具体实施方式

图1是用于控制电机102的电机控制系统100的电路图。电机控制系统100包括耦合至电机驱动器电路106的电机控制电路104。电机驱动器电路106耦合至电机102并且向电机102提供电力(功率)。在实施例中，电机控制电路104可以是非正弦无刷直流(DC)电机控制电路。

在图1所示的例子中，电机102是三相电机。因此，电机驱动器电路106具有在电力线(电源线)108和返回线110之间成对耦合的六个场效应晶体管(FET)开关。成对场效应晶体管开关之间的节点(即，节点A、B和C)耦合至电机102的线圈。当FET开关打开和闭合时，它们向电机102提供电力并提供从电机102返回的路径。例如，如果FET开关112和FET开关114闭合(例如，处于导通状态)而其它FET开关打开(例如，处于非导通状态)，则电流可以从电力线108通过FET开关112流到节点A，从节点A通过电机102的内部线圈流到节点B，并从节点B通过FET开关114流到地面。

为了便于说明，仅示出了耦合至电机控制电路104的FET开关112、113和115的栅极。然而，在实施例中，电机驱动器电路106内的每个FET开关的栅极都可以耦合至电机控制电路104。电机控制电路104可以利用各种信号(例如，信号104a、104b和104c)驱动每个FET开关的栅极以选择性地打开和闭合该FET开关。这通过将电力引导至电机102的线圈而有效地驱动电机102。本领域技术人员将认识到，在其它实施例中，FET开关可以由可以充当开关的任何装置(例如，双极结型晶体管(“BJT”)、继电器等)代替。

在实施例中，电机控制信号104a、104b和104c可以是脉冲宽度调制(“PWM”)信号。随着PWM导通时间从零增加到百分之百，供给至电机的电流量成比例地从零增加到其最大值。因此，电机控制电路104可以通过改变信号104a-c的脉冲宽度来控制供给至电机102的电流量。

在实施例中，电机控制电路104可以包括相位电路105，其修改信号104a，以使得信号104a(并且因此A相)与信号104b(即B相)异相180度。下面将更详细地讨论相位信号104a-104c的时序和相位。

电机控制系统100可以包括传感器以测量供给至电机102(或从电机102返回)的电流。为了测量流过电机102的电流，电机控制系统100可以在电流路径中包括分流电阻器120。差分放大器122的输入可以跨分流电阻器120耦合。因此，放大信号122a(即差分放大器122的输出)可以表示跨分流电阻器120(即分流电阻器120上)的电压。ADC 124可以将放大信号122a转换成数字信号124a，该数字信号124a也可以表示跨分流电阻器120的电压。因为分流电阻器120的电阻是已知的，所以电机控制电路104可以使用跨分流电阻器120的电压来测量流过电机102的电流。因此，数字信号124a也可以表示测得的电流。

在实施例中，分流电阻器120可以具有非常小的电阻，以使得它不会极大地阻碍电流流动并且也不会耗散大量电力。分流电阻器120的典型值可以是0.1欧姆或更小。此外，虽然分流电阻器120被示为耦合至返回线110以测量从电机102返回的电流(Iout)，但是分流电阻器120可以耦合至电力线108以测量流入电机102的电流(Iin)。

在实施例中，信号124a可以耦合至电机控制电路104并由其接收，这可以允许电机控制电路104测量和计算通过电机102的电流。例如，在操作期间，电机控制电路104可以周期性地采样不同时间的信号124a。电机控制电路104可以直接使用采样值或可以对样本执行数学运算(例如，计算样本的平均值)以确定流过电机102的电流大小。电机控制电路104然后可以使用测得的电流作为控制电机102的参数。

尽管电机102可以具有多个相位，但是可以使用单个分流电阻器120来测量电流。因为分流电阻器位于返回路径108上(或替代地位于电力线108上)，通过分流电阻器120的电流将反映通过活动(通电，有效)电机相位的电流。为了感测与电机A相、B相和C相中的每一个相关的电流(其总和为零)，只需在三个电机相位中的两个电机相位期间采样电流，由此可以计算出第三个电机相位电流。换句话说，可以在A相期间采样通过分流电阻器120的电流以检测A相电流，然后也可以在B相期间采样通过分流电阻器120的电流以检测B相电流，然后可以根据等式IA+IB+IC＝0从检测到的A相电流和B相电流计算出C相电机电流。

参考图2，曲线图200示出了当电机由现有技术的电机控制电路驱动时计算平均电机相位电流时的潜在误差。波形202代表电机相位的实际电流。波形204代表通过电机的平均A相电流。波形206、208和210代表激活电机每一相位的控制信号。

波形206、208和210示出了用于控制电机的传统两相调制。在这种类型的调制中，在每个PWM周期中，三个相位中的两个相位切换，并且每个活动相位的高脉冲的中心对齐(即，在时间216处)。在所示例子中，A相电机控制信号206在时间212处从低转变为高，然后B相电机控制信号208在时间214处转变为高，而A相信号206仍为高。A相电流的采样发生在时间212和214之间的点S1处，并再次发生在时间214之后的点S2处。

如波形202所示，通过电机102的相位电流具有纹波(波纹)。在实施例中，该纹波可以具有与相位的PWM频率相等的频率和与电机绕组的电感相关的幅度。随着时间的推移而随机采样电流可能会引入可能与纹波幅度一样大的误差。在时间段T1和T2内将样本S1和S2平均并使用S1和S2来计算平均电流并不能保证计算出的平均电流将是准确的(即，将反映平均电流204)，因为S1和S2并非是在平均电流204与实际电流202相交时的时间处采样的。

参考图3，曲线图300包括表示通过电机相位的实际电流的波形302和表示现有技术的电机控制电路中的采样电流的波形304。纵轴代表任意电流单位，横轴代表任意时间单位。如图所示，采样电流304并未相对于实际电流302的纹波居中，这表明采样电流包含误差并且没有准确地指示平均电机电流。

参考图4，曲线图400是说明根据本公开的用于控制电机102的两相调制的时序图。纵轴表示电压，横轴表示时间。波形400代表A相电机控制信号，波形402代表B相电机控制信号，波形404代表C相电机控制信号(这些信号可以分别与图1的电机控制信号104a、104b、104c相同或相似)。

根据本公开，电机控制电路104(例如，相移电路105)可以通过使A相波形400相移180度来修改A相波形400。换言之，A相和B相控制信号400、402可以反向中心对齐，以使得A相高脉冲412的中心与B相低脉冲410的中心对齐。应当理解，只要能让信号400、402相对于彼此相移180度以使得A相高脉冲412的中心与B相低脉冲410的中心对齐，可以通过相移A相信号400或B相信号402中的任一个来实现电机控制信号的反向中心对齐。

一般而言，在时间420处，波形400(A相)可以是低的而波形402(B相)可以是高的。在时间422处，波形400(A相)可以是高的而波形402(B相)可以是低的。更具体地，波形402的高部分406可以在波形400的低部分408内居中，并且波形400的高部分412可以在波形402的低部分410中居中。循环在时间424处继续(在该循环中，波形402的高部分再次在波形400的低部分中居中)并且延续到时间424之后。因此，A相高脉冲的中心与B相低脉冲的中心对齐，而B相高脉冲的中心与A相低脉冲的中心对齐，从而分别实现A相和B相电机控制信号400、402的反向中心对齐。

参考图5，曲线图500是电机控制系统100的各个相位以及通过电机102的一个相位的电流的时序图。横轴代表时间。波形500、502和504的纵轴代表电压。波形505的纵轴代表电流。例如，波形505可以表示通过分流电阻器120(见图1)的电流。

波形501代表A相电机控制信号，波形502代表B相电机控制信号，波形504代表C相电机控制信号(这些信号可以分别与图1的电机控制信号104a、104b、104c相同或相似)。在这个例子中，如图4中的例子，电机控制电路104的相移电路105可以使A相波形501相移180度。换句话说，在时间S1处，波形501(A相)可以是低的，而波形502(B相)可以是高的。在时间S2处，波形501(A相)可以是高的，而波形502(B相)可以是低的。

此外，波形502的高部分506可以在波形501的低部分508内居中，并且波形501的高部分512可以在波形502的低部分510内居中。因此，A相高脉冲的中心与B相低脉冲的中心对齐，而B相高脉冲的中心与A相低脉冲的中心对齐。

当对通过电机102的电流进行采样时，电流波形505的纹波可能会导致误差。例如，平均电流由线507示出。因此，如果采样发生在例如时间Tl的开始处和时间T3的开始处，则计算出的平均电流可能高于实际平均电流507。然而，S1处的电流大约在纹波下降沿的中间，S2处的电流大约在纹波上升沿的中间。因此，在实施例中，电机控制电路104可以在时间S1和S2处对电机102的输出(或输入)电流进行采样，以便将由电流波形505的纹波引入到电机电流计算中的误差最小化或消除。

通常，电流波形505将在时间段Tl、T2和T3期间(例如在波形501的低部分508期间)A相不活动时下降，而在时间段T4期间(例如在波形501的高部分512期间)A相活动时上升。因为高部分506在低部分508内居中，并且因为样本S1在高部分506内居中，所以样本S1也可以在低部分508内居中。因此，样本S1可以代表电流波形505的下降部分的中心点。另外，因为样本S2在高部分512内居中，所以样本S2可以代表电流波形505的上升部分的中心点。

此外，相位输出模式在时间段Tl和T3中是相同的。换句话说，在T1和T3期间，A相波形501为低，B相波形502为低，C相波形504为低。因此，如果电机在稳定状态下运行，则相位电流在时间段T1和T3中将相同。换句话说，I1-I2＝I3-I4。此外，以下公式适用：

其中I1、I2、I3、I4分别代表时间段T1、T2、T3、T4开始处的相电流水平，S1A和S2A分别代表时间S1和S2处的实际A相电流。很明显，在S2处采样A相电流将没有误差。在一些实施例中，处理器电路可以生成样本S1、S2、S3等的平均值。该平均值还可以表示通过电机102的平均电流。因此，在高部分506和高部分512的中心分别对S1和S2进行采样可以在计算通过电机102的平均电流时将由波形505的电流纹波引起的误差减小或消除。

在实施例中，波形505的纹波和对电流进行采样的采样率的频率可以大于通过电机102的平均电流507的频率。在实施例中，采样率可以是奈奎斯特(Nyquist)频率的两倍(或大于)波形505的频率。此外，在实施例中，波形505的频率可以是奈奎斯特频率的两倍(或大于)波形507的频率。作为推论，波形501和502的PWM频率可以大于电机频率。

参考图6，曲线图600包括代表通过电机相位的实际电流的波形602和代表由电机控制电路104采样的电流的波形604。纵轴代表任意电流单位，而横轴代表任意时间单位。如图所示，采样电流604相对于实际电流602的纹波居中，这表明采样电流不包含误差或包含最小误差(即，代表电机电流的实际平均值)。

以上示例说明了当使用两相调制时系统100的操作。然而，本领域普通技术人员将认识到，如果系统100使用三相调制来控制电机102，则可以使用相同的系统和技术来测量电流。参考图5，如果使用三相调制，则波形504将在时间514之后的某个时间处具有上升沿。然而，在三相调制下，波形501和502可以保持不变(或相似)，因此，在S1和S2处采样仍可以减小由波形505的纹波引起的误差。

在该专利中描述了各种实施例。然而，本专利的范围不应限于所描述的实施例，而应仅由所附权利要求的精神和范围来限制。该专利中引用的所有参考文献均通过引用整体并入。