电机控制架构、方法及电机控制系统与流程

本技术涉及电机控制，特别是涉及一种电机控制架构、方法及电机控制系统。

背景技术：

1、bldc电机，即无刷直流电机（brushless direct current motor）,是一种新型的直流电机。相对于传统的直流电机，bldc电机取消了换向器和电刷，通过使用电子控制器和永磁体来控制和驱动实现转子的转动，具有高效率、高扭矩、低噪音、长寿命等优点，被广泛应用于工业设备、电动工具、智能家居等领域。

2、bldc电机的控制与驱动是通过mcu输出脉宽调制信号（pwm），栅级驱动电路根据pwm，脉冲控制mos管的开合，输出驱动电流（idriver）或灌电流（isink），从而控制后级各桥臂上功率mos管的开合，进而驱动bldc电机的定子绕组产生旋转磁场拖动转子转动。由于bldc电机定子绕组为感性负载，电流不能突变，会造成系统产生振荡，影响电源稳定，还会把地端瞬时拉低，影响电流采样。为了减轻或消除上述影响，如图1所示，现有的控制方式中，通过在栅极驱动输出端增加缓冲电阻（rbuff），减小驱动电流冲击，从而减小系统振荡；在功率mos管的栅极源极之间和功率mos管的漏极源极之间，分别设置rc电路，吸收振荡。

3、上述现有的电机控制系统中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：不同的bldc电机系统，需要适配不同的缓冲电阻及rc吸收电路，控制系统的通用性和一致性低，增加了系统设计难度，增加硬件成本，且rc吸收电路占用控制系统空间，增加了系统体积。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述现有的电机控制方式中存在的问题，提供一种无需增加缓冲电阻及rc吸收电路，通过对控制脉冲的宽度和个数进行配置，减小电流冲击，消除振荡，能够匹配任意特性的bldc电机，提高了控制系统的通用性和一致性，提升了开发调试效率，并降低了硬件成本的电机控制架构、方法及电机控制系统。

2、第一方面，本技术提供一种电机控制架构，包括：

3、pwm生成模块，pwm生成模块包括时钟源和pwm单元，时钟源连接pwm单元，pwm单元被配置为向栅极驱动电路传输pwm信号；

4、脉冲控制模块，脉冲控制模块分别连接pwm单元、时钟源；脉冲控制模块被配置为获取时钟源的时钟信号，对时钟信号进行处理，得到脉冲信号；脉冲控制模块还被配置为获取pwm信号的有效沿，根据有效沿，生成开启信号，并根据预设待开启开关管数量，控制脉冲信号的脉冲输出数量，且在脉冲输出数量达到预设待开启开关管数量时，生成关闭信号；

5、控制输出接口，控制输出接口连接脉冲控制模块与栅极驱动电路之间，控制输出接口被配置为根据接收到的开启信号，将脉冲信号传输给栅极驱动电路，以使栅极驱动电路根据脉冲信号和pwm信号，控制功率开关模块的通断；控制输出接口还被配置为根据接收到的关闭信号，停止输出脉冲信号。

6、可选的，脉冲控制模块包括延时配置寄存器和延时分频单元；延时分频单元的第一输入端连接延时配置寄存器，延时分频单元的第二输入端连接时钟源，延时分频单元的输出端连接控制输出接口；

7、延时配置寄存器被配置为向延时分频单元传输预设延时信号；

8、延时分频单元被配置为根据预设延时信号和时钟信号，生成脉冲信号。

9、可选的，脉冲控制模块还包括计数器；

10、计数器分别连接pwm单元的输出端、控制输出接口；计数器被配置为根据获取到的pwm信号的有效沿，触发计数，并在计数期间，向控制输出接口传输开启信号。

11、可选的，电机控制架构还包括开启数目寄存器；计数器分别连接开启数目寄存器、延时分频单元；

12、开启数目寄存器被配置为根据对应功率开关模块的预设驱动电流，生成对应预设驱动电流的预设待开启开关管数量，并向计数器传输预设待开启开关管数量；计数器还被配置为根据预设待开启开关管数量，对脉冲信号的脉冲输出数量进行计数，并在脉冲输出数量达到预设待开启开关管数量时，生成关闭信号。

13、可选的，控制输出接口包括门控单元，门控单元的第一输入端连接延时分频单元，门控单元的第二输入端连接计数器，门控单元的输出端连接栅极驱动电路。

14、第二方面，本技术提供一种电机控制方法，包括以下步骤：

15、获取时钟源的时钟信号，根据时钟信号，得到脉冲信号和pwm信号，并将pwm信号传输给栅极驱动电路；

16、获取pwm信号的有效沿，根据有效沿，生成开启信号；开启信号用于指示控制输出接口将脉冲信号传输给栅极驱动电路，以使栅极驱动电路根据脉冲信号和pwm信号，控制功率开关模块的通断；

17、根据预设待开启开关管数量，控制脉冲信号的脉冲输出数量，且在脉冲输出数量达到预设待开启开关管数量时，生成关闭信号；关闭信号用于指示控制输出接口停止输出脉冲信号。

18、可选的，根据预设待开启开关管数量，控制脉冲信号的脉冲输出数量，且在脉冲输出数量达到预设待开启开关管数量时，生成关闭信号的步骤包括：

19、根据对应功率开关模块的预设驱动电流，生成对应预设驱动电流的预设待开启开关管数量；

20、根据预设待开启开关管数量，对脉冲信号的脉冲输出数量进行计数，并在脉冲输出数量达到预设待开启开关管数量时，生成关闭信号。

21、第三方面，本技术提供一种电机控制系统，包括栅极驱动电路、功率开关模块和如上述任意一项的电机控制架构；栅极驱动电路连接在电机控制架构和功率开关模块之间；功率开关模块用来连接电机；

22、电机控制架构用于执行如上述的电机控制方法的步骤。

23、可选的，栅极驱动电路包括栅极控制模块、待开启开关模组和信号转换模块；

24、栅极控制模块的第一输入端连接pwm生成模块，栅极控制模块的第二输入端连接信号转换模块的输出端，信号转换模块的输入端连接控制输出接口；待开启开关模组连接在栅极控制模块的输出端与功率开关模块之间。

25、可选的，待开启开关模组包括多个待开启开关管；栅极控制模块包括多个触发器；

26、各待开启开关管的控制端与各触发器的输出端一一对应连接，各触发器的第一输入端分别连接pwm生成模块，各触发器的第二输入端分别连接信号转换模块的输出端；各待开启开关管的输出端分别连接功率开关模块，各待开启开关管的输入端分别连接供电电源。

27、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

28、上述的电机控制架构中，包括pwm生成模块、脉冲控制模块和控制输出接口，pwm生成模块包括时钟源和pwm单元，时钟源连接pwm单元，pwm单元被配置为向栅极驱动电路传输pwm信号；脉冲控制模块分别连接pwm单元、时钟源，控制输出接口连接脉冲控制模块与栅极驱动电路之间；脉冲控制模块获取时钟源的时钟信号，对时钟信号进行处理，得到脉冲信号；脉冲控制模块获取pwm信号的有效沿，根据有效沿，生成开启信号，进而控制输出接口根据接收到的开启信号，将脉冲信号传输给栅极驱动电路，以使栅极驱动电路根据脉冲信号和pwm信号，控制功率开关模块的通断，从而控制电机转子转动。脉冲控制模块根据预设待开启开关管数量，控制脉冲信号的脉冲输出数量，且在脉冲输出数量达到预设待开启开关管数量时，生成关闭信号，进而控制输出接口根据接收到的关闭信号，停止输出脉冲信号，实现对电机的驱动控制。本技术通过设计电机控制架构，通过对控制脉冲的宽度和个数进行配置，能够匹配任意特性的bldc电机，无需增加缓冲电阻及rc吸收电路，减小电流冲击，消除振荡，提高了控制系统的通用性和灵活性，提升了开发调试效率，并降低了硬件成本。