在下一传感信号的下降沿检测点断开各相来操作SRM。
文档编号H02P25/08GK1388639SQ0114482
公开日2003年1月1日 申请日期2001年12月26日 优先权日2001年5月25日
发明者金相永, 林俊荣 申请人:Lg电子株式会社