无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率测试方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集成电路检测，特别是一种无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试方法及系统。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机已经广泛的应用到了工业工控、自动化以及航空航天和医疗等诸多的领域当中。在医疗行业使用以无刷直流电机控制涡轮为麻醉机或呼吸机供气，不仅可以大幅度缩小气源的体积，节省能源，降低成本，还可以对涡轮进行准确可靠的控制，从而获得稳定的气流与压力。
[0003]三相全桥驱动是无刷直流电机驱动的重要方式，而且其安全可靠，软件实现也比较容易，转矩波动小。由于三相全桥驱动由6个MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)组成,针对不同的无刷直流电机驱动要求和控制特点，研发人员会选择不同种类的M0SFET。上桥臂可以选择P沟道或者N沟道的MOSFET，下桥臂均选择N沟道的MOSFET。但是，仅从MOSFET技术手册给出的各种曲线和一个简单的试验框图，无法确定组成的三相全桥驱动是否满足无刷直流电机的驱动要求。如果MOSFET不满足需求，就得重新更混，重新试验，浪费了宝贵的时间。如果可以对选定的MOSFET组成三相全桥进行一些重要工作参数的测试，可以使我们选择出一种较优的驱动电路，更好的发挥出无刷电机的优势。三相全桥的极限工作频率是一项重要的参数指标，反映了 MOSFET管正常开关而不发生上下桥臂直通的最大频率。现有技术中往往忽略对极限频率的测试，一旦三相全桥驱动电路达到了极限工作频率，即可能发生上下桥臂直通的情况，这是十分危险的情况，必须在软件上加以禁止，因此就需要知道三相全桥的极限工作频率，以此可以确定三相全桥电路可以驱动何种电机。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试方法及系统，为无刷直流电机确定较优的驱动电路，避免了无刷直流电机驱动电路中场效应管达到极限频率可能造成的危害。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试方法，包括如下步骤:
[0006]预设PffM波频率，获得场效应管开关频率并校正所述预设频率；
[0007]校正上下桥臂的死区时间；
[0008]预设电机电流，获得电机工作电流并与所述预设电机电流比较；
[0009]判断到无刷直流电机驱动电路切断，记录该时刻的参数，用以计算极限频率。
[0010]进一步，获得电机工作电流并与所述预设电机电流比较，
[0011]具体包括:
[0012]判断电机工作电流是否超过预设电机电流，如果是，无刷直流电机驱动电路中过压过流保护器件工作，切断电路；
[0013]如果否，预设电流被电机工作电流校正后输入无刷直流电机驱动电路。
[0014]进一步，获得场效应管开关频率并校正所述预设频率，
[0015]具体包括:
[0016]获得场效应管开关频率并作为误差信号调节所述预设PffM波频率。
[0017]进一步，所述场效应管开关频率是单位周期高电平时间间隔的倒数。
[0018]进一步，所述电机工作电流是由母线电流和电机相电流计算得到。
[0019]无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试系统，包括:
[0020]主控单元，用于产生PffM波输入驱动电路；处理AD器件输入的信号；该主控单元可以是FPGA、PLC、单片机或MCU等具有逻辑计算能力的芯片；
[0021]AD器件，用于采集模拟信号并输入主控单元。
[0022]进一步，所述主控单元包括预处理模块、处理模块和计算模块，其中，所述处理模块包括第一处理子模块、第二处理子模块和第三处理子模块；
[0023]所述预处理模块，用于预设PffM波频率和电机电流；
[0024]所述第一处理子模块，用于获得场效应管开关频率并校正所述预设PffM波频率；
[0025]所述第二处理子模块，用于校正上下桥臂的死区时间；
[0026]所述第三处理子模块，用于获得电机工作电流并与所述预设电机电流比较；
[0027]所述计算模块，用于根据上下桥臂的死区时间和PffM波频率及占空比计算极限频率。
[0028]进一步，所述AD器件是同步AD器件，其输出端连接主控单元的输入端，用以实现主控单元的接口的采样同步。
[0029]进一步，所述测试系统的测试对象包括无刷直流电机或者与无刷直流电机等效的三相负载。
[0030]本发明的有益效果是:本发明采用电流和开关频率双闭环方式测试无刷直流电机三相全桥驱动电路的极限频率。电流环对无刷直流电机进行内环调节，反应速度快，且具有保护的功能；场效应管的开关频率作为误差信号对预设频率进行外环调节，根据其差动量校正预设PWM波的频率，控制准确度更高；电流环与开关频率环同时对驱动电路进行调节，具有测量准确度高、反应速度快和安全简便的优点。
【附图说明】
[0031]图1是本发明实施例1无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试原理图；
[0032]图2是本发明实施例1无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试方法流程图；
[0033]图3是无刷直流电机驱动电路的驱动波形图；
[0034]图4是本发明实施例2无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试系统原理图；
[0035]图5是本发明实施例2无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试系统的数据采集原理图；
[0036]图6是本发明实施例2无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试系统的FPGA芯片的原理框图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0038]实施例1:
[0039]如图1和2所示，本发明提供一种无刷直流电机三相全桥驱动电路极限频率的测试方法，包括如下步骤:
[0040]预设电机电流Γ;
[0041]获取电机工作电流I并与上述预设电机电流Γ比较；
[0042]判断电机工作电流I是否超过预设电机电流Γ:如果否，预设电机电流Γ被电机工作电流校正，并输入无刷直流电机驱动电路用以驱动无刷直流电机；如果是，熔断器工作切断驱动回路，获取此时的电机上下臂死区时间TS和TF以及PffM波频率及其占空比Tpwm，计算极限频率；
[0043]同时，预设PffM波频率F* ；
[0044]获得场效应管开关频率F并与上述预设PffM波频率F*比较；
[0045]判断场效应管开关频率F是否小于预设频率F*:如果是，并且判断为死区时间满足工作要求，则场效应管开关频率F作为误差信号校正预设频率F*后得到新的预设频率输入无刷直流电机驱动电路；其中，所述场效应管开关频率F是单位周期高电平时间间隔的倒数。
[0046]电机工作电流I与预设电流Γ叠加后输入无刷直流电机三相全桥驱动电路，对无刷直流电机进行内环调节，反应速度快，且具有过流保护的功能;M0SFET开关频率F作为误差信号对预设频率F*进行外环调节，即MOSFET开关频率F越高就越接近预设频率F%死区时间就越小。减小死区时间并增加PWM