無(wú)刷直流電機(jī)及其的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置以及一種具有該控制裝置的無(wú)刷直流電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在無(wú)刷直流電機(jī)的控制方案中，通常是采用位置傳感器來(lái)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，然后控制邏輯電路根據(jù)位置傳感器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的高效率。
[0003]但是，對(duì)于需要具有正反轉(zhuǎn)方向的電機(jī)，由于其旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，對(duì)于同一組位置傳感器的檢測(cè)信號(hào)，其反電勢(shì)的信號(hào)與位置傳感器信號(hào)之間發(fā)生了相對(duì)180-2*β電角度的變化(β角為正轉(zhuǎn)時(shí)反電勢(shì)與位置傳感器的信號(hào)邊沿的夾角)，從而導(dǎo)致無(wú)刷直流電機(jī)不能同時(shí)保證兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的高效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)是基于發(fā)明人對(duì)以下問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和研宄做出的:
[0005]由于無(wú)刷直流電機(jī)為感性元件，電機(jī)繞組的施加電壓與電流存在著相位延遲，根據(jù)無(wú)刷直流電機(jī)的電功率公式P = 1.732*E*I*cos Θ可知，相反電勢(shì)E和相電流I之間的關(guān)聯(lián)Θ角決定了輸出功率大小，也決定著電機(jī)輸出效率的高低。
[0006]為了控制電機(jī)達(dá)到高效率的要求，就要控制繞組電流與繞組反電勢(shì)之間的相位，從而必須對(duì)施加電壓的時(shí)間(相位)進(jìn)行控制。而在無(wú)刷直流電機(jī)的控制方案中，其控制邏輯電路通常都是根據(jù)位置傳感器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)施加繞組電壓的。因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置決定了繞組電壓施加時(shí)間，也就決定了繞組電流與反電勢(shì)之間的關(guān)聯(lián)Θ角。
[0007]由上述可知，對(duì)于需要具有正反轉(zhuǎn)方向的電機(jī)，由于其旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，對(duì)于同一組位置傳感器的檢測(cè)信號(hào)，其反電勢(shì)的信號(hào)與位置傳感器信號(hào)之間發(fā)生了相對(duì)180-2*β電角度的變化(β角為正轉(zhuǎn)時(shí)反電勢(shì)與位置傳感器的信號(hào)邊沿的夾角)，因此通過(guò)一組位置傳感器來(lái)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置是不能同時(shí)保證兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的高效率。
[0008]而相關(guān)技術(shù)中要么是采取犧牲兩個(gè)方向效率，雙方兼顧的折衷方案，要么是采取選擇其中一個(gè)方向?yàn)楦咝史较?，另外一個(gè)方向效率不予考慮的方案。這兩個(gè)方案都犧牲了電機(jī)的效率，對(duì)于雙向高能效的要求不能滿足，并且在后一個(gè)方案中，如果電角度相差太大，會(huì)造成電機(jī)不能穩(wěn)定工作。
[0009]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0010]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的高效率，保證無(wú)刷直流電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種無(wú)刷直流電機(jī)。
[0012]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例一種無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置，包括:逆變器，所述逆變器具有正極端、負(fù)極端和第一至第三輸出端，所述第一至第三輸出端與所述無(wú)刷直流電機(jī)相連，所述正極端和所述負(fù)極端分別與直流供電電源相連；用于驅(qū)動(dòng)所述逆變器的驅(qū)動(dòng)電路；位置檢測(cè)模塊，所述位置檢測(cè)模塊包括多個(gè)位置傳感器組，所述多個(gè)位置傳感器組中的每個(gè)位置傳感器組分別用于檢測(cè)所述無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置；指令接收模塊，所述指令接收模塊用于接收給定指令；切換電路，所述切換電路分別與所述每個(gè)位置傳感器組和所述指令接收模塊相連，所述切換電路根據(jù)所述給定指令對(duì)所述多個(gè)位置傳感器組進(jìn)行切換以選擇與所述給定指令相匹配的位置傳感器組進(jìn)行工作；控制電路，所述控制電路分別與所述驅(qū)動(dòng)電路、所述指令接收模塊和所述切換電路相連，所述控制電路根據(jù)所述給定指令和當(dāng)前進(jìn)行工作的位置傳感器組檢測(cè)到的所述無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置生成控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述逆變器，以對(duì)所述無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置，通過(guò)設(shè)置多個(gè)位置傳感器組來(lái)檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并增加切換電路來(lái)對(duì)多個(gè)位置傳感器組進(jìn)行切換以選擇與給定指令相匹配的位置傳感器組進(jìn)行工作，從而控制電路可根據(jù)給定指令和選擇的與給定指令相匹配的位置傳感器組的檢測(cè)信號(hào)來(lái)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制，完全能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的高效率，保證無(wú)刷直流電機(jī)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。
[0014]其中，所述給定指令包括方向指令和/或速度指令。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述給定指令為所述方向指令時(shí)，所述多個(gè)位置傳感器組為第一位置傳感器組和第二位置傳感器組，其中，如果所述方向指令為控制所述無(wú)刷直流電機(jī)正轉(zhuǎn)的指令，所述切換電路選擇所述第一位置傳感器組檢測(cè)所述無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置；如果所述方向指令為控制所述無(wú)刷直流電機(jī)反轉(zhuǎn)的指令，所述切換電路選擇所述第二位置傳感器組檢測(cè)所述無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述給定指令為所述速度指令時(shí)，所述速度指令對(duì)應(yīng)多個(gè)速度檔位，每個(gè)速度檔位與每個(gè)位置傳感器組--對(duì)應(yīng)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述給定指令為所述方向指令和所述速度指令時(shí)，所述方向指令對(duì)應(yīng)的正轉(zhuǎn)方向和反轉(zhuǎn)方向與所述速度指令對(duì)應(yīng)的速度檔位進(jìn)行組合以生成多個(gè)切換指令，其中，每個(gè)切換指令對(duì)應(yīng)一個(gè)位置傳感器組。
[0018]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括上臂驅(qū)動(dòng)單元和下臂驅(qū)動(dòng)單元，所述逆變器包括第一至第六功率管，所述第一至第六功率管構(gòu)成具有上橋臂和下橋臂的三相橋式電路，所述上橋臂中的第一功率管、第三功率管、第五功率管和所述上臂驅(qū)動(dòng)單元相連，所述下橋臂中的第二功率管、第四功率管、第六功率管和所述下橋臂驅(qū)動(dòng)單元相連。
[0019]并且，所述的無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置還包括與所述控制電路相連的過(guò)流保護(hù)電路，所述過(guò)流保護(hù)電路在所述無(wú)刷直流電機(jī)的工作電流大于等于電流保護(hù)閾值時(shí)輸出保護(hù)信號(hào)至所述控制電路，以使所述控制電路控制所述無(wú)刷直流電機(jī)停止工作。
[0020]此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提出了一種無(wú)刷直流電機(jī)，其包括上述的控制裝置。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)，通過(guò)上述的控制裝置，能夠完全實(shí)現(xiàn)不同旋轉(zhuǎn)方向和不同速度檔位的高效率，并且能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置的電路示意圖；
[0023]圖2為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置的電路示意圖；以及
[0024]圖3為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026]下面參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置以及具有該控制裝置的無(wú)刷直流電機(jī)。
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置的電路示意圖。如圖1所示，該無(wú)刷直流電機(jī)的控制裝置包括逆變器10、驅(qū)動(dòng)電路20、位置檢測(cè)模塊30、指令接收模塊40、切換電路50和控制電路60。
[0028]其中，逆變器10具有正極端、負(fù)極端和第一至第三輸出端，第一至第三輸出端與無(wú)刷直流電機(jī)M相連，正極端和負(fù)極端分別與直流供電電源100相連，驅(qū)動(dòng)電路20包括上臂驅(qū)動(dòng)單元201和下臂驅(qū)動(dòng)單元202，驅(qū)動(dòng)電路20用于根據(jù)控制電路60輸出的控制信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)逆變器10，并且逆變器10包括第一至第六功率管，所述第一至第六功率管構(gòu)成具有上橋臂和下橋臂的三相橋式電路，所述上橋臂中的第一功率管、第三功率管、第五功率管和上臂驅(qū)動(dòng)單元201相連，所述下橋臂中的第二功率管、第四功率管、第六功率管和下橋臂驅(qū)動(dòng)單元202相連。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，第一至第六功率管可以為IGBT。
[0029]如圖1、圖2或圖3所示，位置檢測(cè)模塊30包括多個(gè)位置傳感器組，多個(gè)位置傳感器組中的每個(gè)位置傳感器組分別用于檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)M的轉(zhuǎn)子位置。指令接收模塊40用于接收給定指令，切換電路50分別與每個(gè)位置傳感器組和指令接收模塊40相連，切換電路50根據(jù)所述給定指令對(duì)所述多個(gè)位置傳感器組進(jìn)行切換以選擇與所述給定指令相匹配的位置傳感器組進(jìn)行工作?？刂齐娐?0分別與驅(qū)動(dòng)電路20、指令接收模塊40和切換電路50相連，控制電路60根據(jù)所述給定指令和當(dāng)前進(jìn)行工作的位置傳感器組檢測(cè)到的所述無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置生成控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路20驅(qū)動(dòng)逆變器10，以對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)M進(jìn)行控制。
[0030]其中，所述給定指令包括方向指令和/或速度指令。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖1所示，當(dāng)給定指令為方向指令時(shí)，多個(gè)位置傳感器組為第一位置傳感器組I和第二位置傳感器組2。其中，如果所述方向指令為控制所述無(wú)刷直流電機(jī)正轉(zhuǎn)的指令，切換電路50選擇第一位置傳感器組I檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)M的轉(zhuǎn)子位置，控制電路60根據(jù)方向指令控制無(wú)刷直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)根據(jù)第一位置傳感器組I檢測(cè)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)來(lái)施加繞組電壓以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的控制，從而可保證無(wú)刷直流電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的高效率。如果所述方向指令為控制所述無(wú)刷直流電機(jī)反轉(zhuǎn)的指令，切換電路50選擇第二位置傳感器組2檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)M的轉(zhuǎn)子位置，控制電路60根據(jù)方向指令控制無(wú)刷直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)根據(jù)第二位置傳感器組2檢測(cè)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)來(lái)施加繞組電壓以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的控制，從而可保證無(wú)刷直流電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的高效率。
[0032]因此，在本實(shí)施例中，在無(wú)刷直流電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)切換電路選擇不同的位置傳感器組來(lái)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，控制電路根據(jù)不同位置傳感器組的檢測(cè)信號(hào)來(lái)施加繞組電壓以對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制，避免了反電勢(shì)的信號(hào)與位置傳感器信號(hào)之間發(fā)生了相對(duì)180-2*β電角度的變化，從而能夠保證無(wú)刷直流電機(jī)在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的高效率，保證無(wú)刷直流電機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，當(dāng)給定指令為速度指令時(shí)，速度指令對(duì)應(yīng)多個(gè)速度檔位，每個(gè)速度檔位與每個(gè)位置傳感器組一一對(duì)應(yīng)。也就是說(shuō)，如果速度指令對(duì)應(yīng)高速、中速和低速三個(gè)速度檔位，那么多個(gè)位置傳