用于控制电机的相逻辑电路的制作方法

专利名称：用于控制电机的相逻辑电路的制作方法
技术领域：
本发明公开涉及一种用于控制无刷电机(以下称为‘‘BLM”)的电路。
背景技术：
最近，已广泛地使用用于驱动用于HVAC的鼓风机或风扇或者泵的BLM。在日常生 活中，BLM的使用与包括公寓、办公室或工厂等的家庭或工作环境紧密相关。用于HVAC的 鼓风机或风扇或者泵的电机具有大量的电力消耗，所述电力消耗可在不同领域(例如，工 业机械装置或机床等的领域)中使用的电力消耗量的几倍至几十倍的范围，其部分原因是 这样的电机需要每天被持续操作往往至少几个小时或更多。因此，需要长时间或持续操作 的用于HVAC的鼓风机或风扇或者泵的电机具有非常大量的能量消耗。具体地，在BLM中， 用于驱动用于HVAC的鼓风机或风扇或者泵的电力消耗占非常大的部分。此外，BLM的使用 直接影响用于HVAC或泵的驱动系统的效率和性能。因此，需要具有用于节能的高效率的电机，并需要能够方便和稳定地控制具有高 效率的电机的智能控制系统的开发。过去，便宜和具有简单结构的AC感应电机被用作具有高效率的电机。然而，存在 这种问题，即，由于该AC感应电机难以控制而引起不必要的过速操作和大量的电力损失。 例如，难以控制用于提供节能和方便操作条件所必需的速度。同时，AC感应电机已使用独 立逆变器，以解决这种问题。然而，独立逆变器的使用引起噪声问题，并且除速度控制之外， 由于在经济效率(能耗量与成本之比)方面的低操作效率，对提供适合于各种需要的操作 条件的程序具有限制。此夕卜，最近，已实现了使用BLM或电子整流电机(electrically commuted motor, 以下简称为‘‘ECM”)来驱动风扇的电机。然而，使用ECM来驱动风扇的电机被设计为主要用 作使用100瓦或更小来简单地驱动紧凑或低容量风扇的电机，因此，具有这样的限制，即， 它们不适合于设计为用于高容量住宅或工业目的的HVAC。同时，涉及控制用于住宅和工业目的的HVAC的ECM的设备和方法的技术公开在 第5，592，058号美国专利(以下称为“，058专利”)，申请人为William R. Archer等，名称 % "Control System and Methods for a Multi-parameter Electronically Commutated Motor”。然而，由于在’058专利公开中的用于多参数电子整流电机的控制系统和方法将AC 半波用作用于各种系统参数的输入信号，使用用于存储各种系统参数的独立可编程存储器 并单独使用复杂电路(例如，ASIC)，所述复杂电路用于连接到用于感测转子的位置的装置
6和电流控制电路，因此，，058专利具有整体系统和控制处理是复杂的问题。此外，在’ 058专利公开中的用于多参数电子整流电机的控制系统和方法中，由于 微处理器根据预存储在可编程存储器中的参数信号来控制ECM，所以当例如异常操作条件 可发生时，无法实时地正确响应。此外，在’ 058专利公开中的用于多参数电子整流电子的控制系统和方法中，可以 以无传感器方式制作用于感测转子的位置的装置。然而，在使用该无传感器方式感测转子 的位置的情况下，存在这种问题，即，ECM启动时可发生不稳定的瞬变现象，并由于对电磁噪 声的脆弱性，可发生误操作的概率高。同时，电机的传统控制系统不具有能够有效地控制用于驱动各种类型的用于HVAC 的鼓风机或风扇或者泵的系统的装置，这些装置或功能包括不规则速度控制(NRS)操作功 能、规则速度控制(RS)操作功能、恒定转矩控制功能、恒定空气流动/恒定液体流动控制功 能、远程通信和监控功能、能够使用mod总线来控制多个风扇的驱动器或泵的网络控制装 置或功能、以及能够检查用于HVAC或泵的控制系统的记录或操作状态的数据记录装置或 功能。此外，电机的传统控制系统具有这种问题，即，它们无法提供单个集成控制电路和 程序所描述的功能。上述论述提供背景信息，并不构成现有技术的承认。

发明内容
公开了一种用于控制无刷电机(BLM)的电子电路。在一些实施例中，所述电子电 路包括第一输入和第二输入，用于分别从第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器接 收第一数字位置信号和第二数字位置信号，第一霍尔效应传感器和第二霍尔效益传感器用 于检测BLM转子的角位置；第三输入，用于接收数字脉宽调制的速度控制信号；第一逻辑 门，用于产生第一驱动信号，所述第一驱动信号包括第一数字位置信号和速度控制信号的 逻辑组合，；第二逻辑门，用于产生第二驱动信号，所述第二驱动信号包括第二数字位置信 号和速度控制信号的逻辑组合，。在一些实施例中，一种用于控制无刷电机(BLM)的电子电路包括第一输入，用于 从第一传感器接收第一位置信号，所述第一传感器检测在BLM转子上的磁极的角位置，第 一位置信号具有激活周期和失活周期；第二输入，用于从第二传感器接收第二位置信号， 所述第二传感器检测在BLM转子上的磁极的角位置，第二位置信号具有激活周期和失活周 期；控制电路，用于接收第一位置信号、第二位置信号和速度控制信号，并基于第一位置信 号、第二位置信号和速度控制信号产生第一驱动信号和第二驱动信号，其中，第一驱动信号 包括与第一位置信号的失活周期对应的多个失活周期，第二驱动信号包括与第二位置信号 的失活周期对应的多个失活周期，其中，第一驱动信号还包括与第一位置信号的激活周期 对应的多个脉冲，第二驱动信号还包括与第二位置信号的激活周期对应的的多个脉冲；开 关的第一桥配置，用于接收第一驱动信号，并且用于在第一驱动信号的所述多个脉冲的每 一个脉冲期间将电源结合到第一驱动输出；开关的第二桥配置，用于接收第二驱动信号，并 且用于在第二驱动信号的所述多个脉冲的每一个脉冲期间将电源结合到第二驱动输出。公开了一种用于控制无刷电机(BLM)的电子方法。在一些实施例中，所述电子方
7法包括步骤分别从第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器接收第一数字位置信号和 第二数字位置信号，第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器用于检测在BLM转子上的 北磁极的角位置；接收脉宽调制的速度控制信号；产生第一驱动信号，所述第一驱动信号 包括第一数字位置信号和速度控制信号的逻辑组合，第一驱动信号用于控制第一组一个或 多个电源开关，所述第一组一个或多个电源开关通信地结合到第一组一个或多个BLM电磁 体；产生第二驱动信号，所述第二驱动信号包括第二数字位置信号和速度控制信号的逻辑 组合，第二驱动信号用于控制第二组一个或多个电源开关，所述第一组一个或多个电源开 关通信地结合到第二组一个或多个BLM电磁体。


图1是根据一实施例的用于控制无刷电机的控制系统的框图。图2A是在图1示出的一实施例中使用的2相和3相组合类型的无刷电机的截面 图。图2B是在图1示出的一实施例中使用的传统的2相无刷电机的截面图。图3A示出根据一些实施例的在BLM的各种相位的旋转期间在相逻辑控制电路中 的第一组示例信号波形。图3B示出根据一些实施例的在BLM的各种相位的旋转期间在相逻辑控制电路中 的第二组示例信号波形。图4A是在一些实施例中使用的第一 2相逻辑控制电路的示图。图4B示出用于控制BLM的旋转方向的逻辑开关的两个状态。图4C是在一些实施例中使用的第二 2相逻辑控制电路的示图。图5A是在一些实施例中使用的第一电源开关的详细示图。图5B示出用于将电源提供给BLM的电枢绕组的全桥电路的两个状态。图5C是在一些实施例中使用的第二电源开关的详细示图。图6是在一实施例中使用的控制系统的详细电路示图。
具体实施例方式在一些实施例中，提供了一种用于控制用于HVAC或泵的电机的控制系统，在该控 制系统中，微处理器接收控制用于HVAC或泵的电机的多个控制信号并实时控制所述多个 控制信号。在一些实施例中，提供了一种用于控制用于HVAC或泵的电机的控制系统，该控制 系统能够感测电机的负载突变从而获得稳定性，并能够保护电机和控制系统不受环境温度 的改变或电机自身的异常的温度变化的影响。此外，提供了一种用于控制用于HVAC或泵的电机的控制系统，该控制系统嵌入了 用于控制外部输入的控制系统的隔离的电源，从而无需单独的外部电源，能够容易地访问 与用于HVAC或泵的电机的主控制系统相关的各种控制命令信号。此外，在一些实施例中，提供了一种用于控制用于HVAC或泵的电机的控制系统， 该控制系统具有光隔离通信装置和可通过一个输入端口来输入用作控制电机的速度的控 制信号的DC电压信号(Vdc)或脉冲调制信号并进行处理的装置，该光隔离通信装置能够发送和接收各种控制程序数据。根据一些实施例，提供了一种用于控制用于供暖、通风和空气调节单元(HVAC)或 泵的电机的控制系统，所述控制系统包括光隔离的速度命令信号处理接口，用于控制电机 的速度的信号被输入到所述光隔离的速度命令信号处理接口，并所述光隔离的速度命令信 号处理接口输出用于控制电机2的速度的将被转换为具有特定单一频率的输出信号；通信 装置，电机的多个操作控制命令被输入到所述通信装置；光隔离的接口，分别隔离通过通 信装置输入的多个操作控制命令和用于控制电机的速度的转换的输出信号；微处理器，连 接到光隔离的接口，根据多个操作控制命令和用于控制电机的速度的转换的输出信号来输 出用于控制电机的操作的输出信号；传感器，连接到电机，用于输出电机的转子位置感测信 号；逻辑控制电路，分别连接到光隔离的接口、微处理和传感器，用于将转子位置感测信号 和用于控制电机的操作的输出信号相加；电源开关电路，被连接以将电力提供给电机；门 驱动电路，分别连接到逻辑控制电路和电源开关电路，用于驱动电源开关电路；电源装置， 分别连接到逻辑控制电路、电源开关电路和门驱动电路，用于将电力提供给逻辑控制电路、 电源开关电路和门驱动电路。实施例的各种特点提供很多优点，包括1.可实时制作用于HVAC或泵的电机所需的各种操作控制。2.显著地增强用于HVAC或泵的电机的操作效率，从而可以以低的电力消耗以及 各种智能方式操作电机。3.可以使用简单配置来实现用于HVAC或泵的电机的控制系统。4.由于用于提供外部电源的单独的嵌入电源装置包括在用于HVAC或泵的电机的 控制系统中，所以方便地使用用于HVAC或泵的电机的控制系统。5.由于各种操作数据信息(例如，在一些实施例中被用于HVAC或泵的电机的控制 系统处理的操作电流、电压、速度和温度等)可以被发送到外部系统，所以可以实时地监控 关于HVAC或泵的稳定操作的任何故障、操作效率和情况。可参照附图来清楚地理解其它特点和优点，在附图中相同或相似的标号表示相同 部件。以下，参照优选实施例和附图来更详细描述实施例。图1是根据一实施例的用于控制无刷电机的控制系统的框图；图2A是在图1示出 的一实施例中使用的2相和3相组合类型的无刷电机的截面图；图2B是在图1示出的一实 施例中使用的传统的2相无刷电机的截面图。参照图1，图2A示出的2相和3相组合型的无刷ECM或图2B示出的传统的2相无 刷ECM可被用作电机2，该电机2被用于HVAC或泵的控制系统控制。图2A示出的2相和3 相组合型的无刷ECM是2相电枢和3相转子组合的电机。更具体地，图2A示出的2相和3 相组合型的无刷ECM的具体结构和操作更详细地公开在登记日为2006年1月27日，名称 为“Brushless DC motor”的第653434号(以下称为“，434专利”)韩国专利中，该专利是 本发明人和申请人于2005年4月29日提交的第10-2005-0035861号韩国专利申请。通过 引用，’ 434专利的公开合并于此。由于一些实施例的一个目的在于提供用于控制图2A示 出的2相和3相组合类型的无刷ECM或图2B示出的传统的2相无刷ECM的控制系统，并且 图2A和图2B示出的电机是公知的，因此在本说明书中不详细描述图2A示出的2相和3相组合类型的无刷ECM和图2B示出的传统的2相无刷ECM的具体结构。此外，虽然以示例性 方式，将根据一些实施例的控制系统应用于传统的2相和3相组合型的无刷ECM和2相无 刷ECM，但是本领域技术人员可以充分地理解，根据一些实施例的控制系统可用于控制单相 ECM或普通ECM。返回参照图1，电机2可被用于驱动用于HVAC的鼓风机或风扇，或驱动泵(以下， 可将“鼓风机或风扇”和“泵”通称为“泵”)。根据一些实施例的用于控制用于泵1的电机 2的控制系统包括光隔离的速度命令信号处理接口 14，用于控制电机2的速度的信号被 输入到所述光隔离的速度命令信号处理接口 14，并且所述光隔离的速度命令信号处理接口 14输出用于控制电机2的速度的将被转换为具有特定单一频率的输出信号；通信装置13， 电机2的多个操作控制命令被输入到所述通信装置13 ；光隔离的接口 11，分别隔离通过通 信装置13输入的多个操作控制命令和用于控制电机2的速度的转换的输出信号；微处理 器10，连接到光隔离的接口 11，根据多个操作控制命令和用于控制电机2的速度的转换的 输出信号来输出用于控制电机2的操作的输出信号；传感器3，连接到电机2，用于输出电机 2的转子位置感测信号；逻辑控制电路9，分别连接到光隔离的接口 11、微处理10和传感器 3，用于将转子位置感测信号和用于控制电机2的操作的输出信号相加；电源开关电路4，被 连接以将电力提供给电机2 ；门驱动电路7，分别连接到逻辑控制电路9和电源开关电路4， 用于驱动电源开关电路4 ；电源装置5，分别连接到逻辑控制电路9、电源开关电路4和门驱 动电路7，用于将电力提供给逻辑控制电路9、电源开关电路4和门驱动电路7。以下，将更 详细描述根据一些实施例的用于控制用于泵1的电机2的控制系统的所有元件和所有元件 的协作关系。首先，根据一些实施例的用于泵1的控制系统包括光隔离的速度命令信号处理接 口 14。光隔离的速度命令信号处理接口 14连接到中央控制系统15。此外，光隔离的速度 命令信号处理接口 14可具有单独嵌入的微处理器(参照图6示出的标号146)，该单独嵌入 的微处理器输出用于控制速度的将被转换为特定单一频率(例如，根据一些实施例的80Hz 频率)并保持转换的特定频率的脉宽调制(PWM)信号。因此，光隔离的速度命令信号处理接 口 14可处理控制信号，该控制信号包括用于控制电机的速度的DV电压信号(O-IOVdc) 151 或PWM信号151以及开始信号和停止信号，所述所有信号从中央控制系统15发送或被手动 地发送。特别是，即使PWM信号151能够具有大的频率变化宽度(40Hz-120Hz)，PWM信号 151也可不考虑大的频率变化宽度(40Hz-120Hz)而提供具有特定单一频率(例如，80Hz的 恒定频率)的PWM输出信号。在这种情况下，光隔离的速度命令信号处理接口 14可通过使 用单独微处理器146(参照图6)，将用于控制速度的具有大频率变化宽度(40Hz-120Hz)的 PWM信号151转换为特定单一频率(例如，根据一些实施例的80Hz频率)。光隔离的速度 命令信号处理接口 14通过光隔离的接口 11连接到微处理器10。因此，将用于控制电机2 的速度的DC电压信号(O-IOVdc) 151和PWM信号151提供给微处理器10作为PWM信号，该 PWM信号通过光隔离的速度命令信号处理接口 14被转换为特定单一频率(例如，80Hz)(以 下称为“用于控制电机的速度的转换的输出信号151”)。此外，根据一些实施例的用于泵1的控制系统包括诸如RS485 13的通信装置。 RS485 13连接到工厂程序装置12，该工厂程序装置12包括用户可编程的预定程序。工厂 程序装置12可通过例如个人计算机(PC)被实现。包括在工厂程序装置12中的预定程序可以是包括一个或更多个操作控制命令的程序，所述操作控制命令包括与例如NRS、RS、恒 定转矩、恒定空气流动/恒定液体流动和电机2的顺时针(CW)旋转/逆时针(CCW)旋转相 关的各种操作控制命令。在可选实施例中，可由例如拨动开关通过RS485 13输入与电机2 的CW/CCW旋转相关的操作控制命令。以下，将更详细的描述根据一些实施例的操作HVAC和泵所必需的功能和程序的 具体细节。再次参照图1，可在NRS固件程序模式中执行NRS控制，在微处理10中预先确定所 述NRS固件程序模式。即，当NRS控制命令从用户可编程的工厂程序装置12通过RS485 13 和光隔离的接口 11输入到微处理器10时，微处理10被切换为在微处理10中预先确定的 NRS固件程序模式。在该NRS固件程序模式中，微处理器将PWM输出信号转换为低或零(0)， 或按恒定比率逐渐增加或逐渐减少地调制PWM输出信号的脉宽，并且切换或调制的PWM输 出信号被发送到2相逻辑控制电路9。这可能导致电机2可停止或执行NRS操作，例如，简 单速度可变化操作等。可在微处理器10中预先确定的NRS固件程序模式中执行RS控制。S卩，当RS控制 命令从用户可编程的工厂程序装置12通过RS485 13和光隔离的接口 11输入到微处理器 10时，微处理10被切换为在微处理10中预先确定的RS固件程序模式。在该RS固件程序 模式中，微处理器10比较并计算用于控制电机的速度的由光隔离的速度命令信号处理接 口 14提供的转换的输出信号151和由用于感测转子位置的传感器3感测并通过2相逻辑 控制电路9输出的输入信号31a。此后，微处理器10与比较和计算结果对应地逐渐增加或 逐渐减小地调制PWM输出信号的脉宽，以保持向电机2命令的恒定速度，并将调制的PWM输 出信号发送到2相逻辑控制电路9。因此，虽然可能发生从电源装置5提供的DC电压54的 变化或泵1的负载变化，但是电机2可以执行保持恒定旋转速度的RS操作。可在微处理10中预先确定的恒定转矩固件程序模式中执行恒定转矩控制。即，当 恒定转矩控制命令从用户可编程的工厂程序装置12通过RS485 13和光隔离的接口 11输 入到微处理器10时，微处理10被切换为在微处理10中预先确定的恒定转矩固件程序模 式。在恒定转矩固件模式中，微处理器10逐渐增加或逐渐减小地调制PWM输出信号的脉宽， 以改变电机2的速度，并且调制的PWM输出信号被发送到2相逻辑控制电路9。更详细地， 微处理10将预定电流值与电流检测电路8提供的电机2的负载电流值81进行比较。根据 比较结果，微处理器10增加或减小用于电机2的负载电流值81的PWM输出信号的脉宽，以 恒定地保持预定电流值。结果，当负载电流值81减小时，电机的速度增加直到电机2达到 恒定转矩值，而当负载电流值81增加时，电机的速度减小直到电机2达到恒定转矩值。通 过该方式，可以执行保持恒定转矩的恒定转矩操作。可在微处理10中预先确定的恒定空气流动/恒定液体流动控制固件程序模式中 执行恒定空气流动/恒定液体流动控制。即，当恒定空气流动/恒定液体流动控制命令 从用户可编程的工厂程序装置12通过RS485 13和光隔离的接口 11输入到微处理器10 时，微处理10被切换为在微处理10中预先确定的恒定空气流动/恒定液体流动控制固 件程序模式。在恒定空气流动/恒定液体流动控制固件程序模式中，根据通过工厂程序 装置12的输入确定的条件而不考虑用于控制电机的速度的转换的输出信号151，微处理 器10调制P丽输出信号，该P丽输出信号被计算为与保持恒定空气流动/恒定液体流动
11所必需的电机2的速度和电流成比例的函数值。调制的PWM输出信号发送到2相逻辑控 制电路9，从而可以执行恒定空气流动/恒定液体流动操作。与执行恒定空气流动/恒定 液体流动操作控制相关的技术更详细地公开在由本申请人与2007年11月11日提交的名 禾尔为"Apparatus to control a multi programmable constant air flow with speed controllable brushless motor”的第10-2007-0122264号韩国专利申请中。通过引用，第 10-2007-0122264号韩国专利申请的公开合并于此。同时，根据一些实施例的用于控制泵1的控制系统包括微处理器10。从用于感测 转子位置的传感器3感测的位置信号31输入到2相逻辑控制电路9，然后，2相逻辑控制电 路9将旋转速度的输入信号31a输出到微处理器10。微处理器10可使用旋转速度的输入 信号31a来计算电机2的RPM。微处理器10还通过电源开关电路4和17以及电流检测电 路8接收电机2的负载电流信号，并计算电机2的负载电流值。此外，微处理器10具有控 制程序，其中，该控制程序根据从光隔离的速度命令信号处理接口 14提供的用于控制电机 的速度的转换的输出信号151 (—般为80Hz)的调制率，以电机在0-5%的调制率停止并在 5-100%的调制率按照变换的速度进行操作的方式，使电机2进行操作。为了该目的，微处 理10还将可改变电机2的速度的PWM输出信号(频率20KHz或更大)输出到2相逻辑控 制电路9。此外，微处理器10可接收由温度检测传感器16检测的电机2的温度信号，并且 当检测的温度变为恒定温度值或更大时，微处理器10使电机2停止操作或减小电机2的速 度。此外，微处理10可接收从电源装置5提供的并由电压检测电路17检测的DC电压54， 并且当接收的DC电压54变得比预定电压值高或低时，微处理器10使电机2停止操作或产 生警告信号。此外，微处理器10可具有这种固件程序，即，在微处理器10通过单独地或综 合地确定电机2的操作速度、电流、电压和温度等来确定异常操作情况的情况下，该固件程 序可输出用于驱动继电器开关18的输出信号以通知外部用户异常操作情况。此外，根据一些实施例的用于控制泵1的控制系统包括2相逻辑控制电路9。2相 逻辑控制电路9连接到门驱动电路7。门驱动电路7连接到电源开关4，并且可以驱动电源 开关4。电源开关4连接到电机2，并以切换方式将从电源装置5提供的DC电压54提供给 电机线圈(0A, 0B )(参照图2)。2相逻辑控制电路9将从用于感测转子的位置的霍尔 传感器输出的转子位置感测信号31与从微处理器10提供的具有20KHz或更大的频率的 PWM输出信号相加。2相逻辑控制电路9还具有逻辑开关电路，该逻辑开关电路可切换电机 线圈0A和0B或根据通过光隔离的接口 11输入的CW命令信号或CCW命令信号以保持切换 电机2的旋转方向，从而可以切换电机2的旋转方向。此外，根据一些实施例的用于控制泵1的控制系统包括提供电力的电源装置5。电 源装置5整流从外部输入的AC电压，并将产生的DC电压54提供给电源开关电路4。电源 装置5还将由在电源装置5中的嵌入式DC-DC变换装置(未示出)降压的DC 12-15V的门 驱动电压53提供给门驱动电路7。此外，电源装置5将DC 12-15V的门驱动电压53提供给 2相逻辑控制电路9。同时，根据一些实施例的用于控制泵1的控制系统可包括与AC电压 的输入分离地嵌入的隔离的DC-DC电源装置6。由隔离的DC-DC电源装置6输出的DC 12V 的电压通过光隔离的接口 11用作外部主系统控制14或诸如RS485的通信装置的电源。嵌 入式隔离的DC-DC电源装置6构成与根据一些实施例的用于控制泵1的控制系统的电源装 置5电隔离的单独电源装置。S卩，由于根据一些实施例的诸如隔离的DC-DC电源装置的嵌入的电源装置提供与根据一些实施例的用于控制泵1的控制系统的电源装置5隔离的单独 电力，所以不需要用于访问外部控制装置或系统的电信号的单独外部隔离的电源。以下，将更详细描述使用根据一些实施例的用于控制泵1的控制系统的情况下的 各种优点。操作HVAC或泵的设备可在各种室内或室外环境中使用，并通常要求在具有大 约-40°C至60°C的宽范围的温度被稳定地操作。此外，用于HVAC或泵的电机2达到过热条 件，通过在电机2的故障发生之前，在安全模式下将电机2切换为以低速操作，来使得系统 不应被停止。为了执行功能以满足上述的要求，根据一些实施例的控制系统包括具有特定 算法程序的微处理器10以及连接到微处理10的温度检测传感器16。由温度检测传感器 16检测的电机2的温度值变为预定的稳定的温度值或更大，微处理器10使用具有特定算法 的程序，将电机2的旋转速度或输出减少为其最大值的40%至50%。此外，当有温度检测 传感器16检测的电机2的温度值返回到正常温度时，微处理器10使用具有特定算法的程 序，将电机2的旋转速度或输出逐渐地增加到电机2的初始的预定速度或输出。此外，在驱动泵1的情况下，可发生异常情况，所述异常情况可包括这样的情况， 例如，特别是在游泳池的情况下，泵循环器被突然阻塞，或人的身体部分被吸入到泵吸入口 等。在这些情况下，非常危险的异常情况可导致泵的故障，或人身的损害或死亡。当这种异 常情况发生时，虽然电机2的负载电流突然增加而电机2的速度减小，或者电机2的负载电 流显著减小而电机2的速度增加。用于一些实施例的控制系统的微处理器10接收负载电 流81的检测信号、转子位置信号31、从温度检测传感器16输出的电机2的检测的温度信号 和从电压检测电路17输出的DC电压54的电压变化检测信号，并将这些信号与其对应的预 定标准值或正常值进行比较和计算。因此，当在电机的正常操作期间，电机的操作条件突然 改变时(即，异常情况发生时)，微处理器10根据比较和计算的值将可变PWM输出信号提供 给2相逻辑控制电路9，从而微处理器10在短的时间段内将电机2切换为停止或以最低操 作输出条件而操作。相逻辑(phase logic)控制电路图3A示出在图2A示出的BLM转子的不同角相位的旋转期间，在相逻辑控制电路 9中的各种信号的示例波形。对每个波形(通过垂直虚线)描绘了多个不同的段。每个段 表示图2A示出的BLM的转子的特定量的角旋转。例如，每个波形的第一段(从左至右)与 沿顺时针方向的0° -30°的角旋转对应(例如，图2A中的转子的位置表示0°开始点)。 按相似的方式，每个波形的第二段与沿顺时针方向的30° -60°的角旋转对应，诸如此类， 每个顺序描绘的段以30°增加。信号"φΑ"由波形302表示。如图2Α所示，φΑ是位于BLM上的霍尔效应传感器的 输出，从而监控转子的旋转位置并控制在电枢中的φΑ线圈的激励。例如，在一些实施例中， 该霍尔效应传感器位于在电枢中的φΑ线圈的附近，但是，该霍尔效应传感器还可位于其它 位置。信号"φΒ”由波形306表示。φΒ是位于BLM上的霍尔效应传感器的输出，从而监控转 子的旋转位置并控制在电枢中的φΒ线圈的激活。例如，在一些实施例中，该霍尔效应传感 器位于在电枢中的φΒ线圈的附近，但是，该霍尔效应传感器还可位于其它位置。如图3Α所 示，在一些实施例中，霍尔效应传感器输出数字信号。例如，霍尔效应传感器可在存在来自 北磁极的场的情况下输出第一电压，而在存在来自南磁极的场的情况下输出第二电压。在
13一些实施例中，两个霍尔效应传感器用于感测转子的位置。然而，在其它实施例中，可使用 不同数量的霍尔效应传感器或其它装置来检测转子的位置。在图2A示出的BLM实施例中，转子具有六个磁极。这样，每个北磁极(N)与相邻 的北磁极分离120°，每个南磁极(S)与相邻的南磁极分离120°。北磁极和南磁极以交 替的方式布置，从而每个北磁极从相邻的南磁极分离60°。通过该布置，在一些实施例中， 120°的旋转与来自霍尔效应传感器的输出φΑ和φΒ中的每一个的一个周期对应。例如，如 果北磁极从相邻一个霍尔效应传感器开始，则该传感器的输出可以是“低”或“失活”。然 而，在120°的角旋转期间，南磁极将通过相邻的传感器，在该期间该传感器的输出可跃迁 (transition)到“高”或“激活”，随后引起该传感器的输出返回跃迁到低的南磁极通过该传 感器。在一些实施例中，“激活”还可被用于指示“低”周期，而失活被用于指示“高”周期。 例如，在数字信号的情况下，“激活”和“失活”周期可简单用于指示数字信号的交替状态。 在一些情况下，如在此描述的，“激活”周期可指示信号与速度控制PWM信号114相关联地跳 动(或如在此描述的，如果与速度控制信号逻辑地组合，则与速度控制脉冲相关联地跳动) 的间隔，而“失活”周期可指示不与速度控制PWM信号114相关联地跳动(如在此描述的， 如果与速度控制信号逻辑地组合，则不与速度控制信号相关联地跳动)的间隔。如可从图3A看出，在一些实施例中，φΑ信号和φΒ信号彼此相移90°，其与30° 的转子旋转对应。在一些实施例中，霍尔效应传感器在北磁极存在时输出“高”或“激活” 值，在南磁极存在时输出“低”或“失活”值，当然反之也是可以的。根据例如使用的霍尔效 应传感器的类型，还可以使用其它配置。此外，高值和低值可被互换。在图3Α中，在信号波形φΑ 302和φΒ 306下面，示出了 BLM的转子和定子的一系 列示图表示310、312、314、316和318。这些示图中的每一个表示BLM在描绘的旋转相位中 的一个期间的状态。例如，示图310表示转子从0° -30°旋转时的BLM的状态。通过用于 北磁极的粗体字“N”或用于南磁极的粗体字“S”来表示转子的每个磁极。以相似的方式(但 不是粗字体)表示在定子中的电磁体的状态，其中，φΑΙ和φΑ2是φΑ组的第一电磁体和第 二电磁体，φΒΙ和φΒ2是φΒ组的第一电磁体和第二电磁体。示图312、314、316和318表示 在随后的30°旋转角相位期间的BLM的状态。如示图310和312所示，在0° -60°的转子的旋转期间，定子的磁极φΑΙ被激励 为北磁极。在旋转60°之后，通过磁极φΑΙ的电流被倒转，从而创建南磁极。可对在定子中 的每个电磁体注意到相似的方式，其中，每旋转60°，每个电磁体的极性被倒转。可从示图 310、312、314、316和318看出，这种模式创建与转子的磁体相互作用的磁场以引起旋转力， 其中，定子中的电磁体根据该模式被激励。此外，φΑ线圈和φΒ线圈的跃迁被偏移90°，其 与30°角转子旋转对应。该偏移的方向是时间上向前还是向后确定转子沿顺时针方式旋转 还是沿逆时针方式旋转。相逻辑电路9接收从霍尔效应传感器输出的φΑ和φΒ输出作为输入。通常， 相逻辑电路9基于这些输入创建输出信号，该输出信号用于通过定子电磁体(艮口， φΑΙ、φΑ2、φΒΙ和φΒ2 )来适当地对激励电流的时序和方向进行定相，以实现转子旋 转。例如，对于图2Α示出的BLM，相逻辑电路9针对转子的60°角旋转，激励φΑ电磁体中 的一个来用作北磁极，而另一个被激励为南磁极(例如，通过相反地弯曲两个φΑ电磁体)。相似地，相逻辑电路9针对60°的角旋转，激励φΒ电磁体中的一个以用作北磁极，而另一 个被激励为南磁极(例如，通过相反地弯曲两个φΒ电磁体)，但是角旋转的60°周期与φΑ 电磁体的信号具有90°相差(与转子的30°角旋转对应)。这可从参照图3Α中示图310、 312、314、316和318看出。每个60°角旋转周期之后，φΑ电磁体的磁极被切换，φΒ电磁体 的磁极被切换。相逻辑电路9还接收从微处理器10输入的PWM速度控制。在一些实施例中，PWM输 入信号用于创建激励定子的每个电磁体的脉冲序列。激励电磁体的脉冲的占空比可变化， 从而改变通过每个电磁体的平均电流，由此改变每个电磁体施加的旋转力和转子的旋转速 度。如在此描述的，微处理器10可基于与例如BLM的速度、转矩或温度相关的输入来控制 PWM信号320的占空比。图4Α是在一些实施例中使用的相逻辑控制电路9的示图。示出的相逻辑控制电 路可被用于例如控制诸如图2Α的(2相电枢和3相转子组合的)2+3电机和图2Β的2相电 机的BLM。参照图4Α，相逻辑控制电路9从两个霍尔效应传感器(Η1、Η2)接收输入。来自 两个霍尔效应传感器的这些输入是在图3Α中分别示出为波形302和306的φΑ和φΒ。φΑ 和φΒ信号每个通过反相器，产生作为φΑ和φΒ的逻辑补(logical complement)并分别由 波形304和308表示的波形ApA和ΑρΒ。具体地，φΑ通过反相器118以创建/φΑ，而初始φΑ 信号通过反相器116和117的串联组合而在数字φΑ信号中没有改变。以相似的方式，φΒ 信号通过反相器119、120和121被转换为φΒ信号及其补ApB信号。在一些实施例中，可省 略反相器116、117、119和120。此外，在一些实施例中，可以以不同的方式获得φΑ和φΒ信 号的补，或者可使用位于BLM上的一个或更多个附加霍尔效应传感器来从BLM直接感测到 φΑ和φΒ信号的补。在一些实施例中，φΑ、/φΑ、φΒ和/φΒ信号与PWM速度控制信号114逻辑地组 合。例如，在一些实施例中，执行布尔逻辑运算，以将φΑ、/φΑ, φΒ和/φΒ信号中的每一个 与PWM速度控制信号114单独地或共同地进行组合。可使用例如AND、OR、NOR、NAND和/或 XOR门或者及其组合来形成布尔逻辑运算。在图4A示出的一些实施例中，φΑ、/φΑ, φΒ 和/φΒ信号输入到逻辑AND门124-127的第一输入端口。AND门124-127中的每一个的第 二输入端口接收从微处理器110在端口 114输入到相逻辑控制电路9的PWM速度控制信 号。在图3A中，PWM信号由波形320表示。响应于在此描述的输入信号，微处理器10可改 变PWM信号的占空比，以改变BLM的旋转速度。在一些实施例中，PWM信号的频率是20KHz 或更大。然而，在其它实施例中，PWM信号的频率可小于20KHz。应该理解，图3A不意图相 对于来自霍尔效应传感器的φΑ信号302和φΒ信号306规定PWM信号320的任何具体频率。来自AND门的输出分别是信号A、X、B和i。信号A由图3Α中的波形322表示。如 示出的，每当φΑ和PWM信号二者为“高”时信号A是“高”。相似地，信号X、B和云分别由波 形324,326和328表示。信号Α、Χ工和§中的每一个输入到四行逻辑开关(four-row logic switch) 128。 四行逻辑开关128可由例如从飞利浦半导体可获得的74HC241IC来实现。四行逻辑开关 128具有由来自微处理器10的F/R_CTRL信号控制的两个状态。如在此描述的，F/R_CTRL 信号控制BLM的转子沿顺时针方式旋转还是逆时针方式旋转。图4B中示出了四行逻辑开
15关128的两个状态。图4B示出在第一状态时和在第二状态时的逻辑开关28的一半。在第 一状态下，逻辑开关的上半部的上部输入(即，雨AND门124的输出相关联的输入)结合到 上部输出，而逻辑开关的上半部的下部输入(即，与AND门125的输出相关联的输入)结合 到下部输出。如在此描述的，逻辑开关的输出用于控制顺序驱动BLM定子的电枢线圈的门 驱动电路7和电源开关4。当F/R_CTRL信号被操作以将逻辑开关128置于第二状态时，逻辑开关的上半部的 上部输入(即，与AND门124的输出相关联的输入)结合到下部输出，而逻辑电路的上半部 的下部输入(即，与AND门125的输出相关联的输入)结合到上部输出。该倒转引起电枢 的φΑ和φΒ绕组之间的相移被倒转，导致电机的旋转方向的倒转。从相逻辑控制电路9输出信号A、X、B和云。由第二组反相器门129-132形成信号 Α、Χ、Β和i中的每一个的补，并且还被输出。因此，相逻辑电路9的输出是Α、Χ、Β*§，这些 信号的补是/Α、/Χ、/Β和/§。然后，这些信号传递到门驱动电路7。此外，在一些实施例中， 相逻辑控制电路9在端口 93具有输出信号M_SENSE_A，在端口 94具有输出信号M_SENSE_B。 这些信号与来自霍尔效应传感器3的输出对应，并且可被微处理器10使用以获得BLM的转 子的旋转速度。在其它实施例中，这些信号直接从霍尔效应传感器输入到微处理器10。此 外，在一些实施例中，其它装置可被用于获得BLM的转子的旋转速度。图4C示出包括时间延迟逻辑的相逻辑控制电路9的第二实施例。在图4C中，与 图4A —样，相逻辑控制电路9从第一和第二霍尔效应传感器3接收输入。相逻辑控制电路 9还包括反相器116-121、PWM信号114、逻辑AND门124-127和四行逻辑开关128。这些部 件中的每一个在图4C示出的相逻辑控制电路9中具有的功能与参照图4A在此描述的这些 部件中的每一个的功能相似。此外，图4C的相逻辑控制电路9包括逻辑XOR门115、脉冲产 生器122、123和逻辑AND门151-154。逻辑XOR门115从霍尔效应传感器接收信号φΑ和φΒ作为输入。逻辑XOR门115 的输出与脉冲产生器122、123的输入相关联。在一些实施例中，逻辑XOR门115的输出是倍 频的、可以相移的φΑ和φΒ转子位置信号。脉冲产生器可由从飞利浦半导体获得的74HC123 IC来实现。第一脉冲产生器122的输出与逻辑AND门151、152中的每一个的输入相关联。 相似地，第二脉冲产生器123的输出与逻辑AND门153、154中的每一个的输入相关联。逻 辑AND门151-154的输出与四行逻辑开关128的输入相关联，四行逻辑开关128的输出中 的每一个与P丽信号114通过逻辑AND门124-127进行AND操作。图3B示出来自图4C示出的相逻辑控制电路9的一组示例波形。波形91和92分 别表示霍尔效应传感器信号输入φΑ和φΒ。如在此描述的，在一些实施例中，φΑ信号和φΒ 信号是相互90°的异相(与图2Α的2+3BLM的转子的30°角旋转对应)。每当φΑ或φΒ为 高而不是二者为高时，EXOR信号113为高。EXOR信号113输入到脉冲产生器122、123，脉 冲产生器122、123分别具有输出Ql 133和Q2 134。如图3Β示出，在一些实施例中，响应 于EXOR信号113的跃迁边沿，脉冲产生器122、123产生高或低脉冲。例如，响应于EXOR信 号113的正跃迁或上升沿，第一脉冲产生器122产生低脉冲，并且响应于EXOR信号113的 负跃迁或下降沿，第二脉冲产生器123产生低脉冲。在一些实施例中，第一脉冲产生器122 和第二脉冲产生器123产生的低脉冲的持续期间在大约200us至大约600us范围内，当然 其它持续时间也可以并且可在一些实施例中具有优点。在一些实施例中，可改变脉冲产生
16器122、123的参数来控制跃迁周期的宽度。脉冲产生器122、123产生的脉冲的一个目的在 于，创建用于控制开关的第一全桥配置和第二全桥配置的信号之间的跃迁周期，从而减小 电机的用于旋转磁场的先前上升和先前降低而引起的反向EMF和反向转矩。此外，如在此 描述的，跃迁周期有助于避免全桥中的短路故障情况。跃迁周期还可改善正向EMF和/或 避免磁深损耗点(magnetic deep loss point)。虽然图4C示出用于执行这些功能的电路 的一个实施例，但是可以通过不同的电路或在电路的信号流的不同位置或二者，来执行这 些功能。在一些实施例中，第一脉冲产生器122和第二脉冲产生器123产生的脉冲的长度 小于EXOR信号113的周期的大约1/4，或者小于EXOR信号113的周期的大约1/8、或小于 大约1/16。在一些实施例中，跃迁周期适当地大于用于驱动BLM的电磁体的电源开关的调 节时间(settling time)。如图4C所示，使用逻辑AND门151-154，将第一脉冲产生器122和第二脉冲产生器 123的输出与φΑ、/φΑ、φΒ和ApB信号进行AND运算。逻辑AND门信号151-154的输出 是A，信号99、刀信号100、B，信号101和f信号102。A，信号99总体上与φΑ信号91对 应，但是具有已缩短了由脉冲产生器122产生的脉冲的宽度的激活周期。X7信号100总体 上与/φΑ信号96对应，但是，再次地，具有已缩短了由脉冲产生器122产生的脉冲的宽度的 激活周期。对于针对φΒ信号92和ApB信号98的B’信号101和互信号102，也是如此。如 图3Β所示，XOR门115、脉冲产生器122、123和AND门151-154在时间上间隔例如转子位置 信号φΑ及其逻辑补的激活周期。对于在时间上间隔转子位置信号φΒ及其逻辑补的激活周 期，也是如此。如在此描述的，这导致图3Β的41-42 (PWM)和43-44 (PWM)标出的信号中的 正向极性和反向极性时间上的间隔。通过四行逻辑开关128将Α，信号99、刀信号100、Β，信号101和P信号102发送 到逻辑AND门124-127。然后，如在此描述的，PWM信号114通过逻辑AND门124-127与这 些信号中的每一个进行AND运算，以创建脉冲序列。最终，如在此描述的，这些信号控制全 桥开关(即，F1-F8)的第一配置和第二配置，其中，所述全桥开关驱动BLM的电磁体。虽然图4A和图4C中的每一个示出了使用逻辑AND门(例如，124-127)将速度控 制PWM信号114与BLM转子位置信号φΑ和φΒ进行逻辑组合，但是还可使用其它类型的逻 辑门。例如，在一些实施例中，图4Α和图4C的逻辑AND门124-127可被逻辑NOR门替代。 在这些实施例中，例如，每当信号φΑ和φΒ分别为低时，与PWM信号114对应的正脉冲构成 信号A和B，并且每当信号φΑ和φΒ分别为高时，信号A和B为低。此外，在一些实施例中， 逻辑AND门124-127可被逻辑OR门或逻辑NAND门替换。在这些实施例中，例如，信号A和 B由与PWM信号114对应的负脉冲的间隔构成。如使用AND门或NOR门的情况一样，脉冲的 这些间隔由高信号间隔分离，而不是低信号间隔。可使用逻辑门的其它类型和/或组合，以 将转子位置信号φΑ和φΒ与速度控制PWM信号114进行组合。根据在给定实施例中使用的特定逻辑门，门驱动电路(例如，门专用IC71-74)可 需要修改(例如，以补偿由高间隔而不是低间隔产生的脉冲间隔，如图4Α和图4C的示出的 实施例一样)，以使用由转子位置信号和速度控制PWM信号的逻辑组合产生的驱动信号来 适当地控制电源开关。然而，本领域普通技术人员可基于在此提供的公开执行这些修改。在一些实施例中，相逻辑控制电路9被实现为单个集成电路或芯片，例如，专用集成电路(ASIC)。例如，图4C中所示的所有电路可被实现为单个集成电路。在一些实施例 中，不包括四行逻辑开关128和/或脉冲产生器122、123的相逻辑控制电路9被实现为单 个集成电路或芯片，例如专用集成电路(ASIC)。在BLM电路的一些实施例中，相逻辑控制电 路和门驱动电路被实现为单个集成电路或芯片，例如，专用集成电路(ASIC)。门驱动电路来自相逻辑电路9的输出k、~K、B和云及其补/Α、/Χ、/B和/云传递到作为相逻辑 电路9和电源开关4的两个单独全桥配置之间的接口的门驱动电路7，所述电源开关4的两 个单独全桥配置驱动BLM的φΑ和φΒ电磁体。虽然信号k、j、B和g及其补/A、/X、/B和/§ 物理地传递到门驱动电路7并被认为是驱动信号，但是在图4A和图4C中的各种不同点处 的信号可同样被认为是驱动信号。门驱动电路7和电源开关4在图5A中示出。参照图4A 和图5A，2相逻辑控制电路9的输出105、106、107和108分别连接到用于驱动全桥开关Fl、 F2、F3和F4的第一专用门IC 71、73，所述全桥开关F1、F2、F3和F4激励CpA电磁体(例如， 图2A中示出的电磁体)，而输出109、1110、111和112分别连接到用于驱动φΒ电磁体(例 如，图2Α中示出的电磁体)的全桥开关F5、F6、F7和F8的第二专用门IC 72、74。所述门 专用 IC 可从 International Recitifier 可获得的 IRS2106 IC 来实现。在一些实施例中，F1-F8中的每一个是场效应晶体管(FET)。然而，例如，还可使 用其它类型的开关装置，例如，绝缘栅双极型晶体管。开关F1-F4布置在驱动φΑ电磁体的 第一全桥配置中，而开关F5-F8布置在驱动φΒ电磁体的第二全桥配置中。在其它实施例 中，可使用开关的半桥配置。相逻辑控制电路9的输出105、106、107和108切换第一全桥 (F1-F4)，相逻辑控制电路9的输出109、110、111和112切换第二全桥(F5-F8)。输出41、 42被提供给φΑ电枢绕组，而输出43、44提供给φΒ电枢绕组。这些输出以在此描述的方式 驱动BLM。BLM可由2相和3相组合型无刷BLM(图2Α)或传统2相无刷BLM(图2Β)来实 现。图5Β示出用于将电源提供给BLM的电枢绕组的全桥电路中的一个全桥电路的两 个状态。例如，如图5Β所示，信号A、X、/A和/X通过门驱动电路7来控制包括F1-F4的开 关的全桥布置。信号A和X作为波形322和324示出在图3中。而信号/A和/X没有明确地 在图3中示出，信号/A和/K是信号A和X的补，并且可以从波形322和324容易地推导。信 号A、X、/A和/X以这种方式结合到门驱动电路7和电源开关4，从而第一全桥的开关F1-F4 在图5B中示出的两个状态之间交替。例如，在第一状态下，全桥允许电流沿第一方向从电 源流动到φΑ电磁体。相反地，当全桥F1-F4在第二状态中时，电流被允许沿第二方向从电 源流动到φΑ电磁体。电流方向的这种倒转将倒转在定子中的φΑ电磁体的磁极性。信号B、 B、/B和/云以相似的方式控制第二全桥的开关F5-F8。如在此描述，在图2Α示出的BLM的一些实施例中，转子的每60°角旋转使得φΑ 电磁体的磁极性被切换。对φΒ电磁体也是如此，但是相对于φΑ电磁体具有90°时序相差 (与转子的30°角旋转对应)。然而，应该理解，图4Α、图4C、图5Α和图5C示出的相控制逻 辑9、门驱动电路7和电源开关4还可被用于不同BLM，例如，图2Β示出的2相电机。当用 于图2Β示出的2相电机时，来自霍尔效应传感器的输入信号多少有些变化(例如，其频率、 相位关系等)，其原因在于转子的磁极之间的不同角度关系，其会影响φΑ和φΒ电磁体的激 励。然而，用于控制图2Β的BLM的电路本身可以与已描述的用于控制图2Α的BLM的电路基本相同。在一些实施例中，信号六、1、/^、/^、§、邝和/1中的每一个由脉冲序列构成。 这些脉冲的占空比根据PWM信号320的占空比而变化。如在此描述的，作为控制转子的旋 转速度的方式，这些脉冲的占空比可变化，以改变通过BLM的电枢绕组的平均电流。图5C示出由图4C的相逻辑控制电路9控制的门驱动电路7和电源开关4。与针 对图5A在此描述的类似地，门专用IC 71-74和电源开关F1-F8进行操作。图3B示出作为 波形41-42(PWM)的开关的第一全桥的输出。该信号由正电压脉冲的序列构成，该正电压脉 冲的序列使用沿第一方向的电流激励BLM的电磁体。正脉冲之后跟随使用脉冲产生器122 创建的低电压(例如，零电压)跃迁周期。在一些实施例中，跃迁周期适当地大于电源开关 的调节时间，从而提供在全桥中关闭一对开关并开启另一对开关之间的充分的安全裕度。 安全裕度避免从正电压电源到负电压电源的直接通路的故障情形的存在。然后，跃迁周期 被负电压脉冲序列跟随，该负电压脉冲序列使用沿与第一方向相反的第二方向的电流激励 BLM的电磁体。这些负脉冲被其它跃迁周期和正脉冲的其它序列等跟随。开关(F5-F8)的第 二全桥配置的输出与图3B示出的相似，作为波形43-44(PWM)。如在此描述的，在一些实施 例中，开关的第二全桥配置的输出相对于开关的第一全桥配置的输出有90°相差(与BLM 的转子的30°角旋转对应)。图6是在一些实施例中使用的控制系统的详细电路示图。参照图1和图6，来自存储预定的数据的工厂程序装置12的多个操作控制命令的 预定数据输入到一些实施例的RS485 13。RS485 13包括RS485通信IC芯片131，该RS485 通信IC芯片131具有能够与工厂程序装置12通信的发送线12T和接收线12R。RS485 13的 发送输出和接收输出以及信号控制(CTR)输出分别通过光隔离的耦合器13T、13R和13CTR 输入到微处理器10。开关103S是用于通过简单开_关操作来改变电机2的旋转方向的装 置并连接到地。高(H)或低(L)信号1031被该开关103S通过光隔离的耦合器lib输入到 微处理器10。H或L信号1031在操作期间被输入，微处理器10等待特定时间段直到识别 出电机2的旋转完全停止。此后，微处理器10将用于切换旋转方向的控制信号作为切换输 入103发送到2相逻辑控制电路9。同时，施加到电机2的DC电压+Vm被在电压检测电路17中的电阻器171和电阻 器172分压。分压再次被电容器173平滑，平滑的电压输入到微处理器10。电阻器83连接 在电源开关电路4与地电压-Vm之间。与流入到电源开关4的电流值成比例的跨电阻器83 两端的电压通过积分滤波电路84、85和86，并输入到电压比较放大器81。电压比较放大器 81的输出被输入到微处理器10，然后微处理器10计算电机2的负载电流值。可由用于输出与温度成比例的电压信号的晶体管或热敏电阻实现的温度检测传 感器16可安装在电机2的机壳或电枢上。温度检测传感器16的输出信号输入到微处理器 10，微处理器10可将用于指示电机2的异常情况的信号发送到继电器开关18。继电器开关 18可由以开关的方式切换电路的触点的开关来实现。微处理器10还将电机2的旋转速度 数据信号Ilc通过光隔离的耦合器Ila发送到中央控制系统15的连接端口 152。在一些实施例中，来自中央控制系统15的用于控制电机2的速度的DC电压信号 (O-IOVdc) 151或PWM信号151中的任意一个通过一个端口输入到光隔离的速度控制信号处 理接口 14。在用于控制电机2的速度的DC电压信号(O-IOVdc) 151被输入的情况下，用于控制电机2的速度的DC电压信号(O-IOVdc) 151通过线性放大器141被发送到微处理器10 的输入PB2。在用于控制电机2的速度的PWM信号151被输入的情况下，用于控制电机2的 速度的PWM信号151通过晶体管142输出，然后通过每个由电容器143和电阻器144构成 的差分电路142、143和144，然后被发送到第二微处理器146的输入PB1。因此，一些实施 例的光隔离的速度命令信号处理接口 14可分别处理用于控制电机2的速度的DC电压信号 (O-IOVdc) 151和PWM信号151。为此，第二微处理器146包括具有算法的程序，其中，在用 于控制电机2的速度的DC电压信号(O-IOVdc) 151的情况下，该第二微处理器146输出具 有特定频率(例如，80Hz)的P丽输出信号，该PWM输出信号的宽度与具有O-IOVdc的范围 的电压率(0-100% )成比例地被精确地调制，而在用于控制电机2的速度的PWM信号151 的情况下，该第二微处理器146输出具有特定频率(例如，80Hz)的PWM输出信号，该PWM输 出信号的宽度与脉宽调制率(0-100% )成比例地被精确地调制。第二微处理器146的输出 通过光隔离器的耦合器145连接到微处理器10的80Hz_PWM_IN。在根据一些实施例的在泵的电机2的控制系统中使用的微处理器10和逻辑控制 电路9中，不仅当控制电机2时所需的各种操作可如上详细描述地被选择，而且与被微处理 器10处理的操作电流、电压、速度和温度相关的数据信息可以通过连接到微处理器10的 RS485 13或单独通信装置被发送到外部系统(例如，监视器、个人计算机或数据记录装置 等)。结果，可以记录上述的与操作相关的数据信息，从而可以通过24小时分析操作情况来 实时地监控关于HVAC或泵的稳定操作的任何故障、操作效率和情况。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对在此描述和示出的结构和方法进行各种 修改，上述描述中包含的或附图中示出的所有内容应理解为示意性而不是限制性的。因此， 本发明的宽度和范围不应局限于上述示例性实施例的任意一个，而是本发明的宽度和范围 仅由权利要求及其等同物来限定。
权利要求
一种用于控制无刷电机BLM的电子电路，所述电子电路包括第一输入和第二输入，用于分别从第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器接收第一数字位置信号和第二数字位置信号，第一霍尔效应传感器和第二霍尔效益传感器用于检测BLM转子的角位置；第三输入，用于接收数字脉宽调制的速度控制信号；第一逻辑门，用于产生第一驱动信号，所述第一驱动信号包括第一数字位置信号和所述速度控制信号的布尔逻辑组合，所述第一驱动信号用于控制与多个第一BLM电磁体通信地结合的电源开关的第一全桥配置；和第二逻辑门，用于产生第二驱动信号，所述第二驱动信号包括第二数字位置信号和所述速度控制信号的布尔逻辑组合，所述第二驱动信号用于控制与多个第二BLM电磁体通信地结合的电源开关的第二全桥配置。
2.如权利要求1所述的电子电路，其中，第一逻辑门包括第一逻辑AND门，第二逻辑门 包括第二逻辑AND门，其中，第一驱动信号包括第一速度位置信号和所述速度控制信号的 逻辑AND组合，其中，第二驱动信号包括第二数字位置信号和所述速度控制信号的逻辑AND 组合。
3 .如权利要求2所述的电子电路，还包括第一逻辑反相器门，用于产生第一数字位置信号的逻辑补；第二逻辑反相器门，用于产生第二数字位置信号的逻辑补；第三逻辑AND门，用于产生第三驱动信号，所述第三驱动信号包括第一数字位置信号 的逻辑补和所述速度控制信号的逻辑AND组合；第四逻辑AND门，用于产生第四驱动信号，所述第四驱动信号包括第二数字位置信号 的逻辑补和所述速度控制信号的逻辑AND组合。
4.如权利要求3所述的电子电路，还包括电源开关的第一全桥配置，用于响应于第一驱动信号和第三驱动信号，驱动所述多个 第一 BLM电磁体；电源开关的第二全桥配置，用于响应于第二驱动信号和第四驱动信号，驱动所述多个 第二 BLM电磁体。
5.如权利要求4所述的电子电路，其中，第一驱动信号与第二驱动信号的相差为90°。
6.如权利要求5所述的电子电路，还包括转子方向反转开关，用于将第一驱动信号与 开关的第一全桥配置的连接和第三驱动信号与开关的第一全桥配置的连接进行调换。
7.如权利要求4所述的电子电路，其中，在第一驱动信号的激活周期期间第一驱动信 号驱动开关的第一全桥配置，其中，在第三驱动信号的激活周期期间第三驱动信号驱动开 关的第一全桥配置，所述第一驱动信号的所述激活周期与所述第三驱动信号的失活周期对 应，所述第三驱动信号的所述激活周期与所述第一驱动信号的失活周期对应，所述电子电路还包括用于将所述第一驱动信号的激活周期的结束与所述第三驱动信 号的激活周期的开始在时间上隔开的电路。
8.一种用于控制无刷电机BLM的电子电路，所述电子电路包括第一输入，用于从第一传感器接收第一位置信号，所述第一传感器检测在BLM转子上 的磁极的角位置，第一位置信号具有激活周期和失活周期；第二输入，用于从第二传感器接收第二位置信号，所述第二传感器检测在BLM转子上 的磁极的角位置，第二位置信号具有激活周期和失活周期；控制电路，用于接收第一位置信号、第二位置信号和速度控制信号，并基于第一位置信 号、第二位置信号和速度控制信号产生第一驱动信号和第二驱动信号，其中，第一驱动信号 包括与第一位置信号的失活周期对应的多个失活周期，第二驱动信号包括与第二位置信号 的失活周期对应的多个失活周期，其中，第一驱动信号还包括与第一位置信号的激活周期 对应的多个脉冲，第二驱动信号还包括与第二位置信号的激活周期对应的多个脉冲；开关的第一桥配置，用于接收第一驱动信号，并且用于在第一驱动信号的所述多个脉 冲的每一个脉冲期间将电源结合到第一驱动输出；开关的第二桥配置，用于接收第二驱动信号，并且用于在第二驱动信号的所述多个脉 冲的每一个脉冲期间将电源结合到第二驱动输出。
9.如权利要求8所述的电子电路，其中，速度控制信号包括脉宽调制PWM信号。
10.如权利要求9所述的电子电路，其中，PWM信号的占空比控制BLM转子的旋转速度。
11.如权利要求8所述的电子电路，其中，开关的第一桥配置和第二桥配置包括开关的 全桥配置。
12.如权利要求8所述的电子电路，其中，控制电路包括一个或多个逻辑AND门，其中， 速度控制信号与第一位置信号和第二位置信号中的每一个进行逻辑AND运算。
13.如权利要求8所述的电子电路，其中，控制电路还包括多个逻辑门，用于接收第一 位置信号和第二位置信号作为输入，并且用于输出第一位置信号的逻辑补和第二位置信号 的逻辑补，其中，第一位置信号的逻辑补和第二位置信号的逻辑补中的每一个包括激活周 期和失活周期。
14.如权利要求13所述的电子电路，其中，第一位置信号的逻辑补和第二位置信号的 逻辑补用于产生第三驱动信号和第四驱动信号，其中，第三驱动信号包括与第一位置信号 的逻辑补的每个激活周期对应的多个脉冲，第四驱动信号包括与第二位置信号的逻辑补的 每个激活周期对应的多个脉冲。
15.如权利要求14所述的电子电路，其中，开关的第一桥配置接收第一驱动信号和第 三驱动信号作为输入，并在第一驱动信号的所述多个脉冲的每一个脉冲期间将电源结合到 具有第一极性的第一驱动输出，并在第三驱动信号的所述多个脉冲的每一个脉冲期间将电 源结合到具有第二极性的第一驱动输出。
16.如权利要求15所述的电子电路，其中，控制电路创建第一驱动信号的多个脉冲的 时序与第三驱动信号的多个脉冲的时序之间的间隔。
17.如权利要求16所述的电子电路，其中，创建第一驱动信号的多个脉冲的时序与第 三驱动信号的多个脉冲的时序之间的间隔包括关于第一位置信号的激活周期的边沿缩短 第一位置信号的激活周期，并且关于第一位置信号的逻辑补的激活周期的边沿缩短第一位 置信号的逻辑补的激活周期。
18.如权利要求17所述的电子电路，其中，用于缩短激活周期的控制电路包括逻辑XOR门，接收第一位置信号和第二位置信号作为输入；第一脉冲产生器，响应于来自逻辑XOR门的输出中的正跃迁，产生第一脉冲信号；第二脉冲产生器，响应于来自逻辑XOR门的输出中的负跃迁，产生第二脉冲信号；一个或多个逻辑AND门，将第一位置信号和第一位置信号的逻辑补中的每一个与第一 脉冲信号进行组合，从而缩短第一位置信号的激活周期；一个或多个逻辑AND门，将第二位置信号和第二位置信号的逻辑与中的每一个与第二 脉冲信号进行组合，从而缩短第二位置信号的激活周期。
19.如权利要求8所述的电子电路，其中，第一驱动信号和第二驱动信号彼此具有 士90°相差。
20.如权利要求8所述的电子电路，还包括转子旋转方向反转开关，被配置为将第一 驱动信号与第二驱动信号的相位偏移在+90°与-90°之间改变。
21.如权利要求8所述的电子电路，其中，第一位置信号的每个激活周期与转子的60° 角旋转对应。
22.如权利要求8所述的电子电路，其中，第一传感器和第二传感器包括霍尔效应传感ο
23.如权利要求22所述的电子电路，其中，第一位置信号和第二位置信号包括数字信号。
24.如权利要求8所述的电子电路，其中，控制电路被实现为单个集成电路。
25.一种用于控制无刷电机BLM的电子方法，所述方法包括步骤分别从第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器电子地接收第一数字位置信号和 第二数字位置信号，第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器用于检测在BLM转子上的 北磁极的角位置；电子地接收脉宽调制的速度控制信号；电子地产生第一驱动信号，所述第一驱动信号包括第一数字位置信号和所述速度控制 信号的逻辑组合，第一驱动信号用于控制第一组一个或多个电源开关，所述第一组一个或 多个电源开关通信地结合到第一组一个或多个BLM电磁体；电子地产生第二驱动信号，所述第二驱动信号包括第二数字位置信号和所述速度控制 信号的逻辑组合，第二驱动信号用于控制第二组一个或多个电源开关，所述第一组一个或 多个电源开关通信地结合到第二组一个或多个BLM电磁体。
26.如权利要求25所述的电子方法，其中，第一驱动信号包括第一数字位置信号和所 述速度控制信号的逻辑AND组合，其中，第二驱动信号包括第二数字位置信号和所述速度 控制信号的逻辑AND组合。
27.如权利要求26所述的电子方法，还包括产生第一数字位置信号的逻辑补；产生第二数字位置信号的逻辑补；产生第三驱动信号，所述第三驱动信号包括第一数字位置信号的逻辑补和所述速度控 制信号的逻辑AND组合；产生第四驱动信号，所述第四驱动信号包括第二数字位置信号的逻辑补和所述速度控 制信号的逻辑AND组合。
28.如权利要求27所述的电子方法，还包括步骤响应于第一驱动信号和第三驱动信号，驱动所述第一组一个或多个BLM电磁体；响应于第二驱动信号和第四驱动信号，驱动所述第二组一个或多个BLM电磁体。
29.如权利要求28所述的电子方法，其中，第一驱动信号与第二驱动信号的相差为 90°。
30.如权利要求28所述的电子方法，还包括步骤在第一驱动信号的激活周期期间，使用第一极性的电流驱动所述第一组一个或多个 BLM电磁体；在第三驱动信号的激活周期期间，使用第二相反极性的电流驱所述动第一组一个或多 个BLM电磁体。
31.如权利要求30所述的电子电路，还包括将所述第一驱动信号的激活周期与所述 第三驱动信号的所述激活周期在时间上隔开。
全文摘要
公开了一种用于控制诸如无刷电机(BLM)的电机(例如，图2A和图2B)的电路(例如，7、9)。所述电路(例如，7、9)可包括一个或多个输入，用于从检测例如BLM转子(例如，图2A和图2B)的位置的一个或多个霍尔效应传感器(例如，3)接收转子位置信号(例如，91、92)。所述电路(例如，7、9)还可包括用于接收脉宽调制的速度控制信号(例如，114、320)的输入。所述电路(例如，7、9)产生一个或多个驱动信号(例如，322、324、326、328、41-42、43-44、41-42(PWM)、43-44(PWM)，所述一个或多个驱动信号中的每一个可包括用于控制结合到BLM(例如，图2A和图2B)的电磁体的电源开关(例如，F1-F8)的转子位置信号(例如，91、92)和速度控制信号(例如，114、320)的逻辑组合。
文档编号H02P6/16GK101960711SQ200980107656
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者郑荣春 申请人:郑荣春