1] 圖7所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的控制裝置中位置檢測(cè)電路的RC濾波網(wǎng)絡(luò)幅 頻特性曲線圖；
[0042] 圖8所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的控制裝置中位置檢測(cè)電路的RC濾波網(wǎng)絡(luò)相 頻特性曲線圖；
[0043] 圖9所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的控制裝置中位置檢測(cè)電路的比較器輸出波 形圖；
[0044] 圖10所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的控制裝置中位置檢測(cè)電路的中性點(diǎn)N電壓 波形圖；
[0045] 圖11所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的電機(jī)的定子繞組的H相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形 圖；
[0046] 圖12所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的電機(jī)的定子繞組的H相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中在無(wú)鐵芯盤式電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，采用位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置 時(shí)，導(dǎo)致電機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能不穩(wěn)定、成本高等技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了采用無(wú)轉(zhuǎn)子位 置傳感器控制技術(shù)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，從而可W避免了上述現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，提高 了電機(jī)整機(jī)性能的可靠性，降低了成本。
[0048] 為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作 進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0049] 請(qǐng)參見圖1，其所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的用于控制電機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0050] 該控制裝置，用于控制電機(jī)，在本實(shí)施例中特別適用于無(wú)鐵芯盤式電機(jī)，但本發(fā)明 并非局限于此。所述電機(jī)包括定子繞組110與轉(zhuǎn)子120,該控制裝置包括：逆變電路210,與 所述定子繞組110連接，用于向定子繞組110提供相電壓；位置檢測(cè)電路220,與所述定子 繞組110連接，用于檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子120的位置，將所述位置信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；控制器230， 分別與所述位置檢測(cè)電路220和所述逆變電路210連接，接收所述位置檢測(cè)電路220轉(zhuǎn)換 的電信號(hào)，且根據(jù)所述電信號(hào)控制所述逆變電路210向所述定子繞組110提供相電壓，使得 所述定子繞組110產(chǎn)生磁場(chǎng)變化，從而驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子120轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0051] 利用該控制裝置進(jìn)行電機(jī)控制，采用無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳感器控制技術(shù)，無(wú)需?？诎惭b 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，送樣無(wú)需增加硬件成本就可W做到精確檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)速的精確控制，不僅節(jié)省了電機(jī)整機(jī)的成本，而且提高了整機(jī)效率和穩(wěn)定性。
[0052] 在本發(fā)明實(shí)施例中，所述位置檢測(cè)電路根據(jù)所述定子繞組的相電感確定所述轉(zhuǎn)子 的位置。
[0053] 具體而言，其工作原理是借助于對(duì)與電機(jī)轉(zhuǎn)子位置有關(guān)量的檢測(cè)和計(jì)算W獲得電 機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。在本實(shí)施例中，其采用的是連續(xù)型位置檢測(cè)方法，該連續(xù)型位置檢測(cè)方法是 利用電動(dòng)機(jī)相電感的大小來(lái)推算轉(zhuǎn)子位置，如H相無(wú)鐵芯盤式電動(dòng)機(jī)定子每相等效電感與 轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系為：
[0054]
[00巧]
[0056]
[0057] 式中，L。。。是當(dāng)轉(zhuǎn)子d軸與定子a軸重合時(shí)與主磁通對(duì)應(yīng)的a相繞組自感；Lgi是與 漏磁通對(duì)應(yīng)的電感；Lg2是與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)的磁通所對(duì)應(yīng)的自感，且H相對(duì)稱，各相電感值 相同。由式可知Lg。是2 0的函數(shù)，送就意味著在每一個(gè)電周期內(nèi)，電機(jī)每相電感的值都變 化了兩個(gè)周期，所W在一個(gè)電周期內(nèi)每一個(gè)相電感的值都對(duì)應(yīng)著四個(gè)不同的轉(zhuǎn)子位置。
[005引結(jié)合參見圖2的等效電路圖所示，相電壓平衡方程式為：
[0061] 送樣很容易計(jì)算相電感Lg。的值，從而就可W計(jì)算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置即0的大 小，但送要求PWM載波周期盡可能高，送樣才能近似認(rèn)為L(zhǎng)g。在每一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)保持不變。
[0062] 利用電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)直接檢測(cè)轉(zhuǎn)子換相點(diǎn)的方法的濾波程度深，因此所需開關(guān)頻率 比較低，便于產(chǎn)品開發(fā)。
[0063] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述位置檢測(cè)電路根據(jù)檢測(cè)到的未導(dǎo)通的定子繞組中 的感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)確定所述轉(zhuǎn)子的位置。
[0064] 進(jìn)一步的，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述位置檢測(cè)電路根據(jù)所述感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)確定所 述電機(jī)的定子繞組的換相點(diǎn)，再根據(jù)所述換相點(diǎn)確定所述轉(zhuǎn)子的位置。
[0065] 具體而言，在本實(shí)施例中，采用的是離散型位置檢測(cè)，在送種轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法 中，控制器只需位置檢測(cè)電路提供與換相有關(guān)的特殊位置的離散信號(hào)，送為無(wú)位置傳感器 的控制方法提供了便利條件。例如當(dāng)系統(tǒng)采用120°導(dǎo)通類型時(shí)，在每一時(shí)刻只有兩相導(dǎo) 通，而未導(dǎo)通的一相可W用做位置傳感器。典型的方法是檢測(cè)未導(dǎo)通相繞組中的感應(yīng)反電 動(dòng)勢(shì)，稱為"反電動(dòng)勢(shì)法"。
[0066] 根據(jù)檢測(cè)中性點(diǎn)的不同，又可分為兩類：一類是直接檢測(cè)換相點(diǎn)，另一類是檢測(cè) 電機(jī)感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，再滯后30°電角度即為換相點(diǎn)。
[0067] 直接檢測(cè)換相點(diǎn)的方法是通過(guò)對(duì)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算換相點(diǎn)。反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零 檢測(cè)法適用于二二導(dǎo)通、H相六狀態(tài)的控制方式，根據(jù)電機(jī)端電壓或相電壓檢測(cè)未導(dǎo)通相 反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)再延遲30°電角度后進(jìn)行換相。
[0068] 直接檢測(cè)換相點(diǎn)的方法是通過(guò)對(duì)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算換相點(diǎn)。反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零 檢測(cè)法適用于二二導(dǎo)通、H相六狀態(tài)的控制方式，根據(jù)電機(jī)端電壓或相電壓檢測(cè)未導(dǎo)通相 反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)再延遲30°電角度后進(jìn)行換相。
[0069] 結(jié)合參見圖3,其所示為單相繞組驅(qū)動(dòng)電路等效圖，H相端電壓平衡方程為：
[0073] 由于采用的是二二導(dǎo)通方式，所W在每一瞬間只有兩相導(dǎo)通，因此可W推導(dǎo)出電 機(jī)反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方程為：
[0077] 實(shí)際應(yīng)用中將端電壓或相電壓分壓，經(jīng)阻容濾波后得到位置檢測(cè)信號(hào)。
[0078] 在本發(fā)明實(shí)施中，所述控制器230具體用于產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制所述逆變 電路向所述定子繞組提供的相電壓，通過(guò)改變相電壓，改變電機(jī)的功率，在電機(jī)負(fù)載發(fā)生變 化的情況下，提供足夠的輸出功率，保證了電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。在本實(shí)施例中，控制器230可 W是控制芯片也可W是控制電路。
[0079] 在本發(fā)明實(shí)施中，為了電機(jī)電流能達(dá)到峰值，同時(shí)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大，所述 脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的載波頻率在50KHZW上，具體說(shuō)明如下：
[0080] 電機(jī)參數(shù)需要滿足下列關(guān)系式：
[0081] k.231 化>IOR(1)
[0082] 其中f為PWM載波頻率，L為繞組電感，R為繞組直流電阻，k為電感隨頻率的衰減 因子。
[0083]W割草機(jī)電機(jī)為例，L= 2加H，R= 0. 55歐姆左右，取K= 0. 75;根據(jù)關(guān)系式（1)， 可推導(dǎo)出PWM載波頻率f> = 50KHZ左右，載波頻率由于受功率開關(guān)管的頻率和功耗限制需 小于IOOKHz。
[0084] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的載頻設(shè)置在5K~20KHZ，本發(fā)明實(shí)施例采用的頻率在50KHZ W上的超高頻載波，該超高頻載波驅(qū)動(dòng)克服了傳統(tǒng)控制器在無(wú)鐵芯盤式電機(jī)控制中由于相 電流波形不平滑帶來(lái)的許多缺點(diǎn)，包括驅(qū)動(dòng)電流諧波大給控制系統(tǒng)造成電磁干擾，轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)大導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不平穩(wěn)，同時(shí)也會(huì)引起震動(dòng)噪聲；因此，大大降低了電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn) 定性和可靠性，W及產(chǎn)品的使用壽命。在本發(fā)明中，采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，當(dāng)直流電源電壓發(fā) 生變化或者電機(jī)負(fù)載發(fā)生波動(dòng)時(shí)，無(wú)鐵芯盤式電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持相對(duì)恒定，即轉(zhuǎn)速在允許可 接受范圍內(nèi)波動(dòng)。
[00財(cái)在本發(fā)明實(shí)施中，所述逆變電路的載波頻率在50KHZW上，具體理由如上，在此不 再賞述。