無刷直流電機及其的控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電機控制技術領域，特別涉及一種無刷直流電機的控制裝置以及一種具有該控制裝置的無刷直流電機。
【背景技術】
[0002]目前，在無刷直流電機的控制方案中，通常是采用位置傳感器來檢測電機的轉子位置，然后控制邏輯電路根據位置傳感器的檢測信號來對電機進行控制，以實現無刷直流電機的高效率。
[0003]但是，對于需要具有正反轉方向的電機，由于其旋轉方向相反時，對于同一組位置傳感器的檢測信號，其反電勢的信號與位置傳感器信號之間發生了相對180-2*β電角度的變化(β角為正轉時反電勢與位置傳感器的信號邊沿的夾角)，從而導致無刷直流電機不能同時保證兩個旋轉方向的高效率。
【發明內容】
[0004]本申請是基于發明人對以下問題的認識和研宄做出的:
[0005]由于無刷直流電機為感性元件，電機繞組的施加電壓與電流存在著相位延遲，根據無刷直流電機的電功率公式P = 1.732*E*I*cos Θ可知，相反電勢E和相電流I之間的關聯Θ角決定了輸出功率大小，也決定著電機輸出效率的高低。
[0006]為了控制電機達到高效率的要求，就要控制繞組電流與繞組反電勢之間的相位，從而必須對施加電壓的時間(相位)進行控制。而在無刷直流電機的控制方案中，其控制邏輯電路通常都是根據位置傳感器的檢測信號來施加繞組電壓的。因此，電機的轉子位置決定了繞組電壓施加時間，也就決定了繞組電流與反電勢之間的關聯Θ角。
[0007]由上述可知，對于需要具有正反轉方向的電機，由于其旋轉方向相反時，對于同一組位置傳感器的檢測信號，其反電勢的信號與位置傳感器信號之間發生了相對180-2*β電角度的變化(β角為正轉時反電勢與位置傳感器的信號邊沿的夾角)，因此通過一組位置傳感器來檢測電機的轉子位置是不能同時保證兩個旋轉方向的高效率。
[0008]而相關技術中要么是采取犧牲兩個方向效率，雙方兼顧的折衷方案，要么是采取選擇其中一個方向為高效率方向，另外一個方向效率不予考慮的方案。這兩個方案都犧牲了電機的效率，對于雙向高能效的要求不能滿足，并且在后一個方案中，如果電角度相差太大，會造成電機不能穩定工作。
[0009]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
[0010]為此，本發明的一個目的在于提出一種無刷直流電機的控制裝置，能夠實現無刷直流電機的高效率，保證無刷直流電機穩定運行。
[0011]本發明的另一個目的在于提出一種無刷直流電機。
[0012]為達到上述目的，本發明一方面實施例一種無刷直流電機的控制裝置，包括:逆變器，所述逆變器具有正極端、負極端和第一至第三輸出端，所述第一至第三輸出端與所述無刷直流電機相連，所述正極端和所述負極端分別與直流供電電源相連；用于驅動所述逆變器的驅動電路；位置檢測模塊，所述位置檢測模塊包括多個位置傳感器組，所述多個位置傳感器組中的每個位置傳感器組分別用于檢測所述無刷直流電機的轉子位置；指令接收模塊，所述指令接收模塊用于接收給定指令；切換電路，所述切換電路分別與所述每個位置傳感器組和所述指令接收模塊相連，所述切換電路根據所述給定指令對所述多個位置傳感器組進行切換以選擇與所述給定指令相匹配的位置傳感器組進行工作；控制電路，所述控制電路分別與所述驅動電路、所述指令接收模塊和所述切換電路相連，所述控制電路根據所述給定指令和當前進行工作的位置傳感器組檢測到的所述無刷直流電機的轉子位置生成控制信號，并根據所述控制信號通過所述驅動電路驅動所述逆變器，以對所述無刷直流電機進行控制。
[0013]根據本發明實施例的無刷直流電機的控制裝置，通過設置多個位置傳感器組來檢測直流無刷電機的轉子位置，并增加切換電路來對多個位置傳感器組進行切換以選擇與給定指令相匹配的位置傳感器組進行工作，從而控制電路可根據給定指令和選擇的與給定指令相匹配的位置傳感器組的檢測信號來對無刷直流電機進行控制，完全能夠實現無刷直流電機的高效率，保證無刷直流電機穩定可靠地運行。
[0014]其中，所述給定指令包括方向指令和/或速度指令。
[0015]根據本發明的一個實施例，當所述給定指令為所述方向指令時，所述多個位置傳感器組為第一位置傳感器組和第二位置傳感器組，其中，如果所述方向指令為控制所述無刷直流電機正轉的指令，所述切換電路選擇所述第一位置傳感器組檢測所述無刷直流電機的轉子位置；如果所述方向指令為控制所述無刷直流電機反轉的指令，所述切換電路選擇所述第二位置傳感器組檢測所述無刷直流電機的轉子位置。
[0016]根據本發明的一個實施例，當所述給定指令為所述速度指令時，所述速度指令對應多個速度檔位，每個速度檔位與每個位置傳感器組--對應。
[0017]根據本發明的一個實施例，當所述給定指令為所述方向指令和所述速度指令時，所述方向指令對應的正轉方向和反轉方向與所述速度指令對應的速度檔位進行組合以生成多個切換指令，其中，每個切換指令對應一個位置傳感器組。
[0018]在本發明的實施例中，所述驅動電路包括上臂驅動單元和下臂驅動單元，所述逆變器包括第一至第六功率管，所述第一至第六功率管構成具有上橋臂和下橋臂的三相橋式電路，所述上橋臂中的第一功率管、第三功率管、第五功率管和所述上臂驅動單元相連，所述下橋臂中的第二功率管、第四功率管、第六功率管和所述下橋臂驅動單元相連。
[0019]并且，所述的無刷直流電機的控制裝置還包括與所述控制電路相連的過流保護電路，所述過流保護電路在所述無刷直流電機的工作電流大于等于電流保護閾值時輸出保護信號至所述控制電路，以使所述控制電路控制所述無刷直流電機停止工作。
[0020]此外，本發明的實施例還提出了一種無刷直流電機，其包括上述的控制裝置。
[0021]本發明實施例的無刷直流電機，通過上述的控制裝置，能夠完全實現不同旋轉方向和不同速度檔位的高效率，并且能夠穩定可靠地運行。
【附圖說明】
[0022]圖1為根據本發明一個實施例的無刷直流電機的控制裝置的電路示意圖；
[0023]圖2為根據本發明另一個實施例的無刷直流電機的控制裝置的電路示意圖；以及
[0024]圖3為根據本發明又一個實施例的無刷直流電機的控制裝置的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0026]下面參照附圖來描述根據本發明實施例提出的無刷直流電機的控制裝置以及具有該控制裝置的無刷直流電機。
[0027]圖1為根據本發明一個實施例的無刷直流電機的控制裝置的電路示意圖。如圖1所示，該無刷直流電機的控制裝置包括逆變器10、驅動電路20、位置檢測模塊30、指令接收模塊40、切換電路50和控制電路60。
[0028]其中，逆變器10具有正極端、負極端和第一至第三輸出端，第一至第三輸出端與無刷直流電機M相連，正極端和負極端分別與直流供電電源100相連，驅動電路20包括上臂驅動單元201和下臂驅動單元202，驅動電路20用于根據控制電路60輸出的控制信號生成驅動信號以驅動逆變器10，并且逆變器10包括第一至第六功率管，所述第一至第六功率管構成具有上橋臂和下橋臂的三相橋式電路，所述上橋臂中的第一功率管、第三功率管、第五功率管和上臂驅動單元201相連，所述下橋臂中的第二功率管、第四功率管、第六功率管和下橋臂驅動單元202相連。在本發明的一個示例中，第一至第六功率管可以為IGBT。
[0029]如圖1、圖2或圖3所示，位置檢測模塊30包括多個位置傳感器組，多個位置傳感器組中的每個位置傳感器組分別用于檢測無刷直流電機M的轉子位置。指令接收模塊40用于接收給定指令，切換電路50分別與每個位置傳感器組和指令接收模塊40相連，切換電路50根據所述給定指令對所述多個位置傳感器組進行切換以選擇與所述給定指令相匹配的位置傳感器組進行工作。控制電路60分別與驅動電路20、指令接收模塊40和切換電路50相連，控制電路60根據所述給定指令和當前進行工作的位置傳感器組檢測到的所述無刷直流電機的轉子位置生成控制信號，并根據所述控制信號通過驅動電路20驅動逆變器10，以對無刷直流電機M進行控制。
[0030]其中，所述給定指令包括方向指令和/或速度指令。
[0031]根據本發明的一個實施例，如圖1所示，當給定指令為方向指令時，多個位置傳感器組為第一位置傳感器組I和第二位置傳感器組2。其中，如果所述方向指令為控制所述無刷直流電機正轉的指令，切換電路50選擇第一位置傳感器組I檢測無刷直流電機M的轉子位置，控制電路60根據方向指令控制無刷直流電機正轉，同時根據第一位置傳感器組I檢測的轉子位置信號來施加繞組電壓以實現對無刷直流電機的控制，從而可保證無刷直流電機正轉時的高效率。如果所述方向指令為控制所述無刷直流電機反轉的指令，切換電路50選擇第二位置傳感器組2檢測無刷直流電機M的轉子位置，控制電路60根據方向指令控制無刷直流電機反轉，同時根據第二位置傳感器組2檢測的轉子位置信號來施加繞組電壓以實現對無刷直流電機的控制，從而可保證無刷直流電機反轉時的高效率。
[0032]因此，在本實施例中，在無刷直流電機正轉和反轉時，通過切換電路選擇不同的位置傳感器組來檢測無刷直流電機的轉子位置，控制電路根據不同位置傳感器組的檢測信號來施加繞組電壓以對無刷直流電機進行控制，避免了反電勢的信號與位置傳感器信號之間發生了相對180-2*β電角度的變化，從而能夠保證無刷直流電機在兩個旋轉方向的高效率，保證無刷直流電機穩定可靠運行。
[0033]根據本發明的另一個實施例，如圖2所示，當給定指令為速度指令時，速度指令對應多個速度檔位，每個速度檔位與每個位置傳感器組一一對應。也就是說，如果速度指令對應高速、中速和低速三個速度檔位，那么多個位置傳