[发明专利]一种小功率永磁同步电机控制系统及控制方法

说明书

一种小功率永磁同步电机控制系统及控制方法，涉及交流电机控制领域，实现了有位置传感器和无位置传感器的磁场定位控制。该控制系统包括控制单元和驱动单元，控制单元中GPIO模块检测驱动单元故障信号，PWM产生模块输出6路PWM波形，ADC模块采集电机相电流、相电压，通过SPI通信模块和位置传感器完成对电机位置和速度的检测；驱动单元中通过6路PWM波形控制6个MOSFET关断，相电流调理电路实现电机相电流的检测与信号放大，相电压采集电路实现电机相电压的检测与转换。本发明实现了有位置传感器和无位置传感器两种形式的磁场定位控制，适用于中、低成本应用场合。

技术领域

本发明涉及交流电机控制技术领域，具体涉及一种小功率永磁同步电机控制系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着电力电子、微电子技术以及新型电机控制理论和的快速发展，永磁同步电动机得以迅速推广应用。永磁同步电机具有高功率密度、快速动态响应、效率高、损耗低、体积小等优点，在节能空调、洗衣机和其他家电产品制造领域中，已经成为实现大规模产品制造的理想选择，在能源节约和环境保护日益受到重视的今天，对永磁同步电机的研究就显得尤为必要。

永磁同步电机的磁场定位控制以其高效率、低噪声、低纹波转矩等特点，在永磁同步电机的控制算法中得到广泛应用。在中、低成本应用场合中，永磁同步电机磁场定位控制的实现可以利用位置传感器，诸如编码器、旋转变压器或者霍尔传感器，然而，并不是所有的永磁同步电机磁场定位控制都需要位置传感器提供精细的换向角度，而且，在大多数情况下是不需要位置传感器来实现零速控制的。

因此，需要设计一种小功率永磁同步电机控制器，可以满足中、低成本应用场合兼顾有位置传感器和无位置传感器两种形式的磁场定位控制。

发明内容

为了实现对小功率永磁同步电机有位置传感器和无位置传感器两种形式的磁场定位控制，本发明提供一种小功率永磁同步电机控制系统及控制方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种小功率永磁同步电机控制系统，包括控制单元和驱动单元，所述控制单元包括：

用于检测驱动单元故障信号的GPIO模块；

由6个PWM调制器组成的PWM产生模块，输出6路PWM信号；

由6个AD转换器组成的ADC模块，用于采集永磁同步电机的相电流和相电压；

通过SPIMOSI信号、SPIMISO信号、SPISET信号与外部位置传感器相连的SPI通信模块，通过SPI通信模块和位置传感器完成对永磁同步电机位置和速度的检测；

所述驱动单元包括：

与6个PWM调制器一一对应相连的6个MOSFET，通过所述PWM产生模块3输出的6路PWM信号来控制6个MOSFET的关断，实现永磁同步电机的磁场定位控制；

其输入端与6个MOSFET中的3个一一对应相连且其输出端与6个AD转换器中的3个一一对应相连的3个相电流调理电路，用于实现永磁同步电机相电流的检测与信号放大，以供ADC模块采集；

其输入端与永磁同步电机的三端一一对应相连且其输出端与6个AD转换器中的其余3个一一对应相连的3个相电压采集电路，用于实现永磁同步电机相电压的检测与转换，以供ADC模块采集。

进一步的，所述GPIO模块包括：通过fault引脚与驱动单元相连的第一GPIO接口、通过otw引脚与驱动单元相连的第二GPIO接口；通过对驱动单元的fault信号和otw信号进行扫描检测来判断驱动单元的运行情况，当驱动单元出现故障时，所述控制单元锁定PWM信号输出，保护电机控制系统。