[發明專利]用于電機控制系統的設備和相關方法

在審

• 申請號: 201310628245.4
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103916061A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: K·A·貝林格;A·湯姆森;P·帕丘卡;B·威爾遜;J·肖;S·威林厄姆;K·W·弗納爾德;P·扎瓦爾尼
• 申請（專利權）人: 硅實驗室公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;李英

技術領域

本公開一般涉及電機控制設備，更具體地，涉及用于使用微控制器單元（MCU）的電機控制系統的設備和相關方法。

背景技術

從其誕生以來，電動機或電機就已成為在電氣、電子、機電系統中更常用的塊。隨著時間的推移，發明了不同類型的電機。有些電機有更專門的用途，而其他的電機，例如交流（AC）感應電機，在許多領域具有相對廣泛的使用。

電機的應用也隨著時間的推移而演變。因此，電機現在用于科學、消費、工業和醫療產品的很多領域。雖然在某些應用中，例如，典型的消費級冷卻風扇，電機被通電打開或關閉，但其他應用需要電機的更復雜控制。例如，在各種應用中，控制電機的速度、轉矩、旋轉方向以及可能的其它屬性。

為了提供控制電機的各種屬性的能力，開發出了電機控制器。電機控制器通常包括電子電路，其和例如逆變器的功率半導體驅動電路一起使用。不同的電機控制器可使用諸如反電動勢（back?EMF）控制和磁場定向控制（FOC）、直接空間矢量調制（DSVM）、脈沖寬度調制（PWM）等技術控制不同的電機，例如交流（AC）電機或直流（DC）電機，如本技術領域的普通技術人員明白的。

發明內容

公開和構思多種電機控制設備和相關技術。在一個示例性實施例中，控制位于電機控制設備外部的電機的所述電機控制設備包括MCU。該MCU包括混合信號電機控制電路，其適于在第一操作模式中執行反電動勢電機控制。所述混合信號的電機控制電路還適于在第二操作模式中執行磁場定向控制。

根據另一示例性實施例，電機控制系統包括電機和耦合到電機以供電給電機的逆變器。電機控制系統還包括單個MCU。該MCU包括混合信號電機控制電路，其適于在第一和第二操作模式中進行操作。在第一操作模式中，混合信號電機控制電路提供第一組控制信號到逆變器以使用反電動勢控制來控制所述電機。在第二操作模式中，混合信號電機控制電路提供第二組控制信號到逆變器以使用磁場定向控制來控制所述電機。

根據另一個示例性實施例，使用具有第一和第二操作模式的MCU來控制電機的方法，包括選擇第一操作模式或第二操作模式。該方法進一步包括配置MCU以在第一操作模式中操作而使用反電動勢控制來控制電機，或在第二模式中操作而使用磁場定向控制來控制電機。該方法進一步包括在第一和第二操作模式的所選一個操作模式中操作所述MCU，以產生一組電機控制信號，并提供所述一組電機控制信號到適于控制電機的逆變器。

附圖說明

附圖僅示出示例性實施例，因此不應認為是限制其范圍。本技術領域的普通技術人員理解，所公開的構思將啟發他們實施其他等同有效的實施例。在附圖中，在多于一個圖中使用的相同數字代號表示相同、相似或等同的功能、組件或塊。

圖1示出根據一個示例性實施例的電機控制系統的框圖。

圖2示出根據一個示例性實施例的用于控制電機的電路布置。

圖3示出根據一個示例性實施例的混合信號電機控制電路的框圖。

圖4示出根據一個示例性實施例的混合信號電機控制電路的更詳細框圖。

圖5示出根據一個示例性實施例的用于實現不同類型的電機控制方案的各種信號和相關聯的值。

圖6A和6B示出根據示例性實施例的混合信號電機控制電路的部分框圖。

圖7示出根據一個示例性實施例的用于擴展的或靈活的多路復用布置的電路布置。

圖8示出根據一個示例性實施例的用于提供消隱時間支持的電路布置。

圖9示出根據一個示例性實施例的用于使用消隱時間信號的電路布置。

具體實施方式

本發明一般涉及電機控制設備和相關技術。更具體地，本公開涉及用于使用MCU的電機控制系統的設備和相關方法。根據各種實施例，電機控制系統提供用于控制多于一種類型電機的靈活但功能強的技術，如下面詳細描述的。

根據各種實施例，可使用支持反電動勢控制和磁場定向控制兩者的電機控制系統。更具體地，在各種實施例中，電機控制系統使用MCU，所述MCU可支持無刷直流（BLDC）電機的反電動勢控制和永磁同步電機或交流（AC）感應電機的磁場定向控制兩者。

電機控制系統的用戶可對控制方案靈活編程。使用包括混合信號電機控制電路的單個集成MCU可控制各種電機。例如，在一個應用中，電機控制電路可被編程為在一種操作模式下控制BLDC電機。在另一應用中，電機控制電路可被編程以在另一種操作模式下控制永磁同步電機或交流（AC）感應電機。