[发明专利]一种基于Z源的直流无刷电机驱动器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于直流电机控制的技术领域，涉及直流无刷电机的控制技术，更具体地说，本发明涉及一种基于Z源的直流无刷电机驱动器。另外，本发明还涉及该直流无刷电机驱动器的控制方法。

背景技术

直流无刷电机因为其高效率、长寿命、低噪音以及较好的转速转矩等特性优点，已经广泛应用在汽车空调、雨刮器、电动车门、安全气囊、电动座椅等驱动上。特别是在纯电动汽车领域，作为电动汽车的动力系统组成，有着极其广阔的发展空间。

但是，传统的直流无刷驱动器将升压电路与电机驱动电路分开，不能实现既升压、又驱动直流无刷电机的目的。现有技术将升压系统和驱动系统分开，使其成为两级系统，降低了整个系统的工作效率。

发明内容

本发明提供一种基于Z源的直流无刷电机驱动器，其目的是将传统直流无刷驱动器的两级系统用一级系统替换，并且减少硬件电路，允许桥路直通，提高系统的安全性和效率。

为了实现上述目的采取的技术方案为：

本发明提供的基于Z源的直流无刷电机驱动器，所述的直流无刷电机驱动器包括Z源功率变换驱动模块、电压电流检测模块、控制器、过压过流保护模块、直流无刷电机和电机霍尔信号检测模块；所述的Z源功率变换驱动模块分别与直流输入电源、直流无刷电机连接；所述的Z源功率变换驱动模块还分别与所述的控制器、过压过流保护模块连接；所述的电机霍尔信号检测模块分别与所述的直流无刷电机和控制器连接；所述的电压电流检测模块与所述的控制器连接。

所述的Z源功率变换驱动模块设有Z源网络和三相全桥；所述的Z源网络的结构为：直流输入电源的两相各串联一个电感；两个电感的两端交叉各并联一个电容；所述的三相全桥由六个功率开关构成。

所述的Z源网络的前端串联一个二极管，其导通方向与直流输入电源的电流方向相同。

为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的控制方法，该控制方法的主程序流程为：

主程序开始；

步骤1、系统初始化；

步骤2、设置Z源升压标志和电机启动标志位；

步骤3、检测标志位，如果符合，进入步骤4；如果不符合，则返回步骤2；

步骤4、调用Z源升压和电机启动子程序；

步骤5、检测是否达到升压要求以及电机转速是否达到要求；如果是，则进入步骤6；如果否，则返回步骤4；

步骤6、主程序结束，返回。

以上步骤4中所述的调用Z源升压和电机启动子程序的流程为：

进入Z源升压和电机启动子程序；

步骤1、Z源功率变换PWM控制子程序；

步骤2、设置A/D标志位

步骤3、判断是否有A/D转换标志，如果是，则进入步骤4；如果否，则返回步骤2；

步骤4、判断是否是第一次A/D，如果是，则进入步骤5；如果否，则进入步骤7；

步骤5、检测输出电压是否满足升压要求，如果是，则进入步骤6，如果否，则返回步骤1；

步骤6、将输出电压数值存入A/D数组，设置第一次A/D结束标志，设置第二次A/D标志；

步骤7、判断是否第二次A/D，如果是，则进入步骤8；如果否，则返回步骤4；

步骤8、检测电路电流和U、V、W三相电压是否满足要求，如果是，则进入步骤9，如果否，则进行过流过压保护，然后进入步骤10；

步骤9、将相应数值存入A/D数组，设置第二次A/D结束标志；

步骤10、Z源升压和电机启动子程序结束，返回。

以上步骤1中所述的Z源功率变换PWM控制子程序的流程为：

进入Z源功率变换PWM控制子程序；

步骤1、Z源网络是否工作在升压状态，如果是，则进入步骤2；如果否，则不插入直通量，只采用双极性PWM控制电机，然后进入步骤3；

步骤2、插入直通量，使上、下桥臂直通；

步骤3、Z源功率变换PWM控制子程序结束，返回。

本发明采用上述技术方案，省去了电动汽车蓄电池前端DC/DC变换器，使整个驱动系统成为一级装置，提高了能量转换效率，降低了整个装置的体积和成本，大大提高了有源器件的安全性，增强了系统抗干扰能力；高效利用汽车内部空间，减轻了重量；也为纯电动汽车的发展提供思路，节约能源，有利于低碳生活。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的系统结构框图；

图2是本发明的拓扑结构图；

图3是本发明的功率开关管触发信号图；