不使用脉宽调制的电机速度控制系统和方法

文档序号:7497141阅读:239来源:国知局
专利名称:不使用脉宽调制的电机速度控制系统和方法
技术领域
本公开涉及电机控制,以及更特别地涉及基于电机的定子线圈感应的电压调整电
机的速度。
背景技术
此处提供的背景描述的目的在于一般地提出本公开的环境。所提出命名为发明人
的工作,达到了此背景部分描述的工作的程度,此外所描述的方面可能不像提交时的现有
技术一样获得承认,当现有技术与本公开对立时,本公开不明确也不暗示承认。 冷却风扇装置可提供气流以驱散由电子组件产生的热量。冷却风扇装置可包括通
过转子驱动风扇叶片的电机。转子的速度可被调整以调整气流和散热。 现在参考图l,冷却风扇系统100包括电机102和电机控制模块104。电机102可
包括两相无刷直流(DC)电机。电机102可包括四个定子极极A1106、极A2108、极B1110
以及极B2112。极A1106和极A2108可被总称为"极对A"。极对A可被定子线圈114缠绕
(下文中记为"线圈A114")。极B1110和极B2112可被总称为"极对B"。极对B可被定子
线圈115缠绕(下文中记为"线圈B 115")。电机控制模块104可对线圈A 114施加电压
和/或电流,以产生在极A1106与极A2108之间的磁场。对线圈A 114施加电压和/或电
流可被称为"驱动相A"。电机控制模块104可对线圈B 115施加电压和/或电流,以产生
在极BlllO与极B2112之间的磁场。对线圈B 115施加电压和/或电流可被称为"驱动相B"。 电机102包括转子116。转子116可包括至少一个永磁体。电机控制模块104可驱动相A和/或相B以驱使转子116绕轴118运动。轴118可将转子116机械连接到一装置。例如,轴118可将转子116机械连接到用以冷却电子组件的风扇120上。尽管图1中的转子116位于定子极106、108、110、112之间,但电机102可包括环绕定子极106、108、110、112的转子。 电机控制模块104可交替驱动相A和驱动相B,以使转子116旋转。电机控制模块
104可驱动相A两次并驱动相B两次,以使转子116旋转一转。例如,电机控制模块104可
驱动相A,然后驱动相B,然后驱动相A,然后驱动相B,以使转子116旋转一转。 电机102可包括至少一个霍尔效应传感器122,其指示转子116的旋转。例如,当
转子116的磁极通过霍尔效应传感器122时,霍尔效应传感器122可产生脉冲。电机控制
模块104可基于来自霍尔效应传感器122的脉冲确定转子116的转速。 现在参考图2A,电机102可被连接到一电源,该电源提供一电源电压(VSupply)。
V一wy可通过二极管123连接到线圈A 114和线圈B 115的公共端子154(下文中记为"中
心抽头154")。 二极管123可防止反向电压。 当电压被施加到晶体管A 150的栅极时,晶体管A 150可将线圈A 114接地。当晶体管A 150将线圈A 114接地时,电源可通过线圈A 114提供电流。相应地,电机控制模块104可将电压施加到晶体管A 150,以驱动相A。当电机控制模块104驱动相A时,节点
4电压VA可接近地。 当电压被施加到晶体管B 152的栅极时,晶体管B 152可将线圈B 115接地。当晶体管B 152将线圈B 115接地时,电源可通过线圈B 115提供电流。相应地,电机控制模块104可将电压施加到晶体管B 152,以驱动相B。当电机控制模块104驱动相B时,节点电压Ve可接近地。 电机控制模块104可降低施加到晶体管A 150的电压,以关掉晶体管A 150。当晶体管A 150被关掉时,电流不能流过线圈A 114。电机控制模块104可降低施加到晶体管B152的电压,以关掉晶体管B 152。当晶体管B 152被关掉时,电流不能流过线圈B 115。
现在参考图2B,该图示出了基于来自霍尔效应传感器122的信号的驱动相A和驱动相B。当转子116的速度小于全速时,电机控制模块104可采用脉宽调制(P丽)驱动电机102。脉宽调制驱动信号可包括如在155中示出的一系列驱动脉冲。电机控制模块104可控制驱动脉冲的占空比,以控制转子116的速度。

发明内容
—种电机控制系统,其包括功率控制模块和检测模块。所述功率控制模块控制施加到电机的第一定子线圈和第二定子线圈的功率,以使转子旋转。当所述转子旋转时,所述转子在所述第一定子线圈和第二定子线圈中感应出电压。所述检测模块确定当所述第一定子线圈中感应出第一电压时的第一时间,以及确定在感应出所述第一电压后当所述第二定子线圈中感应出第二电压时的第二时间。所述检测模块基于所述第一时间和第二时间之间的差,确定所述转子的速度。所述功率控制模块在所述第二时间后,施加通过所述第二定子线圈的电流持续一预定时段。所述功率控制模块基于所述转子的速度确定所述预定时段。
在其它特征中,所述电机是两相无刷直流电机。 在其它特征中,当所述第一定子线圈上的电压小于或等于第一预定电压时,所述
检测模块确定所述第一定子线圈中感应出所述第一电压。当所述第二定子线圈上的电压小
于或等于第二预定电压时,所述检测模块确定所述第二定子线圈中感应出所述第二电压。 在其它特征中,所述功率控制模块基于预定义速度确定预定时段。 在其它特征中,当所述预定义速度小于所述转子的速度时,所述功率控制模块增
大所述预定时段的长度,以减小所述转子的速度。 在其它特征中,当所述预定义速度大于所述转子的速度时,所述功率控制模块减小所述预定时段的长度,以增大所述转子的速度。 在其它特征中,所述功率控制模块设置所述预定时段等于零,并且在所述第二时间施加通过所述第二定子线圈的电流。 在其它特征中,在施加通过所述第二定子线圈的电流后,响应于所述第一线圈中
感应出第三电压,所述功率控制模块停止施加通过所述第二定子线圈的电流。 在其它特征中,所述检测模块基于所述第二时间与在所述第一线圈中感应出所述
第三电压的时间之间的时长,确定所述转子的更新速度。 在其它特征中,在感应出所述第三电压后,所述功率控制模块施加通过所述第一
线圈的电流持续一更新时段,其中所述更新时段基于所述转子的所述更新速度。 在其它特征中,在施加通过所述第一线圈的电流后,响应于所述第二线圈中感应出的第四电压,所述功率控制模块停止施加通过所述第一线圈的电流。 在其它特征中,所述功率控制模块在所述预定时段内,施加通过所述第一定子线圈的电流,以使所述转子旋转。 在其它特征中,所述功率控制模块在所述预定时段内,施加通过所述第一定子线圈的电流,以保持所述转子的速度。 在其它特征中,一种方法包括控制施加到电机的第一定子线圈和第二定子线圈的功率,以使转子旋转,其中,当所述转子旋转时,所述转子在所述第一定子线圈和第二定子线圈中感应出电压。所述方法还包括确定当所述第一定子线圈中感应出第一电压时的第一时间,在感应出所述第一电压后,确定当所述第二定子线圈中感应出第二电压时的第二时间,以及基于所述第一时间和第二时间之间的差,确定所述转子的速度。所述方法还包括在所述第二时间后,施加通过所述第二定子线圈的电流持续一预定时段。此外,所述方法包括基于所述转子的速度确定所述预定时段。 在其它特征中,所述方法包括控制施加到两相无刷直流电机的第一定子线圈和第二定子线圈的功率。 在其它特征中,所述方法包括当所述第一定子线圈上的电压小于或等于第一预定电压时,确定所述第一定子线圈中感应出所述第一电压。所述方法还包括当所述第二定子线圈上的电压小于或等于第二预定电压时,确定所述第二定子线圈中感应出所述第二电压。
在其它特征中,所述方法包括基于预定义速度确定所述预定时段。
在其它特征中,所述方法包括当所述预定义速度小于所述转子的速度时,增大所
述预定时段的长度,以减小所述转子的速度。 在其它特征中,所述方法包括当所述预定义速度大于所述转子的速度时,减小所述预定时段的长度,以增大所述转子的速度。 在其它特征中,所述方法包括设置所述预定时段等于零,并且在所述第二时间施加通过所述第二定子线圈的电流。
在其它特征中,所述方法包括在施加通过所述第二定子线圈的电流后,响应于所
述第一线圈中感应出的第三电压,停止施加通过所述第二定子线圈的电流。
在其它特征中,所述方法包括基于所述第二时间与在所述第一线圈中感应出所
述第三电压的时间之间的时长,确定所述转子的更新速度。 在其它特征中,所述方法包括在感应出所述第三电压后,施加通过所述第一线圈的电流一更新时段,其中所述更新时段基于所述转子的所述更新速度。
在其它特征中,所述方法包括在所述功率控制模块施加通过所述第一线圈的电流后,响应于所述第二线圈中感应出的第四电压,停止施加通过所述第一线圈的电流。
在其它特征中,所述方法包括在所述预定时段内,施加通过所述第一定子线圈的电流,以使所述转子旋转。 在其它特征中,所述方法包括在所述预定时段内,施加通过所述第一定子线圈的电流,以保持所述转子的速度。 在其它特征中,上面描述的系统和方法通过一个或多个处理器执行的计算机程序来实施。所述计算机程序可驻留在计算机可读介质上,比如但不局限于存储器、非易失性数
6据存储器和/或其他合适的有形存储介质。 本公开适用性的更多方面从详细描述、权利要求以及附图将变得明显。详细描述和特定例子仅是用于说明的目的,且并非为了限制本公开的范围。


从详细描述以及附图,本发明将被更全面的理解,其中 图1是冷却风扇系统; 图2A是包括驱动晶体管的冷却风扇系统; 图2B示出了当转子采用脉宽调制驱动信号驱动时,在电机的端子产生的信号; 图3是根据本发明的电机系统; 图4是根据本发明的电机控制模块; 图5是示出了基于电机的定子线圈中感应的电压来全速驱动转子的图示; 图6是示出了基于电机的定子线圈中感应的电压低于全速驱动转子的图示; 图7示出了用于控制转子速度的第一方法;以及 图8示出了用于控制转子速度的第二方法。
具体实施例方式
下面的详述在性质上只是示范性的,且绝不是为了限制本公开、其应用或用途。为了清楚,图中将用相同的参考号标识相同的元件。正如此处所用的,词组"A、 B和C中的至少一个"将被采用非排他性的逻辑或(0R)来解释表述逻辑(A或B或C)。应当理解,方法中的步骤可以以不同顺序执行而不改变本公开的原理。 如此处所用的,术语"模块"可以指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组)和/或存储器(共享的、专用的或组)、组合逻辑电路和/或其他提供所描述功能的合适的组件,或者是它们的一部分、或者包括它们。 在风扇装置中采用的电机典型地包括至少一个霍尔效应传感器,以检测转子的速度。然而,霍尔效应传感器增加电机的成本。此外,霍尔效应传感器可能失效,因此降低了电机的可靠性。 因此,本公开的速度控制系统不采用霍尔效应传感器确定转子的速度。速度控制系统可基于电机的定子线圈中感应的电压确定转子的速度。比如,速度控制系统可基于定子线圈中感应的电压之间的时间长度确定转子的速度。除去霍尔效应传感器可减小电机中包括的组件数量,并且因此可减小电机的成本以及增加电机的可靠性。 包括霍尔效应传感器的电机典型地采用脉宽调制(P丽)驱动信号来控制。P丽驱动信号可产生干扰风扇系统中的其他电信号的电噪声。P丽驱动信号也可在风扇系统中引入能量损耗。 在本发明的一个实施方式中,速度控制系统采用恒定驱动信号代替采用P丽驱动信号来驱动电机的每个相。速度控制系统可在检测电机的一相上的感应电压后,向该相施加恒定驱动信号。比如,速度控制系统可在检测电机的定子线圈上的感应电压后,向该定子线圈施加电流一个延迟时段。速度控制系统可基于转子的速度确定该延迟时段。
7
现在参考图3,其显示了根据本公开的示范性电机系统200,其包括电机202和电机控制模块204。仅举例,电机202可包括两相无刷直流电机。尽管速度控制系统被描述为控制两相无刷直流电机,速度控制系统也可控制其他电机系统(比如,三相电机系统)。
电机控制模块204可驱动电机202的相A和/或相B。电机控制模块204可测量Va和Vb。电机控制模块204也可测量在电机202的中心抽头154处的电压(下文中记为"Vc")。电机控制模块204可基于VA、 VB和Vc驱动相A和相B。 电源电压(VSupply)可通过二极管123连接到中心抽头154。相应地,Vc可近似为V一wy减去二极管压降。在某些实施方式中,电机系统200可不包括二极管123。电机控制模块204可控制晶体管A 150和B 152,以分别驱动相A和相B。尽管晶体管A 150和B 152被作为n-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管示出和描述,但是电机系统200可采用其他晶体管和/或提供类似功能的开关,来实施速度控制系统。 晶体管A 150和B 152在下文可分别被称为开关A 150和B 152。当电机控制模块204闭合开关A 150时,电流可通过线圈A 114流到地。当电机控制模块204闭合开关B 152时,电流可通过线圈B 115流到地。相应地,电机控制模块204可闭合开关A 150和B 152以分别驱动相A和相B。当电机控制模块204断开开关A 150时,电流可被限制不流过线圈A 114。当电机控制模块204断开开关B 152时,电流可被限制不流过线圈B 115。
现在参考图4,电机控制模块204可实施调整转子116的速度以达到目标速度的反馈系统。电机控制模块204可基于转子116的当前速度与目标速度之间的差异,调整转子116的速度。比如,当当前速度小于目标速度时,电机控制模块204可增大转子116的速度,以实现目标速度。当当前速度大于目标速度时,电机控制模块204可减小转子116的速度,以实现目标速度。 电机控制模块204包括功率控制模块210、电动势(EMF)检测模块212、速度确定模块214、目标速度模块216以及速度控制模块218。功率控制模块210可驱动相A和/或相B,以调整转子116的速度。当转子116旋转时,电动势检测模块212测量在线圈A 114和线圈B 115中感应的电压。速度确定模块214可基于线圈A 114和线圈B 115中感应的电压,确定转子116的当前速度。目标速度模块216可基于由操作员和/或电子控制器要求的速度,产生目标速度。速度控制模块218基于当前速度和目标速度指示功率控制模块210驱动相A和/或相B。 通常,功率控制模块210分别驱动相A和相B,以使转子116旋转。比如,功率控制模块210可断开开关B 152,同时,功率控制模块210闭合开关A 150。此外,功率控制模块210可断开开关A 150,同时,功率控制模块210闭合开关B 152。 当转子116旋转时,转子116可在线圈A 114和/或线圈B 115中感应出电动势(下文中记为"感应电动势")。电动势检测模块212可基于VA、 VB和Vc检测感应电动势。电动势检测模块212可基于对VA和Vc的比较,检测在线圈A 114中的感应电动势。比如,当VA从大于Vc的值转变到小于Vc的值时,电动势检测模块212可检测在线圈A 114中的感应电动势。电动势检测模块212可基于对Ve和Vc的比较,检测在线圈B 115中的感应电动势。比如,当VB从大于Ve的值转变到小于Ve的值时,电动势检测模块212可检测在线圈B 115中的感应电动势。 功率控制模块210可基于感应电动势驱动相A和相B。比如,当电动势检测模块
8212在线圈B 115中检测到感应电动势时,功率控制模块210可从驱动相A转换到驱动相B。 此外,当电动势检测模块212在线圈A 114中检测到感应电动势时,功率控制模块210可从 驱动相B转换到驱动相A。 速度确定模块214可基于连续检测到感应电动势的之间的时间量,确定当前速 度。感应电动势的连续检测之间的时间量可在下文中称为"电动势检测周期"。比如,速度 确定模块214可基于检测到线圈A 114中的感应电动势、随后是检测到线圈B 115中的感 应电动势,确定电动势检测周期。此外,在某些实施方式中,速度确定模块214可基于同一 线圈中的连续的感应电动势的检测,确定电动势检测周期。比如,速度确定模块214可基于 线圈A 114中的连续的感应电动势的检测,确定电动势检测周期。 速度控制模块218可基于当前速度与目标速度之间的差异指示功率控制模块210 驱动相A和/或相B。当目标速度大于当前速度时,速度控制模块218可指示功率控制模 块210增大转子116的速度。当目标速度小于当前速度时,速度控制模块218可指示功率 控制模块210减小转子116的速度。 目标速度模块216可基于由操作员和/或电子控制器要求的速度产生目标速度。 操作员可采用开关要求目标速度。比如,操作员可采用开关从速度范围中进行选择。电子 控制器可基于感测到的环境温度要求目标速度。比如,当转子116驱动风扇叶片时,电子控 制器当环境温度增加时可要求增大目标速度。因此,目标速度的增大可导致气流的增大,冷 却连接到电机系统200的组件。 现在参考图5,该图示出了当基于感应电动势全速驱动转子116时测量到的VA、VB 和Vc。图5的图形可示出,对连续的电动势检测周期,当转子116保持全速时的VA和V转 子116获得的全速可取决于电机202的电参数和机械参数。仅举例,转子116的全速可包 括3000-4000转每分钟。 当功率控制模块210分别驱动相A和相B时,VA和VB可能很低。当功率控制模块 210分别断开开关A 150和B 152时,VA和Ve可浮动。相应地,当功率控制模块210断开开 关A 150和B 152时,由于定子线圈114U15中的瞬态电流波动,^和Ve可变化。定子线 圈114U15中的瞬态电流波动可以是由于1)线圈114、115之间的瞬态电流转移,以及2) 由于转子116的旋转在线圈114U15中的感应电动势引起的。 功率控制模块210可基于对感应电动势的检测,交替驱动相A和相B。比如,功率 控制模块210可驱动相A直到在VB检测到感应电动势。当在VB检测到感应电动势,功率控 制模块210可断开开关A 150并驱动相B。功率控制模块210可驱动相B直到在VA检测到 感应电动势。当在VA检测到感应电动势,功率控制模块210可断开开关B 152并驱动相A。
当功率控制模块210驱动相B时,电动势检测模块212测量VA。当VA减小到小于 Vc时,电动势检测模块212可检测到感应电动势,指示处于电动势_A。当电动势检测模块 212在VA检测到感应电动势时,功率控制模块210可断开开关B 152。当电动势检测模块 212在VA检测到感应电动势时,功率控制模块210从驱动相B转换为驱动相A。
当功率控制模块210驱动相A时,电动势检测模块212测量VB。当VB减小到小于 Vc时,电动势检测模块212可检测到感应电动势,指示处于电动势_B。当电动势检测模块 212在Ve检测到感应电动势时,功率控制模块210可断开开关A 150。当电动势检测模块 212在VB检测到感应电动势时,功率控制模块210从驱动相A转换为驱动相B。
速度确定模块214可基于在VA和VB上检测到感应电动势之间的时间量,确定电 动势检测周期。比如,当转子116全速旋转时,速度确定模块214可确定电动势检测周期 (TFull)。四个电动势检测周期可对应转子116的一转。当电动势检测周期等于TFull时,速 度确定模块214可确定转子116的当前速度是(4XTFull)—工转/秒。电动势检测周期的长度 可随着转子116当前速度减小而增加。 当功率控制模块210断开开关150、152时,可产生回流电流(recirculation current)。比如,当功率控制模块210断开开关A 150而闭合开关B 152时,可产生回流电 流。回流电流可由在电流正流过线圈A 114时断开开关A 150引起。 在某些实施方式中,回流电流可引起VA瞬时下降到小于Vc。当VA下降到小于Vc 时,电动势检测模块212通常检测到感应电动势,然而,回流电流不能指示感应电动势。相 应地,在断开开关A 150之后,电动势检测模块212可延迟一回流时段(recirculation period)后再对VA处的感应电动势的进行检测。回流时段显示为220。延迟一回流时段 再检测感应电动势这一做法,可允许电动势检测模块212避免将回流电流确定为感应电动 势。电动势检测模块212可基于回流电流之前的电动势检测周期的百分比确定回流时段。 仅举例,电动势检测模块212可确定回流时段为电动势检测周期TFull的10%。
现在参考图6,该图示出了当基于感应电动势小于全速驱动转子116测量时到的 VA和VB。当转子116小于全速驱动时,速度控制模块218可基于当前速度与目标速度之间 的差异确定延迟时段。延迟时段可以是在VA和VB处检测到感应电动势后,功率控制模块 210分别驱动相A和相B之前的等待时间量。比如,功率控制模块210可以在VA检测到感 应电动势后,在驱动相A之前等待延迟时段。功率控制模块210也可以在VB检测到感应电 动势后,在驱动相B之前等待延迟时段。 检测到的感应电动势显示为EpE2、E3和^。速度确定模块214分别基于差值E厂Ep E3-E2、和EfE3确定电动势检测周期T。、L和T2。延迟时段示为P(T。)、P(T》和P(T》。延迟 时段P(T。)、P(T》和P(T》可以是分别基于从电动势检测周期T。、 1\和L确定的当前速度 的。 通常,增加延迟时段长度减小了转子116的速度。因此,当目标速度小于当前速度 时,速度控制模块218可增加延迟时段。当目标速度大于转子116的当前速度时,速度控制 模块218可减小延迟时段。当延迟时段接近零时,转子116的速度可接近全速。因此,图5 中示出的VA和VB可代表当延迟时段等于零时速度控制系统的实施。 现在讨论如图6中示出的速度控制系统。电动势检测模块212可检测到在VB的 应电动势(E》,随后是在VA(E2)的感应电动势。当检测到E2时,速度确定模块214可基于 E2与E工之间的差异确定电动势检测周期T。。当检测到E2时,功率控制模块210可断开开关 B 152。速度确定模块214可基于T。确定当前速度。速度控制模块218可基于当前速度与 目标速度确定延迟时段P(T。)。功率控制模块210可在等待了延迟时段P(T。)后闭合开关A 150。 当功率控制模块210闭合开关A 150时,在Ve可能产生电流尖峰。由于电流尖峰 不能指示感应电动势,电动势检测模块212可忽略电流尖峰。当功率控制模块210断开开 关150、 152时,可产生回流电流。因此,当转子116的速度小于全速时,电动势检测模块212 可实施回流时段。
当功率控制模块210驱动相A时,电动势检测模块212测量VB。当VB如在E3处所 示的减小到小于Ve时,电动势检测模块212检测到感应电动势。当电动势检测模块212在 E3处检测到感应电动势时,功率控制模块210断开开关A 150。当电动势检测模块212在E3 处检测到感应电动势时,速度确定模块214基于电动势周期(1\)确定当前速度。速度控制 模块218基于TJ角定延迟时段P(T》。延迟时段P(T》之后,功率控制模块210闭合开关B 152。 当基于1\的当前速度等于目标速度时,速度控制模块218可设置延迟时段P(T》 等于延迟时段P(T。)以维持当前速度。当基于1\的当前速度大于目标速度时,速度控制模 块218可产生大于P(T。)的延迟时段P(T》以减小转子116的速度。当基于1\的当前速度 小于目标速度时,速度控制模块218可产生小于P(T。)的延迟时段P(T》以增大转子116的 速度。 虽然图6的描述中,将速度控制系统描述为,当检测到感应电动势E2时由基于T。 驱动相A来开始速度改变,速度控制系统可在以后开始速度改变。比如,速度控制系统可驱 动相A来保持周期1\等于T。,然后当检测到感应电动势E3时,基于T。驱动相B来开始速度 改变。 在速度控制系统的可选实施方式中,当在VA检测到感应电动势时,功率控制模块 210可驱动相A而不是让开关A 150断开。当在Ve检测到感应电动势时,功率控制模块210 可驱动相B而不是让开关B 152断开。 在可选择的实施方式中,速度控制模块218可基于当前速度与目标速度之间的差 异确定驱动周期。驱动周期可以是在VA和VB检测到感应电动势后功率控制模块210分别 驱动相A和相B的时间量。 比如,当在VA检测到感应电动势时,功率控制模块210可驱动相A—驱动周期。功 率控制模块210可在驱动周期之后断开开关A 150。当在Ve检测到感应电动势时,速度控 制模块218可更新驱动周期。然后当在相B检测到感应电动势时,功率控制模块210可以 按更新的驱动周期驱动相B。其后功率控制模块210可在更新的驱动周期之后断开开关B 152。 现在参考图7用于控制转子速度的第一方法300在步骤301处开始。在步骤302 中,电动势检测模块212确定是否在VA处检测到感应电动势。如果步骤302的结果为否,方 法300重复步骤302。如果步骤302的结果为是,方法300继续步骤304。在步骤304中, 速度确定模块214确定转子116的当前速度。在步骤306中,速度控制模块218基于当前 速度和目标速度确定延迟时段。在步骤308中,功率控制模块210断开开关B 152。
在步骤310中,功率控制模块210确定是否已经过了延迟时段。如果步骤310的 结果为否,方法300重复步骤310。如果步骤310结果为是,方法300继续步骤312。在步 骤312中,功率控制模块210驱动相A。在步骤314中,电动势检测模块212确定是否在VB 处检测到感应电动势。如果步骤314的结果为否,方法300重复步骤314。如果步骤314结 果为是,方法300继续步骤316。 在步骤316中,速度确定模块214确定转子116的当前速度。在步骤318中,速度 控制模块218基于当前速度和目标速度确定延迟时段。在步骤320中,功率控制模块210 断开开关A 150。在步骤322中,功率控制模块210确定是否已经过了延迟时段。如果步骤322的结果为否,方法300重复步骤322。如果步骤322的结果为是,方法300继续步骤 324。在步骤324中,功率控制模块210驱动相B。方法300在步骤326结束。
现在参考图8用于控制转子速度的第二方法400在步骤401处开始。在步骤402 中,电动势检测模块212确定是否在VA处检测到感应电动势。如果步骤402的结果为否,方 法400重复步骤402。如果步骤402的结果为是,方法400继续步骤404。在步骤404中, 速度确定模块214确定转子116的当前速度。在步骤406中,速度控制模块218基于当前 速度和目标速度确定驱动周期。在步骤408中,功率控制模块210驱动相A。
在步骤410中,功率控制模块210确定是否已经过了驱动周期。如果步骤410的 结果为否,方法400重复步骤410。如果步骤410结果为是,方法400继续步骤412。在步 骤412中,功率控制模块210断开开关A 150。在步骤414中,电动势检测模块212确定是 否在VB处检测到感应电动势。如果步骤414的结果为否,方法400重复步骤414。如果步 骤414结果为是,方法400继续步骤416。 在步骤416中,速度确定模块214确定转子116的当前速度。在步骤418中,速度
控制模块218基于当前速度和目标速度确定驱动周期。在步骤420中,功率控制模块210
驱动相B。在步骤422中,功率控制模块210确定是否已经过了驱动周期。如果步骤422的
结果为否,方法400重复步骤422。如果步骤422的结果为是,方法400继续步骤424。在
步骤424中,功率控制模块210断开开关B 152。方法400在步骤426结束。 本公开的宽泛教导可以以不同形式来实施。因此,尽管此公开包括了特定例子,由
于依靠对本公开附图、详述以及随后的权利要求的研究,其他修改将变得明显,因此本公开
的真正范围不应被限制于此。 本申请要求于2008年12月1日提交的美国临时专利申请第61/118, 820号的权 益。上述申请的全部内容通过引用而并入此处。
1权利要求
一种电机控制系统,其包括功率控制模块,其控制施加到电机的第一定子线圈和第二定子线圈的功率,以使转子旋转,其中,当所述转子旋转时,所述转子在所述第一定子线圈和所述第二定子线圈中感应出电压;以及检测模块,其确定在所述第一定子线圈中感应出第一电压时的第一时间、确定在感应出所述第一电压后当在所述第二定子线圈中感应出第二电压时的第二时间、以及基于所述第一时间和所述第二时间之间的差确定所述转子的速度,其中,所述功率控制模块在所述第二时间后,施加通过所述第二定子线圈的电流持续一预定时段,并且其中,所述功率控制模块基于所述转子的速度确定所述预定时段。
2. 如权利要求1所述的电机控制系统,其中,所述电机是两相无刷直流电机。
3. 如权利要求1所述的电机控制系统,其中,所述检测模块当所述第一定子线圈上的电压小于或等于第一预定电压时,确定所述第一定子线圈中感应出所述第一电压;以及当所述第二定子线圈上的电压小于或等于第二预定电压时,确定所述第二定子线圈中感应出所述第二电压。
4. 如权利要求1所述的电机控制系统,其中,所述功率控制模块基于预定义速度确定所述预定时段。
5. 如权利要求4所述的电机控制系统,其中,当所述预定义速度小于所述转子的速度时,所述功率控制模块增大所述预定时段的长度,以减小所述转子的速度。
6. 如权利要求4所述的电机控制系统,其中,当所述预定义速度大于所述转子的速度时,所述功率控制模块减小所述预定时段的长度,以增大所述转子的速度。
7. 如权利要求1所述的电机控制系统,其中,所述功率控制模块设置所述预定时段等于零,并且其中,所述功率控制模块在所述第二时间施加通过所述第二定子线圈的电流。
8. 如权利要求1所述的电机控制系统,其中,在施加通过所述第二定子线圈的电流后,响应于所述第一线圈中感应出的第三电压,所述功率控制模块停止施加通过所述第二定子线圈的电流。
9. 如权利要求8所述的电机控制系统,其中,所述检测模块基于所述第二时间与在所述第一线圈中感应出所述第三电压的时间之间的时长,确定所述转子的更新速度。
10. 如权利要求9所述的电机控制系统,其中,在感应出所述第三电压后,所述功率控制模块施加通过所述第一线圈的电流持续一更新时段,并且其中,所述更新时段基于所述转子的所述更新速度。
11. 如权利要求io所述的电机控制系统,其中,在所述功率控制模块施加通过所述第一线圈的电流后,响应于所述第二线圈中感应出的第四电压,所述功率控制模块停止施加通过所述第一线圈的电流。
12. 如权利要求1所述的电机控制系统,其中,所述功率控制模块在所述预定时段内施加通过所述第一定子线圈的电流,以使所述转子旋转。
13. 如权利要求12所述的电机控制系统,其中,所述功率控制模块在所述预定时段内,施加通过所述第一定子线圈的电流,以保持所述转子的速度。
14. 一种方法,其包括控制施加到电机的第一定子线圈和第二定子线圈的功率,以使转子旋转,其中,当所述转子旋转时,所述转子在所述第一定子线圈和所述第二定子线圈中感应出电压;确定当在所述第一定子线圈中感应出第一电压时的第一时间;确定在感应出所述第一电压后当在所述第二定子线圈中感应出第二电压时的第二时间;基于所述第一时间和第二时间之间的差,确定所述转子的速度;在所述第二时间后施加通过所述第二定子线圈的电流持续一预定时段;以及基于所述转子的速度确定所述预定时段。
15. 如权利要求14所述的方法,还包括控制施加到两相无刷直流电机的第一定子线圈和第二定子线圈的功率。
16. 如权利要求14所述的方法,还包括当所述第一定子线圈上的电压小于或等于第一预定电压时,确定所述第一定子线圈中感应出所述第一电压;以及当所述第二定子线圈上的电压小于或等于第二预定电压时,确定所述第二定子线圈中感应出所述第二电压。
17. 如权利要求14所述的方法,还包括基于预定义速度确定所述预定时段。
18. 如权利要求17所述的方法,还包括当所述预定义速度小于所述转子的速度时,增大所述预定时段的长度,以减小所述转子的速度。
19. 如权利要求17所述的方法,还包括当所述预定义速度大于所述转子的速度时,减小所述预定时段的长度,以增大所述转子的速度。
20. 如权利要求14所述的方法,还包括设置所述预定时段等于零;并且在所述第二时间施加通过所述第二定子线圈的电流。
21. 如权利要求14所述的方法,还包括在施加通过所述第二定子线圈的电流后,响应于所述第一线圈中感应出的第三电压,停止施加通过所述第二定子线圈的电流。
22. 如权利要求21所述的方法,还包括基于所述第二时间与在所述第一线圈中感应出所述第三电压的时间之间的时长,确定所述转子的更新速度。
23. 如权利要求22所述的方法,还包括在感应出所述第三电压后,施加通过所述第一线圈的电流持续一更新时段,其中,所述更新时段基于所述转子的所述更新速度。
24. 如权利要求23所述的方法,还包括在功率控制模块施加通过所述第一线圈的电流后,响应于所述第二线圈中感应出的第四电压,停止施加通过所述第一线圈的电流。
25. 如权利要求14所述的方法,还包括在所述预定时段内,施加通过所述第一定子线圈的电流,以使所述转子旋转。
26. 如权利要求25所述的方法,还包括在所述预定时段内,施加通过所述第一定子线圈的电流,以保持所述转子的速度。
全文摘要
本发明公开了一种不使用脉宽调制的电机速度控制系统和方法。该电机控制系统包括功率控制模块和检测模块。所述功率控制模块控制施加到电机的第一定子线圈和第二定子线圈的功率,以使转子旋转。当所述转子旋转时,所述转子在所述第一定子线圈和第二定子线圈中感应出电压。所述检测模块确定当所述第一定子线圈中感应出第一电压时的第一时间以及确定在感应出所述第一电压后当所述第二定子线圈中感应出第二电压时的第二时间。所述检测模块基于所述第一时间和第二时间之间的差异,确定所述转子的速度。所述功率控制模块在所述第二时间后,施加通过所述第二定子线圈的电流一预定时段。所述功率控制模块基于所述转子的速度确定所述预定时段。
文档编号H02P6/08GK101753076SQ200910246078
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者拉维尚卡尔·克里沙姆尔斯, 梁富灵, 邓光明 申请人:马维尔国际贸易有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1