CN110875698B - 控制系统、控制方法以及带有步进电机的冷媒阀 - Google Patents

Abstract

一种控制系统、控制方法以及带有步进电机的冷媒阀，控制系统包括电源模块、温度感应模块和微控制器，温度感应模块检测步进电机所处环境实时温度并生成实时温度信号，实时温度信号输出至微控制器；电源模块输出实时电源信号至微控制器；微控制器根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压，微控制器根据相电压与步进电机在启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据占空比控制步进电机转动。这样，微控制器对步进电机启动阶段的控制过程得到了温度补偿与电源电压补偿，为实现步进电机在不同温度和不同电源电压下恒力矩启动提供了条件。

Description

控制系统、控制方法以及带有步进电机的冷媒阀

技术领域

本发明实施例涉及控制技术领域，尤其涉及一种控制系统、控制方法以及带有步进电机的冷媒阀。

背景技术

当集成有步进电机的系统要求较宽的工作环境温度范围以及工作电源电压范围时，步进电机的工作环境温度变化较大，且步进电机的工作电源电压变化较大。例如，步进电机中的线圈可以由铜制漆包线缠绕形成，铜的电阻温度系数为0.0043，当外界环境温度变化100℃时，步进电机的线圈的阻值变化高达43％，即温度的变化对步进电机的线圈的阻值影响较大。

步进电机在较低环境温度条件下启动会导致步进电机中线圈的阻值较小，步进电机的启动电流过大，触发过流保护装置进而导致步进电机停运，同样的，步进电机的工作电源电压过大也会导致步进电机的启动电流过大触发过流保护装置，导致步进电机停运。步进电机在较高温度条件下启动会导致步进电机中线圈的阻值较大，步进电机的启动电流过小，导致步进电机启动阶段的力矩不足，同样的，步进电机的工作电源电压过小也会导致步进电机的启动电流过小进而导致步进电机启动阶段的力矩不足。目前，可以采集流经步进电机的实际电流与目标电流进行比较，控制微控制器的输出状态以达到控制流经步进电机电流的目的，但是采用比较器电路增加了步进电机控制系统的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种控制系统、控制方法以及带有步进电机的冷媒阀，微控制器对步进电机启动阶段的控制过程得到了温度补偿与电源电压补偿，为实现步进电机在不同温度和不同电源电压条件下均能恒力矩启动提供了条件，改善了步进电机所处环境的温度变化以及电源模块提供的电源电压变化严重影响步进电机启动阶段的运转状态的问题，避免了采用比较器等器件，降低了控制系统的成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种控制系统，能够控制步进电机，所述控制系统包括：

电源模块、温度感应模块和微控制器，所述温度感应模块包括实时温度信号输出端，所述电源模块包括实时电源信号输出端，所述微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端；

所述温度感应模块检测所述步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，所述实时温度信号通过所述实时温度信号输出端输出至所述微控制器的所述实时温度信号输入端；

所述电源模块通过所述实时电源信号输出端输出实时电源信号至所述微控制器的实时电源信号输入端；所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压，所述微控制器根据所述相电压与所述步进电机在启动阶段对应的所述实时电源信号获取驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据所述占空比控制所述步进电机转动。

第二方面，本发明实施例还提供了一种控制方法，能够控制步进电机，所述控制方法包括：

温度感应模块检测步进电机所处环境的实时温度生成实时温度信号并输出至微控制器；

电源模块输出实时电源信号至所述微控制器；

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压；

所述微控制器根据所述相电压与所述步进电机启动阶段对应的所述实时电源信号获取驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据所述占空比控制所述步进电机转动。

第三方面，本发明实施例还提供了一种带有步进电机的冷媒阀，包括定子组件、转子组件以及线路板组件，所述定子组件包括线圈，所述转子组件包括永磁体，所述线圈与所述线路板组件电连接，所述线圈通电后产生激励磁场，所述转子组件在所述激励磁场中转动，所述线路板组件集成有步进电机的控制系统，所述步进电机的控制系统包括：

电源模块、温度感应模块和微控制器，所述温度感应模块包括实时温度信号输出端，所述电源模块包括实时电源信号输出端，所述微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端；

所述温度感应模块获取所述步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，所述实时温度信号通过所述实时温度信号输出端输出至所述微控制器的所述实时温度信号输入端；

所述电源模块通过所述实时电源信号输出端输出实时电源信号至所述微控制器的实时电源信号输入端；

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压，所述微控制器根据所述相电压与所述步进电机在启动阶段对应的所述实时电源信号获取驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据所述占空比控制所述步进电机转动。

本发明实施例提供了一种控制系统、控制方法以及带有步进电机的冷媒阀，控制系统包括电源模块、温度感应模块和微控制器，温度感应模块包括实时温度信号输出端，电源模块包括实时电源信号输出端，微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端。温度感应模块获取步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，实时温度信号通过实时温度信号输出端输出至微控制器的实时温度信号输入端，电源模块通过实时电源信号输出端输出实时电源信号至微控制器的实时电源信号输入端，微控制器根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压，微控制器根据相电压与步进电机启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据占空比控制步进电机转动。这样，微控制器根据步进电机所处环境的实时温度获取步进电机启动阶段的相电压并根据步进电机的相电压以及步进电机启动阶段对应的实时电源信号驱动步进电机转动，微控制器对步进电机启动阶段的控制过程得到了温度补偿与电源电压补偿，为实现步进电机在不同温度和不同电源电压条件下均能恒力矩启动提供了条件，改善了步进电机所处环境的温度变化以及电源模块提供的电源电压变化严重影响步进电机启动阶段的运转状态的问题，避免了采用比较器等器件，降低了控制系统的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例的示意图，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方案。

图1为本发明实施例提供的一种控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种H桥驱动模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种带有步进电机的冷媒阀的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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。

本发明实施例提供了一种控制系统，能够控制步进电机，控制系统包括电源模块、温度感应模块和微控制器，温度感应模块包括实时温度信号输出端，电源模块包括实时电源信号输出端，微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端。温度感应模块获取步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，实时温度信号通过实时温度信号输出端输出至微控制器的实时温度信号输入端，电源模块通过实时电源信号输出端输出实时电源信号至微控制器的实时电源信号输入端。微控制器根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压，微控制器根据相电压与步进电机启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据占空比控制步进电机转动。

本发明实施例提供的控制系统包括电源模块、温度感应模块和微控制器，温度感应模块包括实时温度信号输出端，电源模块包括实时电源信号输出端，微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端。温度感应模块获取步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，实时温度信号通过实时温度信号输出端输出至微控制器的实时温度信号输入端，电源模块通过实时电源信号输出端输出实时电源信号至微控制器的实时电源信号输入端，微控制器根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压，微控制器根据相电压与步进电机启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据占空比控制步进电机转动。这样，微控制器根据步进电机所处环境的实时温度获取步进电机启动阶段的相电压并根据步进电机的相电压以及步进电机启动阶段对应的实时电源信号驱动步进电机转动，微控制器对步进电机启动阶段的控制过程得到了温度补偿与电源电压补偿，为实现步进电机在不同温度和不同电源电压条件下均能恒力矩启动提供了条件，改善了步进电机所处环境的温度变化以及电源模块提供的电源电压变化严重影响步进电机启动阶段的运转状态的问题，避免了采用比较器等器件，降低了控制系统的成本。

以上是本发明的核心思想，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。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。

图1为本发明实施例提供的一种控制系统的结构示意图。如图1所示，控制系统用于控制步进电机，控制系统包括电源模块1、温度感应模块2和微控制器3，温度感应模块2包括实时温度信号输出端A，电源模块1包括实时电源信号输出端B，微控制器3包括实时温度信号输入端C1和实时电源信号输入端C2，实时温度信号输出端A与实时温度信号输入端C1电连接，实时电源信号输出端B与实时电源信号输入端C2电连接。

温度感应模块2检测步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，实时温度信号通过实时温度信号输出端A输出至微控制器3的实时温度信号输入端C1。电源模块1通过实时电源信号输出端B输出实时电源信号至微控制器3的实时电源信号输入端C2，微控制器3根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压，微控制器3根据相电压与步进电机启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据占空比控制步进电机转动。

如图1所示，控制系统还可以包括驱动信号控制模块4、数模转换模块5和H桥驱动模块6，微控制器3包括指令信号输出端C3，驱动信号控制模块4包括指令信号输入端D1和预驱动信号输出端D2，数模转换模块5包括预驱动信号输入端E1和驱动信号输出端E2，H桥驱动模块6包括驱动信号输入端F1，指令信号输出端C3与指令信号输入端D1电连接，预驱动信号输出端D2与预驱动信号输入端E1电连接，驱动信号输出端E2与驱动信号输入端F1电连接。

微控制器3根据相电压与实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比后，微控制器3根据得到的PWM信号的占空比获取指令信号并通过指令信号输出端C3输出至驱动信号控制模块4的指令信号输入端D1，驱动信号控制模块4将包含有PWM信号占空比信息的指令信号转换为与该占空比对应的数字信号形式的PWM信号，并通过预驱动信号输出端D2输出该数字信号形式的PWM信号至数模转换模块5的预驱动信号输入端E1，数模转换模块5将数字信号形式的PWM信号转换为模拟信号形式的PWM信号并通过驱动信号输出端E2输出至H桥驱动模块6的驱动信号输入端F1，H桥驱动模块6根据模拟信号形式的PWM信号控制步进电机转动。

图2为本发明实施例提供的一种H桥驱动模块的结构示意图。如图2所示，H桥驱动模块6可以包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3和第四晶体管T4，第一晶体管T1至第四晶体管T4以及连接步进电机线圈7的走线构成H桥驱动模块6的H型架构。

结合图1和图2，可以设置数模转换模块5输出四路模拟信号形式的PWM信号，四路PWM信号分别输出至第一晶体管T1至第四晶体管T4的控制端a。示例性的，可以控制在对应的PWM信号的控制下，第一晶体管T1和第四晶体管T4打开，第二晶体管T2和第三晶体管T3关断，线圈中的电流方向如I1，步进电机的转子8在线圈中电流的作用下逆时针转动。也可以控制在对应的PWM信号的控制下，第一晶体管T1和第四晶体管T4关断，第二晶体管T2和第三晶体管T3关断，线圈中的电流方向如I2，步进电机的转子8则在线圈中电流的作用下顺时针转动。通过对第一晶体管T1至第四晶体管T4的开关状态的控制实现了步进电机中转子8转动方向的控制。通过调节对应PWM信号的占空比则可以调节流经步进电机线圈中电流的大小，进而调节步进电机中转子8的转动速度，实现对步进电机转动速度的控制。

输出至H桥驱动模块6的PWM信号的占空比与微控制器3获取的PWM信号的占空比一致，微控制器3获取的PWM信号占空比是根据由实时温度信号计算得到的步进电机启动阶段的相电压以及施加至步进电机的实时电源信号获取的，据此微控制器3对步进电机启动阶段的控制过程得到了温度补偿与电源电压补偿，为实现步进电机在不同温度和不同电源电压条件下均能恒力矩启动提供了条件，改善了步进电机所处环境的温度变化以及步进电机的工作电源电压变化严重影响步进电机启动阶段的运转状态的问题。

需要说明的是，图1仅示例性地利用一个端口表示各信号端，并不代表各信号端的实际数量，可以根据具体需求对各信号端的数量进行设置。另外，图2仅示例性地示出了一个H桥驱动模块6以及步进电机的一组线圈7，本发明实施例对控制系统中H桥驱动模块6的数量以及步进电机的线圈7的数量不作限定，可以根据具体需求设置控制系统中H桥驱动模块6的数量以及步进电机的线圈7的数量。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种控制方法，能够控制步进电机，可以应用在需要对步进电机进行控制的场景，可以由上述实施例中用于控制步进电机的控制系统执行，图3为本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图，如图3所示，控制方法包括：

S101、温度感应模块检测步进电机所处环境的实时温度生成实时温度信号并输出至微控制器。

结合图1至图3，温度感应模块2可以是温度传感器，温度感应模块2检测步进电机所处环境的实时温度，根据检测的实时温度生成实时温度信号输出至微控制器3，实时温度信号可以通过温度感应模块2的实时温度信号输出端A输出至微控制器3的实时温度信号输入端C1。

S102、电源模块输出实时电源信号至微控制器。

S103、微控制器根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压。

结合图1至图3，获取步进电机在启动阶段对应的相电压的一种方法，微控制器3根据实时温度信号获取步进电机对应的实时等效阻值。示例性的，步进电机包括线圈7，步进电机通过H桥驱动模块6驱动，H桥驱动模块6包括设定薄膜晶体管，步进电机对应的实时等效阻值可以等于步进电机的线圈7的实时等效阻值与驱动步进电机转动的H桥驱动模块6中设定薄膜晶体管的实时等效阻值之和，设定薄膜晶体管可以是H桥驱动模块6中处于打开状态的薄膜晶体管，设定薄膜晶体管可以是第一晶体管T1和第四晶体管T4，设定薄膜晶体管也可以是第二晶体管T2和第三晶体管T3，薄膜晶体管包括栅极结构、源极结构、漏极结构以及有源层结构，薄膜晶体管的等效内阻可以近似等于有源层的阻值。

当H桥驱动模块6中的第一晶体管T1和第四晶体管T4打开，第二晶体管T2和第三晶体管T3关断时，步进电机对应的实时等效阻值等于步进电机的线圈7的实时等效阻值、第一晶体管T1中有源层实时阻值以及第四晶体管T4中有源层实时阻值之和。当H桥驱动模块6中的第二晶体管T2和第三晶体管T3打开，第一晶体管T1和第四晶体管T4关断时，步进电机对应的实时等效阻值等于步进电机的线圈7的实时等效阻值、第二晶体管T2中有源层实时阻值以及第三晶体管T3中有源层实时阻值之和。

步进电机中线圈的实时的等效阻值以及设定薄膜晶体管的实时等效阻值都会随步进电机所处环境的温度的变化而变化，微控制器3获取实时温度信号后可以根据步进电机的线圈的电阻温度系数以及设定薄膜晶体管的电阻温度系数获取步进电机中线圈的实时的等效阻值以及设定薄膜晶体管的实时等效阻值，相对于现有技术采用固定的步进电机对应的等效阻值获取步进电机在启动阶段的相电压，实现了对步进电机对应的等效阻值的温度补偿，以实现对步进电机启动阶段的控制过程的温度补偿。

结合图1至图3，微控制器3根据步进电机的实时等效阻值以及流经步进电机线圈的实时电流获取步进电机在启动阶段对应的相电压，步进电机的相电压为施加至步进电机线圈两端d1和d2的电压差值；其中，步进电机的相电压等于步进电机的实时等效阻值与流经步进电机线圈的实时电流的乘积。可以设置步进电机线圈的实时等效阻值为R_windings(T)，设定薄膜晶体管的实时等效阻值为R_FET(T)，流经步进电机线圈的实时电流为I_Motor，T为步进电机的线圈的温度，近似等于步进电机所处环境的温度，则步进电机在启动阶段对应的相电压V_Motor(T)满足如下公式：

V_Motor(T)＝I_Motor·[R_windings(T)+R_FET(T)]

据此，微控制器3根据实时温度信号获取了步进电机在启动阶段对应的相电压，实现了对步进电机对应的等效阻值的温度补偿，以实现对步进电机启动阶段的控制过程的温度补偿。

结合图1至图3，获取步进电机在启动阶段对应的相电压的另一种方法，微控制器3根据实时温度信号获取步进电机对应的实时等效阻值。步进电机对应的实时等效阻值的定义参照上述描述，这里不再赘述，相对于现有技术采用固定的步进电机对应的等效阻值获取步进电机在启动阶段的相电压，同样实现了对步进电机对应的等效阻值的温度补偿，以实现对步进电机启动阶段的控制过程的温度补偿。

微控制器3获取步进电机对应的实时感应电动势。示例性的，微控制器3根据输出至步进电机的实时PWM信号获取步进电机的实时转速，步进电机的感应电动势为步进电机的转子8转动切割磁感线产生的感应电动势，步进电机为开环控制，微控制器3可以直接根据输出至步进电机的实时PWM信号计算获取步进电机的实时转速，微控制器3根据步进电机的实时转速获取步进电机对应的实时感应电动势。可以设置步进电机的实时转速为V，反向定势常数为k，则步进电机对应的实时感应电动势B_emf满足如下公式：

B_emf＝k·V

示例性的，在微控制器3根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压之前，微控制器3控制步进电机变速启动，步进电机的转速在启动阶段逐渐增加。对步进电机转矩要求较高的情况下，为避免步进电机出现失步现象，会控制步进电机变速启动，即控制步进电机在启动阶段的转速越来越快，步进电机对应的感应电动势也会随步进电机的转速线性增加。

微控制器3根据步进电机的实时等效阻值、流经步进电机线圈的实时电流以及实时感应电动势获取步进电机在启动阶段对应的相电压；其中，步进电机的相电压等于步进电机的实时等效阻值与流经步进电机线圈的实时电流的乘积与实时感应电动势之和。可以设置步进电机线圈的实时等效阻值为R_windings(T)，设定薄膜晶体管的实时等效阻值为R_FET(T)，流经步进电机线圈的实时电流为I_Motor，T为步进电机的线圈的温度，近似等于步进电机所处环境的温度，则步进电机在启动阶段对应的相电压V_Motor(T)满足如下公式

V_Motor(T)＝I_Motor·[R_windings(T)+R_FET(T)]+B_emf

据此，微控制器3根据实时温度信号获取了步进电机在启动阶段对应的相电压，实现了对步进电机对应的等效阻值的温度补偿，以实现对步进电机启动阶段的控制过程的温度补偿。另外，步进电机在启动阶段对应的相电压的获取考虑了步进电机对应的实时感应电动势，提高了步进电机在启动阶段的相电压的准确性，进而提高了根据步进电机在启动阶段的相电压计算得到的PWM信号的占空比的准确性，提高了对步进电机控制过程的准确性。

针对上述两种获取步进电机在启动阶段对应的相电压的方法，在获取步进电机在启动阶段对应的相电压之前，微控制器3可以根据设定电流微步设置启动阶段流经步进电机的线圈的电流；其中，设定电流满足连续电流曲线，启动阶段流经步进电机的线圈的电流满足设定电流对应的等效离散电流曲线。示例性的，设定电流为进行微步设置之前流经步进电机的线圈的电流，设定电流例如可以满足正弦函数曲线，即满足连续电流曲线，可以对设定电流进行微步设置，微步设置可以是对设定电流进行离散处理，即微步设置之后的启动阶段流经步进电机的线圈的电流满足设定电流对应的等效离散电流曲线，例如采用一定间距对正弦函数曲线进行离散处理，这样在实现了步进驱动步进电机转动的同时，实现了按照设定的电流波形启动步进电机。

S104、微控制器根据相电压与步进电机启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据占空比控制步进电机转动。

结合图1至图3，微控制器3根据步进电机在启动阶段对应的相电压与步进电机启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，可以设置步进电机在启动阶段对应的相电压为V_Motor(T)，步进电机启动阶段对应的实时电源信号为V_supply，则驱动步进电机转动的PWM信号的占空比D_pwm满足如下计算公式：

微控制器3根据步进电机所处环境的实时温度获取步进电机启动阶段的相电压并根据步进电机的相电压以及步进电机启动阶段对应的实时电源信号驱动步进电机转动，微控制器3对步进电机启动阶段的控制过程得到了温度补偿与电源电压补偿。微控制器3根据计算得到的PWM信号的占空比控制步进电机转动，如图2所示，微控制器3根据计算得到的PWM信号的占空比获取指令信号并输出至驱动信号控制模块4，驱动信号控制模块4将包含有PWM信号占空比信息的指令信号转换为与该占空比对应的数字信号形式的PWM信号并输出至数模转换模块5，数模转换模块5将数字信号形式的PWM信号转换为模拟信号形式的PWM信号并输出至H桥驱动模块6，H桥驱动模块6根据模拟信号形式的PWM信号控制步进电机转动。

本发明实施例提供的控制系统包括电源模块、温度感应模块和微控制器，温度感应模块包括实时温度信号输出端，电源模块包括实时电源信号输出端，微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端。温度感应模块获取步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，实时温度信号通过实时温度信号输出端输出至微控制器的实时温度信号输入端，电源模块通过实时电源信号输出端输出实时电源信号至微控制器的实时电源信号输入端，微控制器根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压，微控制器根据相电压与步进电机启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据占空比控制步进电机转动。这样，微控制器根据步进电机所处环境的实时温度获取步进电机启动阶段的相电压并根据步进电机的相电压以及步进电机启动阶段对应的实时电源信号驱动步进电机转动，微控制器对步进电机启动阶段的控制过程得到了温度补偿与电源电压补偿，为实现步进电机在不同温度和不同电源电压条件下均能恒力矩启动提供了条件，改善了步进电机所处环境的温度变化以及电源模块提供的电源电压变化严重影响步进电机启动阶段的运转状态的问题，避免了采用比较器等器件，降低了控制系统的成本。

本发明实施例还提供了一种带有步进电机的冷媒阀，图4为本发明实施例提供的一种带有步进电机的冷媒阀的结构示意图。如图4所示，冷媒阀100包括壳体60、定子组件601、转子组件602以及线路板组件90，线路板组件90设置于壳体60形成的内腔中，定子组件601设置于转子组件602的外周，转子组件602和定子组件601构成冷媒阀100中的步进电机，定子组件601包括线圈，转子组件602包括永磁体，线圈5与线路板组件90电连接，线圈5通电后产生激励磁场，转子组件602在激励磁场中转动，线路板组件90集成有步进电机的控制系统，步进电机的控制系统包括电源模块、温度感应模块和微控制器，温度感应模块包括实时温度信号输出端，电源模块包括实时电源信号输出端，微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端。温度感应模块获取步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，实时温度信号通过实时温度信号输出端输出至微控制器的实时温度信号输入端。电源模块通过实时电源信号输出端输出实时电源信号至微控制器的实时电源信号输入端。微控制器根据实时温度信号获取步进电机在启动阶段对应的相电压，微控制器根据相电压与步进电机在启动阶段对应的实时电源信号获取驱动步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据占空比控制步进电机转动。示例性的，带有步进电机的冷媒阀可以是对转动力矩要求较高的四通电子水阀。由于线路板组件90中集成有上述实施例的步进电机的控制系统，因此也具备上述实施例步进电机的控制系统的有益效果，这里不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种控制系统，能够控制步进电机，其特征在于，所述控制系统包括：

电源模块、温度感应模块和微控制器，所述温度感应模块包括实时温度信号输出端，所述电源模块包括实时电源信号输出端，所述微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端；

所述温度感应模块检测所述步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，所述实时温度信号通过所述实时温度信号输出端输出至所述微控制器的所述实时温度信号输入端；

所述电源模块通过所述实时电源信号输出端输出实时电源信号至所述微控制器的实时电源信号输入端；所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压，所述微控制器根据所述相电压与所述步进电机在启动阶段对应的所述实时电源信号获取驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据所述占空比控制所述步进电机转动；所述步进电机包括线圈，驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比的计算公式为：

T为所述步进电机的线圈的温度，V_Motor(T)为所述步进电机在启动阶段对应的相电压，V_supply为所述步进电机在启动阶段对应的实时电源信号；

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压，包括：

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机对应的实时等效阻值；

所述微控制器获取所述步进电机对应的实时感应电动势；

所述微控制器根据所述实时等效阻值、流经所述步进电机的线圈的实时电流以及所述实时感应电动势获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压；

其中，所述相电压等于所述实时等效阻值与所述实时电流的乘积与所述实时感应电动势之和。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：

驱动信号控制模块、数模转换模块和H桥驱动模块，所述微控制器包括指令信号输出端，所述驱动信号控制模块包括指令信号输入端和预驱动信号输出端，所述数模转换模块包括预驱动信号输入端和驱动信号输出端，所述H桥驱动模块包括驱动信号输入端；

所述微控制器根据所述占空比获取指令信号并通过所述指令信号输出端输出指令信号至所述驱动信号控制模块的指令信号输入端，所述驱动信号控制模块根据所述指令信号通过所述预驱动信号输出端输出数字信号形式的PWM信号至所述数模转换模块的预驱动信号输入端，所述数模转换模块将数字信号形式的所述PWM信号转换为模拟信号形式的PWM信号并通过所述驱动信号输出端输出至所述H桥驱动模块的驱动信号输入端，所述H桥驱动模块根据模拟信号形式的所述PWM信号控制所述步进电机转动。

3.一种控制方法，能够控制步进电机，其特征在于，所述步进电机包括线圈，所述控制方法包括：

温度感应模块检测步进电机所处环境的实时温度生成实时温度信号并输出至微控制器；

电源模块输出实时电源信号至所述微控制器；

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压；

所述微控制器根据所述相电压与所述步进电机启动阶段对应的所述实时电源信号获取驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据所述占空比控制所述步进电机转动；

驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比的计算公式为：

T为步进电机的线圈的温度，V_Motor(T)为所述步进电机在启动阶段对应的相电压，V_supply为所述步进电机在启动阶段对应的实时电源信号；

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压，包括：

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机对应的实时等效阻值；

所述微控制器获取所述步进电机对应的实时感应电动势；

所述微控制器根据所述实时等效阻值、流经所述步进电机的线圈的实时电流以及所述实时感应电动势获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压；

其中，所述相电压等于所述实时等效阻值与所述实时电流的乘积与所述实时感应电动势之和。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述微控制器获取所述步进电机对应的实时感应电动势包括：

所述微控制器根据输出至所述步进电机的实时PWM信号获取所述步进电机的实时转速；

所述微控制器根据所述步进电机的实时转速获取所述步进电机对应的实时感应电动势。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步进电机通过H桥驱动模块驱动，所述H桥驱动模块包括设定薄膜晶体管，所述步进电机对应的实时等效阻值等于所述步进电机的线圈的实时等效阻值与驱动所述步进电机转动的所述H桥驱动模块中所述设定薄膜晶体管的实时等效阻值之和。

6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压之前，还包括：

所述微控制器根据设定电流微步设置启动阶段流经所述步进电机的线圈的电流；其中，所述设定电流满足连续电流曲线，启动阶段流经所述步进电机的线圈的电流满足所述设定电流对应的等效离散电流曲线。

7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压之前，还包括：

所述微控制器控制所述步进电机变速启动，所述步进电机的转速在启动阶段逐渐增加。

8.一种带有步进电机的冷媒阀，包括定子组件、转子组件以及线路板组件，所述定子组件包括线圈，所述转子组件包括永磁体，所述线圈与所述线路板组件电连接，所述线圈通电后产生激励磁场，所述转子组件在所述激励磁场中转动，其特征在于，所述线路板组件集成有步进电机的控制系统，所述步进电机的控制系统包括：

电源模块、温度感应模块和微控制器，所述温度感应模块包括实时温度信号输出端，所述电源模块包括实时电源信号输出端，所述微控制器包括实时温度信号输入端和实时电源信号输入端；

所述温度感应模块获取所述步进电机所处环境的实时温度并生成实时温度信号，所述实时温度信号通过所述实时温度信号输出端输出至所述微控制器的所述实时温度信号输入端；

所述电源模块通过所述实时电源信号输出端输出实时电源信号至所述微控制器的实时电源信号输入端；

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压，所述微控制器根据所述相电压与所述步进电机在启动阶段对应的所述实时电源信号获取驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比，并根据所述占空比控制所述步进电机转动；

所述步进电机包括线圈，驱动所述步进电机转动的PWM信号的占空比的计算公式为：

T为步进电机的线圈的温度，V_Motor(T)为所述步进电机在启动阶段对应的相电压，V_supply为所述步进电机在启动阶段对应的实时电源信号；

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压，包括：

所述微控制器根据所述实时温度信号获取所述步进电机对应的实时等效阻值；

所述微控制器获取所述步进电机对应的实时感应电动势；

所述微控制器根据所述实时等效阻值、流经所述步进电机的线圈的实时电流以及所述实时感应电动势获取所述步进电机在启动阶段对应的相电压；

其中，所述相电压等于所述实时等效阻值与所述实时电流的乘积与所述实时感应电动势之和。

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