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CN112260602A - 电机驱动控制电路及系统 - Google Patents

电机驱动控制电路及系统 Download PDF

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CN112260602A
CN112260602A CN202011116299.9A CN202011116299A CN112260602A CN 112260602 A CN112260602 A CN 112260602A CN 202011116299 A CN202011116299 A CN 202011116299A CN 112260602 A CN112260602 A CN 112260602A
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CN
China
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resistor
circuit
capacitor
gate
input
Prior art date
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Pending
Application number
CN202011116299.9A
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English (en)
Inventor
夏俊贤
王友明
李艺文
陆光应
漆凌君
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Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Original Assignee
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
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Publication date
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Priority to CN202011116299.9A priority Critical patent/CN112260602A/zh
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Abstract

本申请涉及一种电机驱动控制电路及系统，在电机的前端设置有起动电路，通过起动电路可以在反电势换相方式工作的电机静止时，控制电机起动从而生成感应电动势，得到对应的观测波形，从而获取到电机的转子位置信息。同时，在译码电路之前设置有反电势滤波整形电路，并且反电势滤波整形电路的输入端连接至主控电路与电机之间，能够根据电机的采样信号和反电势信号进行处理，实现采样信号滤波和消除反电势脉冲尖波，从而避免出现电机低速运转过程中的干扰问题。通过本实施例的技术方案，不仅能够在电机处于静止状态时控制电机低速启动实现电机转子位置信息的获取，还能对电机运行过程中的信号进行滤波优化，避免谐波干扰，具有较强的驱动可靠性。

Description

电机驱动控制电路及系统
技术领域
本申请涉及电机技术领域，特别是涉及一种电机驱动控制电路及系统。
背景技术
随着电力电子技术的发展，特别是新型永磁材料的出现，极大的促进了永磁同步电机的发展进程。永磁同步电机控制系统的稳定运行是建立在闭环控制系统基础之上，而控制系统中最重要的是需要准确地获取转子位置和速度信号，以便准确识别电机运行状态，从而达到控制电机正常起动和运行。无位置传感器控制技术具有结构简单的优点，目前在电机空载和轻载起动的场合有较多的应用。无位置传感器控制技术是指通过测量电机的电流、电压和反电势等参数，然后经过特定的观测器提取出转子的位置和转速信息来完成闭环控制。
无位置传感控制技术采用反电势换相工作方式，观测器通过绕组电势反映转子位置，当电机处于静止时并没有感应电动势，因此没有自起动观测波形，无法实现电机的转子的位置和转速信息提取。传统的电机驱动方式为采用预定位起动，即先对A相绕组通电使得电机转子定位于磁极中心线A相绕组轴线重合位置，然后再使B相绕组通电，转子磁极中心线将从A相绕组轴线向B相绕组轴线位置转动，同时在定子绕组中感应出电势，在此过程中通过观测器采样计算，并使开关管选择合适的切换时机使电路转换至电势换相工作状态，即实现了电机的起动。
然而，预定位起动方式起动过程中对于切换时间要求严格，一般适用于电机空载起动，但当电机起动转矩过大且带负载起动时，切换的时间需要调整，并且在此过程中存在很多采样谐波，会导致采样电路误采样，从而使观测器难以正确辨析电机起动过程的实时状态，可能会造成电机起动失败或电机反转现象。因此，传统电机驱动方式具有驱动可靠性差的缺点。
发明内容
基于此，有必要针对传统的电机驱动方式驱动可靠性差的问题，提供一种电机驱动控制电路及系统。
一种电机驱动控制电路，包括：反电势滤波整形电路、译码电路、起动电路和主控电路，所述反电势滤波整形电路的输出端连接所述译码电路的第一输入端，所述译码电路的第二输入端连接所述起动电路，所述译码电路的输出端连接所述主控电路的输入端，所述主控电路的输出端用于连接电机，所述主控电路的输出端连接所述反电势滤波整形电路的输入端，所述起动电路用于生成起动控制信号，并经所述译码电路加载至主控电路，以使所述电机启动运行；所述反电势滤波整形电路用于检测所述电机运行时的反电势信号，并对所述反电势信号进行整形滤波；所述译码电路用于根据整形滤波后的反电势信号生成换相信号，以控制所述主控电路的开关器件通断，实现所述电机的驱动控制。
在一个实施例中，电机驱动控制电路还包括逻辑封锁电路，所述反电势滤波整形电路的输出端通过所述逻辑封锁电路连接所述译码电路的第一输入端。
在一个实施例中，所述逻辑封锁电路包括运算器、锁存器和异或非逻辑运算电路，所述运算器的第一组输入端连接所述反电势滤波整形电路的输出端，所述运算器的输出端连接所述锁存器输入端，所述锁存器的输出端连接所述异或非逻辑运算电路的输入端，所述锁存器的输出端连接所述运算器的第二组输入端，所述异或非逻辑运算电路的输出端连接所述运算器的选通端，所述锁存器的输出端还用于连接所述译码电路的第一输入端。
在一个实施例中，所述运算器为三路二选一运算器。
在一个实施例中，所述锁存器的输出端包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述运算器的第二组输入端包括第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述运算器的选通端包括第一选通端、第二选通端和第三选通端，所述异或非逻辑运算电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、第一同或门U1、第二同或门U2、第三同或门U3、第一或门U4、第二或门U5、第三或门U6、第四或门U7、第五或门U8和第六或门U9，所述电阻R1的一端连接所述锁存器的第一输出端，所述电阻R1的另一端连接所述电容C1的一端和所述第一同或门U1的第一输入端，所述电容C1的另一端接地，所述运算器的第一输入端连接所述第一同或门U1的第二输入端和所述锁存器的第一输出端，所述第一同或门U1的输出端连接所述电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接所述电容C4的一端和所述第四或门U7的第一输入端，所述电容C4的另一端接地，所述第一同或门U1的输出端连接所述第二或门U5的第一输入端和所述第三或门U6的第一输入端，所述电阻R2的一端连接所述锁存器的第二输出端，所述电阻R2的另一端连接所述电容C2的一端和所述第二同或门U2的第一输入端，所述电容C2的另一端接地，所述运算器的第二输入端连接所述第二同或门U2的第二输入端和所述锁存器的第二输出端，所述第二同或门U2的输出端连接所述电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接所述电容C5的一端和所述第五或门U8的第一输入端，所述电容C5的另一端接地，所述第二同或门U2的输出端连接所述第一或门U4的第一输入端和所述第三或门U6的第二输入端，所述电阻R3的一端连接所述锁存器的第三输出端，所述电阻R3的另一端连接所述电容C3的一端和所述第三同或门U3的第一输入端，所述电容C3的另一端接地，所述运算器的第三输入端连接所述第三同或门U3的第二输入端和所述锁存器的第三输出端，所述第三同或门U3的输出端连接所述电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端连接所述电容C6的一端和所述第六或门U9的第一输入端，所述电容C6的另一端接地，所述第三同或门U3的输出端连接所述第一或门U4的第二输入端和所述第二或门U5的第二输入端，所述第一或门U4的输出端连接所述第四或门U7的第二输入端，所述第四或门U7的输出端连接所述运算器的第一选通端，所述第二或门U5的输出端连接所述第五或门U8的第二输入端，所述第五或门U8的输出端连接所述运算器的第二选通端，所述第三或门U6的输出端连接所述第六或门U9的第二输入端，所述第六或门U9的输出端连接所述运算器的第三选通端。
在一个实施例中，所述反电势滤波整形电路包括波形检测电路和整形滤波电路，所述检测电路的输入端连接所述主控电路的输出端，所述检测电路的输出端连接所述整形滤波电路的输入端，所述整形滤波电路的输出端连接所述译码电路的第一输入端。
在一个实施例中，所述波形检测电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、比较器S1和比较器S2，所述比较器S1的第一输入端连接所述电阻R7的一端和所述电阻R8的一端，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R8的另一端连接所述比较器S1的输出端，所述比较器S1的第二输入端连接所述电阻R9的一端、所述电阻R10的一端以及所述电容C7的一端，所述电阻R9的另一端连接电源，所述电阻R10的另一端连接所述主控电路的输出端，所述电容C7的另一端接地，所述比较器S1的接地端接地，所述比较器S1的电源端连接电源和所述电容C8的一端，所述电容C8的另一端接地，所述比较器S1的输出端连接所述电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端连接所述电容C9的一端和整形滤波电路的输入端，所述电容C9的另一端接地，所述比较器S2的第一输入端连接所述电阻R12的一端和所述电阻R13的一端，所述电阻R12的另一端接地，所述电阻R13的另一端连接所述比较器S2的输出端，所述比较器S2的第二输入端连接所述电阻R14的一端、所述电阻R15的一端以及所述电容C10的一端，所述电阻R14的另一端连接电源，所述电阻R15的另一端连接所述主控电路的输出端，所述电容C10的另一端接地，所述比较器S2的输出端连接所述电阻R16的一端，所述电阻R16的另一端连接所述电容C11的一端和整形滤波电路的输入端，所述电容C11的另一端接地。
在一个实施例中，所述整形滤波电路电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电容C12、电容C13、二极管D1、二极管D2和运算放大器，所述电阻R17的一端连接所述电阻R11的另一端，所述电阻R17的另一端连接所述二极管D1的阴极、所述电容C12的一端、所述电阻R18的一端和所述电阻R19的一端，所述二极管D1的阳极连接所述二极管D2的阳极，所述电阻R20的一端连接所述电阻R16的另一端，所述电阻R20的另一端连接所述二极管D2的阴极、所述电容C13的一端、所述电阻R21的一端和所述电阻R22的一端，所述电容C12的另一端连接所述电容C13的另一端，所述电阻R21的另一端连接所述电阻R18的另一端，所述电阻R18的另一端接地，所述电阻R19的另一端连接所述运算放大器的第一输入端，所述电阻R22的另一端连接所述运算放大器的第二输入端，所述与运算放大器的输出端连接所述译码电路。
在一个实施例中，所述起动电路包括电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C14、压控振荡器、分频器、分配器和比较器S4，所述电阻R23的一端连接电源，所述电阻R23的另一端连接所述电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端连接所述电阻R25的一端，电阻R24的另一端接地，所述电阻R25的另一端连接所述电容C14的一端、所述比较器S4的第一输入端和所述压控振荡器，电容C14的另一端接地，所述电阻R26的一端连接电源，所述电阻R26的另一端接地，所述电阻R26的另一端连接所述比较器S4的第二输入端，所述比较器S4的输出端连接所述译码电路，所述压控振荡器连接所述分频器，所述分频器连接所述分配器，所述分配器连接所述译码电路。
在一个实施例中，所述主控电路包括开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件Q5、开关器件Q6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电感L1、电感L2和电感L3，所述开关器件Q1、所述开关器件Q2、所述开关器件Q3、所述开关器件Q4、所述开关器件Q5、所述开关器件Q6的控制端均分别连接所述译码电路的输出端，所述电源的正极连接所述开关器件Q1的输入端、所述开关器件Q2的输入端、所述开关器件Q3的输入端、所述二极管D3的阴极、所述二极管D4的阴极和所述二极管D5的阴极，所述电源的负极所述开关器件Q4的输出端、所述开关器件Q5的输出端、所述开关器件Q6的输出端、所述二极管D6的阳极、所述二极管D7的阳极和所述二极管D8的阳极，所述开关器件Q1的输出端连接所述开关器件的Q4的输入端，所述二极管D3的阳极连接所述二极管D6的阴极，所述开关器件Q2的输出端连接所述开关器件的Q5的输入端，所述二极管D4的阳极连接所述二极管D7的阴极，所述开关器件Q3的输出端连接所述开关器件的Q6的输入端，所述二极管D5的阳极连接所述二极管D8的阴极，所述电感L1的一端连接所述开关器件Q1输出端和所述二极管D3的阳极，所述电感L2的一端连接所述开关器件Q2输出端和所述二极管D4的阳极，所述电感L3的一端连接所述开关器件Q3输出端和所述二极管D5的阳极，所述电感L1的另一端、连接所述电感L2的另一端、所述电感L3的另一端和电机。
在一个实施例中，所述译码电路包括状态译码器、换相状态转换电路和脉冲宽度调制器，所述状态译码器连接所述反电势滤波整形电路的输出端，所述状态译码器连接所述换相状态转换电路，所述换相状态转换电路连接所述起动电路，所述换相状态转换电路连接所述脉冲宽度调制器，所述脉冲宽度调制器连接所述主控电路。
一种电机驱动控制系统，包括电机和上述的电机驱动控制电路。
上述电机驱动控制电路及系统，在电机的前端设置有起动电路，通过起动电路可以在反电势换相方式工作的电机静止时，控制电机起动从而生成感应电动势，得到对应的观测波形，从而获取到电机的转子位置信息。同时，在译码电路之前设置有反电势滤波整形电路，并且反电势滤波整形电路的输入端连接至主控电路与电机之间，能够根据电机的采样信号和反电势信号进行处理，实现采样信号滤波和消除反电势脉冲尖波，从而避免出现电机低速运转过程中的干扰问题。通过本实施例的技术方案，不仅能够在电机处于静止状态时控制电机低速启动实现电机转子位置信息的获取，还能对电机运行过程中的信号进行滤波优化，避免谐波干扰，具有较强的驱动可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中电机驱动控制电路结构示意图；
图2为另一实施例中电机驱动控制电路结构示意图；
图3为一实施例中逻辑封锁电路结构示意图；
图4为一实施例中波形检测电路结构示意图；
图5为一实施例中整流滤波电路结构示意图；
图6为一实施例中反电势采样波形及处理后波形示意图；
图7为一实施例中起动电路结构示意图；
图8为一实施例中主控电路结构示意图；
图9为一实施例中开关器件导通逻辑真值表。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
请参阅图1，一种电机驱动控制电路，包括：反电势滤波整形电路10、译码电路20、起动电路30和主控电路40，反电势滤波整形电路10的输出端连接译码电路20的第一输入端，译码电路20的第二输入端连接起动电路30，译码电路20的输出端连接主控电路40的输入端，主控电路40的输出端用于连接电机，主控电路40的输出端连接反电势滤波整形电路10的输入端，起动电路30用于生成起动控制信号，并经译码电路20加载至主控电路40，以使电机启动运行；反电势滤波整形电路10用于检测电机运行时的反电势信号，并对反电势信号进行整形滤波；译码电路20用于根据整形滤波后的反电势信号生成换相信号，以控制主控电路40的开关器件通断，实现电机的驱动控制。
具体地，通过本实施例的方案，电机对起动和低速运转过程的适应能力将大幅度提高，基于矢量无感控制策略进行判定电机转子的实时位置状态，根据转子信号位置并结合驱动电路控制系统，进行信号滤波优化与信号的转换，此种“起动及低速运行驱动电路”的设计对于永磁同步电机的控制系统的安全性与可靠性具有长期的保证。
进一步地，在一个实施例中，请参阅图2，译码电路20包括状态译码器21、换相状态转换电路22和脉冲宽度调制器23，状态译码器21连接反电势滤波整形电路10的输出端，状态译码器21连接换相状态转换电路22，换相状态转换电路22连接起动电路30，换相状态转换电路22连接脉冲宽度调制器23，脉冲宽度调制器23连接主控电路40。
具体地，在电机处于静止状态时，通过起动电路30将电机由静止状态起动后，期间通过反电势滤波整形电路10实时跟踪转子位置信息，采集相应的反电势信号进行滤波整形之后，将滤波整形之后的信号进行反馈至译码电路20，通过信号译码后进而形成脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制信号，控制主控电路40中的开关器件的通断，使得电机完成起动平稳过渡至低速运行状态过程。
请结合参阅图2，在一个实施例中，电机驱动控制电路还包括逻辑封锁电路60，反电势滤波整形电路10的输出端通过逻辑封锁电路60连接译码电路20的第一输入端。
具体地，本实施例中，反电势滤波整形电路10将反电势信号进行整形滤波处理之后，还会进一步通过逻辑封锁电路60进行逻辑处理，才会进一步输送至译码电路20进行信号译码以及脉冲宽度调制操作。通过逻辑封锁电路60，在电机处于低速运行状态时，当电势中尖峰脉冲出现于绕组换相时刻，此时在反电势滤波整形电路10输出的方波信号的上升沿和下降沿处将信号锁存，使的干扰信号不能通过。因此，通过本实施例中逻辑封锁电路60的设计，能够解决电机绕组换相时电流变化产生的电抗电势和互感电势引起的总感应电势波形出现的尖峰脉冲问题。
可以理解，逻辑封锁电路60的具体形式并不是唯一的，在一个实施例中，请结合参阅图3，逻辑封锁电路60包括运算器61、锁存器62和异或非逻辑运算电路63，运算器61的第一组输入端连接反电势滤波整形电路10的输出端，运算器61的输出端连接锁存器62输入端，锁存器62的输出端连接异或非逻辑运算电路63的输入端，锁存器62的输出端连接运算器61的第二组输入端，异或非逻辑运算电路63的输出端连接运算器61的选通端，锁存器62的输出端还用于连接译码电路20的第一输入端。
进一步地，在一个实施例中，运算器61为三路二选一运算器。
具体的，本实施例中，X0、Y0、Z0作为运算器61的第二组输入端，分别用于连接锁存器的输出端(即图3所述锁存器中的Q0、Q1与Q3,)，X1、Y1、Z1作为运算器61的第一组输入端，用于与反电势滤波整形电路10连接，分别输入整型滤波后输出的方波信号
Figure BDA0002730388810000101
而运算器的三个选通端分别为A、B、C。
更进一步地，请参阅图3，在一个实施例中，锁存器62的输出端包括第一输出端、第二输出端和第三输出端(也即分别为图3中的Q0、Q1与Q3)，运算器61的第二组输入端包括第一输入端X0、第二输入端Y0和第三输入端Z0，运算器61的选通端包括第一选通端A、第二选通端B和第三选通端C，异或非逻辑运算电路63包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、第一同或门U1、第二同或门U2、第三同或门U3、第一或门U4、第二或门U5、第三或门U6、第四或门U7、第五或门U8和第六或门U9，电阻R1的一端连接锁存器62的第一输出端，电阻R1的另一端连接电容C1的一端和第一同或门U1的第一输入端，电容C1的另一端接地，运算器61的第一输入端连接第一同或门U1的第二输入端和锁存器62的第一输出端，第一同或门U1的输出端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电容C4的一端和第四或门U7的第一输入端，电容C4的另一端接地，第一同或门U1的输出端连接第二或门U5的第一输入端和第三或门U6的第一输入端，电阻R2的一端连接锁存器62的第二输出端，电阻R2的另一端连接电容C2的一端和第二同或门U2的第一输入端，电容C2的另一端接地，运算器61的第二输入端连接第二同或门U2的第二输入端和锁存器62的第二输出端，第二同或门U2的输出端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电容C5的一端和第五或门U8的第一输入端，电容C5的另一端接地，第二同或门U2的输出端连接第一或门U4的第一输入端和第三或门U6的第二输入端，电阻R3的一端连接锁存器62的第三输出端，电阻R3的另一端连接电容C3的一端和第三同或门U3的第一输入端，电容C3的另一端接地，运算器61的第三输入端连接第三同或门U3的第二输入端和锁存器62的第三输出端，第三同或门U3的输出端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接电容C6的一端和第六或门U9的第一输入端，电容C6的另一端接地，第三同或门U3的输出端连接第一或门U4的第二输入端和第二或门U5的第二输入端，第一或门U4的输出端连接第四或门U7的第二输入端，第四或门U7的输出端连接运算器61的第一选通端，第二或门U5的输出端连接第五或门U8的第二输入端，第五或门U8的输出端连接运算器61的第二选通端，第三或门U6的输出端连接第六或门U9的第二输入端，第六或门U9的输出端连接运算器61的第三选通端。
具体地，A、B、C分别为三路二选一运算器61的第一选通端端、第二选通端和第三选通端，该运算器61的第一组输入端X1、Y1、Z1直接与反电势检测的
Figure BDA0002730388810000121
连接，其中，
Figure BDA0002730388810000122
分别为经过反电势滤波整形电路10整形滤波后的方波信号。经过运算器61和锁存器62处理之后输出
Figure BDA0002730388810000123
和
Figure BDA0002730388810000124
这三组信号连接在运算器61的第二组输入端中的X0(第一输入端)、Y0(第二输入端)、Z0上(第三输入端)，同时
Figure BDA0002730388810000125
和
Figure BDA0002730388810000126
进行延时处理与原信号进行“异或非”(也即同或)运算，所得信号将会消除反电势在换相时刻多余的过零点优化采样波形，将得到的信号再进行延时处理，然后将
Figure BDA0002730388810000127
两路“异或非”逻辑运算后的信号进行与运算，再将两者进行与运算，并且输入至A、B、C三路选通端形成闭环选通信号，即可消除互感所造成的电势干扰问题。
请参阅图3，在一个实施例中，反电势滤波整形电路10包括波形检测电路和整形滤波电路，检测电路的输入端连接主控电路40的输出端，检测电路的输出端连接整形滤波电路的输入端，整形滤波电路的输出端连接译码电路20的第一输入端。
具体地，反电势滤波整形电路10包括波形检测电路和整形滤波电路两部分，其中波形检测电路用于连接至主控电路40与电机之间，采集相应的反电动势信号，而整形滤波电路则对采集得到的反电动势信号进行整形滤波处理，得到三相方波信号
Figure BDA0002730388810000128
应当指出的是，波形检测电路的具体形式并不是唯一的，请参阅图4，在一个实施例中，波形检测电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、比较器S1和比较器S2，比较器S1的第一输入端连接电阻R7的一端和电阻R8的一端，电阻R7的另一端接地，电阻R8的另一端连接比较器S1的输出端，比较器S1的第二输入端连接电阻R9的一端、电阻R10的一端以及电容C7的一端，电阻R9的另一端连接电源，电阻R10的另一端连接主控电路40的输出端(即图示NU端口)，电容C7的另一端接地，比较器S1的接地端接地，比较器S1的电源端连接电源和电容C8的一端，电容C8的另一端接地，比较器S1的输出端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接电容C9的一端和整形滤波电路的输入端(即图示ADU端口)，电容C9的另一端接地，比较器S2的第一输入端连接电阻R12的一端和电阻R13的一端，电阻R12的另一端接地，电阻R13的另一端连接比较器S2的输出端，比较器S2的第二输入端连接电阻R14的一端、电阻R15的一端以及电容C10的一端，电阻R14的另一端连接电源，电阻R15的另一端连接主控电路40的输出端(即图示NV端口)，电容C10的另一端接地，比较器S2的输出端连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电容C11的一端和整形滤波电路的输入端(即图示ADV端口)，电容C11的另一端接地。
进一步地，请结合参阅图5，在一个实施例中，整形滤波电路电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电容C12、电容C13、二极管D1、二极管D2和运算放大器S3，电阻R17的一端连接电阻R11的另一端，电阻R17的另一端连接二极管D1的阴极、电容C12的一端、电阻R18的一端和电阻R19的一端，二极管D1的阳极连接二极管D2的阳极，电阻R20的一端连接电阻R16的另一端，电阻R20的另一端连接二极管D2的阴极、电容C13的一端、电阻R21的一端和电阻R22的一端，电容C12的另一端连接电容C13的另一端，电阻R21的另一端连接电阻R18的另一端，电阻R18的另一端接地，电阻R19的另一端连接运算放大器S3的第一输入端，电阻R22的另一端连接运算放大器S3的第二输入端，与运算放大器S3的输出端连接译码电路20。
具体地，请结合参阅图6，波形检测电路检测的转子位置波形分别为θAB、θBC、θCA，其采样波形存在多个脉冲尖波，通过电势滤波及整形电路将其整形成方波信号，分别为
Figure BDA0002730388810000141
由于绕组换相时电流的变化产生电抗电势和互感电势使得整形后出现多个过零点，影响换相逻辑的判断出现多余的触发状态，采用逻辑封锁电路60来进行消除此种电抗电势的干扰。其中，Ug1、Ug2和Ug3分别为经过最终逻辑运算后，分别输入A、B、C三个选通端的波形示意图。
同样的，起动电路30的具体形式也不是唯一的，在一个实施例中，请参阅图7，起动电路30包括电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C14、压控振荡器31、分频器32、分配器33和比较器S4，电阻R23的一端连接电源，电阻R23的另一端连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接电阻R25的一端，电阻R24的另一端接地，电阻R25的另一端连接电容C14的一端、比较器S4的第一输入端和压控振荡器31，电容C14的另一端接地，电阻R26的一端连接电源，电阻R26的另一端接地，电阻R26的另一端连接比较器S4的第二输入端，比较器S4的输出端连接译码电路20，压控振荡器31连接分频器32，分频器32连接分配器33，分配器33连接译码电路20。
具体地，当电机起动时电路通电后电容C14的电压进行缓慢提升，此电压加载至压控振荡器31的输入端，压控振荡器31的输出经分频后作为时钟信号加到分配器33，然后分配器33输出信号转换为换相逻辑信号进译码电路20加载至主控电路40，控制电机的绕组的导通。随电容C14的电压的升高，加载至绕组的电压与频率也逐渐上升，以升频升压的方式进行驱动电机起动，另外将电容端电压与设定的阈值进行比较，当其达到一定数值后切换至低速运行状态控制方式。本实施例中的起动电路30，采用升频升压同步起动方式保证起动可靠，可带一定负载起动，且对开关管切换时刻没有严格要求，相对预定位启动具有更好的工作可靠性。
请参阅图8，在一个实施例中，主控电路40包括开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件Q5、开关器件Q6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电感L1、电感L2和电感L3，开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件Q5、开关器件Q6的控制端均分别连接译码电路20的输出端，电源的正极连接开关器件Q1的输入端、开关器件Q2的输入端、开关器件Q3的输入端、二极管D3的阴极、二极管D4的阴极和二极管D5的阴极，电源的负极开关器件Q4的输出端、开关器件Q5的输出端、开关器件Q6的输出端、二极管D6的阳极、二极管D7的阳极和二极管D8的阳极，开关器件Q1的输出端连接开关器件的Q4的输入端，二极管D3的阳极连接二极管D6的阴极，开关器件Q2的输出端连接开关器件的Q5的输入端，二极管D4的阳极连接二极管D7的阴极，开关器件Q3的输出端连接开关器件的Q6的输入端，二极管D5的阳极连接二极管D8的阴极，电感L1的一端连接开关器件Q1输出端和二极管D3的阳极，电感L2的一端连接开关器件Q2输出端和二极管D4的阳极，电感L3的一端连接开关器件Q3输出端和二极管D5的阳极，电感L1的另一端、连接电感L2的另一端、电感L3的另一端和电机。
具体地，基于上述各个实施例中所描述的反电势滤波整形电路10、逻辑封锁电路60和译码电路20，在译码电路20的不同输出状态量下，各个开关器件的导通情况如图9所示。主控电路40即逆变电路，控制采用的为三相六状态驱动方式，导通角为1200电角度，通过译码电路20将经过整形消除后的干扰信号
Figure BDA0002730388810000151
和
Figure BDA0002730388810000152
译码产生换相信号，控制逆变器电路中的功率器件通断。
上述电机驱动控制电路，在电机的前端设置有起动电路30，通过起动电路30可以在反电势换相方式工作的电机静止时，控制电机起动从而生成感应电动势，得到对应的观测波形，从而获取到电机的转子位置信息。同时，在译码电路20之前设置有反电势滤波整形电路10，并且反电势滤波整形电路10的输入端连接至主控电路40与电机之间，能够根据电机的采样信号和反电势信号进行处理，实现采样信号滤波和消除反电势脉冲尖波，从而避免出现电机低速运转过程中的干扰问题。通过本实施例的技术方案，不仅能够在电机处于静止状态时控制电机低速启动实现电机转子位置信息的获取，还能对电机运行过程中的信号进行滤波优化，避免谐波干扰，具有较强的驱动可靠性。
一种电机驱动控制系统，包括电机和上述的电机驱动控制电路。
具体地，电机驱动控制电路的具体结构以及运行原理如上述各个实施例所示。在一个具体的实施例中，电机为永磁同步电机，通过本申请的技术方案，在永磁同步电机在起动和低速运转过程中，可有效进行优化采样信号波形和反电势波形，进而实现永磁同步电机的驱动。新型驱动电路对于提高永磁同步电机在起动状态，尤其是低速运行状态时的转子位置识别能力非常有效，其大大增强了空调系统所需调速和变频时，对应的电机转速频繁的启停，及转速高低状态转变的过程过渡的可靠性，降低电磁转矩的波动性及抖动性，使电机能平稳性的从起动及低速状态过渡至正常运行状态过程。
在变频空调系统中，矢量无感策略是通过反电势信号采样并进行运算，然后得出转子位置和电角度，在此过程需要给出反馈信号输入电机控制系统，因此需要进行准确的将反电势信号进行采样并将其反馈。本申请通过设计特定的驱动电路来进行优化采样信号，实现电机起动及低速运行驱动，其效果可大大提高电机起动和低速运行控制系统的可靠性和自适应性。
上述电机驱动控制系统，在电机的前端设置有起动电路30，通过起动电路30可以在反电势换相方式工作的电机静止时，控制电机起动从而生成感应电动势，得到对应的观测波形，从而获取到电机的转子位置信息。同时，在译码电路20之前设置有反电势滤波整形电路10，并且反电势滤波整形电路10的输入端连接至主控电路40与电机之间，能够根据电机的采样信号和反电势信号进行处理，实现采样信号滤波和消除反电势脉冲尖波，从而避免出现电机低速运转过程中的干扰问题。通过本实施例的技术方案，不仅能够在电机处于静止状态时控制电机低速启动实现电机转子位置信息的获取，还能对电机运行过程中的信号进行滤波优化，避免谐波干扰，具有较强的驱动可靠性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种电机驱动控制电路，其特征在于，包括：反电势滤波整形电路、译码电路、起动电路和主控电路，所述反电势滤波整形电路的输出端连接所述译码电路的第一输入端，所述译码电路的第二输入端连接所述起动电路，所述译码电路的输出端连接所述主控电路的输入端，所述主控电路的输出端用于连接电机，所述主控电路的输出端连接所述反电势滤波整形电路的输入端，
所述起动电路用于生成起动控制信号，并经所述译码电路加载至主控电路，以使所述电机启动运行；所述反电势滤波整形电路用于检测所述电机运行时的反电势信号，并对所述反电势信号进行整形滤波；所述译码电路用于根据整形滤波后的反电势信号生成换相信号，以控制所述主控电路的开关器件通断，实现所述电机的驱动控制。
2.根据权利要求1所述的电机驱动控制电路，其特征在于，还包括逻辑封锁电路，所述反电势滤波整形电路的输出端通过所述逻辑封锁电路连接所述译码电路的第一输入端。
3.根据权利要求2所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述逻辑封锁电路包括运算器、锁存器和异或非逻辑运算电路，所述运算器的第一组输入端连接所述反电势滤波整形电路的输出端，所述运算器的输出端连接所述锁存器输入端，所述锁存器的输出端连接所述异或非逻辑运算电路的输入端，所述锁存器的输出端连接所述运算器的第二组输入端，所述异或非逻辑运算电路的输出端连接所述运算器的选通端，所述锁存器的输出端还用于连接所述译码电路的第一输入端。
4.根据权利要求3所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述运算器为三路二选一运算器。
5.根据权利要求3所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述锁存器的输出端包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述运算器的第二组输入端包括第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述运算器的选通端包括第一选通端、第二选通端和第三选通端，所述异或非逻辑运算电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、第一同或门U1、第二同或门U2、第三同或门U3、第一或门U4、第二或门U5、第三或门U6、第四或门U7、第五或门U8和第六或门U9，
所述电阻R1的一端连接所述锁存器的第一输出端，所述电阻R1的另一端连接所述电容C1的一端和所述第一同或门U1的第一输入端，所述电容C1的另一端接地，所述运算器的第一输入端连接所述第一同或门U1的第二输入端和所述锁存器的第一输出端，所述第一同或门U1的输出端连接所述电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接所述电容C4的一端和所述第四或门U7的第一输入端，所述电容C4的另一端接地，所述第一同或门U1的输出端连接所述第二或门U5的第一输入端和所述第三或门U6的第一输入端，所述电阻R2的一端连接所述锁存器的第二输出端，所述电阻R2的另一端连接所述电容C2的一端和所述第二同或门U2的第一输入端，所述电容C2的另一端接地，所述运算器的第二输入端连接所述第二同或门U2的第二输入端和所述锁存器的第二输出端，所述第二同或门U2的输出端连接所述电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接所述电容C5的一端和所述第五或门U8的第一输入端，所述电容C5的另一端接地，所述第二同或门U2的输出端连接所述第一或门U4的第一输入端和所述第三或门U6的第二输入端，所述电阻R3的一端连接所述锁存器的第三输出端，所述电阻R3的另一端连接所述电容C3的一端和所述第三同或门U3的第一输入端，所述电容C3的另一端接地，所述运算器的第三输入端连接所述第三同或门U3的第二输入端和所述锁存器的第三输出端，所述第三同或门U3的输出端连接所述电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端连接所述电容C6的一端和所述第六或门U9的第一输入端，所述电容C6的另一端接地，所述第三同或门U3的输出端连接所述第一或门U4的第二输入端和所述第二或门U5的第二输入端，所述第一或门U4的输出端连接所述第四或门U7的第二输入端，所述第四或门U7的输出端连接所述运算器的第一选通端，所述第二或门U5的输出端连接所述第五或门U8的第二输入端，所述第五或门U8的输出端连接所述运算器的第二选通端，所述第三或门U6的输出端连接所述第六或门U9的第二输入端，所述第六或门U9的输出端连接所述运算器的第三选通端。
6.根据权利要求1所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述反电势滤波整形电路包括波形检测电路和整形滤波电路，所述检测电路的输入端连接所述主控电路的输出端，所述检测电路的输出端连接所述整形滤波电路的输入端，所述整形滤波电路的输出端连接所述译码电路的第一输入端。
7.根据权利要求6所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述波形检测电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、比较器S1和比较器S2，
所述比较器S1的第一输入端连接所述电阻R7的一端和所述电阻R8的一端，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R8的另一端连接所述比较器S1的输出端，所述比较器S1的第二输入端连接所述电阻R9的一端、所述电阻R10的一端以及所述电容C7的一端，所述电阻R9的另一端连接电源，所述电阻R10的另一端连接所述主控电路的输出端，所述电容C7的另一端接地，所述比较器S1的接地端接地，所述比较器S1的电源端连接电源和所述电容C8的一端，所述电容C8的另一端接地，所述比较器S1的输出端连接所述电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端连接所述电容C9的一端和整形滤波电路的输入端，所述电容C9的另一端接地，所述比较器S2的第一输入端连接所述电阻R12的一端和所述电阻R13的一端，所述电阻R12的另一端接地，所述电阻R13的另一端连接所述比较器S2的输出端，所述比较器S2的第二输入端连接所述电阻R14的一端、所述电阻R15的一端以及所述电容C10的一端，所述电阻R14的另一端连接电源，所述电阻R15的另一端连接所述主控电路的输出端，所述电容C10的另一端接地，所述比较器S2的输出端连接所述电阻R16的一端，所述电阻R16的另一端连接所述电容C11的一端和整形滤波电路的输入端，所述电容C11的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述整形滤波电路电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电容C12、电容C13、二极管D1、二极管D2和运算放大器，
所述电阻R17的一端连接所述电阻R11的另一端，所述电阻R17的另一端连接所述二极管D1的阴极、所述电容C12的一端、所述电阻R18的一端和所述电阻R19的一端，所述二极管D1的阳极连接所述二极管D2的阳极，所述电阻R20的一端连接所述电阻R16的另一端，所述电阻R20的另一端连接所述二极管D2的阴极、所述电容C13的一端、所述电阻R21的一端和所述电阻R22的一端，所述电容C12的另一端连接所述电容C13的另一端，所述电阻R21的另一端连接所述电阻R18的另一端，所述电阻R18的另一端接地，所述电阻R19的另一端连接所述运算放大器的第一输入端，所述电阻R22的另一端连接所述运算放大器的第二输入端，所述与运算放大器的输出端连接所述译码电路。
9.根据权利要求1所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述起动电路包括电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C14、压控振荡器、分频器、分配器和比较器S4，所述电阻R23的一端连接电源，所述电阻R23的另一端连接所述电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端连接所述电阻R25的一端，电阻R24的另一端接地，所述电阻R25的另一端连接所述电容C14的一端、所述比较器S4的第一输入端和所述压控振荡器，电容C14的另一端接地，所述电阻R26的一端连接电源，所述电阻R26的另一端接地，所述电阻R26的另一端连接所述比较器S4的第二输入端，所述比较器S4的输出端连接所述译码电路，所述压控振荡器连接所述分频器，所述分频器连接所述分配器，所述分配器连接所述译码电路。
10.根据权利要求1所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述主控电路包括开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件Q5、开关器件Q6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电感L1、电感L2和电感L3，
所述开关器件Q1、所述开关器件Q2、所述开关器件Q3、所述开关器件Q4、所述开关器件Q5、所述开关器件Q6的控制端均分别连接所述译码电路的输出端，所述电源的正极连接所述开关器件Q1的输入端、所述开关器件Q2的输入端、所述开关器件Q3的输入端、所述二极管D3的阴极、所述二极管D4的阴极和所述二极管D5的阴极，所述电源的负极所述开关器件Q4的输出端、所述开关器件Q5的输出端、所述开关器件Q6的输出端、所述二极管D6的阳极、所述二极管D7的阳极和所述二极管D8的阳极，所述开关器件Q1的输出端连接所述开关器件的Q4的输入端，所述二极管D3的阳极连接所述二极管D6的阴极，所述开关器件Q2的输出端连接所述开关器件的Q5的输入端，所述二极管D4的阳极连接所述二极管D7的阴极，所述开关器件Q3的输出端连接所述开关器件的Q6的输入端，所述二极管D5的阳极连接所述二极管D8的阴极，所述电感L1的一端连接所述开关器件Q1输出端和所述二极管D3的阳极，所述电感L2的一端连接所述开关器件Q2输出端和所述二极管D4的阳极，所述电感L3的一端连接所述开关器件Q3输出端和所述二极管D5的阳极，所述电感L1的另一端、连接所述电感L2的另一端、所述电感L3的另一端和电机。
11.根据权利要求1-10所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述译码电路包括状态译码器、换相状态转换电路和脉冲宽度调制器，所述状态译码器连接所述反电势滤波整形电路的输出端，所述状态译码器连接所述换相状态转换电路，所述换相状态转换电路连接所述起动电路，所述换相状态转换电路连接所述脉冲宽度调制器，所述脉冲宽度调制器连接所述主控电路。
12.一种电机驱动控制系统，其特征在于，包括电机和权利要求1-11任一项所述的电机驱动控制电路。
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