CN103956940A - 空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法和控制装置，其中，空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法包括：采样直流电机的母线电流，并对母线电流进行处理以生成母线电流采样信号；采样直流电机的母线电压，并对母线电压进行处理以生成母线电压采样信号；检测直流电机的相电动势，并根据相电动势生成相反电动势检测信号；根据母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号控制直流电机的逆风启动。本发明的空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法和控制装置能够精确判断直流电机初励后的转向，定位方便，并且逆风启动成功率高，极大满足了用户的应用需求。

Description

空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法和一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置。

背景技术

目前，直流无刷电动机使用位置传感器来取代电刷的优势，已无法满足行业及技术发展需求，并且无位置传感器驱动技术在压缩机行业的应用已经比较成熟。在直流无刷电动机中使用位置传感器具有降低成本、增加硬件可靠性设计以及在恶劣的应用环境下将驱动器完全外置于直流无刷电动机外部等优势。众所周知，空调室外机工作在室外露天环境，当有风甚至台风吹动直流无刷电动机反转时，同样要求直流无刷电动机可以完成正常启动。

相关技术中，采用单电阻采样的无位置传感器控制方案来实现直流无刷电动机反转时的逆风启动，如图1所示，单电阻采样的无位置传感器控制方案只检测直流无刷电动机的母线电流信号I，再从软件算法上进行三相重构得到三相的位置信号，进而实现直流无刷电动机反转时的逆风启动。但是，采用单电阻采样的无位置传感器控制方案无法精确判断电机初励后转向，定位困难，因而导致逆风启动失败率较高，很难满足用户的应用需求。另外，相关技术中，采用三电阻采样的无位置传感器控制方案来实现直流无刷电动机反转时的逆风启动，如图2所示，三电阻采样的无位置传感器控制方案通过检测直流无刷电动机的三相电流信号IA1、IB1和IC1来替代位置传感器的功能，进而实现直流无刷电动机反转时的逆风启动。但是三电阻采样的无位置传感器控制方案的成本高，同样无法满足用户的应用需求。因此，需要对相关技术进行改进。

发明内容

本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置，该空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的逆风启动成功率高，极大满足了用户的应用需求。

本发明的另一个目的在于提出一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置，该空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置包括：供电模块，所述供电模块用于提供电源；电流采样模块，所述电流采样模块用于采样所述直流电机的母线电流，并对所述母线电流进行处理以生成母线电流采样信号；电压采样模块，所述电压采样模块用于采样所述直流电机的母线电压，并对所述母线电压进行处理以生成母线电压采样信号；反电动势检测模块，所述反电动势检测模块用于检测所述直流电机的相电动势，并根据所述相电动势生成相反电动势检测信号；控制模块，所述控制模块分别与所述电流采样模块、所述电压采样模块和所述反电动势检测模块相连，所述控制模块用于根据所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号控制所述直流电机的逆风启动。

本发明实施例提出的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置在通过电流采样模块生成母线电流采样信号、电压采样模块生成母线电压采样信号和反电动势检测模块生成相反电动势检测信号后，进而控制模块根据母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号控制直流电机的逆风启动。该空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的逆风启动成功率高，极大满足了用户的应用需求。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述控制模块包括：PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号产生子模块，所述PWM信号产生子模块用于对所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号进行逻辑运算处理以产生PWM信号；驱动控制子模块，所述驱动控制子模块与所述PWM信号产生子模块相连，所述驱动控制子模块用于根据所述PWM信号生成PWM驱动信号以控制所述直流电机进行换相运转。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述反电动势检测模块包括：串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的一端与所述相电动势的输出端相连，所述第二电阻与所述第三电阻之间具有第一节点，所述第三电阻的另一端接地；第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述供电模块的第一电源相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第一二极管的阳极相连，所述第一电容的一端与所述第一二极管的阳极之间具有第二节点，且所述第二节点的电压为所述相反电动势检测信号，所述第一电容的另一端接地；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一节点相连，所述第四电阻的另一端与所述第二节点相连。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述电压采样模块包括：串联的第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻，所述第五电阻的一端与所述供电模块的母线电压提供端相连，所述第七电阻与所述第八电阻之间具有第三节点，所述第八电阻的另一端接地；第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述供电模块的第一电源相连；第二电容，所述第二电容的一端与所述第二二极管的阳极相连，所述第二电容的一端与所述第二二极管的阳极之间具有第四节点，且所述第四节点的电压为所述母线电压采样信号，所述第二电容的另一端接地；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第三节点相连，所述第九电阻的另一端与所述第四节点相连。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述电流采样模块包括：串联的第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻的一端与所述直流电机的母线电流端相连，所述第十电阻与所述第十一电阻之间具有第五节点；串联的第十二电阻和第十三电阻，所述第十二电阻的一端与所述供电模块的第二电源相连，所述第十二电阻的另一端与所述第十一电阻的另一端相连，所述第十三电阻的另一端接地；串联的第十四电阻和第十五电阻，所述第十四电阻的一端接地，所述第十四电阻与所述第十五电阻之间具有第六节点；第三电容，所述第三电容的一端与所述第五节点相连，所述第三电容的另一端与所述第六节点相连；运算放大器，所述运算放大器的同相端与所述第十一电阻的另一端相连，所述运算放大器的反相端与所述第十五电阻的另一端相连；串联的第十六电阻和第十七电阻，所述第十六电阻的一端与所述运算放大器的反相端相连，所述第十六电阻的另一端和所述第十七电阻的一端分别与所述运算放大器的输出端相连；第四电容，所述第四电容的一端与所述第十七电阻的另一端相连，所述第四电容的一端的电压为所述母线电流采样信号，所述第四电容的另一端接地。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置还包括：过流保护模块，所述过流保护模块与所述直流电机的母线电流端和所述PWM信号产生子模块分别相连，所述过流保护模块用于采样所述直流电机的母线电流，并根据所述母线电流生成过流保护信号，并将所述过流保护信号输出至所述PWM信号产生子模块。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置还包括：温度采集模块，所述温度采集模块与所述PWM信号产生子模块和所述驱动控制子模块分别相连，所述温度采集模块用于检测当前环境温度和所述驱动控制子模块输出的温度等效信号，并根据所述当前环境温度生成当前环境温度信号，并将所述当前环境温度信号和所述温度等效信号输出至所述PWM信号产生子模块。

优选地，在本发明的一个实施例中，当所述过流保护信号大于预设过流阈值时或当所述温度等效信号大于预设过温阈值时，所述控制模块控制所述直流电机停止工作。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例还提出了一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法，该一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法包括以下步骤：采样所述直流电机的母线电流，并对所述母线电流进行处理以生成母线电流采样信号；采样所述直流电机的母线电压，并对所述母线电压进行处理以生成母线电压采样信号；检测所述直流电机的相电动势，并根据所述相电动势生成相反电动势检测信号；根据所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号控制所述直流电机的逆风启动。

本发明实施例提出的空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法在生成母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号后，进而根据母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号控制直流电机的逆风启动。该空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法的逆风启动成功率高，极大满足了用户的应用需求。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号控制所述直流电机的逆风启动具体包括以下步骤：对所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号进行逻辑运算处理以产生PWM信号；根据所述PWM信号生成PWM驱动信号以控制所述直流电机进行换相运转。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法还包括以下步骤：采样所述直流电机的母线电流，并根据所述母线电流生成过流保护信号。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法还包括以下步骤：检测当前环境温度和控制所述直流电机逆风启动的控制模块中的驱动控制模块输出的温度等效信号，并根据所述当前环境温度生成当前环境温度信号。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法还包括以下步骤：当所述过流保护信号大于预设过流阈值时或当所述温度等效信号大于预设过温阈值时，控制所述直流电机停止工作。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为单电阻采样的无位置传感器控制方案的电路结构示意图；

图2为三电阻采样的无位置传感器控制方案的电路结构示意图；

图3为根据本发明实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的方框示意图；

图4为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的反电动势检测模块的电路结构示意图；

图5为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的电压采样模块的电路结构示意图；

图6为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的电流采样模块的电路结构示意图；

图7为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的PWM信号产生子模块的电路结构示意图；

图8为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的驱动控制子模块的电路结构示意图；

图9为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的过流保护模块的电路结构示意图；

图10为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的温度采集模块的电路结构示意图；

图11为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的第一电源子模块的电路结构示意图；

图12为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的第二电源子模块的电路结构示意图；

图13为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的第三电源子模块的电路结构示意图；

图14为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的FG转速信号输出模块的电路结构示意图；

图15为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的VSP电压调速模块的电路结构示意图；

图16为根据本发明一个实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的故障指示模块的电路结构示意图；和

图17为根据本发明实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置和空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法。

如图3所示，本发明实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置包括：供电模块10、电流采样模块20、电压采样模块30、反电动势检测模块40和控制模块50。其中，供电模块10用于提供电源。电流采样模块20用于采样直流电机的母线电流，并对母线电流进行处理以生成母线电流采样信号。电压采样模块30用于采样直流电机的母线电压，并对母线电压进行处理以生成母线电压采样信号。反电动势检测模块40用于检测直流电机的相电动势，并根据相电动势生成相反电动势检测信号。控制模块50分别与电流采样模块20、电压采样模块30和反电动势检测模块40相连，控制模块50用于根据母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号控制直流电机的逆风启动。

进一步地，如图4所示，在本发明的一个实施例中，反电动势检测模块40包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1和第一电容C1。其中，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3串联，第一电阻R1的一端与相电动势的输出端例如直流电机U相电动势的输出端相连，第二电阻R2与第三电阻R3之间具有第一节点J1，第三电阻R3的另一端接地，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3用于对相电动势进行分压。第一二极管D1的阴极与供电模块10的第一电源相连，该第一电源可以输出+3.3V直流电压，第一二极管D1用于进行钳位保护。第一电容C1的一端与第一二极管D1的阳极相连，第一电容C1的一端与第一二极管D1的阳极之间具有第二节点J2，且第二节点J2的电压为相反电动势检测信号例如BEMF_U，第一电容C1的另一端接地，第一电容C1用于滤波。第四电阻R4的一端与第一节点J1相连，第四电阻R4的另一端与第二节点J2相连，第四电阻R4起限流作用。另外，在本发明的一个实施例中，空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置可以包括三个反电动势检测模块40，且三个反电动势检测模块40分别与直流电机的U相电动势的输出端、V相电动势的输出端和W相电动势的输出端相连，从而获得U相反电动势检测信号BEMF_U、V相反电动势检测信号BEMF_V和W相反电动势检测信号BEMF_W。

进一步地，如图5所示，在本发明的一个实施例中，电压采样模块30包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二二极管D2和第二电容C2。其中，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8串联，第五电阻R5的一端与供电模块10的母线电压提供端相连，供电模块10的母线电压提供端提供母线电压VM-in例如310V直流工作电压，第七电阻R7与第八电阻R8之间具有第三节点J3，第八电阻R8的另一端接地，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8起分压作用。第二二极管D2的阴极与供电模块10的第一电源相连，第二二极管D2用于进行钳位保护。第二电容C2的一端与第二二极管D2的阳极相连，第二电容C2的一端与第二二极管D2的阳极之间具有第四节点J4，且第四节点J4的电压为母线电压采样信号Bus-Voltage，第二电容C2的另一端接地，第二电容C2用于滤波。第九电阻R9的一端与第三节点J3相连，第九电阻R9的另一端与第四节点J4相连。

进一步地，如图6所示，在本发明的一个实施例中，电流采样模块20包括：第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和运算放大器OP。其中，第十电阻R10和第十一电阻R11串联，第十电阻R10的一端与直流电机的母线电流端相连以获得母线电流Current-sense，第十电阻R10与第十一电阻R11之间具有第五节点J5。第十二电阻R12和第十三电阻R13串联，第十二电阻R12的一端与供电模块10的第二电源相连，该第二电源可以输出+3.3V隔离电压+3.3VAD，第十二电阻R12的另一端与第十一电阻R11的另一端相连，第十三电阻R13的另一端接地。第十四电阻R14和第十五电阻R15串联，第十四电阻R14的一端接地，第十四电阻R14与第十五电阻R15之间具有第六节点J6。第三电容C3的一端与第五节点J5相连，第三电容C3的另一端与第六节点J6相连。运算放大器OP的同相端与第十一电阻R11的另一端相连，运算放大器OP的反相端与第十五电阻R15的另一端相连，运算放大器OP的电源端与供电模块10的第二电源相连，运算放大器OP的地端接地。第十六电阻R16和第十七电阻R17串联，第十六电阻R16的一端与运算放大器OP的反相端相连，第十六电阻R16的另一端和第十七电阻R17的一端分别与运算放大器OP的输出端相连。第四电容C4的一端与第十七电阻R17的另一端相连，第四电容C4的一端的电压为母线电流采样信号Current，第四电容C4的另一端接地。第五电容C5的一端与运算放大器OP的电源端相连，第五电容C5的另一端接地。

进一步地，在本发明的一个实施例中，控制模块50包括：PWM信号产生子模块51和驱动控制子模块52。其中，PWM信号产生子模块51用于对母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号进行逻辑运算处理以产生PWM信号。驱动控制子模块52与PWM信号产生子模块51相连，驱动控制子模块52用于根据PWM信号生成PWM驱动信号以控制直流电机进行换相运转。需要说明的是，相反电动势检测信号可以辅助PWM信号产生子模块51在直流电机初励时刻对直流电机的转速和转向进行判断，从而更准确的进行定位，因此本发明实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置可以使得直流电机获得更高的逆风启动成功率，极大满足了用户的应用需求。

具体地，如图7所示，在本发明的一个实施例中，PWM信号产生子模块51包括：第一控制芯片例如DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)芯片IC1、第一滤波电路510和复位电路511。其中，第一控制芯片IC1的第七脚的输入信号为母线电压采样信号Bus-Voltage，第一控制芯片IC1的第九脚的输入信号为母线电流采样信号Current。进一步地，在本发明的一个实施例中，当空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置包括三个反电动势检测模块40，且三个反电动势检测模块40分别与直流电机的U相电动势的输出端、V相电动势的输出端和W相电动势的输出端相连，并将获得的V相反电动势检测信号BEMF_V、U相反电动势检测信号BEMF_U和W相反电动势检测信号BEMF_W分别输入到第一控制芯片IC1的第十六脚至第十八脚，此时，第一控制芯片IC1在对母线电流采样信号Current、母线电压采样信号Bus-Voltage、V相反电动势检测信号BEMF_V、U相反电动势检测信号BEMF_U和W相反电动势检测信号BEMF_W进行三相重构和逻辑运算处理后，第一控制芯片IC1的第三十七脚至第四十二脚分别输出PWM信号PWM_UH、PWM信号PWM_UL、PWM信号PWM_VH、PWM信号PWM_VL、PWM信号PWM_WH和PWM信号PWM_WL。

另外，如图8所示，在本发明的一个实施例中，当第一控制芯片IC1的第三十七脚至第四十二脚分别输出PWM信号PWM_UH、PWM信号PWM_UL、PWM信号PWM_VH、PWM信号PWM_VL、PWM信号PWM_WH和PWM信号PWM_WL时，驱动控制子模块52中的第二控制芯片例如IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)IC2的第四脚可以与第一控制芯片IC1的第三十七脚相连，第二控制芯片IC2的第五脚可以与第一控制芯片IC1的第三十八脚相连，第二控制芯片IC2的第九脚可以与第一控制芯片IC1的第三十九脚相连，第二控制芯片IC2的第十脚可以与第一控制芯片IC1的第四十脚相连，第二控制芯片IC2的第十四脚可以与第一控制芯片IC1的第四十一脚相连，第二控制芯片IC2的第十五脚可以与第一控制芯片IC1的第四十二脚相连。此时，驱动控制子模块52根据PWM信号PWM_UH、PWM_UL、PWM_VH、PWM_VL、PWM_WH和PWM_WL生成三路PWM驱动信号并分别输出至直流电机的三相绕组以控制直流电机进行换相运转。需要说明的是，驱动控制子模块52中的第二控制芯片IC2可以包括电荷泵充电电路、逆变器开关管和高压驱动HVIC(High Voltage Integrated Circuit，高压集成电路)等。另外，在本发明的一个实施例中，驱动控制子模块52中的第三十电阻R30至第三十三电阻R33可以用于检测母线电流Current-sense，例如可以用于检测如图1所示的单电阻采样的无位置传感器控制方案中直流无刷电动机的母线电流。

进一步地，在本发明的一个实施例中，空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置还包括过流保护模块60和温度采集模块61。其中，过流保护模块60与直流电机的母线电流端和PWM信号产生子模块51分别相连，过流保护模块60用于采样直流电机的母线电流Current-sense，并根据母线电流Current-sense生成过流保护信号Over-Current，并将过流保护信号Over-Current输出至PWM信号产生子模块51。温度采集模块61与PWM信号产生子模块51和驱动控制子模块52分别相连，温度采集模块61用于检测当前环境温度和驱动控制子模块52输出的温度等效信号EnvVts，并根据当前环境温度生成当前环境温度信号EnvTmport，并将当前环境温度和温度等效信号EnvVts输出至PWM信号产生子模块51。

进一步地，在本发明的一个实施例中，当过流保护信号Over-Current大于预设过流阈值时和/或当温度等效信号EnvVts大于预设过温阈值时，控制模块50控制直流电机停止工作。

进一步地，如图9所示，在本发明的一个实施例中，过流保护模块60的输入端可以与第三十电阻R30至第三十三电阻R33相连以获得直流电机的母线电流Current-sense，直流电机的母线电流Current-sense经电阻R34输入至比较器CMP的反相输入端，在比较器CMP对直流电机的母线电流Current-sense和同相输入端的预设过流阈值进行比较后，过流保护模块60生成过流保护信号Over-Current并输出至第一控制芯片IC1的第四十七脚，进而第一控制芯片IC1根据过流保护信号Over-Current来触发直流电机的过流保护动作。具体地，在本发明的一个实施例中，当直流电机的母线电流Current-sense突然增大时，比较器CMP的反相输入端电压会升高，当比较器CMP的反相输入端电压达到或大于比较器CMP的同相输入端的预设过流阈值时，比较器CMP的输出翻转为低电平，此时，第一控制芯片IC1触发直流电机的过流保护动作，直流电机停止工作。

另外，如图10所示，在本发明的一个实施例中，当第二控制芯片IC2为IPM时，温度采集模块61可以采用随温度变化而阻值变化的NTC热敏电阻Rntc以在上电时检测当前环境温度，进而生成当前环境温度信号EnvTmport并输出至第一控制芯片IC1的第十三脚，温度采集模块61同时检测当前环境温度下IPM的第十一引脚输出的温度等效电压信号EnvVts，在PWM信号产生子模块51根据当前环境温度信号EnvTmport和温度等效电压信号EnvVts计算出预设过温阈值后，第一控制芯片IC1在直流电机运转时通过判断IPM的第十一引脚输出的温度等效电压信号EnvVts是否达到预设过温阈值来控制直流电机停止工作。需要说明的是，可以将NTC热敏电阻Rntc放置在IPM旁边感应当前IPM表面温度。但是，在直流电机的不同工况下，Rntc感应得到的当前环境温度生成的当前环境温度信号EnvTmport与IPM的实际温度值由于温度传导会产生较大误差，如果仅利用当前环境温度信号EnvTmport触发直流电机的过温保护动作将出现IPM温度未达预设过温阈值时过温保护动作和达到预设过温阈值时过温保护未动作等现象发生。另外，批量生产时，由于不同IPM制造工艺存在差异，导致不同IPM的第十一引脚输出的温度等效电压信号EnvVts随IPM温度变化的温度输出曲线存在差异，但温度输出曲线的变化规律是有相对关系的。因此，可以通过测试不同IPM第十一引脚输出的温度等效电压信号EnvVts随IPM温度变化的温度输出曲线拟合成有规律的函数，进而利用NTC热敏电阻Rntc上电时检测常温下IPM第十一引脚输出的温度等效电压信号EnvVts来计算不同IPM的预设过温阈值，以校正不同IPM之间温度输出曲线的差异。

进一步地，在本发明的一个实施例中，供电模块10可以包括第一电源子模块11、第二电源子模块12和第三电源子模块13，供电模块10的第一电源可以由第一电源子模块11提供，供电模块10的第二电源可以由第二电源子模块12提供，供电模块10的母线电压可以由第三电源子模块13的母线电压提供端提供母线电压VM-in。具体地，在本发明的一个实施例中，当第一电源子模块11的输出电压为+3.3V直流电压时，第一电源子模块11的电路结构可以如图11所示。其中，第一电源子模块11中的第三控制芯片IC3可以为三端稳压器，第三控制芯片IC3用于将+15V直流电压转换为稳定的+3.3V直流电压。另外，在本发明的一个实施例中，当第二电源子模块12的输出电压为+3.3V隔离电压+3.3VAD时，第二电源子模块12的电路结构可以如图12所示，第二电源子模块12的输入电压可以由第一电源子模块11的输出电压提供。其中，磁珠RF1可以用于对数字电路和模拟电路的供电进行隔离保护，从而有效降低线路间的串扰。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第三电源子模块13的电路结构可以如图13所示，第三电源子模块13可以作为本发明实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置的输入/输出端口。其中，母线电压提供端提供的母线电压VM-in和+15V直流电压可以为外部输入电压，该母线电压VM-in可以作为驱动控制子模块52的高压工作电压，该+15V直流电压可以作为第一电源子模块11的输入电压和驱动控制子模块52的低压工作电压，第三二极管D3可以为稳压二极管，第四二极管D4可以为TVS二极管，电阻R43可以为保险电阻。进一步地，如图8所示，在本发明的一个实施例中，母线电压提供端与第二控制芯片IC2的第十七脚相连，此时，母线电压VM-in经第二控制芯片IC2的内部开关管、直流电机绕组和地构成工作回路。

进一步地，在本发明的一个实施例中，空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置还可以包括FG转速信号输出模块70和VSP电压调速模块80。其中，FG转速信号输出模块70的输入端与第一控制芯片IC1相连，FG转速信号输出模块70的输出端与第三电源子模块13相连。VSP电压调速模块80的输入端与第三电源子模块13相连，VSP电压调速模块80的输出端与第一控制芯片IC1相连。

具体地，如图14所示，在本发明的一个实施例中，第一控制芯片IC1可以根据母线电流采样信号Current生成FG转速信号FG-out1，并由第三十一脚输出该FG转速信号FG-out1至FG转速信号输出模块70的输入端，FG转速信号输出模块70对FG转速信号FG-out1进行放大处理后生成FG转速放大信号FG-out，该FG转速放大信号FG-out可以经第三电源子模块13的FG端输出至用户控制板以提供直流电机的当前运转转速信号，从而方便用户监测和控制直流电机的运行状况。另外，如图15所示，在本发明的一个实施例中，第三电源子模块13的VSP端从外部接收电压信号VSP-in，该电压信号VSP-in经VSP电压调速模块80进行滤波和分压等处理后生成小于+3.3V且噪音水平低的转速调节信号SP-control，VSP电压调速模块80输出该转速调节信号SP-control至第一控制芯片IC1的第八脚，进而第一控制芯片IC1根据转速调节信号SP-control调节直流电机的转速。进一步地，在本发明的一个实施例中，电压信号VSP-in可以为大于等于0V且小于等于6V的电压。

具体地，在本发明的一个实施例中，在第三电源子模块13获得外部输入电压后，第一电源子模块11提供第一电源，第二电源子模块12提供第二电源，此时，第一控制芯片IC1通电并初始化，驱动控制子模块52中的第二控制芯片IC2获得高压工作电压和低压工作电压。在调节电压信号VSP-in至设定值后，电流采样模块20生成母线电流采样信号Current、电压采样模块30生成母线电压采样信号Bus-Voltage和反电动势检测模块40生成相反电动势检测信号，进而PWM信号产生子模块51中的第一控制芯片IC1根据母线电流采样信号Current、母线电压采样信号Bus-Voltage和相反电动势检测信号进行三相重构和逻辑运算处理等处理后生成PWM信号并输出至驱动控制子模块52中的第二控制芯片IC2，进而第二控制芯片IC2根据PWM信号生成三路PWM驱动信号并分别输出至直流电机的三相绕组以控制直流电机进行换相运转。

进一步地，在本发明的一个实施例中，空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置还可以包括故障指示模块90，故障指示模块90与第一控制芯片IC1相连，故障指示模块90用于在第一控制芯片IC1输出故障指示信号时进行故障指示。具体地，如图16所示，在本发明的一个实施例中，当出现过流保护信号Over-Current大于预设过流阈值和/或温度保护信号EnvTmport大于预设过温阈值等状况时，第一控制芯片IC1根据预设条件输出对应的故障指示信号AlarmLed，此时，故障指示模块90中的发光二极管LED1将根据故障指示信号AlarmLed闪烁相应的次数以指示当前的故障类型。因此，本发明实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置能够方便用户在空调室外机的硬件开发、生产工艺和售后维修等过程中快速定位和分析故障原因，大大降低了开发和生产中故障问题的分析难度，有效提高了售后服务问题的处理效率。

本发明实施例提出的空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置在通过电流采样模块生成母线电流采样信号、电压采样模块生成母线电压采样信号和反电动势检测模块生成相反电动势检测信号后，进而控制模块根据母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号控制直流电机的逆风启动，以及在通过过流保护模块生成过流保护信号和温度采集模块检测到温度等效信号等信号后，控制模块根据过流保护信号和/或温度保护信号等信号控制直流电机停止工作和控制故障指示模块进行故障类型提示。该空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置不仅能够方便用户在空调室外机的硬件开发、生产工艺和售后维修等过程中快速定位和分析故障原因，大大降低了开发和生产中故障问题的分析难度，有效提高了售后服务问题的处理效率，还能够精确判断直流电机初励后的转向，定位方便，逆风启动成功率高，极大满足了用户的应用需求。

本发明另一方面实施例还提出了一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法，如图17所示，该空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法包括以下步骤：

S1，采样直流电机的母线电流，并对母线电流进行处理以生成母线电流采样信号。

具体地，在本发明的一个实施例中，可以采样如图1所示的单电阻采样的无位置传感器控制方案中直流无刷电动机的母线电流。

S2，采样直流电机的母线电压，并对母线电压进行处理以生成母线电压采样信号。

S3，检测直流电机的相电动势，并根据相电动势生成相反电动势检测信号。

需要说明的是，在本发明的一个实施例中，可以检测直流电机的三相电动势，并根据三相电动势生成三相反电动势检测信号。具体地，在本发明的一个实施例中，步骤S1、步骤S2和步骤S3可以同时进行，并在生成母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号后进入步骤S4。

S4，根据母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号控制直流电机的逆风启动。

需要说明的是，相反电动势检测信号可以在直流电机初励时刻辅助直流电机进行转速和转向判断，从而更准确的进行定位，因此本发明实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法可以使得直流电机获得更高的逆风启动成功率，极大满足了用户的应用需求。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号控制直流电机的逆风启动即步骤S4具体可以包括以下步骤：

S41，对母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号进行逻辑运算处理以产生PWM信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，可以对母线电流采样信号、母线电压采样信号和三相反电动势检测信号进行三相重构和逻辑运算处理等处理后产生PWM信号。

S42，根据PWM信号生成PWM驱动信号以控制直流电机进行换相运转。

进一步地，在本发明的一个实施例中，空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法还可以包括以下步骤：

S5，采样直流电机的母线电流，并根据母线电流生成过流保护信号。

S6，检测当前环境温度和控制直流电机逆风启动的控制模块中的驱动控制模块输出的温度等效信号，并根据当前环境温度生成当前环境温度信号。

具体地，在本发明的一个实施例中，步骤S5和步骤S6可以同时进行。

进一步地，在本发明的一个实施例中，空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法还可以包括以下步骤：

S7，当过流保护信号大于预设过流阈值时或当温度等效信号大于预设过温阈值时，控制直流电机停止工作。

进一步地，在本发明的一个实施例中，当出现过流保护信号大于预设过流阈值和/或当温度等效信号大于预设过温阈值等状况时，还可以根据预设条件输出对应的故障指示信号以指示当前的故障类型。因此，本发明实施例的空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法能够方便用户在空调室外机的硬件开发、生产工艺和售后维修等过程中快速定位和分析故障原因，大大降低了开发和生产中故障问题的分析难度，有效提高了售后服务问题的处理效率。

本发明实施例提出的空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法在生成母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号后，进而根据母线电流采样信号、母线电压采样信号和相反电动势检测信号控制直流电机的逆风启动，以及在生成过流保护信号和检测到温度等效信号等信号后，根据过流保护信号和/或温度等效信号等信号控制直流电机停止工作和控制进行故障类型提示。该空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法不仅能够方便用户在空调室外机的硬件开发、生产工艺和售后维修等过程中快速定位和分析故障原因，大大降低了开发和生产中故障问题的分析难度，有效提高了售后服务问题的处理效率，还能够精确判断直流电机初励后的转向，定位方便，逆风启动成功率高，极大满足了用户的应用需求。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (13)

1.一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制装置，其特征在于，包括：

供电模块，所述供电模块用于提供电源；

电流采样模块，所述电流采样模块用于采样所述直流电机的母线电流，并对所述母线电流进行处理以生成母线电流采样信号；

电压采样模块，所述电压采样模块用于采样所述直流电机的母线电压，并对所述母线电压进行处理以生成母线电压采样信号；

反电动势检测模块，所述反电动势检测模块用于检测所述直流电机的相电动势，并根据所述相电动势生成相反电动势检测信号；和

控制模块，所述控制模块分别与所述电流采样模块、所述电压采样模块和所述反电动势检测模块相连，所述控制模块用于根据所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号控制所述直流电机的逆风启动。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

脉冲宽度调制PWM信号产生子模块，所述PWM信号产生子模块用于对所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号进行逻辑运算处理以产生PWM信号；和

驱动控制子模块，所述驱动控制子模块与所述PWM信号产生子模块相连，所述驱动控制子模块用于根据所述PWM信号生成PWM驱动信号以控制所述直流电机进行换相运转。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反电动势检测模块包括：

串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的一端与所述相电动势的输出端相连，所述第二电阻与所述第三电阻之间具有第一节点，所述第三电阻的另一端接地；

第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述供电模块的第一电源相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第一二极管的阳极相连，所述第一电容的一端与所述第一二极管的阳极之间具有第二节点，且所述第二节点的电压为所述相反电动势检测信号，所述第一电容的另一端接地；和

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一节点相连，所述第四电阻的另一端与所述第二节点相连。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压采样模块包括：

串联的第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻，所述第五电阻的一端与所述供电模块的母线电压提供端相连，所述第七电阻与所述第八电阻之间具有第三节点，所述第八电阻的另一端接地；

第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述供电模块的第一电源相连；

第二电容，所述第二电容的一端与所述第二二极管的阳极相连，所述第二电容的一端与所述第二二极管的阳极之间具有第四节点，且所述第四节点的电压为所述母线电压采样信号，所述第二电容的另一端接地；和

第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第三节点相连，所述第九电阻的另一端与所述第四节点相连。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流采样模块包括：

串联的第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻的一端与所述直流电机的母线电流端相连，所述第十电阻与所述第十一电阻之间具有第五节点；

串联的第十二电阻和第十三电阻，所述第十二电阻的一端与所述供电模块的第二电源相连，所述第十二电阻的另一端与所述第十一电阻的另一端相连，所述第十三电阻的另一端接地；

串联的第十四电阻和第十五电阻，所述第十四电阻的一端接地，所述第十四电阻与所述第十五电阻之间具有第六节点；

第三电容，所述第三电容的一端与所述第五节点相连，所述第三电容的另一端与所述第六节点相连；

运算放大器，所述运算放大器的同相端与所述第十一电阻的另一端相连，所述运算放大器的反相端与所述第十五电阻的另一端相连；

串联的第十六电阻和第十七电阻，所述第十六电阻的一端与所述运算放大器的反相端相连，所述第十六电阻的另一端和所述第十七电阻的一端分别与所述运算放大器的输出端相连；和

第四电容，所述第四电容的一端与所述第十七电阻的另一端相连，所述第四电容的一端的电压为所述母线电流采样信号，所述第四电容的另一端接地。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

过流保护模块，所述过流保护模块与所述直流电机的母线电流端和所述PWM信号产生子模块分别相连，所述过流保护模块用于采样所述直流电机的母线电流，并根据所述母线电流生成过流保护信号，并将所述过流保护信号输出至所述PWM信号产生子模块。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

温度采集模块，所述温度采集模块与所述PWM信号产生子模块和所述驱动控制子模块分别相连，所述温度采集模块用于检测当前环境温度和所述驱动控制子模块输出的温度等效信号，并根据所述当前环境温度生成当前环境温度信号，并将所述当前环境温度信号和所述温度等效信号输出至所述PWM信号产生子模块。

8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，当所述过流保护信号大于预设过流阈值时或当所述温度等效信号大于预设过温阈值时，所述控制模块控制所述直流电机停止工作。

9.一种空调室外机中直流电机的逆风启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采样所述直流电机的母线电流，并对所述母线电流进行处理以生成母线电流采样信号；

采样所述直流电机的母线电压，并对所述母线电压进行处理以生成母线电压采样信号；

检测所述直流电机的相电动势，并根据所述相电动势生成相反电动势检测信号；和

根据所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号控制所述直流电机的逆风启动。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号控制所述直流电机的逆风启动具体包括以下步骤：

对所述母线电流采样信号、所述母线电压采样信号和所述相反电动势检测信号进行逻辑运算处理以产生脉冲宽度调制PWM信号；和

根据所述PWM信号生成PWM驱动信号以控制所述直流电机进行换相运转。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

采样所述直流电机的母线电流，并根据所述母线电流生成过流保护信号。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

检测当前环境温度和控制所述直流电机逆风启动的控制模块中的驱动控制模块输出的温度等效信号，并根据所述当前环境温度生成当前环境温度信号。

13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当所述过流保护信号大于预设过流阈值时或当所述温度等效信号大于预设过温阈值时，控制所述直流电机停止工作。