一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及直流無(wú)刷電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無(wú)刷電機(jī)具有效率高、噪聲低、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)應(yīng)用日益廣泛，發(fā)展迅速。在直流無(wú)刷電機(jī)控制中通常使用速度開(kāi)環(huán)控制或者速度/轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，這兩種控制方式都需要使用脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n,簡(jiǎn)稱PWM)單元來(lái)控制功率模塊，對(duì)PWM單元的性能提出了較高要求，例如PWM單元的工作周期(對(duì)應(yīng)PWM調(diào)制頻率)，特別是PWM單元的精度(PWM單元的最小時(shí)間分辨力決定了 PWM單元的精度)。在高性能方案中高速微控制單元(Micro Controller Unit,簡(jiǎn)稱MCU)和數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor,簡(jiǎn)稱DSP)可以輕易滿足對(duì)PWM單元的性能要求，但這常常伴隨著高的系統(tǒng)成本。在低成本方案中，由于受限于專用集成電路(Applicat1n SpecificIntegrated Circuit，簡(jiǎn)稱ASIC) /微控制器工作頻率等限制因素，PWM單元在工作在較高PWM調(diào)制頻率時(shí)被迫采用較低的精度。較低的PWM精度在開(kāi)環(huán)控制下會(huì)導(dǎo)致明顯的速度階梯效應(yīng)，而在閉環(huán)控制下則會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)速度誤差波動(dòng)較大。因此在低成本方案中如何在較低性能PWM單元基礎(chǔ)上盡量提高系統(tǒng)性能成為亟待解決的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的，在于提供一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在保持系統(tǒng)原有較低性能PWM單元基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)性能，削弱開(kāi)環(huán)控制下的速度階梯效應(yīng)，降低閉環(huán)控制的穩(wěn)態(tài)速度誤差。
[0004]第一方面，本實(shí)用新型提供了一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述裝置包括:控制模塊，精度擴(kuò)展模塊和調(diào)制模塊；
[0005]精度擴(kuò)展模塊的輸入端與控制模塊的輸出端相連接，輸出端與調(diào)制模塊的輸入端相連接；
[0006]控制模塊用于獲取PWM脈沖寬度調(diào)制高精度占空比值；
[0007]精度擴(kuò)展模塊用于根據(jù)PWM高精度占空比值，確定PWM信號(hào)的精度擴(kuò)展模式，精度擴(kuò)展模式包括精度擴(kuò)展周期以及精度擴(kuò)展輸出序列；
[0008]調(diào)制模塊用于在精度擴(kuò)展周期內(nèi)，根據(jù)精度擴(kuò)展輸出序列，調(diào)制低精度PWM信號(hào)，并且輸出控制信號(hào)。
[0009]優(yōu)選的，控制模塊具體用于:根據(jù)直流無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)獲取PWM高精度占空比值。
[0010]優(yōu)選的，精度擴(kuò)展模塊具體用于，將PWM高精度占空比值與前一次PWM高精度占空比值進(jìn)行比較，獲取差值；
[0011]當(dāng)差值小于預(yù)定閾值時(shí)，確定PWM信號(hào)的精度擴(kuò)展模式。
[0012]第二方面，本實(shí)用新型提供了一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0013]如上述直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置和功率控制模塊，功率控制模塊的多個(gè)輸入端分別對(duì)應(yīng)連接調(diào)制模塊的多個(gè)輸出端；
[0014]功率控制模塊包括多組功率開(kāi)關(guān)管，用于接收調(diào)制模塊發(fā)出的控制信號(hào)，并且根據(jù)控制信號(hào)控制多組功率開(kāi)關(guān)管中的一組或多組功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間。
[0015]優(yōu)選的，上述直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置還用于，根據(jù)直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)控制多組功率開(kāi)關(guān)管中的一組或多組功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0016]本實(shí)用新型是通過(guò)直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置中的控制模塊獲取PWM高精度占空比值，并且根據(jù)該占空比值獲取精度擴(kuò)展模式；調(diào)制模塊根據(jù)該精度擴(kuò)展模式中精度擴(kuò)展輸出序列對(duì)低精度PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。從而削弱開(kāi)環(huán)控制下的速度階梯效應(yīng)，降低閉環(huán)控制的穩(wěn)態(tài)速度誤差波動(dòng)范圍，提高了系統(tǒng)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括:控制模塊101、精度擴(kuò)展模塊102和調(diào)制模塊103。其中，控制模塊101的兩個(gè)輸入端分別對(duì)應(yīng)連接直流無(wú)刷電機(jī)(圖中未示出)的兩個(gè)輸出端，控制模塊101的輸出端與精度擴(kuò)展模塊102的輸入端相連接，調(diào)制模塊103的輸入端連接精度擴(kuò)展模塊102的輸出端。
[0021]控制模塊101用于獲取PWM高精度占空比值。精度擴(kuò)展模塊102用于根據(jù)PWM高精度占空比值，確定PWM信號(hào)的精度擴(kuò)展模式。具體為:將PWM高精度占空比值與前一次PWM高精度占空比值進(jìn)行比較，獲取差值。當(dāng)差值小于某一預(yù)定閾值時(shí)，確定PWM信號(hào)的精度擴(kuò)展模式。精度擴(kuò)展模式包括精度擴(kuò)展周期以及精度擴(kuò)展輸出序列。調(diào)制模塊103用于在精度擴(kuò)展周期內(nèi)，根據(jù)精度擴(kuò)展輸出序列，調(diào)制低精度PWM信號(hào)，并且輸出控制信號(hào)。
[0022]優(yōu)選的，控制模塊101根據(jù)直流無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)獲取PWM高精度占空比值，其中運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)具體包括:閉環(huán)控制系統(tǒng)中的直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度或者轉(zhuǎn)矩電流，或者在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中直接使用外部設(shè)定的數(shù)據(jù)。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)控制模塊獲取PWM高精度占空比值；再由精度擴(kuò)展模塊將當(dāng)前獲取的PWM高精度占空比值與前一次占空比值進(jìn)行比較，從而確定精度擴(kuò)展模式；調(diào)制模塊利用精度擴(kuò)展模式中的精度擴(kuò)展輸出序列對(duì)低精度PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。從而削弱開(kāi)環(huán)控制下的速度階梯效應(yīng)，降低閉環(huán)控制的穩(wěn)態(tài)速度誤差波動(dòng)范圍，提尚了系統(tǒng)性能。
[0024]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了包括了上述所介紹的驅(qū)動(dòng)裝置以外，還包括功率控制模塊104。其中，驅(qū)動(dòng)裝置中的控制模塊101的兩個(gè)輸入端分別對(duì)應(yīng)連接系統(tǒng)外部的直流無(wú)刷電機(jī)的兩個(gè)輸出端，控制模塊101輸出端連接精度擴(kuò)展模塊102的輸入端，調(diào)制模塊103的輸入端連接精度擴(kuò)展模塊102的輸出端。功率控制模塊104的多個(gè)輸入端分別對(duì)應(yīng)連接驅(qū)動(dòng)裝置中的調(diào)制模塊103的多個(gè)輸出端，其多個(gè)輸出端則對(duì)應(yīng)連接系統(tǒng)外部的直流無(wú)刷電機(jī)的多個(gè)輸入端。
[0025]功率控制模塊104包括多組功率開(kāi)關(guān)管，用于接收調(diào)制模塊103發(fā)出的控制信號(hào)，并且根據(jù)控制信號(hào)，控制多組功率開(kāi)關(guān)管中的一組或多組功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間。
[0026]需要說(shuō)明的是，功率控制模塊的輸入端口個(gè)數(shù)是由其內(nèi)部的功率開(kāi)關(guān)管的個(gè)數(shù)或者功率開(kāi)關(guān)管的組數(shù)決定。調(diào)制模塊的輸出端口個(gè)數(shù)與功率控制模塊的輸入端口個(gè)數(shù)相同，并且對(duì)應(yīng)。
[0027]優(yōu)選的，如圖2中所顯示的功率控制模塊的輸入端口和調(diào)制模塊的輸出端口皆為兩個(gè)，就是將功率控制模塊內(nèi)部的功率開(kāi)關(guān)管分為兩組，每一個(gè)輸入端口分別根據(jù)接收到的控制信號(hào)控制一組功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。
[0028]此外，驅(qū)動(dòng)裝置還用于根據(jù)直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)控制多組功率開(kāi)關(guān)管中的一組或多組功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0029]在一個(gè)具體的例子中，控制模塊101根據(jù)直流無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，獲取PWM高精度占空比值。其中，運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括閉環(huán)控制系統(tǒng)中的直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度或者轉(zhuǎn)矩電流，或者在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中直接使用外部設(shè)定的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)一定的控制算法計(jì)算，可以獲取PWM高精度占空比值。優(yōu)選的，本實(shí)