[发明专利]电机驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制无刷直流(DC)电机频率的电机驱动装置。

背景技术

如图7所示，一种120°励磁控制(方波励磁控制)型电机驱动装置已为公知，这种装置用于控制三相np极(np为不小于4的偶数)无刷DC电机的转数。如图7中所示，这种公知的电机驱动装置包括用来将DC电压转换为伪AC电压以向电机1输出伪AC电压的DC/AC变换器2和用来检测电机1的转子位置的磁极位置检测器3。脉宽调制(PWM)占空控制器5′向DC/AC变换器2输出一个加与的电压以控制电机1的转数，并输出占空信号以控制电机1的频率和相位。DC/AC变换器2由六个高速打开和关闭的切换元件组成。

在上面描述的已有的电机驱动装置中，DC/AC变换器2将DC电压转变为具有可变频率和可变相位的伪AC电压，并且向电机1输出该伪AC电压。通过改变从DC/AC变换器输出的伪AC电压的频率和相位(以下称为“逆变频率”)就能控制电机1的转数。PWM占空控制器5′控制这种逆变频率。根据输入到PWM占空控制器5′的频率指令值ωs，PWM占空控制器5′向DC/AC变换器2输出六种不同的基本图样以打开DC/AC变换器2的六个切换元件。通过按所述基本图样打开和关闭切换元件就能控制DC/AC变换器2输出的逆变频率。在此，逆变频率为基本图样的一个周期的倒数值。

当电机1的转数改变时，根据与磁极位置检测器3对频率指令值ωs的变化对相应的转动相位信息，PWM占空控制器5′就可以通过改变DC/AC变换器2的逆变频率来控制电机1的转数。不用管DC/AC变换器2所输出的逆变频率(相位)或电压的幅值，磁极位置检测器3的相位检测特性就能直接检测从电机1中产生的感应电压并且估计和计算电机1的磁极位置。

根据磁极位置检测器3的转动相位信息，PWM占空控制器5′向DC/AC变换器2输出六个基本图样。DC/AC变换器2总计设有六个切换元件，包括对U，V，W相中每一相的上支路切换元件和下支路切换元件。

在由这种公知的电机驱动装置完成电机驱动的情况下，当加给电机1的负载转矩固定时，则电机1的转数总是固定的。因此，在下面的这些原因的基础上每种基本图样PTNm(m＝1到6)的输出时刻实质上也是固定的。也就是说，由于PWM占空控制器5输出的PWM占空宽度是固定的，而与转角无关，所以电机1输出的转矩也是固定的，因此，由于输出转矩和负载转矩之间的不同而产生的残留转矩假定总为零。结果，当加给电机1的负载转矩固定时，电机1实质上以匀速进行转动，所以得到优良的速度控制性能。

然而，万一电机1的负载转矩相对于电机1的转角并不是常数时，由于输出转矩和负载转矩之间的不同而引起的残留转矩使在电机1的转动一周期中电机1的转速时刻变化，从而电机1的速度控制就不稳定。因此，就应将机械系统做得坚固，以对付噪声和震动，这个问题的出现大大提高了生产成本，并且如果对付噪声和震动的措施不是很有用时，电机1和机械系统可能会断裂。

发明内容

因此，为消除上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电机驱动装置，其中不仅通过使因输出转矩与负载转矩间的差异所造成的残留转矩最小来降低机械系统的噪声和震动，从而可以简化应付这些噪声和震动的措施，而且无需提高电路的生产成本。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种控制三相np极(np为不小于4的偶数)无刷DC电机的电机驱动装置，它包括DC/AC变换单元，所述变换单元包括多个切换元件，并通过响应控制信号而打开与关闭各切换元件，将DC电压转变为所需的伪AC电压，并将伪AC电压输出给无刷DC电机，所述控制信号用于实现对打开与关所述闭切换元件的脉宽调制(PWM)控制。所述电机驱动装置还包括检测从无刷DC电机的三相电枢绕组获得的转动相位以输出转动相位信息的位置检测单元；还包括输出控制信号的占空控制单元。

占空控制单元包括用来在频率指令值的基础上决定控制信号中的参考占空值的参考占空决定单元，用来在角度等于无刷DC电机的转角的np分之一的间隔中获得无刷DC电机的转速以在该转速的基础上修正以输出占空值为参考的参考占空值的修正单元和用来输出包括输出占空值的控制信号的输出单元。所述占空控制单元包括：确定参考占空值的部分，用以根据频率指令值确定控制信号中的参考占空值；修正部分，用以在转角区间等于该无刷直流电机一个转角的np-分度情况下得到无刷直流电机的转速，以便根据该转速将所述参考占空值修正成输出占空值；以及输出部分，用以输出包含该输出占空值的控制信号。

附图描述