專利名稱：電機(jī)控制裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)控制裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)，尤其涉及一種在驅(qū)動(dòng)多個(gè)電機(jī)時(shí)減小噪音的電機(jī)控制裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般，用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的施加交流電源的逆變器的控制廣泛使用脈寬調(diào)制(PWMPulse Width Modulation)方式。
圖1為用于驅(qū)動(dòng)三個(gè)電機(jī)的由三個(gè)逆變器組成的電機(jī)控制裝置的示意圖。
各PWM發(fā)生部130a、130b、130c接收起始信號(hào)(Start)、時(shí)鐘信號(hào)(Clock)和正弦信號(hào)(SIG1、SIG2、SIG3)之后以之為基礎(chǔ)產(chǎn)生并輸出PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)。在此，起始信號(hào)(Start)是產(chǎn)生PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)的起始點(diǎn)的基礎(chǔ)，時(shí)鐘信號(hào)(Clock)用于產(chǎn)生自生成三角波(C1、C2、C3)，該自生成三角波(C1、C2、C3)用于PWM發(fā)生部130a、130b、130c產(chǎn)生PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)。
圖2為現(xiàn)有的電機(jī)控制系統(tǒng)的起始信號(hào)(Start)、三角波(C1、C2、C3)、正弦信號(hào)(SIGl、SIG2、SIG3)和PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)的關(guān)系示意圖。如圖所示，PWM發(fā)生部130a、130b、130c以時(shí)鐘信號(hào)(Clock)為基礎(chǔ)產(chǎn)生以起始信號(hào)(Start)為起點(diǎn)的三角波(C1、C2、C3)。然后，根據(jù)三角波(C1、C2、C3)和正弦信號(hào)(SIG1、SIG2、SIG3)之間的交叉點(diǎn)產(chǎn)生PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)。
但是，這種現(xiàn)有的電機(jī)控制系統(tǒng)如圖2所示，當(dāng)以相同條件控制各電機(jī)時(shí)，例如在停止控制時(shí)，由于電機(jī)的輸入電源(R、S、T)中施加到R相的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)具有相同相位，從而帶來(lái)噪聲大的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)多個(gè)電機(jī)時(shí)使產(chǎn)生的噪音最小的電機(jī)控制裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
所述目的，可以根據(jù)本發(fā)明所提供的電機(jī)控制系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，對(duì)于控制多個(gè)電機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于包含整流/濾波部，用于整流和濾波交流電源；多個(gè)逆變器，接收到通過(guò)所述整流/濾波部所整流和濾波的電源之后將其變換為所述各電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的交流電源；電機(jī)控制裝置，為了控制所述各逆變器所輸出的交流電源而輸出具有互不相同相位的多個(gè)PWM信號(hào)。
在此，所述電機(jī)控制裝置，包含相位控制部，用于輸出起始信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和正弦信號(hào)；多個(gè)PWM發(fā)生部，根據(jù)所述起始信號(hào)決定所述PWM信號(hào)的輸出起始點(diǎn)，并且基于所述時(shí)鐘信號(hào)和所述正弦信號(hào)產(chǎn)生所述PWM信號(hào)；延時(shí)部，為了使所述各PWM發(fā)生部所輸出的所述PWM信號(hào)具有互不相同的相位，對(duì)輸入到所述多個(gè)PWM發(fā)生部中的任意一個(gè)所述起始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。
并且，所述PWM發(fā)生部基于所述時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生以所述起始信號(hào)為起點(diǎn)的三角波，并可以根據(jù)所述三角波和所述正弦信號(hào)而產(chǎn)生所述PWM信號(hào)。
并且，由所述延時(shí)部而延遲的所述起始信號(hào)之間的時(shí)差最好在所述三角波的一個(gè)周期范圍之內(nèi)。
另外，所述目的也可以根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式所提供的電機(jī)控制裝置而實(shí)現(xiàn)，對(duì)于產(chǎn)生用于控制多個(gè)電機(jī)的多個(gè)PWM信號(hào)的電機(jī)控制裝置，包含相位控制部，用于輸出起始信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和正弦信號(hào)；多個(gè)PWM發(fā)生部，根據(jù)所述起始信號(hào)決定所述PWM信號(hào)的輸出起始點(diǎn)，并且基于所述時(shí)鐘信號(hào)和所述正弦信號(hào)產(chǎn)生所述PWM信號(hào)；延時(shí)部，為了使所述各PWM發(fā)生部所輸出的所述PWM信號(hào)具有互不相同的相位，對(duì)輸入到所述多個(gè)PWM發(fā)生部中的任意一個(gè)所述起始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。
在此，所述PWM發(fā)生部基于所述時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生以所述起始信號(hào)為起點(diǎn)的三角波，并可以根據(jù)所述三角波和所述正弦信號(hào)而產(chǎn)生所述PWM信號(hào)。
并且，由所述延時(shí)部而延遲的所述起始信號(hào)之間的時(shí)差最好在所述三角波的一個(gè)周期范圍之內(nèi)。


圖1為現(xiàn)有的電機(jī)控制裝置的控制框圖；圖2為現(xiàn)有的電機(jī)控制系統(tǒng)的起始信號(hào)、三角波、正弦信號(hào)和PWM信號(hào)的關(guān)系示意圖；圖3為依據(jù)本發(fā)明所提供的電機(jī)控制系統(tǒng)的控制框圖；圖4為圖3的電機(jī)控制系統(tǒng)的控制框圖；圖5為圖3的電機(jī)控制系統(tǒng)的起始信號(hào)、三角波、正弦信號(hào)和PWM信號(hào)的關(guān)系示意圖；圖6為現(xiàn)有的電機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)頻率諧波的功率譜密度示意圖；圖7為依據(jù)本發(fā)明所提供的電機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)頻率諧波的功率譜密度示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
依據(jù)本發(fā)明所提供的電機(jī)控制系統(tǒng)1如圖3所示，包含提供交流電源的AC電源供應(yīng)部10、整流/濾波部20、多個(gè)逆變器30a、30b、30c和電機(jī)控制裝置40。
整流/濾波部20用于整流和濾波AC電源供應(yīng)部10所提供的交流電源。整流/濾波部20可能包含用于整流AC電源供應(yīng)部10所提供的交流電源的二極管整流部21和用于濾波通過(guò)二極管整流部21所整流的電源的由電容等組成的濾波部22。
各逆變器30a、30b、30c接收到通過(guò)整流/濾波部20所整流和濾波的電源之后將其變換為各電機(jī)50a、50b、50c驅(qū)動(dòng)所需的交流電源并供應(yīng)。在此，各逆變器30a、30b、30c接收由電機(jī)控制裝置40所提供的后述的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)之后，通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)元件根據(jù)所輸入的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)而開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作將由整流/濾波部20所整流和濾波的電源變換為交流電源并輸出到電機(jī)50a、50b、50c。
電機(jī)控制裝置40如圖4所示，包含相位控制部41、多個(gè)PWM發(fā)生部43a、43b、43c和延時(shí)部42。
相位控制部41輸出被施加到各PWM發(fā)生部43a、43b、43c的起始信號(hào)(Start)、時(shí)鐘信號(hào)(Clock)和正弦信號(hào)(SIG1、SIG2、SIG3)。在此，相位控制部41由多個(gè)電器/電子元件組成，用以控制除PWM發(fā)生部43a、43b、43c和延時(shí)部42之外的電機(jī)50a、50b、50c。例如，相位控制部41可能包含用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)(Clock)的時(shí)鐘發(fā)生器(Clock Generator)和用于輸出起始信號(hào)(Start)以及控制各電機(jī)50a、50b、50c的相位指令的主處理機(jī)。
在這里，時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生電機(jī)控制裝置40整個(gè)系統(tǒng)的主時(shí)鐘，輸入到PWM發(fā)生部43a、43b、43c的時(shí)鐘信號(hào)(Clock)可以使用所述主時(shí)鐘。并且，時(shí)鐘發(fā)生器當(dāng)然還可以具有另外的回路結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生輸入到PWM發(fā)生部43a、43b、43c的時(shí)鐘信號(hào)(Clock)。
各PWM發(fā)生部43a、43b、43c根據(jù)相位控制部41的起始信號(hào)(Start)決定PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)的輸出起點(diǎn)。并且，各PWM發(fā)生部43a、43b、43c根據(jù)相位控制部41的時(shí)鐘信號(hào)(Clock)和正弦信號(hào)(SIG1、SIG2、SIG3)產(chǎn)生PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)。在此，各PWM發(fā)生部43a、43b、43c基于時(shí)鐘信號(hào)(Clock)產(chǎn)生以起始信號(hào)(Start)為起點(diǎn)的三角波。然后，PWM發(fā)生部43a、43b、43c根據(jù)三角波和正弦信號(hào)(SIG1、SIG2、SIG3)產(chǎn)生PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)。以下，將各PWM發(fā)生部43a、43b、43c任意定義為第一PWM發(fā)生部43a、第二PWM發(fā)生部43b和第三PWM發(fā)生部43c，并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
延時(shí)部42對(duì)輸入到各PWM發(fā)生部43a、43b、43c的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)中的至少一個(gè)起始信號(hào)(Start)進(jìn)行延時(shí)(t1，t2)。如圖4所示，延時(shí)部42可以包含第一延時(shí)部42a，用于對(duì)由相位控制部41輸出并輸入到第二PWM發(fā)生部43b的起始信號(hào)(Start)進(jìn)行延時(shí)(t1)；第二延時(shí)部42b，用于對(duì)由相位控制部41輸出并輸入到第三PWM發(fā)生部43c的起始信號(hào)(Start)進(jìn)行延時(shí)(t2)。在此，通過(guò)第一延時(shí)部42a和第二延時(shí)部42b所延遲的時(shí)間(t1，t2)互不相同。
以下參照?qǐng)D5說(shuō)明通過(guò)各PWM發(fā)生部43a、43b、43c所產(chǎn)生的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)的波形。
首先，輸入到第一PWM發(fā)生部43a的起始信號(hào)(Start)無(wú)時(shí)間延遲，輸入到第二PWM發(fā)生部43b和第三PWM發(fā)生部43c的起始信號(hào)(Start)分別通過(guò)第一延時(shí)部42a和第二延時(shí)部42b而延遲時(shí)間(t1，t2)。
在此，如圖5所示，各PWM發(fā)生部43a、43b、43c以起始信號(hào)(Start)為起點(diǎn)產(chǎn)生的三角波的產(chǎn)生起始點(diǎn)之差最好與三角波的一個(gè)周期不一致。由此，通過(guò)起始信號(hào)(Start)的延時(shí)(t1，t2)作為PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)產(chǎn)生基礎(chǔ)的這些三角波之間具有互不相同的相位。
并且，各PWM發(fā)生部43a、43b、43c以起始信號(hào)(Start)為起點(diǎn)產(chǎn)生的三角波的產(chǎn)生起始點(diǎn)之差最好小于三角波的一個(gè)周期。即，第二PWM發(fā)生部43b和第三PWM發(fā)生部43c最好在第一PWM發(fā)生部43a最初輸出PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)的起始點(diǎn)開(kāi)始，并在該P(yáng)WM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)的一個(gè)周期內(nèi)輸出PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)。由此，可以使各PWM發(fā)生部43a、43b、43c輸出的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)的延時(shí)(t1，t2)帶來(lái)的影響最小。
其次，如圖5所示，各PWM發(fā)生部43a、43b、43c基于延遲的起始信號(hào)(Start)產(chǎn)生具有互不相同相位的三角波。并且，各PWM發(fā)生部43a、43b、43c根據(jù)各三角波和所輸入的正弦信號(hào)(SIG1、SIG2、SIG3)產(chǎn)生PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)。在此，由于起始信號(hào)(Start)的延時(shí)(t1，t2)，在各PWM發(fā)生部43a、43b、43c所產(chǎn)生的三角波之間的相位差如圖5所示，表現(xiàn)為PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)之間的相位差。
以下，詳細(xì)說(shuō)明由于各PWM發(fā)生部43a、43b、43c所輸出的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)具有互不相同的相位而獲得的減小噪音的效果。
一般，信號(hào)通過(guò)傅立葉變換(Fourier transform)可以表示為如式1所示的基波的一些諧波。
式1x(t)=x0+ΣN=1xANcos(nw0t)+ΣN=1∞BNsin(nw0t)]]>在這里，各PWM發(fā)生部43a、43b、43c產(chǎn)生的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)也能表示為如式1。
并且，若各電機(jī)50a、50b、50c中所產(chǎn)生的噪音分別為X1、X2、X3，則任意起始點(diǎn)的噪聲影響由疊加(Superposition)原理而變成各電機(jī)50a、50b、50c中產(chǎn)生的噪音之和。在此，若假設(shè)噪音被最大限度地傳遞，則可以忽略衰減；相對(duì)于信號(hào)的傳達(dá)速度，延時(shí)(t1，t2)產(chǎn)生的影響很微小，所以可以忽略。
在這里，若將各電機(jī)50a、50b、50c中所產(chǎn)生的噪音X1、X2和X3相加，則由于作為各電機(jī)50a、50b、50c的PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)基礎(chǔ)的基波的三角波相同，因而式1的正弦(sine)和余弦(cosine)項(xiàng)系數(shù)An和Bn增加。即，噪聲隨著各電機(jī)50a、50b、50c的個(gè)數(shù)而增加，若按照本發(fā)明X2和X3分別具有與X1不同的相位，則X2和X3可表示為如式2所示。
式2 在這里，若將式2中的具有相位(phase)延遲的式相加，則正弦和余弦項(xiàng)的系數(shù)比沒(méi)有相位延遲的系數(shù)減小，若相位延遲為頻率的半波長(zhǎng)，則其系數(shù)為零。
在這里，如上所述，一般信號(hào)表現(xiàn)為基波的一些諧波，從而具有基波倍數(shù)的高頻波，如上所述，各PWM信號(hào)(M1R、M2R、M3R)之間的相位差隨著一些諧波接近高頻波而越接近一些諧波頻率的半波長(zhǎng)。因此，越接近高頻波噪音越小。
圖6和圖7是使用本發(fā)明所提供的電機(jī)控制裝置40之前根據(jù)頻率諧波的功率譜密度(Power Spectral Density)和使用本發(fā)明所提供的電機(jī)控制裝置40的根據(jù)頻率諧波的功率譜密度(Power Spectral Density)示意圖。如圖所示，可以獲知使用本發(fā)明所提供的電機(jī)控制裝置40之前，根據(jù)頻率諧波的功率譜密度(Power Spectral Density)大。相反，在使用本發(fā)明所提供的電機(jī)控制裝置40時(shí)，在200KHz時(shí)比較大，約為3.5，但在之后的頻率諧波中可以看出功率譜密度(Power Spectral Density)顯著減小。
盡管說(shuō)明和表示了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的具有通常知識(shí)的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行變更。并且，本發(fā)明的范圍根據(jù)所附的權(quán)利要求和其等同物決定。
如上所述，本發(fā)明提供驅(qū)動(dòng)多個(gè)電機(jī)時(shí)最大限度地減小所產(chǎn)生的噪音的電機(jī)控制裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制多個(gè)電機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于包含整流/濾波部，用于整流和濾波交流電源；多個(gè)逆變器，用于將通過(guò)所述整流/濾波部所整流和濾波的電源變換為驅(qū)動(dòng)所述各電機(jī)所需的交流電源；電機(jī)控制裝置，用于輸出為控制所述各逆變器所輸出的交流電源的具有互不相同相位的多個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述電機(jī)控制裝置包含相位控制部，用于輸出起始信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和正弦信號(hào)；多個(gè)脈寬調(diào)制發(fā)生部，用于根據(jù)所述起始信號(hào)決定所述脈寬調(diào)制信號(hào)的輸出起始點(diǎn)，并基于所述時(shí)鐘信號(hào)和所述正弦信號(hào)產(chǎn)生所述脈寬調(diào)制信號(hào)；延時(shí)部，用于為使所述各脈寬調(diào)制發(fā)生部所輸出的所述脈寬調(diào)制信號(hào)具有互不相同的相位，對(duì)輸入到所述多個(gè)脈寬調(diào)制發(fā)生部中任意一個(gè)的所述起始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述脈寬調(diào)制發(fā)生部基于所述時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生以所述起始信號(hào)為起點(diǎn)的三角波，并根據(jù)所述三角波和所述正弦信號(hào)產(chǎn)生所述脈寬調(diào)制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于由所述延時(shí)部而延遲的所述起始信號(hào)之間的時(shí)差在所述三角波的一個(gè)周期范圍之內(nèi)。
5.一種產(chǎn)生用于控制多個(gè)電機(jī)的多個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)的電機(jī)控制裝置，其特征在于包含相位控制部，用于輸出起始信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和正弦信號(hào)；多個(gè)脈寬調(diào)制發(fā)生部，用于根據(jù)所述起始信號(hào)決定所述脈寬調(diào)制信號(hào)的輸出起始點(diǎn)，并基于所述時(shí)鐘信號(hào)和所述正弦信號(hào)產(chǎn)生所述脈寬調(diào)制信號(hào)；延時(shí)部，用于為使所述各脈寬調(diào)制發(fā)生部所輸出的所述脈寬調(diào)制信號(hào)具有互不相同的相位，對(duì)輸入到所述多個(gè)脈寬調(diào)制發(fā)生部中任意一個(gè)的所述起始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于所述脈寬調(diào)制發(fā)生部基于所述時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生以所述起始信號(hào)為起點(diǎn)的三角波，并根據(jù)所述三角波和所述正弦信號(hào)產(chǎn)生所述脈寬調(diào)制信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于由所述延時(shí)部而延遲的所述起始信號(hào)之間的時(shí)差在所述三角波的一個(gè)周期范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電機(jī)控制裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)。依據(jù)本發(fā)明所提供的電機(jī)控制系統(tǒng)，包含整流/濾波部，用于整流和濾波交流電源；多個(gè)逆變器，用于將通過(guò)所述整流/濾波部所整流和濾波的電源變換為驅(qū)動(dòng)所述各電機(jī)所需的交流電源；電機(jī)控制裝置，用于輸出為控制所述各逆變器所輸出的交流電源的具有互不相同相位的多個(gè)PWM信號(hào)。由此，可最大限度地減小驅(qū)動(dòng)多個(gè)電機(jī)而產(chǎn)生的噪聲。
文檔編號(hào)H02P27/04GK1866726SQ20051010816
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日
發(fā)明者金宜吾 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社