CN112928955A - 电机驱动电路、方法、装置、设备及破壁机和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机驱动电路、方法、装置、设备及破壁机和存储介质，所述所述电机驱动电路包括：开关电源、智能功率模块、电机以及单片机，所述智能功率模块和所述单片机均与所述开关电源电连接，所述电机与所述智能功率模块电连接；所述智能功率模块，用于驱动所述电机；所述单片机，用于在所述电机停止工作时，向所述智能功率模块发送控制信号使得所述电机通过所述智能功率模块接地。本发明避免了由于电机停止工作时产生的反激电压导致开关电源复位或损害开关电源。

Description

电机驱动电路、方法、装置、设备及破壁机和存储介质
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及到一种电机驱动电路、方法、装置、设备及破壁机和存储介质。
背景技术
电机在工作时会高速运行，转速达到万转以上，在电机停止工作时，电机绕组会产生反激电压，这个反激电压会高于母线电压。而一般的电机驱动电路中，开关电源会放置在母线上，当这个反激电压增加至母线上，会将反激电压和母线电压同时叠加到开关电源上，由于这个叠加电压非常高，容易导致开关电源复位或损害开关电源。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种电机驱动电路，旨在解决现有技术中在电机停止工作时产生的反激电压容易导致开关电源复位或损害开关电源的问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种电机驱动电路，所述电机驱动电路包括：开关电源、智能功率模块、电机以及单片机，所述智能功率模块和所述单片机均与所述开关电源电连接，所述电机与所述智能功率模块电连接；所述智能功率模块，用于驱动所述电机；所述单片机，用于在所述电机停止工作时，向所述智能功率模块发送控制信号使得所述电机通过所述智能功率模块接地。
可选地，所述智能功率模块包括三个上桥臂和三个下桥臂，所述上桥臂包括一组上桥绝缘栅双极型晶体管，所述下桥臂包括一组下桥绝缘栅双极型晶体管；所述上桥绝缘栅双极型晶体管的集电极与电源正极电连接，所述上桥绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述下桥绝缘栅双极型晶体管的集电极、以及所述电机的驱动口电连接；所述下桥绝缘栅双极型晶体管的发射极接地；所述上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与所述下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极均与所述单片机的控制端电连接。
可选地，所述单片机在接收到停止电机工作的信号时，控制所述上桥绝缘栅双极型晶体管截止，并控制所述下桥绝缘栅双极型晶体管导通。
可选地，所述电机驱动电路还包括连接在所述开关电源正负极的瞬态抑制二极管。
此外，本发明还提出一种破壁机，所述破壁机包括如上述的电机驱动电路。
此外，本发明还提出一种电机驱动方法，所述电机驱动方法包括：在接收到电机的工作信号时，向智能功率模块发送驱动控制信号，以使智能功率模块驱动电机工作；在接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块发送控制信号，以使所述电机通过所述智能功率模块接地。
此外，本发明还提出一种电机驱动装置，所述电机驱动装置包括：驱动控制模块，用于在接收到电机的工作信号时，向智能功率模块发送驱动控制信号，以使智能功率模块驱动电机工作；接地控制模块，用于在接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块发送控制信号，以使所述电机通过所述智能功率模块接地。
此外，本发明还提出一种电机驱动设备，所述电机驱动设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机驱动程序，所述电机驱动程序被所述处理器执行时实现如上述的电机驱动方法的步骤。
此外，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有电机驱动程序，所述电机驱动程序被处理器执行时实现如权上述的电机驱动方法的步骤。
本发明实施例提出的一种电机驱动电路、方法、装置、设备及破壁机和存储介质，通过在电机停止工作时，单片机向驱动电机的智能功率模块发送控制信号，使得电机通过智能功率模块接地，从而将反激电压放掉，避免了由于电机停止工作时产生的反激电压导致开关电源复位或损害开关电源。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明电机驱动电路实施例的结构框图；
图2为本发明电机驱动电路实施例的开关电源的电路示意图；
图3为本发明电机驱动电路实施例的电路示意图；
图4为本发明电机驱动方法实施例涉及的硬件运行环境的单片机的结构示意图；
图5为本发明电机驱动方法实施例的流程示意图；
图6为本发明电机驱动装置实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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的一部分实施例，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作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。
参照图1，本发明提出的一种电机驱动电路实施例，所述电机驱动电路包括：开关电源102、智能功率模块104、电机106以及单片机108，所述智能功率模块104和所述单片机108均与所述开关电源102电连接，所述电机106与所述智能功率模块104电连接；所述智能功率模块104，用于驱动所述电机106；所述单片机108，用于在所述电机106停止工作时，向所述智能功率模块104发送控制信号使得所述电机106通过所述智能功率模块104接地。
参照图2，本实施例中，开关电源102包括电连接在电源正负极之间的电子开关管Q1和变压器T。其中，电子开关管Q1连接在变压器T的初级线圈和电源负极之间。其中，电源正负极与公母线连接，具体地，电源正极接220V市电，电源负极接地。本实施例中电子开关管Q1为MOS管。在开关电源102的电子开关管Q1接通时，开关电源102向单片机108和智能功率模块104提供电压。
参照图3，本实施例中，开关电源102还包括用于整流滤波的桥堆D1。其中，图3中未将开关电源102的电子开关管Q1和变压器示出。220V交流市电经桥堆D1整流滤波后获得310V电压。需要说明的是，本实施例中提到的电源正极为经过整流滤波后得到的310V直流母线电压。
智能功率模块104包括：三个上桥臂和三个下桥臂，所述上桥臂包括一组上桥绝缘栅双极型晶体管，所述下桥臂包括一组下桥绝缘栅双极型晶体管；所述上桥绝缘栅双极型晶体管的集电极与电源正极电连接，所述上桥绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述下桥绝缘栅双极型晶体管的集电极、以及所述电机106的驱动口电连接；所述下桥绝缘栅双极型晶体管的发射极接地；所述上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与所述下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极均与所述单片机(图3未示出)的控制端电连接。
需要说明的是，一组绝缘栅双极型晶体管包括至少一个绝缘栅双极型晶体管，本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的功率和数量的绝缘栅双极型晶体管作为一组。在电路工作时，同一组绝缘栅双极型晶体管的导通或截止状态保持一致。本实施例中，智能功率模块104包括三个上桥臂和三个下桥臂等六个桥臂。其中，三个上桥臂包括三组上桥绝缘栅双极型晶体管IGBT1a、IGBT1b和IGBT1c，三个下桥臂包括三组下桥绝缘栅双极型晶体管IGBT2a、IGBT2b和IGBT2c。各上桥绝缘栅双极型晶体管的集电极均与电源正极电连接。各下桥绝缘栅双极型晶体管的发射极均接地。三组上桥绝缘栅双极型晶体管IGBT1a、IGBT1b和IGBT1c的发射极分别与三组下桥绝缘栅双极型晶体管IGBT2a、IGBT2b和IGBT2c的集电极一一对应电连接后与电机106的驱动口电连接。具体地，上桥绝缘栅双极型晶体管IGBT1a的发射极与下桥绝缘栅双极型晶体管IGBT2a的集电极电连接后与电机106的驱动口U电连接，上桥绝缘栅双极型晶体管IGBT1b的发射极与下桥绝缘栅双极型晶体管IGBT2b的集电极电连接后与电机106的驱动口V电连接，上桥绝缘栅双极型晶体管IGBT1c的发射极与下桥绝缘栅双极型晶体管IGBT2c的集电极电连接后与电机106的驱动口W电连接。各上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与各下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极均与单片机的控制端电连接。智能功率模块104通过驱动口U、V、W驱动电机106。
需要说明的是，本实施例的电机106为直流无刷电机，电机106包括三相绕组U、V、W，三相绕组的一端互相电连接，另一端则作为电机106的驱动口U、V、W。单片机在接收到启动电机106工作的信号时，向智能功率模块104发送驱动信号，以使智能功率模块104通过电机106的驱动口U、V、W驱动电机106工作。具体地，单片机通过控制六个桥臂中交错的一个上桥臂和一个下桥臂导通，并控制其他四个桥臂截止，来实现电机106的通电控制，并通过在电机的电角度变化一定值时，改变导通的上桥臂或下桥臂，来改变流经电机106绕组的电流方向，从而实现电流方向的变化而产生磁场以驱动电机106连续旋转。例如，单片机可以通过控制IGBT1a和IGBT2b导通，并控制IGBT1b、IGBT1c、IGBT2a和IGBT2c截止，以使电机106通过驱动口U和V与电源导通，形成“电源正极-IGBT1a-绕组U-绕组V-IGBT2b-电源负极”的电流回路，在电机106的电角度变化一定值后，例如60°，单片机则改变导通的上桥臂或下桥臂，来改变流经电机106的绕组的电流方向。单片机根据电角度的周期性变化来周期性控制智能功率模块104的桥臂的导通，控制桥臂导通的顺序可以是“IGBT1a和IGBT2b”→“IGBT1a和IGBT2c”→“IGBT1b和IGBT2c”→“IGBT1b和IGBT2a”→“IGBT1c和IGBT2a”→“IGBT1c和IGBT2b”。其中，单片机通过控制绝缘栅双极型晶体管的栅极来控制其导通或截止，具体地，单片机通过置高绝缘栅双极型晶体管的栅极以使其导通，并通过置低绝缘栅双极型晶体管的栅极以使其截止。本实施例中，单片机通过控制绝缘栅双极型晶体管的栅极与电源正极电连接来置高其栅极电压，通过控制绝缘栅双极型晶体管的栅极接地来置低其栅极电压。
单片机在接收到停止电机106工作的信号时，控制所述上桥绝缘栅双极型晶体管截止，并控制所述下桥绝缘栅双极型晶体管导通。具体地，单片机置低各上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极，以使各上桥绝缘栅双极型晶体管截止，并置高各下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极，以使各下桥绝缘栅双极型晶体管导通。本实施例中，单片机通过控制上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与电源正极断开连接来置低其栅极电压，通过控制下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与电源正极电连接来置高其栅极电压。当上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与电源正极断开连接，且下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与电源正极电连接使得栅极电压被置高后，由于下桥绝缘栅双极型晶体管的发射集接地，此时下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与发射集之间的电压Uge大于导通电压，下桥绝缘栅双极型晶体管的集电极和发射集导通，使得电机106的各绕组接地。通过上述电路连接和单片机的控制，电机106刚停止工作时由于旋转惯性所产生的反激电压即可通过接地放电，从而避免了反激电压通过绝缘栅双极型晶体管内部的续流二极管施加到母线电压上，也即防止了反激电压被施加给电子开关管Q1，避免了反激电压对电子开关管Q1的损伤。
在其中一个实施例中，所述电机驱动电路还包括连接在开关电源正负极的瞬态抑制二极管D2以及储能电容C1。其中，瞬态抑制二极管D2用于稳定母线电压，防止母线电压突变损坏开关电源102。
本实施例中，通过在电机停止工作时，单片机向驱动电机的智能功率模块发送控制信号，使得电机通过智能功率模块接地，从而将反激电压放掉，避免了由于电机停止工作时产生的反激电压导致开关电源复位或损害开关电源。
本发明实施例还提出一种破壁机，所述破壁机包括如上述的电机驱动电路实施例。
图4是本发明电机驱动方法实施例方案涉及的硬件运行环境的单片机的结构示意图。
本发明实施例单片机为集成有本发明电机驱动方法实施例所对应的电机驱动程序的可编程芯片。如图4所示，该单片机可以包括：处理器4001，存储器4003，通信总线4002。其中，通信总线4002用于实现这些组件之间的连接通信。存储器4003可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)。存储器4003可选的还可以是独立于前述处理器4001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的单片机结构并不构成对单片机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器4003中可以包括操作系统以及电机驱动程序。处理器4001可以用于调用存储器4003中存储的电机驱动程序，并执行以下操作：在接收到电机的工作信号时，向智能功率模块发送驱动控制信号，以使智能功率模块驱动电机工作；在接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块发送控制信号，以使所述电机通过所述智能功率模块接地。
参照图5，本发明提出的一种电机驱动方法实施例，所述电机驱动方法包括：
步骤S502，在接收到电机的工作信号时，向智能功率模块发送驱动控制信号，以使智能功率模块驱动电机工作；
用户可以通过向开关电源发送开启电机的工作信号。单片机在通过开关电源102接收到电机的工作信号时，向智能功率模块发送驱动控制信号，以使智能功率模块驱动电机工作。
在其中一个实施例中，基于图3所示的电机驱动电路，具体地，单片机在接收到启动电机106工作的信号时，向智能功率模块104发送驱动信号，以使智能功率模块104通过电机106的驱动口U、V、W驱动电机106工作。具体地，单片机通过控制六个桥臂中交错的一个上桥臂和一个下桥臂导通，并控制其他四个桥臂截止，来实现电机106的通电控制，并通过在电机的电角度变化一定值时，改变导通的上桥臂或下桥臂，来改变流经电机106绕组的电流方向，从而实现电流方向的变化而产生恒定磁场以驱动电机106连续旋转。
步骤S504，在接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块发送控制信号，以使所述电机通过所述智能功率模块接地。
用户可以通过向开关电源发送停止电机工作的信号。单片机在通过开关电源102接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块104发送控制信号，以使电机106通过智能功率模块104接地。
在其中一个实施例中，所述电机驱动方法基于图3所示的电机驱动电路，所述步骤S504具体包括：在接收到停止电机工作的信号时，控制所述上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与所述开关电源断开连接，并控制所述下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与开关电源的正极电连接。
具体地，单片机置低智能功率模块104的各上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极，以使各上桥绝缘栅双极型晶体管截止，并置高各下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极，以使各下桥绝缘栅双极型晶体管导通，从而使得电机106通过智能功率模块104的下桥臂接地进行放电。
本实施例中，通过在电机停止工作时，单片机向驱动电机的智能功率模块发送控制信号，使得电机通过智能功率模块接地，从而将反激电压放掉，避免了由于电机停止工作时产生的反激电压导致开关电源复位或损害开关电源。
参照图6，本发明实施例还提出一种电机驱动装置实施例，所述电机驱动装置包括：
驱动控制模块610，用于在接收到电机的工作信号时，向智能功率模块发送驱动控制信号，以使智能功率模块驱动电机工作；
接地控制模块620，用于在接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块发送控制信号，以使所述电机通过所述智能功率模块接地。
可选地，所述电机驱动装置基于图3所示的电机驱动电路，所述接地控制模块620，还用于在接收到停止电机工作的信号时，控制所述上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与所述开关电源断开连接，并控制所述下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与开关电源的正极电连接。
本发明实施例还提出一种电机驱动设备，所述电机驱动设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机驱动程序，所述电机驱动程序被所述处理器执行时实现如上述的电机驱动方法实施例的步骤。
本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有电机驱动程序，所述电机驱动程序被处理器执行时实现如上述的电机驱动方法实施例的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括：开关电源、智能功率模块、电机以及单片机，所述智能功率模块和所述单片机均与所述开关电源电连接，所述电机与所述智能功率模块电连接；
所述智能功率模块，用于驱动所述电机；
所述单片机，用于在所述电机停止工作时，向所述智能功率模块发送控制信号使得所述电机通过所述智能功率模块接地。
2.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述智能功率模块包括三个上桥臂和三个下桥臂，所述上桥臂包括一组上桥绝缘栅双极型晶体管，所述下桥臂包括一组下桥绝缘栅双极型晶体管；所述上桥绝缘栅双极型晶体管的集电极与电源正极电连接，所述上桥绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述下桥绝缘栅双极型晶体管的集电极、以及所述电机的驱动口电连接；所述下桥绝缘栅双极型晶体管的发射极接地；所述上桥绝缘栅双极型晶体管的栅极与所述下桥绝缘栅双极型晶体管的栅极均与所述单片机的控制端电连接。
3.如权利要求2所述的电机驱动电路，其特征在于，所述单片机在接收到停止电机工作的信号时，控制所述上桥绝缘栅双极型晶体管截止，并控制所述下桥绝缘栅双极型晶体管导通。
4.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路还包括连接在所述开关电源正负极的瞬态抑制二极管。
5.一种破壁机，其特征在于，所述破壁机包括如权利要求1至4任意一项所述的电机驱动电路。
6.一种电机驱动方法，其特征在于，所述电机驱动方法包括：
在接收到电机的工作信号时，向智能功率模块发送驱动控制信号，以使智能功率模块驱动电机工作；
在接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块发送控制信号，以使所述电机通过所述智能功率模块接地。
7.如权利要求6所述的电机驱动方法，其特征在于，所述电机驱动方法基于权利要求2所述的电机驱动电路；
所述在接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块发送控制信号，以使所述电机通过所述智能功率模块接地，具体包括：
在接收到停止电机工作的信号时，控制所述上桥绝缘栅双极型晶体管截止，并控制所述下桥绝缘栅双极型晶体管导通。
8.一种电机驱动装置，其特征在于，所述电机驱动装置包括：
驱动控制模块，用于在接收到电机的工作信号时，向智能功率模块发送驱动控制信号，以使智能功率模块驱动电机工作；
接地控制模块，用于在接收到停止电机工作的信号时，向智能功率模块发送控制信号，以使所述电机通过所述智能功率模块接地。
9.一种电机驱动设备，其特征在于，所述电机驱动设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机驱动程序，所述电机驱动程序被所述处理器执行时实现如权利要求6或7所述的电机驱动方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有电机驱动程序，所述电机驱动程序被处理器执行时实现如权利要求6或7所述的电机驱动方法的步骤。
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