[发明专利]开关磁阻电机控制专用集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有角度处理功能的开关磁阻电机控制专用集成电路，属于集成电路技术领域。

背景技术

开关磁阻电机(Switched Reluctance Machine，以下简称SRM)是上世纪八十年代出现的一种新型调速电机，采用功率电路脉冲供电，是典型的无刷电机。开关磁阻电机由于自身特点使其应用于高速场合具有以下独特的优势：①转子为简单坚固的实心叠片结构，无永磁材料或绕组，可以承受很高机械强度和离心力，高速性能优异、对高温等恶劣运行环境适应性好；②绕组相间耦合弱，缺相故障运行能力强，相绕组串在主电路两功率管之间，不会发生桥臂直通短路故障，系统的可靠性高、容错能力强；③控制非常灵活，方便实现四象限运行；④电机起动电流小、起动转矩大，加速性能好。因此，从SRM在航空航天驱动、精密制造、矿山机械、电动车驱动系统等领域得到了广泛应用前景，被认为是未来具有很强竞争力的一种调速驱动系统。

转子位置信号是开关磁阻电机自整步工作的基础，必需实时根据转子所处位置对相应的绕组进行通断电控制。电机运行在不同的转速及不同输出转矩条件下要求的优化控制角度亦是不相同的。改变电机控制角度可以使电机在电动模式与发电模式之间切换。因此，角度位置控制在开关磁阻电机控制系统中至关重要。目前开关磁阻电机角度位置控制的实现方法主要有两类，一类是利用位置传感器信号直接控制，属于固定开关角控制方式；另一种是利用微处理器或DSP根据位置信号实时解算，优化控制开关角。前一种在电机整个工作范围内使用相同的控制角度，控制角度得不到优化因而电机性能得不到充分发挥，调速范围较小。后一种方案，可以对各种工作状态下电机适当调整控制角度，但是由于电机位置检测和角度解算需要特定的硬件资源和大量的计算时间，对微处理器或DSP的硬件配置和计算速度要求较高，实时的位置解算将占用微处理器大量的硬件和软件资源，对软件的可靠性和稳定性有着较高要求。这种方案的缺点是系统的硬件成本较高和软件实现的复杂，且系统易受干扰而降低了可靠性，降低了产品的稳定性，是制约开关磁阻电机产品推广的一个重要因素。

研制开关磁阻电机角度控制专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)芯片是解决该问题的有效方法。目前国外在本领域的ASIC研究刚刚起步，且仅适用于固定开关角的应用，固定开关角控制只能构适用在较小转速范围内运行的开关磁阻电机，并且对于高速开关磁阻电机的高效运行也是不利的，是简化的设计方案。目前市场缺少具有角度调节功能的专用集成电路，

发明内容

本发明的目的针对上述存在的缺陷，提出一种具有角度处理功能的开关磁阻电机专用控制集成电路，该芯片可以实现开关磁阻电机角度控制、电流斩波控制、电压PWM控制、两步换相等控制方式，其中斩波控制可实现：斩上管、斩下管、斩双管和轮流斩单管四种斩波控制。可满足开关磁阻电机在角度控制上的特殊要求。

本发明的技术解决方案：其特征是SPI通讯管理模块的第一输出端接参数表的第一输入端，SPI通讯管理模块的第二输出端接故障信号处理模块的第一输入端；斩波信号输入模块的输出端接斩波信号发生模块的输入端；位置信号输入模块的第一输出端接参数表的第二输入端，位置信号输入模块的第二输出端接角度控制信号计算与发生模块的第一输入端；故障信号输入模块的输出端接故障信号处理模块的第二输入端；参数表的第一输出端接第一DAPWM信号发生模块的输入端，参数表的第二输出端接两步换相延时信号发生模块的输入端，参数表的第三输出端接PWM信号发生模块的输入端，参数表的第四输出端接角度控制信号计算与发生模块的第二输入端；第一DAPWM信号发生器的输出端输出DAPWM信号，两步换相延时信号发生器模块的输出端接信号综合输出模块的第一输入端，PWM信号发生器的输出端接信号综合输出模块的第二输入端，斩波信号发生器的输出端接信号综合输出模块的第三输入端，角度控制信号计算与发生模块的第一输出端接信号综合输出模块的第四输入端，故障信号处理模块的第一输出端接信号综合输出模块的第五输入端，使能信号输出端OE接信号综合输出模块的第六输入端，转速计算模块的输出端接参数表的第三输入端，故障信号处理模块的第二输出端接参数表的第四输入端，信号综合输出模块的输出端接控制信号输出模块的第一输入端，控制信号输出模块的第二输入端接逻辑电平输出端LOGC脚。