一种无刷直流电机的换相续流控制方法、装置和控制系统与流程

本发明涉及电机运行控制，具体地说是一种可广泛适用于无刷直流电机的换相续流控制方法、装置和控制系统。

背景技术：

1、在传统的直流无刷电机控制系统中，功率器件的损耗发热是一个在使用过程中无法避免的问题，而在大负载情况下，功率器件的发热情况尤为严重。原因在于直流无刷电机控制系统一般使用三对mos管的开关来实现电机换相控制，而在频繁开关mos管的过程中，电机线圈电流不会突变为零，而是延续上一次的导通路径并持续一段时间衰减为零，而该电流会通过路径上的mos管内部体二极管形成回路缓慢释放，此过程就是续流。mos管续流是导致其发热的重要原因之一，特别是在高负载运行时，续流的时间更长，若不加以处理，切换mos管开关时电流将通过mos管内部的体二极管进行续流，而体二极管的阻抗比较大，发热会更明显，严重的可能会导致功率器件损坏。

2、参考图1所示，为现有技术中无刷直流的续流结构示意图，无刷直流电机有三个相u、v、w，使用三对mos管，分别对应为：mos管uh和mos管ul与无刷直流电机的u相连接进行控制，mos管vh和mos管vl与无刷直流电机的v相连接进行控制，mos管wh和mos管wl与无刷直流电机的w相连接进行控制。在mos管uh与mos管vl导通时，电流流向：vcc->uh->u相线圈->v相线圈->vl->gnd；当电机换相时，mos管uh与mos管vl关闭以及mos管wh与mos管vl导通，此时续流电流由gnd->ul体二极管->u相线圈->v相线圈->vl->gnd，这种方式电流经过体二极管续流，阻抗比较大，同时续流过程中能量又回到线圈导致续流时间相对较长，从而会引起mos管发热。

技术实现思路

1、为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种无刷直流电机的换相续流控制方法、装置及控制系统。

2、为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

3、一种无刷直流电机的换相续流控制方法，所述方法包括以下步骤：

4、检测无刷直流电机是否启动，无刷直流电机具有u相、v相和w相，每一相都对应有两个mos管进行开关控制，对应于u相的两个mos管定义为x上管和x下管，对应于v相的两个mos管定义为y上管和y下管，对应于w相的两个mos管定义为z上管和z下管；

5、若无刷直流电机已经启动，则控制导通无刷直流电机的x上管和y下管；

6、检测是否到达换相时刻；

7、若达到换相时刻，则关闭无刷直流电机当前相的x上管和y下管；

8、进入续流状态，导通无刷直流电机当前相的y上功率管和x下功率管，使续流的电流不流向无刷直流电机的线圈及mos管内部的体二极管；

9、判断续流是否结束；

10、若续流结束，关闭无刷直流电机当前相的y上功率管和x下功率管；若续流未结束，则保持导通无刷直流电机当前相的y上功率管和x下功率管。

11、作为进一步地改进，若检测到还未达到换相时刻，则返回保持导通无刷直流电机当前相的x上功率管和y下功率管。

12、作为进一步地改进，在检测到换相时刻到达时，等待续流状态完成之后，无刷直流电机再开始进行换相运行。

13、作为进一步地改进，所述无刷直流电机的u相对应与mos管uh、mos管ul连接，无刷直流电机的v相与mos管vh、mos管vl连接，无刷直流电机的w相与mos管wh、mos管wl连接，mos管uh、mos管vh、mos管wh并接后与输入电源vcc连接，mos管ul、mos管vl和mos管wl并接后接地gnd。

14、作为进一步地改进，无刷直流电机启动时，mos管uh和mos管vl先导通，此时电流流向依次为：输入电源vcc、mos管uh、无刷直流电机u相线圈、无刷直流电机v相线圈、mos管vl、接地gnd；

15、作为进一步地改进，当无刷直流电机换相时，先关闭mos管uh与mos管vl之后并不直接导通mos管wh和mos管vl，而是先打开mos管vh与mos管ul，使电流的续流流向依次为：接地gnd、mos管ul、mos管vh、输入电源vcc，然后再关闭mos管vh与mos管ul，并导通mos管wh和mos管vl，使续流没有经过相应mos管的体二极管，并且不经过无刷直流电机的线圈，将无刷直流电机的能量直接释放。

16、作为进一步地改进，在无刷直流电机换相时，打开mos管vh与mos管ul后，使该mos管vh与mos管ul维持导通在设定时间，到达设定时间后再关闭mos管vh与mos管ul。

17、一种无刷直流电机的换相续流控制装置，包括：

18、检测单元，用于检测无刷直流电机是否处于换相时刻；

19、判断单元，用于判断无刷直流电机是否到达换相时刻，以及是否续流结束；

20、控制单元，用于控制无刷直流电机相应相上各个mos管的关闭和导通，按照设定顺序关闭或者导通不同的mos管，引导续流的流向。

21、所述装置还包括续流时间控制单元，，用于控制无刷直流电机到达换相时刻后相应的mos管的导通时间。

22、一种无刷直流电机的换相续流控制系统，包括无刷直流电机的换相控制装置。

23、一种电器设备，包含无刷直流电机的换相续流控制系统。

24、与现有技术相比，本发明具有以下的有益技术效果：

25、通过在换相时刻，先打开特定的mos管，使续流没有经过体二极管，且不经过无刷直流电机线圈，可以将无刷直流电机的能量直接释放，而不是重新回到线圈，从而大大缩短续流时间，同时避免电流经过mos管的体二极管导致发热，可以最大程度的减少mos管发热的情况，降低功率器件在使用过程中损坏的风险，一定程度的提高控制器的可靠性。

技术特征：

1.一种无刷直流电机的换相续流控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机的换相续流控制方法，其特征在于，若检测到还未达到换相时刻，则返回保持导通无刷直流电机当前相的x上功率管和y下功率管。

3.根据权利要求2所述的无刷直流电机的换相续流控制方法，其特征在于，在检测到换相时刻到达时，等待续流状态完成之后，无刷直流电机再开始进行换相运行。

4.根据权利要求1所述的无刷直流电机的换相续流控制方法，其特征在于，所述无刷直流电机的u相对应与mos管uh、mos管ul连接，无刷直流电机的v相与mos管vh、mos管vl连接，无刷直流电机的w相与mos管wh、mos管wl连接，mos管uh、mos管vh、mos管wh并接后与输入电源vcc连接，mos管ul、mos管vl和mos管wl并接后接地gnd。

5.根据权利要求4所述的无刷直流电机的换相续流控制方法，其特征在于，无刷直流电机启动时，mos管uh和mos管vl先导通，此时电流流向依次为：输入电源vcc、mos管uh、无刷直流电机u相线圈、无刷直流电机v相线圈、mos管vl、接地gnd；

6.根据权利要求4所述的无刷直流电机的换相续流控制方法，其特征在于，在无刷直流电机换相时，打开mos管vh与mos管ul后，使该mos管vh与mos管ul维持导通在设定时间，到达设定时间后再关闭mos管vh与mos管ul。

7.一种无刷直流电机的换相续流控制装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的无刷直流电机的换相续流控制装置，其特征在于，所述装置还包括续流时间控制单元，，用于控制无刷直流电机到达换相时刻后相应的mos管的导通时间。

9.一种无刷直流电机的换相续流控制系统，其特征在于，包括权利要求7或8所述的无刷直流电机的换相控制装置。

10.一种电器设备，其特征在于，包含权利要求9所述的无刷直流电机的换相续流控制系统。

技术总结
一种无刷直流电机的换相续流控制方法、装置和控制系统，包括步骤：检测无刷直流电机是否启动；若无刷直流电机已经启动，则控制导通无刷直流电机的X上管和Y下管；检测是否到达换相时刻；若达到换相时刻，关闭无刷直流电机当前相的X上管和Y下管；进入续流状态，导通无刷直流电机当前相的Y上功率管和X下功率管，使续流的电流不流向无刷直流电机的线圈及MOS管内部的体二极管；判断续流是否结束；若续流结束，关闭无刷直流电机当前相的Y上功率管和X下功率管；若续流未结束，则保持导通无刷直流电机当前相的Y上功率管和X下功率管。本发明可以最大程度的减少MOS管发热的情况，降低功率器件在使用过程中损坏的风险，提高控制器的可靠性。

技术研发人员：吕煜荣,黄晓辉
受保护的技术使用者：深圳市朗科智能电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13