CN105429559A - 一种电机控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机控制电路，用于解决对电机的控制效果较差的技术问题。所述电机控制电路包括：PWM波输出器件，用于输出六路互补的PWM波；所述六路互补的PWM波包括互补的三路正PWM波和三路负PWM波，所述三路正PWM波通过所述PWM波输出器件的正极输出，所述三路负PWM波通过所述PWM波输出器件的负极输出；逆变器，包括上桥臂和下桥臂；其中，所述三路正PWM波与所述下桥臂连接，所述三路负PWM波与所述上桥臂连接。

Description

一种电机控制电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电机控制电路。
背景技术
目前电机的控制电路，一般需要MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)输出六路互补的PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)波，并且将通过MCU正极输出的三路正PWM波连接控制电路中的上桥臂，将通过MCU负极输出的三路负PWM波连接控制电路中的下桥臂，进而控制电机的运行。
当采用调制波(如三角波)对电机进行调制时，请参见图1，控制六路PWM波的规则是：当控制产生PWM波的寄存器数值(以TCNT表示，如图1中的Tu、Tv和Tw)越大，上桥臂高电平的脉宽越窄，即PWM波的占空比越小，而寄存器数值越小，上桥臂高电平脉宽越宽，即PWM波的占空比越大。
当采用如图1所示的PWM输出方式对电机进行控制时，不能在MCU内部输出低电平时输出高电平，也不能在MCU内部输出高电平时输出低电平，由于上桥臂高电平的宽度与电流呈正比例的对应关系，即上桥臂高电平的宽度越宽对应的电流越大，所以当需要的电流越大时PWM波的寄存器数值却越小，是负逻辑，不满足常规的计算模式。并且，对于三相PWM波来说，在三角波的顶点(即TCNT的最大值，如图1中的Tc)处，U+、V+、W+全为高电平，这样将导致所有的电流采样点的确认方法、死区补偿方法以及判断电流采样不到时如何处理的算法和逻辑均需要重新设计，从而将会导致算法复杂，这样对电机的要求较高，同时由于复杂算法的影响，也不利于对电机进行精确控制，导致对于电机的控制效果较差。
发明内容
本申请提供一种电机控制电路，用于解决对于电机的控制效果较差的技术问题。
本申请提供一种电机控制电路，包括：
PWM波输出器件，用于输出六路互补的PWM波；所述六路互补的PWM波包括互补的三路正PWM波和三路负PWM波，所述三路正PWM波通过所述PWM波输出器件的正极输出，所述三路负PWM波通过所述PWM波输出器件的负极输出；
逆变器，包括上桥臂和下桥臂；
其中，所述三路正PWM波与所述下桥臂连接，所述三路负PWM波与所述上桥臂连接。
可选的，所述上桥臂包括3个绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述下桥臂包括3个IGBT。
可选的，所述三路正PWM波分别与所述下桥臂中的3个IGBT一一对应连接，所述三路负PWM波分别与所述上桥臂包括的3个IGBT一一对应连接。
可选的，所述电机控制电路还包括直流电压源，所述直流电压源的正极与所述上桥臂连接，所述直流电压源的负极与所述下桥臂连接。
可选的，所述电机控制电路还包括三相电流采集电路，所述三相采集电路包括U相电流采集支路、V相电流采集支路和W相电流采集支路。
可选的，所述U相电流采集支路的一端、所述V相电流采集支路的一端和所述W相电流采集支路的一端均连接在所述上桥臂和所述下桥臂之间。
可选的，当所述上桥臂和所述下桥臂之间形成通路时，通过所述U相电流采集支路，或通过所述V相电流采集支路，或通过所述W相采集支路对电机的相电流进行采集。
可选的，所述电机控制电路还包括采样电阻，所述采样电阻连接在所述下桥臂和地线之间，通过对所述采样电阻进行电流采样以获得所述电机的相电流。
本申请中的电机控制电路，通过将MCU输出的六路PWM中的三路正PWM波与下桥臂连接，而将三路负PWM波与上桥臂连接，当电机需要的运行频率越高时，即表明需要的控制电流也要越大，此时控制产生PWM波的寄存器数值越大，上桥臂高电平脉宽越宽，PWM波占空比越大，那么自然电机的输入电流也就越大；当电机需要的运转频率越低时，即表明需要的控制电流也要越小，此时控制产生PWM波的寄存器数值越小，上桥臂高电平脉宽越窄，PWM波占空比越小，那么自然电机的输入电流也就越小，也就是说，通过本申请的电机控制电路，能够使得PWM波的寄存器数值与电流大小之间呈正逻辑，以符合常规的计算模式，从而解决传统控制电路中控制产生PWM波的寄存器数值与占空比输出之间的矛盾，使得对于电机的控制变得简单明了，不易出错，有利于对电机进行精确控制，以增强对于电机的控制效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为采用三角波对六路PWM波进行调制的示意图；
图2为本发明实施例中电机控制电路的结构示意图；
图3为本发明实施例中电机控制电路还包括6个IGBT以及直流电源电压的电路示意图；
图4为本发明实施例中电机控制电路还包括三相采集电路的电路示意图；
图5为本发明实施例中电机控制电路还包括采样电阻的电路示意图。
具体实施方式
本申请提供一种电机控制电路，用于解决对于电机的控制效果较差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案总体思路如下：
本申请中的电机控制电路，通过将MCU输出的六路PWM中的三路正PWM波与下桥臂连接，而将三路负PWM波与上桥臂连接，当电机需要的运行频率越高时，即表明需要的控制电流也要越大，此时控制产生PWM波的寄存器数值越大，上桥臂高电平脉宽越宽，PWM波占空比越大，那么自然电机的输入电流也就越大；当电机需要的运转频率越低时，即表明需要的控制电流也要越小，此时控制产生PWM波的寄存器数值越小，上桥臂高电平脉宽越窄，PWM波占空比越小，那么自然电机的输入电流也就越小，也就是说，通过本申请的电机控制电路，能够使得PWM波的寄存器数值与电流大小之间呈正逻辑，以符合常规的计算模式，从而解决传统控制电路中控制产生PWM波的寄存器数值与占空比输出之间的矛盾，使得对于电机的控制变得简单明了，不易出错，有利于对电机进行精确控制，以增强对于电机的控制效果。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
请参见图2，本发明实施例提供一种电机控制电路，该电机控制电路可以用于控制电机的运行，而电机例如可以是指永磁无刷直流电机，该电机可以使用在空调设备中。
本发明实施例中的控制电路包括：
PWM波输出器件，用于输出六路互补的PWM波；六路互补的PWM波包括互补的三路正PWM波和三路负PWM波，三路正PWM波通过PWM波输出器件的正极输出，三路负PWM波通过所述PWM波输出器件的负极输出；
逆变器，包括上桥臂和下桥臂；
其中，三路正PWM波与下桥臂连接，三路负PWM波与上桥臂连接。
在图2中，是以PWM波输出器件是MCU为例，其中，三路正PWM波与下桥臂连接，可以理解为是三路正PWM波均输入下桥臂中，对应地，三路负PWM波与上桥臂连接，可以理解为是三路负PWM波均输入上桥臂中。
其中，六路互补的PWM波分别是U+PWM波、U-PWM波、V+PWM波、V-PWM波、W+PWM波和W-PWM波，其中，U+PWM波和U-PWM波为互补输出，V+PWM波和V-PWM波互补输出，W+PWM波和W-PWM波互补输出。例如，当U+PWM波为高电平时，U-PWM波为低电平，当U+PWM波为低电平时，U-PWM波为高电平，可以将这种输出方式理解为是互补输出。
当将三路正PWM波与下桥臂连接，且将三路负PWM波与上桥臂连接后，当电机需要的运行频率越高时，即表明需要的控制电流也要越大，此时控制产生PWM波的寄存器数值越大，上桥臂高电平脉宽越宽，PWM波占空比越大，那么自然电机的输入电流也就越大；当电机需要的运转频率越低时，即表明需要的控制电流也要越小，此时控制产生PWM波的寄存器数值越小，上桥臂高电平脉宽越窄，PWM波占空比越小，那么自然电机的输入电流也就越小，也就是说，通过本申请的电机控制电路，能够使得PWM波的寄存器数值与电流大小之间呈正逻辑，符合常规的计算模式，从而解决传统控制电路中控制产生PWM波的寄存器数值与占空比输出之间的矛盾，使得对于电机的控制变得简单明了，不易出错，有利于对电机进行精确控制，以提高对于电机的控制效果。
可选的，上桥臂包括3个IGBT，下桥臂包括3个IGBT。
请参见图3，上桥臂包括的3个IGBT，在图3中是a、b和c表示，即上桥臂包括IGBTa、IGBTb和IGBTc，而下桥臂包括的3个IGBT在图3中是以d、e和f表示，即下桥臂包括IGBTd、IGBTe和IGBTf。
可选的，三路正PWM波分别与下桥臂中的3个IGBT一一对应连接，三路负PWM波分别与上桥臂包括的3个IGBT一一对应连接。
也就是说，三路正PWM波与下桥臂连接，具体可以是指三路正PWM波与下桥臂所包括的3个IGBT一一对应连接，而三路负PWM波与上桥臂连接，具体可以是指三路负PWM波与上桥臂所包括的3个IGBT一一对应连接。
其中的一一对应连接，可以理解为是一路PWM波连接一个IGBT，例如，在图3中，U+PWM波与下桥臂中的IGBTd连接，V+PWM波与下桥臂中的IGBTe连接，，W+PWM波与下桥臂中的IGBTf连接，U-PWM波与上桥臂中的IGBTa连接，V-PWM波与上桥臂中的IGBTb连接，W-PWM波与上桥臂中的IGBTc连接。
可选的，继续参见图3，电机控制电路还可以包括直流电压源Edc，直流电压源Edc的正极与上桥臂连接，具体来说，可以是与上桥臂包括的3个IGBT均连接，直流电压源Edc的负极与下桥臂连接，具体来说，可以是与下桥臂包括的3个IGBT均连接。在具体实施过程中，直流电压源Edc例如可以是指电机的直流母线电压。
可选的，电机控制电路还包括三相电流采集电路，请参见图4，三相采集电路例如为U相电流采集支路、V相电流采集支路和W相电流采集支路。
在本发明实施例中，电机具有三相输入端，即U相输入端、V相输入端和W相输入端，具体地，在图4中，U相输入端、V相输入端和W相输入端分别以U、V和W表示。
通过U相电流采集支路，可以采集用于输入电机的U相输入端的电流，通过V相电流采集支路，可以采集用于输入电机的V相输入端的电流，通过W相电流采集支路，可以采集用于输入电机的W相输入端的电流，通过U相输入端、V相输入端或W相输入端的电流输入，可以控制电机运行。
可选的，U相电流采集支路的一端、V相电流采集支路的一端和W相电流采集支路的一端分别连接在上桥臂和下桥臂之间。
可选的，U相电流采集支路的另一端与电机的U相输入端连接，V相电流采集支路的另一端与电机的V相输入端连接，以及W相电流采集支路的另一端与电机的W相输入端连接。
可选的，当上桥臂和下桥臂之间形成通路时，通过U相电流采集支路，或通过V相电流采集支路，或通过W相采集支路对电机的相电流进行采集。
可选的，所述电机控制电路还包括采样电阻，采样电阻连接在下桥臂和地线之间，通过对采样电阻进行电流采样以获得电机的相电流。
为了便于本领域技术人员理解电机的相电流的采集过程，以下以图5进行示意性说明。
在具体实施过程中，电机控制电路可以包括多个采样电阻，具体来说，采样电阻的数量可以和电机控制电路中下桥臂包括的IGBT的数量相同，例如如图5，电机控制电路包括3个采样电阻，且分别为采样电阻R1、采样电阻R2和采样电阻R3，并且，R1、R2和R3的电阻值可以相同，或者也可以不同。
继续参见图5，电机的U相输出(即在图5中由IGBTa和IGBTd连接所形成的输出)经过下桥臂中的IGBTd串联采样电阻R1到地线(即图5中的GND点)。当IGBTa关断且IGBTb和IGBTc导通时，在不考虑死区补偿的情况下，此时IGBTd导通且IGBTe和IGBTf关断，U相输出有电流输出时，便可以采集到U相电流(以IU表示)，由于电流是流出U相线圈，所以此时IU表明为负值。通过同样的方式可以检测另外两相的电流，即V相电流IV和W相电流IW，而在采集IV时，是通过对采样电阻R2进行采样，在采集IW时，是通过对采样电阻R3进行采样。
由于在同一时刻，最多只有两相电流从线圈流出，而第三相流入线圈电流的大小可以通过三相电流之和为0求出，也就是说，通过相应的控制逻辑可以控制对电机的线圈的三相电流分别进行采样，以获得电机的三相输入电流。
本申请中的电机控制电路，通过将MCU输出的六路PWM中的三路正PWM波与下桥臂连接，而将三路负PWM波与上桥臂连接，当电机需要的运行频率越高时，即表明需要的控制电流也要越大，此时控制产生PWM波的寄存器数值越大，上桥臂高电平脉宽越宽，PWM波占空比越大，那么自然电机的输入电流也就越大；当电机需要的运转频率越低时，即表明需要的控制电流也要越小，此时控制产生PWM波的寄存器数值越小，上桥臂高电平脉宽越窄，PWM波占空比越小，那么自然电机的输入电流也就越小，也就是说，通过本申请的电机控制电路，能够使得PWM波的寄存器数值与电流大小之间呈正逻辑，以符合常规的计算模式，从而解决传统控制电路中控制产生PWM波的寄存器数值与占空比输出之间的矛盾，使得对于电机的控制变得简单明了，不易出错，有利于对电机进行精确控制，以增强对于电机的控制效果。
以上所述，以上实施例仅用以对本发明的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电机控制电路，其特征在于，包括：
脉冲宽度调制PWM波输出器件，用于输出六路互补的PWM波；所述六路互补的PWM波包括互补的三路正PWM波和三路负PWM波，所述三路正PWM波通过所述PWM波输出器件的正极输出，所述三路负PWM波通过所述PWM波输出器件的负极输出；
逆变器，包括上桥臂和下桥臂；
其中，所述三路正PWM波与所述下桥臂连接，所述三路负PWM波与所述上桥臂连接。
2.如权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，所述上桥臂包括3个绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述下桥臂包括3个IGBT。
3.如权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于，所述三路正PWM波分别与所述下桥臂中的3个IGBT一一对应连接，所述三路负PWM波分别与所述上桥臂包括的3个IGBT一一对应连接。
4.如权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括直流电压源，所述直流电压源的正极与所述上桥臂连接，所述直流电压源的负极与所述下桥臂连接。
5.如权利要求4所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括三相电流采集电路，所述三相采集电路包括U相电流采集支路、V相电流采集支路和W相电流采集支路。
6.如权利要求5所述的电机控制电路，其特征在于，所述U相电流采集支路的一端、所述V相电流采集支路的一端和所述W相电流采集支路的一端均连接在所述上桥臂和所述下桥臂之间。
7.如权利要求6所述的电机控制电路，其特征在于，当所述上桥臂和所述下桥臂之间形成通路时，通过所述U相电流采集支路，或通过所述V相电流采集支路，或通过所述W相采集支路对所述电机的相电流进行采集。
8.如权利要求7所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括采样电阻，所述采样电阻连接在所述下桥臂和地线之间，通过对所述采样电阻进行电流采样以获得所述电机的相电流。
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