一種低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置與調(diào)速方法
【專利摘要】一種低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置與調(diào)速方法屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種適用于低速三相無刷電機(jī)的電機(jī)調(diào)速裝置與調(diào)速方法；包括微處理器系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動器、電源模塊和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器；微處理器系統(tǒng)用于接收外部控制指令，輸出電機(jī)工作參數(shù)；脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器用于將微處理器系統(tǒng)輸出的電機(jī)工作參數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制信號；電機(jī)驅(qū)動器用于接收脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，輸出三相交變電流；電源模塊用于連接外部供電設(shè)備，給微處理器系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動器和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器供電；本發(fā)明不僅控制精度高，而且無需檢測轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置，節(jié)省了轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置檢測設(shè)備，使得本發(fā)明具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置與調(diào)速方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置與調(diào)速方法屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種適用于低速三相無刷電機(jī)的電機(jī)調(diào)速裝置與調(diào)速方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷電機(jī)需要采用電子換相設(shè)備才能工作，而電子換相設(shè)備在換相時需要檢測轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置，多項工作結(jié)合在一起，使得無刷電機(jī)控制器龐雜，無法滿足一些對于體積、重量敏感的應(yīng)用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計了一種低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置與調(diào)速方法，該調(diào)速裝置與調(diào)速方法不僅控制精度高，而且無需檢測轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置，節(jié)省了轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置檢測設(shè)備，使得本發(fā)明具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，包括微處理器系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動器、電源模塊和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器；
[0006]所述的微處理器系統(tǒng)通過脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器連接電機(jī)驅(qū)動器，電源模塊連接微處理器系統(tǒng)、脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器和電機(jī)驅(qū)動器；
[0007]所述的微處理器系統(tǒng)用于接收外部控制指令，輸出電機(jī)工作參數(shù)；所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器用于將微處理器系統(tǒng)輸出的電機(jī)工作參數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制信號；所述的電機(jī)驅(qū)動器用于接收脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，輸出三相交變電流；所述的電源模塊用于連接外部供電設(shè)備，給微處理器系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動器和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器供電。
[0008]上述低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最低值不低于IKHz。
[0009]上述低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最低值低于18000KHZ，輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最高值高于22000KHz。
[0010]上述低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，通過微處理器系統(tǒng)的接口并聯(lián)，實現(xiàn)共網(wǎng)絡(luò)連接。
[0011]一種在上述低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置上實現(xiàn)的調(diào)速方法，包括以下步驟:
[0012]a、微處理器系統(tǒng)讀取控制命令，獲取電機(jī)的極數(shù)，確定電機(jī)驅(qū)動器輸出的功率、所要輸出驅(qū)動信號的頻率，并將上述參數(shù)保存到存儲器中；
[0013]b、按照所要輸出驅(qū)動信號的頻率配置脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器；
[0014]C、以電機(jī)驅(qū)動器的輸出功率為幅值，以電機(jī)極數(shù)確定轉(zhuǎn)子的角度，求解在O度到359度范圍內(nèi)的電位角內(nèi)驅(qū)動信號的幅值大小并保存，具體計算公式為:[0015]Vli=PffX (l+sin(2Xi/NX π ))
[0016]V2i=PffX (l+sin(2Xi/NX π+2 π /3))
[0017]V3i=PffX (l+sin(2Xi/NX π +4 π /3))
[0018]其中PW是電機(jī)驅(qū)動器的輸出功率，N為電機(jī)的極數(shù)；
[0019]d、微處理器系統(tǒng)等時間間隔獲得每次幅值信號對應(yīng)的橫坐標(biāo)，根據(jù)步驟c的計算公式得到這些橫坐標(biāo)下的信號幅值，并送到脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器；
[0020]e、電機(jī)驅(qū)動器按照接收脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，將供電電源間歇性地加在電機(jī)上，使電機(jī)上的等效交變電壓按照步驟c中的公式變化。
[0021]上述低速無刷無感電機(jī)調(diào)速方法，步驟d所述的時間間隔在Ims?200ms范圍內(nèi)。
[0022]有益效果:
[0023]1、本發(fā)明低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，包括微處理器系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動器、電源模塊和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器；利用微處理器系統(tǒng)接收外部控制指令，通過脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器使電機(jī)驅(qū)動器輸出三相交變電流直接控制電機(jī)，節(jié)省了轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置檢測設(shè)備，使得本發(fā)明具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)；
[0024]2、由于脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最高值高于22000KHZ，超過人耳可分辨的頻率范圍，如果脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器工作在該頻率，人耳聽不至IJ，因此還具有無噪聲的優(yōu)點(diǎn)；
[0025]3、由于本發(fā)明低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置的微處理器系統(tǒng)可實現(xiàn)接口并聯(lián)，因此可以實現(xiàn)共網(wǎng)絡(luò)連接，通過一個電氣連接網(wǎng)絡(luò)和用戶的設(shè)備相連，方便使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置各模塊之間的示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明低速無刷無感電機(jī)調(diào)速方法中步驟c中公式的相位幅值示意圖。
[0028]圖中:1微處理器系統(tǒng)、2電機(jī)驅(qū)動器、3脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器、4電源模塊。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0030]具體實施例一
[0031]本實施例為低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置實施例。
[0032]本實施例的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，包括微處理器系統(tǒng)1、電機(jī)驅(qū)動器2、電源模塊4和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3 ；
[0033]所述的微處理器系統(tǒng)I通過脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3連接電機(jī)驅(qū)動器2，電源模塊4連接微處理器系統(tǒng)1、脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3和電機(jī)驅(qū)動器2 ;各模塊之間的示意圖如圖1所示；
[0034]所述的微處理器系統(tǒng)I用于接收外部控制指令，輸出電機(jī)工作參數(shù)；所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3用于將微處理器系統(tǒng)I輸出的電機(jī)工作參數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制信號；所述的電機(jī)驅(qū)動器2用于接收脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，輸出三相交變電流；所述的電源模塊4用于連接外部供電設(shè)備，給微處理器系統(tǒng)1、電機(jī)驅(qū)動器2和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3供電。[0035]具體實施例二
[0036]本實施例為低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置實施例。
[0037]本實施例的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，與具體實施例一的不同在于，限定所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最低值不低于ΙΚΗζ。
[0038]具體實施例三
[0039]本實施例為低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置實施例。
[0040]本實施例的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，與具體實施例一的不同在于，限定所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最低值低于18000KHZ，輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最高值高于18000KHZ。
[0041]具體實施例四
[0042]本實施例為低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置實施例。
[0043]本實施例的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，與具體實施例一的不同在于，通過微處理器系統(tǒng)I的接口并聯(lián)，實現(xiàn)共網(wǎng)絡(luò)連接。
[0044]具體實施例五
[0045]本實施例為在以上實施例所述裝置上實現(xiàn)的調(diào)速方法實施例。
[0046]本實施例的調(diào)速方法，包括以下步驟:
[0047]a、微處理器系統(tǒng)I讀取控制命令，獲取電機(jī)的極數(shù)，確定電機(jī)驅(qū)動器輸出的功率、所要輸出驅(qū)動信號的頻率，并將上述參數(shù)保存到存儲器中；
[0048]b、按照所要輸出驅(qū)動信號的頻率配置脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3 ；
[0049]C、以電機(jī)驅(qū)動器2的輸出功率為幅值，以電機(jī)極數(shù)確定轉(zhuǎn)子的角度，求解在O度到359度范圍內(nèi)的電位角內(nèi)驅(qū)動信號的幅值大小并保存，具體計算公式為:
[0050]Vli=PffX (l+sin(2Xi/NX π ))
[0051]V2i=PffX (l+sin(2Xi/NX π+2 π /3))
[0052]V3i=PWX (1+sin (2 X i/NX π +4 π /3))
[0053]其中PW是電機(jī)驅(qū)動器2的輸出功率，N為電機(jī)的極數(shù)；
[0054]公式得到的相位幅值關(guān)系如圖2所示。
[0055]d、微處理器系統(tǒng)I等時間間隔獲得每次幅值信號對應(yīng)的橫坐標(biāo)，根據(jù)步驟c的計算公式得到這些橫坐標(biāo)下的信號幅值，并送到脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3 ；
[0056]e、電機(jī)驅(qū)動器2按照接收脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器3輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，將供電電源間歇性地加在電機(jī)上，使電機(jī)上的等效交變電壓按照步驟c中的公式變化。
[0057]上述低速無刷無感電機(jī)調(diào)速方法,步驟d所述的時間間隔在Ims?200ms范圍內(nèi)。
[0058]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化或方法改進(jìn)，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，其特征在于，包括微處理器系統(tǒng)(I)、電機(jī)驅(qū)動器(2)、電源模塊(4)和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)； 所述的微處理器系統(tǒng)(I)通過脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3 )連接電機(jī)驅(qū)動器(2 )，電源模塊(4)連接微處理器系統(tǒng)(I)、脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)和電機(jī)驅(qū)動器(2)； 所述的微處理器系統(tǒng)(I)用于接收外部控制指令，輸出電機(jī)工作參數(shù)；所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)用于將微處理器系統(tǒng)(I)輸出的電機(jī)工作參數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制信號；所述的電機(jī)驅(qū)動器(2)用于接收脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，輸出三相交變電流；所述的電源模塊(4)用于連接外部供電設(shè)備，給微處理器系統(tǒng)(I)、電機(jī)驅(qū)動器(2)和脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，其特征在于，所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最低值不低于ΙΚΗζ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，其特征在于，所述的脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最低值低于18000KHZ，輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的頻率最高值高于22000KHZ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置，其特征在于，通過微處理器系統(tǒng)(I)的接口并聯(lián)，實現(xiàn)共網(wǎng)絡(luò)連接。
5.一種在權(quán)利要求 1所述的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速裝置上實現(xiàn)的調(diào)速方法，其特征在于，包括以下步驟: a、微處理器系統(tǒng)(I)讀取控制命令，獲取電機(jī)的極數(shù)，確定電機(jī)驅(qū)動器輸出的功率、所要輸出驅(qū)動信號的頻率，并將上述參數(shù)保存到存儲器中； b、按照所要輸出驅(qū)動信號的頻率配置脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3); C、以電機(jī)驅(qū)動器(2)的輸出功率為幅值，以電機(jī)極數(shù)確定轉(zhuǎn)子的角度，求解在O度到359度范圍內(nèi)的電位角內(nèi)驅(qū)動信號的幅值大小并保存，具體計算公式為:
Vli=PffX (l+sin(2Xi/NX π ))
V2i=PffX (l+sin(2Xi/NX π+2 π /3))
V3i=PffX (l+sin(2Xi/NX π+4π/3)) 其中PW是電機(jī)驅(qū)動器(2)的輸出功率，N為電機(jī)的極數(shù)； d、微處理器系統(tǒng)(I)等時間間隔獲得每次幅值信號對應(yīng)的橫坐標(biāo)，根據(jù)步驟c的計算公式得到這些橫坐標(biāo)下的信號幅值，并送到脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)； e、電機(jī)驅(qū)動器(2)按照接收脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(3)輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，將供電電源間歇性地加在電機(jī)上，使電機(jī)上的等效交變電壓按照步驟c中的公式變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速無刷無感電機(jī)調(diào)速方法，其特征在于，步驟d所述的時間間隔在Ims~200ms范圍內(nèi)。
【文檔編號】H02P6/08GK103780169SQ201410071706
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】莫宏偉, 雍升, 徐立芳, 董會云, 蔣興洲 申請人:哈爾濱偉方智能科技開發(fā)有限責(zé)任公司