[发明专利]直流电机的驱动控制系统与压缩式制冷系统

说明书

本发明提供了一种直流电机的驱动控制系统，其包括：电机驱动电路，包括整流电路、功率开关管、以及蓄能元件，其中功率开关管的第一受控端连接于整流电路的正极电压端，蓄能元件输入侧连接于功率开关管的第二受控端与整流电路的负极电压端之间，蓄能元件的输出侧用于连接被驱动的直流电机；电机控制器，包括指令接收接口、脉宽调制电路，其中指令接收接口配置成获取执行机构的控制器下发的转速调节指令，脉宽调制电路根据转速调节指令调制PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)驱动信号，供向功率开关管的控制端，以通过改变功率开关管的占空比调整直流电机的供电电压。本发明的方案大大提高了调压的范围，输出电压不再受输入电压的限制，拓宽应用场景。

技术领域

本发明涉及电机控制，特别是涉及直流电机的驱动控制系统与压缩式制冷系统。

背景技术

电机的应用范围非常广泛，据统计全球人类每年消耗的总能量，有一半以上都是电机的消耗。目前的电机按照工作电源分类主要包括直流电机和交流电机。直流电机作为最早出现的电动机,同时也是最早可以实现调速的电动机。由于它具有良好的线性调速特性、控制简单、效率高及优异的动态特性，长期以来一直占据着调速控制领域的统治地位。直流电机调速控制将直流电机作为控制对象，以直流电机驱动器为核心，以电力电子器件及功率变换装置为执行机构，可精确地控制电机转矩、转速和转角，将电能转换为机械能,实现运动控制的运动要求。

但是近年来直流电机越来越多地被交流电机取代，除了机械换向方面的可靠性因素，还有一个因素就是调速范围的限制。高电压的直流有刷电机驱动方案主要是通过H桥或半桥电路实现，先将输入的交流电压整流成脉动的直流电压，再经过电容滤波，将符合纹波要求的母线电压提供给H桥或半桥电路，驱动直流电机运转。这种方案虽然可以通过H桥或半桥电路来调整直流电机上获得的平均电压，实现调速，但调速范围却受到交流输入电压的限制，即直流电机上获得的最高电压不能高于交流电压的峰值，这样就限制了直流电机的应用范围，在一些对转速要求较高的产品上，只能选择交流电机或额外增加升压控制电路，使控制更加复杂且成本较高。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种至少解决上述部分技术问题的直流电机的驱动控制系统与压缩式制冷系统。

本发明一个进一步的目的是要提高直流电机的调速范围。

本发明另一个进一步的目的是要简化控制电路的构造。

特别地，本发明提供了一种直流电机的驱动控制系统，其包括：

电机驱动电路，包括整流电路、功率开关管、以及蓄能元件，其中功率开关管的第一受控端连接于整流电路的正极电压端，蓄能元件输入侧连接于功率开关管的第二受控端与整流电路的负极电压端之间，蓄能元件的输出侧用于连接被驱动的直流电机；

电机控制器，包括指令接收接口、脉宽调制电路，其中指令接收接口配置成获取执行机构的控制器下发的转速调节指令，脉宽调制电路根据转速调节指令调制PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)驱动信号，供向功率开关管的控制端，以通过改变功率开关管的占空比调整直流电机的供电电压。

可选地，蓄能元件包括：电感器，其第一端连接功率开关管的第二受控端，其第二端连接整流电路的负极电压端；二极管，其阴极端连接电感器的第一端，其阳极端用于连接直流电机的负极电源端；电容器，其第一端连接二极管的阳极端，其第二端连接电感器的第二端。

可选地，功率开关管为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，第一受控端为该IGBT的集电极，第二受控端为该IGBT的发射极。

可选地，脉宽调制电路包括：PWM计时器，用于根据转速调节指令对一个周期内的高低电平时间进行计时；以及PWM输出端，用于根据PWM计时器的计时输出PWM驱动信号。