CN103036489A - 永磁同步电机控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机控制***，所述永磁同步电机控制***包括含有两个处理器的控制模块、驱动模块、电源模块和永磁同步电机；所述两个处理器为单片机和信号处理器，其中，单片机作为主处理器，信号处理器作为从处理器。本发明实施例公开的永磁同步电机控制***，采用主从控制方式，同时发挥了单片机控制功能强和信号处理器计算能力强的特点，能够满足电动汽车或混合动力车的多任务调度与处理和高实时性的要求。

Description

永磁同步电机控制***

技术领域

本发明涉及汽车电子控制技术领域，更具体的说，是涉及一种永磁同步电机控制***。

背景技术

随着国家大力提倡节能环保的号召，许多新能源和能源使用产品的开发技术也日益成熟。而在汽车领域，混合动力汽车和电动汽车将成为未来汽车行业的发展趋势。

目前永磁同步电机及其控制***在电动汽车和混合动力汽车上的应用非常广泛。而永磁同步电机是整车动力总成***中重要的组成部分，需要随时保证其工作的安全性和可靠性。为了保证永磁同步电机的安全性和可靠性，在永磁同步电机工作的过程中，需要实时对其运行状态进行监测，并在永磁同步电机各部件或控制***各部件出现故障时，能够及时的判断出故障类型并做出相应的处理。这就要求永磁同步电机的控制***具备高复杂度控制和实时处理的功能，能够同时进行多任务的调度处理工作。然而，现有技术中并没有能够满足上述各项功能的永磁同步电机控制***。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种，以克服现有技术中由于的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种永磁同步电机控制***，包括控制模块、驱动模块、电源模块和永磁同步电机；

所述电源模块用于为所述控制***中所有有线连接的部件供电；

所述控制模块包括两个处理器，用于接收并处理各项数据，并根据处理得到的数据发出控制信号；

所述驱动模块用于将所述控制模块发出的驱动控制信号转换为驱动电流，驱动其内部的功率装置向所述永磁同步电机发出驱动信号；

所述永磁同步电机用于接收所述驱动模块的驱动信号，并运转工作。

可选的，还包括：

传感器组，用于检测所述控制***中各部件的各项参数，并将所述各项参数发送至所述控制模块；

则所述控制模块还包括传感数据处理电路，用于对上所述各项参数进行处理，以使得处理后的各项参数能够便于所述控制模块计算处理。

可选的，所述控制模块包括主处理器和从处理器；

所述主处理器用于接收并处理整车控制器和从处理器发送的各项数据，并根据处理得到的结果向整车控制器发出控制信号；

所述从处理器用于接收并处理所述驱动模块和所述传感器组发送的数据，将处理结果传送给主处理器，并发送驱动控制信号至所述驱动模块。

可选的，所述主处理器为单片机；所述从处理器为信号处理器。

可选的，所述驱动模块和所述传感器组发送的数据包括故障信号。

可选的，所述传感器组包括温度传感器、电流传感器和电压传感器。

可选的，所述温度传感器包括两个电机定子温度传感器、功率装置温度传感器、电机控制模块冷却液温度传感器和电机控制模块散热器地板温度传感器；所述电流传感器包括功率装置直流电流传感器和电机定子三相电流传感器；所述电压传感器包括功率装置直流电压传感器。

可选的，所述传感器组包括：

旋转变压器，所述旋转变压器安装于所述永磁同步电机上，用于采集所述永磁同步电机的转子的位置信号；

则所述传感数据处理电路还包括旋变解码电路，用于解码所述旋转变压器采集到的位置信号。

可选的，所述故障信号包括驱动模块故障信号、旋转变压器故障信号、电压故障信号和电流故障信号。

可选的，所述控制模块还包括：

可编辑逻辑器件，用于接收所述传感数据处理电路和所述旋变解码电路发送的数据，对所述数据进行逻辑运算，并将运算结果发送至所述从处理器。

其中，所述驱动控制信号为脉冲宽度调制信号。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种永磁同步电机控制***，所述永磁同步电机控制***包括含有两个处理器的控制模块、驱动模块、电源模块和永磁同步电机；所述两个处理器为单片机和信号处理器，其中，单片机作为主处理器，信号处理器作为从处理器。本发明实施例公开的永磁同步电机控制***，采用主从控制方式，同时发挥了单片机控制功能强和信号处理器计算能力强的特点，能够满足电动汽车或混合动力车的多任务调度与处理和高实时性的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的永磁同步电机控制***结构示意图；

图2为本发明实施例公开的驱动模块结构示意图；

图3为本发明实施例公开的另一种永磁同步电机控制***结构示意图；

图4为本发明实施例公开的永磁同步电机控制***原理框图；

图5为本发明实施例公开的主处理器电路原理框图；

图6为本发明实施例公开的从处理器电路原理框图；

图7为本发明实施例公开的可编程逻辑器件电路原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例公开的永磁同步电机控制***结构示意图，参见图1所示，所述永磁同步电机控制***10可以包括控制模块101、驱动模块102、电源模块103和永磁同步电机104。

其中，所述电源模块103用于为所述控制***中所有有线连接的部件供电。

所述电源模块103不仅可以为控制***中所有有线连接的部件供电，也可以为与控制模块101相关的所有需要过电的外设供电。

所述控制模块101包括两个处理器，用于接收并处理各项数据，并根据处理得到的数据发出控制信号。

其中，所述两个处理器可以为主处理器1011和从处理器1012。所述主处理器1011用于接收并处理整车控制器和从处理器1012发送的各项数据，并根据处理得到的结果向整车控制器发出控制信号；所述从处理器1012用于接收并处理所述驱动模块和汽车各部件上的传感器发送的数据，将处理结果传送给主处理器1011，并发送驱动控制信号至所述驱动模块102。

本实施例中，所述主处理器1011可以为单片机，所述从处理器1012可以为信号处理器，所述主处理器1011可以主要用于控制工作的执行，所述从处理器1012可以主要用于计算处理工作的执行。

所述驱动模块102用于将所述控制模块101发出的驱动控制信号转换为驱动电流，驱动其内部的功率装置向所述永磁同步电机104发出驱动信号。

其中，所述驱动控制信号可以为脉冲宽度调制信号。

在一个示意性的示例中，所述驱动模块102的具体结构可参见图2，图2为本发明实施例公开的驱动模块结构示意图，如图2所示，所述驱动模块102具体可以包括电源电路1021、驱动及保护电路1022和功率装置1023。

所述电源电路1021用于为所述驱动及保护电路1022提供驱动及控制电压；所述驱动及保护电路1022用于接收所述从处理器1012发送的驱动控制信号，并为所述功率装置1023提供驱动信号并将驱动故障信号传送给所述从处理器1012进行功率装置103驱动故障处理；所述功率装置用于向所述永磁同步电机104发出驱动信号。

在实际用用中，所述驱动及保护电路1022和所述电源电路1021可以固定在驱动板上，驱动板固定在功率装置1023上并与所述功率装置1023的阵脚具有电气连接。

所述永磁同步电机104用于接收所述驱动模块的驱动信号，并运转工作。

永磁同步电机104的正常运转工作能够保证汽车运行等各项工作的顺利进行。

本实施例中，所述永磁同步电机控制***采用主从控制方式，同时发挥了单片机控制功能强和信号处理器计算能力强的特点，能够满足电动汽车或混合动力车的多任务调度与处理和高实时性的要求。

实施例二

图3为本发明实施例公开的另一种永磁同步电机控制***结构示意图，参见图3所示，所述永磁同步电机控制***30可以包括控制模块101、驱动模块102、电源模块103、永磁同步电机104、传感器组105；其中，所述控制模块101包括传感数据处理电路106和可编辑逻辑器件107。

其中，所述电源模块103用于为所述控制***中所有有线连接的部件供电。

所述控制模块101包括两个处理器，用于接收并处理各项数据，并根据处理得到的数据发出控制信号。

所述两个处理器可以为主处理器1011和从处理器1012。所述主处理器用于接收并处理整车控制器和从处理器发送的各项数据，并根据处理得到的结果向整车控制器发出控制信号；所述从处理器用于接收并处理所述驱动模块和汽车各部件上的传感器发送的数据，将处理结果传送给主处理器，并发送驱动控制信号至所述驱动模块102。其中，所述动器和所述传感器组发送的数据包括故障信号，所述故障信号可以包括驱动模块故障信号、旋转变压器故障信号、电压故障信号和电流故障信号。

本实施例中，所述主处理器可以为单片机，所述从处理器可以为信号处理器，所述主处理器可以与整车控制器进行通讯，进行控制策略、永磁同步电机控制***的温度检测处理、状态监控与故障诊断等工作。所述从处理器可以负责永磁同步电机的转子位置、三相电流、直流电流和电压等信采集与数据处理和电机矢量控制等工作。采用单片机和信号处理器协同处理，同时发挥了单片机控制功能强和信号处理器计算能力强的特点。

所述驱动模块102用于将所述控制模块发出的驱动控制信号转换为驱动电流，驱动其内部的功率装置向所述永磁同步电机发出驱动信号。

其中，所述驱动控制信号可以为脉冲宽度调制（PWM）信号。

所述永磁同步电机104用于接收所述驱动模块102的驱动信号，并运转工作。

所述传感器组105用于检测所述控制***中各部件的各项参数，并将所述各项参数发送至所述控制模块101。

其中，所述传感器组可以包括温度传感器、电流传感器和电压传感器。而温度传感器又可以包括两个电机定子温度传感器、功率装置温度传感器、电机控制模块冷却液温度传感器和电机控制模块散热器地板温度传感器；所述电流传感器包括功率装置直流电流传感器和电机定子三相电流传感器；所述电压传感器包括功率装置直流电压传感器。

所述传感数据处理电路106用于对上所述各项参数进行处理，以使得处理后的各项参数能够便于所述控制模块计算处理。

在其他的实施例中，所述传感器组还可以包括旋转变压器，所述旋转变压器安装于所述永磁同步电机上，用于采集所述永磁同步电机的转子的位置信号，检测电机转子的位置。则相应的传感数据处理电路还可以包括旋变解码电路，所述旋变解码电路用于解码所述旋转变压器采集到的位置信号。

所述可编辑逻辑器件107用于接收所述传感数据处理电路和所述旋变解码电路发送的数据，对所述数据进行逻辑运算，并将运算结果发送至所述从处理器。

针对永磁同步电机控制中时序、组合逻辑复杂且存在大量的逻辑与、或、非运算的情况，采用可编程逻辑器件，通过对旋变解码电路发出的信号、故障信号、驱动故障信号、电压故障信号、电流故障信号的译码和逻辑运算，将结果送至所述从处理器，使得所述从处理器能够完成复杂的实时控制，提高从处理器的快速运算处理能力。

在其他实施例中，永磁同步电机控制***还可以包括电可擦可编程只读存储器（EEPROM）。

下面结合具体的实体来详细介绍一下本发明实施例公开的永磁同步电机控制***。

图4为本发明实施例公开的永磁同步电机控制***原理框图；图5为本发明实施例公开的主处理器电路原理框图；图6为本发明实施例公开的从处理器电路原理框图；图7为本发明实施例公开的可编程逻辑器件电路原理框图。结合图4-图7，介绍本发明实施例公开的永磁同步电机控制***的工作原理和过程。

在图4中，控制模块、可编程逻辑器件、传感数据处理电路、旋变解码电路和电可擦可编程只读存储器可以都位于永磁同步电机控制***的控制板上。所述控制板可以是控制模块在实际应用中的一个实例。

图5为主处理器的电路原理框图。主处理器具有与整车控制器进行通讯、控制策略、永磁同步电机控制***的温度检测处理、状态监控与故障诊断等功能。具体包括：

2个CAN模块，其中一个与整车控制器进行通讯，一方面接收整车控制信号，另一方面将检测到的电机控制***温度信号和接收的自从处理器的关于控制***的运行状态信号及故障信号发送至整车控制器。其中故障信号包括：驱动故障信号、旋变故障信号、电压故障信号、电流故障信号。另一个CAN模块进行与从处理器的通讯，实现对永磁同步电机控制***的状态监控与故障诊断；SCI串行通信模块，用于与其它异步通信设备或控制模块进行数据传输。时钟模块，通过对外接的晶振进行锁相、倍频，得到***时钟信号。电源管理模块，检测片内电压，以保证单片机在规定的电压范围内正常工作，并进行上电及下电时序管理。GPIO模块，与单片机外部通信设备进行通讯的通用输入输出接口。ADC模块，负责将温度传感器检测到的温度模拟信号并经过温度传感检测处理电路后进行A/D转换，得到采样信号的数字值。温度传感器包括功率模块的直流电压和电流传感器、永磁同步电机定子的三相电流传感器和温度传感器。其中温度传感器包括永磁同步电机的定子温度传感器（2个）、功率模块温度传感器、电路板温度传感器、永磁同步电机控制模块的冷却液温度传感器、永磁同步电机控制模块的散热器底板温度传感器。

图6为从处理器的电路原理框图。从处理器具有对永磁同步电机的转子位置、三相电流、直流电流和电压等信号采集与数据处理，电机矢量控制等功能。具备包括：CAN模块，进行与处理器通讯，将控制***的运行状态信号和故障信号发送至主处理器，由主处理器按照既定的策略进行相应的处理，从而实现对永磁同步电机控制***的状态监控与故障诊断。ADC模块，将直流电压检测处理电路、电流检测处理电路的模拟信号进行A/D转换，得到采样信号的数字值。SPI模块，从处理器通过串行***接口（SPI）与可编程逻辑器件通讯，实现旋变信号与数据的传输。PWM模块，从处理器通过PWM模块产生的PWM信号通过驱动及保护电路去驱动功率装置。SCI串行通信模块，用于与其它异步通信设备或控制模块进行数据传输。时钟模块，通过对外接的晶振进行锁相、倍频，得到***时钟信号。电源管理模块，检测片内电压，以保证单片机在规定的电压范围内正常工作，并进行上电及下电时序管理。

图7为可编程逻辑器件电路原理框图。通过对旋变解码信号、故障信号、驱动故障信号、电压故障信号、电流故障信号的译码和逻辑运算，将结果送至从处理器，使得从处理器能完成复杂的实时控制，提高从处理器***的快速运算处理能力。

本实施例中，所述永磁同步电机控制***采用主从控制方式，主处理器与从处理器之间能够通信，主处理器主要进行控制管理方面的工作，从处理器主要进行计算处理方面的工作；这种控制方式，能同时发挥单片机控制功能强和信号处理器计算能力强的特点，能够满足电动汽车或混合动力车的多任务调度与处理和高实时性的要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法处理步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种永磁同步电机控制***，其特征在于，包括控制模块、驱动模块、电源模块和永磁同步电机；

所述电源模块用于为所述控制***中所有有线连接的部件供电；

所述控制模块包括两个处理器，用于接收并处理各项数据，并根据处理得到的数据发出控制信号；

所述驱动模块用于将所述控制模块发出的驱动控制信号转换为驱动电流，驱动其内部的功率装置向所述永磁同步电机发出驱动信号；

所述永磁同步电机用于接收所述驱动模块的驱动信号，并运转工作。

2.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，还包括：

传感器组，用于检测所述控制***中各部件的各项参数，并将所述各项参数发送至所述控制模块；

则所述控制模块还包括传感数据处理电路，用于对上所述各项参数进行处理，以使得处理后的各项参数能够便于所述控制模块计算处理。

3.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述控制模块包括主处理器和从处理器；

所述主处理器用于接收并处理整车控制器和从处理器发送的各项数据，并根据处理得到的结果向整车控制器发出控制信号；

所述从处理器用于接收并处理所述驱动模块和所述传感器组发送的数据，将处理结果传送给主处理器，并发送驱动控制信号至所述驱动模块。

4.根据权利要求3所述的控制***，其特征在于，所述主处理器为单片机；所述从处理器为信号处理器。

5.根据权利要求3所述的控制***，其特征在于，所述驱动模块和所述传感器组发送的数据包括故障信号。

6.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述传感器组包括温度传感器、电流传感器和电压传感器。

7.根据权利要求6所述的控制***，其特征在于，所述温度传感器包括两个电机定子温度传感器、功率装置温度传感器、电机控制模块冷却液温度传感器和电机控制模块散热器地板温度传感器；所述电流传感器包括功率装置直流电流传感器和电机定子三相电流传感器；所述电压传感器包括功率装置直流电压传感器。

8.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述传感器组包括：

旋转变压器，所述旋转变压器安装于所述永磁同步电机上，用于采集所述永磁同步电机的转子的位置信号；

则所述传感数据处理电路还包括旋变解码电路，用于解码所述旋转变压器采集到的位置信号。

9.根据权利要求8所述的控制***，其特征在于，所述故障信号包括驱动模块故障信号、旋转变压器故障信号、电压故障信号和电流故障信号。

10.根据权利要求8所的控制***，其特征在于，所述控制模块还包括：

可编辑逻辑器件，用于接收所述传感数据处理电路和所述旋变解码电路发送的数据，对所述数据进行逻辑运算，并将运算结果发送至所述从处理器。

11.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述驱动控制信号为脉冲宽度调制信号。

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