[发明专利]超前角控制器

说明书

本发明提供了一种超前角控制器，包括：位置传感器，配置为检测BLDC电动机的转子的位置；超前角控制单元，配置为基于检测信号确定超前角，并且输出用于超前角的补偿的时间作为超前角控制信号；相电流转换器，配置为基于检测信号和超前角控制信号输出相电流转换信号，其中，相电流转换信号确定BLDC电动机的定子的相电流步长；以及信号保持器，配置为当来自位置传感器的一个检测信号和超前角控制信号改变时，保持检测信号和超前角控制信号，并且在预定时刻将检测信号和超前角控制信号提供至相电流转换器。

技术领域

本发明涉及一种超前角控制器。

背景技术

本节中的说明仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

通常，在具有电子整流单元的直流电动机中，作为通过替换彼此机械接触的换向器和电刷而形成的电动机的无刷直流(BLDC)电动机具有电磁噪声和机械噪声低、寿命长的优点。随着器件性能的提高、重量和厚度的减小、结构的简化、寿命的延长，并且已经开发了用于半导体技术的部件或材料，无刷直流电动机已经取得了长足的进步，并且被广泛应用于各个领域，例如家用电器、信息通信设备、车辆和医疗设备。

这种无刷直流电动机通常包括作为永磁体的转子和作为固定绕线的定子，特别是三相定子。通过例如霍尔传感器的位置传感器检测转子的位置，并且取决于检测到的转子的位置将电压重复并交替施加至定子，由此操作无刷直流电动机。

当转子旋转并且操作无刷直流电动机时，产生与当线在磁场中移动时相同的效果。并且，在定子中生成作为感应电动势的反电动势，因此电流在定子中流动，电压对应于反电动势与施加电压之间的差值。

因此，对于无刷直流电动机的期望操作，电压应当重复并交替施加至定子，即定子的相位应当与霍尔传感器的信号检测同时改变。然而，与转换定子的相位的时间点相比，由于电动机的线电感的影响，所以相对延迟线电流在定子中流动的时间点。特别地，电感越大，电动机的转速越高，相电流的延迟角越大，这可能导致无刷直流电动机的效率和扭矩的降低。

发明内容

我们已经发现，优选的是，在操作无刷直流电动机时，在转换相位的时间点之前的预定角度α的提前角处转换相电流。角度α称为“超前角”，可基于电动机的电阻、电感和转速来确定α的大小。

为了控制相关技术中的超前角，已经存在如下方法：通过检测输入信号与输出信号之间的相位差来控制超前角，并且取决于电动机的转速通过借助控制压控振荡器将输出信号的频率保持在预定水平的锁相环(PLL)来估计超前角的量，以及存在通过借助曲线拟合来估计超前角以控制与超前角有关的信息的方法。此外，在发明人的韩国专利申请公开第10-2015-0159499号(标题为“超前角控制器”)中已经公开了一个超前角控制器。超前角控制器包括：目标函数导出单元，根据BLDC电动机的转速计算超前角，该超前角用于补偿多个定子的相位转换的相电流转换的延迟；以及编码器，通过对相位转换脉冲的数量进行计数和通过导出超前角脉冲的数量来确定在相位转换步骤中控制超前角的时间点，该相位转换脉冲的数量是在相位转换步骤期间统计的脉冲的数量，该超前角脉冲的数量是与从目标函数计算的超前角对应的脉冲的数量。

相关技术中的超前角控制器通过组合多个霍尔传感器信号和用于补偿超前角的超前角控制信号来确定相电流的转换时间点，但霍尔传感器信号和超前角控制信号不能精确同步，因此生成毛刺(glitch)。该毛刺导致不期望的电动机输出，从而减小电动机的输出扭矩或引起扭矩波动。

本发明提供一种超前角控制器，在霍尔传感器信号和超前角控制信号在电动机的相电流转换(基于用于电动机中转子位置的霍尔传感器信号和用于确定超前角的补偿时间点的超前角控制信号)过程中不精确同步时，该超前角控制器可以抑制毛刺的生成。