控制单元及电机系统的制作方法

本技术涉及电机控制，特别涉及一种控制单元及电机系统。

背景技术：

1、三相永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，简称pmsm）凭借高效率、高扭矩密度、高功率密度等优势，被广泛应用于工业传动、电动汽车、家用电器等领域。

2、图1示出了三相永磁同步电机的工作示意图。pmsm包括三个通常被指定为a相、b相和c相的电机绕组，三个电机绕组分别被三相桥臂中相应的桥臂驱动。每个桥臂包括串联连接在供电电压和接地电压之间的上管和下管。在图1中，上管和下管均以igbt（绝缘栅双极型晶体管）为例，各桥臂上管分别为t1、t3、t5，下管分别为t4、t6、t2。

3、进一步地，图2以b相为例，示出了相应桥臂的驱动示意图。也就是说，图2中的上管tup对应于图1中的上管t3，图2中的下管tdown对应于图1中的下管t6。各桥臂由控制单元提供的一对互补的脉宽调制信号（pwm）信号驱动。并且为了保证驱动正常，还会通过预驱动电路放大pwm信号。示例地，在图2中，芯片u1为b相的预驱动芯片，芯片u1的供电电压例如为15v。hi为上管tup的驱动信号，li为下管tdown的驱动信号，且hi与li互补。rboot为自举电路的电阻，dboot为自举电路的二极管，cboot为自举电路的电容。

4、当li为高电平输入时，lo输出供电电压15v，下管tdown导通，供电电压通过rboot，dboot，给cboot充电。同时hi输入低电平，ho输出低电平，tup关闭。当li为低电平输入时，lo输出低电平，下管tdown关闭，cboot充电停止。同时hi输入高电平，ho输出高电平，且该高电平的电平值为引脚hb处的自举电压，即自举电容cboot上的电压，从而实现pwm信号的放大。

5、为了使上管tup可以正常导通，自举电容cboot需要有足够的时间充电。在现有技术中，会限制pwm信号的占空比最大值为例如90%以保证该充电时间，但占空比最大值的限制也会限制母线电压的利用率，导致电机输出性能下降。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请的目的在于提供一种控制单元及电机系统，可以动态限制脉宽调制信号的占空比最大值，从而提高电机输出功率。

2、根据本申请的一方面，提供一种控制单元，用于提供脉宽调制信号以控制电机，其特征在于，所述控制单元包括：位置解调模块，用于根据相电流获得所述电机的当前电角度速度；最大值调节模块，用于提供所述当前电角度速度对应的占空比最大值，以及脉宽调制模块，根据所述当前电角度速度对应的占空比最大值动态限制所述脉宽调制信号的脉宽。

3、可选地，所述最大值调节模块包括：存储子模块，用于存储电角度速度调节范围内的多个插入点以及各所述插入点对应的占空比最大值；以及计算子模块，获取所述当前电角度速度相邻的两个所述插入点的差值，并根据该两个所述插入点对应的占空比最大值的差值获得所述当前电角度速度对应的占空比最大值。

4、可选地，所述当前电角度速度对应的占空比最大值的计算公式为：

5、，

6、其中，dutymax为所述当前电角度速度对应的占空比最大值，ω为所述当前电角度速度，ω1和ω2分别为ω相邻的两个插入点且ω1＜ω＜ω2，dutymax1为ω1对应的占空比最大值，dutymax2为ω2对应的占空比最大值。

7、可选地，所述最大值调节模块包括：存储子模块，用于存储电角度速度调节范围内的多个插入点以及各所述插入点对应的占空比最大值；以及选择子模块，获取所述当前电角度速度的相邻插入点，以将该相邻插入点对应的占空比最大值作为所述当前电角度速度对应的占空比最大值，所述相邻插入点小于或等于所述当前电角度速度。

8、可选地，所述控制单元还包括：坐标转换模块，用于转换三相的所述相电流以获得当前直轴电流和当前交轴电流；矢量调节模块，用于根据目标电角度速度、所述当前电角度速度、所述当前直轴电流和所述当前交轴电流提供目标直轴电压和目标交轴电压；以及坐标逆转换模块，用于转换所述目标直轴电压和所述目标交轴电压以提供目标电压信号，所述脉宽调制模块根据所述目标电压信号和所述当前电角度速度对应的占空比最大值提供所述脉宽调制信号。

9、可选地，所述坐标转换模块包括：clarke转换器，用于转换三相的所述相电流获得两相静止坐标系下的两相当前电流；以及park转换器，用于转换所述两相当前电流以获得两相旋转坐标系下的所述当前直轴电流和所述当前交轴电流。

10、可选地，所述矢量调节模块包括：速度环，用于根据所述当前电角度速度和所述目标电角度速度获得目标交轴电流；第一电流环，用于根据所述目标交轴电流和所述当前交轴电流获得所述目标交轴电压；以及第二电流环，用于根据目标直轴电流和所述当前直轴电流获得所述目标直轴电压。

11、可选地，所述坐标逆转换模块包括：逆park转换器，用于转换所述目标直轴电压和所述目标交轴电压以输出两相静止坐标系下的两相目标电压信号。

12、可选地，所述坐标逆转换模块还包括：逆clarke转换器，用于转换所述目标两相信号以获得三相静止坐标系下的三相目标电压信号。

13、根据本申请的再一方面，提供一种电机系统，其特征在于，包括：如上述任一项所述的控制单元以提供所述脉宽调制信号；预驱动单元，放大所述脉宽调制信号以提供控制信号；功率单元，根据所述控制信号驱动所述电机。

14、可选地，所述预驱动单元包括自举电路，所述自举电路提供自举电压以放大所述脉宽调制信号，在所述目标电角度速度对应的占空比最大值下，所述自举电压大于或等于驱动所述功率单元的最小电压。

15、根据本申请提供的控制单元和电机系统，根据当前相电流对应的电角度速度动态限制脉宽调制信号的占空比，更利于提高母线电压的利用率，从而提升电机的输出性能。

1.一种控制单元，用于提供脉宽调制信号以控制电机，其特征在于，所述控制单元包括：

2.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述最大值调节模块包括：

3.根据权利要求2所述的控制单元，其特征在于，所述当前电角度速度对应的占空比最大值的计算公式为：

4.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述最大值调节模块包括：

5.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述控制单元还包括：

6.根据权利要求5所述的控制单元，其特征在于，所述坐标转换模块包括：

7.根据权利要求5所述的控制单元，其特征在于，所述矢量调节模块包括：

8.根据权利要求5所述的控制单元，其特征在于，所述坐标逆转换模块包括：

9.根据权利要求8所述的控制单元，其特征在于，所述坐标逆转换模块还包括：

10.一种电机系统，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的电机系统，其特征在于，