[发明专利]一种用于整流无刷直流电机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及电机控制，且更具体地涉及整流无传感器的无刷直流（DC）电机。

背景技术

在多相电机系统中，由电机产生的扭矩是来自各相的单个扭矩的和。单个扭矩是线圈电流和反电动势电压或反EMF电压的乘积且可表示如下：

（1）N∝V_EMFI，

其中N是扭矩，I是电流，且V_EMF是反EMF电压。高品质三相无刷DC电机（例如）产生正弦反EMF电压，该电压是速率和转子位置的函数。三相的每端产生间隔120度的正弦波，如下所示：

（2）V_EMFA(t)＝sin(wt)

（3）I_A(t)＝sin(wt)

（4）V_EMFB(t)＝sin(wt+120°)

（5）I_B(t)＝sin(wt+120°)

（6）V_EMFC(t)＝sin(wt-120°)

（7）I_C(t)＝sin(wt-120°)

在高级的电机控制系统中，例如硬盘驱动（HDD），在这些相位的每个相位中，控制器也在电机两端施加正弦电压，该正弦电压在每相中产生正弦电流以传送大体上恒定的扭矩给电机。每相产生的扭矩如下所示：

(8),NA(t)∝VEMFA(t)·IA(t)=sin2(ωt)=12(1-cos(2ωt))]]>

(9)

(10)

其导致总扭矩为：

N(t)＝N_A(t)+N_B(t)+N_B(t)

(11)

由此，如所示，由电机产生的总扭矩大体上是恒定的。

对于无传感器的无刷DC电机而言，当电机以大体上恒定的旋转速度运转时，传统的控制器常常使用由电机产生的反EMF电压来整流该电机。例如，在三相DC电机中，其中的两相处于工作状态而第三相处于高阻抗状态。控制器内的整流逻辑将使用第三相来测量反EMF电压的零交点的时间，但是在此窗口中（在此测量反EMF电压），控制器在电流波形中引入间断（这反过来会引起施加给转子的扭矩的扰动）。之后，扭矩（如上所示，其通常应当是恒定的）的扰动会降低声学性能，产生嗡音。

转到图1，可以看到使用传统控制器的系统性能的示例（其在窗口内测量反EMF）。如所示，反EMF电压的零交点可视作脉冲，但未示出该反EMF电压。反EMF电压测量的窗口发生在每个零交点附近，允许确定下一个零交点。于是，该窗口在电流波形中产生间断（如所示），这在DC电机的转子中产生加速和减速并产生嗡音。

因此，需要一种用于控制无传感器的无刷DC电机并具有改善的声学性能的方法和/或设备。