控制无刷电机的方法

控制无刷电机的方法
【专利摘要】一种控制无刷电机的方法，该方法包括储存查找表，定期地获得经速度调整的控制值且励磁电机的相绕组，该查找表包括用于多个速度的每个的控制值，其中所述经速度调整的控制值被用于定义励磁的相位和长度中的一个。获得经速度调整的控制值包括测量电机的速度，在测量到的速度大于或小于阈值的事件中将速度调整变量增加或减小预定常数，使用测量到的速度从查找表选择出控制值，且使用速度调整变量调整选择出的控制值以获得经速度调整的控制值。附加地，提供了一种执行该方法的控制系统，和一种包含无刷电机和控制系统的电机组件。
【专利说明】控制无刷电机的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种控制无刷电机的方法。

【背景技术】
[0002] 无刷电机通常包括控制器，该控制器控制相绕组的励磁。该控制器可响应电机的 速度的改变调整励磁的相位和/或长度。为了这个目的，控制器可存储查询表，该查询表包 括用于不同电机速度的不同控制值。该控制值于是被使用以限定励磁的相位和/或长度。
[0003] 由查找表存储的控制值可为用于名义电机的那些。而且，当在额定负载下操作时 该控制值可被选择使得名义电机的速度不超过上阈值和/或降低到低于下阈值。然而，对 于大批量生产的电机，电机和/或负载中的公差，电机操作在该公差下，可意味着电机的实 际速度超过上阈值和/或降低到低于下阈值。


【发明内容】

[0004] 在第一方面，本发明提供了一种控制无刷电机的方法，该方法包括：存储查找表， 该查找表包括用于多个速度的每个的控制值；定期地获得经速度调整的控制值；和励磁电 机的相绕组，经速度调整的控制值被用于定义励磁的相位和长度的一个，其中获得经速度 调整的控制值包括：测量电机的速度；在测量到的速度大于或小于阈值的事件中将速度调 整变量增大或减小一预定常数；使用测量到的速度从查找表选择控制值；且使用速度调整 变量调整选择出的控制值以获得经速度调整的控制值。
[0005] 电机的速度由此通过调整从查找表选择出的控制值而被控制。经速度调整的控制 值被用于定义励磁的相位和长度，且由此影响被驱入电机的功率。控制值可由此被调整以 致在电机的速度下降到下阈值之下时功率增加，或在电机的速度超过上阈值时功率减少。 因此，该方法可被用于确保电机不会长时间在速度大于或小于阈值处操作。
[0006] 提及在测量到的速度大于或小于阈值的事件中增加或减少速度调整变量不应被 理解为表示当测量到的速度大于阈值时速度调整变量被增加且当测量到的速度小于阈值 时速度调整变量被减少。相反，术语应被理解为表示速度调整变量可被增加或被减少，且这 可发生在测量到的速度大于阈值或测量到的速度小于阈值的事件中。
[0007] 该方法包含定期地获得经速度调整的控制值，其包括测量电机的速度，且每当速 度大于或小于阈值时增加或减少速度调整变量。结果，该方法能够控制电机的速度，其中该 电机是功率和/或负载中的公差是相对大的电机。
[0008] 该方法实施计算相对简单，且内存需求相对小。因此，该方法可使用相对简单且由 此便宜的控制器被执行。此外，该方法可在没有不利地影响其他程序的执行的情况下被执 行。
[0009] 调整选择出的控制值可包括加上速度调整变量到选择出的控制值或从选择出的 控制值减去速度调整变量。加法和减法对于执行计算相对简单的操作。因此，该方法可使 用相对简单且便宜的控制器执行。
[0010] 该方法可包括在测量到的速度是大于上阈值和小于下阈值中的一个的事件中，将 速度调整变量加上或减去预定常数。速度调整变量于是在测量到的速度是大于上阈值和小 于下阈值的另一个的事件中被设置为零。当速度超过上阈值或下降到下阈值之下时控制 值的调整因此开始。一旦被启动，控制值的调整继续直到速度下降到下阈值之下或超过上 阈值。速度调整变量可用于减少或增加从查找表选择出的控制周期，以致在每个电半周期 期间较少或较多的功率被驱入电机。这进而将导致电机的速度或电机的加速速率减少或增 力口。因此，该方法可被用于确保电机不会长时间在速度大于上阈值或小于下阈值处操作。
[0011] 可能期望约束电机的速度在上阈值和下阈值之间。因此，该方法可包括在测量到 的速度大于上阈值的事件中将速度调整变量增大或减小一第一预定常数，且在测量到的速 度小于下阈值的事件中将速度调整变量增大或减小一第二预定常数。不同的预定常数可被 使用。替代地，第一和第二预定常数可为一个且相同。在此情况下，于是该方法包括在测量 到的速度大于上阈值的事件中增加和减少速度调整变量中的一个，和在测量到的速度小于 下阈值的事件中增加和减少速度调整变量中的另一个。
[0012] 该方法可包括在测量到的速度小于上阈值且大于下阈值的事件中保持速度调整 变量不变。因此，当在不变的负载下操作时，电机的速度可稳定在两个阈值之间的值处。
[0013] 该方法可包括整流交流电压以提供整流电压，利用整流电压励磁相绕组，且响应 交流电压的每个过零获得经速度调整的控制值。于是这个具有的优势在于经速度调整的控 制值在不需要专用计时器的情况下以规则间隔更新。附加地，经速度调整的控制值可与交 流电压的周期同步地更新。结果，从提供交流电压的电源汲取的电流的波形通常更为稳定。
[0014] 在第二方面，本发明提供一种用于无刷电机的控制系统，该控制系统执行如前述 段落中任一个描述的方法。
[0015] 在第三方面，本发明提供一种电机组件，该电机组件包括无刷电机和如前述段落 中描述的控制系统。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 为了本发明可被更容易地理解，本发明的实施例现在将要参考附图通过实例而 被描述，其中：
[0017] 图1是根据本发明的电机系统的方框图；
[0018] 图2是电机系统的示意图；
[0019] 图3详细说明了响应于由电机系统的控制器发出的控制信号的逆变器的被允许 状态；
[0020] 图4是用于控制电机的最大速度的方法的流程图；
[0021] 图5示出了当执行图4中的方法时SPEED_ADJUST和T_PHASE的行为；
[0022] 图6是用于控制电机的最小速度的方法的流程图；以及
[0023] 图7是用于将电机的速度限制在上阈值和下阈值之间的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0024] 图1和2中的电机系统由AC电源2驱动且包括无刷电机3和控制系统4。
[0025] 该电机3包括永磁转子5,该永磁转子5相对于定子6旋转，该定子具有单向绕组 ?。
[0026] 控制系统4包括整流器8,直流链滤波器9、逆变器10、门驱动器模块11、电流传感 器12、转子位置传感器13、过零过零检测器14和控制器15。
[0027] 该整流器8包括四个二极管D1-D4的全波电桥，其对交流电源2的输出进行整流 以提供直流电压。
[0028] 该直流链滤波器9包括电容器C1，该电容器C1平滑相对高频率的波纹，该波纹由 逆变器10的转换引起。如果需要，直流链滤波器9可附加地在基频处平滑整流后的直流电 压。
[0029] 该逆变器10包括四个功率开关Q1-Q4的全桥，其将DC链电压联接到相绕组7。开 关Q1-Q4的每个包括续流二极管。
[0030] 门驱动器模块11响应从控制器15接收的控制信号驱动开关Q1-Q4的断开和闭 合。
[0031] 电流传感器12包括位于逆变器10的负汇流条上的检测电阻R1。跨电流传感器 12的电压由此在连接至电源2时提供相绕组7中的电流的测量值。跨电流传感器12的电 压被输出至控制器15作为随着电流检测信号I_SENSE。
[0032] 该转子位置传感器13包括霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器输出数字信号 HALL，该数字信号是逻辑上的高位或低位，取决于穿过传感器13的磁通量的方向。通过将 传感器定位为邻近转子5, HALL信号提供了转子5的角度位置的测量。更具体地说，HALL 信号的每个边缘表示转子5的极性的改变。当旋转时，永磁转子5在相绕组7中引起反电 动势。因此，HALL信号的每个边缘另外表示相绕组7中的反电动势的极性的改变。
[0033] 过零检测器14包括一对钳位二极管D5、D6,该钳位二极管D5、D6输出数字信号Z_ CROSS，当交流电源2的电压是正的时该信号是逻辑上的高位，当交流电源2的电压是负的 时该信号是逻辑上的低位。Z_CR0SS信号的每个边缘因此表示AC电源2的电压中的过零。
[0034] 该控制器15负责控制电机系统1的操作。响应于输入信号：HALL，I_SENSE和Z_ CROSS，控制器15产生和输出三个控制信号：DIR1，DIR2和FW#。控制信号被输出至门驱动 器模块11，其响应地驱动逆变器10的开关Q1-Q4的断开和闭合。
[0035] DIR1和DIR2控制穿过逆变器10且由此穿过相绕组7的电流的方向。当DIR1被 拉至逻辑上的高位且DIR2被拉至逻辑上的低位，门驱动器模块11闭合开关Q1和Q4,断开 开关Q2和Q3,由此导致电流被驱动从左到右穿过相绕组7。相反地，当DIR2被拉至逻辑上 的高位且DIR1被拉至逻辑上的低位，门驱动器模块11闭合开关Q2和Q3,断开开关Q1和 Q4,由此导致电流被驱动从右到左穿过相绕组7。在相绕组7中的电流因此通过反转DIR1 和DIR2被换向。如果DIR1和DIR2两者被拉至逻辑上的低位，门驱动器模块11断开所有 的开关Q1-Q4。
[0036] FW#被用于从电源2断开相绕组7且允许相绕组7中的电流绕逆变器的低侧环路 续流。因此，响应于被拉至逻辑上的低位的FW#信号，门驱动器模块11使得两个高侧开关 Ql，Q3断开。于是电流沿由DIR1和DIR2限定的方向绕逆变器的低侧环路续流。
[0037] 图3概括了响应控制器15的控制信号的开关Q1-Q4被允许状态。此后，术语'设 置'和'清除'将被用于分别表示信号被拉至相应的逻辑上的高位和低位。
[0038] 该控制器15根据转子5的速度操作在两个模式中的一个中。在速度低于预定阈 值时，控制器15以加速模式操作。在速度处于或高于预定阈值时，控制器15以稳态模式操 作。转子5的速度由HALL信号的两个连续的边缘之间的间距T_HALL确定。这个间距将在 后文中被称为HALL周期。
[0039] 加谏樽式
[0040] 在速度低于速度阈值时，控制器15与HALL信号的边缘同步地使相绕组7换向。每 个HALL边缘表示相绕组7中的反电动势的极性的改变。因此,控制器15与反电动势的过 零同步地使相绕组7换向。
[0041] 换向包括反转DIR1和DIR2(也就是清除DIR1，且设置DIR2,或清除DIR2且设置 DIR1)，以便使得穿过相绕组7的电流的方向反向。该相绕组7可在换向点处续流。因此， 除了反转DIR1和DIR2之外，控制器15设置FW#以便确保逆变器10回到驱动状态。
[0042] 该控制器15监控电流检测信号I_SENSE，且通过每当相绕组7内的电流超过过电 流阈值时清除FW#而续流相绕组7。继续持续一续流周期T_FW，在该续流周期期间相绕组 7内的电流衰减到低于过电流阈值之下的水平。在续流周期终点处，控制器15设置FW#以 便励磁相绕组7。因此，控制器15在每个电半周期上依次励磁和续流相绕组。
[0043] 稳态模式
[0044] 在速度处于或大于速度阈值时，控制器15可相对于每个HALL边缘提前，同步或延 迟换向。为了相对于特定HALL边缘使得相绕组7换向，控制器15响应先前HALL边缘动作。 响应于先前HALL边缘，控制器15从HALL周期T_HALL减掉相周期T_PHASE，以便获得换向 周期T_C0M :
[0045] T_C0M = T_HALL-T_PHASE
[0046] 于是控制器15在先前HALL边缘之后时间T_C0M处使相绕组7换向。结果，控制 器15通过相周期T_PHASE使得相绕组相对于后续HALL边缘而被换向。如果相周期是正 的，换向在HALL边缘之前发生（提前的换向）。如果相周期是零，换向在HALL边缘处发生 (同步换向）。如果相周期是负的，换向在HALL边缘之后发生（延迟换向）。
[0047] 提前换向在较高转子速度处被使用，而延迟换向在较低的转子速度处被使用。当 转子5的速度增加时，HALL周期减小且由此与相电感有关的时间常数（L/R)变得越来越重 要。另外，在相绕组7中感生的反电动势增大，其进而影响相电流升高的速率。由此变得越 来越难以驱动电流，且由此驱动功率至相绕组7中。通过在HALL边缘之前且由此在反电动 势中的过零之前使相绕组7换向，电源电压被反电动势推高。结果，电流穿过相绕组7的方 向更快地反转。附加地，相电流引导反电动势，其帮助补偿较慢的电流上升速率。尽管这于 是产生短周期的负扭矩，这通常地由随后的正扭矩增益充分地补偿。当在较低速度下操作 时，没必要提前换向以便驱动所需电流进入相绕组7。此外，最佳效率通常通过延迟换向获 得。
[0048] 如在加速模式中，换向通过反转DIR1和DIR2达到，且在换向周期T_C0M的末端处 设置FW#。控制器15于是监控电流检测信号I_SENSE，且在相绕组7内的电流超过过电流 阈值时续流相绕组7。续流持续续流周期T_FW，在其之后控制器15再次励磁相绕组7。因 此，如在加速模式中，控制器15依次励磁相绕组7和使得相绕组7续流。
[0049] 当在加速模式操作时，控制器15在每个电半周期的全部长度上依次励磁相绕组7 和使得相绕组7续流。与此相反，当稳态模式操作时，控制器15在传导周期T_CD期间依次 励磁相绕组7和使得相绕组7续流，该传导周期通常仅仅跨每个电半周期的一部分。在传 导周期的末端处，控制器15通过清除FW#使得相绕组续流。于是续流无限期地继续直到控 制器使得相绕组7换向。相周期T_PHASE由此限定励磁的相位（也就是相绕组7被励磁时 相对于转子5的角度位置所处的角度），且传导周期T_CD定义了励磁的长度（也就是相绕 组7被励磁所越过的总角度）。
[0050] 控制器15响应转子5的速度（由HALL周期T_HALL确定）的改变调整相周期T_ PHASE和传导周期T_CD。为此，控制器15存储查找表，该查找表包括用于多个转子速度的 每个的相周期和传导周期。查找表存储值，该值在每个速度点处实现特定输出功率。
[0051] 控制器15响应Z_CR0SS信号的每个边缘更新相周期和传导周期。响应于Z_CR0SS 信号的边缘，控制器15使用HALL周期T_HALL索引查找表以选择出相周期和传导周期。不 是响应Z_CR0SS信号的边缘更新，控制器15可替代地在其他时间处更新相周期和传导周 期。例如，控制器15可响应HALL信号的每第η个边缘或在固定的时间周期逝去之后更新 相周期和传导周期。然而，响应Z_CR0SS信号的边缘更新具有的优势在于相周期和传导周 期可在不需要专用的计算器或定时器的情况下以规则间隔更新。此外，相周期和传导周期 可与电源2的交流电压的周期同步地更新。结果，从电源2汲取的电流的波形通常更为稳 定。特别地，电流波形内的谐波的大小通常更小。
[0052] 速度控制
[0053] 超过上阈值SPEED_UPPER的速度可导致电机3的过早失效。查找表由此存储控制 值，当在最小负载L0AD_MIN下操作时，该控制值以SPEED_UPPER的最大速度驱动名义电机。 如上所述，查找表存储控制值，该控制值在每个速度点处实现特定输出功率。查找表由此存 储用于产生输出功率的控制值，其在最大速度SPEED_UPPER处驱动最小负载L0AD_MIN。
[0054] 电机系统1中的公差导致的问题影响电机3被驱动的速度。如上所述，查找表存 储用于产生输出功率的控制值，该控制值在SPEED_UPPER的速度处驱动L0AD_MIN的负载。 然而，由查找表存储的值为用于名义电机的那些。另一方面，大批量生产的电机将不可避免 的具有与物理性质和各种部件的尺寸相关的公差，例如转子5的磁场强度中的公差、转子5 和定子6之间的空气间隙的尺寸中的公差，等等。因此，当在SPEED_UPPER处操作时，当相同 的查找表被用于大批量生产的电机时，电机3的输出功率中存在公差。所以，例如，查找表 可存储相周期和传导周期（用于名义电机），当在lOOkrpm速度处操作时导致1500W的输出 功率。然而，对于大批量生产的电机，当在lOOkrpm处操作时实际输出功率可为1500±50W。 如果电机3在较高功率下驱动，电机3将加速至超过SPEED_UPPER的速度。
[0055] 同样地，在电机系统被要求操作的最小负载中的公差影响电机3的最大速度。再 次地，查找表存储用于在SPEED_UPPER的速度处驱动L0AD_MIN的负载的控制值。如果实际 最小负载小于L0AD_MIN，那么电机3将同样加速至超过SPEED_UPPER的速度。
[0056] 为了阻止电机3长时间以超过SPEED_UPPER的速度运行，控制器15使用速度控制 方案，该速度控制方案在每当转子速度超过SPEED_UPPER时减少电机3的输出功率。输出功 率的减少通过调整从查找表选择出的控制值中的一个或两个（即相周期和/或传导周期） 而实现。为了本说明书的目的，控制器15将仅仅调整相周期。然而，控制器15可替代地或 附加地调整传导周期。
[0057] 响应于Z_CR0SS信号的每个边缘，控制器15指不查找表以便选择出传导周期T_ CD。控制器15于是执行速度控制程序以便获得相周期T_PHASE。速度控制程序在图4中 示出。控制器15首先转子5的速度（由HALL周期所限定）与上阈值SPEED_UPPER比较。 如果转子速度大于上阈值，控制器15将速度调整变量SPEED_ADJUST增加预定常数DELTA。 否则，控制器15转子5的速度与下阈值SPEED_LOWER比较。如果转子速度小于下阈值，控 制器15设置速度调整变量SPEED_ADJUST至零。如果转子速度既不大于上阈值也不小于下 阈值，控制器15保持速度调整变量SPEED_ADJUST，不变。控制器15于是使用转子速度从 查找表选择相周期，且从选择处的相周期减去SPEED_ADJUST变量的值。最终结果是相周期 T_PHASE通过速度调整变量被调整。
[0058] 相周期的调整仅仅当转子速度超过上阈值SPEED_UPPER时启动。一旦被启动， 相周期的调整持续直到转子速度下降到下阈值SPEED_L0WER之下。速度调整变量SPEED_ ADJUST用于减少从查找表选择出的相周期。结果，在每个电半周期中较少的电流且由此较 少的功率被驱入电机3。由于较少的功率被驱入电机3,转子5的速度或转子5的加速速率 减小。控制器15定期地更新相周期，例如响应Z_CR0SS信号的每个边缘。在每个更新期间， 如果转子速度继续超过上阈值，速度调整变量被增大。结果，被驱入电机3的功率进一步减 少。另一方面，如果转子速度小于上阈值但大于下阈值，速度调整变量保持不变。结果，转 子5迅速地在上阈值处或正好低于上阈值处处于恒定速度。最后，当转子速度下降到下阈 值之下（例如响应负载的增加）时，相周期回到从查找表选择出的那个，也就是对于相周期 没有调整。
[0059] 速度控制方案的操作将参考附图5,通过举例的方式描述。在此例中，对于大于或 等于94krpm的转子速度，查找表存储90微秒的相周期。上阈值SPEED_UPPER是lOOkrpm，下 阈值SPEED_LOWER是95krpm，且预定常数DELTA是0. 25微秒。转子的初始速度是94krpm。 由于该速度小于下阈值的95krpm，速度调整变量SPEED_ADJUST被设置为零且由此从查找 表选择出的相周期没有被调整。在t = 20毫秒处，转子速度是96krpm，其超过下阈值的 95krpm。由于转子速度既不大于上阈值的lOOkrpm也不小于下阈值的95krpm，速度调整变 量SPEED_ADJUST未改变且因此保持在零处。在t = 140毫秒处，转子速度上升到lOlkrpm， 其超过上阈值的lOOkrpm。速度调整SPEED_ADJUST变量由此增加了 0. 25微秒。因此，相 周期T_PHASE减少至89. 75微秒。在t = 160毫秒处，尽管相周期减少，转子速度继续为 lOlkrpm。由于转子速度继续超过上阈值的lOOkrpm，速度调整变量SPEED_ADJUST再次增加 0. 25微秒。由控制器使用的相周期T_PHASE由此是89. 5微秒。在t = 180毫秒处，转子速 度下降到lOOkrpm。由于转子速度既不大于上阈值的lOOkrpm也不小于下阈值的95krpm, 速度调整变量SPEED_ADJUST且由此相周期是未改变的。在t = 300毫秒处，转子速度下降 到94krpm。由于这小于下阈值的95krpm，速度调整变量被设置为零且由此相周期T_PHASE 回到90微秒。
[0060] 速度控制方案提供了确保电机3的速度不会长时间超过上阈值的计算简单的方 法。因此，速度控制程序可在没有不利地影响控制器15的其他程序的执行的情况下被执 行。此外，速度控制方案的内存需求是相对小的。特别地，仅仅需要四个寄存器以储存 SPEED_LOWER、SPEED_UPPER、DELTA和SPEED_ADJUST。通过每当转子速度超过上阈值时递增 地增加速度调整变量SPEED_SDJUST，速度控制方案能够限制电机的最大速度，其中该电机 为输出功率中和/或最小负载中的公差是相对大的电机。
[0061] 由速度控制方案提供的方案的替代解决方案将采用查找表，该查找表考虑公差累 积。查找表于是将存储值，该值在减少的输出功率处驱动名义电机以致在公差极限处的电 机的速度不超过SPEED_UPPER。这个方案的难点在于大部分电机将会在较低功率处被驱动 且由此电机的全部潜力未被实现。在另一方面，速度控制方案能够限制电机的最大速度，同 时将电机的输出功率最大化。
[0062] 另一方案将使用查找表，在查找表中控制值在超过上阈值SPEED_UPPER的速度处 导致输出功率的显著减少。例如，所以，查找表可存储90微秒的相周期用于低于SPEED_ UPPER的速度和80微秒的相周期用于高于SPEED_UPPER的速度。这个方案的难点在于电 机3的速度将会摆动。特别地，当转子速度超过SPEED_UPPER时，相周期将从90微秒减少 到80微秒。在相周期中的这个相对大的减少将导致输出功率且由此电机3的速度的相对 大的且突然的减少。当电机3的速度下降到SPEED_UPPER之下时，相周期将从80微秒增加 到90微秒。结果，输出功率将突然地增加且电机3将加速至超过SPEED_UPPER的速度，在该 点处，相周期再次减少至80微秒。电机3的速度将由此在SPEED_UPPER周围摆动。与此相 反，随着速度控制方案由控制器15执行，相周期少量（由DELTA限定）减少，直到转子速度 下降到上阈值之下。相周期由此以每个电机特定的量减少。一旦速度下降到上阈值之下， 相周期没有进一步地调整且由此电机3的速度迅速地稳定在上阈值处或正好上阈值之下。 示出在图5中的表可意味着当使用速度控制方案时电机3的速度摆动。然而，这个特定表 被简单地放在一起以示出在速度控制期间出现的不同的状况。实际上，当负载不变的时候， 电机3的速度将迅速地稳定在上阈值处或刚好上阈值之下。
[0063] 上述的速度控制方案被用于限定电机3的最高速度。替代地，速度控制方案可被 用于限定电机3的最低速度。如图6中所示，每当转子速度小于下阈值SPEED_L0WER时，控 制器15增大速度调整变量SPEED_ADJUST。每当转子速度大于上阈值SPEED_UPPER时，速度 调整变量SPEED_ADJUST于是被设置为零。如果转子速度既不大于上阈值也不小于下阈值， 速度调整变量SPEED_ADJUST是未改变的。控制器15于是使用转子速度索引查找表选择相 周期，且将SPEED_ADJUST变量的值加上选择的相周期。最终结果是相周期T_PHASE由速度 调整变量SPEED_ADJUST再次调整。然而，这次，速度调整变量SPEED_ADJUST用于增加从查 找表选择出的相周期。结果，更多的电流且由此更多的功率被驱入电机3,且由此转子5的 速度或转子5的加速速率增加。
[0064] 速度控制方案可被用于限制电机3的最低速度和最高速度两者，如图7中所示。在 此情况下，每当转子速度大于上阈值SPEED_UPPER时，控制器15增加速度调整变量SPEED_ ADJUST，且每当转子速度小于下阈值SPEED_L0WER时减少速度调整变量。如果转子速度既 不大于上阈值也不小于下阈值，控制器15保持速度调整变量SPEED_ADJUST不变。控制器 15于是使用转子速度索引查找表选择相周期，且从选择出的相周期减去SPEED_ADJUST变 量的值。最终结果是每当转子速度大于上阈值时相周期被减少且每当转子速度小于下阈值 时相周期被增加。结果，电机5的速度被约束在上阈值和下阈值之间。
[0065] 在图7中所示的实例中，速度调整变量以相同的预定常数DELTA被增加和被减少。 然而，可以想象得到的是，速度调整变量可以第一预定常数DELTA1被增加，且以第二预定 常数DELTA2被减少。于是这可更好地控制电机速度。
[0066] 在故障发生时，可能确认控制器15不能控制电机3的速度。因此，控制器15可在 转子速度和/或速度调整变量超过特定值或下降到特定值之下的事件中停止相绕组7的励 磁。例如，在图5中所示的表中，控制器15可在转子速度超过104krpm或如果速度调整变 量超过2. 0微秒的事件中停止励磁。
[0067] 在上述速度控制方案中，速度调整变量可以预定常数被增加或被减少。而且，可从 查找表选择出的控制值加上或减去速度调整变量的值。可以想象得到的是，其他数学操作 可被使用用于调整控制值。例如，从查找表选择出的控制值可乘以速度调整变量。在此情 况下，用于速度调整变量的默认值将为一而不是零。因此，在更一般的意义上，控制器15可 使用速度调整变量调整选择出的控制值。尽管其他数字操作可被使用，加法和减法具有计 算简单的优点。结果，相对简单且由此便宜的控制器15可被使用。
【权利要求】
1. 一种控制无刷电机的方法，所述方法包括： 存储查找表，所述查找表包括用于多个速度的每个的控制值； 定期地获得经速度调整的控制值；以及 励磁电机的相绕组，所述经速度调整的控制值可被用于限定励磁的相位和长度中的一 个； 其中，获得经速度调整的控制值包括： 测量电机的速度； 在测量到的速度大于或小于阈值的事件中将速度调整变量增加或减少一预定常数； 使用测量到的速度从查找表选择出控制值；以及 使用速度调整变量调整选择出的控制值以获得经速度调整的控制值。
2. 如权利要求1所述的方法，其中调整选择出的控制值包括将选择出的控制值加上速 度调整变量或将选择出的控制值减去速度调整变量。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括在测量到的速度是超过上阈值和 小于下阈值中的一个的事件中，将速度调整变量增加或减小所述预定常数，且在测量到的 速度是大于上阈值和小于下阈值中的另一个的事件中设置速度调整变量为零。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括在测量到的速度大于上阈值的事 件中，将速度调整变量增加或减小第一预定常数，且在测量到的速度小于下阈值的事件中 将速度调整变量增加或减小第二预定常数。
5. 如权利要求4所述的方法，其中所述第一和第二预定常数是一个且相同，且所述方 法包括：在测量到的速度大于上阈值的事件中，增加和减少速度调整变量这两种中的一个， 以及在测量到的速度小于下阈值的事件中增加和减少速度调整变量这两种中的另一个。
6. 如权利要求3-5中任一项所述的方法，其中所述方法包括在测量到的速度小于上阈 值且大于下阈值的事件中保持速度调整变量不变。
7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括整流交流电压以提供整流 电压，利用整流电压励磁相绕组，以及响应于交流电压的每个过零获得经速度调整的控制 值。
8. -种用于无刷电机的控制系统，所述控制系统执行前述权利要求中任一项所述的方 法。
9. 一种电机组件，包括无刷电机和权利要求8中所述的控制系统。
【文档编号】H02P6/14GK104067508SQ201280067899
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2011年11月23日
【发明者】H.戴, 陈宇, M.利弗, S.欣奇利夫 申请人:戴森技术有限公司