一種基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路和方法，通過對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、繞組電流和回流時(shí)間進(jìn)行實(shí)測(cè)，得到回流時(shí)間查找表并存儲(chǔ)在微處理器內(nèi)存中，在換相回流階段，通過對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和繞組電流的采樣作為內(nèi)置回流時(shí)間表的輸入信號(hào)，利用回流時(shí)間表查找到對(duì)應(yīng)的回流時(shí)間大小，作為微處理器控制回流管的時(shí)間依據(jù)，實(shí)現(xiàn)在開關(guān)磁阻電機(jī)換相回流階段對(duì)回流功率管柵極的控制，為開關(guān)磁阻電機(jī)的同步整流的實(shí)現(xiàn)提供可靠的安全保障。本發(fā)明由下列部分組成：微處理器，同步整流回流管功率變換器電路電流采樣電路，電流放大電路，開關(guān)磁阻電機(jī)位置傳感器。本發(fā)明的方法和電路具有易于實(shí)現(xiàn)，工作穩(wěn)定，且成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路及其控制方法，能夠在沒有霍爾電流傳感器精確計(jì)算回流時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)在開關(guān)磁阻電機(jī)換相回流階段對(duì)回流功率管柵極的控制，解決了回流階段電流歸零點(diǎn)難以定量計(jì)算從而造成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)刻難以確定的問題，屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)磁阻因?yàn)槠潆姍C(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固，制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，性能穩(wěn)定，能工作在各種惡劣、高溫甚至是振動(dòng)的工作環(huán)境中，而廣泛運(yùn)用在家用電器，伺服與調(diào)速系統(tǒng)，牽引電機(jī)，高轉(zhuǎn)速電機(jī)等行業(yè)。SRD已列入我國中、小型電機(jī)“八五”，“九五”，“十五”科研規(guī)劃項(xiàng)目，我國多家研究機(jī)構(gòu)都對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)展開過深入的研究。
[0003]開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)，控制器，功率變換器，電流位置檢測(cè)等部分組成，其中每個(gè)部分對(duì)電機(jī)的高效運(yùn)行都有著不可或缺的作用。其中功率變換器是電機(jī)運(yùn)行時(shí)的能量供給者，是連接電機(jī)繞組和電源的功率開關(guān)器件，其對(duì)電機(jī)正常高效運(yùn)行起著重要作用，目前功率變換器件有著多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都包含兩個(gè)部分:功率開關(guān)部分以及續(xù)流及回流部分。相比于其他直流電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)的工作電流要大，故傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻功率變換器在回流及續(xù)流過程中，由于在大電流的工作狀態(tài)下回流管及續(xù)流管存在較大的工作損耗，并產(chǎn)生大量的熱積累，造成電機(jī)控制系統(tǒng)由于產(chǎn)生過多的熱量無法散去而造成系統(tǒng)的過熱，容易造成在某些極限情況下功率管的熱擊穿，對(duì)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性存在一定的隱患和影響。為解決回流管和續(xù)流管的損耗大溫度高的問題，目前已出現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)續(xù)流管運(yùn)用同步整流技術(shù)進(jìn)行改造的成功案例，即利用功率管的溝道電阻替代二極管進(jìn)行續(xù)流，利用較低的溝道阻值降低續(xù)流損耗、降低工作溫度；但對(duì)于回流功率管的同步整流技術(shù)由于存在回流狀態(tài)下電流歸零時(shí)間無法定量計(jì)算而在具體應(yīng)用上仍有障礙。
[0004]圖3所示為無霍爾電流傳感器的開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)在回流階段電機(jī)繞組內(nèi)電流的回流路線，本系統(tǒng)采用采樣電阻采樣繞組電流，從圖3可以看出，在回流階段，繞組中電流經(jīng)回流功率管、電源、續(xù)流功率管和繞組形成回路,此時(shí)系統(tǒng)的電流采樣電路并不能夠檢測(cè)到繞組中的電流信息，故對(duì)于微處理器而言無法合理控制的回流管的開關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)在基于采樣電阻的電流采樣方式下開關(guān)磁阻電機(jī)同步整流技術(shù)的回流功率管關(guān)斷時(shí)間難以定量計(jì)算的問題，提出了一種方案，能夠?qū)亓麟A段電流歸零點(diǎn)進(jìn)行定量計(jì)算，從而準(zhǔn)確判定回流功率管的關(guān)斷時(shí)刻。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路，包括:32位的微處理器1、電流采樣電路3、采樣放大電路4、位置信號(hào)傳感器5、功率變換器2 ;其中微處理器I內(nèi)置回流時(shí)間模塊13，電流采樣電路3采用采樣電阻Rl，測(cè)量電機(jī)各相電流后輸入到電流采樣放大電路4，經(jīng)放大后輸入到微處理器I的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC模塊12 ;位置信號(hào)傳感器5測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，以及利用位置信號(hào)計(jì)算當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，并把位置信息輸入到微處理器I輸入輸出模塊；微處理器I根據(jù)電機(jī)電流和電機(jī)位置控制功率變換器2的狀態(tài)。
[0007]微處理器I包括通用輸入輸出GPIO模塊11、ADC模塊12，回流時(shí)間表13 ；GP10模塊11接收來自位置傳感器5的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，分別向功率變換器2的上開關(guān)功率管Tl、下開關(guān)功率管T2、續(xù)流功率管T3和回流功率管T4輸出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；ADC模塊12接收來自電流放大電路4輸出的模擬電流信號(hào)，回流時(shí)間表13在回流時(shí)刻,計(jì)算回流時(shí)間大小用于GPIO模塊12控制回流功率管T4。
[0008]功率變換器包括上開關(guān)功率管Tl、下開關(guān)功率管T2、續(xù)流功率管T3和回流功率管T4。上開關(guān)功率管Tl受微處理器GPIO模塊11輸出的上開關(guān)功率管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制，下開關(guān)功率管T2受微處理器GPIO模塊11輸出的下開關(guān)功率管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制，續(xù)流功率管T3受微處理器GPIO模塊11輸出的續(xù)流功率管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制，回流功率管T4受微處理器GPIO模塊11輸出的回流功率管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制。
[0009]電流采樣電路3包括第一電阻R1，其為高精度低溫度系數(shù)的采樣電阻，該電阻與由功率變換器2的下開關(guān)功率管T2的源極和地分別連接。
[0010]電流放大處理電路4包括第二電阻R2、第三電阻R3和第一運(yùn)算放大器41 ;第一運(yùn)算放大器41的正端與電流采樣電路3中的第一電阻Rl的一端及下開關(guān)管T2的源端相連，第一運(yùn)算放大器41的負(fù)端與第二電阻R2和第三電阻R3的連接點(diǎn)相連，第二電阻R2的另一端與地相連，第一運(yùn)算放大器41的輸出端與第三電阻R3的另一端相連后形成米樣放大信號(hào)，并向微處理器I輸出。
[0011]上述電路結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵在于兩點(diǎn):
第一點(diǎn)，微處理器內(nèi)置了回流時(shí)刻電機(jī)轉(zhuǎn)速、繞組峰值電流和對(duì)應(yīng)回流時(shí)間的回流時(shí)間表，其輸入變量為轉(zhuǎn)速和電流，輸出變量為回流時(shí)間。該表內(nèi)置于處理器內(nèi)存中，在換相回流時(shí)刻，通過電機(jī)轉(zhuǎn)速和繞組峰值電流查找該表得到回流時(shí)間，該時(shí)間作為回流功率管的導(dǎo)通時(shí)間，用于微處理器GPIO管腳對(duì)回流功率管的控制。該回流時(shí)間表通過大量實(shí)測(cè)得到。
[0012]第二點(diǎn)，電流采樣電路中的采樣電阻的位置在于其串聯(lián)在下開關(guān)功率管源極和地的回路中，使得其在電機(jī)工作于勵(lì)磁和續(xù)流時(shí)可以通過流經(jīng)其上的電流在其自身兩端形成的電壓來反映繞組電流的大小。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種基于采樣電阻的電流采樣方式下定量計(jì)算回流時(shí)間的方法。
[0014]該方法包括如下步驟:回流功率管T4的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)常態(tài)為關(guān)斷狀態(tài)，電機(jī)根據(jù)繞組中電流和轉(zhuǎn)子位置信息控制功率變換器2的上開關(guān)功率管Tl、下開關(guān)功率管T2和續(xù)流功率管T3的工作狀態(tài)；當(dāng)電機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信息檢測(cè)到當(dāng)前操作為換相時(shí)，微處理器GPIO模塊11關(guān)斷上開關(guān)功率管Tl、下開關(guān)功率管T2的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，經(jīng)過一段時(shí)間死區(qū)延遲后，微處理器GPIO模塊11打開回流管T4的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，在這段死區(qū)延遲內(nèi)，微處理器ADC模塊12采樣繞組電流和轉(zhuǎn)速，并通過回流時(shí)間表13查找計(jì)算出回流時(shí)間大小，并以此作為微處理器GPIO模塊11控制回流功率管T4關(guān)斷的時(shí)間依據(jù)，當(dāng)回流時(shí)間結(jié)束后，微處理器GPIO模塊11關(guān)斷回流功率管T4的驅(qū)動(dòng)控制控制信號(hào)，回流功率管T4關(guān)斷。
[0015]該方法的關(guān)鍵在于利用微處理器內(nèi)置回流時(shí)刻電機(jī)轉(zhuǎn)速、繞組峰值呈一定關(guān)系的回流時(shí)間表，該回流時(shí)間表輸入信號(hào)為換相回流時(shí)刻電機(jī)轉(zhuǎn)速和繞組峰值電流，輸出信號(hào)為回流時(shí)間大小。在各種情況下，通過測(cè)試出回流時(shí)間、電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)峰值電流大小等多組數(shù)據(jù)，得到回流時(shí)間和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、電機(jī)峰值電流的回流時(shí)間表，處理器內(nèi)置該回流時(shí)間表。在回流功率管同步整流的實(shí)現(xiàn)過程中，在換相回流開始時(shí)刻，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)繞組電流進(jìn)行的測(cè)試，并以此作為輸入變量通過查找回流時(shí)間表得到回流時(shí)間，并以此時(shí)間作為回流管驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制回流功率管T4的開通時(shí)間。
[0016]該方法可以使得上文所述基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路完整實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁、續(xù)流和回流三種狀態(tài)下的正常切換，且具有成本低廉性能可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明提出的基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路和方法，通過對(duì)各種狀態(tài)下?lián)Q相時(shí)刻電機(jī)繞組電流、轉(zhuǎn)速和回流時(shí)間的采集，通過對(duì)大量數(shù)據(jù)測(cè)試后得到回流時(shí)間表。微處理器內(nèi)置該回流時(shí)間表，通過對(duì)換相回流開始時(shí)刻電機(jī)轉(zhuǎn)速和繞組峰值電流的采樣，查找回流時(shí)間表得到該次回流時(shí)間的大小，此回流時(shí)間作為微處理器控制回流MOS管開通時(shí)間；在無霍爾電流傳感器的情況下，解決了開關(guān)磁阻電機(jī)回流時(shí)間難以定量計(jì)算的問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器回流管的控制。提高了系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，控制電路簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]現(xiàn)在將描述如本發(fā)明的優(yōu)選但非限制性的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)在參考附圖閱讀如下詳細(xì)描述時(shí)將變得顯而易見，其中:
圖1是開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是開關(guān)磁阻電機(jī)基于同步整流原理功率變換器的原理框圖；
圖3是開關(guān)磁阻電機(jī)在回流階段繞組中電流流向圖；
圖4是同步整流型功率變換器的工作模式及損耗對(duì)比圖；
圖5是處理器內(nèi)置回流時(shí)間表示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。
[0020]一種基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路，包括微處理器、基于采樣電阻的電流采樣電路、電流放大電路、位置信號(hào)傳感器、同步整流功率變換器。圖1為包括本發(fā)明電路在內(nèi)，加上直流電源和開關(guān)磁阻電機(jī)的整體應(yīng)用框圖，其中直流電源可以是+12V?+510V輸出范圍，開關(guān)磁阻電機(jī)可以是兩相及兩相以上相數(shù)，每相均由一路功率變換器驅(qū)動(dòng)，一路電流采樣電路和采樣放大電路進(jìn)行電流采樣，各相電流采樣信號(hào)共用微處理器進(jìn)行處理，電機(jī)根據(jù)相數(shù)輸出一組位置信號(hào)。功率變換器中所用功率管為金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS晶體管。
[0021]圖2為以其中一相功率變換器、電流采樣電路和采樣放大電路，以及共用電路的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖，具體各電路部分包括:32位的微處理器1、電流采樣電路3、采樣放大電路4、位置信號(hào)傳感器5、功率變換器2 ;其中微處理器I內(nèi)置回流時(shí)間模塊13，電流采樣電路3采用采樣電阻Rl，測(cè)量電機(jī)各相電流后輸入到電流采樣放大電路4，經(jīng)放大后輸入到微處理器I的ADC模塊12 ;位置信號(hào)傳感器5測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，以及利用位置信號(hào)計(jì)算當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，并把位置信息輸入到微處理器I輸入輸出模塊；微處理器I根據(jù)電機(jī)電流和電機(jī)位置控制功率變換器2的狀態(tài)。
[0022]微處理器I包括GPIO模塊11、ADC模塊12，回流時(shí)間表模塊13 ；GP10模塊11接收來自位置傳感器5的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，分別向功率變換器2的上開關(guān)MOS管Tl、下開關(guān)MOS管T2、續(xù)流MOS管T3和回流MOS管T4輸出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；微處理器ADC模塊12接收來自電流放大電路4輸出的模擬電流信號(hào)，回流時(shí)間表模塊13在回流時(shí)刻，計(jì)算回流時(shí)間大小用于微處理器GPIO模塊12控制回流MOS管T4。
[0023]功率變換器包括上開關(guān)MOS管Tl、下開關(guān)MOS管T2、續(xù)流MOS管T3和回流MOS管T4。上開關(guān)MOS管Tl受微處理器GPIO模塊11輸出的上開關(guān)MOS管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制，下開關(guān)MOS管T2受微處理器GPIO模塊11輸出的下開關(guān)MOS管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制，續(xù)流MOS管T3受微處理器GPIO模塊11輸出的續(xù)流管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制，回流MOS管T4受微處理器GPIO模塊11輸出的回流管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制。
[0024]電流采樣電路3包括第一電阻R1，該電阻采用高精度低溫度系數(shù)的康銅絲，該電阻與由功率變換器2的下開關(guān)MOS管T2的源極和地分別連接。
[0025]電流放大處理電路4包括第二電阻R2、第三電阻R3和第一運(yùn)算放大器41 ;第一運(yùn)算放大器41的正端與電流采樣電路3中的第一電阻Rl的一端及下開關(guān)MOS管T2的源端相連，第一運(yùn)算放大器41的負(fù)端與第二電阻R2和第三電阻R3的連接點(diǎn)相連，第二電阻R2的另一端與地相連，第一運(yùn)算放大器41的輸出端與第三電阻R3的另一端相連后形成采樣放大信號(hào)，并向微處理器I輸出。
[0026]圖3所示為開關(guān)磁阻電機(jī)在回流階段繞組中電流流向圖，從圖中可以看出，該時(shí)刻的回流電流并未從采樣電阻流過，因此無法直接測(cè)量其電流大小并判斷是否需要改變功率變換器中功率管的開關(guān)狀態(tài)。
[0027]基于這樣的情況，結(jié)合圖2所示電路，采用本發(fā)明所提出的工作方法。其工作過程描述如下:
首先，當(dāng)直流電源通電后向功率變換器輸出電源，但仍未啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，微處理器GPIO模塊首先將回流MOS管柵極驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)置為低電平關(guān)斷，將上開關(guān)MOS管驅(qū)動(dòng)信號(hào)置為低電平關(guān)斷MOS管，將下開關(guān)MOS管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)置為低電平關(guān)斷，將續(xù)流MOS管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)置為低電平關(guān)斷，此時(shí)電機(jī)中無電流通過，處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0028]其次開始控制電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)微處理器根據(jù)位置傳感器信號(hào)確定當(dāng)前開通相，開通狀態(tài)時(shí)，微處理器首先通過GPIO模塊分別將回流MOS管驅(qū)動(dòng)信號(hào)和續(xù)流MOS管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)置為低電平，使回流MOS管和續(xù)流MOS管關(guān)斷，經(jīng)過數(shù)十微秒延遲將下開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)置為高電位，從而使下開關(guān)管導(dǎo)通；然后再將輸入到上開關(guān)MOS管的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)置為高電位，從而使電機(jī)勵(lì)磁工作，此時(shí)回流管和續(xù)流管處在關(guān)斷狀態(tài)。
[0029]接下來進(jìn)入換相回流工作階段；微處理器根據(jù)位置信號(hào)及電流信號(hào)控制功率變換器的狀態(tài)；當(dāng)處于換相回流工作狀態(tài)中時(shí)，微處理器將輸入到上開關(guān)MOS管和下開關(guān)MOS管的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)置為低電平關(guān)斷，此時(shí)回流MOS管處于關(guān)斷狀態(tài)，續(xù)流MOS管的工作狀態(tài)維持不變，在上開關(guān)MOS管和下開關(guān)MOS管關(guān)斷瞬間，繞組中電流通過回流MOS管的寄生體二極管進(jìn)行回流；經(jīng)過數(shù)十微秒的死區(qū)延遲，微處理器GPIO模塊將回流管的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)置為高電平打開回流MOS管的溝道，輸入輸出模塊同時(shí)置高續(xù)流管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)開通續(xù)流管溝道電阻，此后繞組電流通過回流MOS管的溝道電阻進(jìn)行回流；在死區(qū)延遲時(shí)間里，微處理器ADC模塊采樣關(guān)斷時(shí)刻繞組中電流大小，微處理器GPIO模塊采樣電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息計(jì)算當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，微處理器通過當(dāng)前電機(jī)繞組中電流大小和轉(zhuǎn)速通過查找內(nèi)置回流時(shí)間表獲得回流時(shí)間；該時(shí)間作為回流管導(dǎo)通時(shí)間，經(jīng)過查找得到的回流時(shí)間值大小時(shí)間后，微處理器GPIO模塊將回流MOS管和續(xù)流MOS管的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)置為低電平關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)一次換相回流操作。
[0030]圖4所示為本發(fā)明所述電路中的功率變換器中各功率管的驅(qū)動(dòng)波形及繞組電流波形，其中續(xù)流MOS管、上開關(guān)MOS管、下開關(guān)MOS管和回流MOS管分別代表相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形，從中可以看出，當(dāng)上開關(guān)MOS管和下開關(guān)MOS管關(guān)斷后經(jīng)過一段時(shí)間延遲，該延遲即為避免電源和地直通所插入的死區(qū)時(shí)間，在該死區(qū)時(shí)間里，繞組中電流通過MOS管漏-源端中的寄生體二極管回流，故此時(shí)回流MOS管源漏兩端導(dǎo)通電壓為寄生體二極管的正向?qū)妷?，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)微處理器獲得回流時(shí)間，當(dāng)死區(qū)時(shí)間結(jié)束后，回流MOS管和續(xù)流MOS管打開，繞組中電流通過溝道電阻進(jìn)行續(xù)流，體現(xiàn)在續(xù)流MOS管源漏電壓即使溝道電阻所造成的壓降。當(dāng)回流時(shí)間結(jié)束后，微處理器GPIO模塊將續(xù)流MOS管和回流MOS管的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)置為低電平關(guān)斷，一次換相回流過程結(jié)束。對(duì)比普通二極管回流過程，由于二極管的正向?qū)妷?，在回流過程中二極管兩端電壓要大于回流MOS管源極-漏極兩端電壓。故同步整流型回流管的損耗要遠(yuǎn)低于二極管回流模式。
[0031]圖5所示為處理器內(nèi)置回流時(shí)間表，系統(tǒng)通過實(shí)測(cè)得到該回流時(shí)間表，該表輸入變量為轉(zhuǎn)速(rpm)和電流(I)，輸出變量為回流時(shí)間(us)，在換相回流時(shí)刻，通過微處理器采樣當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速、繞組電流大小，以此作為輸入變量查找回流時(shí)間表得到換相回流時(shí)間，該回流時(shí)間作為微處理器GPIO控制回流MOS管開通時(shí)間，如圖5中表所示。該圖表僅作示意用，其表中數(shù)據(jù)不具有實(shí)際意義。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路，所述電路包括內(nèi)置回流時(shí)間計(jì)算模塊的32位微處理器(I);同步整流回流管功率變換器(2)，電阻采樣的電流采樣電路(3)，電流放大電路(4)，位置信號(hào)傳感器(5)，其特征在于:其中電流采樣電路(3)采用電阻采樣(Rl )，其采樣電機(jī)相繞組電流并輸出到電流放大電路(4)放大后輸入到微處理器(I)中，微處理器(I)根據(jù)電流等信息控制功率變換器(2)的狀態(tài)；位置信號(hào)傳感器(5)用于采樣電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息并輸入到微處理器(I)中，微處理器(I)根據(jù)輸入的位置信息控制功率變換器(2)的狀態(tài)，以及利用位置信號(hào)計(jì)算當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速；在換相回流時(shí)刻，繞組中電流大小和電機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸入變量輸入到處理器回流時(shí)間計(jì)算模塊當(dāng)中，通過查找內(nèi)置回流時(shí)間表計(jì)算出回流時(shí)間大??；同步整流回流管功率變換器(2)是電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換器件。
2.如權(quán)利要求1所述的基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路，其特征在于:所述32位微處理器(I)包括通用輸入輸出模塊GPIO模塊(11)，該模塊用于采樣位置傳感器(5)輸出的位置信號(hào)，以及用于控制上開關(guān)功率管(Tl)、下功率開關(guān)管(T2)、續(xù)流功率管(T3)和回流功率管(T4)的工作狀態(tài)；還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊(12)，用于微處理器采樣電流放大電路⑷輸出的信號(hào)；還包括內(nèi)置回流時(shí)間表(13)，該模塊在換相時(shí)根據(jù)繞組電流和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過查找回流時(shí)間表(13)計(jì)算出回流時(shí)間用于GPIO模塊(11)控制回流功率管(T4);所述功率變換器(2)包括上開關(guān)功率管(Tl)、下開關(guān)功率管(T2)和續(xù)流功率管(T3)、回流功率管(T4);上開關(guān)功率管(Tl)的柵極接入由微處理器GPIO模塊(11)輸出的上開關(guān)功率管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；下開關(guān)功率管(T2)的柵極接受來自微處理器GPIO模塊(11)輸出的下開關(guān)功率管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；續(xù)流功率管(T3 )的柵極接受來自微處理器GPIO模塊(11)輸出的續(xù)流功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)；回流功率管(T4)的柵極接受來自微處理器GPIO模塊(11)輸出的回流功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)；電流采樣電路(3)接收來功率變換器(2 )中米樣電阻兩端的電壓信號(hào)并輸出到米樣放大電路(4 )中；米樣放大電路(4 )輸出放大后的信號(hào)到微處理器ADC模塊(12)中；位置信號(hào)傳感器(5)采樣電機(jī)位置信號(hào)并輸出信號(hào)至微處理器GPIO模塊(11)。
3.—種控制如權(quán)利要求1或2所述的基于同步整流技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的低成本回流管控制電路的方法，其特征在于:回流功率管(T4)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)由微處理器GPIO模塊(11)直接控制，該方法包括如下步驟:在開關(guān)磁阻電機(jī)不換相時(shí)，回流功率管(T4)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)一直為低電平關(guān)斷；在運(yùn)行換相時(shí)刻，微處理器(I)關(guān)斷上開關(guān)功率管(Tl)、下開關(guān)功率管(T2);經(jīng)過一個(gè)時(shí)間延遲后開通回流功率管(T4)和續(xù)流功率管(T3)，在此時(shí)間延遲里利用微處理器ADC模塊(12)以及GPIO模塊(11)分別對(duì)關(guān)斷時(shí)刻電機(jī)繞組電流和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行采樣，并通過位置信號(hào)計(jì)算當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速；通過采樣的關(guān)斷時(shí)刻繞組電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸入變量，通過處理器內(nèi)置回流時(shí)間查找表(13)得到回流時(shí)間大小，微處理器(I)根據(jù)此回流時(shí)間大小作為微處理器GPIO模塊(11)控制回流功率管(T4)和續(xù)流功率管(T3)關(guān)斷的時(shí)間依據(jù)。
【文檔編號(hào)】H02P6/00GK103560720SQ201310586564
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】鐘銳, 趙榮渟, 刁龍, 屈嚴(yán), 孫偉鋒 申請(qǐng)人:東南大學(xué)