电机驱动装置和电机
阅读：235发布：2020-05-12
专利汇可以提供电机驱动装置和电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 电机 驱动装置和电机。所述电机驱动装置用于 驱动电机 启动并运行。本发明根据时序控制 信号 生成 脉宽调制 信号以调节三相逆变器的相 电流 ，使得三相逆变器的相电流跟随脉宽调制信号变化，并通过检测不同 电压 矢量区间内三相逆变器的相电流的由零上升至预定的第一 阈值 的时间以确定所述 转子 的初始 位置 ，从而完成对电机的静音启动。，下面是电机驱动装置和电机专利的具体信息内容。
1.一种电机驱动装置，所述电机包括三相逆变器，其特征在于，所述电机驱动装置包括：
控制电路，被配置为根据时序控制信号生成脉宽调制信号，所述脉宽调制信号通过控制所述三相逆变器中开关管的导通和关断，以调节所述三相逆变器的相电流，所述脉宽调制信号在第二时序区间具有变化的第二占空比；
其中，所述三相逆变器的相电流由第一阈值下降到零的时间长度为所述第二时序区间。
2.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，具有所述第二占空比的所述脉宽调制信号用以增大所述第二时序区间的时间长度。
3.根据权利要求2所述的电机驱动装置，其特征在于，所述第二时序区间在所述三相逆变器的相电流切换之前结束。
4.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述控制电路被配置为控制所述脉宽调制信号在所述三相逆变器的相电流上升至所述第一阈值时切换到所述第二占空比以使得所述三相逆变器的相电流逐步下降至零。
5.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述第二占空比为逐渐下降的值。
6.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述脉宽调制信号在第一时序区间具有第一占空比，其中，所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的时间长度为所述第一时序区间。
7.根据权利要求6所述的电机驱动装置，其特征在于，所述第一占空比为固定值，设置的范围为0.5-1。
8.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括电流检测电路，用于采样所述三相逆变器的相电流并生成比较信号。
9.根据权利要求8所述的电机驱动电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：
采样电路，用于采样所述三相逆变器的相电流以获取电流采样信号；
第一比较器，用于比较所述电流采样信号和所述第一阈值以输出所述比较信号。
10.根据权利要求9所述的电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动装置还包括：
位置检测电路，被配置为根据所述比较信号检测在所述三相逆变器的每两相依次导通时所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的最小时间长度信号，以确定转子的初始位置信息；
所述控制电路根据所述转子的初始位置信息调整时序控制信号，并控制所述三相逆变器完成对所述电机的启动。
11.根据权利要求8所述的电机驱动装置，其特征在于，所述控制电路根据所述比较信号控制所述脉宽调制信号由所述第一占空比切换到所述第二占空比。
12.根据权利要求10所述的电机驱动装置，其特征在于，在所述电机工作在静止状态时所述位置检测电路开始工作。
13.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述控制电路包括可编程控制器。
14.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述控制电路包括：
时序控制电路，用于生成所述时序控制信号，所述时序控制信号用于限定所述三相逆变器的相电流对应的电压矢量区间；
调制电路，用于根据所述时序控制信号输出所述脉宽调制信号；
驱动电路，用于根据所述脉宽调制信号控制所述三相逆变器。
15.根据权利要求14所述的电机驱动装置，其特征在于，所述调制电路包括：
方波信号生成电路，用于在第一时序区间生成具有第一占空比的方波信号，在所述第二时序区间生成具有所述第二占空比的方波信号；
逻辑电路，接收所述时序控制信号和所述方波信号输出所述脉宽调制信号。
16.根据权利要求15所述的电机驱动电路，其特征在于，所述方波信号生成电路包括：
参考电压生成电路，用于生成参考电压；
斜坡信号生成电路，用于生成斜坡信号；
第二比较器，用于比较所述参考电压和所述斜坡信号输出所述方波信号；
其中，所述参考电压在所述第一时序区间内与所述第一占空比对应，在所述第二时序区间内与所述第二占空比对应。
17.根据权利要求16所述的电机驱动装置，其特征在于，所述参考电压在所述第一时序区间为第一固定值，在第二时序区间为逐渐减小的值。
18.根据权利要求16所述的电机驱动装置，其特征在于，所述参考电压生成电路包括：
电容；
充电电路，用于在不同所述电压矢量区间的间隙给所述电容充电以生成具有第一固定值的参考电压；
放电电路，用于在所述第二时序区间将所述参考电压由所述第一固定值逐渐减小。
19.根据权利要求10所述的电机驱动装置，其特征在于，所述位置检测电路包括：
计时电路，用于在所述三相逆变器的相电流起始时刻开始计时，直至接收到有效的所述比较信号后停止计时以获取所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的时间长度信号；
比较电路，用于比较所述三相逆变器的每两相依次导通时所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的时间长度信号以确定最小时间长度信号，根据所述最小时间长度信号获取转子的初始位置信号。
20.根据权利要求19所述的电机驱动装置，其特征在于，所述计时电路包括：
电压脉冲生成电路，根据所述比较信号在所述三相逆变器的相电流由零上升至第一阈值期间生成电压脉冲信号；
计数器，对所述电压脉冲信号计数以获取所述时间长度信号。
21.一种电机，包括：
三相逆变器；以及
如权利要求1-20中任一项所述的电机驱动装置。
电机驱动装置和电机
技术领域
背景技术
[0002] 电机按照气隙磁动势分为同步电机和无刷直流电机，其中同步电机由于具有良好的转矩稳定性以及低噪声等特点而得到广泛应用。
[0003] 研究表明，在对电机的驱动控制中，平滑的驱动力矩能够很好地改善电机的转矩控制，并且可大大降低启动噪音。在电机的启动过程中，需要通过采样电机的三相逆变器的相电流以得到转子的初始位置信息，从而完成对电机的驱动控制。但是，三相逆变器的相电流根据不同激励相的电感值以不同的斜率上升至预定的阈值，然后突然下降至零。因此，在电机的启动过程中，会引入因为相电流的突变而生成的噪声，无法适用于要求低噪声启动的应用场合。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种电机驱动装置和电机，以使得电机能够静音启动，并且能够较为准确地测量转子的初始位置。
[0005] 第一方面，提供一种电机驱动装置，所述电机包括三相逆变器，所述电机驱动装置包括：
[0006] 控制电路，被配置为根据时序控制信号生成脉宽调制信号，所述脉宽调制信号通过控制所述三相逆变器中开关管的导通和关断，以调节所述三相逆变器的相电流，所述脉宽调制信号在第二时序区间具有变化的第二占空比；
[0007] 其中，所述三相逆变器的相电流由第一阈值下降到零的时间长度为所述第二时序区间。
[0008] 进一步地，具有所述第二占空比的所述脉宽调制信号用以增大所述第二时序区间的时间长度。
[0009] 进一步地，所述第二时序区间在所述三相逆变器的相电流切换之前结束。
[0010] 进一步地，所述控制电路被配置为控制所述脉宽调制信号在所述三相逆变器的相电流上升至所述第一阈值时切换到所述第二占空比以使得所述三相逆变器的相电流逐步下降至零。
[0011] 进一步地，所述第二占空比为逐渐下降的值。
[0012] 进一步地，所述脉宽调制信号在第一时序区间具有第一占空比，其中，所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的时间长度为所述第一时序区间。
[0013] 进一步地，所述第一占空比为固定值，设置的范围为0.5-1。
[0014] 进一步地，所述驱动装置还包括电流检测电路，用于采样所述三相逆变器的相电流并生成比较信号。
[0015] 进一步地，所述电流检测电路包括：
[0016] 采样电路，用于采样所述三相逆变器的相电流以获取电流采样信号；
[0017] 第一比较器，用于比较所述电流采样信号和表征所述第一阈值的基准信号以输出所述比较信号。
[0018] 进一步地，所述电机驱动装置还包括：
[0019] 位置检测电路，被配置为根据所述比较信号检测在所述三相逆变器的每两相依次导通时所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的最小时间长度信号，以确定转子的初始位置信息；
[0020] 所述控制电路根据所述转子的初始位置信息调整时序控制信号，并控制所述三相逆变器完成对所述电机的启动。
[0021] 进一步地，所述控制电路根据所述比较信号控制所述脉宽调制信号由所述第一占空比切换到所述第二占空比。
[0022] 进一步地，在所述电机工作在静止状态时所述位置检测电路开始工作。
[0023] 进一步地，所述控制电路包括可编程控制器。
[0024] 进一步地，所述控制电路包括：
[0026] 调制电路，用于根据所述时序控制信号输出所述脉宽调制信号；
[0027] 驱动电路，用于根据所述脉宽调制信号控制所述三相逆变器。
[0028] 进一步地，所述调制电路包括：
[0029] 方波信号生成电路，用于在第一时序区间生成具有第一占空比的方波信号，在所述第二时序区间生成具有所述第二占空比的方波信号；
[0030] 逻辑电路，接收所述时序控制信号和所述方波信号输出所述脉宽调制信号。
[0031] 进一步地，所述方波信号生成电路包括：
[0032] 参考电压生成电路，用于生成参考电压；
[0033] 斜坡信号生成电路，用于生成斜坡信号；
[0034] 第二比较器，用于比较所述参考电压和所述斜坡信号输出所述方波信号；
[0035] 其中，所述参考电压在所述第一时序区间内与所述第一占空比对应，在所述第二时序区间内与所述第二占空比对应。
[0036] 进一步地，所述参考电压在所述第一时序区间为第一固定值，在第二时序区间为逐渐减小的值。
[0037] 进一步地，所述参考电压生成电路包括：
[0038] 电容；
[0039] 充电电路，用于在不同所述电压矢量区间的间隙给所述电容充电以生成具有第一固定值的参考电压；
[0040] 放电电路，用于在所述第二时序区间将所述参考电压由所述第一固定值逐渐减小。
[0041] 进一步地，所述位置检测电路包括：
[0042] 计时电路，用于在所述三相逆变器的相电流起始时刻开始计时，直至接收到有效的所述比较信号后停止计时以获取所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的时间长度信号；
[0043] 比较电路，用于比较所述三相逆变器的每两相依次导通时所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的时间长度信号以确定最小时间长度信号，根据所述最小时间长度信号获取转子的初始位置信号。
[0044] 进一步地，所述计时电路包括：
[0045] 电压脉冲生成电路，根据所述比较信号在所述三相逆变器的相电流由零上升至第一阈值期间生成电压脉冲信号；
[0046] 计数器，对所述电压脉冲信号计数以获取所述时间长度信号。
[0047] 第二方面，提供一种电机，包括：
[0048] 三相逆变器；以及
[0049] 如上所述的电机驱动装置。
[0050] 本发明实施例根据时序控制信号生成脉宽调制信号以调节三相逆变器的相电流，使得三相逆变器的相电流跟随脉宽调制信号变化，完成对电机的静音启动，并通过检测不同电压矢量区间内三相逆变器的相电流的由零上升至预定的第一阈值的时间以确定所述转子的初始位置。附图说明
[0051] 通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0052] 图1是本发明实施例的一个电机驱动装置的电路示意图；
[0053] 图2是本发明实施例的另一个电机驱动装置的电路示意图；
[0054] 图3是本发明实施例的电机驱动装置的具体电路示意图；
[0055] 图4是本发明实施例的调制电路的电路示意图；
[0056] 图5是本发明实施例的参考电压生成电路的电路示意图；
[0057] 图6是本发明实施例的参考电压生成电路的一种具体电路的电路示意图；
[0058] 图7是本发明实施例的工作波形图；
[0059] 图8是本发明实施例的三相逆变器的相电压矢量图；
[0060] 图9是本发明实施例的电机驱动装置的工作波形图；
[0061] 图10是现有技术的电机驱动装置的工作波形图。
具体实施方式
[0062] 以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0063] 此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0064] 同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0066] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0067] 图1是本发明实施例的一个电机驱动装置的电路示意图。如图1所示，电机包括三相逆变器12，电机驱动装置包括控制电路11。控制电路11被配置为根据时序控制信号生成脉宽调制信号。脉宽调制信号通过控制三相逆变器12中开关管(如图1中的S1-S6)的导通和关断，以调节三相逆变器12的相电流im。脉宽调制信号在第二时序区间具有变化的第二占空比。其中，三相逆变器12的相电流im由第一阈值下降到零的时间长度为第二时序区间。
[0068] 进一步地，在脉宽调制信号具有第二占空比时，三相逆变器12的相电流im因此可以增大第二时序区间的时间长度，以避免三相逆变器12的相电流im从第一阈值时骤降至零，进而引入噪声。由于在第二时序区间内，三相逆变器12的相电流im应逐步下降，因此第二占空比的值是变化的。
[0069] 进一步地，由于三相逆变器12的其中两相依次轮流导通，所以第二时序区间在三相逆变器12的相电流im切换之前必须结束。
[0070] 进一步地，控制电路11还被配置为控制脉宽调制信号在三相逆变器12的相电流im上升到第一阈值时切换到第二占空比以使得三相逆变器12的相电流im逐步下降至零。
[0071] 优选地，脉宽调制信号的第二占空比是逐渐下降的值，以在适应性增大第二时序区间的时间长度的前提下，提高电机驱动的效率。
[0072] 进一步地，脉宽调制信号在第一时序区间具有固定值的第一占空比，以使得三相逆变器12的相电流im呈锯齿状上升。其中，三相逆变器12的相电流im由零上升至第一阈值的时间长度为第一时序区间。由于在第一时序区间内，三相逆变器12的相电流im应逐步上升，在一种优选实现方式中，第一占空比的值可以设置为大于0.5小于1。
[0073] 综上所述，本发明实施例根据时序控制信号生成脉宽调制信号以调节三相逆变器的相电流，使得三相逆变器的相电流跟随脉宽调制信号变化，从而完成对电机的静音启动。
[0074] 图2是本发明实施例的另一个电机驱动装置的电路示意图。如图2所示，电机包括三相逆变器22。电机驱动装置包括控制电路21，电流检测电路23和位置检测电路24。其中，控制电路21与图1中的控制电路控制方法相同，在此不再详细描述。
[0075] 电流检测电路23用于采样三相逆变器22的相电流im并生成比较信号。位置检测电路24被配置为根据比较信号检测在三相逆变器22的每两相(如U相和V相)依次导通时三相逆变器22的相电流im由零上升至第一阈值的最小时间长度信号，以确定转子的初始位置信息。同时，控制电路21根据转子的初始位置信息调整时序控制信号，并控制三相逆变器22完成对电机的启动。由于在转子的初始位置检测期间，电机是处于静止状态的，也即在转子的位置检测期间，由于三相逆变器的相电流比较小，生成的力矩不足以驱动电机转子旋转，因此通过电流脉冲检测方法可实现在电机的转子不动的前提下，较为准确的检测转子的初始位置。在确定转子的初始位置之后，需要启动电机，因此此时需要调整时序控制信号以使得三相逆变器22的相电流im能够驱动转子工作。
[0076] 优选地，控制电路21根据比较信号控制脉宽调制信号由第一占空比切换到第二占空比。具体地，在三相逆变器22的相电流im由零上升至第一阈值的时间段，脉宽调制信号具有第一占空比。在三相逆变器22的相电流im达到第一阈值时，输出的比较信号改变，由此控制脉宽调制信号由第一占空比切换到第二占空比。
[0077] 综上所述，本发明实施例根据时序控制信号生成脉宽调制信号以调节三相逆变器的相电流，使得三相逆变器的相电流跟随脉宽调制信号变化，并通过检测不同电压矢量区间内三相逆变器的相电流的由零上升至预定的第一阈值的时间以确定所述转子的初始位置，从而完成对电机的静音启动。
[0078] 图3是本发明实施例的电机驱动装置的具体电路示意图。其中，电机驱动装置用于检测电机转子的初始位置并驱动电机工作。电机具有转子和三相逆变器4。图3示出的三相逆变器4具有三个激励相U、V和W。图3示出的电机驱动装置包括控制电路1、电流检测电路2和位置检测电路3。
[0079] 控制电路1被配置为根据时序控制信号生成脉宽调制信号。优选地，控制电路包括可编程控制器，例如可编程的控制器MCU、FPGA等，可编程控制器用于在第一时序区间输出具有第一占空比的脉宽调制信号,在第二时序区间生成具有第二占空比的所述脉宽调制信号。第一时序区间为三相逆变器4的相电流im由零上升至第一阈值的时间长度，第二时序区间为三相逆变器4的相电流im由第一阈值下降至零的时间长度。
[0080] 脉宽调制信号通过控制三相逆变器4中开关管(如图3中的S1-S6)的导通和关断，以调节三相逆变器4的相电流im。由于脉宽调制信号具有相应的占空比，因此，三相逆变器4在一个电压矢量区间内(也即三相逆变器4的其中两相持续导通的时间段)存在第一状态和第二状态。
[0081] 其中，在第一状态下，三相逆变器4向对应的激励相输入激励，相电流im会上升，在第二状态下，三相逆变器4关闭激励，相电流im会下降。在一种优选实施方式中，由于第一占空比的值大于0.5(也即相电流im上升的时间大于下降的时间)，由此，在整个第一时序区间内，相电流im呈锯齿状缓慢地上升。因此，电流不会大幅突变，这可以避免在检测过程中给电机引入噪声。同理，在第二时序区间内，由于第二占空比的值逐渐减小至零，相电流im呈锯齿状缓慢地下降。
[0082] 以激励相U相、W相被激励为例，在第一状态下，控制开关S1和S6导通，三相逆变器4的相电流im逐渐上升。在第二状态下，控制开关S1和S6关断，通过开关S2和S5的体二极管放电，使得三相逆变器4的相电流im逐步下降。由此，在电压矢量区间内，相电流im可以缓慢上升至预定的第一阈值。
[0083] 控制电路1还被配置为控制脉宽调制信号在相电流im上升至第一阈值后切换到第二占空比以使得相电流im逐步下降至零。这避免了在检测过程中由于相电流im突变而给电机引入噪声的情况。在一个可选实现方式中，第二占空比为逐渐下降的值。
[0084] 具体地，控制电路1包括时序控制电路111、调制电路112和驱动电路113。
[0085] 时序控制电路111被配置为生成时序控制信号，时序控制信号用于限定三相逆变器的相电流对应的电压矢量区间。也就是说，控制电路1根据时序控制信号111控制三相逆变器4中开关导通和关断以切换相电流。
[0086] 调制电路112用于根据时序控制信号输出脉宽调制信号。具体地，调制电路112在第一时序区间输出具有第一占空比的脉宽调制信号，在第二时序区间输出具有第二占空比的脉宽调制信号。第一时序区间为相电流im由零上升至第一阈值的时间区间，第二时序区间为相电流im由第一阈值下降至零的时间区间。
[0087] 驱动电路113用于根据脉宽调制信号控制三相逆变器4。具体地，驱动电路113根据脉宽调制信号控制三相逆变器4在激励相U相、V相和W相之间切换。并在每个电压矢量区间内根据脉宽调制信号控制三相逆变器4的导通和关断。进一步地，图4是本发明实施例的调制电路的电路示意图。如图4所示，调制电路112可以包括方波信号生成电路122和逻辑电路123。
[0088] 方波信号生成电路122用于在第一时序区间生成具有第一占空比的方波信号Sw，在第二时序区间生成具有第二占空比的方波信号Sw。应理解，脉宽调制信号的占空比与方波信号的占空比始终保持一致，例如，第一占空比的值可以为大于0.5小于1，第二占空比的值可以为逐渐减小的值。
[0089] 具体地，方波信号生成电路122包括参考电压生成电路122a、斜坡信号生成电路122b和第二比较器122c。
[0090] 参考电压生成电路122a用于生成参考电压Vref。其中，参考电压Vref在第一时序区间内与第一占空比对应，在第二时序区间内与第二占空比对应。因此，参考电压Vref在第一时序区间为第一固定值，在第二时序区间为逐渐减小的值。
[0091] 斜坡信号生成电路122b用于生成斜坡信号Ramp。
[0092] 第二比较器122c用于比较参考电压Vref和斜坡信号Ramp输出上述方波信号Sw。具体地，第二比较器122c的第一输入端输入参考电压Vref，第二输入端输入斜坡信号Ramp，比较后输出对应的方波信号Sw。
[0093] 应理解，图4中示出的方波信号生成电路122只是生成方波信号的其中一种电路结构，其他类型的生成方波信号的电路结构同样适用于本发明实施例，例如，将斜坡信号替换为正弦半波信号等。
[0094] 逻辑电路123可以为与门，用于将时序控制信号Tc和方波信号Sw作与运算后输出脉宽调制信号Pw。
[0095] 进一步地，图5是本发明实施例的参考电压生成电路的电路示意图。图6是本发明实施例的参考电压生成电路的一种具体电路的电路示意图。如图5所示，参考电压生成电路122a可以包括充电电路a、电容C和放电电路b。
[0096] 充电电路a连接在节点m和接地端之间，用于在不同电压矢量区间的间隙给电容充电以使得节点m的节点电压(也即参考电压Vref)在第一时序区间为第一固定值。
[0097] 放电电路b连接在节点m和接地端之间，用于在第二时序区间对电容进行放电，使得节点m的节点电压在第二时序区间由第一固定值逐渐减小。
[0098] 参考电压生成电路的一种具体电路如图6所示，充电电路a包括第一电流源I1和第一开关k1。放电电路包括第二电流源I2和第二开关k2。在不同电压矢量区间的间隙，电流检测电路2(图3中所示)输出的比较信号控制第一开关k1导通，第二开关k2关断，第一电流源I1给电容C充电，直到节点m的节点电压达到第一固定值，比较信号变为有效信号，关断第一开关k1。在第一时序区间结束时(也即相电流im达到第一阈值时)，有效的比较信号控制第二开关k2导通(此时第一开关k1处于关断状态)，释放电容C上的电量，使得第一固定值逐渐减小。在节点m的节点电压由第一固定值减小至零时关断第二开关k2。应理解，上述参考电压生成电路只是生成上述参考电压的其中一种电路结构，其他能够适于生成上述参考电压的电路结构均在本发明实施例的保护范围之内。例如，将第一电流源I1替换为电压源，或者将第二电流源I2替换为电阻等能够消耗电量的元器件等。
[0099] 应理解，调制电路112也可通过数字电路实现，例如可编程的控制器MCU、FPGA等来基于时序控制信号生成上述脉宽调制信号。
[0100] 在图3中示出的电流检测电路2用于采样三相逆变器4的相电流im并生成比较信号。
[0101] 具体地，电流检测电路2包括采样电路221和第一比较器222。
[0102] 采样电路221用于采样相电流im以获取表征相电流im的电流采样信号。
[0103] 第一比较器222用于比较表征相电流im的电流采样信号和表征第一阈值的基准信号输出比较信号。
[0104] 优选地，控制电路1根据比较信号控制脉宽调制信号由第一占空比切换到第二占空比。
[0105] 在图3中示出的位置检测电路3被配置为根据比较信号检测在三相逆变器22的每两相(如U相和V相)依次导通时三相逆变器22的相电流im由零上升至第一阈值的最小时间长度信号，以确定转子的初始位置信息。
[0106] 位置检测电路3包括计时电路31和比较电路32。其中，计时电路31用于在三相逆变器4的相电流im的起始时刻开始计时，直至接收到有效的比较信号后停止计时以获取所述三相逆变器的相电流由零上升至所述第一阈值的时间长度信号。有效的比较信号是指三相逆变器4的相电流im的值达到第一阈值的时刻电流检测电路2输出的比较信号。
[0107] 比较电路32用于比较三相逆变器4的每两相依次导通时三相逆变器4的相电流im由零上升至第一阈值的时间长度信号以确定最小时间长度信号，根据最小时间长度信号获取转子的初始位置信号。由于电机的三相逆变器的激励相的电感值在时间长度信号最短时对应最小，电机的三相逆变器的激励相的电感值最小的位置角为转子的直轴位置，因此可根据最小时间长度信号获取转子的初始位置。
[0108] 进一步地，计时电路31包括电压脉冲生成电路311和计数器312。电压脉冲生成电路311根据上述比较信号在三相逆变器4的相电流im由零上升至第一阈值期间生成电压脉冲信号。
[0109] 计数器312用于对电压脉冲信号计数以获取时间长度信号。
[0110] 由于相电流im很小，不足以驱动电机的转子旋转，因此本发明实施例可以在转子不动的前提下较为准确的检测转子的初始位置，并且控制电路根据脉宽调制信号控制三相逆变器，使得相电流im缓慢上升至预定的第一阈值，缓慢地下降至零。因此，电流不会大幅度突变，这可以避免在检测过程中给电机引入噪声，实现了电机的静音启动。
[0111] 图7是本发明实施例的工作波形图。如图7所示，在第一时序区间t0-t1(也即相电流im由零上升至预定的第一阈值的时间段)内，参考电压生成电路生成固定的参考电压Vref1(也即上述参考电压的第一固定值)。方波信号生成电路根据参考电压Vref1和斜坡信号Ramp生成方波信号Sw，此时方波信号Sw具有第一占空比。例如，第一占空比的值可以为大于0.5小于1。
[0112] 调制电路将时序控制信号Tc和具有第一占空比的方波信号Sw作与运算输出具有第一占空比的脉宽调制信号Pw。
[0113] 驱动电路在不同电压矢量区间内根据脉宽调制信号Pw控制三相逆变器在第一状态和第二状态下切换。其中，在第一状态下，三相逆变器向对应的激励相输入激励，在第二状态下，三相逆变器关闭激励。也就是说，在脉宽调制信号Pw处于高电平时，三相逆变器处于第一状态，相电流im逐渐增大。在脉宽调制信号Pw处于低电平时，三相逆变器处于第二状态，相电流im逐渐减小，因此，在第一时序区间t0-t1内，相电流im呈锯齿状缓慢上升至预定的第一阈值，如图7中表征相电流im的电流采样信号Cs和第一阈值Vr所示。
[0114] 在表征相电流im的电流采样信号Cs由零上升至第一阈值Vr时，第一比较器输出高电平(或低电平)。在表征相电流im的电流采样信号Cs由第一阈值Vr逐渐下降时，第一比较器输出低电平(或高电平)。电压脉冲生成电路在接收到高电平(或低电平)时，生成电压脉冲信号Vp，在接收到低电平(或高电平)时，停止生成电压脉冲信号，直到下一个电压矢量区间开始。
[0115] 计数器对电压脉冲信号Vp进行计数以获取时间长度信号，该时间长度信号表征相电流im由零上升至第一阈值的时间(也即t0-t1)。
[0116] 电机三相逆变器的激励相的电感值在时间长度信号最短时对应最小，电机三相逆变器的激励相的电感值最小的位置角为转子的直轴位置，因此可根据时间长度信号获取转子的初始位置。
[0117] 例如，电机为三相(U相、V相和W相)电机，图8示出了本发明实施例的三相逆变器的相电压矢量图。其中，U相、V相和W相的角度均为120°，在不同的激励相被激励时，激励相的电压矢量WU、WV、UV、UW、VW、VU如图9所示。
[0118] 图9是本发明实施例的电机驱动装置的工作波形图。如图9所示，在不同的激励相被激励时，得到的两相电压矢量对应不同的时间长度信号，在U相、W相被激励时，对应的时间长度信号(电流UW由零上升至第一阈值的时间)最短，因此，两相电压UW对应的位置角为转子的初始位置。
[0119] 在第二时序区间t1-t2(也即相电流im由第一阈值下降至零的时间段)内，参考电压生成电路生成的参考电压逐渐减小至0。方波信号生成电路根据逐渐减小的参考电压Vref和斜坡信号Ramp生成具有第二占空比的方波信号Sw，第二占空比也逐渐减小。例如，第二占空比可以为从0.5逐渐减小到零的值。
[0120] 调制电路将时序控制信号Tc和具有第二占空比的方波信号Sw作与运算输出具有第二占空比的脉宽调制信号Pw。
[0121] 驱动电路在每个激励相的电压矢量区间内根据脉宽调制信号Pw控制三相逆变器在第一状态和第二状态下切换。其中，在第一状态下，三相逆变器向对应的激励相输入激励，在第二状态下，三相逆变器关闭激励。也就是说，在脉宽调制信号Pw处于高电平时，三相逆变器处于第一状态，相电流im逐渐增大。在脉宽调制信号Pw处于低电平时，三相逆变器处于第二状态，相电流im逐渐减小。由于此时脉宽调制信号Pw的占空比逐渐减小，因此，在第二时序区间t1-t2内，相电流im呈锯齿状缓慢下降至零。应理解，t2在下一个电压矢量区间开始之前。
[0122] 图10是现有技术的电机驱动装置的工作波形图。如图10所示，时间长度信号是定子的U相、V相和W相依次被激励时，电流采样信号由0上升至基准信号的时间长度。由图10可知，在U相、W相被激励时，电流采样信号由0上升至基准信号的时间长度最短。因此，两相电压UW对应的时间长度表示电机的转子的直轴位置信息，进而可以得到转子的初始位置。
[0123] 但是，在现有技术中，在每个激励相被激励时，输入电流根据不同激励相的电感值以不同的斜率上升至预定的阈值，然后突然下降至零。如图10所示，因此，在转子的初始位置检测过程中，会引入因为输入电流的突变而生成的噪声，该方法不能适用于要求低噪声启动的应用场合。
[0124] 综上所述，相比于现有技术，本发明实施例的电机驱动装置中的三相逆变器的相电流im在上升阶段和下降阶段均成锯齿波缓慢上升和下降，因此，避免了输入电流突变使得电机启动产生噪音的问题。
[0125] 综上所述，本发明实施例通过在电压矢量区间内控制三相逆变器根据脉宽调制信号在第一状态和第二状态下交替切换，并检测每个电压矢量区间内三相逆变器的输入电流由零上升至预定的第一阈值的时间以确定转子的初始位置，使得在较为准确地测量转子的初始位置的前提下，电机能够静音启动。
[0126] 本发明还公开了一种电机，包括三相逆变器以及上述电机驱动装置。有上述可知，本发明实施例的电机能够实现静音启动。
[0127] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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