[发明专利]用于无刷DC(BLDC)电机的电源控制电路

说明书

一种三相无刷DC(BLDC)电机(130)的电源控制电路(200)，其特征在于，该控制电路(200)包括用于基于BLDC电机(130)的相电流信号I_shunt来计算DC电流消耗I_S的装置，该装置包括分流电阻器(215)R_shunt、放大器(405)和低通滤波器(410)。该放大器(405)被配置为对与电阻器(215)R_shunt上的电流I_shunt对应的所测量电压V_shunt进行放大并执行偏移校正。低通滤波器(410)被配置为提供电压V_shunt的经过滤波的电压V_O。DC电流I_S是基于该电压V_O来计算的。

说明书

本发明涉及用于BLDC电机的电源控制电路，其具有基于对BLDC电机的相电流信号进行的处理来计算BLDC电机的DC电流消耗的装置。

背景技术

BLDC电机在诸如汽车(尤其是电动汽车(EV))、供暖、通风和空调(HVAC)等部件中、在白色家电和工业产品中越来越受欢迎，因为其摒弃了传统电机中使用的机械电刷。该特征使得BLDC电机更加可靠并增加其使用寿命。

BLDC电机的另一优点是其能够比具有相同输出功率的有刷型电机更小且更轻，从而使得BLDC电机适用于空间狭小的应用。

BLDC电机的控制电路的微控制器可以被配置为通过实现控制算法来在正确的时刻处来激励BLDC的定子线圈。精确的计时允许了精确的速度和扭矩控制，并且确保了BLDC电机以峰值效率运行。在这方面，微控制器可以接收来自位置传感器(例如指示电机转子位置的霍尔传感器)的作为输入和信号的系统电流值以实现控制算法。

能够测量电流值并将其用作由微控制器来实现的控制算法的输入：由BLDC的控制电路来执行的精确电机控制代表了BLDC电机正确性能的非常重要的条件。无论是用于电子动力转向、电子稳定控制、自动制动系统，还是用于自动驾驶汽车，都可能需要精确的电机控制以确保安全高效的操作。因此，能够测量电流以收集主要关于电机扭矩的信息，因为电流测量能够与电机扭矩成直接比例。

电流测量还能够用于确定电机转动的速度。能够通过了解控制算法如何影响施加在BLDC电机中的电流水平来计算此类速度信息。在这方面，相电机电流的测量可能需要作为由微控制器来实现的控制算法的输入变量。因此，精确测量相电机电流能够改进电机控制解决方案。

此外，还能够测量电流以用于故障保护：电流测量可以用于检测何时发生过流情况，从而允许系统采取措施来防止BLDC电机中发生潜在损坏。

电流无刷DC电机控制电路可以包含1至3个分流电阻器以测量相电流，该相电流能够用作由微控制器来实现的控制算法的输入。一些算法可能需要测量DC电流消耗I_S。为了测量电流I_S，能够在正极电池输入(A)中或者在电池回路(B)中(即DC链路中)包括附加的分流器(101、102)，如表示BLDC电机的常规电源控制电路(100)的图1中所示。然而，该类型的分流电阻器(101、102)意味着系统中附加的不期望的功耗和散热。

此外，图1的电源控制电路(100)能够包括DC源(105)、输入AC滤波器(103)(尤其是LC滤波器)、代表生成到三相逆变器(120)的PWM信号的脉宽调制(PWM)发生器的微控制器/PWM块(110)以及实现控制无刷DC电机(130)中输入电流的控制算法的微控制器。三相逆变器(120)包括用于高功率切换的六个开关以将电流馈送到DC电机(130)。因此，来自块(110)的输出包括脉冲宽度调制(PWM)信号，该信号确定施加到具有“Y”形构造的BLDC电机的三个线圈的平均电压和平均电流，如图1所示，以便控制电机转速和电机转矩。此外，BLDC电机(130)可以使用图中未示出的三个霍尔效应传感器来指示转子位置。转子本身使用几对永磁体来产生磁通量。