CN104270044A - 一种无刷电机的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无刷电机的控制方法及装置，电机及应用参数的可编程电路，被配置为一种固化的电机控制参数；电机控制中的可编程处理器，被配置为电机的一种应用处理器，与所述电机控制参数相关联；电机控制中的不可编程处理器，被配置为电机的控制算法处理器，与所述电机控制参数不直接关联；所述可编程处理器分别与电机及应用参数的可编程电路和不可编程处理器相连接。本发明提供灵活的优化电路配置数据，实现无刷电机的驱动控制。本发明对外部参数编程及双处理器的物理实现，能够完全兼容高压互补金属氧化物半导体工艺，以保证芯片低成本生产。本发明可以广泛应用于多种无刷电机的同一芯片控制。

Description

一种无刷电机的控制方法及装置

技术领域

本发明属于无刷电机控制领域，特别涉及有关电机及应用的外部参数变化时，用无需额外光罩的可编程芯片实现低成本灵活可靠的电机控制方法及装置，具体而言在于低成本实现有关电机及应用的外部参数设置并将电机控制算法分割为可编程应用处理与不可编程控制处理，以提高同一电机控制芯片的应用范围，既增加针对具体应用的灵活性又保持核心控制算法的可靠性。

背景技术

随着电力电子技术、微电子技术的发展以及材料技术的进步，电机系统正向系统高性能、控制数字化、机电一体化等方向发展。新出现的高级电机控制理论，如无刷无传感器算法、矢量技术及模糊控制等得到了迅速的发展，并借助于越来越广泛应用的高性能电机控制驱动芯片得以实现。

传统的电机控制使用处理能力强大但功能相对单一的专用集成电路ASIC或功能更为灵活的可编程处理器(如MCU和DSP)。ASIC由于受到芯片引脚数量限制致使可接收的应用相关参数配置有限，难以应对大量不同应用的差异化需求。可编程处理器通过使用内部昂贵的可编程存储器(如FLASH)具备了灵活的处理能力，但是由于昂贵的可编程存储器以及多芯片封装或额外光罩导致的附加制造费用使得其成本较高。因此需要一种即具有ASIC强大处理能力又具备类似可编程处理器灵活性的低成本电机控制产品来满足日益苛刻的市场需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于根据有关电机及应用的外部参数设置，据此低成本实现这些外部参数的可编程固化，并将电机控制算法分割为可编程应用处理与不可编程控制处理，既增加针对具体应用的灵活性又保持核心控制算法的可靠性。

本发明提供一种无刷电机的控制装置，所述装置包括：电机及应用参数的可编程电路，被配置为一种固化的电机控制参数；电机控制中的可编程处理器，被配置为电机的一种应用处理器，与所述电机控制参数相关联；电机控制中的不可编程处理器，被配置为电机的控制算法处理器，与所述电机控制参数不直接关联；

所述可编程处理器分别与电机及应用参数的可编程电路和不可编程处理器相连接。

进一步地，所述电路及处理器在低成本高压互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺生产的同一个芯片上集成实现。

进一步地，所述电机及应用参数的可编程电路由单个与CMOS工艺兼容的多次可编程(MTP)记忆单元来实现。

进一步地，所述电机及应用参数的可编程电路由多个与CMOS工艺兼容的单次可编程(OTP)记忆单元来实现。

进一步地，所述电机的可编程应用处理器，根据外部电机及应用参数设置，提供灵活的优化控制电路配置，实现无刷电机的外围控制。

进一步地，所述电机的不可编程应用处理器，始终保持固化的算法，按照可编程应用处理的配置提供可靠的优化电路，实现无刷电机的核心驱动控制。

进一步地，本发明还提供一种使用所述的装置的无刷电机的控制方法，检测有关电机及应用的外部参数设置，将其低成本固化于芯片内，并将电机控制实现分割为可编程应用处理与不可编程控制处理。

进一步地，所述可编程应用处理根据有关电机及应用的外部参数设置，由灵活的电机控制优化算法表征。

进一步地，所述不可编程控制处理，由可靠的电机控制固化固定算法表征。

进一步地，所述不可编程控制处理，由可靠的电机控制固化可重构算法表征。

无刷电机的机械结构及电器气参数针对不同的应用会有较大的差异性，通过低成本方式将电机机械和电气参数可编程固化在芯片内部，进而由可编程应用处理对不同电机的机械和电气参数进行处理，提供配置数据实现特定电机的优化控制；无刷电机的基本工作原理及底层控制算法相对一致，对高可靠性及平稳工作要求较高，不可编程控制处理按照配置数据通过组合其内部电路控制模块高效可靠地完成具体电机控制处理。以上所述的无刷电机双控制器结构解决了处理能力与功能灵活性之间的矛盾需求，在高压互补金属氧化物半导体工艺生产的同一个芯片上集成，无需额外光罩地兼容了的单次或多次可编程记忆单元，获得了低成本的实现。

本发明的有益效果是电机控制在有关电机及应用的参数变化时，可编程应用处理器能够根据外部参数设置，提供灵活的优化电路配置数据，实现无刷电机的外围控制；同时，不可编程应用处理器能够保持固化的算法，提供可靠的优化底层控制电路，实现无刷电机的核心驱动控制。本发明对外部参数编程及双处理器的物理实现，能够完全兼容高压互补金属氧化物半导体工艺，以保证芯片低成本生产。本发明可以广泛应用于多种无刷电机的同一芯片控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的控制方法流程图；

图2为本发明实施例提供控制装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例迚行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

(实施例一)

本发明实施例一提供了一种无刷电机灵活可靠的控制方法流程图，如图1所示，所述包括如下步骤：

1)用户配置电机参数

具体的，用户将电机机械和电气参数按照特定数据格式生成待写入的数据文件，电机机械和电气参数典型地包括相电感值、相电阻值、反电动势常数、电机极对数、额定转矩、额定电流、额定转速、最大电流和最大转速等。

2)OTP或MTP参数固化

具体的，将待写入的数据文件以光罩或使用编程器方式将电机机械和电气参数固化入芯片内部的OTP或MTP存储器。

3)可编程应用处理器电路配置数据优化

具体的，内部可编程应用处理器执行内部电路配置数据优化程序，输入用户给出的电机机械和电气参数进行计算处理，按照用户要求的性能作为优化目标，以控制处理器提供的计算资源为优化对象，生成优化后的控制处理器内部结构和控制参数数据。

4)固化的控制处理器装入电路配置数据

具体的，控制处理器按照应用处理器生成的电路配置数据，对控制处理器内部计算资源进行结构配置和控制参数装入，在配置结束后对计算资源执行初始化。以上步骤结束后控制处理器按照配置数据对应的电路功能对电机进行控制处理。

5)系统应用

具体的，用户按照特定电机具体应用进行系统测试，对电机进行实验和数据分析，判断电机功能和性能是否满足需求。如果需要修改电机机械和电气参数，则将修改后的电机参数重新装入芯片内部再次执行上述流程。

本发明实施例一提供了一种无刷电机灵活可靠的控制装置结构图，如图2所示，所述包括：MTP/OTP ROM1、可编程应用处理器2和固化的控制处理器3。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无刷电机的控制装置，其特征在于所述装置包括：

电机及应用参数的可编程电路，被配置为一种固化的电机控制参数；电机控制中的可编程处理器，被配置为电机的一种应用处理器，与所述电机控制参数相关联；电机控制中的不可编程处理器，被配置为电机的控制算法处理器，与所述电机控制参数不直接关联；

所述可编程处理器分别与电机及应用参数的可编程电路和不可编程处理器相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电路及处理器在低成本高压互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺生产的同一个芯片上集成实现。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机及应用参数的可编程电路由单个与CMOS工艺兼容的多次可编程(MTP)记忆单元来实现。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机及应用参数的可编程电路由多个与CMOS工艺兼容的单次可编程(OTP)记忆单元来实现。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机的可编程应用处理器，根据外部电机及应用参数设置，提供灵活的优化控制电路配置，实现无刷电机的外围控制。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机的不可编程应用处理器，始终保持固化的算法，按照可编程应用处理的配置提供可靠的优化电路，实现无刷电机的核心驱动控制。

7.一种使用权利要求1-6任意一项所述的装置的无刷电机的控制方法，其特征在于，检测有关电机及应用的外部参数设置，将其低成本固化于芯片内，并将电机控制实现分割为可编程应用处理与不可编程控制处理。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可编程应用处理根据有关电机及应用的外部参数设置，由灵活的电机控制优化算法表征。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不可编程控制处理，由可靠的电机控制固化固定算法表征。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不可编程控制处理，由可靠的电机控制固化可重构算法表征。