專利名稱：電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的誤差的補(bǔ)償，具體地說(shuō)，但不限于，涉及開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的誤差的補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻系統(tǒng)的特性和運(yùn)行在本領(lǐng)域中是公知的，并且在例如“Thecharacteristics，design and application of switched reluctance motors anddrives”(開關(guān)磁阻電機(jī)和電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特性、設(shè)計(jì)及應(yīng)用，Stephenson和Blake，PCIM’93，Nürnberg，1993年6月21日至24日，在此引入作為參考)中進(jìn)行了說(shuō)明。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一般處理可以在例如“ElectronicControl of Swithced Reluctance Machines”(開關(guān)磁阻電機(jī)的電子控制，TJE Miller，Newnes，2001年)的各種教科書中找到。圖1以示意圖的形式示出了一種典型的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，其中開關(guān)磁阻電機(jī)12驅(qū)動(dòng)負(fù)載19。輸入直流電源11既可以是電池，也可以是經(jīng)整流和濾波后的交流電源。由電源11提供的直流電壓在電子控制單元14的控制下通過(guò)電力變換器13在電機(jī)12的相繞組16之間切換。
該切換必須與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度正確同步以便電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)正確運(yùn)行，通常采用轉(zhuǎn)子位置傳感器(‘rpt’)15來(lái)提供對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的角位置的信號(hào)。rpt 15是一種輸出二進(jìn)制信號(hào)(其在每個(gè)電機(jī)相周期具有兩次轉(zhuǎn)變并以電機(jī)的電循環(huán)為周期)的設(shè)備。所述轉(zhuǎn)變可以指示電機(jī)的電循環(huán)中的事件，例如出現(xiàn)最大和最小電感，或者指示非常接近此類事件(對(duì)于該事件來(lái)說(shuō)，將采取控制動(dòng)作)的位置。與通常用在伺服系統(tǒng)(其要求很高的位置精度)上的更加準(zhǔn)確的解算器或編碼器相比，此類設(shè)備相對(duì)便宜。
許多不同的電力變換器拓?fù)涫枪?，以上引用的Stephenson的論文中討論了其中的幾種。圖2示出了用于多相系統(tǒng)的一個(gè)單相的最常用的一種布置，其中電機(jī)的相繞組16在母線26和27之間與兩個(gè)開關(guān)裝置21和22串聯(lián)。母線26和27共同稱為變換器的“直流聯(lián)絡(luò)線”。能量恢復(fù)二極管23和24與繞組相連，以便當(dāng)開關(guān)21和22打開時(shí)允許繞組電流回流到直流聯(lián)絡(luò)線。電阻器28與下面的開關(guān)22串聯(lián)以提供電流反饋信號(hào)。直流聯(lián)絡(luò)線之間連接有被稱為“直流聯(lián)絡(luò)線電容器”的電容器25以提供或吸收直流聯(lián)絡(luò)線電流的任何交流分量(即所謂的“紋波電流”)，這些交流分量不能從電源流出或返回電源。實(shí)際上，電容器25可以包括若干個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)的電容器并且，當(dāng)使用并聯(lián)時(shí)，某些部件可以分布在整個(gè)變換器中。多相系統(tǒng)通常使用若干并聯(lián)的圖2所示的“相腳”(phase legs)來(lái)激勵(lì)電機(jī)的各相?？梢允褂脝为?dú)的和/或非侵入的電流檢測(cè)器，而不使用電流測(cè)量電阻器。
開關(guān)磁阻電機(jī)的相電感周期是該相(或每相)的電感變化周期，例如當(dāng)轉(zhuǎn)子極與各自相應(yīng)的定子極完全對(duì)齊時(shí)最大值之間的周期。圖3(a)示出了相的電感曲線的理想化形狀。實(shí)際上，在Lmin和Lmax處的銳角是圓滑的，這是由于磁通發(fā)散以及磁路飽和的緣故。電感的最大值還將與電流相關(guān)。盡管如此，該曲線對(duì)于說(shuō)明電機(jī)的一般行為還是很有用的。如以上引用的Stephenson的論文中更加詳細(xì)說(shuō)明的那樣，最大電感區(qū)Lmax以一對(duì)轉(zhuǎn)子極與一對(duì)定子極完全對(duì)齊時(shí)的轉(zhuǎn)子位置為中心。圖3(b)中的3相、6極定子、4極轉(zhuǎn)子電機(jī)示出了這種情況。類似地，最小電感區(qū)Lmin對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子上的極間軸線與定子極軸線對(duì)齊時(shí)的位置，如圖3(c)所示。
開關(guān)磁阻電機(jī)的性能部分取決于根據(jù)轉(zhuǎn)子位置來(lái)準(zhǔn)確定時(shí)相激勵(lì)。通常使用轉(zhuǎn)子位置傳感器15(其在圖1中簡(jiǎn)要地示出，諸如安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)齒形盤，其與安裝在定子上的光學(xué)或磁傳感器配合使用)來(lái)完成轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)。生成指示相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)子位置的脈沖序列并將其提供給控制電路，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的相激勵(lì)。通常，1相和2相系統(tǒng)使用單個(gè)傳感器；3相系統(tǒng)使用3個(gè)傳感器；4相系統(tǒng)使用4個(gè)或者2個(gè)傳感器。在3相或更多相的系統(tǒng)中偶爾使用僅使用1個(gè)傳感器的較簡(jiǎn)單的布置。此類位置傳感器比例如解算器或編碼器具有差得多的分辨率，但是具有低得多的成本。雖然可以使用高度精確的傳感器，但所涉及的成本對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(特別是小型、低成本電機(jī)調(diào)速系統(tǒng))的總體成本具有顯著影響。
圖4以示意圖的形式示出了用于3相系統(tǒng)的此類轉(zhuǎn)子位置傳感器(rpt)的基本組件。旋轉(zhuǎn)體(vane)40具有多個(gè)齒(其等于轉(zhuǎn)子極的數(shù)量)并均衡分布，以便在三個(gè)傳感器的輸出端提供相等的傳號(hào)空號(hào)比。各傳感器在旋轉(zhuǎn)體的周圍以一定角度(其對(duì)應(yīng)于各相的電感分布(profile)的位移角)分布并通常相對(duì)于定子極放置，以便分別在Lmin和Lmax處提供上升和下降邊沿。這導(dǎo)致來(lái)自傳感器的信號(hào)與各相的電感分布具有如圖5所示的關(guān)系。如上所述，rpt 15是一種輸出二進(jìn)制信號(hào)(其在每個(gè)電機(jī)相具有兩次轉(zhuǎn)變并以電機(jī)的電循環(huán)為周期)的設(shè)備。所述轉(zhuǎn)變可以指示電機(jī)的電循環(huán)中的事件，例如出現(xiàn)最大和最小電感，或者指示非常接近此類事件(對(duì)于該事件來(lái)說(shuō)，將采取控制動(dòng)作)的位置。通常，控制系統(tǒng)使用這些信號(hào)來(lái)生成正確時(shí)刻以便激勵(lì)電機(jī)的各繞組。由于電機(jī)的性能嚴(yán)格取決于此類激勵(lì)的準(zhǔn)確性，因此，準(zhǔn)確制造并對(duì)齊rpt的各組件十分重要。
在rpt中通常可以找到幾種誤差來(lái)源。旋轉(zhuǎn)體的傳號(hào)空號(hào)比明顯會(huì)影響輸出信號(hào)的傳號(hào)空號(hào)比(盡管該關(guān)系不是完全簡(jiǎn)單明了的)，因?yàn)樗躵pt中使用的某一類型的傳感器的特性的影響。例如，如果傳感器為光學(xué)類型，則它將具有有限的光束寬度。這將不同程度地影響信號(hào)，具體取決于轉(zhuǎn)變是從發(fā)射到遮蔽還是相反。如果傳感器為霍爾效應(yīng)類型，則鐵磁旋轉(zhuǎn)體的進(jìn)入邊的鄰近將引起磁通的邊緣效應(yīng)并早于預(yù)期進(jìn)行切換。此外，這兩種類型的傳感器都會(huì)經(jīng)受磁滯效應(yīng)，使信號(hào)輸出產(chǎn)生變化(取決于旋轉(zhuǎn)的方向)。為了抵消這些效應(yīng)，公知的是調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的物理傳號(hào)空號(hào)比以便提供更接近統(tǒng)一傳號(hào)空號(hào)比的傳感器輸出。還公知的是偏移轉(zhuǎn)子上旋轉(zhuǎn)體的對(duì)齊以便至少部分地補(bǔ)償磁滯、磁化精度、光束寬度和/或邊緣效應(yīng)。盡管如此，通常不可能同時(shí)補(bǔ)償所有的誤差，因此在輸出信號(hào)中通常至少繼續(xù)存在某些誤差。
但是，這些誤差只是問(wèn)題的一部分。從圖4中可以看到，傳感器相對(duì)于定子的絕對(duì)位置以及其相對(duì)于其他傳感器的相對(duì)位置都將影響RPTA、RPTB和RPTC信號(hào)的相位(相對(duì)于它們的相的電感分布)。因此，已開發(fā)出各種方法來(lái)減小傳感器組件(其通常排列在印制電路板上)布置中的制造誤差。例如，US 5877568和US 6661140都公開了改進(jìn)傳感器與定子對(duì)齊的方法，雖然代價(jià)是增加了額外的組件和制造過(guò)程。
類似地，旋轉(zhuǎn)體相對(duì)于各轉(zhuǎn)子極的對(duì)齊會(huì)影響rpt信號(hào)與各自的電感分布的相位關(guān)系。US 5786646中公開了減小這種誤差的一種公知方法，它使用專門設(shè)計(jì)的夾緊環(huán)和適當(dāng)?shù)墓ぞ邔⑿D(zhuǎn)體與各轉(zhuǎn)子極以公知的關(guān)系進(jìn)行固定。
這些方法雖然至少在某種程度上改進(jìn)了rpt輸出的質(zhì)量，但在增加的組件、制造過(guò)程和/或安裝成本方面卻很昂貴。雖然這在小批量制造的高價(jià)值電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中是可以接受的，但對(duì)于用在例如家用電器或汽車系統(tǒng)中的低成本、大批量電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這不是所希望的。盡管如此，此類低成本系統(tǒng)還是需要準(zhǔn)確的rpt信號(hào)以產(chǎn)生它們所需的高輸出。因此，需要一種以可重復(fù)和節(jié)省成本的方式來(lái)補(bǔ)償rpt信號(hào)中的誤差的方法。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，實(shí)際上并不需要具有如圖4中實(shí)例化的物理rpt。通過(guò)使用軟件算法來(lái)預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子位置的方法已經(jīng)被開發(fā)出來(lái)。這些方法在本領(lǐng)域中被稱為“無(wú)傳感器”方法，盡管在實(shí)際中它們都需要某種傳感器來(lái)提供來(lái)自電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的反饋信號(hào)，以便提供數(shù)據(jù)給算法。通常，如US 6586903(Moriarty)中所公開的，需要相電流測(cè)量值，并且如US5467025(Ray)中所公開的，還需要電壓或磁鏈的測(cè)量值?？梢杂枚喾N方法測(cè)量電流，例如，通過(guò)如圖1中標(biāo)號(hào)18所示的非侵入式獨(dú)立設(shè)備，或通過(guò)如圖2中電阻器28所示的非獨(dú)立設(shè)備來(lái)測(cè)量。盡管在某些電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，電流測(cè)量值已經(jīng)被提供用于開關(guān)設(shè)備的過(guò)流保護(hù)，并且還可能用于斬波控制，但小型電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可能并不需要它們，因?yàn)殡娏鞅幌嗬@組的電阻有阻礙地限制并且電壓在開關(guān)間下降。在此類電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，尤其是低壓電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，包含電流敏感電阻器將對(duì)性能產(chǎn)生正面損害，盡管獨(dú)立的電流傳感器可能被排除在成本考慮之外。因此，低成本、低電壓的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者被阻止使用無(wú)傳感器位置檢測(cè)，并且被迫接受物理rpt所施加的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各實(shí)施例的方法和裝置在附帶的獨(dú)立權(quán)利要求中定義。在從屬權(quán)利要求中引用了某些優(yōu)選特點(diǎn)。
此處討論的技術(shù)與解算器或編碼器系統(tǒng)中使用的補(bǔ)償截然不同。此類系統(tǒng)在機(jī)械旋轉(zhuǎn)方面具有高分辨率。通過(guò)在兩個(gè)位置讀取(比如說(shuō))編碼器輸出并記錄其輸出中的偏差，可以完成對(duì)它們相對(duì)于軸的周向未對(duì)齊的補(bǔ)償。這可能需要對(duì)位置進(jìn)行很少的計(jì)數(shù)，但從不小于編碼器的分辨率。但是，本發(fā)明允許糾正遠(yuǎn)小于rpt的分辨率的誤差(但該誤差就電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能而言仍然是很顯著的)。
本發(fā)明的各實(shí)施例有效地將來(lái)自rpt的輸出與無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法的輸出進(jìn)行比較以確定rpt信號(hào)中的誤差。此比較可以在制造過(guò)程結(jié)束時(shí)進(jìn)行。然后，所述誤差被載入電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，以便當(dāng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在其預(yù)定應(yīng)用中正常運(yùn)行時(shí)，其由來(lái)自rpt(其已被補(bǔ)償誤差)的信號(hào)來(lái)控制。來(lái)自rpt的信號(hào)和無(wú)傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)算法的信號(hào)通常同時(shí)有效地產(chǎn)生。
在一特定形式中，將來(lái)自轉(zhuǎn)子位置傳感器的第一信號(hào)與來(lái)自無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法的第二信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生誤差值。
通常，所述電機(jī)將由其自己的控制裝置來(lái)控制，并且優(yōu)選地，所述誤差值被存儲(chǔ)在該控制裝置中，以便用于補(bǔ)償轉(zhuǎn)子位置傳感器誤差。進(jìn)而，所述無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法也可以被存儲(chǔ)在所述控制裝置中。以這種方式，校準(zhǔn)技術(shù)是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分。然后，在電機(jī)被制成之后的任何時(shí)間都可以執(zhí)行誤差的確定，例如，在其被運(yùn)到運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)之后。這使得本發(fā)明對(duì)于重復(fù)校準(zhǔn)非常有用，而不是簡(jiǎn)單地作為制造后立即補(bǔ)償誤差的一次性技術(shù)。但是，所述方法也可以與控制軟件(專用于電機(jī)的運(yùn)行)分開執(zhí)行。
在根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例來(lái)確定誤差中，所述電機(jī)可以作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)來(lái)運(yùn)行。其可以是旋轉(zhuǎn)電機(jī)或線性電機(jī)。
本發(fā)明還擴(kuò)展到包括根據(jù)本發(fā)明的裝置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及具有運(yùn)動(dòng)部件(相對(duì)于該部件來(lái)布置rpt以產(chǎn)生所述第一信號(hào))的電機(jī)。


本發(fā)明可以以多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中的一些方法將通過(guò)實(shí)例的方式并參考附圖進(jìn)行說(shuō)明，這些附圖是圖1示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；圖2示出了圖1的變換器的一個(gè)相的已知拓?fù)洌粓D3(a)示出了作為轉(zhuǎn)子角度的函數(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)的電感分布；圖3(b)示出了轉(zhuǎn)子處于完全對(duì)齊(Lmax)位置時(shí)的開關(guān)磁阻電機(jī)的示意圖；圖3(c)示出了轉(zhuǎn)子處于完全未對(duì)齊(Lmin)位置時(shí)的開關(guān)磁阻電機(jī)的示意圖；圖4示出了用于3相系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的各部件；圖5示出了電感分布與用于圖4的傳感器的傳感器信號(hào)之間的關(guān)系；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置。
具體實(shí)施例方式
將要說(shuō)明的示例性實(shí)施例使用處于電機(jī)模式的3相開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，但是無(wú)論該調(diào)速系統(tǒng)處于電機(jī)模式還是發(fā)電模式(即分別產(chǎn)生作為轉(zhuǎn)矩或力或作為電功率的輸出)，可以使用任何相數(shù)。
參考圖6，如圖1所示的開關(guān)磁阻(“SR”)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)被建立以便與誤差檢測(cè)單元64一起運(yùn)行。如圖1所示的rpt通常與圖5所示的電機(jī)的各相的電感周期具有輸出關(guān)系。如圖5所示，rpt在二進(jìn)制輸出狀態(tài)之間具有兩次轉(zhuǎn)變，并且來(lái)自rpt的信號(hào)被提供給誤差檢測(cè)單元64以及電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制系統(tǒng)14。誤差檢測(cè)單元64能夠借助電流傳感器18來(lái)確定電機(jī)的至少一個(gè)相中的電流。來(lái)自與其他各相關(guān)聯(lián)的其他電流傳感器的信號(hào)可以被可選地提供給誤差檢測(cè)單元64。
圖6示出了與負(fù)載19相連的電機(jī)。實(shí)際上，該負(fù)載可以被省略以便于測(cè)試。可替代地，該負(fù)載可以是連接到軸的簡(jiǎn)單飛輪以便增加慣性并減小速度波動(dòng)，或者其可以是需要來(lái)自電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的常規(guī)負(fù)載。在后者的情況中，增加的相電流可以允許更準(zhǔn)確地確定轉(zhuǎn)子位置，從而更準(zhǔn)確地確定rpt中的誤差。如果測(cè)試將在發(fā)電模式下進(jìn)行，則負(fù)載19必須能夠提供轉(zhuǎn)矩給SR電機(jī)12。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)12通過(guò)其自己的電力變換器13使用控制單元14來(lái)運(yùn)行，以響應(yīng)來(lái)自rpt 15的信號(hào)。于是不需要向控制單元14提供電流反饋。同時(shí)，誤差檢測(cè)單元64使用算法所需的任何反饋信號(hào)來(lái)運(yùn)行無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法。通常，這些信號(hào)將包括來(lái)自電流檢測(cè)器18的相電流反饋。這些信號(hào)還可以包括直流聯(lián)絡(luò)線電壓或施加的相電壓。
可以使用的無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法的實(shí)例包括如EPA 0573198(Ray)中描述的預(yù)測(cè)器/校正器方法；如EPA 1014556(Green)中描述的診斷脈沖方案；如EPA 0780966(Watkins)或EPA 1109309(Moriarty)中描述的電流波形檢測(cè)算法；電感分布詢問(wèn)算法等。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚的是，無(wú)傳感器檢測(cè)的確切方法并不適合本發(fā)明。
當(dāng)電機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行并從無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法獲得了可靠的位置估計(jì)時(shí)，誤差檢測(cè)單元能夠?qū)⒐烙?jì)的位置與同時(shí)由rpt產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行比較以便形成誤差估計(jì)。該誤差然后通過(guò)數(shù)據(jù)總線66被發(fā)送給控制單元14并存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)中。當(dāng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)隨后在其預(yù)期的應(yīng)用中運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)使用存儲(chǔ)的誤差來(lái)補(bǔ)償rpt的輸出并提供來(lái)自電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的改進(jìn)的性能。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，在無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法的影響下，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)通過(guò)控制系統(tǒng)14來(lái)運(yùn)行。如前所述，來(lái)自此算法和來(lái)自rpt的信號(hào)都被提供給誤差檢測(cè)單元64并產(chǎn)生誤差估計(jì)。
因此，圖6所示的裝置可以被用于電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在其制造結(jié)束時(shí)的一次性分析，以便確定rpt系統(tǒng)中的(多個(gè))誤差并提供一種永久地補(bǔ)償這些誤差的裝置。這可以在沒(méi)有額外或?qū)Ｓ貌考那闆r下實(shí)現(xiàn)。不需要永久安裝的電流傳感器。與尋求最小化rpt信號(hào)中的誤差的現(xiàn)有技術(shù)方法不同，本發(fā)明接受此類誤差發(fā)生并對(duì)它們進(jìn)行補(bǔ)償，以便最優(yōu)化電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能。
誤差值可以被存儲(chǔ)并用于所有的相以節(jié)省分析時(shí)間，或者所述過(guò)程可以在電機(jī)12的第二或更多相中重復(fù)，以便產(chǎn)生并存儲(chǔ)若干讀數(shù)(其可以被平均)或者每個(gè)相的一個(gè)單獨(dú)的誤差值。類似地，該過(guò)程可以僅在rpt信號(hào)的一次轉(zhuǎn)變中執(zhí)行，或在多次或全部轉(zhuǎn)變中執(zhí)行，使得可以計(jì)算平均誤差或者存儲(chǔ)與每個(gè)信號(hào)邊沿關(guān)聯(lián)的實(shí)際誤差。
然后，從執(zhí)行的rpt校準(zhǔn)得出的已存儲(chǔ)誤差值(多個(gè))被電機(jī)控制單元施加到實(shí)際rpt信號(hào)轉(zhuǎn)變以便補(bǔ)償信號(hào)中的固有誤差。對(duì)數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，一旦基本rpt校準(zhǔn)已被執(zhí)行，rpt信號(hào)中的誤差補(bǔ)償可以用多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可以包括例如在rpt信號(hào)中的上升邊沿和下降邊沿進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
可以理解的是，誤差的補(bǔ)償可以在轉(zhuǎn)子角域或時(shí)域中完成，并且在兩者之間的選擇將受主系統(tǒng)所使用的特定控制實(shí)施方式的影響。但是，最終目標(biāo)仍然是確保控制(多個(gè))相繞組的開關(guān)在正確的時(shí)刻操作，并且該操作不會(huì)受(多個(gè))rpt信號(hào)中的任何誤差的影響。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解，誤差檢測(cè)單元64可以與電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制系統(tǒng)14(見(jiàn)圖1)集成(在較大或較小程度上)。因此，可以利用控制系統(tǒng)的處理能力來(lái)執(zhí)行必要的計(jì)算并存儲(chǔ)rpt誤差的結(jié)果值。如果rpt的設(shè)置在維護(hù)或修理期間被擾亂，則此實(shí)施例將允許電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在其應(yīng)用中被重新校準(zhǔn)。重新校準(zhǔn)操作會(huì)提供一組新的誤差，其將被存儲(chǔ)并隨后用于rpt輸出信號(hào)的補(bǔ)償。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以在不偏離本發(fā)明的情況下改變所披露的布置，特別是誤差檢測(cè)單元中的算法的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。還顯而易見(jiàn)的是，雖然根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)描述了上述技術(shù)，但是上述技術(shù)可以用于在其控制中使用轉(zhuǎn)子位置信息的任何電機(jī)。進(jìn)而，雖然本發(fā)明的各實(shí)施例同時(shí)使用由rpt和無(wú)傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)算法所產(chǎn)生的信號(hào)，但是可以通過(guò)在單獨(dú)等效周期中分別使用每個(gè)位置確定系統(tǒng)運(yùn)行電機(jī)來(lái)執(zhí)行誤差確定。
此外，雖然根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明同樣適用于具有軌道形式的定子和在其上運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件的線性電機(jī)。在本領(lǐng)域中使用的“轉(zhuǎn)子”一詞同時(shí)指旋轉(zhuǎn)電機(jī)和線性電機(jī)的可運(yùn)動(dòng)部件并且在本文中也應(yīng)按照這種方式理解。因此，以上通過(guò)實(shí)例方式對(duì)若干實(shí)施例進(jìn)行了描述并且并非出于限制目的。本發(fā)明旨在僅由以下權(quán)利要求的范圍來(lái)限制。
權(quán)利要求
1.一種確定轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出中的誤差的方法，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器提供第一信號(hào)，所述方法包括運(yùn)行電機(jī)以便產(chǎn)生所述第一信號(hào)，并且從無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法產(chǎn)生指示所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的第二信號(hào)；以及將所述第一和第二信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生與所述第一信號(hào)相關(guān)的誤差值。
2如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)子位置傳感器提供二進(jìn)制第一信號(hào)并相對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子來(lái)布置，以便在相電感周期中的所述二進(jìn)制第一信號(hào)中產(chǎn)生不超過(guò)兩次轉(zhuǎn)變。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其中所述電機(jī)由控制裝置來(lái)控制，所述方法進(jìn)一步包括將所述誤差值存儲(chǔ)在所述控制裝置中。
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法被存儲(chǔ)在所述控制裝置中。
5.如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的方法，其中相對(duì)于來(lái)自所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述第一信號(hào)，所述誤差值被用作誤差補(bǔ)償。
6.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)確定所述誤差時(shí)，所述電機(jī)作為發(fā)電機(jī)來(lái)運(yùn)行。
7.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)確定所述誤差時(shí)，所述電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)來(lái)運(yùn)行。
8.如權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法從包括預(yù)測(cè)器/校正器模型、診斷脈沖方案、電流波形檢測(cè)算法以及電感分布詢問(wèn)算法的組中來(lái)選擇。
9.一種用于確定轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出中的誤差的裝置，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器提供第一信號(hào)，所述裝置包括存儲(chǔ)有無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法的裝置，所述算法可以產(chǎn)生指示轉(zhuǎn)子位置的第二信號(hào)；以及控制裝置，所述控制裝置用于運(yùn)行電機(jī)以便產(chǎn)生所述第一和第二信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9中所述的裝置，包括用于將所述第一和第二信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生與所述第一信號(hào)相關(guān)的誤差值的裝置。
11.如權(quán)利要求10中所述的裝置，其中所述用于運(yùn)行電機(jī)的控制裝置可以存儲(chǔ)所述誤差值。
12.如權(quán)利要求11中所述的裝置，其中所述存儲(chǔ)有無(wú)傳感器位置檢測(cè)算法的裝置是所述用于運(yùn)行電機(jī)的控制裝置的一部分。
13.如權(quán)利要求10、11或12中所述的裝置，其中相對(duì)于來(lái)自所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的所述第一信號(hào)，所述控制裝置可以將所述誤差值用作誤差補(bǔ)償。
14.如權(quán)利要求9至13中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述控制裝置可以將所述電機(jī)作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)來(lái)運(yùn)行。
15.如權(quán)利要求9至14中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)子位置傳感器提供二進(jìn)制第一信號(hào)并相對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子來(lái)布置，以便在所述電機(jī)的相電感周期中的所述二進(jìn)制信號(hào)中產(chǎn)生不超過(guò)兩次轉(zhuǎn)變。
16.一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述裝置包括如權(quán)利要求9至15中任一權(quán)利要求所述的裝置以及具有運(yùn)動(dòng)部件的電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器相對(duì)于該運(yùn)動(dòng)部件來(lái)布置以便產(chǎn)生所述第一信號(hào)。
全文摘要
一種電機(jī)，所述電機(jī)具有提供輸出信號(hào)給控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器。所述輸出信號(hào)包含由于元件缺陷和制造缺點(diǎn)而造成的誤差。本發(fā)明公開了一種方法，其能夠通過(guò)使用位置檢測(cè)算法來(lái)確定所述信號(hào)中的所述誤差，以便提供對(duì)所述電機(jī)的所述控制系統(tǒng)的補(bǔ)償。所述補(bǔ)償可以被存儲(chǔ)在所述控制系統(tǒng)中，并被用來(lái)提高所述傳感器輸出信號(hào)的精度，從而改進(jìn)所述電機(jī)的輸出。
文檔編號(hào)H02P6/14GK1719719SQ20051008075
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
發(fā)明者P·M·莫里亞蒂, M·L·麥克萊蘭, M·P·坦卡德 申請(qǐng)人:開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)有限公司