CN102769419B - 一种方便配置电机的集中式电机控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方便配置电机的集中式电机控制器，它连接在应用系统控制器上控制多台独立的电机工作，包括母线路板、若干子线路板和多台电机，母线路板上设置电源部分和母板微处理器，电源部分为各部分电路及各子线路板供电,所述的多台电机至少包括2台电机采用无电机控制器的永磁同步电机，若干子线路板至少有2块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信。它它活方便配置组合不同类型的电机，删除重叠的电路配置，简化电路结构，大大降低产品成本，减少资源浪费。

Description

一种方便配置电机的集中式电机控制器
技术领域：
本发明涉及一种方便配置电机的集中式电机控制器。
背景技术：
近几年，随着电器领域竞争日趋激烈，对产品技术要求不断提高，如要求产品节能环保、可控性智能化程度高、开发周期短、噪音小等。作为核心部件——电机，无疑成为解决上述技术问题的关键部件，传统的电机采用单相交流电机PSC，单相交流电机效率低，比较耗能、噪音也大，可控性智能程度低。
随着电机技术的发展，出现了永磁同步电机，该种电机必须带有电机控制器，利用电机控制器实现电流的电子换向的目的，所以行业里也有人简称ECM电机（electronically commutated motor），永磁同步电机具有节能环保、可靠性和可控性都比较高、噪音小、容易实现智能化等特点，可以解决交流电机的不足，因此，许多设备中开始应用永磁同步电机，以降低能耗。
现在的中央空调系统，通风系统、洗衣机系统等设备中存在多台电机，可能有2台或2台以上的电机采用永磁同步电机，每台永磁同步电机带有独立的电机控制器，图1是现有的中央空调系统HVAC的结构方框图，每个电机控制器都包括独立的电源部分、微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，现有的技术方案中，每个电机控制器都设置电源部分、微处理器、逆变电路和电机运行参数检测单元，因此导致整个控制部分电路重叠配置，结构复杂，也不能充分利用硬件和软件资源，势必造成产品成本的大大增加和资源的浪费。另外，电机控制器由于布局空间有限，散热成为较为棘手的问题。
另外，在研发中发现不同的应用系统控制器需要控制的电机的台数不一样，采用的无电机控制器的永磁同步电机和交流电机的配置也不一样，迫切要求集中式电机控制器可以灵活配置组合不同类型的电机。
发明内容：
本发明的一个目的是提供一种方便配置电机的集中式电机控制器，它灵活方便配置组合不同类型的电机，采用至少2台的无电机控制器的永磁同步电机，采用母线路板与若干子线路板插接配合方式，母线路板的电源部分为各子
线路板供电，简化电路结构，删除重叠的电路配置，大大降低产品成本，减少资源浪费。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
一种方便配置电机的集中式电机控制器，它连接在应用系统控制器上，用来接收应用系统控制器的指令控制多台独立的电机工作，它包括母线路板、若干子线路板和多台电机，母线路板上设置电源部分和母板微处理器，电源部分为各部分电路及各子线路板供电,母板微处理器接收应用系统控制器的指令，所述的多台电机是3台或者3台以上，至少2台电机采用无电机控制器的永磁同步电机，若干子线路板至少有2块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，子板微处理器通过逆变单元驱动无电机控制器的永磁同步电机，转子位置检测单元将无电机控制器的永磁同步电机的转子位置数据送到子板微处理器，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信。
上述所述的多台电机中含有交流电机，母线路板上设置交流电机驱动接口，母板微处理器通过交流电机驱动接口交流电机。
上述所述的交流电机驱动接口包括至少一个继电器及其驱动电路，母板微处理器通过一个继电器及其驱动电路控制一台交流电机。
上述所述的转子位置检测单元是相电流检测单元，转子位置数据通过实时相电流计算得出。
上述所述母板微处理器内置或者外置存储器， 存储器存储电机运行参数和运行模式。
上述所述的母板微处理器与各子板微处理器通过总线方式进行通信，总线分布在母线路板。
上述所述的应用系统控制器是空调系统控制器或者暖通系统控制器或者泵系统控制器或者洗衣机控制器或者汽车控制器。
上述所述的电源部分包括整流电流、DC/DC降压电路。
本发明与现有技术相比具有如下优点：1）本发明的集中式电机控制器，它连接在应用系统控制器上，包括母线路板、若干子线路板和多台电机，母线路板上设置电源部分和母板微处理器，电源部分为各部分电路及各子线路板供电,所述的多台电机是3台或者3台以上，至少2台电机采用无电机控制器的永磁同步电机，若干子线路板至少有2块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信，简化电路结构，删除重叠的电路配置，大大降低产品成本，减少资源浪费，它灵活方便配置组合不同类型的电机，使用非常方便，集中式电机控制器的散热条件较好，解决原来单台电机控制器散热差导致控制不稳定问题；2）所述的多台电机中含有交流电机，母线路板上设置交流电机驱动接口，母板微处理器通过交流电机驱动接口交流电机，适应性更加广；3）母板微处理器与各子板微处理器通过总线方式进行通信，总线分布在母线路板，制造方便。4）转子位置检测单元是相电流检测电路，可以简化连接，不采用霍尔元件，降低成本；5）母板微处理器还连接有存储电机运行参数和运行模式的存储器，使用灵活方便。
附图说明：
图1 是现有空调系统HVAC的结构方框图；
图2是本发明的实施例一的方框图；
图3是图2的具体方框图；
图4是本发明的逆变单元和转子位置检测单元的电路图
图5本发明的实施例二的方框图。
图6 是本发明的实施例三的方框图；
图7是图5的具体实施结构图；
图8的本发明的实施例四的方框图；
图9是本发明的实施例五的方框图；
图10是图9的母线路板与子线路板的连接示意图；
图11是本发明的实施例六的方框图；
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一：图2、图3所示，一种方便配置电机的集中式电机控制器，它连接在应用系统控制器上，用来接收应用系统控制器的指令控制多台独立的电机工作，它包括母线路板、若干子线路板和多台电机，母线路板上设置电源部分和母板微处理器，电源部分为各部分电路及各子线路板供电,母板微处理器接收应用系统控制器的指令，所述的多台电机是3台，分别为第一电机、第二电机和第三电机，第一电机和第二电机采用无电机控制器的永磁同步电机，第三电机是交流电机，若干子线路板有2块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，子板微处理器通过逆变单元驱动无电机控制器的永磁同步电机，转子位置检测单元将无电机控制器的永磁同步电机的转子位置数据送到子板微处理器，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信。
所述的母线路板上设置交流电机驱动接口，母板微处理器通过交流电机驱动接口控制第三电机，所述的交流电机驱动接口包括一个继电器及其驱动电路，母板微处理器通过一个继电器及其驱动电路控制一台交流电机；母板微处理器内置或者外置存储器， 存储器存储电机运行参数和运行模式；母板微处理器与各子板微处理器通过总线方式进行通信，总线分布在母线路板；所述的应用系统控制器是空调系统控制器或者暖通系统控制器或者泵系统控制器或者洗衣机控制器或者汽车控制器，电源部分包括整流电流、DC/DC降压电路。
如图4所示，本发明的无电机控制器的永磁同步电机是由子板微处理器MCU控制，转子位置检测单元是相电流检测单元，转子位置数据通过实时相电流计算得出，相电流检测单元主要包括电阻R20和A/D转换,采用无位置传感器的矢量控制的方式，只检测电机绕组的相电流并计算出转子位置数据，利用逆变单元（INVERTER)的驱动芯片HVIC和多个IGBT开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6来控制电机绕组电流，电路结构简单，测量信号少，连接简单，简化电路结构，进一步降低成本 。
本发明的母板微处理器接收应用系统控制器的指令，并通过总线方式与各子板微处理器进行通信，子板微处理器根据母板微处理器发送的指令控制无电机控制器的永磁同步电机运行。
实施例二：如图5所示，与实施例一的不同点在于：第一电机、第二电机、第三电机均采用无电机控制器的永磁同步电机，母板微处理器连接3块子线路板，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机。
实施例三：如图6、图7所示，与实施例一的不同点在于：本发明集中式电机控制器控制4台电机，分别为第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，第一电机和第二电机采用无电机控制器的永磁同步电机，第三电机和第四电机是交流电机，子线路板有2块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，子板微处理器通过逆变单元驱动无电机控制器的永磁同步电机，转子位置检测单元将无电机控制器的永磁同步电机的转子位置数据送到子板微处理器，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信，2块子线路板分别连接控制第一电机和第二电机，所述的母线路板上设置交流电机驱动接口，母板微处理器通过交流电机驱动接口控制第三电机和第四电机，所述的交流电机驱动接口包括2个继电器及其驱动电路，母板微处理器通过2个继电器及其驱动电路分别控制第三电机和第四电机。
实施例四：图8所示，与实施例三的不同点在于：本发明集中式电机控制器控制4台电机，分别为第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，第一电机、第二电机和第三电机都采用无电机控制器的永磁同步电机，第四电机是交流电机，子线路板有3块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，子板微处理器通过逆变单元驱动无电机控制器的永磁同步电机，转子位置检测单元将无电机控制器的永磁同步电机的转子位置数据送到子板微处理器，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信，3块子线路板分别连接控制第一电机、第二电机和第三电机，所述的母线路板上设置交流电机驱动接口，母板微处理器通过交流电机驱动接口控制第四电机，所述的交流电机驱动接口包括1个继电器及其驱动电路，母板微处理器通过1个继电器及其驱动电路控制第四电机。
实施例五：图9所示，与实施例四的不同点在于：本发明集中式电机控制器控制4台电机，分别为第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，第一电机、第二电机、第三电机和第四电机都采用无电机控制器的永磁同步电机，子线路板有4块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，子板微处理器通过逆变单元驱动无电机控制器的永磁同步电机，转子位置检测单元将无电机控制器的永磁同步电机的转子位置数据送到子板微处理器，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信，4块子线路板分别连接控制第一电机、第二电机、第三电机和第四电机。
如图10所示，本发明有一块母线路板1和四块子线路板2通过接插件3形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信。
实施例六：图11所示，与实施例四的不同点在于：本发明集中式电机控制器控制5台电机，分别为第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和第五电机，第一电机、第二电机和第三电机都采用无电机控制器的永磁同步电机，第四电机和第五电机是交流电机，子线路板有3块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，子板微处理器通过逆变单元驱动无电机控制器的永磁同步电机，转子位置检测单元将无电机控制器的永磁同步电机的转子位置数据送到子板微处理器，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信，3块子线路板分别连接控制第一电机、第二电机和第三电机，所述的母线路板上设置交流电机驱动接口，母板微处理器通过交流电机驱动接口控制第四电机和第五电机，所述的交流电机驱动接口包括2个继电器及其驱动电路，母板微处理器通过2个继电器及其驱动电路分别控制第四电机和第五电机。
上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种方便配置电机的集中式电机控制器，它连接在应用系统控制器上，用来接收应用系统控制器的指令控制多台独立的电机工作，其特征在于：它包括母线路板、若干子线路板和多台电机，母线路板上设置电源部分和母板微处理器，电源部分为各部分电路及各子线路板供电,母板微处理器接收应用系统控制器的指令，所述的多台电机是3台或者3台以上，至少2台电机采用无电机控制器的永磁同步电机，若干子线路板至少有2块，每块子线路板含有子板微处理器、逆变单元和转子位置检测单元，每块子线路板连接一台无电机控制器的永磁同步电机，子板微处理器通过逆变单元驱动无电机控制器的永磁同步电机，转子位置检测单元将无电机控制器的永磁同步电机的转子位置数据送到子板微处理器，母线路板和若干子线路板通过接插件形成电连接，母板微处理器与子板微处理器建立连接通信。
2.根据权利要求1所述的一种方便配置电机的集中式电机控制器，其特征在于：所述的多台电机中含有交流电机，母线路板上设置交流电机驱动接口，母板微处理器通过交流电机驱动接口交流电机。
3.根据权利要求2所述的一种方便配置电机的集中式电机控制器，其特征在于：所述的交流电机驱动接口包括至少一个继电器及其驱动电路，母板微处理器通过一个继电器及其驱动电路控制一台交流电机。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种方便配置电机的集中式电机控制器，其特征在于：所述的转子位置检测单元是相电流检测单元，转子位置数据通过实时相电流计算得出。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种方便配置电机的集中式电机控制器，其特征在于：母板微处理器内置或者外置存储器， 存储器存储电机运行参数和运行模式。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种方便配置电机的集中式电机控制器，其特征在于：母板微处理器与各子板微处理器通过总线方式进行通信，总线分布在母线路板。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种方便配置电机的集中式电机控制器，其特征在于：所述的应用系统控制器是空调系统控制器或者暖通系统控制器或者泵系统控制器或者洗衣机控制器或者汽车控制器。
8.根据权利要求6所述的一种方便配置电机的集中式电机控制器，其特征在于：电源部分包括整流电流、DC/DC降压电路。
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