一种多相电机控制器及其控制方法与流程

本发明涉及电机控制，尤其是一种多相电机控制器及其控制方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车市场的蓬勃发展，电动车辆在全球范围内备受瞩目。汽车制造商和消费者对电动车辆的性能、效率和可靠性提出了更高的期望。在新能源汽车中，电机控制器是作为电动车辆中的一个关键组件，不仅仅是电动车辆的大脑，更是推动电动车辆性能提升的关键因素。

2、当前，电机控制器的创新趋势包括高功率密度、高集成度、高效率、高可靠性和智能化。然而，电机控制系统在高负载条件下产生的热量问题仍然需要解决。同时，基于高度集成的设计可能导致维修变得困难，因为需要拆卸整个系统。为了应对这些挑战，亟需创新的散热解决方案和设计，以确保电机控制器在高负载情况下不仅能够有效散热，还能保证维修便捷性。

技术实现思路

1、基于实际应用需求，本发明提供了一种多相电机控制器及其控制方法，旨在解决电机控制系统在高负载条件下产生的热量问题，并提供了创新的散热解决方案和设计。

2、第一方面，本发明提供了一种多相电机控制器，所述多相电机控制器包括三个并联的单相逆变模块，所述多相电机控制器中的三个单相逆变模块分别用于控制三相电机中的三个电源相位，任一个单相逆变模块包括控制板、驱动板、功率板以及散热器；其中，所述散热器的一相对边的边缘设置有凸起，所述散热器的另一相对边的边侧设置有装配孔，所述功率板设置于所述散热器设有凸起的一侧，并通过所述凸起支撑；所述功率板与所述散热器之间设置有半导体功率器件，所述半导体功率器件通过弹簧卡片结合两侧装配孔与所述散热器可拆卸连接，所述半导体功率器件与所述功率板电连接；所述功率板背离所述半导体功率器件的一侧设置有单相输出极柱和功率板控制接口，所述单相输出极柱上设置有电流传感器；所述驱动板设置于所述功率板背离所述散热器的一侧，所述驱动板通过上下极柱与所述功率板和所述半导体功率器件电连接，所述驱动板背离所述功率板一侧上设置有直流电容和驱动板控制接口。

3、本发明所提供的多相电机控制器包括三个并联的单相逆变模块，任一个单相逆变模块均包括独立的控制板、驱动板、功率板以及散热器。这种高度集成的设计使得在紧凑的空间内可容纳多个单相逆变模块，不仅提高了整体集成度，还减少了维修时间和成本。同时，相较于现有散热器的设计，本发明所提供的散热器通过凸起，给半导体功率器件提供了极大散热空间，这种设计有助于增加表面积，提高散热效率；并且半导体功率器件与散热器之间通过弹簧卡片以及装配口连接，这种连接方式不仅可拆卸，还有助于有效传递热量，使系统在高负载情况下更好地散热。因此，本发明所提供的多相电机控制器，通过创新的散热方案和便捷的维修设计，有效解决了三相电机控制系统面临的热量问题，提高了系统的稳定性和可靠性，为新能源汽车等领域中的三相电机性能提升提供了可靠的解决方案，推动了电动车辆的性能、效率和可靠性的进一步提升。

4、可选地，所述弹簧卡片的材质为导热材料。本可选项通过使用导热材料的弹簧卡片，有效提升了散热性能，有助于更快、更均匀地传递热量，进一步降低系统温度。

5、可选地，所述导热材料为铜、铝或者合金。本可选项根据具体需求选择材料，灵活调整散热性能。铜和铝具有优异的导热性能，有助于高效散热；而合金则可能在强度和导热性之间取得平衡。这种灵活性不仅提高了散热效果，还使得电机控制器适应不同工作条件，进一步优化了系统的稳定性和可靠性。

6、可选地，所述半导体功率器件为mosfet或者igbt。本可选能够根据具体需求和应用场景选择不同的半导体器件，满足电机控制的不同要求。mosfet具有快速响应和低导通电阻，适合高频应用；而igbt则适用于高电压、高电流的场景。这种灵活的选择性使得电机控制器在不同应用环境下能够更好地平衡性能和效率，提高系统的适用性和可靠性。

7、可选地，所述上下极柱包括柱筒和极柱，所述柱筒设置在所述功率板背离所述散热器的一侧，所述极柱设置在所述驱动板靠近所述功率板的一侧。本可选项所提供设计更有效地利用了空间，提高了电路的紧凑性。同时，这种设计简化了电路连接，使得电机控制器的组装和维修更为便捷。

8、可选地，三个单相逆变模块的三张控制板集成为一张集成控制板，三张驱动板集成为一张集成驱动板，三张功率板集成为一张集成功率板。本可选项所提供的集成化的设计使得电机控制器更为紧凑，降低了占用空间，同时简化了制造和维护过程，提高了系统的稳定性和可靠性。

9、第二方面，基于第一方面所提供的多相电机控制器中的单相逆变模块，本发明还提供了另一种多相电机控制器，所述多相电机控制器包括六个并联的单相逆变模块，所述多相电机控制器中的六个单相逆变模块分别用于控制六相电机或双三相电机中的六个电源相位。

10、本发明所提供的多相电机控制器，通过创新的散热方案和便捷的维修设计，有效解决了六相电机或者双三相电机控制系统面临的热量问题，提高了系统的稳定性和可靠性。本发明为新能源汽车等领域中的六相电机或者双三相电机性能提升提供了可靠的解决方案，推动了电动车辆的性能、效率和可靠性的进一步提升。

11、第三方面，基于上述用于控制三相电机的多相电机控制器，本发明还提供了一种多相电机控制器控制方法，所述多相电机控制器控制方法适用于控制三相电机的多相电机控制器，具体包括如下步骤：将目标转速输入第一单相逆变模块的第一控制板；利用所述第一控制板根据目标转速生成第一控制信号；将所述第一控制信号传输至所述第一单相逆变模块的第一驱动板，利用所述第一驱动板处理所述第一控制信号；将处理后的第一控制信号传输至所述第一单相逆变模块的第一功率板；利用所述第一功率板根据处理后第一控制信号控制逆变电路获得第一单相信号；将目标转速输入第二单相逆变模块的第二控制板；利用所述第二控制板根据目标转速生成第二控制信号；将所述第二控制信号传输至所述第二单相逆变模块的第二驱动板，利用所述第二驱动板处理所述第二控制信号；将处理后的第二控制信号传输至所述第二单相逆变模块的第二功率板；利用所述第二功率板根据处理后第二控制信号控制逆变电路获得第二单相信号；将目标转速输入第三单相逆变模块的第三控制板；利用所述第三控制板根据目标转速生成第三控制信号；将所述第三控制信号传输至所述第三单相逆变模块的第三驱动板，利用所述第三驱动板处理所述第三控制信号；将处理后的第三控制信号传输至所述第三单相逆变模块的第三功率板；利用所述第三功率板根据处理后第三控制信号控制逆变电路获得第三单相信号；将第一单相逆变模块的第一单相输出极柱与所述三相电机的第一输入端连接；将第二单相逆变模块的第二单相输出极柱与所述三相电机的第二输入端连接；将第三单相逆变模块的第二单相输出极柱与所述三相电机的第三输入端连接；通过所述第一单相输出极柱将所述第一单相信号传输至所述三相电机的第一输入端；通过所述第二单相输出极柱将所述第二单相信号传输至所述三相电机的第二输入端；通过所述第三单相输出极柱将所述第三单相信号传输至所述三相电机的第三输入端。

12、本发明通过将目标转速输入各单相逆变模块，实现对三相电机的精准控制。采用分离的控制板、驱动板和功率板，使得每个单相逆变模块能够独立处理控制信号，最终形成三个单相信号并通过输出极柱传输至三相电机，实现对电机的高效驱动。这种方法提高了系统的可调性和精确性，使得电机在各种工况下都能获得优越性能，同时降低了对电机的损耗，进一步提高了整个系统的效率和可靠性。

13、可选地，所述多相电机控制方法，还包括如下步骤：将第一单相输出极柱上第一电流传感器采集到的第一电流信号反馈至所述第一控制板，利用所述第一控制板根据所述第一电流信号修正所述第一控制信号；将第二单相输出极柱上第二电流传感器采集到的第二电流信号反馈至所述第二控制板，利用所述第二控制板根据所述第二电流信号修正所述第二控制信号；将第三单相输出极柱上第三电流传感器采集到的第三电流信号反馈至所述第三控制板，利用所述第三控制板根据所述第三电流信号修正所述第三控制信号。

14、本可选所提供的多相电机控制器控制方法引入了电流反馈机制，通过第一、第二和第三单相输出极柱上的电流传感器采集电流信号，并将其反馈至相应的控制板。本可选项允许多相电机控制器实时监测电机的电流状态，通过修正控制信号，实现对电机的动态调节。这种电流反馈机制提高了控制的准确性和稳定性，使得电机在不同工况下都能够获得更为精确的控制，进一步提高了系统的性能和响应速度。

15、第四方面，本发明还提供了一种多相电机控制器控制方法，所述多相电机控制器控制方法适用于控制六相电机或者双三相电机的多相电机控制器，具体包括如下步骤：将目标转速输入第一单相逆变模块的第一控制板；利用所述第一控制板根据目标转速生成第一控制信号；将所述第一控制信号传输至所述第一单相逆变模块的第一驱动板，利用所述第一驱动板处理所述第一控制信号；将处理后的第一控制信号传输至所述第一单相逆变模块的第一功率板；利用所述第一功率板根据处理后第一控制信号控制逆变电路获得第一单相信号；分别将目标转速输入第二单相逆变模块的第二控制板，第三单相逆变模块的第三控制板，第四单相逆变模块的第四控制板，第五单相逆变模块的第五控制板以及第六单相逆变模块的第六控制板，按照第一单相信号的生成方式，分别获得第二单相信号、第三单相信号、第四单相信号、第五单相信号以及第六单相信号；将第一单相逆变模块的第一单相输出极柱与所述六相电机的第一输入端连接；将第二单相逆变模块的第二单相输出极柱与所述六相电机的第二输入端连接；将第三单相逆变模块的第二单相输出极柱与所述六相电机的第三输入端连接；将第四单相逆变模块的第四单相输出极柱与所述六相电机的第四输入端连接；将第五单相逆变模块的第五单相输出极柱与所述六相电机的第五输入端连接；将第六单相逆变模块的第六单相输出极柱与所述六相电机的第六输入端连接；通过所述第一单相输出极柱将所述第一单相信号传输至所述六相电机的第一输入端；通过所述第二单相输出极柱将所述第二单相信号传输至所述六相电机的第二输入端；通过所述第三单相输出极柱将所述第三单相信号传输至所述六相电机的第三输入端；通过所述第四单相输出极柱将所述第四单相信号传输至所述六相电机的第四输入端；通过所述第五单相输出极柱将所述第五单相信号传输至所述六相电机的第五输入端；通过所述第六单相输出极柱将所述第六单相信号传输至所述六相电机的第六输入端。

16、本可选项通过将目标转速输入各单相逆变模块，实现对六相电机或者双三相电机的精准控制。采用分离的控制板、驱动板和功率板，使得每个单相逆变模块能够独立处理控制信号，最终形成六个单相信号并通过输出极柱传输至六相电机或者双三相电机，实现对电机的高效驱动。这种方法提高了系统的可调性和精确性，使得电机在各种工况下都能获得优越性能，同时降低了对电机的损耗，进一步提高了整个系统的效率和可靠性。

17、可选地，所述多相电机控制器控制方法还包括如下步骤：将第一单相输出极柱上第一电流传感器采集到的第一电流信号反馈至所述第一控制板，利用所述第一控制板根据所述第一电流信号修正所述第一控制信号；将第二单相输出极柱上第二电流传感器采集到的第二电流信号反馈至所述第二控制板，利用所述第二控制板根据所述第二电流信号修正所述第二控制信号；将第三单相输出极柱上第三电流传感器采集到的第三电流信号反馈至所述第三控制板，利用所述第三控制板根据所述第三电流信号修正所述第三控制信号；将第四单相输出极柱上第四电流传感器采集到的第四电流信号反馈至所述第四控制板，利用所述第四控制板根据所述第四电流信号修正所述第四控制信号；将第五单相输出极柱上第五电流传感器采集到的第五电流信号反馈至所述第五控制板，利用所述第五控制板根据所述第五电流信号修正所述第五控制信号；将第六单相输出极柱上第六电流传感器采集到的第六电流信号反馈至所述第六控制板，利用所述第六控制板根据所述第六电流信号修正所述第六控制信号。

18、本可选项所提供的多相电机控制器控制方法引入了更多的电流传感器和相应的控制板，实现了对六个单相输出极柱上电流的实时监测和反馈。通过修正每个控制信号，系统能够更全面、精准地调整电机的运行状态。这样的增强设计进一步提高了电机控制的精确性和稳定性，使得系统在复杂动态环境下具备更强的适应性，从而优化了电机性能，减小了对电机的负载和损耗，提升了整个系统的效率和可靠性。