阅读说明：本技术 一种无位置双电机控制器及其控制方法 (Position-free dual-motor controller and control method thereof ) 是由 周伟波 汤朝政 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电机控制领域,具体涉及一种无位置双电机控制器及其控制方法。本发明提供的无位置控制器用一个MCU同时控制两个电机,节省了制造成本。同时其利用计时器触发方式获取电机电流数据,仅需使用二分之一个PWM周期进行数据采样,使用二分之一个PWM周期进行计算,实现在当前周期计算获得FOC数据,在下一个周期更新应用FOC数据,对电机控制精确度更高。(The invention relates to the field of motor control, in particular to a position-free dual-motor controller and a control method thereof. The position-free controller provided by the invention uses one MCU to simultaneously control two motors, thereby saving the manufacturing cost. Meanwhile, the motor current data is acquired by a timer triggering mode, only one half PWM period is needed for data sampling, and one half PWM period is used for calculation, so that the FOC data is calculated and acquired in the current period, the FOC data is updated and applied in the next period, and the motor control accuracy is higher.)

一种无位置双电机控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种无位置双电机控制器及其控制方法

背景技术

随着生活水平的提高，我国家庭汽车的保有量逐年上升，但是汽车数量的上升，传统燃油汽车尾气的过度排放、对于不可再生能源的过度使用导致了污染、能源消耗等一系列危机，作为汽车大国的中国面临的环境问题更是日益严重，发展新能源汽车已经变得势在必行，因此新能源汽车应用的各项技术应运而生，其中，新能源汽车上的转向助力油泵和制动气泵是新能源汽车重要组件，其运作需要动力源，通常需要从高压蓄电池中取电，通过电机转化为机械能带动泵工作。但是传统的电机控制中的电流重构，需要利用一个完整的PWM控制周期进行电流数据采样，在第二个PWM周期内计算FOC，计算出的数据在第三个PWM周期内才生效。即，当前周期获取的电阻电压数据，在两个PWM周期后才能起到作用，从而使得电机控制精度受到影响。另外，传统的双电机控制电路，通常需要两个MCU分别控制一个电机，导致控制电路的成本高昂。

发明内容

为解决上述问题。本发明提供了一种只用一个MCU同时控制新能源汽车的两个电机的双电机控制器电路。

一种无位置双电机控制器，包括，

开关电源(SMPS Switching Mode Power Supply)，所述开关电源的输入端与低压蓄电池连接，接收供电，其还包括第一低压输出端、第一高压输出端和第二高压输出端；

所述第一低压输出端与隔离CAN收发器连接，用于为所述隔离CAN收发器供电；所述第一高压输出端与驱动电路连接，并为所述驱动电路供电；

所述第二高压输出端通过稳压电路与MCU连接；所述MCU的输入端与所述隔离CAN收发器连接；

所述MCU分别通过6路PWM输出与第一驱动IC、第二驱动IC连接，分别用于控制第一电机、第二电机。

进一步的，所述稳压电路为低压差线性稳压器(LDO低压差线性稳压器lowdropout voltage regulator)、开关电源(DCDC)或系统基础芯片(SBC，systembasicchip)。

进一步的，所述MCU与一ADC电压采集电路连接，用于采集电机母线电压。

进一步的，所述ADC电压采集电路为单电阻采样电路。

本发明同时提供了一种应用上述的控制器控制无位置双电机的方法，包括如下步骤工作：

步骤1在二分之一PWM周期内，通过计时器触发方式获取一个电机的电流、电压数据；具体获取方式为通过获取设置在电机母线上的单采样电阻两端电压，结该单采样电阻阻值计算电机母线电流。

步骤2在下一个二分之一PWM周期内，结合获取的第一电机的电流、电压数据，对第一电机进行FOC计算，获得第一电机的输出占空比和下一个周期的采样时间点；同时，通过计时器触发方式获取二个电机的电流、电压数据；

步骤3在下一个二分之一PWM周期内，结合获取的第二电机的电流、电压数据，对第二电机进行FOC计算，获得第二电机的输出占空比和下一个周期的采样时间点；同时，通过计时器触发方式获取一个电机的电流、电压数据；

步骤4重复执行步骤2、步骤3。

进一步的，第一电机、第二电机的母线上设置有一个单采样电阻，通过对单采样电阻两端电压的采集，结合单采样电阻阻值计算对应电机的电流数据。

本发明的有益效果为：本发明提供的无位置控制器用一个MCU同时控制两个电机，节省了制造成本。同时其利用计时器触发方式获取电机电流数据，仅需使用二分之一个PWM周期进行数据采样，使用二分之一个PWM周期进行计算，实现在当前周期计算获得FOC数据，在下一个周期更新应用FOC数据，对电机控制精确度更高。

附图说明：

图1为本发明提供的无位置双电机控制器电路图。

图2是本发明中IGBT三相桥电路。

图3是本发明中进行FOC计算时序实施例示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1、图2所示，本实施例提供了一种无位置双电机控制器，包括，

开关电源(SMPS Switching Mode Power Supply)，其输入端与低压蓄电池VBat连接，接收供电，其还包括第一低压输出端VDD、第一高压输出端VDrv_H和第二高压输出端VDux_H。

所述第一低压输出端VDD与隔离CAN收发器连接，用于为所述隔离CAN收发器供电；所述第一高压输出端VDrv_H与驱动电路(第一驱动IC、第二驱动IC)连接，并为所述驱动电路供电。

所述第二高压输出端VDux_H通过稳压电路与MCU连接；所述MCU的输入端与所述隔离CAN收发器连接；所述稳压电路为低压差线性稳压器(LDO低压差线性稳压器low dropoutvoltage regulator)、DCDC或SBC。

所述MCU分别通过6路PWM输出与第一驱动IC、第二驱动IC连接，分别用于控制第一电机、第二电机。第一驱动IC、第二驱动IC为IGBT驱动芯片，其使用自举电路。MCU为两个驱动芯片各自提供6路PWM输出。即共需12路PWM信号；因此MCU设置有较为丰富的定时器。所述MCU与一ADC电压采集电路连接，用于采集母线电压，具体的，如图2所示，IGBT三相桥使用单采样电阻(第一电机母线上的R1，第二电机母线上的R2)拓扑，在pwm周期的不同时间点，通过采集两个电机母线上单采样电阻的电压，结合单采样电阻阻值，获取电机母线电流)，进而实现三相电流重构，配合FOC的占空比输出，可以计算出三相电压。

本实施例中，设置有十四个定时器，其中，6个定时器用于输出控制第一电机的pwm；6个定时器用于输出控制第二电机的pwm；2个定时器用于在pwm周期内，触发ADC采样。所有定时器在同一时刻开始，当定时器的计时到达设定值时，进行状态改变。

实施例2：如图3所示，本实施例挺高一种应用实施例1所提供的控制器电路进行控制无位置双电机的方法，包括如下步骤工作：

步骤1在二分之一PWM周期时间内，通过计时器触发方式获取第一电机的电流、电压数据，具体获取方式为通过获取设置在电机母线上的单采样电阻两端电压，结该单采样电阻阻值计算电机母线电流。

步骤2在下一个二分之一PWM周期时间内，结合获取的第一电机的电流、电压数据，对第一电机进行FOC计算，获得第一电机的输出占空比和下一个周期的采样时间点，并输出；同时，通过计时器触发方式获取二个电机的电流、电压数据；

步骤3在下一个二分之一PWM周期时间内，结合获取的第二电机的电流、电压数据，对第二电机进行FOC计算，获得第二电机的输出占空比和下一个周期的采样时间点，并输出；同时，通过计时器触发方式获取一个电机的电流、电压数据；

步骤4重复执行步骤2、步骤3。

具体实施例中，在第一电机、第二电机的母线上分别设置有一个单采样电阻，通过对单采样电阻两端电压的采集，结合单采样电阻阻值计算对应电机的电流数据。

具体的，如图3所示，以pwm周期100us为例解释详细解释MCU的计算资源时序：

第一个50us：为了电流重构，需要在特定时间采集采样第一电机(电机A)的母线电流两次，本实施例使用计时器触发的方式采集采样电阻电压，然后计算获得母线电流，采样过程不消耗MCU资源。

第二个50us：在50us开始时刻采集电机A的母线电压。结合母线电压和上一个50us获取的母线电流，进行相电压和相电流的重构，并对电机A进行FOC计算，获得输出占空比和下一个周期的采样时间点；数据均准备好后，在该50us结束的时候生效输出。同时在该50us期间，对第二电机(电机B)单采样电阻进行两次电压采样，仍使用计时器触发的方式，不消耗单片机(MCU)资源，不影响FOCA(电机A的FOC)的计算。

第三个50us：在50us开始时刻采集电机B的母线电压。结合母线电压和上一个50us获取的母线电流，进行相电压和相电流的重构，并对电机B进行FOC计算。获得输出占空比和下一个周期的采样时间点，这些数据均准备好后，在该50us结束的时候输出生效。在该50us期间，通过计时器触发方式，对电机A进行两次电阻电压采样，不消耗单片机(MCU)资源，不影响FOCB(电机B的FOC)的计算。

本发明中，由于电机没有位置传感器，算法需要能够估算出电机位置进行控制。获得三相电压和三相电流之后，设计滑膜观测器估算出电机当前的位置。使用估算的角度参与到FOC计算中。

以上所述的，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。