[发明专利]三相直流无刷（BLDC）电机的控制设备及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相直流无刷(BLDC)电机的控制设备及控制方法，更具体地，涉及一种在换相电路装置中的功率晶体管出现故障期间，能保持电机继续工作的三相直流无刷(BLDC)电机的控制设备及控制方法。

背景技术

无刷直流(BLDC)电机利用电子换相器取代了机械电刷和机械换相器，使这种电动机不仅保留了直流电动机的优点，而且又具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点。无刷直流(BLDC)电机可配置为单相、两相和三相。定子绕组的数量与其类型对应。其中三相电机最受欢迎，使用最普遍。

在目前生产的各种类型的电动车（包括但不限于电动自行车和电动滑板车等）中，通常采用三相直流无刷(BLDC)电机作为驱动装置。图1示出了现有技术的电动车中的三相直流无刷(BLDC)电机的控制设备，其中电机本体1包括有定子和转子，定子由3相（A-B-C）线圈绕组星形连接构成，所述控制设备包括：与所述电机本体1相连的位置检测装置2，用于检测电机本体1中的转子位置，输出转子位置信号；与所述位置检测装置2相连的控制器3，用于对所述位置检测装置2输出的转子位置信号进行解码，以输出相应的控制信号；与所述控制装置3相连的驱动装置4，用于根据所述控制装置3输出的控制信号，输出相应的驱动信号；分别与所述驱动装置4和所述定子相连的换相电路装置5，用于根据所述驱动装置4输出的驱动信号，使得所述换相电路装置5中的各功率逻辑开关单元导通或关断，以控制与其相连的所述电机本体1中定子上各相绕组通断的顺序和时间，其中，所述换相电路装置5采用三相桥式电路，由6个功率逻辑开关单元Q₀-Q₅两两连接的3个半桥组合而成，各半桥的输出端分别与所述电机定子中相应的各相线圈绕组相连；及电压检测装置6，连接在所述换相电路装置5的输出端与所述控制装置3的输入端之间，用于检测所述换相电路装置5中各所述功率逻辑开关单元Q₀-Q₅的工作状态，输出电压检测信号给所述控制装置3，其中所述控制装置3在接收到所述电压检测装置6输出的电压检测信号表示所述换相电路装置中的某一功率逻辑开关单元出现故障时，则所述控制装置3停止所述控制设备的工作，从而停止三相直流无刷(BLDC)电机的工作。

其中，所述控制装置3采用120度方波或180度正弦波控制方式，使得所述换相电路装置5的三相桥式电路中的各个半桥上的功率逻辑开关单元Q₀-Q₅的导通时间为一电周期的1/3。

其中，所述功率逻辑开关单元Q₀-Q₅通常采用功率晶体管。

其中，所述位置检测器装置通常采用三个霍尔传感器或轴角编码器或反电势检测电路。

其中，所述控制装置3通常采用单片机或DSP。

图2示出了现有技术的三相直流无刷(BLDC)电机的控制方法，包括有以下步骤：

（S1-S2）由一位置检测装置检测电机本体中的转子位置，输出转子位置信号；

（S3）由一电压检测装置对一换相电路装置中的各功率逻辑开关单元的工作状态进行检测，输出电压检测信号，其中所述换相电路装置采用三相桥式电路，由6个所述功率逻辑开关单元两两连接成的3个半桥组成，各半桥的输出端分别与所述电机定子中相应的各相线圈绕组相连；

（S4）如果所述电压检测信号表示所述换相电路装置中的各功率逻辑开关单元的工作状态正常，则一控制装置对所述位置检测装置输出的转子位置信号进行解码，以输出相应的正常状态下的控制信号；

（S5）如果所述电压检测信号表示所述换相电路装置中的某一功率逻辑开关单元的工作状态出现故障，则所述控制装置发出停止工作的指令，从而停止三相直流无刷(BLDC)电机的工作；

（S6）由一驱动装置接收所述控制装置输出的正常状态下的控制信号，输出相应的驱动信号；及

（S7-S8）由所述换相电路装置接收所述驱动装置输出的驱动信号，使得所述换相电路装置中的各功率逻辑开关单元导通或关断，以控制与其相连的所述电机本体中定子上各相绕组通断的顺序和时间。

其中，所述控制装置采用120度方波或180度正弦波控制方式，使得所述换相电路装置的三相桥式电路中的各个半桥上的功率逻辑开关单元的导通时间为一电周期的1/3。