六相直流无刷电机控制器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种六相直流无刷电机控制器，包括：数字信号处理器、两路光电隔离驱动电路、两路IPM电路、两路FO信号光电隔离电路、两路过流检测电路、两路电压检测电路、两路霍尔信号低通滤波/光电隔离模块、速度给定电路、电机转动方向给定电路、通讯电路、传感器组；本发明还提供一种六相直流无刷电机控制器的控制方法，通过本发明能够削弱电机换相时产生的转矩脉动、提升系统运行的可靠性，并为制造大功率控制系统提供了有利的条件。
【专利说明】六相直流无刷电机控制器及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电机控制领域，具体涉及一种六相直流无刷电机控制器及其控制方 法。
【背景技术】
[0002] 永磁无刷直流电机是自控式永磁同步电机的一种，其相反电势是梯形波，相电流 是矩形波。广泛地应用于工业驱动、航空航天、家用电器以及汽车产业等领域。最常用的三 相永磁无刷直流电机，如果其梯形波相反电势平顶宽度达到理想的120° E(° E表示电角 度，下同)，相电流是与梯形波相反电势平顶部分同相位的矩形波，这时，电磁转矩是无波动 的，其功率(转矩）密度也是最高的一种电机。
[0003] 然而，传统的三相电机，其相带宽度为60° E，梯形波相反电势平顶宽度很难做到 120° E，这将造成原理性转矩波动和绕组铜耗增大。转矩波动引起了噪声和振动，限制了电 机的调速范围，还间接地降低了电机的功率密度。这就成了永磁无刷直流电机向更大调速 t匕、更大功率发展的瓶颈。
[0004] 然而六相、30° E相带宽的永磁无刷直流电机的梯形波相反电势平顶宽度却能够 达到120° E以上，这样一来，因电机本体所造成的转矩脉动就被消除了。此外，由于采用两 套三相绕组，在电机输出同样功率的前提下，六相电机每套绕组中的电流减少了一半，减少 了功率器件的开关损耗；同时，在一套绕组出现问题时，另一套绕组仍然能继续运转，增加 了系统的可靠性。
[0005] 由此可见，传统的三相电机控制器已经不能满足六相电机的要求，因此有必要发 展针对六相永磁无刷直流电动机的六相直流无刷电机控制器。
[0006]
【发明内容】
[0007] 为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种六相直流无刷电机控制器及 其控制方法，能够削弱电机换相时产生的转矩脉动、提升系统运行的可靠性，并为制造大功 率控制系统提供了有利的条件。
[0008] 为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的： 本发明提供一种六相直流无刷电机控制器，该控制器包括：数字信号处理器、两路光电 隔尚驱动电路、两路智能功率|旲块IPM电路、两路F0 /[目号光电隔尚电路、两路过流检测电 路、两路电压检测电路、两路霍尔信号低通滤波/光电隔离模块、速度给定电路、电机转动 方向给定电路、通讯电路、传感器组，所述速度给定电路、电机转动方向给定电路分别与数 字信号处理器连接，所述数字信号处理器经两路光电隔离驱动电路分别与两路IPM电路连 接，所述两路IPM电路一端经两路F0信号光电隔离电路与所述数字信号处理器连接，另一 端与六相直流无刷电机连接，所述数字信号处理器与六相直流无刷电机之间经两路电压检 测电路与所述数字信号处理器连接；所述传感器组包括两个设置在六相直流无刷电机内的 电机位置传感器，所述两个电机位置传感器分别经两路霍尔信号低通滤波/光电隔离模块 与所述数字信号处理器连接，所述数字信号处理器分别与两路电压检测电路、通讯电路连 接。
[0009] 上述方案中，所述每路光电隔离驱动电路由六个隔离驱动回路组成，每个隔离驱 动回路包括高速光耦0P1，电阻R1，所述高速光耦0P1的ANODE脚与所述数字信号处理器连 接，所述高速光耦0P1的CATHODE脚接于GND，所述高速光耦0P1的VCC脚接+15V，所述高 速光耦0P1的V0脚接上拉电阻R1到IPM控制管脚，所述高速光耦0P1的GND脚接GND1， GND1为+15V的地。
[0010] 上述方案中，所述每路霍尔信号检测低通滤波/光电隔离电路包括运算放大器 IC1A、斯密特触发器IC2A、斯密特触发器IC2B，光耦0P2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、 电阻R6、电阻R7、R8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、发光二极管 LED1 ;所述霍尔信号通过电阻R2、二极管D1接于+12V ;所述电阻R3 -端接于霍尔信号，另 一端通过电容C1接于运算放大器IC1的反相输入端，并且通过电阻R4、电容C2接于运算放 大器IC1的同相输入端；所述电容C3连接于+12V和COM之间；所述运算放大器IC1A的输 出端连接于IC1A的反向输入端和光耦0P2的第2脚；所述光耦0P2第1脚通过电阻R5接于 +12V ;所述光耦0P2第1脚接于GND ;所述光耦0P2第4脚通过电阻R6、发光二极管LED1接 于+5V，并且通过电阻R7、电容C4接于斯密特触发器IC2A输入端；所述斯密特触发器IC2A 的输出端接于斯密特触发器IC2B的输入端；所述斯密特触发器IC2B的输出端经过电阻R8 接于数字信号处理器；所述电容C5连接于+5V和GND之间。
[0011] 上述方案中，所述每路过流检测电路包括运算放大器IC6A、运算放大器IC6B、运 算放大器IC7A、运算放大器IC7B、电阻R159、电阻R163、电阻R164、电阻R169、电阻R172、 电阻R174、电阻R181、电阻R183、电阻R186、电阻R188、电容C71、电容C73、电容C75、电容 C78、电容C83 ;所述运算放大器IC6A、运算放大器IC6B、运算放大器IC7A、运算放大器IC7B 的输出端分别经过电阻R163、电阻R174、电阻R181、电阻R188合并为一路，并且一路经电阻 R159接于+5V，另一路经电阻R164接于数字信号处理器1 ;所述电容C71、电容C78分别连 接于+5V和GND之间；相电流A经过电阻R172、电阻R169、电容C75连接于运算放大器IC6A 的反向输入端和运算放大器IC6B的同相输入端；相电流C经过电阻R186、电阻R183、电容 C83连接于运算放大器IC7A的反向输入端和运算放大器IC7B的同向输入端；正向最大相 电流基准电压信号Vref2接于运算放大器IC6A、运算放大器IC7A的同向输入端；反向最大 相电流基准电压信号Vrefl接于运算放大器IC6B、运算放大器IC7B的反向输入端。
[0012] 上述方案中，所述电机转动方向给定电路包括光耦0P4、光耦0P7、电阻R15、电阻 R16、电阻R17、电阻R28、电阻R30、电阻R31、电容C7、电容C11 ;所述电容C7、电阻R17连接 与正向给定和COM之间；所述正向给定通过电阻R16连接与光耦0P4第1脚；所述光耦0P4 第1脚接于C0M，第3脚接于GND ;所述电阻R15连接于+5V和光耦0P4第4脚之间；所述 光耦0P4第4脚连接于数字信号处理器；所述电容C11、电阻R31连接与反向给定和COM之 间；所述反向给定通过电阻R30连接与光耦0P7第1脚；所述光耦0P7第1脚接于地C0M， 第3脚接于地GND ;所述电阻R28连接于+5V和光耦0P7第4脚之间；所述光耦0P7第4脚 连接于数字信号处理器。
[0013] 上述方案中，所述速度给定电路包括运算放大器IC15A、电阻R73、电容C30、电 容C29 ;所述电容C30连接于运算放大器IC15A的同向输入端和GND ;电容C29连接于+5V 和GND之间；速度给定经过电阻R73连接到运算放大器IC15A的同向输入端，运算放大器 IC15A的反向输入端与输出端相连，输出端的速度信号送所述数字信号处理器。
[0014] 上述方案中，所述每路F0信号光电隔离电路包括光耦0P22、电阻R20、电容C33 ; 所述电阻R20 -端接于+5V，一端接于光耦0P22的第4脚；电容C33 -端接于GND，一端接 于光耦0P22的第4脚；所述光耦0P22的第2脚IPMF0与所述IPM电路3的F0输出脚连 接，所述光耦0P22的第四脚与所述数字信号处理器连接。
[0015] 上述方案中，所述通讯电路包括485通讯模块IC10、电阻R177、电阻R192、电阻 R193、电容C76、电容C93、电容C94,所述485通讯模块IC10的B信号经电阻R192、电容C93 接于GND ;所述485通讯模块IC10的A信号经电阻R193、电容C94接于+5V ;所述电阻R177 接于所述485通讯模块IC10的A信号和B信号之间；电容C76接于+5V和GND之间。
[0016] 本发明还提供一种六相直流无刷电机的控制方法，该控制方法为：控制的电机定 子绕组为双三相Y形接法，每套绕组三相对称的情况下，当有速度信号输入时，所述速度信 号经速度输入给定电路输入到数字信号处理器，同时两路霍尔信号检测低通滤波/光电隔 离电路分别通过两个电机位置传感器10检测到第一绕组和第二绕组的位置信号，并且确 定位置信号对应的霍尔信号真值，所述数字信号处理器将确定的霍尔信号真值输出控制信 号到两路光电隔尚驱动电路，使得两路IPM电路对应的功率管开通或关断，电压加到相应 的绕组上，电机开始旋转。
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果： 1、通过本发明的IPM电路，驱动电流可达几百安培，控制器输出功率大，同时电机控制 器也具有体积小、重量轻、设计简单和可靠性高等显著优点。
[0018] 2、通过光电隔离电路来驱动IPM电路，隔离了强电与弱电部分，防止IPM电路上的 高压干扰数字信号处理器，同时如果一个IPM电路出现故障不会影响另一个IPM电路的正 常运行，提高了系统的稳定性。
[0019] 3、提供霍尔信号检测低通滤波/光电隔离电路对六相直流无刷电机的位置霍尔 信号进行低通滤波处理，滤去位置霍尔信号上的高频信号；同时光电隔离防止电机的位置 霍尔信号干扰数字信号处理器。
[0020] 4、通过电机转动方向给定电路采用光电隔离，防止外部信号干扰数字信号处理 器。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的六相直流无刷电机控制器的总体框图； 图2是本发明的六相直流无刷电机控制器开关回路线路图； 图3是本发明的六相直流无刷电机控制器的光电隔离驱动电路的一个驱动回路电路 图； 图4是本发明的六相直流无刷电机控制器的霍尔信号检测低通滤波/光电隔离电路的 一路电路图； 图5是本发明的六相直流无刷电机控制器的过流检测电路的一路电路图； 图6是本发明的六相直流无刷电机控制器的电机转动方向给定电路的电路图； 图7是本发明的六相直流无刷电机控制器的速度输入给定电路的电路图； 图8是本发明的六相直流无刷电机控制器的F0信号光电隔离电路的一路电路图； 图9是本发明的六相直流无刷电机控制器的通讯电路的电路图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0023] 本发明实施例提供一种六相直流无刷电机控制器，该控制器包括：数字信号处理 器1、两路光电隔离驱动电路2、两路智能功率模块IPM电路3、两路F0信号光电隔离电路4、 两路过流检测电路5、两路电压检测电路6、两路霍尔信号低通滤波/光电隔离模块7、速度 给定电路8、电机转动方向给定电路9、通讯电路10、传感器组，所述速度给定电路8、电机转 动方向给定电路9分别与数字信号处理器1连接，所述数字信号处理器1经两路光电隔离 驱动电路2分别与两路IPM电路3连接，所述两路IPM电路3 -端经两路F0信号光电隔离 电路4与所述数字信号处理器1连接，另一端与六相直流无刷电机12连接，所述数字信号 处理器1与六相直流无刷电机12之间经两路电压检测电路6与所述数字信号处理器1连 接；所述传感器组包括两个设置在六相直流无刷电机12内的电机位置传感器11，所述两个 电机位置传感器11分别经两路霍尔信号低通滤波/光电隔离模块7与所述数字信号处理 器1连接，所述数字信号处理器1分别与两路电压检测电路6、通讯电路10连接。
[0024] 所述数字信号处理器1为dsPIC30F数字信号处理器。
[0025] 本发明为双三相开关回路，包括两路IPM电路、支撑电容C、电机第一绕组、电机第 二绕组。
[0026] 如图 2 所示，所述每路 IPM 电路由 12 只 IGBTTA+、ΤΑ-、TB+、TB-、TC+、TC-、TX+、 τχ-、TY+、ΤΥ-、TZ+、TZ-，以及 12 只续流二极管 DA+、DA-、DB+、DB-、DC+、DC-、DX+、DX-、DY+、 DY-、DZ+、DZ-构成。TA+的源极与母线正相连，漏极与电机A相绕组以及ΤΑ-的源极相连， ΤΑ-与母线负相连；ΤΒ+的源极与母线正相连，漏极与电机Β相绕组以及ΤΒ-的源极相连， ΤΒ-与母线负相连；TC+的源极与母线正相连，漏极与电机C相绕组以及TC-的源极相连， TC-与母线负相连；ΤΧ+的源极与母线正相连，漏极与电机X相绕组以及ΤΧ-的源极相连， ΤΧ-与母线负相连；ΤΥ+的源极与母线正相连，漏极与电机Υ相绕组以及ΤΥ-的源极相连， ΤΥ-与母线负相连；ΤΖ+的源极与母线正相连，漏极与电机Ζ相绕组以及ΤΖ-的源极相连， ΤΖ-与母线负相连。
[0027] 如图3所示，所述每路光电隔离驱动电路2由六个隔离驱动回路组成，每个隔离驱 动回路包括高速光耦0Ρ1，电阻R1，所述高速光耦0Ρ1的ANODE脚与所述数字信号处理器1 连接，所述高速光耦0P1的CATHODE脚接于GND，所述高速光耦0P1的VCC脚接+15V，所述 高速光耦0P1的V0脚接上拉电阻R1到IPM控制管脚，所述高速光耦0P1的GND脚接GND1， GND1为+15V的地。
[0028] 如图4所示，所述每路霍尔信号检测低通滤波/光电隔离电路7包括运算放大器 IC1A、斯密特触发器IC2A、斯密特触发器IC2B，光耦0P2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、 电阻R6、电阻R7、R8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、发光二极管 LED1 ;所述R3、R4、Cl、C2、IC1A组成二阶有源低通滤波电路；所述霍尔信号通过电阻R2、 二极管D1接于+12V ;所述电阻R3 -端接于霍尔信号，另一端通过电容C1接于运算放大器 IC1的反相输入端，并且通过电阻R4、电容C2接于运算放大器IC1的同相输入端；所述电 容C3连接于+12V和COM之间；所述运算放大器IC1A的输出端连接于IC1A的反向输入端 和光耦0P2的第2脚；所述光耦0P2第1脚通过电阻R5接于+12V ;所述光耦0P2第1脚接 于GND ;所述光耦0P2第4脚通过电阻R6、发光二极管LED1接于+5V，并且通过电阻R7、电 容C4接于斯密特触发器IC2A输入端；所述斯密特触发器IC2A的输出端接于斯密特触发器 IC2B的输入端；所述斯密特触发器IC2B的输出端经过电阻R8接于数字信号处理器1 ;所述 电容C5连接于+5V和GND之间。所述R5、0P2、R6、R7、C4组成光电隔离电路；所述IC2A、 IC2B为整形电路，所述六相直流无刷电机12的霍尔信号经低通滤波、隔离、整形后送所述 数字信号处理器1。
[0029] 所述两路霍尔信号检测低通滤波/光电隔离电路7使用六个霍尔位置传感器采集 信号，霍尔传感器和HCPL181光耦隔离放大电路集成在一起，输出侧接上相应的上拉电阻， 霍尔器件由+5V供电，所述电机位置传感器11输出的信号经电容滤波后分别输入到数字信 号处理器输入状态变化输入引脚CN0?CN5,当检测到六个霍尔传感器输出的信号发生上 升沿与下降沿电平跳变时，便为电机提供换相逻辑。此时分别读六个引脚CN0?CN5组成 的电平逻辑状态，便可以得到转子所处的位置。由于转子位置传感器的输出信号常常带有 一些干扰信号，所以送入DSP时需要将其滤波整形，故采用74HC14作为滤波整形器件。
[0030] 如图5所示，所述每路过流检测电路5包括运算放大器IC6A、运算放大器IC6B、运 算放大器IC7A、运算放大器IC7B、电阻R159、电阻R163、电阻R164、电阻R169、电阻R172、 电阻R174、电阻R181、电阻R183、电阻R186、电阻R188、电容C71、电容C73、电容C75、电容 C78、电容C83 ;所述运算放大器IC6A、运算放大器IC6B、运算放大器IC7A、运算放大器IC7B 的输出端分别经过电阻R163、电阻R174、电阻R181、电阻R188合并为一路，并且一路经电 阻R159接于+5V，另一路经电阻R164接于数字信号处理器1 ;所述电容C71、电容C78分别 连接于+5V和GND之间；相电流A经过电阻R172、电阻R169、电容C75连接于运算放大器 IC6A的反向输入端和运算放大器IC6B的同相输入端；相电流C经过电阻R186、电阻R183、 电容C83连接于运算放大器IC7A的反向输入端和运算放大器IC7B的同向输入端；正向最 大相电流基准电压信号Vref2接于运算放大器IC6A、运算放大器IC7A的同向输入端；反向 最大相电流基准电压信号Vrefl接于运算放大器IC6B、运算放大器IC7B的反向向输入端。 Vrefl和Vref2的电压值的大小确定控制器输出最大电流的阀值，且Vref2大于Vrefl ;当 相电流大于Vref 1，小于Vref2时，过流信号0C为高电平，此时未发生过流；当相电流小于 Vrefl，或大于Vref2时，过流信号0C为低电平，此时发生过流； 如图6所示，所述电机转动方向给定电路9包括光耦0P4、光耦0P7、电阻R15、电阻R16、 电阻R17、电阻R28、电阻R30、电阻R31、电容C7、电容C11 ;所述电容C7、电阻R17连接与正 向给定和COM之间；所述正向给定通过电阻R16连接与光耦0P4第1脚；所述光耦0P4第1 脚接于C0M，第3脚接于GND ;所述电阻R15连接于+5V和光耦0P4第4脚之间；所述光耦 0P4第4脚连接于数字信号处理器1 ;所述电容C11、电阻R31连接与反向给定和COM之间； 所述反向给定通过电阻R30连接与光耦0P7第1脚；所述光耦0P7第1脚接于地C0M，第3 脚接于地GND ;所述电阻R28连接于+5V和光耦0P7第4脚之间；所述光耦0P7第4脚连接 于数字信号处理器1 ;正向给定经过光耦0P4输出正向信号送数字信号处理器1，此信号有 效时，要求电机正向旋转；反向给定经过光耦0P7输出反向信号送数字信号处理器1，此信 号有效时，要求电机反向旋转。
[0031] 如图7所示，所述速度给定电路8包括运算放大器IC15A、电阻R73、电容C30、电容 C29 ;所述电容C30连接于运算放大器IC15A的同向输入端和GND ;电容C29连接于+5V和 GND之间；速度给定经过电阻R73连接到运算放大器IC15A的同向输入端，所述运算放大器 IC15A的反向输入端与输出端相连，输出端的速度信号送所述数字信号处理器1 ; 如图8所示，所述每路F0信号光电隔离电路4包括光耦0P22、电阻R20、电容C33 ;所 述电阻R20 -端接于+5V，一端接于光耦0P22的第4脚；电容C33 -端接于GND，一端接于 光耦0P22的第4脚；所述光耦0P22的第二脚IPMF0与所述IPM电路3的F0输出脚连接， 所述光耦0P22的第四脚与所述数字信号处理器1连接。当所述IPM电路3发生过流或短 路时，所述IPM电路的F0输出脚的信号为低电平，此时，所述光耦0P22的输出信号F0也为 低电平，数字信号处理器1根据F0电平信号判断IPM模块是否过流或短路。
[0032] 如图9所示，所述通讯电路10包括485通讯模块IC10、电阻R177、电阻R192、电 阻R193、电容C76、电容C93、电容C94。所述485通讯模块IC10的B信号经电阻R192、电容 C93接于GND ;所述485通讯模块IC10的A信号经电阻R193、电容C94接于+5V ;所述电阻 R177接于所述485通讯模块IC10的A信号和B信号之间；电容C76接于+5V和GND之间。
[0033] 本发明还提供一种六相直流无刷电机的控制方法，该控制方法为：控制的电机定 子绕组为双三相Y形接法，每套绕组三相对称的情况下，当有速度信号输入时，所述速度信 号经速度输入给定电路8输入到数字信号处理器1，同时两路霍尔信号检测低通滤波/光电 隔离电路7分别通过两个电机位置传感器10检测到第一绕组和第二绕组的位置信号，并且 确定位置信号对应的霍尔信号真值，所述数字信号处理器1将确定的霍尔信号真值输出控 制信号到两路光电隔离驱动电路2,使得两路IPM电路3对应的功率管开通或关断，电压加 到相应的绕组上，电机开始旋转。
[0034] 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是101，第二绕组对应的霍尔信号真 值是001时，对应的功率管TA+、TB-、以及TZ+、TY-、导通，对应A、B绕组，Z、Y绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是101，第二绕组对应的霍尔信号真值是 101时，对应的功率管ΤΑ+、ΤΒ-、以及ΤΧ+、ΤΥ-、导通，对应A、Β绕组，X、Υ绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是100,第二绕组对应的霍尔信号真值是 101时，对应的功率管ΤΑ+、TC-、以及ΤΧ+、ΤΥ-、导通，对应A、C绕组，X、Υ绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是100,第二绕组对应的霍尔信号真值是 100时，对应的功率管ΤΑ+、TC-、以及ΤΧ+、ΤΖ-、导通，对应A、C绕组，X、Ζ绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是110,第二绕组对应的霍尔信号真值是 100时，对应的功率管ΤΒ+、TC-、以及ΤΧ+、ΤΖ-、导通，对应B、C绕组，X、Ζ绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是110,第二绕组对应的霍尔信号真值是 110时，对应的功率管ΤΒ+、TC-、以及ΤΥ+、ΤΖ-、导通，对应B、C绕组，Υ、Ζ绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是010,第二绕组对应的霍尔信号真值是 110时，对应的功率管ΤΒ+、ΤΑ-、以及ΤΥ+、ΤΖ-、导通，对应Β、Α绕组，Υ、Ζ绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是010,第二绕组对应的霍尔信号真值是 010时，对应的功率管TB+、TA-、以及TY+、TX-、导通，对应Β、A绕组，Υ、X绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是011，第二绕组对应的霍尔信号真值是 010时，对应的功率管TC+、ΤΑ-、以及TY+、TX-、导通，对应C、A绕组，Y、X绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是011，第二绕组对应的霍尔信号真值是 011时，对应的功率管TC+、TA-、以及ΤΖ+、ΤΧ-、导通，对应C、A绕组，Ζ、Χ绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是001，第二绕组对应的霍尔信号真值是 011时，对应的功率管TC+、TB-、以及ΤΖ+、ΤΧ-、导通，对应C、B绕组，Ζ、Χ绕组通电； 假设检测到的第一绕组对应的霍尔信号真值是001，第二绕组对应的霍尔信号真值是 001时，对应的功率管TC+、ΤΒ-、以及ΤΖ+、ΤΥ-、导通，对应C、Β绕组，Ζ、Υ绕组通电。
[0035] 通过以上12拍循环，电机通过检测霍尔位置信号，实时地改变绕组的通电相序， 为电动机提供相应的转矩，使得电机持续旋转。
[0036] 上述12种判断情况可以通过表1来描述：
【权利要求】
1. 一种六相直流无刷电机控制器，其特征在于，该控制器包括：数字信号处理器（1)、 两路光电隔离驱动电路（2)、两路智能功率模块IPM电路（3)、两路F0信号光电隔离电路 (4)、两路过流检测电路（5)、两路电压检测电路（6)、两路霍尔信号低通滤波/光电隔离模 块（7)、速度给定电路（8)、电机转动方向给定电路（9)、通讯电路（10)、传感器组，所述速度 给定电路（8)、电机转动方向给定电路（9)分别与数字信号处理器（1)连接，所述数字信号 处理器（1)经两路光电隔离驱动电路（2)分别与两路IPM电路（3)连接，所述两路IPM电路 (3)-端经两路FO信号光电隔离电路（4)与所述数字信号处理器（1)连接，另一端与六相 直流无刷电机（12 )连接，所述数字信号处理器（1)与六相直流无刷电机（12 )之间经两路电 压检测电路（6)与所述数字信号处理器（1)连接；所述传感器组包括两个设置在六相直流 无刷电机（12)内的电机位置传感器（11 )，所述两个电机位置传感器（11)分别经两路霍尔 信号低通滤波/光电隔离模块（7)与所述数字信号处理器（1)连接，所述数字信号处理器 (1)分别与两路电压检测电路（6 )、通讯电路（10 )连接。
2. 根据权利要求1或2所述的六相直流无刷电机控制器，其特征在于，所述每路光电 隔离驱动电路（2)由六个隔离驱动回路组成，每个隔离驱动回路包括高速光耦OP1，电阻 R1，所述高速光耦OP1的ANODE脚与所述数字信号处理器（1)连接，所述高速光耦OP1的 CATHODE脚接于GND，所述高速光耦0P1的VCC脚接+15V，所述高速光耦0P1的V0脚接上拉 电阻R1到IPM控制管脚，所述高速光耦0P1的GND脚接GND1，GND1为+15V的地。
3. 根据权利要求2所述的六相直流无刷电机控制器，其特征在于：所述每路霍尔信号 检测低通滤波/光电隔离电路（7)包括运算放大器IC1A、斯密特触发器IC2A、斯密特触发器 IC2B，光耦0P2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、R8、电容C1、电容C2、 电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、发光二极管LED1 ;所述霍尔信号通过电阻R2、二极管 D1接于+12V ;所述电阻R3 -端接于霍尔信号，另一端通过电容C1接于运算放大器IC1的 反相输入端，并且通过电阻R4、电容C2接于运算放大器IC1的同相输入端；所述电容C3连 接于+12V和COM之间；所述运算放大器IC1A的输出端连接于IC1A的反向输入端和光耦 0P2的第2脚；所述光耦0P2第1脚通过电阻R5接于+12V ;所述光耦0P2第1脚接于GND ; 所述光耦0P2第4脚通过电阻R6、发光二极管LED1接于+5V，并且通过电阻R7、电容C4接 于斯密特触发器IC2A输入端；所述斯密特触发器IC2A的输出端接于斯密特触发器IC2B的 输入端；所述斯密特触发器IC2B的输出端经过电阻R8接于数字信号处理器（1);所述电容 C5连接于+5V和GND之间。
4. 根据权利要求3所述的六相直流无刷电机控制器，其特征在于：所述每路过流检测 电路（5)包括运算放大器IC6A、运算放大器IC6B、运算放大器IC7A、运算放大器IC7B、电 阻R159、电阻R163、电阻R164、电阻R169、电阻R172、电阻R174、电阻R181、电阻R183、电阻 R186、电阻R188、电容C71、电容C73、电容C75、电容C78、电容C83 ;所述运算放大器IC6A、 运算放大器IC6B、运算放大器IC7A、运算放大器IC7B的输出端分别经过电阻R163、电阻 R174、电阻R181、电阻R188合并为一路，并且一路经电阻R159接于+5V，另一路经电阻R164 接于数字信号处理器（1);所述电容C71、电容C78分别连接于+5V和GND之间；相电流A经 过电阻R172、电阻R169、电容C75连接于运算放大器IC6A的反向输入端和运算放大器IC6B 的同相输入端；相电流C经过电阻R186、电阻R183、电容C83连接于运算放大器IC7A的反 向输入端和运算放大器IC7B的同向输入端；正向最大相电流基准电压信号Vref2接于运算 放大器IC6A、运算放大器IC7A的同向输入端；反向最大相电流基准电压信号Vrefl接于运 算放大器IC6B、运算放大器IC7B的反向输入端。
5. 根据权利要求4所述的六相直流无刷电机控制器，其特征在于：所述电机转动方向 给定电路（9)包括光耦0P4、光耦0P7、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R28、电阻R30、电 阻R31、电容C7、电容C11 ;所述电容C7、电阻R17连接与正向给定和COM之间；所述正向给 定通过电阻R16连接与光耦0P4第1脚；所述光耦0P4第1脚接于COM，第3脚接于GND ;所 述电阻R15连接于+5V和光耦0P4第4脚之间；所述光耦0P4第4脚连接于数字信号处理 器1 ;所述电容C11、电阻R31连接与反向给定和COM之间；所述反向给定通过电阻R30连接 与光耦0P7第1脚；所述光耦0P7第1脚接于地COM，第3脚接于地GND ;所述电阻R28连接 于+5V和光耦0P7第4脚之间；所述光耦0P7第4脚连接于数字信号处理器（1 )。
6. 根据权利要求5所述的六相直流无刷电机控制器，其特征在于：所述速度给定电路 (8)包括运算放大器IC15A、电阻R73、电容C30、电容C29 ;所述电容C30连接于运算放大器 IC15A的同向输入端和GND ;电容C29连接于+5V和GND之间；速度给定经过电阻R73连接 到运算放大器IC15A的同向输入端，运算放大器IC15A的反向输入端与输出端相连，输出端 的速度信号送所述数字信号处理器（1)。
7. 根据权利要求6所述的六相直流无刷电机控制器，其特征在于：所述每路F0信号光 电隔离电路（4)包括光耦0P22、电阻R20、电容C33 ;所述电阻R20 -端接于+5V，一端接于 光耦0P22的第4脚；电容C33 -端接于GND，一端接于光耦0P22的第4脚；所述光耦0P22 的第2脚IPMF0与所述IPM电路3的F0输出脚连接，所述光耦0P22的第四脚与所述数字 信号处理器（1)连接。
8. 根据权利要求7所述的六相直流无刷电机控制器，其特征在于：所述通讯电路（10) 包括485通讯模块IC10、电阻R177、电阻R192、电阻R193、电容C76、电容C93、电容C94,所 述485通讯模块IC10的B信号经电阻R192、电容C93接于GND ;所述485通讯模块IC10的 A信号经电阻R193、电容C94接于+5V ;所述电阻R177接于所述485通讯模块IC10的A信 号和B信号之间；电容C76接于+5V和GND之间。
9. 一种六相直流无刷电机的控制方法，其特征在于：该控制方法为：控制的电机定子 绕组为双三相Y形接法，每套绕组三相对称的情况下，当有速度信号输入时，所述速度信号 经速度输入给定电路（8)输入到数字信号处理器（1)，同时两路霍尔信号检测低通滤波/光 电隔离电路（7)分别通过两个电机位置传感器（10)检测到第一绕组和第二绕组的位置信 号，并且确定位置信号对应的霍尔信号真值，所述数字信号处理器（1)将确定的霍尔信号真 值输出控制信号到两路光电隔离驱动电路（2)，使得两路IPM电路（3)对应的功率管开通或 关断，电压加到相应的绕组上，电机开始旋转。
【文档编号】H02P6/10GK104242746SQ201410515799
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】张清 申请人:西安泰辉电子科技有限公司