专利名称：具有使用空间矢量技术的单个电流传感器的电动机驱动控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机控制，并具体涉及多相无刷电动机的脉宽调制(PWM)控制。
背景技术：
电动机控制系统需要测量通过电动机线圈或相线的电流，并且可利用用于所有相线的分离电流传感器，或者利用设置在电路中的单个电流传感器以测量D.C.(直流)电源与桥接电路和电动机组合之间流动的总瞬时电流，来实现这种测量。在单电流传感器系统中，通过使将所需电压施加给每一相线的开关的PWM图案偏移，并在适当点处对电流传感器进行采样，得出多电动机相线电流。在某些结构下，会限制PWM图案，限制可产生的最大基相电压。
发明内容
本发明的目的在于使单电流传感器驱动系统产生的基相电压的幅值最大化。
从而本发明提供一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括与每一相线相关、通过在多个状态之间切换驱动电路而改变每一相线上所施加的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，用于提供脉宽经过调制的驱动信号，以控制开关装置，从而控制在一系列脉宽调制周期的每一个内驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中控制装置设置成在某些情况下，当在一个脉宽调制周期内切换用于两相的开关装置，则在该周期内与所述两相其中之一相关的开关装置的所有开关动作，均在与所述两相中另一个相关的开关装置的开关动作开始之前完成。
本发明还提供一种用于包括多相的多相无电刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变每一线圈上所施加电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，用于提供脉宽经过调制的驱动信号，以控制开关装置，从而控制在一系列脉宽调制周期的每一个内驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中存在与每个相线切换有关的空载时间，并且控制装置设置成，当电路处于第一状态第一状态时间，处于其他两个状态相应较短状态时间的周期内，在两个较短状态时间之间留有足够长的间隙以避免其相关的空载时间重叠。这意味着，在要求高压时，可避免两个较短状态时间之间发生零压状态。
本发明还提供一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，用于提供脉宽经过调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个内驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中控制装置控制开关装置的开关时间，使得对于通过电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多数量的有效状态中经过足够长的时间，并且使每一脉宽调制周期期间驱动电路处于有效状态的状态时间的总和增加到该周期的100％。
或者(此外)，在整个周期中，优选将每一相线切换到一个恒定开关状态(开或关)。
本发明还提供一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，用于提供脉宽经过调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个内驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中控制装置控制开关装置的开关时间，从而对于通过电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多数量的有效状态中经过足够长的时间，并且控制装置使用空间矢量调制来确定电路在每个周期中每个状态中花费的时间。
本发明还提供一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，其用于提供脉宽经过调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个中驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中控制装置用于控制开关装置的开关时间，使得对于通过电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多数量的有效状态中经过足够长的时间，并且当需求电压较低时，控制装置禁止两个相邻周期之间改变开关装置在所述周期内开关的顺序，不过当需求电压较高时，允许顺序改变。这样就避免相继PWM周期内状态快速重新排列，而相继PWM周期内状态快速重新排列会在电动机中产生噪音和振动。
本发明还提供一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，其提供脉宽经过调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个内驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中控制装置用于控制开关装置的开关时间，使得对于通过电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多数量的有效状态中经过足够长的时间，并且控制装置用于在相应的on时间将每一相线切换成on，在相应的off时间将每一相线切换成off，且on时间或off时间为每一周期的预定时间。这有助于减少所需的补偿量，因为对于每个周期至少一部分时序是固定的。
本发明还提供一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，其提供脉宽经过调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个内驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中控制装置用于控制开关装置的开关时间，使得对于通过电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多数量的有效状态中经过足够长的时间，并且控制装置在某些操作条件下停止电流检测，从而允许更大范围的脉宽调制时间。可增大电动机的最大可获得功率输出。
将仅参照附图通过例子描述本发明的优选实施例，在附图中图1为根据本发明用于电动机的驱动电路；图2表示图1的电动机中，在电动机的一个电周期内，线电压和相电压如何随时间而变；图3表示图1电路的晶体管的多个可能状态；图4为用于说明图1电路的操作的空间矢量调制图；图5所示的状态时序图表示图1电路中所用的可能调制；图6所示的空间矢量图表示图1系统的操作的一个方面；图7所示的空间矢量图表示图1系统的操作的另一方面；图8a，8b和8c所示的状态时序图表示空载时间对图1系统的PWM信号的影响；图9a和9b所示的曲线图表示空载时间对图1系统的线电压和相电压的影响；图10a，10b和10c所示的时序图表示图1系统的第一操作方法；图11a，11b和11c所示的时序图表示图1系统的第二操作方法；图12所示的曲线图表示在图1系统的另一种操作模式中终端电压如何随时间而变；图13表示在图1系统的另一种操作模式中总线箝位的可能性；
图14所示的状态矢量图表示图12和13操作模式的效果；图15说明抑制图1系统中相序振动的一种方法；图16所示的时序图表示根据本发明另一实施例的开关算法；图17所示的时序图表示根据本发明另一实施例的开关算法；图18所示的时序图表示根据本发明另一实施例的开关算法；图19所示的时序图表示根据本发明另一实施例的开关算法；以及图20所示的时序图表示根据本发明另一实施例的开关算法。
具体实施例方式
参照图1，三相无刷电动机1包括三个通常表示为相线A，B和C、连接成星形网络的电动机线圈2，4，6。每个线圈的一端2a，4a，6a与相应终端2c，4c，6c连接。线圈的另一端2b，4b，6b连接在一起形成星形中心7。驱动电路包括三相电桥8。电桥的每个臂10，12，14包括一对串联在电源干线20与地线22之间的顶部晶体管16和底部晶体管18。电动机线圈2，4，6从相应补偿晶体管对16、18之间箝位。通过控制器21晶体管以一种受控方式导通和截止，对施加给每一终端2c，4c，6c的电势提供脉宽调制，从而控制每一线圈2，4，6上施加的电势差，因而还控制流过线圈的电流。这样就控制线圈所产生的磁场的强度和方向。
在电动机1与地之间的地线22中设置电阻器24形式的电流测量装置，从而控制器21可测量流过所有线圈2，4，6的总电流。为了测量每个线圈中的电流，在已知施加给线圈每一端的电压(从而已知特定相线的导电状态)的PWM周期内在精确时刻对总电流进行采样，如下面更详细描述的。
为了实现最为平滑的操作，所施加的相电压(线圈的终端2c，4c，6c与星形点7的电压之间的电势差)对于电动机的每一电旋转应当以一个周期的正弦方式改变。不过，最大终端电压(机器的终端2c，4c，6c的电势与DC电源中点的电势之间的电势差)为vdc/2，其中vdc为正DC电源干线与地之间的电压差。如果仅正弦电压施加给机器终端，则最大峰值相电压也将为vdc/2。不过，参照图2，可使用称作“过调制”的已知技术来增加有效相电压。使终端电压尽可能接近地随正弦改变而变，其幅值vo大于vdc/2。由于终端电压实际上不能超过vdc/2，导致终端电压周期的峰值受到削减，从而在每个周期的一部分时间上终端电压保持恒定的±vdc/2。在图2中将vdc/2表示为1将终端电压表示为归一化数值。
此处将调制深度定义为vo/(vdc/2)，从而对于过调制而言调制深度将大于1。
图2中还表示出所产生的相电压周期，即一个线圈上在其终端2c，4c，6c与星形中点7之间的电压变化。而且也通过将归一化幅值为1的平滑正弦线电压产生的相电压表示为1而进行归一化。可以看出，即使过调制，相电压也沿着相当平滑的曲线，不过存在某些失真，而失真会在电动机中产生振动和噪音。
相电压的基波分量为频率与电动机的电频率相匹配的电压分量。这一电压分量至关重要，因为其产生基波电流分量，而基波电流分量是在机器中产生有用动力扭矩的原因。本发明的目的在于使这一电压分量最大，同时使产生的其他空间和时间频率的电压分量的失真最小。此处使用调制度描述所获得的基波电压幅值，而调制度定义为v1/(vdc/2)，其中v1为所实现的相电压基波分量的幅值。应当注意，尽管上述讨论是针对三相星形连接线圈进行的，不过同样因素也适用于其他线圈拓扑结构，如德耳塔连接线圈，并且相数例如为三或六，甚至为四或五相电动机。
为了使相电压基波分量最大，必须优化驱动器中每个晶体管的上升和下降切换动作(例如在三相驱动器中有六个晶体管开关)。用来计算工作周期的调制算法要求开关(即开关导通时间与PWM周期的比值)本身不决定最大可获得电压。相电压基波分量仅受将工作周期要求转换成开关边缘位置的最终开关算法的限制。一种传统的调制算法使用下面详细描述的空间矢量调制(SVM)。不过，在不影响最大相电压利用的条件下同样可使用任何调制技术(如正弦-三角PWM，加入三次谐波的正弦-三角PWM或SVM)。使用不同调制机制的主要区别在于，所产生的电压失真(非基波)成分的量。
空间矢量调制参照图3，三相系统中每个线圈2，4，6可以仅与电源干线20或地线22连接，从而控制电路存在八种可能状态。使用1表示处于正电压的相线，使用0表示与地相连的相线，状态1表示为[100]，表示相线A为1，相线B为0，相线C为0，状态2表示为[110]，状态3表示为
，状态4为
，状态5为
，状态6为[101]，状态0为
，状态7为[111]。状态1至6中的每一个为导电状态，电流流过所有线圈2，4，6，沿一个方向通过一个线圈，沿另一方向通过其他两个线圈。状态0为所有线圈接地的零压状态，状态7为所有线圈都连接电源干线的零压状态。
当对线圈进行控制以产生脉宽调制时，在每个PWM周期中每一相线一般导通和截止一次。每一状态占据的相对时间长度决定每个线圈中产生的磁场的幅值和方向，从而决定施加给转子的总扭矩的幅值和方向。可通过上述的多种调制算法计算这些时间长度。
参照图4，在状态矢量调制系统中，用空间矢量调制(SVM)图中的状态矢量表示每个状态在每个PWM周期中占用的时间。在这种图中，单一状态矢量是那些处于矢量S1至S6方向的矢量，并且这些方向中每一个矢量的长度表示相应状态在每个PWM周期占用的时间。这表明可以将线圈中的任何所需电压表示成图上一点，该点与代表电压幅值和方向的电压矢量v*相应，并且在所示例子中可通过组合状态矢量s1，s2来产生，其长度代表该状态在每个PWM周期占用的时间。图5表示用于获得所需电压的典型工作周期，其中每一相线A，B和C的ON时间以PWM周期的中心为中心。这样就导致状态1和2的每一个占用两个相等周期，确保在周期的开始和结束时，所有相线为OFF。
如果电路在整个工作周期都保持在任何一个状态，则用处于方向S1至S6其中之一的矢量表示所产生的电压，其长度与PWM周期Tp相应。由于每个工作周期中不同状态占用的时间之和必须合计达到PWM周期Tp，理论上可获得电压矢量的范围由图4中所示的连接在方向S1至S6长度为Tp的矢量的各点得到的六边形决定。从中心通过长度加在一起小于或等于Tp的两个状态矢量可到达该六边形内的任何一点。理论上，这表明通过切换到两个正确选择的状态、每个状态持续正确的时间，对于PWM周期可获得任何所要求的电压矢量。不过，存在多种因素实际限制可能电压矢量范围的因素，现在将对其进行说明。
参照图6，六个基本电压矢量的电压幅值为2Vdc/3。这是一个线圈(例如如果该线圈与电源干线连接，而其他两个线圈接地)上所能产生的最大电压。100％的调制度，即没有过调制的正弦-三角PWM，产生vdc/2的基波相电压，如图所示调制深度处于半径为0.75Tp的圆上。
用单电流传感器进行空间矢量调制如上所述，大多数系统每一相线中具有一个电流传感器。不过，对于单电流传感器系统而言，存在更多限制。在具有单电流传感器的系统中，每个周期中需要施加至少两个(在三相系统情况下)非零状态(即除状态0或7以外的状态)最小时间Tmin。在此将这一要求称作最小状态时间判据。这样就允许足够长的时间来测量电流传感器中的电流，用以确定所有相线中的电流。在图6的空间矢量图中，表明为了达到图上所希望的点，必须使用具有最小长度Tmin的至少两个不同矢量。从而，对于距六个基本矢量其中之一距离为Tmin内的矢量空间区域，仅由两个基本矢量分量不能获得所需电压矢量。实际上，对于这些区域，使用三个或更多基本矢量分量，其中两个基本矢量分量的长度至少为Tmin。图6中表示出一个示例，其中使用长度为Tmin的第一分量s1，第二分量s2和短于Tmin的第三分量s6到达矢量空间x中的点。这表明在一个工作周期内，驱动电路在状态S1，S2和S6中将占用时间，不过S1和S2每一个的时间将足以允许通过单电流传感器来进行电流测量。矢量空间中由于单电流传感器要求而被排除的唯一部分为区域TX中的部分。这些区域与一个大于Tp-Tmin的状态时间，和另一小于Tmin的状态时间时相应。
从图6可以看出，用半径为Tp-Tmin的圆表示对于低失真相电压所能实现的理想最大调制度。可使用非圆形轨迹进一步增大调制度，不过将会导致相电压明显失真，从而产生机器明显的扭矩波动，这是所不希望的。从而最大可获得调制度为4/3(1-Tmin/Tp)。因此，例如如果PWM周期Tp为49.6μs，最小状态时间Tmin为6.4μs，最大可获得调制度为1.16。
计算单电流传感器SVM所需状态的技术有许多不同技术可用于计算单电流传感器SVM中针对给定电压需求矢量的各状态矢量。
下面描述两种进行计算的实际方法。
(a)显式方法首先在α-β(定子-架)坐标中计算电压需求幅值和方向。然后根据这一结果计算SVM矢量。
第一种技术显式计算矢量。图7表示SVM扇区1，即处于处于单状态矢量S1与S2之间的扇区，需要分解成两个相邻矢量(区域A)，三个相邻矢量(区域B)和三个或更多非相邻矢量(区域C)。为了显式计算矢量，首先确定电压需求矢量所处的扇区区域。对于每个区域，可从电压需求和诸如Tmin的系统参数独一无二地计算两个、三个或四个状态(取决于区域)的长度。然后将状态和其长度传递给PWM产生算法，PWM产生算法计算PWM边缘位置和对每一相线的电流采样点。根据用来计算状态矢量长度的实际算法，可以将扇区分成与图7中所示不同的区域集合。
可使用多种不同方法计算处于其他扇区中的状态矢量。一种方法是将电压需求矢量旋转到扇区1中，对于该扇区计算状态矢量，然后将那些状态矢量旋转回初始扇区，从而可正确施加给相线线圈。另一种方法是对于SVM图每个扇区的每个区域，确定公式的不同组合，从而对于矢量空间每一部分直接计算状态矢量。第一种技术就算法规模而言更加经济，第二种技术就执行速度而言更加经济。
当通过调制算法计算出各个空间矢量时，必须通过开关算法来确定PWM周期中采用的矢量的顺序和所采用矢量的比例。选择必须同时满足对于单电流传感器采样的最小状态时间判据，和其他实际判据如使一个PWM周期中对于电桥中的每个晶体管开关转换的次数最小。优选实现这一目的的算法考虑电压需求所处的扇区，甚至考虑扇区的哪个区域，以确定正确开关次序。
(b)隐式方法在另一种隐式方法中，首先使用SVM算法计算每一相线的工作周期，即便系统具有传统多相电流传感器时也不例外。在如何确定工作周期时存在一些选择(例如对于标准的中心对准PWM，边缘对准PWM，总线箝位等)，并且实际的选择取决于其他因素。不过应当注意，电压需求矢量必须具有与显式方法中相同的限制，从而电压需求矢量的范围可能与具有多相电流传感器的系统不同。
一旦使用以上技术进行计算，则使用适当的移位算法偏移PWM波形，从而满足最小状态时间判据，允许每个周期中足够长的时间对电流传感器进行采样。移位波形的过程隐含地导致一组新的空间矢量，从而此时具有高达四个有效空间矢量，实际上与显式方法中是相同的。
隐式方法的优点在于算法简单。显式方法的优点在于对于最终PWM波形形状存在更多控制，可以采用这些方法获得其他益处。
空载时间效应最大可获得调制度的一种重要因素是空载时间效应。在实际驱动系统中，在将相线引线的上部晶体管截止与将相同相线引线的下部晶体管导通之间必须插入时间延迟(此处称作空载时间)，并且还在相线引线的下部晶体管截止与相同相线引线的上部晶体管导通之间插入延迟。空载时间的作用在于防止两个晶体管同时导通，而两个晶体管同时导通会导致DC总线上可能发生破坏性的短路。图8a表示用于在一个相线引线的上部和下部晶体管插入空载时间的指令信号的一个例子。不过，驱动器提供的实际终端电压取决于流过所连接相线的电流的极性，这是由于其决定了在空载时间内是上部还是下部二极管导通。图8b和8c表示将要实现的实际工作周期，从而分别表示出对于正和负电流极性一个PWM周期上的平均电压。
图9a表示对于电压与电流之间任意相位滞后通常产生的终端电压，与实线所示出的理想线电压进行比较。可以看出，当电流极性改变时，电动机终端处的实际电压上存在一个阶跃变化。当电流为正时，电压下降，而当电流为负时，电压增加。由于电流与电压之间的最大相位滞后为90度，则电压在接近于其峰值顶部时趋于减小，并且当其接近其峰谷底部时趋于增大。从而峰到峰终端电压趋于减小。因此将引起所产生峰到峰相电压减小，如图9b中所示。从而，空载时间在某些条件下造成峰到峰相电压不可恢复的损失。
从而考虑空载时间，最大可获得调制度减小。在本例中，如果Tp为49.6μs，Tmin为6.4μs切Td为0.75μs，则最大理论调制度为1.12，其中比不具有空载时间的最大可获得电压基波减小3.5％。
用单电流传感器系统增加最大相电压基波在具有多个电流传感器的传统驱动系统中，晶体管图案通常或者为例如图4中所示中心对准的，或者为边缘对准的。在边缘对准图案中，在PWM周期的起始时刻所有相线的高侧晶体管同时导通，而中心对准图案使高侧PWM波形围绕PWM周期的中心线等距离分布。在任何一种情况下，在每个PWM周期中每个相线的上部晶体管将在任何其他相线的上部晶体管截止之前导通。同样，在每个PWM周期中，每个相线的下部晶体管将在任何其他相线的下部晶体管导通之前截止。(唯一的例外是当任何相线中工作周期为0％或100％时，在这种情况下在PWM周期中对于该相线不发生开关转换。)从而，存在区分所有的引导边缘转变与所有下降边缘转变的假想线，中心线。
在单电流传感器系统中希望满足同样的限制条件。不过，正如将要看出的，此处将这种限制称作中心线限制，其会导致可获得相电压的不必要的减小。图10a表示对于具有中心线显示的单电流传感器系统的典型晶体管指令。图10b表示对于该周期的相应指令空间矢量状态。可以看出，中心线限制导致空间矢量状态7处于PWM周期的中心。因为这是一种零压状态，其减小最大相电压。该零压状态的宽度为Ttick，其是PWM产生器的分辨率。不过，当将空载时间考虑在内时，在最坏条件下将要施加给线圈的实际零压状态的宽度为2Td+Ttick。图10c中表示出这种情形。从而，最大可实现电压矢量V*的长度将减小到2Td+Ttick。
去除中心线限制为了克服这一限制，本发明将两个附加要求应用于用于指定一个PWM周期中每个晶体管的边缘开关点的算法。首先，要求允许一个相线中上部和下部晶体管的引导边缘或者上部和下部晶体管的随后边缘处于PWM周期中任意点处，与其他相线中晶体管的转变位置的状态无关，除非其与第二要求相抵触。
其次，要求在需求电压矢量V*由三个空间矢量组成的周期部分中，两个较短矢量(其彼此可具有或者不具有相同长度)必须充分分离，使一个空间矢量的空载时间彼此必须不重叠图11a，11b和11c说明了这一点。在此所需状态矢量定义为与三个相线中顶部晶体管的要求状态相应的状态矢量。通过这种定义，由于底部晶体管的开关操作，从而取决于该相线中电流的方向在顶部晶体管开关前或后产生空载时间，可以看出在两个最短状态之间必须插入长度至少为空载时间两倍(2Td)的一部分最长状态，以保证对于相线中电流极性的任何组合，两个状态的空载时间不重叠。从而由图10c可以看出，对于三种最差情形在周期中施加给机器终端的实际状态不包含零压状态，其中三种最差情形中空载时间状态具有相电流IA，IB和IC的各种可能组合。这是因为即使在S2与S6之间插入S1状态，如果其太窄从而使空载时间重叠，则也将发生零压状态。
应当注意尽管就空间矢量定义了本发明，不过并非必须使用空间矢量调制计算三相线的工作周期。可使用任何调制机制(例如正弦-三角PWM，具有三重输入的正弦-三角PWM)计算每个切换所要求的工作周期，只要晶体管的施加开关图案符合上述定义即可。
去除边缘限制在实际系统中，必须具有每个晶体管可导通的最小时间。使晶体管导通比这一最小时间短的时间，将会产生不可估计的结果，甚至可能损坏晶体管。这种最小晶体管导通时间TFET的效果是限制了机器每一相线的工作周期范围。图10a中对此进行了说明，其中可用于相线A的最大工作周期受顶部晶体管必须在PWM结束之前截止，以允许下部晶体管导通最小晶体管导通时间这一事实的限制。这与顶部晶体管必须导通TFET的事实所产生的对最小工作周期的限制相同。这种限制导致在最差情况下，在PWM周期结束时将产生TFET+2Td的零压状态。
为了克服单电流传感器系统中的这一限制，本发明要求每一相线的工作周期能达到0％或100％。因此一个或多个相线中的一个晶体管可以导通整个PWM周期，并且补偿晶体管截止整个PWM周期，对于该PWM周期该相线中不发生开关动作。
由于晶体管都不能导通少于TFET的时间，在从0％到两个晶体管在一个PWM周期中开关的最小工作周期的可实现工作周期中，和在两个晶体管在一个PWM周期中开关的最大工作周期和100％之间必然存在一个不连续跳变。因此，对于相线引线的顶部晶体管，定义为需求工作周期d的可实现工作周期或者为0，或者为1，或者处于以下范围内
TFETTp≤d≤(Tp-2Td-TFET)Tp]]>实施这一技术的一种方法是使用标准调制技术(例如正弦-三角PWM，具有三重输入的正弦-三角PWM，SVM)计算每一相线的所需工作周期，并且将每一相线中可获得的工作周期限制到上面定义的数值范围。这表明在要求非常高调制度时，终端电压波形的峰值将稍稍发生失真，这是因为如图12中所示其将跳变到0％或100％工作周期。
另一种实现这一技术的方法将使用总线箝位方案。在总线箝位方案中，使用标准调制技术(正弦-三角PWM，具有三重输入的正弦-三角PWM，SVM)计算所有相线的工作周期要求，然后通过将它们增大或减小相同的量来修改它们，从而在该周期中任意点处至少一个相线保持在0％或100％工作周期需求(即高相线被箝位到正或负总线)。在具有多个电流传感器的传统系统中，在选择在给定时刻将哪一相线箝位到哪条总线时具有某些灵活性。不过，在单电流传感器系统中，在需要三个空间矢量状态的周期部分中(图7中区域B)，仅有一种选择将哪一相线箝位到哪条总线，因为对于所有三种状态而言，仅有一个相线能处于相同开关状态。此外，在低调制度时，不可能存在要求将三个或更多不相邻状态进行总线箝位的区域。这是因为，如从图3可以看出，对于三个不相邻状态，对于所有三种状态不存在处于相同位置的开关。从而，总线箝位仅在高调制度下使用。用于高调制度的适当总线箝位机制为图13中所示的60度分裂箝位机制。不过，可使用任意总线箝位机制，只要其被箝位到正确的总线同时处于图7的区域B中即可。注意尽管此处就三相线系统中的空间矢量描述了总线箝位设置，不过讨论可以扩展到任意调制系统，并且可以扩展到任何数量的相线。
参照图13，在使用总线箝位的实施方案中，当如上所述调制度太低以至于不允许在单传感器系统中进行总线箝制时，需要某种方法在总线箝位与非总线箝位之间进行切换。这可以通过在调制度的某些测量如调制度的幅值，电压需求矢量的幅值或者机器的转速超过某一阈值时切换到总线箝位，在测量值再次下降到阈值以下时停止。可以在阈值中加入滞后以防止两个操作模式在切换阈值附近振动，在切换阈值附近振动将会引起噪声或其他问题。在另一种实施方式中可以通过以下方式构造总线箝位算法，使在可能的区域(图7中区域A和B)中自动发生总线箝位，在不可能的区域(图7中区域C)中不发生。为了实现这一目的，建立这样一种算法，使一个周期中所有零压矢量完全由矢量零或矢量七组成(不过并非由两者组成)，并且通过以下方式将所有矢量(零和非零电压状态)排序，以便在可能的区域中通过最小数量状态实现总线箝位。在不可能进行总线箝位的区域中，该技术将自动产生合理的PWM图案，用于进行不包含总线箝位的单传感器检测。
只要允许工作周期到达0％和100％，则选择采用哪种实施方式不会影响最大电压利用率。在任何一种情况下，工作周期在0％和100％附近的不连续跳变将会产生某些失真。图14中表示出其对矢量空间的影响。可以看出在高调制度时，一部分需求电压轨迹处于由于最小晶体管导通时间要求而不可实现的矢量空间区域中。在此情形中，必须迫使轨迹处于六边形界线上，这将引起电压波形失真。不过，当最小晶体管导通时间联锁延迟与PWM周期相比较小时，失真的幅值也将较小。在两种技术之间在电流失真方面，从而在更高阶效应所致的噪声和扭矩波动方面存在某种差别。可以想象，设想这些实施方式的微小改变可使某些噪声和扭矩波动判据最小。
低调制度下相序振动在单电流传感器系统中，在极低调制度需求时会产生噪声问题，特别是当系统处于需求值与系统和测量噪声相比较低的闭合回路电流或者速度控制中时更是如此。在极低调制度需求时，需求电压矢量中的噪声足以导致其在空间矢量图的不同扇区之间快速振动。这些振动的带宽可等于电流或速度测量系统的带宽，从而频率会远高于在如此低的调制度时扇区之间正常发生的转变速率。在单电流传感器系统中，每一相线的PWM波形偏离其他相线，可对电流进行采样。在正常操作时，由空间矢量扇区决定对于相线的PWM的顺序，其中电压需求处于可在最接近PWM周期开始时应用具有最大工作周期要求的相线。从而，扇区之间的快速振动也导致PWM波形迅速重新排序，这会产生噪声。在较高调制度时，电压需求的噪声分量远小于电压需求的平均分量，并且不再发生高频振动。
参照图15，为了克服这种噪声问题，本发明提出停止PWM波形在低调制度下重新排序。当调制度低于某一阈值时，冻结PWM分配的顺序，并且不再在扇区之间改变。因此将存在这样一些扇区，其中具有最大PWM工作周期的相线是实际上PWM周期中起始的最后一个相线。不过，通过相对于PWM周期和最小状态时间判据仔细选择转换阈值，可保证PWM顺序不发生改变的调制度足够小，使具有最长工作周期的相线总能在PWM周期结束前到达其截止点。当调制度的测量值在阈值之上时(可包括防止两种模式围绕阈值振动的滞后)，PWM波形将发生正常的重新排序。这样就能防止低调制度下产生噪声，而不会危及高调制度时的电压利用率。
并非使用调制度幅值本身作为阈值，也可以使用与调制度有关的其他变量，如电压需求矢量的幅值，甚至机器转速的幅值。
固定PWM顺序具有电流采样情形也被固定的优点，从而由电流传感器的相同采样确定三相线的电流。如果并非是这种情形，则电流测量中取决于相线顺序的任何误差(例如滞流的错误判断)将产生影响，表现为测得相电流的高频噪声。
用于单电流传感的固定边缘分配参照图16，现在将描述用于减小分配PWM边缘位置的计算要求的算法。在前面使用PWM偏移允许在所有位置用足够长的时间采样电流传感器的单电流传感器算法中，每次更新终端电压需求时需要复杂的计算来重新计算每一相线PWM图案的上升和下降边沿的位置。
如图16中所示，为了减少计算时间，本发明的这一实施例执行以下操作步骤1确定每一相线的PWM波形在PWM周期中出现的顺序。
步骤2根据步骤1的结果，将每个PWM波形的一个边缘分配到三个预定固定位置中的一个。
步骤3根据固定边缘的位置和工作周期要求分配每个PWM波形的另一边缘。
在步骤1中一般通过工作周期需求的相对幅值(其与空间矢量扇区相关)确定相线顺序。在本实施例中，具有最长工作周期需求的相线首先到来，然后其余相线按照工作周期需求减小的顺序跟随而来。在如上所述固定顺序以防止低调制度下相线顺序振动的情况下可改变这种排序。
可知在最大电压处，第二个启动的相线的工作周期是如此之小，以至于其第二边缘将处于第三相线启动的第一边缘前面。
在步骤2中三个固定边缘位置的选择取决于电流传感器采样点。固定边缘位置的一种选择方法是将其固定于PWM周期开始处附近，如图16中所示。固定位置之前的距离必须至少为Tmin，以便留有对电流传感器进行采样的时间。当考虑空载时间和中线限制时，图13中表示出3相电桥中6个晶体管的PWM图案的要求边缘位置。第一与第二固定边缘位置间隔时间Tmin+Td，第二与第三固定边缘位置间隔时间Tmin+2Td。在此可以看出，在第三固定边缘位置之前增加了额外的空载实践，通过保证一个相线在下一相线导通之前截止，去除了中线限制，并且在两个最小非零空间矢量之间存在2Td的周期。
边缘位置的其他可能选择方法将所有三个边缘位置置于PWM周期的结束处，或者将一些边缘位置固定于周期开始，将一些固定在周期结束处。固定位置的任何组合都是允许的，只要其满足最小状态时间判据、允许在PWM周期中两点处对电流传感器进行采样以便确定三相电流即可。
参照图17，在另一实施例中，在相继的PWM周期中，在被左对准即固定在PWM周期开始处，和被右对准即固定在PWM周期结束处之间，改变边缘的定时。这表明在相继PWM周期中电流采样点在两个不同位置之间交替。如图17中所示，由于在状态之间切换，每个PWM周期期间相电流改变。从而交替采样点意味着在波动中不同点处，即在不同幅值处进行采样。这样就可以估计出电流波动，并消除其对测量的影响。
左对准PWM允许在接近电流波动波形峰值的地方测量电流，右对准PWM允许在接近电流波动波形凹谷的地方测量电流。在本实施例中，A和D采样读取相线1电流，而B和C采样读取负相线3的电流。理想情况下，采样点A处的电流波动性质为采样点D处电流波动性质的实际倒数，从而可确定两个PWM周期期间相线1中的平均电流。不过，实际上，采样D沿着波形偏离在理想位置大约Tmin，从而不能确定平均电流的实际数值。尽管如此，两个电流读出的平均值比仅使用左对准PWM图案相比能更好地估计平均相电流。
可以看出，对于每个PWM信号固定一个边缘位置的另一个优点在于，可以固定电流采样点，不再需要每次进行计算，这会进一步减少计算时间需要。
在极高调制度下停止电流测量现在再次参照图6，在本发明另一实施例中，通过消除对高调制度下电流检测的要求，进一步增大最大调制度。特别是允许电压矢量处于图6外六边形内任何位置，不过当其处于一个区域TX内时，其不能满足对两个至少Tmin的状态时间的要求，因为一个状态时间必须大于Tp-Tmin，其不可能测量三相电流，不可能进行完美的电流控制。不过，仅当电压需求矢量的幅值，从而机器的转速非常高时才会发生这种情形。此外，在三相系统中，在一个电旋转中，测量能力的损失仅发生6次，并且在这些时刻之间依然能进行完全电流测量。从而，仅在非常高速度时损失三相电流测量，并且在一个电周期中仅损失一部分测量。为了避免采样速度扰乱测量，优选保证电流采样速度足够高，从而在机器最大操作速度下所损失的电流测量不超过50％。此外，损失的电流测量与实际电流测量交替分布，从而相对于系统的机械时间常数，损失电流测量发生的频率较高。
在某些情形中，当电压矢量处于图6中的一个区域内时，单电流传感器算法将偏移至少一个PWM波形，直至其第二边缘在PWM周期结束之后才结束下降为止。必须检测这些位置，并减小适当PWM波形之间的偏离，例如通过缩短其引导边缘之间的时间，允许在PWM周期内应用所有PWM工作周期。一种方法是改变时序，减小适当PWM波形的偏移，使该波形的第二边缘恰好落在PWM周期结束处。另一种方法是针对不能测量电流的采样，完全切换成中心对准PWM。可以想象其他改变也将获得相同目的，即保证所有PWM波形都在PWM周期结束之前完成。
在三相系统中，检测电压需求矢量是否处于一个区域TX内的一种方法，是检测三个工作周期中的第二大工作周期。如果在考虑了空载时间效应之后，该工作周期小于Tmin或者大于Tp-Tmin，则电压矢量将落于区域TX内。
在电流不可测量的时间内，必须计算电流的估计值并反馈给电流控制器，以便能更新电压需求。估计电流的最简单方法是假定定子中旋转电流矢量的幅值和相位在一个周期内可改变这样小的数量，使其实质上不改变。这种假定通常是有效的，因为电流矢量的实际幅值和相位趋向于以同机器的速度和扭矩相同的速度改变，其远低于电流采样丢失的速度。
从而，当不能测量相电流时，将电流矢量相对于转子位置的幅值和相位的前一次测量值输入电流控制器，并正常运行电流控制算法。电流控制器相对于转子位置连续更新电流需求的相位和幅值，导致通过正常方式在最新位置数值的基础上更新三个终端电压需求。在任何一种情况下，一旦再次能测量电流，则将新测量电流反馈给电流控制器，电流控制器操作继续如常。
或者，在损失电流采样时可使用基于模型的电流估计。这种估计方法根据已知参数如所施加电压、电动机速度、电动机参数等，计算预期电流。此外，可将这种基于模型的估计方法设计成，观察者采用某种形式的反馈校正。另外，即使在区域TX中不能测量所有三相电流，在这些区域中通常能测量一相电流，并且使用该信息进一步改善对电流的估计。
电流控制器中使用电流估计的另一种方法是，在丢失采样时简单地暂停电流控制，并使用电压需求的相位和幅值的前一数值，在最新位置数值的基础上更新三个终端电压需求。不过，如果控制器包含某种形式的积分作用，则当控制器暂停时其动态响应将发生改变，而且需要某些形式的补偿来克服其影响。
用于增加单电流传感器系统中基波相电压的可能实施的PWM算法施加工作周期的实际方法取决于应用PWM算法所用的方法。一种方法是在PWM周期开始时更新工作周期。这要求独立指定每一相线的上升和下降边缘的时间，可通过参照图A1至A3进行的下述描述来实现。
首先根据α和β电压需求确定三相线的负荷比。图4中表示出定子架内电压的两个分量。工作周期的实际选择取决于若干因素，如所采用的调制方法(例如正弦-三角PWM，加入三次谐波的正弦-三角PWM，SVM)，所允许的过调制的程度和类型，等等。选择方法来确定最大、中间和最小负荷比，A相，B相和C相(在三相系统情况下)。
然后检测是否可使用单电流传感器测量dc(直流)连路电流，即是否符合最小状态时间判据。如果不能测量，则预测观察者进行观察。在更新位置(角度)测量时电流控制器的输出保持恒定(d，q)(轴向需求电压恒定)。在观察者处于活动状态下可忽略DC连路电流。
之后对于三相中每一个相线的顶部和底部开关，按照如下方式确定晶体管导通时的边缘1，和晶体管截止时的边缘2。
对于单传感器SVM系统，如图18中所示，时序如下所述。
相线A(具有最大负荷比)顶部边缘1(ON)Td顶部边缘2(OFF)Td+da底部边缘1(OFF)0底部边缘2(ON)2*Td+da相线B(具有中间负荷比)顶部边缘1(ON)2*Td+Tmin顶部边缘2(OFF)2*Td+Tmin+db底部边缘1(OFF)Td+Tmin底部边缘2(ON)3*Td+Tmin+db相线C(具有最小负荷比)顶部边缘1(ON)3*Td+2*Tmin顶部边缘2(OFF)3*Td+2*Tmin+dc底部边缘1(OFF)2*Td+2*Tmin底部边缘2(ON)4*Td+2*Tmin+dc然后对dc连路电流进行采样，计算电动机相电流。
在以下时刻进行dc电流采样-样品S1tS1＝Td+Tmin-Tspl-样品S2tS2＝2*Td+2*Tmin-Tspl对于正总线箝位系统，如图19中所示时序如下。
相线A(具有最大负荷比)顶部MOSFETON底部MOSFETOFF相线B(具有中间负荷比)
顶部边缘1(ON)Td+Tmin顶部边缘2(OFF)Td+Tmin+db底部边缘1(OFF)Tmin底部边缘2(ON)2*Td+Tmin+db相线C(具有最小负荷比)顶部边缘1(ON)3*Td+Tmin+db顶部边缘2(OFF)3*Td+Tmin+db+dc底部边缘1(OFF)2*Td+Tmin+db底部边缘2(ON)4*Td+Tmin+db+dc然后采集dc连路电流采样，并计算电动机相电流。
在以下时刻采集dc电流采样-样品S1tS1＝Tmin-Tspl-样品S2tS2＝Td+2*Tmin-Tspl对于负总线箝位系统，如图20中所示时序如下。
相线A(具有最大负荷比)顶部边缘1(ON)Td顶部边缘2(OFF)Td+da底部边缘1(OFF)0底部边缘2(ON)2*Td+da相线B(具有中间负荷比)顶部边缘1(ON)2*Td+Tmin顶部边缘2(OFF)2*Td+Tmin+db底部边缘1(OFF)Td+Tmin底部边缘2(ON)3*Td+Tmin+db
相线C(具有最小负荷比)顶部MOSFETOFF底部MOSFETON然后采集dc连接电流样品，并计算电动机相电流。
在如下时刻采集dc电流样品-样品S1tS1＝Td+Tmin-Tspl-样品S2tS2＝2*Td+2*Tmin-Tspl图3中表示出控制信号上面提到的物理量定义如下-Td＝空载时间(互锁延迟)-Tmin＝最小重叠时间-Tspl＝硬件采样时间-da，db，dc＝相线A，B，C的负荷比
权利要求
1.一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变每一相线上所施加的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，用于提供脉宽调制的驱动信号，以控制开关装置，从而控制在一系列脉宽调制周期的每一个内驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中控制装置控制开关装置的开关时间，从而对于通过电流传感器确定的每一相线中电流，在足够多数量有效状态下花费足够长时间，并且可将每个脉宽调制周期期间处于有效状态的驱动电路的状态时间总和增加到该周期的100％。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制装置用于确定该周期的需求电压，计算驱动电路在多个有效状态的每一个中需要的状态时间，提供需求电压，并且如果所述状态时间之和处于总周期的最小开关导通时间之内，则增大一个状态时间，使有效状态时间之和等于总周期。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制装置使用总线箝位。
4.根据权利要求3所述的系统，其中对于三相电动机，所述驱动电路具有6个有效状态，其中将所述控制装置设计成对于在一个周期中需要三个状态以便通过电流传感器确定每一相线中的电流的需求电压而言，总线箝位对于所述三个状态中的每一个而言是一致的。
5.根据权利要求3或4所述的系统，其中在需求电压太低以至于不能进行总线箝位时，所述控制装置用于确定周期，并针对这种周期使用非总线箝位策略。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述控制装置通过监测每个周期的调制度确定所述周期。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述控制装置通过监测需求电压的幅值确定所述周期。
8.根据权利要求5所述的系统，其中所述控制装置通过监测电动机的转速来确定所述周期。
9.根据权利要求5至8其中任何一个所述的系统，其中提供滞后作用以防止总线箝位与非总线箝位操作模式之间发生振动。
10.根据前面任一权利要求所述的系统，其中所述控制装置使用空间矢量调制确定电路在每个周期中在每个状态下花费的时间。
11.一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，其提供脉宽调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个中驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中所述控制装置用于控制开关装置的开关时间，从而对于利用电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多数量有效状态下花费足够长时间，并且控制装置使用空间矢量调制确定每个周期中电路在每个状态所花费的时间。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制装置用于定义空间矢量区域，空间矢量区域包括与所有可能电压需求矢量相应的位置，该区域具有若干由单一状态矢量分割的扇区，并且在至少一个扇区区域内定义需求电压矢量可由两个足够长度状态矢量组成以使用电流传感器测量每一相线中的电流的位置；空间矢量区域还包括需求电压矢量必须由超过两个状态矢量组成以允许进行这种电流测量的区域。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制装置还用于在所述至少一个扇区内定义电压需求矢量需要由三个状态矢量组成的区域，和电压需求矢量需要由四个状态矢量组成以进行这种电流测量的区域。
14.根据权利要求12或13所述的系统，其中所述控制系统用于为区域的每个扇区定义所述区域。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述控制装置用于针对每个电压需求矢量，确定该需求矢量落入哪个扇区和哪个区域，以便针对每个扇区中每个区域确定需要哪个有效状态产生需求电压，并且根据电压需求矢量在区域中的位置计算每个适当有效状态的状态时间。
16.根据权利要求12或13所述的系统，其中所述控制装置用于仅针对一个扇区定义所述区域，从每个电压需求矢量确定所述一个扇区中的相应电压需求矢量，和使所述需求矢量处于所述一个扇区中的旋转度，针对相应电压需求矢量计算状态时间，并且基于旋转度将其转换成实际电压需求矢量的状态时间。
17.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制装置用于计算状态矢量，无需使用电流传感器对每一相线进行电流测量，从而确定所获得的状态矢量是否允许这种电流测量，并且如果不允许，则应用偏移算法以便产生允许这种电流测量的状态矢量。
18.一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流，并且所述控制装置用于提供脉宽调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制在一系列脉宽调制周期的每一个内驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中所述控制装置用于控制开关装置的开关时间，从而对于利用电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多数量有效状态中花费足够长时间，并且在需求电压较低时，所述控制装置禁止在相邻周期之间改变开关装置在所述周期内开关的顺序，不过当需求电压较高时允许这种顺序改变。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制装置用于定义系统参数的阈值，在阈值以下禁止所述顺序改变。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述参数为调制度。
21.根据权利要求18至20其中任何一个所述的系统，其中所述控制装置用于禁止所述顺序改变，从而防止所述顺序改变。
22.根据权利要求18至20其中任何一个所述的系统，其中所述控制装置通过在所述顺序改变时提供滞后而禁止所述顺序改变。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述控制装置在允许所述顺序改变的第一状态与防止所述顺序改变的第二状态之间切换时提供滞后。
24.一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成能检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，其提供脉宽调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制在一系列脉宽调制周期的每一个中驱动电路在所述状态之间的切换时间，其中所述控制装置用于控制开关装置的开关时间，从而对于利用电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多有效状态中花费足够长时间，并且所述控制装置在相应的导通时间将每一相线切换成导通，在相应的截止时间将每一相线切换成截止，并且导通时间或截止时间为每个周期的预定时间。
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述控制装置用于使用电流传感器在相对于所述预定时间固定的时间对电流进行采样。
26.根据权利要求24或25所述的系统，其中在所有周期内所述预定时间是相同的。
27.根据权利要求24或25所述的系统，其中所述预定时间在随后周期中多组预定时间之间改变。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述随后周期在预定导通时间与预定截止时间交替。
29.根据权利要求28所述的系统，其中所述预定导通时间接近周期开始处，所述预定截止时间接近周期结束处。
30.根据权利要求27至29其中任何一个所述的系统，其中在随后周期中电流采样点也在多组预定时间之间改变。
31.根据权利要求30所述的系统，其中所述电流传感装置使用随后周期之间检测电流的差别补偿测量电流时电流的波动。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述电流传感装置使用随后周期中检测电流的平均值测量电流。
33.一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成能检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，其用于提供脉宽调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个中驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中所述控制装置控制开关装置的开关时间，从而对于利用电流传感器确定的每一相线中的电流，在足够多的有效状态中花费足够长的时间，并且所述控制装置在某些操作条件下停止电流检测，从而允许更大范围的脉宽调制时间。
34.根据权利要求33所述的系统，其中所述电流检测装置在高压需求时停止电流检测。
35.根据权利要求34所述的系统，其中所述控制装置计算每一相线在周期内的切换时间，以便允许电流测量装置进行操作，判断是否任何一个切换时间处于周期结束之后，并且如果处于周期结束之后，则至少部分地停止电流检测，并偏移切换时间使其处于周期内。
36.根据权利要求34所述的系统，其中所述控制装置内定义了系统至少一个参数的范围，在该范围处必须至少部分地停止电流检测，如果参数落入该范围内，则控制装置至少部分地停止电流检测。
37.根据权利要求36所述的系统，其中所述参数是一个状态时间。
38.根据权利要求37所述的系统，其中所述状态时间是周期内第二长的状态时间。
39.根据权利要求38所述的系统，其中所述范围是小于Tmin的时间或大于Tp-Tmin的时间，其中Tp为周期的长度，Tmin为电流检测所需的最小状态时间。
40.根据权利要求33至39其中任何一个所述的系统，其中在停止电流检测的周期内，电流检测装置用于估计电流。
41.根据权利要求40所述的系统，其中所述电流测量装置用于估计电流作为最后测量值。
42.根据权利要求40所述的系统，其中所述电流测量装置在至少一个变量的基础上估计电流。
43.根据权利要求42所述的系统，其中所述变量为该系统至少一部分中的电流。
44.根据权利要求43所述的系统，其中系统的所述部分为一个相线。
45.根据权利要求33或34所述的系统，其中所述控制装置在电流检测停止时暂停电流控制。
46.根据权利要求45所述的系统，其中所述控制装置用于控制开关装置的开关时间，从而在电流检测停止时产生与前一周期相同的相对于转子位置的电压需求幅值和相位关系。
47.一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括与每一相线相关、通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每一相线的电势的开关装置；电流传感器，其连接成可检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，其用于提供脉宽调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个中驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中所述控制装置设计成在某些情况下，当在单一脉宽调制周期期间切换用于两个相线的开关装置时，在该周期期间与所述两个相线其中之一有关的开关装置的所有开关动作都能够在与所述两个相线中另一个相关的开关装置任何开关动作开始之前完成。
48.根据权利要求47所述的系统，其中与每个相线相关的开关装置包括多个开关。
49.一种用于包括多相的多相无刷电动机的驱动系统，该系统包括驱动电路，该驱动电路包括通过在多个状态之间切换驱动电路而改变施加给每个线圈的电势的开关装置；电流传感器，其连接成能检测流过线圈的瞬时总电流；以及控制装置，其用于提供脉宽调制的驱动信号以控制开关装置，从而控制一系列脉宽调制周期的每一个中驱动电路在所述状态之间切换的时间，其中存在与每一相线的切换有关的空载时间，并且所述控制装置设置成在电路处于第一状态第一状态时间，处于其他两个状态相应较短状态时间的周期中，在两个较短状态时间之间留有足够长的间隙，以避免其相关的空载时间重叠。
50.根据权利要求49所述的系统，其中所述间隙至少为空载时间的两倍。
51.根据权利要求48或49所述的系统，其中在两个较短状态时间之间的间隙内，所述控制装置将驱动电路切换到第一状态。
52.根据权利要求49至51其中任何一个所述的系统，其中所述三个状态均是有效状态。
53.根据前面任一权利要求所述的系统，其中相线连接成星形形式。
54.根据前面任一权利要求所述的系统，其中所述电动机具有三个相线。
55.根据前面任一权利要求所述的系统，其中所述开关装置包括多个开关装置、每个开关装置与一个相线相关。
56.根据权利要求55所述的系统，其中所述多个开关装置中的每一个包括一对分别将相应相线与多个电势其中之一连接的开关。
57.一种用于多相电动机的驱动系统，其基本上如上面参照附图中的图6，图7，图8和9，图10a，10b和10c，图11a，11b和11c，图12和14，图13，图15，图16，图17，图18，图19或图20所描述的。
全文摘要
一种用于三相无刷AC电动机的驱动系统，用于优化晶体管开关图案，提高功率输出同时能使用单一传感器在所有相线中进行电流测量。通过定义电压需求矢量x来实现，其中需要超过两个状态来满足由单传感器方法确定的最小状态时间要求，并且计算三个或更多状态矢量，其产生需求矢量x同时依然能进行单电流测量。还披露了优化PWM图案的多种方法，以便产生最大输出同时使用单电流测量。
文档编号H02P21/00GK1669209SQ03817311
公开日2005年9月14日 申请日期2003年6月5日 优先权日2002年6月7日
发明者康奈尔·B.·威廉斯, 杰弗里·R.·科尔斯, 艾德里安·萨博, 克里斯托弗·D.·狄克逊, 李江, 阿巴斯·A.·法道恩 申请人:Trw有限公司, Trw汽车美国有限责任公司