專利名稱：一種雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路，屬于雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
無刷直流電機的運行是通過逆變器功率器件隨轉(zhuǎn)子的不同位置相應(yīng)改變其不同觸發(fā)組合狀態(tài)來實現(xiàn)的，電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)主要包括微處理器、位置檢測電路、電流檢測電路、IPM模塊以及驅(qū)動單元、驅(qū)動及控制電源等部件組成。微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)子的不同位置決定改變功率器件不同觸發(fā)組合狀態(tài)，對電機實施不同的控制算法，是系統(tǒng)控制的關(guān)鍵部件。對無刷直流電機進行驅(qū)動控制，首先要對電機的轉(zhuǎn)子位置進行檢測。無刷直流電機的位置檢測通常采用HALL位置檢測方案，通常一個電機采用2個或是3個HALL元件來檢測電機的轉(zhuǎn)子位置，這種檢測方法精度也較低，是一種成本較低的方案。對于3個HALL元件的電機，對應(yīng)于轉(zhuǎn)子一個極對數(shù)可以獲得6個轉(zhuǎn)子位置信號，因此這種位置檢測方案的無刷直流電機通常采用方波驅(qū)動方案，方波驅(qū)動的無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動較大(尤其在低速運行時)、電機的運行平穩(wěn)性較差，同時電機的噪聲也較大，限制了電機的應(yīng)用。隨著技術(shù)的進步，無刷直流電機出現(xiàn)了無編碼器、無HALL元件的轉(zhuǎn)子位置檢測方案，這種方案的基本原理是通過檢測或計算電機的反電勢來估算電機轉(zhuǎn)子的位置，即所謂的“反電勢位置檢測方案”。常用的直接反電勢位置檢測方案，通過專用的模擬信號電路來直接檢測反電勢，從而估算電機的轉(zhuǎn)子位置，這種方案只能獲得粗略的轉(zhuǎn)子位置信息。配合低成本的單片機可以對電機實施方波驅(qū)動，目前家電類電機調(diào)速系統(tǒng)中很多采用這種低成本方案。另一種母線電流單電阻位置檢測、兩相電流位置檢測等方案，這些方案本質(zhì)上是一種間接反電勢檢測方案，即先通過對電機相電流的檢測，從而推算出電機的反電勢，最后估算出電機的轉(zhuǎn)子位置。這種方案采用性能強大的高速單片機或DSP，可以獲得細分的轉(zhuǎn)子位置信息，應(yīng)用永磁同步電機的矢量控制模型，可以對電機實施轉(zhuǎn)子磁場定向(FOC)控制，獲得正弦波相電流，即所謂的“正弦波控制”。這種方案目前在變頻空調(diào)壓縮機控制中常被采用，但這種控制要求高性能的單片機或DSP，成本較高。隨著國家節(jié)能減排政策的推行，目前在很多應(yīng)用場合可以由直流電機代替原來的交流電機，以提高電機系統(tǒng)的效率。對于一個系統(tǒng)很多情況下需要用到多個電機，因此為了提高系統(tǒng)的效率同時應(yīng)用兩個甚至更多直流電機的場合也越來越多。例如全直流變頻空調(diào)室外機，壓縮機電機和室外風扇電機都采用無刷直流電機(或永磁同步電機)，這兩個電機的型號不同，壓縮機電機的功率在I 3KW范圍，而室外風機電機的功率在100W以內(nèi)。又如一種空調(diào)室內(nèi)的雙灌流風機調(diào)速系統(tǒng)，室內(nèi)風機采用了兩個型號相同的電機，兩個電機的負載基本相同，每個電機功率約40W。通常來說一個獨立的無刷直流電機驅(qū)動控制系統(tǒng)主要包括微處理器、位置檢測電路、電流檢測電路、IPM模塊以及驅(qū)動單元、驅(qū)動及控制電源等部件組成。對于雙電機或多電機控制系統(tǒng)目前市面上已有包括兩個電機控制單兀的微處理器出售，這樣一個雙電機系統(tǒng)也可以共用一片微處理器，但是每一個直流電機都需要一套獨立的位置檢測電路、IPM模塊以及驅(qū)動單元。如圖1為現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)中雙無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的通常所采用的一種結(jié)構(gòu)圖。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種適應(yīng)于需要同時采用型號相同、負載基本相同的兩個直流電機的場合的雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路。本實用新型可以減小電機的轉(zhuǎn)矩脈動、提高電機的運行平穩(wěn)性，同時降低電機的噪聲。本實用新型的技術(shù)方案是:本實用新型的雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路，包括有微處理器、I PM模塊、第一直流電機、第二直流電機,其中第一直流電機、第二直流電機的定子繞組并聯(lián)，共用同一個IPM模塊，第一直流電機的定子繞組端子U1、第二直流電機的定子繞組端子U2、IPM模塊的輸出端子U這三個端子相連；第一直流電機的定子繞組端子V1、第二直流電機的定子繞組端子V2、IPM模塊的輸出端子V這三個端子相連；第一直流電機的定子繞組端子W1、第二直流電機的定子繞組端子W2、IPM模塊的輸出端子W這三個端子相連，且IPM模塊與微處理器連接。上述第一直流電機及第二直流電機中的其中一個電機連接有轉(zhuǎn)子位置檢測電路。上述第一直流電機及第二直流電機的定子繞組均采用星形連接。本實用新型由于采用兩個直流電機的定子繞組并聯(lián)，共用一個IPM模塊及微處理器的結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于需要同時采用兩個型號相同、負載基本相同的兩個直流電機的場合，如空調(diào)雙灌流室內(nèi)風機電機的調(diào)速控制。本實用新型通過進一步采用正弦波驅(qū)動方案，利用低速的單片機就可以獲得接近正弦的電機相電流波形，從而減小電機的轉(zhuǎn)矩脈動、提高電機的運行平穩(wěn)性，同時降低電機的噪聲。本實用新型是一種設(shè)計巧妙，低成本，方便實用的雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路。

圖1為現(xiàn)有雙無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的原理圖。圖2為本實用新型雙無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的原理圖。圖3為本實用新型雙無刷直流電機繞組的連接方式示意圖。圖4為本實用新型雙無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的具體實施例的原理圖。
具體實施方式
實施例:本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，本實用新型的雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路，包括有微處理器1、IPM模塊2、第一直流電機3、第二直流電機4，其中第一直流電機
3、第二直流電機4的定子繞組并聯(lián)，共用同一個IPM模塊2，第一直流電機3的定子繞組端子U1、第二直流電機4的定子繞組端子U2、IPM模塊2的輸出端子U這三個端子相連；第一直流電機3的定子繞組端子V1、第二直流電機(4)的定子繞組端子V2、IPM模塊2的輸出端子V這三個端子相連；第一直流電機3的定子繞組端子Wl、第二直流電機4的定子繞組端子W2、IPM模塊2的輸出端子W這三個端子相連，且IPM模塊2與微處理器I連接。在實際應(yīng)用場合，本實用新型第一直流電機3及第二直流電機4型號相同，即電機定轉(zhuǎn)子尺寸相同，電機繞組接線方式、繞組匝數(shù)、反電勢數(shù)、繞組自感互感等電機參數(shù)基本相同，同時兩個直流電機所帶的負載也基本相同。適應(yīng)于需要同時采用型號相同、負載基本相同的兩個直流電機場合，如空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)雙灌流風機調(diào)速控制。本實施例中，上述第一直流電機3及第二直流電機4均為無刷直流電機，所采用的無刷直流電機為8極電機，最大輸出功率為30W，電流為0.3A，電機調(diào)速范圍300 1200轉(zhuǎn)/分。上述第一直流電機3及第二直流電機4中的其中一個電機連接有轉(zhuǎn)子位置檢測電路5。本實施例中，上述第一直流電機(3)連接有轉(zhuǎn)子位置檢測電路5。轉(zhuǎn)子位置檢測電路5可以是反電勢檢測方案或母線電阻檢測方案。本實施例中，為了使兩個電機可以按相同的轉(zhuǎn)速工作，上述第一直流電機3及第二直流電機4的定子繞組均采用星形連接，如圖3所示。只需要其中一個電機通過轉(zhuǎn)子位置檢測電路5提供轉(zhuǎn)子位置信號反饋，兩個電機在工作時所帶的負載基本相同。如圖4為本實用新型雙無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的具體實施例的原理圖，用于空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)雙灌流風機調(diào)速控制。本實用新型具體實施例所采用的微處理器I為RENESAS公司生產(chǎn)的單電機控制芯片M30280，該芯片是采用高性能硅柵CMOS工藝并且裝載了 M16C/60系列CPU內(nèi)核的單片機，采用64引腳塑封LQFP。此單片機既有高性能指令又有高效率指令，并具備IM字節(jié)的地址空間和快速執(zhí)行指令的能力。另外，M16C/28群具有乘法器和DMA控制器，適用于需要高速算術(shù)/邏輯運算處理的0A、通信設(shè)備和工業(yè)設(shè)備的控制。該芯片能使用3個定時器輸出三相電機的六路PWM信號，芯片具有死區(qū)時間補償功能。本實用新型具體實施例所采用的IPM模塊2為SANKEN公司生產(chǎn)的SM6822M逆變功率模塊，這是一種將具有各種保護功能的預(yù)驅(qū)1C、帶有限流電阻的自舉二極管以及6單元的輸出功率器件封裝在一起的逆變功率模塊。模塊的額定電流3A，額定電壓600V，具有過流、過熱，欠壓等完善的保護功能。實例系統(tǒng)中IPM模塊由310V的直流電壓供電，P為直流電壓的陽極，N為直流電壓的陰極。本實施例中，上述轉(zhuǎn)子位置檢測電路5采用了 3個HALL位置檢測的方案，對應(yīng)于轉(zhuǎn)子一個極對數(shù)可以獲得6個轉(zhuǎn)子位置信號，因此對于這里的8極電機轉(zhuǎn)一圈可以獲得48個轉(zhuǎn)子位置信號。如圖4所不,轉(zhuǎn)子位置檢測電路5產(chǎn)生第一直流電機3的三路位置信號H1、H2、H3給微處理器M30280，微處理器根據(jù)設(shè)定的速度進行調(diào)速控制運算，產(chǎn)生6路PWM信號PWMl PWM6傳送給IPM模塊SM6822M，IPM模塊內(nèi)部的基極驅(qū)動電路將6路PWM信號變換成6路驅(qū)動信號Uh、Vh、Wh、UL、VL、WL分別驅(qū)動6個輸出功率器件。實驗證明，即使兩個電機的參數(shù)具有離散性、兩個電機的負載有一定的差異，本實用新型實施例中的控制系統(tǒng)也可以正常工作。
權(quán)利要求1.一種雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路，其特征在于包括有微處理器(I)、IPM模塊(2)、第一直流電機(3)、第二直流電機(4)，其中第一直流電機(3)、第二直流電機(4)的定子繞組并聯(lián)，共用同一個IPM模塊(2)，第一直流電機(3)的定子繞組端子U1、第二直流電機(4)的定子繞組端子U2、IPM模塊(2)的輸出端子U這三個端子相連；第一直流電機(3)的定子繞組端子V1、第二直流電機(4)的定子繞組端子V2、IPM模塊(2)的輸出端子V這三個端子相連；第一直流電機(3)的定子繞組端子W1、第二直流電機(4)的定子繞組端子W2、IPM模塊(2)的輸出端子W這三個端子相連，且IPM模塊⑵與微處理器(I)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路，其特征在于上述第一直流電機⑶及第二直流電機⑷均為無刷直流電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路，其特征在于上述第一直流電機(3)及第二直流電機(4)中的其中一個電機連接有轉(zhuǎn)子位置檢測電路(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路，其特征在于上述第二直流電機(4)連接有轉(zhuǎn)子位置檢測電路(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路，其特征在于上述第一直流電機(3)及第 二直流電機(4)的定子繞組均采用星形連接。
專利摘要本實用新型是一種雙無刷直流電機的并聯(lián)驅(qū)動電路。包括微處理器、IPM模塊、第一直流電機、第二直流電機，第一直流電機、第二直流電機的定子繞組并聯(lián)，共用同一個IPM模塊，第一直流電機的定子繞組端子U1、第二直流電機的定子繞組端子U2、IPM模塊的輸出端子U這三個端子相連；第一直流電機的定子繞組端子V1、第二直流電機的定子繞組端子V2、IPM模塊的輸出端子V這三個端子相連；第一直流電機的定子繞組端子W1、第二直流電機的定子繞組端子W2、IPM模塊的輸出端子W這三個端子相連，IPM模塊與微處理器連接。本實用新型適應(yīng)于需要同時采用兩個型號相同、負載基本相同的兩個直流電機的場合。本實用新型還可以減小電機的轉(zhuǎn)矩脈動、提高運行平穩(wěn)性，降低電機噪聲。
文檔編號H02P6/04GK203086393SQ201320116190
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者童懷, 黃國宏, 李志忠 申請人:廣東美的電器股份有限公司, 廣東工業(yè)大學