CN201022185Y - 电机控制器 - Google Patents

Abstract

一种电机控制器，包括控制模块、驱动模块和向所述控制模块、驱动模块供电的电源模块，所述驱动模块电连接于所述控制模块和被控电机之间，其特征是所述控制模块包括：反电动势检测电路，其用于检测被控电机三相绕组的反电动势；控制电路，其用于处理所述反电动势检测电路输出的检测结果并向所述驱动模块输出控制信号。本实用新型的电机控制器可作为一种无位置传感器的空调电机的控制装置。

Description

电机控制器

技术领域

本实用新型涉及一种电机控制装置，尤其涉及一种用于电动汽车空调系统的电机控制器。

背景技术

现行的较为先进的电动汽车空调系统大多是采用在电机中安装霍尔传感器来检测电机转子位置，位置信号再通过传感器引线到达控制器，控制器处理位置信号和其他检测信号，并输出相应控制信号控制电机。这种控制方法虽然利用变频技术能稳定的控制被控电机运转，但需要通过外置式位置传感器进行位置检测，这样往往会增大电机体积，增加电机成本；传感器的输出信号一般是弱电信号，容易受干扰，高温、低温等工作环境及振动和高速运行时易降低传感器的可靠性；在某些恶劣的环境，如密封的空调压缩机中，由于制冷剂的强腐蚀性，不利于位置传感器的使用，并且一体化被控电机比分体式被控电机小很多，霍尔传感器引线不利于其密封，且加工工艺高，不利于产品的大量生产。

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题是提供一种不需要使用位置传感器的电机控制器。

本实用新型进一步要解决的技术问题是为电机控制器和被控电机提供电源过压、过流保护。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种电机控制器，包括控制模块、驱动模块和向所述控制模块、驱动模块供电的电源模块，所述驱动模块电连接于所述控制模块和被控电机之间，其特征是所述控制模块包括：

反电动势检测电路，其用于检测被控电机三相绕组的反电动势；

控制电路，其用于处理所述反电动势检测电路输出的检测结果并向所述驱动模块输出控制信号。

优选地，所述控制电路采用DSP(Digital Signal Processing)处理器，其用于向所述驱动模块输出PWM控制信号。

所述控制模块还可包括电源电压、电流检测电路和保护电路，所述电源电压、电流检测电路的输入接电源模块，输出分别接所述控制电路和所述保护电路，所述保护电路还与所述控制电路和所述驱动模块相连。

所述驱动模块包括锁存部分和驱动部分，所述控制模块输出的控制信号经过所述锁存部分输入到所述驱动部分，所述锁存部分与保护电路相连。

还可包括CAN(Controller Area Network)模块和主控器件，所述CAN模块的输入接所述控制模块的输出，所述CAN模块的输出接所述主控器件，所述主控器件的输出接显示屏显示。

电机控制器在用于对空调电机的控制时，还包括温度检测单元，其用于检测受调控温度的当前值并将结果送入所述控制电路。

本实用新型有益的技术效果在于：

本实用新型的电机控制器的控制模块采集被控电机三相绕组的反电动势信号，根据检测的信号判断电机转子的位置，并产生控制信号提供给驱动模块，通过驱动模块输出驱动信号实现对电机的控制，因此，使用本实用新型控制电机，不需要使用外置式位置传感器，消除了因位置传感器易受工作环境因素影响的弊端，提高了电机控制的可靠性，同时还减小了被控电机的体积，减少了电机制造成本。

本实用新型进一步采用保护电路，可在检测到保护信号时切断驱动模块的输出，从而保护控制器、功率器件和电机，使电机控制的更加安全、可靠。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电机控制器系统结构框图；

图2是本实用新型实施例的电机控制器控制模块结构框图。

图3是本实用新型实施例的电机控制器反电动势检测电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例电机控制器包括动力电池组40、电源模块10、控制模块20和驱动模块30，其中电源模块10是一种开关电源，它与动力电池组40相连，输出对控制模块20和驱动模块供电30，动力电池组40同时也作为被控电机50的工作电源。

如图1、图2所示，本实用新型实施例电机控制器的控制模块20又包括控制电路21和反电动势检测电路22，反电动势检测电路22一端与被控电机50三相电连接，另一端连接到控制电路21的输入端，反电动势检测电路22采集、检测被控电机50三相绕组的反电动势信号，并将检测信号输出到所述控制电路21中，控制电路21的处理芯片根据所述信号进行运算处理，再向驱动模块30输出控制信号，驱动模块30根据接收到的控制信号产生电机驱动信号从而控制电机的运作。电机控制器的控制模块20优选采用芯片DSP-2812(TMS320F2812)作为处理器。本实施例中，电机控制器的控制模块20还包括电源电压、电流检测电路24和保护电路23。电源电压、电流检测电路24的输入接电源模块10，检测电路24的输出分别接所述控制电路21和所述保护电路23的输入端。所述电源电压、电流检测电路24将检测的电源电压、电流信号输入到所述控制电路21和所述保护电路23。本实施例的电源模块10采用3842控制功率管，同时具有限流保护功能；并采用5V电压经双路低压差电源调整器TPS767D301调节输出3.3V和1.9V给控制模块芯片TMS320F2812供电。电源模块同时还向驱动模块的驱动芯片提供工作电压。

电机控制器的控制原理是：被控电机50在运行中，任意时刻只有两相绕组有电流通过，其第三相绕组没有通过电流，反电动势为零，电机控制器采集三相绕组的反电动势，并根据反电动势的过零点检测判断电机转子的位置，经过控制模块20的运算处理输出控制信号，并经过驱动模块30的隔离和功率放大，输出驱动信号控制电机50运行。如图2和图3所示，控制模块20中的反电动势检测电路22检测被控电机30的三相绕组反电动势的过零点，将信号送入控制电路21，该信号由DSP处理芯片TMS320F2812的捕捉单元CAP采集，DSP芯片通过运算处理判断出电机转子当前位置，经过处理后，DSP芯片产生PWM控制信号，并从GPIO/PWM端输出6路PWM控制信号到驱动模块30。驱动模块30通过驱动芯片放大控制模块20输出的所述PWM控制信号，输出驱动IGBT，控制被控电机50运转。

本实施例的电机控制器的驱动模块30包括锁存部分和驱动部分，控制模块20还包括电源电压、电流检测电路24和保护电路23。控制模块20采用了硬件保护电路和软件保护程序，不仅在软件上实施软保护，还在硬件上实施保护。在检测到电源模块10的过压、过流信号时，控制模块20发出控制信号切断驱动模块的输出，保护控制器、功率器件IGBT和电机，确保系统的可靠性。

电路保护具体的工作原理是：电源电压、电流检测电路24将检测得到的电源电压、电流信号输入到所述控制电路21和所述保护电路23，当出现电源电压、电流出现过压、过流状况时，由所述控制电路21与所述保护电路23配合工作，控制电路21输出的PWM信号先经过锁存器，然后才输入到驱动芯片，在DSP控制器件检测到保护信号时，经过处理输出控制信号将锁存器切断，以保护IGBT和电机。在此过程中，电压、电流采样信号从信号DSP处理芯片的ADCINA单元输入，保护电路23在过流、过压时经过一系列逻辑控制变换输出信号到驱动模块30，将驱动模块30的锁存器使能段置位，封锁其PWM输出，并将相应信号从处理芯片的GPIO端口送到DSP-2812内，经DSP软件关断PWM输出，并且输出复位信号使保护电路23和驱动模块30的驱动部分复位，从而有效地保护功率器件和被控电机50。

本实施例中还包括CAN模块60，CAN模块60的输入接控制模块20的输出端。外部运行信号、温度信号和复位信号等从DSP芯片的GPIO端输入控制电路，在电路上电、电机或IGBT功率器件过温时，硬件实施保护并将保护信号发送到处理器处理和存储，并通过CAN模块60反馈到主控进行显示。

本实施例的电机控制器优选应用于对无位置传感器直流无刷空调电机的控制。还包括温度检测单元，它采用温度传感器检测温度，并将当前监测到的温度值送到控制模块20，控制模块20比较当前温度与客户设定值是否相等，若相等则控制电机低速恒转速运行，若不相等则调节电机转速运行直到温度与设定温度一致时为止。

对于利用反电动势进行位置检测的无位置传感器直流无刷电机来说，由于静止或低速运行时电机产生的反电动势很微弱，难以正确检测，因此对被控电机采用三段式启动，包括定位、加速和切换三个阶段。

定位时先给予设定的两相电枢绕组通以短暂的电流使转子磁极稳定在这两相绕组的合成磁场的轴线上，以此作为转子的初始位置。短暂延时待转子稳定后，按照定子、转子之间正确的空间相位关系由软件产生逆变器触发脉冲，使相应的功率管导通，电机转速逐渐的升高，此为加速阶段。随着转速的升高，反电动势也逐渐增大，当反电动势升高到一定值时，通过端电压的检测能够确定转子的位置，就可以从外同步方式向自同步方式切换。在切换时相位补偿问题很重要，如果外同步的转子位置信号与自同步的转子位置信号相位差过大，则可使切换失败，电机失步而停止。因此，优选地在本控制系统采用软件相位补偿法，对所述相位进行补偿控制，从而保证电机平稳的实现切换。

Claims (6)

1.一种电机控制器，包括控制模块(20)、驱动模块(30)和向所述控制模块(20)、驱动模块(30)供电的电源模块(10)，所述驱动模块(30)电连接于所述控制模块(20)和被控电机(50)之间，其特征是所述控制模块(20)包括：反电动势检测电路(22)，其用于检测被控电机(50)三相绕组的反电动势；控制电路(21)，其用于处理所述反电动势检测电路(22)输出的检测结果并向所述驱动模块(30)输出控制信号。

2.如权利要求1所述的电机控制器，其特征是：所述控制电路(21)采用DSP处理器，其用于向所述驱动模块(30)输出PWM控制信号。

3.如权利要求2所述的电机控制器，其特征是：所述控制模块(20)还包括电源电压、电流检测电路(24)和保护电路(23)，所述电源电压、电流检测电路(24)的输入接电源模块(10)，输出分别接所述控制电路(21)和所述保护电路(23)，所述保护电路(23)还与所述控制电路(21)和所述驱动模块(30)相连。

4.如权利要求3所述的电机控制器，其特征是：所述驱动模块(30)包括锁存部分和驱动部分，所述控制模块(20)输出的控制信号经过所述锁存部分输入到所述驱动部分，所述锁存部分与保护电路(23)相连。

5.如权利要求4所述的电机控制器，其特征是：还包括CAN模块(60)和主控器件(70)，所述CAN模块(60)的输入接所述控制模块(20)的输出，所述CAN模块(60)的输出接所述主控器件(70)，所述主控器件(70)的输出接显示屏显示。

6.如权利要求1所述的电机控制器，其特征是：该电机控制器用于对空调电机的控制，还包括温度检测单元(25)，其用于检测受调控温度的当前值并将结果送入所述控制电路(21)。

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