电机恒流控制电路及其控制方法

申请号 CN202311658353.6 申请日 2023-12-05 公开(公告)号 CN117614325A 公开(公告)日 2024-02-27
申请人 上海纳矽微电子有限公司; 发明人 杨良; 唐华标; 李震; 周陈旺; 汪禹萱;
摘要 本 发明 揭示了一种 电机 恒流控制 电路 ,包括:驱动电路,耦接在电源端和参考地之间,所述驱动电路的输出端耦接于电机;采集单元,用于采集电机 转子 的 位置 信息;检测调节电路,第一输入端耦接所述采集单元,第二输入端耦接所述驱动电路以获取所述电机的电 信号 ,输出端耦接于所述驱动电路以控制所述驱动电路的通断;其中,当所述电机的 电信号 值大于预设值时,检测调节电路根据电机转子的位置信息输出 控制信号 关断所述驱动电路中对应的驱动支路。本发明设置可以在 电流 过大时减小流经所述电机的电流,以此控制电机的电流在预设值处恒定。避免了对电信号进行运算产生的负荷;还可以控制电机的恒流值大小,解决了繁琐流程,保证了鲁棒性。
权利要求

1.一种电机恒流控制电路,其特征在于,包括:
驱动电路,耦接在电源端和参考地之间,所述驱动电路的输出端耦接于电机;
采集单元,用于采集电机转子位置信息;
检测调节电路,具有输出端、第一输入端和第二输入端,其中第一输入端耦接所述采集单元,第二输入端耦接所述驱动电路以获取所述电机的电信号,输出端耦接于所述驱动电路以控制所述驱动电路的通断;
其中,当所述电机的电信号值大于预设值时,检测调节电路根据所述电机转子的位置信息输出控制信号关断所述驱动电路中对应的驱动支路,以减小流经所述电机的电流
2.根据权利要求1所述的电机恒流控制电路,其中所述检测调节电路包括:
比较器,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中所述比较器的第一输入端耦接所述驱动电路,所述比较器的第二输入端接入参考信号,所述参考信号用于设定所述预设值,所述比较器的第一输入端接收的电信号大于所述预设值时,所述比较器的输出端输出使能信号;
控制器,具有输入端和第一输出端,其中输入端耦接所述采集单元;
驱动器,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端耦接所述比较器的输出端,所述驱动器输出端耦接至所述驱动电路,所述驱动器的第二输入端耦接所述控制器的第一输出端,当所述驱动器接收到所述使能信号时,所述驱动器根据所述电机转子的位置信息输出控制信号控制所述驱动电路中对应的所述驱动支路关断。
3.根据权利要求2所述的电机恒流控制电路,其中所述比较器至少包括第三比较器,所述驱动器至少包括第二选择器和第三选择器,所述第二选择器和所述第三选择器均具有第一输入端、第二输入端和输出端,所述第三比较器输出分别耦接所述第二选择器和所述第三选择器的第一输入端,所述第二选择器和所述第三选择器的第二输入端耦接所述控制器的第一输出端;
所述控制器输出表征所述电机转子位置信息的信号,控制所述第二选择器或所述第三选择器根据所述使能信号选择所述驱动电路中对应的所述驱动支路导通或关断。
4.根据权利要求2所述的电机恒流控制电路,其中所述比较器至少包括第二比较器和第三比较器,所述驱动器至少包括第一选择器和第二选择器,所述第一选择器和所述第二选择器均具有第一输入端、第二输入端和输出端,所述第二比较器输出耦接所述第一选择器的第一输入端,所述第三比较器的输出耦接所述第二选择器的第一输入端,所述第一选择器和所述第二选择器的第二输入端耦接所述控制器的第一输出端;
所述控制器输出表征所述电机转子位置信息的信号,控制所述第一选择器或所述第二选择器根据所述使能信号切换选择所述驱动电路中的所述驱动支路,其中,所述驱动支路第一端耦接高电平,所述驱动支路第二端耦接参考地。
5.根据权利要求4所述的电机恒流控制电路,其中所述驱动电路包括耦接所述电机一端的第一开关管和第三开关管以及耦接所述电机另一端的第二开关管和第四开关管,所述第一选择器输出端分别耦接所述第一开关管和所述第二开关管,所述第二选择器输出端分别耦接所述第三开关管和所述第四开关管。
6.根据权利要求2所述的电机恒流控制电路,其中所述驱动电路包括耦接所述电机一端的第一开关管、第三开关管和第五开关管以及耦接所述电机另一端的第二开关管、第四开关管和第六开关管,所述驱动器包括第一选择器、第二选择器、第三选择器、第四选择器、第五选择器和第六选择器;
所述第一开关管和所述第四开关管的控制端耦接于所述第一选择器的输出端,所述第一开关管和所述第六开关管的控制端耦接于所述第二选择器的输出端,所述第三开关管和所述第六开关管的控制端耦接于所述第三选择器的输出端,所述第三开关管和所述第二开关管的控制端耦接于所述第四选择器的输出端,所述第五开关管和所述第二开关管的控制端耦接于所述第五选择器的输出端,所述第五开关管和所述第四开关管的控制端耦接于所述第六选择器的输出端;
所述比较器包括第一比较器、第二比较器和第三比较器,所述第一比较器的第一输入端通过第一电流变送器耦接所述第二开关管的输出端,所述第二比较器的第一输入端过第二电流变送器耦接所述第四开关管的输出端,所述第三比较器的第一输入端过第三电流变送器耦接所述第六开关管的输出端;
所述第一比较器输出端分别耦接所述第四选择器和所述第五选择器的第一输入端,所述第二比较器输出端分别耦接所述第一选择器和所述第六选择器的第一输入端,所述第三比较器输出端分别耦接所述第二选择器和所述第三选择器的第一输入端。
7.根据权利要求1所述的电机恒流控制电路,其中所述电机的电信号值包括流经所述电机的电流值或所述电流值所对应的电压值。
8.根据权利要求2所述的电机恒流控制电路,其中所述控制器的第二输出端耦接于所述比较器的第二输入端并输出所述预设值。
9.一种电机恒流控制电路的控制方法,所述控制电路包括驱动电路,耦接在电源端和参考地之间,所述驱动电路的输出端耦接于电机;用于采集电机转子的位置信息的采集单元;具有输出端、第一输入端和第二输入端的检测调节电路,其中第一输入端耦接所述采集单元,第二输入端耦接所述驱动电路,输出端耦接于所述驱动电路;所述控制方法包括:
控制检测调节电路实时检测电机转子的位置信息并通过采集单元获取所述电机的电信号;
当所述电机的电信号值大于预设值时,根据所述位置信息控制所述检测调节电路关断所述驱动电路以减小流经所述电机的电流。
10.根据权利要9所述的电机恒流控制电路的控制方法,其中所述检测调节电路包括比较器、控制器和驱动器;
控制所述采集单元获取所述电机的电信号,并在所述电信号值大于所述预设值时控制所述比较器输出使能信号;
控制所述控制器实时获取所述电机转子的位置信息;
控制所述驱动器接收并根据所述使能信号和所述电机转子的位置信息输出控制信号控制所述驱动电路中对应的驱动支路关断。

说明书全文

电机恒流控制电路及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电机恒流控制技术领域,尤其涉及一种电机恒流控制电路及其控制方法。

背景技术

[0002] 随着微控制器的发展,都在追求直流电机的精准控制,其中之一就是电流的恒定控制。电流的恒定控制可以减少转矩的波动,并且控制电机的纹波,可以有效的减少损耗。现有技术的恒定电流控制就是通过采样电阻采集电机的电流,然后通过微控制器软件实现恒电流控制。但是通过微处理器采集实际电流需要进行参考电流的计算,采用算法的控制对微处理器的运算能要求太高,成本太大且算法存在扰动时控制达不到理想状态,同时,微处理器需要对实际电流的模拟信号进行数字转换,增加了系统复杂性和不稳定性

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种电机恒流控制电路及其控制方法,以解决现有技术中电机恒定电流的控制对数据的运算能力要求太高导致成本太大且算法存在扰动时控制达不到理想状态,增加了系统复杂性和不稳定性的技术问题。
[0004] 为实现上述发明目的之一,本发明一实施方式提供一种电机恒流控制电路,所述电路包括:驱动电路,耦接在电源端和参考地之间,所述驱动电路的输出端耦接于电机;采集单元,用于采集电机转子位置信息;检测调节电路,具有输出端、第一输入端和第二输入端,其中第一输入端耦接所述采集单元,第二输入端耦接所述驱动电路以获取所述电机的电信号,输出端耦接于所述驱动电路以控制所述驱动电路的通断;其中,当所述电机的电信号值大于预设值时,检测调节电路根据所述电机转子的位置信息输出控制信号关断所述驱动电路中对应的驱动支路,以减小流经所述电机的电流。
[0005] 本发明还提供一种电机恒流控制电路的控制方法,所述控制电路包括驱动电路,耦接在电源端和参考地之间,所述驱动电路的输出端耦接于电机;用于采集电机转子的位置信息的采集单元;具有输出端、第一输入端和第二输入端的检测调节电路,其中第一输入端耦接所述采集单元,第二输入端耦接所述驱动电路,输出端耦接于所述驱动电路;所述控制方法包括:控制检测调节电路实时检测电机转子的位置信息并通过采集单元获取所述电机的电信号;当所述电机的电信号值大于预设值时,根据所述位置信息控制所述检测调节电路关断所述驱动电路以减小流经所述电机的电流。
[0006] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:设置检测调节电路获取电机的电信号,与预设值直接进行对比,根据对比结果控制驱动电路关闭或继续导通从而可以在电流过大时减小流经所述电机的电流,以此控制电机的电流在预设值处恒定。避免了对电信号进行运算产生的负荷,大大降低了控制成本;本发明还可以通过控制预设值来控制电机的恒流值大小,解决了对实际电流进行计算后再进行控制的繁琐流程,保证了电路系统的鲁棒性。附图说明
[0007] 图1是本发明一实施方式中的电机恒流控制电路框图
[0008] 图2是本发明一实施方式中的电机恒流控制电路结构图。
[0009] 图3是本发明一实施方式中的一个比较器控制两个选择器的电路结构图。
[0010] 图4是本发明一实施方式中的两个比较器分别控制选择器的电路结构图。
[0011] 图5是本发明一实施方式中的驱动器内配置六个选择器的电路结构图。
[0012] 图6是本发明一实施方式中的两个选择器控制四个开关管交替运行的电路结构图。
[0013] 图7是本发明一实施方式中的电机恒流控制电路的控制方法流程图

具体实施方式

[0014] 以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明,本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0015] 如图1所示,本发明的一实施方式中,提供了一种电机恒流控制电路,所述电机恒流控制电路用于电机的恒流控制,所述电机可以是有刷直流电机或无刷直流电机。电机恒流控制电路包括:
[0016] 驱动电路1,耦接在电源端和参考地之间,所述驱动电路1的输出端耦接于电机。
[0017] 采集单元2,用于采集电机转子的位置信息。
[0018] 检测调节电路3,具有输出端、第一输入端和第二输入端,其中第一输入端耦接所述采集单元2,第二输入端耦接所述驱动电路1以获取所述电机的电信号,输出端耦接于所述驱动电路1以控制所述驱动电路1的通断。
[0019] 其中,当所述电机的电信号值大于预设值时,检测调节电路3根据电机转子的位置信息输出控制信号关断所述驱动电路1中对应的驱动支路,以减小流经所述电机的电流。
[0020] 如此,在电机恒流控制电路中通过设置检测调节电路3来获取电机的电信号,并将电信号在检测调节电路3中与预设值直接进行对比,根据对比结果控制驱动电路1,从而可以在电流过大时关闭驱动电路1以减小流经所述电机的电流,使得控制电机的电流在预设值处恒定。避免了电路对电信号进行运算产生的负荷,也大大降低了控制成本;还可以通过控制预设值的大小来控制电机电流的恒定值大小,解决了传统技术对实际电流进行计算后再进行控制的繁琐流程,保证了电路系统的鲁棒性。
[0021] 其中,采集单元2可以是在电机上设置传感器进行检测,也可以对电机的反电动势进行检测和计算,从而获得电机转子的所处位置。
[0022] “检测调节电路3根据电机转子的位置信息输出控制信号”可以理解为:电机转子的位置信息可以指示检测调节电路3对应输出不同的控制信号,不同的控制信号对应控制驱动电路1中不同的驱动支路。如,当电机转子的位置信息指示电机转子处于第一位置,且所述电机转子第一位置的下一位置的电信号值大于预设值时,则输出控制信号关断驱动电路1中的对应于该电信号的驱动支路。
[0023] 本发明的一实施方式中,其中所述检测调节电路3包括:
[0024] 比较器31,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中比较器31的第一输入端耦接驱动电路1,比较器31的第二输入端接入参考信号,所述参考信号用于设定预设值,所述比较器31的第一输入端接收的电信号大于预设值时输出使能信号。
[0025] 控制器32,具有输入端和第一输出端,其中输入端耦接所述采集单元2。
[0026] 驱动器33,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端耦接比较器31的输出端,驱动器33输出端耦接至所述驱动电路1,驱动器33的第二输入端耦接所述控制器32的第一输出端,当所述驱动器33接收到所述使能信号时,根据电机转子的位置信息输出控制信号控制所述驱动电路1中对应的驱动支路关断。
[0027] 如此,通过控制器32根据所采集的位置信号确定驱动电路1中待控制的驱动支路,并根据对应驱动支路上获取的电信号值与预设值之间的大小关系,确定是否实施关断驱动支路,从而,能够适应于电机转子位置状态和实际电信号情况实现随动恒流控制。
[0028] 该电路利用比较器31实现基于模拟量的直接对比,可以绕开将电信号送入数字域进行比较所导致的模数转换操作的负累,且通过驱动器33搭建“桥梁”,使得受控驱动支路与电机电信号对应的驱动支路保持一致(例如,控制信号的控制对象为第二驱动支路时,驱动器所采集的电信号同样来自于第二驱动支路),进而保证驱动器33能够在驱动支路实时切换的工况下,实现精准控制,保证电路能够有效识别驱动支路的过流情况并精准截断过流故障所在的驱动支路。
[0029] 在上述实施方案中,所述比较器31的第一输入端接收的电信号大于预设值时输出高电平形式的使能信号;所述使能信号触发驱动器33运行,使得驱动器33根据电机转子的位置信息选择性输出对应的控制信号。
[0030] 所述驱动支路可以是驱动电路1中基于电路连接关系而固定的支路,也可以是基于其上开关的导通关断状态而动态变化的支路。例如,在将驱动电路1配置为桥式驱动电路的实施方式中,根据前者,可以定义驱动支路为驱动电路1中的桥臂;根据后者,可以定义驱动支路为驱动电路1综合各个桥臂处开关的导通关断状态而最终形成的导通支路(如图2所示,当驱动电路1中第一开关管11、第四开关管14导通,且第二开关管12、第三开关管13、第五开关管15和第六开关管16均关断时,由于第一开关管11和第四开关管14与电机2构成导通回路,因此可以界定第一开关管11和第四开关管14所在支路为所述驱动支路)。
[0031] 在一种实施方式中,比较器31的第一输入端为正相输入端,比较器31的第二输入端为反相输入端
[0032] 如图2和图3所示,本发明的一实施方式中,其中所述比较器至少包括第三比较器313;所述驱动器33至少包括第二选择器332和第三选择器333。第二选择器332和第三选择器333均具有第一输入端、第二输入端和输出端,所述第三比较器313输出分别耦接第二选择器332和第三选择器333的第一输入端,第二选择器332和第三选择器333的第二输入端耦接所述控制器32的第一输出端。
[0033] 所述控制器32输出表征电机转子位置信息的信号,用于控制第二选择器332或第三选择器333根据使能信号选择驱动电路1中对应的驱动支路导通或关断。
[0034] 如此,一个比较器可以同时使能控制两个选择器,节省了比较器的配置数量,控制了电路成本,同时也不会影响电路的运行。选择器和比较器的结合配置,也可以使得选择器输出的控制信号精准控制电机电信号所在驱动支路。
[0035] 一种实施方式中,控制器32根据电机转子的位置信息确定耦接的目标选择器,并根据与该选择器对应的驱动支路上的电信号,特别是该电信号值与预设值之间的大小关系,确定是否控制关断与该选择器对应的驱动支路。
[0036] 具体地,控制器32根据电机转子的当前位置,确定并耦接至与当前位置的下一位置对应的选择器,驱动电路中包括与该下一位置对应的驱动支路,故而通过对应的比较器接收指示该驱动支路上电信号值与预设值之间大小判断结果的模拟信号,从而确定是否将该驱动支路关断。特别地,在该驱动支路上电信号值大于预设值时,判定该驱动支路发生过流故障,以及时关断驱动支路使其不再导通,从而降低电机上流经的电流;而在电信号值小于或等于预设值时,保持该驱动支路导通。如此,实现动态跟随的恒流控制。
[0037] 举例而言,初始状态下控制器32耦接至驱动器中第二选择器332,当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第二位置时,则控制器32切换选择(耦接至)驱动器中与第三位置对应的第三选择器333;其中,所述第三位置为电机转子正常枢转过程中所述第二位置的下一位置。接着,对应于所述第三位置的第三比较器313接收来自第三驱动支路(由第三开关管13和第六开关管16构成)的第三电信号,并在第三电信号值大于预设值时,输出使能信号至第三选择器333,如此,控制器32通过第三选择器333接入第三驱动支路并关断第三驱动支路,从而减小流经电机的电流。
[0038] 在该实施方式中,第二选择器332和第三选择器33耦接至同一第三比较器313;第二选择器332和第三选择器333分别对应于第二位置及其下一位置(第三位置)。从而,上述切换过程仅通过“一个比较器、两个选择器”即可完成,极大地减少了器件成本,加快了切换速度。
[0039] 同理,图5中示出的第四选择器334和第五选择器335,分别通过其第一输入端耦接至同一第一比较器311,故而,在电机转子由第四位置切换至第五位置的过程中,第四选择器334、第五选择器335和第一比较器311形成与上文描述相近的技术方案,此处不再赘述。
[0040] 同理,图5中示出的第六选择器336和第一选择器331,分别通过其第一输入端耦接至同一第二比较器312,故而,在电机转子由第六位置切换回第一位置的过程中,第六选择器336、第一选择器331和第二比较器312形成与上文描述相近的技术方案,此处不再赘述。
[0041] 如图2和图4所示,本发明的另一实施方式中,不同选择器可以由不同的比较器使能,不同驱动支路导通和关断的实施过程相互独立。其中所述比较器至少包括第二比较器312和第三比较器313,所述驱动器33至少包括第一选择器331和第二选择器332。第一选择器331和第二选择器332均具有第一输入端、第二输入端和输出端,所述第二比较器312输出耦接所述第一选择器331的第一输入端,所述第三比较器313的输出耦接所述第二选择器
332的第一输入端,所述第一选择器331和所述第二选择器332的第二输入端耦接所述控制器32的第一输出端。
[0042] 所述控制器32输出表征电机转子位置信息的信号,用于控制所述第一选择器331或所述第二选择器332根据使能信号切换选择驱动电路1中驱动支路,其中,驱动支路第一端耦接高电平,驱动支路第二端耦接参考地。
[0043] 一种实施方式中,控制器32根据电机转子的位置信息确定耦接的目标选择器,并根据与该选择器对应的驱动支路上的电信号,特别是该电信号值与预设值之间的大小关系,确定是否控制关断与该选择器对应的驱动支路。
[0044] 具体地,控制器32根据电机转子的当前位置,确定并耦接至与当前位置的下一位置对应的选择器,驱动电路中包括与该下一位置对应的驱动支路,故而通过对应的比较器接收指示该驱动支路上电信号值与预设值之间大小判断结果的模拟信号,从而确定是否将该驱动支路关断。特别地,在该驱动支路上电信号值大于预设值时,判定该驱动支路发生过流故障,以及时关断驱动支路使其不再导通,从而降低电机上流经的电流;而在电信号值小于或等于预设值时,保持该驱动支路导通。如此,实现动态跟随的恒流控制。
[0045] 举例而言,初始状态下控制器32耦接至驱动器中第一选择器331,第一选择器331指示驱动电路1中的第一驱动支路导通电机(即驱动电路1中的第一开关管11和第五开关管15构成导通的驱动支路驱动电机运行),且,第一驱动支路导通电机时,通过第二比较器312接收第一驱动支路的第一电信号;当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第一位置时,控制器32切换选择(耦接至)驱动器中与第二位置对应的第二选择器332;其中,所述第二位置为电机转子正常枢转过程中所述第一位置的下一位置。接着,对应于所述第二位置的第二比较器313接收来自第二驱动支路(由第一开关管11和第六开关管16构成)的第二电信号,并在第二电信号值大于预设值时,输出使能信号至第二选择器332,如此,控制器32通过第二选择器332接入第二驱动支路并关断第二驱动支路,从而减小流经电机的电流。
[0046] 在该实施方式中,第一选择器331耦接至第二比较器312;第二选择器332耦接至第三比较器313;第二选择器332和第三选择器333分别对应于第一位置及其下一位置(第二位置)。从而,上述切换过程通过“两个比较器、两个选择器”分别独立控制不同的驱动支路。
[0047] 同理,图5中示出的第三选择器333通过其第一输入端耦接至第三比较器313;第四选择器334通过其第一输入端耦接至第一比较器311,故而,在电机转子由第三位置切换至第四位置的过程中,第三选择器333以及对应的第三比较器313、第四选择器334以及对应的第一比较器311形成与上文描述相近的技术方案,此处不再赘述。
[0048] 同理,图5中示出的第五选择器335通过其第一输入端耦接至第一比较器311;第六选择器336通过其第一输入端耦接至第二比较器312,故而,在电机转子由第五位置切换至第六位置的过程中,第五选择器335以及对应的第一比较器311、第六选择器336以及对应的第二比较器312形成与上文描述相近的技术方案,此处不再赘述。
[0049] 需要说明的是,在上述所有实施方式中,比较器对比电机的电信号值和预设值,并输出表征对比结果的使能信号,可以表示为高电平形式的使能信号或低电平形式的使能信号,当比较器输出低电平使能信号时,控制器32根据电机转子的位置信息,确定耦接的目标选择器,并保持导通控制对应的驱动支路;当比较器输出高电平使能信号时,控制器32根据电机转子的位置信息,确定耦接的目标选择器导通,并控制对应的驱动支路关断,以减小电流。
[0050] 本发明的一种实施方式中,如图6所示,所述比较器至少包括第二比较器312和第三比较器313,所述驱动器33至少包括第一选择器331和第二选择器332,第一选择器331和第二选择器332均具有第一输入端、第二输入端和输出端,所述第二比较器312输出耦接所述第一选择器331的第一输入端,所述第三比较器313的输出耦接所述第二选择器332的第一输入端,所述第一选择器331和所述第二选择器332的第二输入端耦接所述控制器32的第一输出端。
[0051] 所述控制器32输出表征电机转子位置信息的信号,控制所述第一选择器331或所述第二选择器332根据使能信号切换选择驱动电路1中驱动支路,其中,驱动支路第一端耦接高电平,驱动支路第二端耦接参考地。
[0052] 所述驱动电路1包括耦接所述电机一端的第一开关管11和第三开关管13以及耦接所述电机另一端的第二开关管12和第四开关管14,所述第一选择器331输出端分别耦接第一开关管11和第二开关管12,所述第二选择器332输出端分别耦接第三开关管13和第四开关管14。
[0053] 如此,选择器经过耦接对应驱动支路上的开关管可以快速、有效地控制驱动支路的导通和关断。
[0054] 具体地,控制器32根据电机转子的当前位置,确定并耦接至与当前位置的下一位置对应的选择器,驱动电路中包括与该下一位置对应的驱动支路,故而通过对应的比较器接收指示该驱动支路上电信号值与预设值之间大小判断结果的模拟信号,从而确定是否将该驱动支路关断。特别地,在该驱动支路上电信号值大于预设值时,判定该驱动支路发生过流故障,以及时关断驱动支路使其不再导通,从而降低电机上流经的电流;而在电信号值小于或等于预设值时,保持该驱动支路导通。如此,实现动态跟随的恒流控制。
[0055] 举例而言,初始状态下控制器32耦接至驱动器中第一选择器331,第一选择器331指示驱动电路1中的第一驱动支路导通电机(即驱动电路1中的第一开关管11和第二开关管12构成导通的第一驱动支路驱动电机运行),且,第一驱动支路导通电机时,通过第二比较器312接收第一驱动支路的第一电信号。当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第一位置时,控制器32切换选择(耦接至)驱动器中与第二位置对应的第二选择器332;其中,所述第二位置为电机转子正常枢转过程中所述第一位置的下一位置。第二选择器332指示驱动电路1中的第二驱动支路导通电机(即驱动电路1中的第三开关管13和第四开关管14构成导通的第二驱动支路驱动电机运行)。接着,对应于所述第二位置的第二比较器313接收来自第二驱动支路的第二电信号,并在第二电信号值大于预设值时,输出使能信号至第二选择器332,如此,控制器32通过第二选择器332接入第二驱动支路并关断第二驱动支路,从而减小流经电机的电流。
[0056] 基于上述实施方案,每个选择器的输出端通过PWM模输出控制信号控制驱动支路的导通或关断,经过PWM模块可以将选择器输出的数字信号转换成对开关管的控制信号。
[0057] 如图2和图5所示,本发明的一实施方式中,其中所述驱动电路1包括耦接所述电机一端的第一开关管11、第三开关管13和第五开关管15以及耦接所述电机另一端的第二开关管12、第四开关管14和第六开关管16,所述驱动器33包括第一选择器331、第二选择器332、第三选择器333、第四选择器334、第五选择器335和第六选择器336。
[0058] 第一开关管11和第四开关管14的控制端耦接于第一选择器331的输出端,第一开关管11和第六开关管16的控制端耦接于第二选择器332的输出端,第三开关管13和第六开关管16的控制端耦接于第三选择器333的输出端,第三开关管13和第二开关管12的控制端耦接于第四选择器334的输出端,第五开关管15和第二开关管12的控制端耦接于第五选择器335的输出端,第五开关管15和第四开关管14的控制端耦接于第六选择器336的输出端。所述比较器包括第一比较器311、第二比较器312和第三比较器313,所述第一比较器311的第一输入端通过第一电流变送器耦接所述第二开关管12的输出端,所述第二比较器312的第一输入端过第二电流变送器耦接所述第四开关管14的输出端,所述第三比较器313的第一输入端过第三电流变送器耦接所述第六开关管16的输出端;
[0059] 所述第一比较器311输出端分别耦接所述第四选择器334和所述第五选择器335的第一输入端,所述第二比较器312输出端分别耦接所述第一选择器331和所述第六选择器336的第一输入端,所述第三比较器313输出端分别耦接所述第二选择器332和所述第三选择器333的第一输入端。
[0060] 举例而言,初始状态下控制器32耦接至驱动器中第一选择器331,当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第一位置,控制器32切换选择(耦接至)驱动器中与第二位置对应的第二选择器332,由第二选择器332驱动对应的第一开关管11和第六开关管16构成第二驱动支路导通以控制电机转动。
[0061] 同理,当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第二位置,控制器32切换选择(耦接至)驱动器中与第三位置对应的第三选择器333,由第三选择器333驱动对应的第三开关管13和第六开关管16构成第三驱动支路导通以控制电机转动。
[0062] 同理,当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第三位置,控制器32切换选择(耦接至)驱动器中与第四位置对应的第四选择器334,由第四选择器334驱动对应的第三开关管13和第二开关管12构成第四驱动支路导通以控制电机转动。
[0063] 同理,当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第四位置,控制器32切换选择(耦接至)驱动器中与第五位置对应的第五选择器335,由第五选择器335驱动对应的第五开关管15和第二开关管12构成第五驱动支路导通以控制电机转动。
[0064] 同理,当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第五位置,控制器32切换选择(耦接至)驱动器中与第六位置对应的第六选择器336,由第六选择器336驱动对应的第五开关管15和第四开关管14构成第六驱动支路导通以控制电机转动。
[0065] 同理,当电机转子的位置信息指示电机转子当前处于第六位置,控制器32返回切换选择(耦接至)驱动器中与第一位置对应的第一选择器331。
[0066] 上述器件的控制关系参见上文,不再赘述。并且,在上述控制过程中,对应的驱动支路控制电机运行时,由所述驱动支路上的电流变送器获取电信号耦送至对应的比较器,由对应的比较器对比电信号和预设值并根据对比结果输出使能控制控制驱动器中对应选择器。
[0067] 参见上文的实施方案,所述第一比较器311可以通过第一电流变送器接收第二开关管12所在的第四驱动支路和第五驱动支路上的电信号。所述第二比较器312可以通过第二电流变送器接收第四开关管14所在的第六驱动支路和第一驱动支路上的电信号。所述第三比较器313可以通过第三电流变送器接收第六开关管16躲在的第二驱动支路和第三驱动支路上的电信号。
[0068] 驱动电路1利用上述六个开关管的配置可以形成三相全桥逆变电路,通过三相全桥逆变电路驱动电机运行。如此,电路系统的鲁棒性更佳,自动化程度更高。
[0069] 在一种实施方式中,其中所述电机的电信号值包括流经所述电机的电流值。
[0070] 可以直接采集驱动支路上的电流信号,在比较器内与预设的电流值进行对比,从而输出使能信号。
[0071] 在一种实施方式中,其中所述电机的电信号值包括所述电流值所对应的电压值。
[0072] 可以在驱动支路上设置电流变送器,电流变送器用于采集电流信号并转换为电压信号,在比较器内与预设值的电压值进行对比,从而输出使能信号。
[0073] 本发明的一实施方式中,其中所述控制器32的第二输出端耦接于比较器31的第二输入端并输出预设值。
[0074] 如此,复用控制器32对比较器输出预设值,节省配置成本,提高控制力。
[0075] 其中,控制器32的第二输出端输出预设值,通过数模转换装置耦接比较器的第二输入端。
[0076] 如图7所示,本发明的一种实施方式中,还提供了一种电机恒流控制电路的控制方法,所述控制电路包括驱动电路1,耦接在电源端和参考地之间,所述驱动电路1的输出端耦接于电机;用于采集电机转子的位置信息的采集单元2;具有输出端、第一输入端和第二输入端的检测调节电路3,其中第一输入端耦接所述采集单元2,第二输入端耦接所述驱动电路1,输出端耦接于所述驱动电路1;所述控制方法包括:
[0077] S1:控制检测调节电路3实时检测电机转子的位置信息并通过采集单元2获取所述电机的电信号。
[0078] S2:当所述电机的电信号值大于预设值时,根据所述位置信息控制所述检测调节电路3关断所述驱动电路1以减小流经所述电机的电流。
[0079] 如此,在电机的电信号值大于预设值时,能够快速根据对比结果关断驱动电路1,节省了繁琐的流程和计算过程,对负载电机的保护更快速。
[0080] 其中,“根据所述位置信息控制所述检测调节电路3关断所述驱动电路1”可以理解为位置信息可以指示驱动电路1中驱动电机的驱动支路,基于位置信息,检测调节电路3输出的控制信号可以准确控制对应的驱动支路,在电机的电信号值大于预设值时,关断该驱动电路1。
[0081] 本发明的一实施方式中,在电机的电信号值不大于预设值时,检测调节电路3可以控制所述驱动电路1连续控制电机运转。
[0082] 所述连续控制电机运转则可以理解为,检测调节电路3控制所述驱动电路1内的驱动支路按序切换,使得驱动支路按序导通对电机进行驱动,驱动支路按序导通可以控制电机的转子连续转动从而实现转子连续经过预设位置。转子连续经过预设位置可以使得检测调节电路3获取转子的实时位置信息。
[0083] 本发明的一实施方式中,其中所述检测调节电路3包括比较器、控制器32和驱动器33;
[0084] 控制所述采集单元2获取所述电机的电信号,并在所述电信号值大于所述预设值时控制所述比较器输出使能信号。
[0085] 控制所述控制器32实时获取所述电机转子的位置信息。
[0086] 控制所述驱动器33接收并根据所述使能信号和所述电机转子的位置信息输出控制信号控制所述驱动电路1中对应的驱动支路关断。
[0087] 如此,通过控制器32获取所采集的位置信号并指定控制驱动器33对驱动电路1中的驱动支路进行控制,同时通过比较器对比电信号值和预设值,从而可以在驱动支路中的电流达到预设值时给驱动器33使能信号并且驱动器33根据位置信号触发控制信号输出,以实现对指定驱动支路的电流控制。利用比较器输入模拟量进行对比,可以避免模拟信号转数字信号的繁琐流程,且通过驱动器33使得控制信号输出控制的对象和所采集的电机电信号流经的驱动支路保持一致,进而驱动器33能够在驱动支路实时切换时精准控制,且能够有效识别过流的驱动支路并精准截断实时切换过程中过流产生时的驱动支路。
[0088] 在一种实施方式中,控制器32获取电机转子的位置信息,并根据所述位置信息控制驱动器33选择对应驱动电路1中的驱动支路驱使所述电机转子运转至所述位置信息对应的下一位置;接着,驱动器33通过比较器接收所述驱动支路上的电信号,对比电信号与预设值,驱动器33根据对比结果选择是否切断对应的驱动支路。具体的,当电信号值大于预设值时,比较器输出使能信号,驱动器32接收使能信号并输出控制信号以关断对应的驱动支路;其中所述驱动支路用于指示电机转子转动值所述位置信息表征的位置的下一位置。
[0089] 举例而言,驱动器33至少包括有第二选择器332和第三选择器333,比较器至少包括第三比较器313。控制器32通过采集单元2获取电子转子的位置信息,如,在初始状态下电机转子位于第二位置,所述第二位置对应由所述第二选择器332耦接的第二驱动支路控制;控制器33根据所述位置信息指示驱动器33切换至第三选择器333,所述第三选择器333控制驱动电路1中对应的第三驱动支路驱使电子转子转至第三位置,所述第三位置为第二位置的下一位置;同时,第三比较器313接收来自于第三驱动支路的电信号并判断电信号值和预设值的大小,从而确定是否将该驱动支路关断。特别地,在该驱动支路上电信号值大于预设值时,判定该驱动支路发生过流故障,以及时关断驱动支路使其不再导通,从而降低电机上流经的电流;而在电信号值小于或等于预设值时,保持该驱动支路导通。如此,实现动态跟随的恒流控制。
[0090] 综上所述,本发明主要采用检测调节电路3获取电机转子的位置信息,同步检测驱动电机的驱动电路1内驱动支路的电信号,根据电信号输出使能信号,并根据位置信息来控制驱动支路,并在使能信号为指定信号时,即电机的电信号值大于预设值时,输出控制信号来关断驱动支路,以减小流经所述电机的电流。
[0091] 如此设置,使得驱动支路的切换与使能信号对应,并基于驱动支路控制电机转动时电子的位置信号作为触发信号,精准反馈控制驱动支路,保证所控制的驱动支路与电机转子的位置信息对应,同时可以检测电机的电信号从而使得反馈控制的驱动支路与产生电信号的支路精准对应,该配置不仅避免的电路对于电信号繁琐的计算过程,减少了整体的运算负荷,而且整体系统鲁棒性高。
[0092] 进一步的,检测调节电路3再采用比较器对比电信号和预设值,避免了模拟信号转数字信号进行对比的过程,使得对比运算的速度更快,反馈控制驱动电路1的响应更佳。而且,采用多个选择器配置成驱动器33,利用选择器与比较器的结合配置,使得控制信号可以有效对应电信号产生的驱动支路,在恒流控制的同时保证了电路系统的鲁棒性。
[0093] 应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0094] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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