[發明專利]用于開關電源到三相馬達的軟件控制電子電路

有效

• 申請號: 201780015315.5
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN109005675B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 祖赫爾·納伊姆·哈拉夫;杰弗里·斯科特·阿拉諾夫斯基
• 申請（專利權）人: 紐弗雷公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/08;H02P6/16;H02P21/06;H02P25/18;H02P23/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 田碩;王秀君

控制旋轉三相馬達的方法包含與所述馬達的旋轉同步地、針對用于向馬達線圈供應電流的開關電路組件中的每個生成可變占空比脈沖寬度調制信號。生成的可變占空比脈沖寬度調制信號控制所述開關電路組件以選擇性地將馬達線圈對置于電流導通狀態并且針對所述相中的每相生成相關聯的變化的電壓。所述變化的電壓被監測以確定一相，所述一相所處的電壓處于另外兩相的電壓之間。然后針對確定的一相，特別地生成所述可變占空比脈沖寬度調制信號使得當所述另外兩相的開關電路組件同時導通時，所述確定的一相的開關電路組件不導通。

技術領域

本公開總體上涉及用于工業電動工具的類型的三相馬達(電動機和/或發電機)的控制。更具體地，本公開涉及生成信號并將信號施加到三相馬達的H橋開關電路的方式。

背景技術

本部分提供涉及本公開的背景信息，不一定是現有技術。

傳統地，三相馬達由三相的正弦形式變化的、相位相隔120度的AC電流驅動。很多現代設計使用脈沖寬度調制(PWM)的直流電流產生這些AC電流。PWM驅動波形由軟件控制的微處理器生成，所述微處理器的PWM輸出被饋送到H橋開關電路，其中，H橋開關電路本質上將三相馬達線圈中的每個連接到DC電流源(DC電流通過PWM調制以模擬正弦波)以及將三相馬達線圈中的每個與DC電流源斷開連接。

傳統PWM設計的問題是循環發生各個線圈繞組彼此短接的情況。盡管這不影響模擬的正弦波形，但是它可能引發問題。馬達線圈繞組本質上是電感器，并且電感器儲存電磁能。當線圈繞組短接在一起時，儲存的電磁能將不可避免地發現泄漏路徑并且這可導致雜散泄漏電流，對微處理器和相關聯的電源組件造成不利影響。在一些情況下，這些泄漏電流甚至足以使與電源組件相關聯的接地故障斷路器(GFI)電路跳閘。

發明內容

本部分提供本公開的大致的發明內容，并且不是其全部范圍或全部特征的全面公開。

為了解決這種雜散泄漏電流問題，所公開的電路應用實施PWM控制的新方法。取代使用三相在H橋電路中周期性短接在一起的傳統PWM開關拓撲，改進的開關電路應用無零向量開關拓撲。在這種新拓撲下，得到的三相AC波形保持相同，所以馬達持續按預期地運轉。然而，用于產生這些AC波形的潛在的PWM控制是不同的：避免了全部三相的周期性短接從而消除了在電源側的雜散泄漏電流。

在一個實施例中，通過控制PWM驅動電路微處理器的方式來實現改進。在另一個實施例中，應用了一組附加邏輯門電路以解決所述問題并進一步改善馬達效率。

這樣，根據一個方面，公開了一種控制具有三個相互連接的馬達線圈的類型的旋轉三相馬達的方法，所述馬達線圈分別對應于三相中的一相并且分別通過多個開關電路組件中的至少一個被供應電流。所述方法包括與所述馬達的旋轉同步地針對所述開關電路組件中的每個生成可變占空比脈沖寬度調制信號。生成的可變占空比脈沖寬度調制信號用于控制開關電路組件以選擇性地將馬達線圈對置于電流導通狀態并且針對所述相中的每相生成相關聯的變化的電壓。與所述三相中的每相相關聯的變化的電壓被間接監測以確定一相，所述一相當前所處的電壓處于另外兩相的電壓之間。特別地，中間相基于占空比而被確定；占空比是轉子位置和/或磁通角(即，電流的角方向)的函數。然后，針對確定的一相，所述可變占空比脈沖寬度調制信號被生成以使得當所述另外兩相的開關電路組件同時導通時，所述確定的一相的開關電路組件不導通。