专利名称：无刷直流电机的变极器电流检测方法
技术领域：
本发明涉及一种无刷直流电机的变极器电流检测方法，特别是涉及一种对变极器下方开关元件最少导通时间进行缩短，根据变极器的电流检测进行限制的变极器的输出电压范围进行扩张的无刷直流电机的变极器电流检测方法(INVERTER CURRENT DETECTION METHOD FOR BLDC MOTOR)。
背景技术：
最近，为了高效率，高性能，使用变极器控制电机的多了起来，但家电使用的变极器，为了价格竞争力正进行低价化。
请参阅图1所示，是一般现有的无刷直流电机的变极器电流检测装置的构造单元图。变极器的电流检测，是提高变极器性能的必要部分，把高价的霍尔传感器代替为如图1所示的变极器的开关元件下方放置3个电阻，作为电流检测回路。
请参阅图1所示，现有的无刷直流电机的变极器电流检测装置，其包括对输入常用交流电源，进行整流的整流部1；在上述整流部1中，被整流的直流电压通过电容平滑接收，对这直流电压转换成三相交流电，驱动电机3的变极器2；检测上述电机3旋转子位置的位置检测部4；通过上述变极器2的下方与开关接触的电阻，检测电机3中流动电流的电流检测部6；从上述位置检测部4掌握旋转子位子，并演算速度，其速度能够作为经上述电流检测部6检测出的电流具有的速度，对变极器2转换进行控制的微电脑5；以及因上述微电脑5的转换控制信号，对上述变极器2的开关元件进行转换而发生门信号的门信号发生部7。
上述电机中流动的电流的检测，是在变极器的下方开关元件导通时间内形成的，下方开关元件导通时，电流通过下方开关元件流动，通过电阻回归到电容。
这时，电阻两端的电压，根据下列公式进行计算公式1V＝RSi即，挂在电阻两端的电压大小与电流大小成比例。
如果，上方开关元件进行导通时，电流不能通过与下方连着的电阻进行流动，电阻两端的电压为0所以不能进行电流值的测定。
如上述图1，三相的下方连接电阻时，下方的开关元件导通时，可以进行电流检测，这种下方开关元件检测电流的时点，如图2所示。
请参阅图2所示，是AD变化开始时间的波形示意图，三角波和比较波进行比较，如果比较波的波形大于三角波，输出下方导通转换部件的PWM信号。这时AD信号变换开始的时点，作为三角波的值最小的时点。
上述AD信号变化的结果，其值有可能有效或无效，对此参照图3进行说明。
首先，波形1是实际电流的波形，波形2是输入到微电脑的波形示意图。
根据开关元件的特性，实际电流的波形，转换状态的变化前后产生许多震动，这样的震动波形和回路的迟延特性，波形在一定时间后，进行测定也能得到稳定的波形。
上述的开关元件的转换状态进行变更后，为了防止上方和下方同时进行导通，破坏开关元件，产生停滞时间内的信号迟延。还有，为了进行AD变换，需要进行捕获信号的时间(Holding)，AD变换需要的模式信号捕获(holding)信号的的时间。
这时，波形幅度调制信号PWM大于上述停滞时间和捕获时间时，才能有效检测电流。
随着，设定上述波形幅度调制信号PWM的下方开关元件的最少导通时间，进行控制，使下方波形幅度调制信号PWM不能小于最少导通时间，这时因与三角波进行比较的比较波的方位造成局限。请参阅图4所示，能够输出的电压的范围，小于变极器可以使用的最大输出电压范围。
变极器可以使用的最大输出电压范围和因电流检测需要的可以输出电压之间的差异，与检测电流需要的下方开关元件的最少导通信号的幅度有关联，如果下方开关元件的最少导通信号的幅度变大，就会使能够使用的电压变小。
这样，能够使用的电压的幅度缩小，会产生电机要启动的最大转矩减小的问题。
另外，对电机的速度以允许速度以上进行驱动的弱界磁进行控制时，需要更多的弱界磁电流，就会产生电机效率降低的问题。
由此可见，上述现有的无刷直流电机的变极器电流检测方法仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有的无刷直流电机的变极器电流检测方法的缺陷，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的无刷直流电机的变极器电流检测方法所存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及其专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的无刷直流电机的变极器电流检测方法，能够改进一般现有的无刷直流电机的变极器电流检测方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容
本发明的目的在于，克服现有的无刷直流电机的变极器电流检测方法存在的缺陷，而提供一种新的无刷直流电机的变极器电流检测方法，所要解决的技术问题是使其能够缩短变极器下方开关元件的最少导通时间，扩大因变极器的电流检测受限的变极器的输出电压的范围，防止电机的转矩减小，且对电机的速度以允许范围以上进行驱动的弱界磁控制时的电机效率降低进行防范，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种无刷直流电机的变极器电流检测方法，适用于开关元件形成的变极器，发生在三相交流电压控制的无刷直流电机中，其包括以下步骤为了储存有效电流检测相位个数，对计数器进行初始化的过程；对该可以进行有效电流检测的下方开关元件的最少导通时间，进行设定的过程；对各相位下方开关元件的导通时间进行检测，其各相位的导通时间与最少导通时间进行比较的过程；相位下方开关元件的导通时间比最少导通时间有大相位2个以上时，现行检测电流的值，进行数字化作为电流数据进行储存的过程；以及相位下方开关元件的导通时间比最少导通时间有大相位1个以下时，不使用现检测出的电流值而用电流预测值，作为电流数据进行储存的过程。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的无刷直流电机的变极器电流检测方法，其中所述的相位下方开关元件的导通时间比最少导通时间有大相位1个以下时，不使用现检测出的电流值而用电流预测值，作为电流数据进行储存的过程包括以下步骤控制相位下方开关的导通的波形幅度的调制信号的功率比，计算电压值的阶段；以及，利用上述电压值和电机常数及以前状态的电流和感应电流预测电流值进行储存的阶段。
相位相位相位前述的无刷直流电机的变极器电流检测方法，其中所述的电流预测值由下面公式演算id(n)iq(n)=TLVd(n-1)Vq(n-1)+1-RTLWT-WT1-RTLid(n-1)iq(n-1)-TeL01]]>
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明提出一种无刷直流电机的变极器电流检测方法，其包括以下步骤在以开关元件形成的变极器中发生的三相交流电压控制的无刷直流电机中，为了储存有效电流检测的上述个数，对计数器进行初始化的过程；可以对上述有效电流检测的下方开关元件的最少导通时间进行设定的过程；检测各相下方开关元件的导通时间，各相的导通时间与最少导通时间进行比较的过程；以及该比较结果，如果相的下方开关元件的导通时间大于最小导通时间的相位两个以上，对当前检测的电流值进行数字化并作为电流的数据进行储存，而如果相的下方开关元件的导通时间大于最小导通时间的相位一个以下，用电流预测值代替现行检测的电流值并作为电流数据进行储存的阶段。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点1、本发明无刷直流电机的变极器电流检测方法，缩短了变极器的下方开关元件的最少导通时间，扩张因变极器的电流检测受限的变极器输出电压的范围，具有增加电机转矩的效果。
2、对电机速度以允许范围以上进行驱动的弱界磁进行控制时，减少界磁轴的电流，提高电机的效率的效果。
综上所述，本发明特殊的无刷直流电机的变极器电流检测方法，能够缩短变极器下方开关元件的最少导通时间，扩大因变极器的电流检测受限的变极器的输出电压的范围，可以防止电机的转矩减小，且对电机的速度以允许范围以上进行驱动的弱界磁控制时的电机效率降低进行防范。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类方法中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其不论在方法上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的无刷直流电机的变极器电流检测方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。


图1是一般现有的无刷直流电机的变极器电流检测装置的构造单元图。
图2是图1中AD变化开始时间的波形示意图。
图3是图1中偏心负荷检测波形图。
图4是图1中对因变极器的最大输出电压与因电流检测的可以输出的电压进行比较的电压矢量图。
图5是本发明无刷直流电机的变极器电流检测方法的运行流程图。
图6是图5中电流预测过程运行流程图。
1整流部2变极器3电机 4位置检测部5微电脑6电流检测部7门信号发生部SP1计数器进行初始化的过程SP2下方开关元件的最少导通时间进行设定的过程SP3-SP8各相的导通时间与最少导通时间，进行比较的过程SP9-SP11电流数据进行储存的过程SP21计算电压值的阶段SP22、SP23电压值和电机常数及以前状态的电流和感应电流预测电流值，进行储存的阶段具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的无刷直流电机的变极器电流检测方法其具体方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
首先，适用本发明无刷直流电机的变极器电流检测方法的装置与现有技术的图1结构相同。
请参阅图5所示，是本发明无刷直流电机的变极器电流检测方法的运行流程图。本发明无刷直流电机的变极器电流检测方法，其包括以下的步骤为了储存本发明可以进行有效的电流检测的相位的个数，对计数器进行初始化的过程SP1；该可以进行有效电流检测的，下方开关元件的最少导通时间进行设定的过程SP2；检测各相位下方开关元件的导通时间，其各相导通时间与最少导通时间，进行比较的过程SP3-SP8；上述比较结果，如果相位的下方开关元件的导通时间大于最小导通时间的相位有两个以上，对当前检测的电流值进行数字化，并作为电流数据进行储存的过程SP9、SP10；以及如果相位的下方开关元件的导通时间大于最小导通时间的相位有一个以下，用电流预测值代替现行检测的电流值，并作为电流数据进行储存的过程SP9、SP11。
请参阅图6所示，是图5中电流预测过程运行流程图。上述的电流预测值作为电流数据进行储存的过程，包括以下步骤波形幅度调节信号功率比，计算电压值的阶段SP21；以及利用上述电压值和电机常数及以前状态的电流和感应电流预测电流值，进行储存的阶段SP22，SP23。
首先，为了可以进行有效电流检测的相位个数进行储存，对计数器进行初始化的过程SP1后，设定可进行该有效电流检测的，下方开关元件的最小导通时间进行设定的过程SP2。
接着，检测各相位下方开关元件的导通时间，其各相的导通时间与最少导通时间进行比较的过程SP3-SP8。
如果a相下方开关导通时间大于最小导通时间Tmin时，有效相位个数进行计数的计数器的值增加1(SP3、SP4)。a相位下方开关导通时间比最少导通时间Tmin小，比较b相位下方导通时间和最少导通时间Tmin，如果b相位下方导通时间大于最少导通时间Tmin，对有效相位个数进行计数的计数器值增加1(SP5，SP6)，b相位下方导通时间小于最少导通时间Tmin，比较c上的下方导通时间和最少导通时间Tmin，如果c上的下方导通时间比最少导通时间Tmin大时对有效相位个数进行计算的计数器(cnt)的值增加1。
然后，相位下方开关元件的导通时间比最少导通时间有大相位2个以上时，把现行检测的电流值进行数字化，并作为电流数据进行储存的过程SP9、SP10。
另外，相位下方开关元件的导通时间比最少导通时间有大相位1个以下时，用于测值代替现行检测的电流值并作为电流数据进行储存的过程SP9、SP11。
请参阅图6所示，首先，对控制相位下方开关的导通的波形幅度调制信号的功率比，进行计算电压值的阶段SP21后，利用上述电压值和电机常数及以前状态的电流和感应电流，预测电流值，然后把电流预测值作为电流数据进行储存。
上述电流预测值根据下方公式2进行计算公式2id(n)iq(n)=TLVd(n-1)Vq(n-1)+1-RTLWT-WT1-RTLid(n-1)iq(n-1)-TeL01]]>知道以前阶段的电机输出电压、电机的常数、电流、感应电流的值，就可以预测下一个阶段的电流值，这种反映电机状态的预测电流值与实际电机的电流值相近。
如果总是使用预测值，因累积的误差就不能控制电机。但实际使用电机预测值的部分为如图4的电压矢量图中，V2、V4、V6主要适用的部分，用圆圈作标记部分中使用。
所以，在一个旋转中，只有几个步骤使用预测电流，就可以在电压的全部范围使用。
上述如此结构构成的本发明无刷直流电机的变极器电流检测方法的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种无刷直流电机的变极器电流检测方法，适用于开关元件形成的变极器，发生在三相交流电压控制的无刷直流电机中，其特征在于其包括以下步骤为了储存有效电流检测相位个数，对计数器进行初始化的过程；对该可以进行有效电流检测的下方开关元件的最少导通时间，进行设定的过程；对各相位下方开关元件的导通时间进行检测，其各相位的导通时间与最少导通时间进行比较的过程；相位下方开关元件的导通时间比最少导通时间有大相位2个以上时，现行检测电流的值，进行数字化作为电流数据进行储存的过程；以及相位下方开关元件的导通时间比最少导通时间有大相位1个以下时，不使用现检测出的电流值而用电流预测值，作为电流数据进行储存的过程。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机的变极器电流检测方法，其特征在于其中所述的相位下方开关元件的导通时间比最少导通时间有大相位1个以下时，不使用现检测出的电流值而用电流预测值，作为电流数据进行储存的过程包括以下步骤控制相位下方开关的导通的波形幅度的调制信号的功率比，计算电压值的阶段；以及利用上述电压值和电机常数及以前状态的电流和感应电流预测电流值进行储存的阶段。
3.根据权利要求2所述的无刷直流电机的变极器电流检测方法，其特征在于其中所述的电流预测值由下面公式演算id(n)iq(n)=TLVd(n-1)Vq(n-1)+1-RTLWT-WT1-RTLid(n-1)iq(n-1)-TeL01]]>
全文摘要
本发明是关于一种无刷直流电机的变极器电流检测方法，其对变极器的下方开关元件的最少导通时间进行缩短。该方法包括下列步骤对计数器进行初始化的过程；对下方开关元件最少导通时间进行设定的过程；检测各相下方开关元件的导通时间，各相的导通时间与最少导通时间进行比较的过程；以及如果相的下方开关元件的导通时间大于最小导通时间的相位两个以上，对当前检测的电流值进行数字化，并作为电流的数据进行储存，而如果相的下方开关元件的导通时间大于最小导通时间的相位一个以下，用电流预测值代替现行检测的电流值并作为电流数据进行储存。
文档编号G01R19/00GK1755384SQ200410081118
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月30日 优先权日2004年9月30日
发明者金太京, 杨顺裴, 赵官烈 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司