专利名称：用于利用高频时钟的转换磁阻式驱动装置的角度控制器的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及一种控制系统，具体地说涉及一种用在转换磁阻式驱动装置中的控制系统。
通常，磁阻式电机可以是一电动机，其中转短的产生是由于电动机的可动部分趋于运动到磁路的磁阻最小即激磁绕组的电抗达到最大的位置所引起的。
在一种类型的磁阻式电机中，按照受控的频率进行相绕组的激磁。这些电机可以作为电动机或发电机运行。它们通常被称为磁阻式同步电动机。在第二种类型的磁阻式电机中，设有用于检测转子的角位置的电路装置，并且按照转子位置的函数对相绕组进行激磁。该第二种类型的磁阻式电机也可以是电动机或是发电机，并且这类电机通常称为转换磁阻式电机。本发明总的可适用于转换磁阻式电机，包括按照电动机发电机运行的转换磁阻式电机。
图1表示按照电动机运行的转换磁阻式电机的转换磁阻式驱动系统的主要部件。输入DC电源11可以是蓄电池、或经整波滤波的AC电源。在电子控制装置14的控制下，由一功率变换器13对加在电动机12的相绕组上的由电源11提供的DC电压进行开关转换。为了使驱动装置10能良好地运行，必须按这种转换正确地与转子的旋转角保持同步。正因如此，通常采用一转子位置检测器15，以便提供与转子角位置相对应的信号。转子位置检测器15的输出还可以用来产生速度反馈信号。
转子位置检测器15可以取很多形式。在某些系统中，转子位置检测器15可以包含一转子位置传感器，该传感器提供的输出信号当每次转子旋转到在功率变换器13中的各器件需要进行不同的转换状态的位置时改变状态。在另外一种系统中，转子位置检测器15可以包含一相对位置编码装置，当每次转子旋转通过一预定角度时该编码装置提供时钟脉冲(或类似信号)。
在转子位置检测器15包含一转子位置传感器的各系统中，用于恰当地提供代表转子角位置的输出信号的转子位置传感器的失灵可能使功能严重劣化，在最坏的情况下使电动机不能运行。在某些情况下，根据错误的转子位置传感器输出试图控制电机的控制器14可能潜在地损坏电机和控制电路的其余部分。
参阅图2和图3可以解释来自转子位置传感器15的信号的精确度的重要性。图2和图3解释按照电动机运行的磁阻式电机的转换工况。
图2概括地表示转子磁极20按照箭头22接近定子磁极21的情况。如图2所示，完整的相绕组23的一部分绕在定子磁极21上，如上面讨论的，当绕在定子磁极21上的该部分的相绕组23被激磁时，将在转子上作用一个力试图将转子磁极20拉到与定子磁极21对准的位置上。
图3概略地表示在功率变换器13中的开关转换电路，该电路控制该围绕定子磁极21的相绕组23部分的激磁。当功率开关器件31和32转换导通(ON)时，将相绕组23连接到DC电源，相绕组被激磁。
概括地说，使相绕组激磁是让转子按下述方式进行旋转在转子的第一角位置(称为导道角)，控制器14提供转换信号，使开关器件31和32两者都导通。当开关器件31和32导通(ON)时，相绕组被连接到DC母线上，使在电动机中建立的磁道增加。正是这个磁道拖动转子磁极，产生电动机转矩。在电机中磁道增加时，来自DC电源经由DC母线提供的电流流经开关31和32以及相绕组23。在某些控制器中，采用电流反馈，通过使一个或两个开关器件31和/或32迅速导通和关断进行转换，对电流斩波控制相绕组电流幅值。
在很多系统中，一直到转子旋转达到一被称为转子“惰转角”(Freewheeling angle)之前，相绕组维持连接在DC母线线路上(或者假如采用斩波，则与斩波电路相连)。当转子达到一与该惰转角对应的角位置(在图2中的位置24)时，其中一个开关例如31被关断。接着，流经相绕组的电流将继续流动，不过现在将只流经其中一个开关(在这一实例中为32)和仅流经其中一个回流二极管(在这一实例中为34)。在惰转期间，在相绕组两端只有很小的电压差，磁通基本上维持恒定。直到转子旋转到一称为“关断角”的位置(在图2中用位置25表示)之前，电动机系统维持这种惰转状态。当转子达到关断角时，两个开关31和32被关断，相绕组23中的电流开始流经二极管33和34。二极管33和34则受到沿反向的来自DC母线的DC电压的作用，引起电机中的磁通(因此引起相电流)的下降。
在转换磁阻式电动机中的相绕组的激磁密切地取决于对转子角位置的精确检测。
用于转换磁阻式驱动装置的公知的编码系统经常受到限制，这是因为为使相绕组激磁发生在适当的时间，需要对由增量式位置编码装置提供的数字信号进行快速处理的电子装置成本是很高的。在一些公知的系统中，可以采用对转子的每一完整旋转能提供相当大量的数字时钟脉冲的增量式位置编码装置。在没有采用价高的电子电路或高速微处理机的系统中，为了使用相绕组的激磁与转子的角位置适当地同步，要对由增量式编码装置提供的大量数字脉冲经常是很困难和高耗费的。
本发明是按照所提各独立权利要求限定的。在其各自的从属权利要求中表述了本发明的优选特征。
本发明力图提供一种用于转换磁阻式驱动装置的低成本，高效控制系统，其由位置编码装置产生高分辨力的增量式脉冲序列。还公开了使用这一控制系统的方法和用于这一系统的电路，来产生可用于转换磁阻式驱动装置的触发信号控制的高分辨力位置信号。这一控制系统使得无需快速的微处理器就能以低成本高效的方式控制转换磁阻式驱动装置。
通过参照附图和阅读对示例性的各实施例的如下详细介绍，会使本发明的其它方面和优点变得更加明显，其中图1表示转换磁阻式驱动系统的主要部件；图2表示接近定子磁极的转子磁极和与定子磁极相关的相绕组部分的换向点；图3概略表示在功率变换器中的开关转换电路，其控制与图2所示定子磁极相差的相绕组部分的激磁；图4表示用于控制一转换磁阻式驱动装置运行的改进的控制系统和位置编码装置；图5a-5c更详细地表示图4所示编码装置的结构；图6a-6b提供可用于实现图4所示的倍频器的电路结构；以及图7a和7b概略表示可用于实现图4所示的角度控制器的电路结构的一实例以及发送到角度控制器和由角度控制器产生的信号；遍及各个附图，相似的参照符号表示相似的部分。
下面介绍可以实施对转换磁阻式驱动装置控制的本发明的一些说明性的实施例。为了简明清楚，在这一说明部分没有介绍实际实施方案的所有特征。
概括地说，本发明包含如图4概略表示的用于控制转换磁阻式电机运行的改进控制系统和位置编码装置。参阅图4，该系统包含控制器40，其接收与由转子位置编码装置42输出的与转子角位置对应的信号。响应于来自编码装置42的信号，控制器40产生确定功率开关器件(在图4中来表示)的转换状态的转换信号(或触发信号)，以控制相绕组的激磁。
在图4所示实施例中，由编码装置42向控制器40提供的信号包含两组第一组42a和第二组42b。包含第一组42a的信号具有与转子的绝对位置相对应的第一分辨力，其中来自该组42a的信号可以用于在360电角度的范围内确定实际的转子位置。该包含第二组42b的信号具有与增量式位置对应的第二分辨力，其中包含第二组42b的信号提供每次回转的整数个脉冲，其表示转子的相对运动而不表示绝对位置。在图4所示实施例中，第一组的分辨力小于第二组的分辨力，并且来自编码装置42的包含第一和第二组42a-b的输出信号包含一系列的数字脉冲。
图5a-5c表示编码装置42的更详细的结构。图5a-5c所示的实施例中，编码装置42包含一杯状齿片轮50和各传感器51a、51b和51c以及52a和52b。图5a为杯状齿片轮50的透视图。图5b和5c更详细地表示杯状齿片轮50，并表示按照本发明的各传感器51a-c和52a-b的位置关系。
参阅图5b，杯状齿片轮50是具有双分辨力的杯状齿片轮，其包括两组齿53和56。第一组齿53包括8个伸出的齿53a-h，它们限定了与齿53a-h对应的8个挡光区(本文称为“标志”区)以及8个透光区54a-h(本文称为“间隔”区)。在图5所示实施例中，齿53a-h全部具有相同的宽度，并且其尺寸设置使标志区的角度等于间隔区的角度范围。
图5b和5c表示第一组齿53怎样可以用于提供作为具有第一分辨力的数字编码装置，它所提供的信号表示转子相对于定子的绝对位置。参阅图5b，3个传感器51a-51c用于与杯状齿片轮50结合提供第一组数字信号。在图5a-5c所示实施例中，3个传感器51a-51c包含缝隙状的光传感器，它们的位置隔开15°，如图15c所示。光传感器51a-51c还形成这样的位置关系，即它们可挡住8个齿53a-h。在运行时，3个传感器51a-51c中的每个传感器，当齿53a-h中的一个齿处在与该传感器相关的缝隙中时，产生具有第一逻辑电平(例如逻辑“1”)的数字信号，而当与该传感器相关的缝隙是空洞的时候，产生具有第二逻辑电平(例如逻辑“0”)的数字信号。因此，当齿53a-h旋转通过传感器51a-51c时，由各传感器的各输出一起提供了表示转子绝对位置的信息。
反过来参阅图5b，杯状齿片轮50还包括第二组齿56。在图5a-5c所示的实施例中，第二组齿56包含具有相等宽度的120个齿，其尺寸设置使得能提供120个挡光区(称为“标志”区)和120个透光区(称为“间隔”区)。
图5b和5c表示第二组56怎样可以用于提供作为具有第二分辨力的数字编码装置，提供的信号表示转子的增量式位置。参阅图5b，两个传感器52a和52b与杯状齿片轮50结合使用，以便提供第二组数字信号。在图5a-5c所示的实施例中)两个传感器52a-52b包含带缝隙的光传感器，其位置关系为间隔0.75°，如图5c所示。光传感器52a-52b还具有这样的位置关系，以便可以挡住构成第二组齿56的120齿。传感器52a和52b的工作方式与上述的传感器51a-51b相似，通过按照下文介绍的方式监测传感器52a和52b的输出，对于转子每次旋转能够产生经过0.75°的高分辨力的旋转增量的数字脉冲。通过监测传感器52a和52b得到的数字脉冲构成为具有第二分辨力的第二组信号。
应当指出，在图5a-5c中所示的特定编码装置42仅是示例性的，本发明可适用于其它形式和结构的齿片轮、传感器，适用于其它形式的位置编码装置。例如，每组的齿数可以改变，正像传感器的数量和位置可以改变一样，都没有超出本发明的范围。应当认识到图5c中的传感器的间隔配置使得它们的输出遵循特定的顺序，正像通过各标志区和间隔一样。假若，在限定的角度范围内分布所有的或两个传感器没有形成足够的间隔，很明显，每个传感器可以位于各自的位置上，但是一些传感器位置相对接近，这样在相应的时间方面就会受到单个标志/间隔的影响。假如考虑到这一点，各标志区具有一节距圆周直径(PCD)，在一PCD上的一个传感器的位置可以改变一或多个标志/间隔节距，但没有改变由各传感器产生的波形的时间关系。此外，所使用的杯状齿片轮或者齿片轮形成的挡光部分和透光部分都不是必不可少的。可以采用其它形式的齿片轮和传感器。例如，齿片轮可以由磁性标志区和非磁性间隔区构成，而传感器可以包含霍尔效应器件。与之相似，齿片轮可以包含铁磁材料的齿，每个传感器可以由磁阻式传感器构式。产生数字信号的其它装置包括变化的电容或电感区以及检测这种变化的适当传感器。还有可以采用老的反射变化代替透光性的区域变化。因而，本发明并不限于在图5a-5c中所示的特定编码装置，而是可以适用于其它的编码装置，只要它们能产生具有第一分辨力的第一组信号。还适用于能附加产生具有第二分辨力的第二组信号。
参阅图4，本发明的控制器40接收来自编码装置42的两组输出信号并利用这些信号来控制功率器件的开关转换，从而控制转换磁阻式电机的相绕组的激磁。要指出，来自编码装置42的第二组数字输出信号42b是提供到倍频器44的，倍频器44接收来自编码装置42的具有第二分辨力的第二组信号，并产生由角度控制器46采用的高频时钟信号(HF时钟)，以便控制电机相绕的激磁。虽然在图4上没有表示，可联想一些实施例，其中倍频器44接收来自编码装置42的第一组信号，并由第一组信号产生HF时钟。
图6a-6b提供的电路结构的实例可以实现图4所示的倍频器44。图6a表示当来自编码装置42的第二组信号被提供到倍频器44时可以采用的电路结构。图6b表示当来自编码装置42的第一组信号被提供到倍频器44时可以采用的电路结构。
参阅图6a，第二组数字信号42b被提供到一增量式检测器60，该检测器监测来自传感器52a和52b的信号，并且当转子已经旋转了一预定高分辨力的旋转增量时，产生一改变状态的信号。在图6所示的实施例中，增量检测器60包含一异议(XOR)门。增量检测器60的输出是一系列时钟脉冲，每个时钟脉冲对应于转子旋转的一个高分辨力增量。该来自增量检测器60的系列时钟脉冲提供到8位上升计数器61的复位(Reset)端。因此，上升计数器61接收来自传感器52a和52b产生的且由对于转子的每次完整旋转由预定数量的脉冲组成的系列数字脉冲。8位上升计数器61的时钟输入端经过一÷N除法器63连接到系统时钟，其中N是一整数，在这一实例中数值为4。系统时钟相对于该包含由编码装置42提供的第二组数字信号的数字脉冲的频率可以具有很高的频率。在运行过程中，在由编码装置42提供的第二组数字信号中每次产生的脉冲上升沿或下降沿使上升计数器61复位。上升计数器61然后响应于经整除的系统时钟进行上升计数，以提供与转子角速度对应的经时钟控制的输出。例如，假若转子按照第一速度旋转(例如相对低的速度)，计数器61将相对不频繁地复位，因此，计数器61的最大计数值则相对高。假如转子的角速度增加到第二速度，计数器61将根据更频率的基准复位。因此，计数器61的最大输出值将相对低。概括地说，计数器61的输出将是一与电动机速度反比的对应的8位最大计数值。响应于由编码装置42提供的第二组数字信号中的一个脉冲可以将计数器61的最大输出提供到可编程除法器62。
来自上升计数器61的8位数字输出施加到可编程除法器62的控制输入端C。正如本技术领域普通技术人员将会理解的那样，可编程除法器62具有标准结构，提供的输出时钟信号的频率为施加到它的时钟端的信号频率的某一百分值。在图6a-6b的实施例中，可编程除法器是这样一种类型的，其中输出时钟频率等于用在控制(Control)输入端处接收8位数字字(Word)代表的数相除的输入时钟频率。因而，可编程除法器62提供的高频数字的时钟信号(HF时钟)具有的频率与包含的来自编码装置42的第二组信号的数字脉冲的频率成比例变化。由于包含来自编码装置42的第二组信号的数字脉冲的频率与电动机的速度成比例变化，故HF时钟信号具有的频率与电动机的速度成比例变化。
尽管在图6a-6b中没有表示，在被除的系统时钟的频率是这样的即很可能使上升计数器61在来自编码装置42的各顺序时钟脉冲之间发生溢出的情况下，上升计数器61的位数可能相应增加。
图6b表示当来自编码装置42的第一组信号42a提供到倍频器44时的用于实现倍频器44的电路结构。图6b中的电路结构运行方式，只是除了计数器61每次转子旋转经过由信号42a反映的旋转增量时被复位以外，基本上与对图6a所述的上述方式相似。
三输入异逻辑门64接收各信号42a，并且当其中任一信号42a每次改变状态时，提供一改变状态的输出信号。当采用图6b所示的电路结构时，对于一般运行的驱动装置，来自编码装置42的高分辨力脉冲系列42b不是必须的。在这一实施例中可以采用仅提供一个脉冲系列的简单RPT。
反过来参阅图4，来自倍频器44的HF时钟信号被提供到角度控制电路46斩波控制电流47。概括地说，角度控制电路46和斩波控制电路47响应于HF时钟和来自编码装置42的信号，提供用于功率器件的开关转换信号。当斩波方法用于控制相绕组中的电流时，斩波控制器47可以用在相对低的角速度下，当电机的速度相对高和斩波控制无效时，可以使用角度控制器46。概括地说，角度控制器46和斩波控制器47接收由编码装置42产生的转子位置数字信号，并且将来自编码装置42的转子位置数字信号，并且将来自编码装置42的转子位置信号和与预期运行状态下的导通角和关断角相对应的信号相比较。当相应控制器确定转子处在与导通角对应的位置下时，产生用于相应功率器件的开关转换信号，以便对相应的相绕组的激磁。当由编码装置42产生的转子位置信号表明转子处在与关断角对应的位置下时，相应的控制器产生开关转换信号，以便关断相应的开关器件并切除对相应相绕组的激磁。假如采用斩波控制，控制器47可以产生在由导通角和关断角限定的时间段之间的斩波信号，以便控制相绕组中的电流。这些技术对于转换磁阻式驱动装置技术领域的熟练人员是很熟悉的。
在图4所示实施例中，导通和关断信息是由控制规则表48提供的，该表按照它的输入信号包括表述转矩一需求和实际电机速度的信息。在图4所示实施例中，该控制规则表48可以包含一查阅表，该查阅表在一对于几种速度/转矩一需求综合方案的包含相应导通和关断数据的EPROM中包含一预先内插的矩阵。导通和关断数据可以根据经验产生或计算得到。可以采用另外的实施例，其中控制规则表48包含一稀疏的矩阵，以及一微处理机或ASIC用来以实时方式计算适当的导通角和关断角。
图79概括地表示可用于实现图4中的角度控制器46的电路结构一个实例。如在图7a中所示，角度控制器46可以包含一8位上升计数器70，该计数器接收该结合图6上面讨论的HF时钟信号作为它的时钟输入。正如已经指出的，HF时钟信号包括一系列按照与电动机角速度成比例的频率产生的时钟脉冲。连接上升计数器70的Reset(复位)输入端，以便接收来自第一组信号中的至少一个信号，在图7a所示实施例中该信号是来自传感器51a的脉冲系列。
参阅图7a，8位计数器70每当输出脉冲系列产生一个变化边沿时被复位。在图7a的实施例中，上升计数器70在每个上升沿被复位，当然可设想有按照下降沿使计数器70复位的实施例。由于计数器70在一与转子磁极相对定子磁极的绝对位置对应的点上被复位，以及因为利用与电动机速度成比例变化的HF时钟信号使计数器70进行计时，上升计数器70产生的输出将是随时间增加的数字字，其中数字字的数值对应于转子的位置。这一点利用图7b的角度控制斜波信号可以表示。
参阅图7b，利用角度控制斜波表示上升计数器70的输出。如图7b所示，在To时间点，计数器70将接收到信号51a的上升沿。这一上升沿将使计数器70复位，使其输出下降到0。正如上面讨论的，这一上升沿的产生代表转子磁极已经达到相对定子磁极的一个绝对。在计数器70被复位以后，它的输出响应于每个HF时钟脉冲而增加，一直到来自脉冲系列51a的上升沿在时间t4下一次出现为止。由于HF时钟脉冲按照一与电动机速度成比例的速率产生的计数器70的输出将对应于轮子的位置。
反过来参阅图7a，来自计数器的且与转子位置相对应的数字输出可用于产生转换信号或触发信号，以便控制功率器件对相关的相绕组进行激磁或解除激磁。确切地说在图7a中，当转子已经过到导通角位置时，8位比较器72用于检测判断，以使适当的开关器件可以导道。如在图7a中所表示的，比较器72在它的A输入端接收来自控制规则表48的与预期导通点对应的8位字。比较器72在它的B输入接收来自计数器70的连续输出。在图7a的实施例中，无论何时当它的A输入端的量超过B输入端时，比较器72提供一个高的逻辑电平输出。因而，无论何时当与预期的导通角对应的信号超过计数器70的连续时，比较器72的输出将为高逻辑电平(“1”)，其它所有时间内为低逻辑电平(“0”)。利用一反相器使这一信号反相，即当计数器70的连续输出超过代表导通角的信号时，提供的数字信号为高逻辑电平。
按照类似的方式，比较器74在它的A输入端接收来自控制规则表48的与预期的关断角对应的一个数字字而在它的B输入端接收计数器70的连续输出。与比较器72相似，当在其A输入端A的字的数值超过在其B输入端的字的数值时，比较器74产生的输出信号的高逻辑电平(“1”)。因此，当来自计数器70的输出超过与关断角对应的信号时，比较器74产生的数字信号为低逻辑电平(“0”)。
比较器72的经反相的输出和比较器74的输出两者提供到AND门75°。因此，仅当计数器70的连续输出大于代表导通角的信号而小于代表关断角的信号时，AND门75将提供一为高逻辑电平的数字信号。AND门75的这一输出信号可用于利用一在图7a中没有表示的电路来控制相应相绕组的激磁。在图7b中表示了比较器72和74以及AND门的总的工作方式，其中AND门75的输出代表一系列的可用于控制电机激磁的脉冲。
正如本技术领域中的熟练人员会理解的，图7a的示例性的控制系统仅是基本原理性的，并没有包括用于实现更复杂的控制功能，例如惰转控制的电路。在不脱离本发明构思和保护范围的情况下，可以容易地将这些附加功能增加到图7a的电路中(例如通过增加另一比较器)。此外，图7a仅表示单相的控制电路。对于电动机的每一相，通常重复该电路结构，以及需要附加电路(未表出)，以便当驱动装置由电动机方式进入发电机方式时，改变使角度控制斜波复位到0的变化边沿，由根据上升沿复位到根据下降沿复位。例如，图7a的电路结构可重复具有上升计数器70，或者利用来自传感器51b或者利用来自传感器51c的脉冲系列进行复位。利用本文公开的内容，对于本技术领域的一般熟练人员而言，用于将图7a中的控制器7a扩展到用于多相电动机的技术和电路结构是显而易见的。控制器可以玟进包括一斩波电路，该电路将在相绕组中的实际电流与预期的电流在导通角和关断角间的间隔期间进行比较，当实际电流达到或超过预期的电流时，对相电流进行斩波。
图4中的控制器用于高效地控制转换磁阻式电机，绝对位置编码装置或处理电路成本不同。因此，由图4代表的本发明的控制器提供了一种价廉高效的控制系统。
应当指出，在图5a-5c所示的特定编码装置42仅是示例性的，本发明还适用于其它类型和结构的齿片轮，传感器以及其它形式的位置编码装置。例如，每组齿数可以改变，正像传感器的数量和位置可改变一样，都没有超出本发明的保护范围。
可以还有采用具有不同分辨力的两个增量式编码装置或具有不同分辨力的两个绝对位置编码装置的另外的实施例。此外，尽管本发明上述实施例为包括一逻辑电路、一ASIC或微处理机，本技术领域的熟练技术人员会理解，利用适当的可编程微处理器、专用逻辑电路或模拟电路也可以实现本发明。
尽管是根据旋转电机介绍本发明的，熟练人员将会认识到相同的工作原理可以应用到直线的位置编码装置，作用是等效的。例如熟练人员将会认识到磁阻式电机(按照其它类型的电机)可以构成为一直线电动机。直线电动机的运动部件在本技术领域中看作为一个转子。术语“转子”用在本文还包含直线电动机的运动部件。
因而对于和用上述实例和说明已公开的本发明的原理，可以利用各种不同的电路形式和配置来实施。本技术领域的熟练人员将易于认识到，在并非严格遵循本文已述的示例性应用以及在不脱离由如下权利要求所述的本发明的保护范围的情况下，可以对本发明进行各种不同的其它改进和变化。
权利要求
1.一种用于转换磁阻式电机的控制系统，该电机包含转子、定子和至少一个相绕组，该控制系统包含-转子位置编码装置，可运转以产生代表转子相对定子的位置的输出信号；-倍频器，其配置用于接收来自编码装置的第一输出信号，并可起动以产生其频率与第一输出信号频率成比例的时钟信号；以及角度控制装置，响应于该时钟信号和编码装置的第二输出信号，用以产生控制至少一个相绕组激磁的转换信号。
2.如权利要求1所述的控制系统，其中的倍频器包含-增量式检测器，其配置用以接收第一输出信号，该增量式检测器可运行以产生一系列的时钟脉冲，每个时钟脉冲是由第一输出信号的输出信号状态改变限定的；一计数器，它的复位输入端接收系列的时钟脉冲，响应于由增量式检测器产生的每个时钟脉冲可以使计数器复位。计数器具有一连接到系统时钟的时钟输入端，计数器可起动，以便提供一输出，该输出与来自增量式检测器的系列时钟脉冲的频率成比例变化；以及-可编程除法器，其接收计数器的输出和系统时钟，该可编程除法器可起动以便在它的输出端提供高频时钟信号，该高频时钟信号的频率是系统时钟频率的一百分值，其中高频时钟信号频率对系统时钟频率的相互关系由计数器的输出控制。
3.如权利要求2所述的控制系统，其中的增量式检测器包含一异或门。
4.如权利要求2或3所述的控制系统，其中的高频时钟信号的频率等于系统时钟用计数器的输出值相除得到的频率。
5.如权利要求1至4中任何一个权利要求所述的控制系统，其中的角度控制器包含-计数器，具有时钟输入端和复位输入端，时钟输入端的连接用以接收高频时钟信号，复位输入端的连接用以接收第一输出信号，该计数器可起动，以便在向计数器复位输入端施加一脉冲后提供一个代表向计数器时钟输入端施加的脉冲数的计数器输出；-第一比较器，其连接用以接收计数器输出和一导通信号，该导通信号具有的数值对应于一转子位置，在该位置下应当对相绕组激磁，当计数器输出的值超过导通信号的值时，第一比较器提供一处于第一逻辑电平的输出信号；-第二比较器，其连接用以接收计数器输出和一关断信号，该关断信号具有的数值对应于一转子位置，在该位置下应当对相绕组切除激磁，当计数器输出超过关断信号的值时，第二比较器产生一处在预定逻辑电平的输出信号；以及逻辑装置，响应于第一和第二比较器的输出信号，当二比较器的输出信号表明计数器的输出大于导通信号的值而小于关断信号的值时，产生触发信号，以便对相绕组激磁。
6.如权利要求5所述的控制系统，其中的第一逻辑电平是一低的逻辑电平，该预定的逻辑电平是一低的逻辑电平，以及其中响应于第一和第二比较器的输出信号的逻辑装置包含一及相器，其连接到第一比较器的输出端，用以使第一比较器的输出反相，以及一AND门，其第一输入端的连接用以接收反相器的输出以及其第二输入端的连接用以接收第二比较器的输出。
7.如前述各权利要求中的任一权利要求所述的控制系统，其中的具有第一分辨力的第一输出信号对应于转子的绝对位置，具有第二分辨力的第二输出信号对应于转子的增量位置，第二分辨力大于第一分辨力。
8.如权利要求7所述的控制系统，其中的转子位置编码装置包含一具有第一组特征和第二组特征的部件，第一组传感器，其配置用以产生表示该部件运动经过第一组传感器的输出信号，以及第二组传感器，其配置用以产生表示该部件运动经过第二组传感器的输出信号，其中来自第一组传感器的输出信号包含该第一输出信号以及来自第二组传感器的输出信号包含该第二输出信号。
9.如权利要求1至6中任一权利要求所述的控制系统，其中的转子位置编码装置包含一具有一组特征的部件、一组传感器其可以产生代表该部件运动经过该组传感器的输出信号，该第一和第二输出信号是相同的信号。
10.如权利要求8至9所述的控制系统，其中的特征限定为挡光区和透光区，并且其中的构成各组传感器的传感器是光传感器。
11.如权利要求10所述的控制系统，其中的挡光区和透光区限定角度范围，并且其中的透光区和挡区的角度范围是相等的，这些区是由第一组特征中的特征限定的。
12.一种用于控制转换磁阻式电机的方法，该电机具有转子、定子、至少一个相绕组以及一个转子位置编码装置，该编码装置提供与转子相对定子的绝对位置对应的信号，该方法包含的步骤是监测一组信号并产生高频时钟信号，该信号的频率与该组信号状态变化的频率成比例；根据该组信号的状态变化起动一计数器，对高频时钟信号的状态变化进行计数；当计数值达到第一预定值时对至少一个相绕组进行激磁；以及当计数值达到第二预定值时对至少一个相绕组切除激磁。
13.一种用于控制转换磁阻式电机的方法，该电机具有转子、定子、至少一个相绕组以及转子位置编码装置，该编码装置提供具有第一分辨力的与转子相对定子的绝对位置对应的第一组信呈和具有第二分辨力的与转子的位置增量对应的第二组信号，其中第二分辨力大于第一分辨力，该方法包含的步骤是监测二组信号并产生高频时钟信号，该高频信号的频率与第二组信号状态变化的频率成比例；根据第一组信号的状态变化起动一计数器，对高频时钟信号的状态变化进行计数；当计数值达到第一预定值时对至少一个相绕组进行激磁；以及当计数值达到第二预定值时对至少一个相绕组切除激磁。
全文摘要
一种用于控制转换磁阻式驱动装置的电路和方法，该装置具有至少一个相绕组和一转子位置编码装置，该编码装置提供一组与转子相对定子的绝对位置对应的信号。该电路监测该组信号并产生其频率与该组信号状态变化的频率成比例的高频时钟信号。高频时钟信号为来自转子位置传感器的脉冲数的整数倍并且对应于转子的位置增量。将高频时钟信号提供到计数器上。
文档编号H02P6/14GK1153423SQ9610298
公开日1997年7月2日 申请日期1996年3月28日 优先权日1995年3月28日
发明者戴维德·马克·劳格登 申请人:开关磁阻驱动有限公司