一種泵用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法及其裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種泵用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法及其裝置，屬于電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的技術(shù)電機(jī)啟動(dòng)成功率低的問題。本泵用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法包括：A、定位永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置；B、設(shè)定永磁電機(jī)起動(dòng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及加速到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間和第二PWM占空比；C、按照永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位后的換相順序給永磁電機(jī)加電，從而使永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速；D、控制模塊根據(jù)反電勢檢測模塊輸出的換相信號判斷永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速是否正常，若是，則永磁電機(jī)起動(dòng)成功；若否，則返回步驟A。該發(fā)明還公開了一種泵用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制裝置。本控制方法及其裝置能夠提高永磁電機(jī)起動(dòng)的成功率。
【專利說明】
一種泵用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前主流的栗用電機(jī)為異步感應(yīng)電機(jī)，轉(zhuǎn)速不可控，缺少保護(hù)措施;另外由于需要交流電供電，在野外使用中存在較大限制。由于永磁電機(jī)及其控制技術(shù)在近年蓬勃發(fā)展，其使用的直流供電方式也在農(nóng)用水栗野外灌溉中擁有較大優(yōu)勢，可以直接轉(zhuǎn)接電動(dòng)兩輪車、三輪車等電瓶作為供電電源。另一方面，永磁無刷電機(jī)需要的維護(hù)較少，且與同體積的有刷直流電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)相比，永磁無刷電機(jī)能產(chǎn)生更大的輸出功率。由于轉(zhuǎn)子用永磁體制成，和其他類型的電機(jī)相比，轉(zhuǎn)子慣性較小。這就改進(jìn)了加速和減速特性，縮短了工作周期。其線性的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩特性有助于預(yù)測轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的結(jié)果。永磁無刷電機(jī)對使用電池供電、便攜式設(shè)備等應(yīng)用是理想的選擇。
[0003]由于永磁無刷電機(jī)的控制比較復(fù)雜，現(xiàn)有傳統(tǒng)的控制方式是基于傳感器的控制方式，其為了檢測出無刷電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子(永磁體側(cè))的位置，在轉(zhuǎn)子的周圍安裝了多個(gè)霍爾元件。但是，在這種傳感器型驅(qū)動(dòng)控制電路中，因?yàn)楸仨毎惭b多個(gè)霍爾元件或者視需要而與轉(zhuǎn)子分開安裝位置檢測用磁鐵等，所以會(huì)阻礙電機(jī)的小型化和低成本化。而且，由于霍爾元件的安裝狀況而導(dǎo)致在位置檢測精度上產(chǎn)生偏差。所以，提出一種不使用霍爾元件等傳感器而能檢測出轉(zhuǎn)子位置的無傳感器型驅(qū)動(dòng)控制電路是非常必要的。
[0004]針對上述存在的問題，現(xiàn)有中國專利文獻(xiàn)公開了一種無刷直流電機(jī)的開環(huán)啟動(dòng)方法，其特征在于，包括:向電機(jī)施加兩次相鄰60°或120°電角度的短時(shí)脈沖，完成轉(zhuǎn)子初始位置的定位;設(shè)置加速步數(shù)，以及每一步對應(yīng)的PWM占空比和強(qiáng)制換向時(shí)間；按定位后的換向順序給電機(jī)加電，強(qiáng)制電機(jī)工作;獲取電機(jī)每一步對應(yīng)的三相波形和中心點(diǎn)波形;判斷電機(jī)每一步對應(yīng)的三相波形和中心點(diǎn)波形是否均有交點(diǎn)，若否則重新設(shè)置PWM占空比和強(qiáng)制換向時(shí)間;若是則判斷所述轉(zhuǎn)速是否達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速，若否則增大加速步數(shù)，若是則完成電機(jī)的啟動(dòng)。該發(fā)明還公開了一種無刷直流電機(jī)的開環(huán)啟動(dòng)系統(tǒng)。該發(fā)明雖然能夠?qū)崿F(xiàn)無刷直流電機(jī)的快速穩(wěn)定啟動(dòng)，但是該發(fā)明需要借助示波器來對電機(jī)的每一步對應(yīng)的三相波形和中心點(diǎn)波形進(jìn)行檢測來判斷是否完成電機(jī)啟動(dòng)，這樣的方式，需要人為進(jìn)行操控，控制不夠便捷，而且啟動(dòng)成功率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法及其裝置，所要解決的技術(shù)問題是:如何提高永磁電機(jī)起動(dòng)的成功率。
[0006]本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法，其特征在于，包括:
[0007]A、定位永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置:設(shè)定第一PWM占空比，控制模塊根據(jù)第一PffM占空比輸出PffM波，并通過PWM驅(qū)動(dòng)模塊打開相應(yīng)的MOS管，從而控制永磁電機(jī)相應(yīng)相線接通電流來使永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子在磁場力作用下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而以永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子停止的位置作為永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置；
[0008]B、設(shè)定永磁電機(jī)起動(dòng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及加速到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間和第二PffM占空比；
[0009]C、按照永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位后的換相順序給永磁電機(jī)加電，每次換相后減少該相位狀態(tài)下的加電時(shí)間，在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，反電勢檢測模塊檢測轉(zhuǎn)子的位置信號并輸出換相信號給控制模塊；
[0010]D、控制模塊根據(jù)反電勢檢測模塊輸出的換相信號判斷永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速是否正常，若是，則永磁電機(jī)起動(dòng)成功;若否，則返回步驟A。
[0011 ]本栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法首先對永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置進(jìn)行定位，定位的過程也是一個(gè)轉(zhuǎn)子加速的過程，能夠減小轉(zhuǎn)子抖動(dòng)，再設(shè)定永磁電機(jī)起動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間以及第二PWM占空比，該第二PWM占空比在每次換相時(shí)都是相同的占空比，每次換相后減少該相位狀態(tài)下的加電時(shí)間，可保證永磁電機(jī)穩(wěn)定快速的轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)速達(dá)到起動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，反電勢檢測模塊能夠檢測該位置信號并輸出換相信號給控制模塊，控制模塊根據(jù)接收的換相信號判斷該相位下的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速是否在正常轉(zhuǎn)速之下，處于正常轉(zhuǎn)速之下，則判斷永磁電機(jī)起動(dòng)成功。在判斷永磁電機(jī)是否起動(dòng)的過程中，無需通過其他設(shè)備或者人為進(jìn)行判斷，控制方便，同時(shí)，本控制方法采用上述步驟有效提高了在無傳感器條件下永磁電機(jī)的起動(dòng)成功率。
[0012]在上述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法中，在所述步驟A中，相應(yīng)的MOS管是指控制兩個(gè)相差120度相位線圈接通電流的MOS管?？刂苾蓚€(gè)相差120度相位的線圈接通電流可提尚轉(zhuǎn)子初始位置定位的精確性，進(jìn)而能夠提尚永磁電機(jī)起動(dòng)的成功率。
[0013]在上述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法中，在所述步驟A中，定位永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的操作次數(shù)為兩次以上，通過換相的方式來實(shí)現(xiàn)每次永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的定位。通過至少換相一次的方式來實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的定位，可減少定位永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精定位位，保證永磁電機(jī)能夠成功起動(dòng)。
[0014]在上述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法中，在所述步驟A中，每次永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位成功后減小下次定位的時(shí)間。每次定位時(shí)間減小的定位過程相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)子加速的過程，這樣的過程給予轉(zhuǎn)子一個(gè)初速度，減少起動(dòng)抖動(dòng)。
[0015]在上述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法中，在所述步驟B中，所述第二PffM占空比大于第一PWM占空比。設(shè)置第二PWM占空比大于第一PffM占空比，能夠確保永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速是處于穩(wěn)定上升狀態(tài)，確保永磁電機(jī)能夠成功起動(dòng)。
[0016]在上述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法中，在所述步驟C中，所述反電勢檢測模塊包括若干個(gè)反電勢檢測電路，所述反電勢檢測電路包括比較器U2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電容Cl，所述比較器U2的正端與負(fù)端之間通過電容C I連接，所述比較器U2的正端通過電阻R2與永磁電機(jī)的各相線圈連接，所述比較器U2的負(fù)端通過電阻R3與電阻R2連接，所述比較器U2的正端與電阻Rl連接后接地，所述比較器U2的負(fù)極與接地之間還連接有電阻R4，所述比較器U2的輸出端與控制模塊的輸入端連接，在比較器U2正端檢測到的反電勢電壓大于負(fù)端電壓時(shí)，比較器U2的輸出端輸出高電平信號給控制模塊，控制模塊根據(jù)接收到的高電平信號來控制永磁電機(jī)換相。在該步驟中，比較器U2輸出的高電平信號即為換相信號，通過反電勢檢測模塊來實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)的換相加電，無需通過示波器來進(jìn)行判斷，控制方便，無需認(rèn)為進(jìn)行判斷，而且在無傳感器下也能實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)的換相加電。
[0017]在上述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法中，在所述步驟D中，控制模塊根據(jù)兩個(gè)換相信號之間的時(shí)間來計(jì)算永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速，在計(jì)算出來的轉(zhuǎn)速信號相對于永磁電機(jī)正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)速過高或者過低時(shí)認(rèn)為換相后的轉(zhuǎn)速不正常，則判斷永磁電機(jī)起動(dòng)沒有成功，反之，則永磁電機(jī)起動(dòng)成功。控制模塊接收到換相信號后，就可以采集到兩個(gè)換相信號之間的時(shí)間，根據(jù)這個(gè)時(shí)間可以知道某兩個(gè)永磁電機(jī)繞組線圈的通電時(shí)間，然后根據(jù)這個(gè)通電時(shí)間可以計(jì)算得出永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速，控制模塊再判斷這個(gè)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速為永磁電機(jī)正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)速時(shí)，說明永磁電機(jī)起動(dòng)成功，這個(gè)判斷過程直接通過控制模塊進(jìn)行判斷，無需人為操控，簡化了控制步驟，并且提高了永磁電機(jī)快速穩(wěn)定啟動(dòng)的成功率。
[0018]—種栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制裝置，包括永磁電機(jī)和電源模塊，其特征在于，所述控制裝置還包括反電勢檢測模塊、控制模塊、PWM驅(qū)動(dòng)模塊以及橋式逆變電路，所述橋式逆變電路的輸出端與永磁電機(jī)連接，所述橋式逆變電路的輸入端通過PWM驅(qū)動(dòng)模塊與控制模塊連接，所述反電勢檢測模塊的輸入端與永磁電機(jī)的每相線圈連接，所述反電勢檢測模塊的輸出端與控制模塊的輸入端連接，所述電源模塊分別與控制模塊、橋式逆變電路以及反電勢檢測模塊連接。
[0019]其工作原理如下:電瓶電壓通過電源模塊后輸出15V和5V電源，分別為控制模塊、橋式逆變電路和反電勢檢測模塊提供工作的電源，控制模塊首先設(shè)定PWM占空比以及通電時(shí)間，再通過PWM驅(qū)動(dòng)模塊將該P(yáng)WM占空比的PWM波輸送給橋式逆變電路，通過橋式逆變電路控制某兩相線圈通電，通過換相的方式實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的定位，再對PWM占空比進(jìn)行重新設(shè)定，根據(jù)定位后的換相順序給永磁電機(jī)加電，加電時(shí)間隨著每次換相進(jìn)行減少，使永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速按斜率上升一直到反電勢檢測模塊能夠檢測到位置信號，控制模塊則根據(jù)反電勢檢測模塊檢測的位置信號判斷永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速處于正常狀態(tài)時(shí)，則永磁電機(jī)起動(dòng)成功，在該控制過程中，采用反電勢檢測方式獲取永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，無需使用位置傳感器或者示波器等外部設(shè)備來進(jìn)行檢測，控制方便，使用更加便捷，并且保證了在無傳感器條件下永磁電機(jī)能成功起動(dòng)。
[0020]在上述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制裝置中，所述反電勢檢測模塊包括若干個(gè)反電勢檢測電路，所述反電勢檢測電路包括比較器U2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電容Cl，所述比較器U2的正端與負(fù)端之間通過電容Cl連接，所述比較器U2的正端通過電阻R2與永磁電機(jī)的各相線圈連接，所述比較器U2的負(fù)端通過電阻R3與電阻R2連接，所述比較器U2的正端與電阻Rl連接后接地，所述比較器U2的負(fù)極與接地之間還連接有電阻R4，所述比較器U2的輸出端與控制模塊的輸入端連接。永磁電機(jī)起動(dòng)過程中，在比較器U2的正端電壓高于負(fù)端電壓時(shí)輸出高電平給控制模塊，控制模塊根據(jù)該接收到的信號可以定位永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，并且根據(jù)該信號能夠驅(qū)動(dòng)永磁電機(jī)向設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)的在無位置傳感器情況下的成功起動(dòng)。
[0021]在上述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制裝置中，所述控制模塊還連接有狀態(tài)檢測模塊以及用于在檢測到欠壓、過溫和過流信息時(shí)進(jìn)行故障燈顯示的故障顯示模塊，所述狀態(tài)檢測模塊包括電壓檢測電路、溫度檢測電路以及電流檢測電路。在永磁電機(jī)起動(dòng)以及正常運(yùn)行過程中不斷檢測母線電壓、母線電流以及溫度，在檢測到欠壓、過流、過溫等信息時(shí)，則進(jìn)入相應(yīng)的保護(hù)狀態(tài)并對故障進(jìn)行顯示，提高了控制裝置整體的可靠性。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法及其裝置具有以下優(yōu)占.V.
[0023]1、本發(fā)明采用反電勢檢測方式獲取永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置以及通過反電勢檢測模塊檢測的信號判斷永磁電機(jī)是否起動(dòng)成功，簡化了操作，而且本發(fā)明通過給定PWM占空比以及逐步縮短換相時(shí)間的方式，提高了在無傳感器條件下永磁電機(jī)起動(dòng)的成功率。
[0024]2、本發(fā)明使用永磁電機(jī)及其控制模塊，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)速，提高了系統(tǒng)整體效率，并且響應(yīng)了國家節(jié)能的要求。
[0025]3、本發(fā)明采用多重保護(hù)，擁有短路、欠壓、過溫等保護(hù)功能，可以防止永磁電機(jī)及其控制模塊損壞，提高了本控制裝置運(yùn)行的靠性。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的控制流程圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3是本發(fā)明中反電勢檢測模塊的電路連接圖。
[0029]圖4是本發(fā)明中橋式逆變電路的電路連接圖。
[0030]圖5是本發(fā)明中電源模塊的電路連接圖。
[0031 ]圖中，1、控制模塊;2、反電勢檢測模塊;3、狀態(tài)檢測模塊;4、PWM驅(qū)動(dòng)模塊;5、永磁電機(jī);6、故障顯示模塊;7、電源模塊;71、第一電源轉(zhuǎn)換電路;72、第二電源轉(zhuǎn)換電路;8、橋式逆變電路。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0033]如圖1所示，本栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法包括:
[0034]A、定位永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子初始位置:設(shè)定第一PffM占空比，以給永磁電機(jī)5某兩相相差120度線圈進(jìn)行通電的方式，對永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子初始位置進(jìn)行定位，具體為:控制模塊I根據(jù)第一 PWM占空比輸出PffM波，并通過PffM驅(qū)動(dòng)模塊4打開用于控制相差120度相線圈通電的MOS管，從而控制永磁電機(jī)5相應(yīng)相線接通電流，使得永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子在磁場力作用下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，通電持續(xù)時(shí)間設(shè)定為Tl，在轉(zhuǎn)子不受定子磁場作用力時(shí)，施加第二個(gè)方向的磁場，其通電持續(xù)時(shí)間設(shè)定為T2，且T2小于Tl，作為優(yōu)選，在轉(zhuǎn)子不受定子磁場作用力時(shí)，施加第三個(gè)方向的磁場，其通電持續(xù)時(shí)間小于第二個(gè)方向磁場的通電持續(xù)時(shí)間。經(jīng)過三個(gè)定子磁場的作用力之后，能夠確定轉(zhuǎn)子的位置，并給予轉(zhuǎn)子一個(gè)初速度，減少啟動(dòng)抖動(dòng)，進(jìn)而以永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子停止的位置作為永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子初始位置；
[0035]B、設(shè)定永磁電機(jī)5起動(dòng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及加速到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間和第二PWM占空比；其中，第二PWM占空比大于第一PWM占空比；加速到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間是指多次換相達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間，根據(jù)該時(shí)間對換相的加電時(shí)間進(jìn)行設(shè)定；
[0036]C、按照永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子初始位置定位后的換相順序給永磁電機(jī)5加電，每次換相后減少該相位狀態(tài)下的加電時(shí)間，在永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，反電勢檢測模塊2檢測轉(zhuǎn)子的位置信號并輸出換相信號給控制模塊I;
[0037]D、控制模塊I根據(jù)反電勢檢測模塊2輸出的換相信號判斷永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)速是否正常，具體為:控制模塊I根據(jù)兩個(gè)換相信號之間的時(shí)間來計(jì)算永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)速，在計(jì)算出來的轉(zhuǎn)速信號相對于永磁電機(jī)5正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)速過高或者過低時(shí)認(rèn)為換相后的轉(zhuǎn)速不正常，則判斷永磁電機(jī)5起動(dòng)沒有成功，返回步驟A ；反之，則永磁電機(jī)5起動(dòng)成功。
[0038]其中，在步驟C中，反電勢檢測模塊2包括若干個(gè)反電勢檢測電路，反電勢檢測電路包括比較器U2、電阻Rl、電阻R2、電阻R3和電容Cl，比較器U2的正端與負(fù)端之間通過電容Cl連接，比較器U2的正端通過電阻R2與永磁電機(jī)5的相線線圈連接，比較器U2的負(fù)端通過電阻R3與電阻R2連接，比較器U2的正端與電阻Rl連接后接地，比較器U2的負(fù)極與接地之間還連接有電阻R4，比較器U2的輸出端與控制模塊I的輸入端連接，在比較器U2正端檢測到的反電勢電壓大于負(fù)端電壓時(shí)，比較器U2的輸出端輸出高電平信號給控制模塊I，控制模塊I根據(jù)接收到的高電平信號來控制永磁電機(jī)5換相。在該步驟中，比較器U2輸出的高電平信號即為換相信號，通過反電勢檢測模塊2來實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)5的換相加電，無需通過示波器來進(jìn)行判斷，控制方便，無需認(rèn)為進(jìn)行判斷，而且在無傳感器下也能實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)5的換相加電。
[0039 ] 如圖2所示，本栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制裝置，包括永磁電機(jī)5、電源模塊
7、反電勢檢測模塊2、控制模塊1、PffM驅(qū)動(dòng)模塊4以及橋式逆變電路8，橋式逆變電路8的輸出端與永磁電機(jī)5連接，橋式逆變電路8的輸入端通過PffM驅(qū)動(dòng)模塊4與控制模塊I連接，反電勢檢測模塊2的輸入端與永磁電機(jī)5的每相線圈連接，反電勢檢測模塊2的輸出端與控制模塊I的輸入端連接，電源模塊7分別與控制模塊1、橋式逆變電路8以及反電勢檢測模塊2連接。
[0040]其中，控制模塊I包括單片機(jī)及其外圍電路。
[0041]作為優(yōu)選，控制模塊I還連接有狀態(tài)檢測模塊3以及用于在檢測到欠壓、過溫和過流信息時(shí)進(jìn)行故障燈顯示的故障顯示模塊6，狀態(tài)檢測模塊3包括電壓檢測電路、溫度檢測電路以及電流檢測電路。在永磁電機(jī)5起動(dòng)以及正常運(yùn)行過程中不斷檢測母線電壓、母線電流以及溫度，在檢測到欠壓、過流、過溫等信息時(shí)，則進(jìn)入相應(yīng)的保護(hù)狀態(tài)并對故障進(jìn)行顯示，提高了控制裝置整體的可靠性。
[0042]其中，如圖3所示，反電勢檢測模塊2包括若干個(gè)反電勢檢測電路，若為三相永磁電機(jī)5，則反電勢檢測電路的數(shù)量為三個(gè)，具體地，反電勢檢測電路包括比較器U2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電容Cl，比較器U2的正端與負(fù)端之間通過電容Cl連接，比較器U2的正端通過電阻R2與永磁電機(jī)5的相應(yīng)相線線圈連接，比較器U2的負(fù)端通過電阻R3與電阻R2連接，比較器U2的正端與電阻Rl連接后接地，比較器U2的負(fù)極與接地之間還連接有電阻R4，比較器U2的輸出端與控制模塊I的輸入端連接，比較器U2的電源端分別與電容C2和+5 V電源連接，電容C2與比較器U2的電源端連接后接地，比較器U2的輸出端還接有電阻R5，電阻R5的另一端接+5V電源。
[0043]如圖4所示，橋式逆變電路8為三相橋式逆變電路，包括六個(gè)MOS管，該MOS管采用匪OS管，MOS管兩兩串聯(lián)后進(jìn)行并聯(lián)連接，MOS管的D極并聯(lián)連接后接電源模塊7的正極，MOS管的S極并聯(lián)連接后接電源模塊7的負(fù)極，兩兩MOS管串聯(lián)的連接點(diǎn)分別與永磁電機(jī)5的各相線圈連接，各MOS管的G極分別與PffM驅(qū)動(dòng)模塊4連接，如圖4所示，以Uh、Vh、Wh、m的符號來區(qū)分各MOS管接通電壓的情況。
[0044]如圖5所示，電源模塊7包括將電瓶電壓轉(zhuǎn)換為+15V的第一電源轉(zhuǎn)換電路71和用于將電瓶電壓轉(zhuǎn)換為+5V的第二電源轉(zhuǎn)換電路72，其中，第一電源轉(zhuǎn)換電路71包括電阻R6和電阻R7，電阻R6和電阻R7并聯(lián)連接后一端與電瓶電壓連接，另一端分別連接有用于對輸入電壓進(jìn)行濾波的電解電容C3、用于確保三極管Ql可靠進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)的電阻R8、電阻R9和PNP型三極管Ql的反射極，三極管Ql的基極分別連接電阻R8的另一端和NPN型三極管Q2的集電極，三極管Q2的基極與電阻R9連接，三極管Q2的發(fā)射極連接，電阻Rl 6和電容C9后均接地，電解電容C3的另一端接地，三極管Ql的集電極分別連接有二極管D3、電阻RlO和電感LI，二極管D3的負(fù)極連接三極管Ql的集電極，二極管的正極接地，電阻RlO通過電容C6與三極管Q2的基極連接，三極管Q2的基極連接電阻R15后接地，三極管Q2的基極連接NPN型三極管Q3的集電極，三極管Q3的發(fā)射極接地，三極管Q3的基極連接電阻R14后接地，三極管Q3的基極連接穩(wěn)壓管D2的正極，穩(wěn)壓管D2的正極通過電阻Rll與電感LI連接，電感LI與電阻Rll的連接處輸出+15V電壓，穩(wěn)壓管D2的負(fù)極連接電阻R13后接地;第二電源轉(zhuǎn)換電路72包括并聯(lián)連接的電解電容C11、電容C12、電容C13和電容C14，并聯(lián)后一端與+15V電壓端連接，另一端接地，與+15V電壓連接的一端通過電阻R12與穩(wěn)壓管Ul的輸入端連接，穩(wěn)壓管Ul采用78L05，穩(wěn)壓管Ul的輸入端連接電容C5和電解電容C7后接地，穩(wěn)壓管Ul的輸出端接電解電容C8和電容C4后接地，穩(wěn)壓管Ul的輸出端輸出+5V電壓。在電路中，并聯(lián)連接的電阻R6和電阻R7起到限流作用；其中，三極管Q1、三極管Q2、電阻R8、電阻R9、電阻R15、電阻R16、電容C9、電阻R4、電容C6、二極管D3和電感LI構(gòu)成振蕩電路；電阻R9和電阻R15起到上電起振作用，三極管Q2起到控制三極管Ql開關(guān)的作用；電阻R16對三極管Q2進(jìn)行限流；電容C9能使三極管Q2快速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)；電阻R4和電容C6構(gòu)成振蕩電路的振蕩源；電感LI在三極管Ql開啟時(shí)存儲(chǔ)能量，關(guān)斷時(shí)釋放能量，輸出穩(wěn)定的電能；二極管D3在三極管Ql關(guān)斷時(shí)，為電感LI續(xù)流提供回路；電阻Rl 1、電阻R13電阻R14、穩(wěn)壓管D3和三極管Q3構(gòu)成反饋電路，使得輸出電壓穩(wěn)定在15V;電容C4、電容C5、電容C12、電容C13和電容C14用于濾除電路中高頻紋波；電阻R12用于限流;穩(wěn)壓器Ul用于輸出穩(wěn)定的5V電壓。作為優(yōu)選，電瓶電壓與第一電源轉(zhuǎn)換電路71之間還連接有二極管Dl，其中二極管Dl用于起到防電瓶電壓反接的功能。
[0045]如圖1-5所示，以三相永磁電機(jī)5為例，本栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法及其裝置具體工作原理為:首先對永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子初始位置進(jìn)行定位，具體為:設(shè)定第一 PWM占空比，根據(jù)該占空比并通過PWM驅(qū)動(dòng)模塊4輸出PffM波給Uh MOS管和Wl MOS管的G極，進(jìn)而打開這兩個(gè)MOS管，從而使A相線圈和B相線圈通電，持續(xù)通電時(shí)間為Tl，此時(shí)定子磁場方向?yàn)?°方向，在圖4上如Φ I所示；當(dāng)轉(zhuǎn)子從0°轉(zhuǎn)到180°或者180°轉(zhuǎn)到360°之間的時(shí)候，定子磁場對永磁體轉(zhuǎn)子的作用力可以使得轉(zhuǎn)子和定子磁場Φ I的方向重合，但是當(dāng)轉(zhuǎn)子剛好處在180°位置的時(shí)候，轉(zhuǎn)子不受定子磁場作用力，對于該狀況則施加第二個(gè)方向的磁場，即打開Uh和Vl的MOS管，接通A相線圈和C相線圈，持續(xù)通電時(shí)間T2，且T2〈T1，此時(shí)定子磁場方向120°，定子磁場對永磁體轉(zhuǎn)子的作用力使得轉(zhuǎn)子和定子磁場Φ2的方向重合;再次施加第三個(gè)方向的磁場，即打開Vh和Wl的MOS管，持續(xù)通電時(shí)間Τ3，且Τ3〈Τ2，此時(shí)定子磁場方向240°，定子磁場對永磁體轉(zhuǎn)子的作用力使得轉(zhuǎn)子和定子磁場Φ 3的方向重合;經(jīng)過Φ 1、Φ 2、Φ 3三個(gè)定子磁場的作用力之后，完成對永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子初始位置的定位，通過施加三次不同方向的磁場，能夠給予轉(zhuǎn)子一個(gè)初速度，減少啟動(dòng)抖動(dòng)，保證轉(zhuǎn)子定位準(zhǔn)確。在定位成功后，重新設(shè)定PffM占空比，即第二PWM占空，該占空比的寬度大于第一PWM占空比，設(shè)定永磁電機(jī)5起動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及加速到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間，并根據(jù)該加速到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間來設(shè)定換相加電時(shí)間，使得永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)速能夠按斜率上升，保證永磁電機(jī)5穩(wěn)定且快速的啟動(dòng)，上述值設(shè)定好后，按定位后的換相順序給永磁電機(jī)5加電，即以定位永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子初始位置時(shí)的換相順序給永磁電機(jī)5通電流，強(qiáng)制永磁電機(jī)5工作，每次永磁電機(jī)5換相通電后減少該相位狀態(tài)下的加電時(shí)間，加電時(shí)間越短轉(zhuǎn)速越快，在永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)速到達(dá)設(shè)定的啟動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，反電勢檢測模塊2將檢測到永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子的位置信號，即檢測每相線圈的反電勢電壓，在反電勢電壓大于其內(nèi)設(shè)置的電壓時(shí)輸出高電平信號，即換相信號給控制模塊I，具體原理為:在本發(fā)明中通過反電勢檢測電路建立中性點(diǎn)電壓，每相以及中性點(diǎn)進(jìn)行電阻分壓和阻容濾波，對反電動(dòng)勢進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，以中性點(diǎn)作為參考電壓，在端電壓與參考電壓相同時(shí)，發(fā)生過零點(diǎn)，通過比較器U2實(shí)現(xiàn)過零點(diǎn)檢測，即對轉(zhuǎn)子位置的檢測，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)換相可靠時(shí)間點(diǎn);進(jìn)一步地，控制模塊I根據(jù)接收到的兩次換相信號進(jìn)行計(jì)算永磁電機(jī)5的轉(zhuǎn)速，在計(jì)算出來的轉(zhuǎn)速信號相對于永磁電機(jī)5正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)速過高或者過低時(shí)，認(rèn)為換相后的轉(zhuǎn)速不正常，永磁電機(jī)5啟動(dòng)沒有成功，返回步驟A，對永磁電機(jī)5轉(zhuǎn)子的初始位置進(jìn)行重新定位，通過這樣的方式可提高永磁電機(jī)5起動(dòng)的成功率;反之，則永磁電機(jī)5起動(dòng)成功。在判斷永磁電機(jī)5是否起動(dòng)成功的過程中，無需通過其他設(shè)備或者人為進(jìn)行判斷，直接使用硬件電路實(shí)現(xiàn)該功能，控制方便，同時(shí)，采用本申請的控制方法，提高了在無傳感器條件下永磁電機(jī)5起動(dòng)的成功率。
[0046]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法，其特征在于，包括: A、定位永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)子初始位置:設(shè)定第一PWM占空比，控制模塊(I)根據(jù)第一PWM占空比輸出PffM波，并通過PWM驅(qū)動(dòng)模塊(4)打開相應(yīng)的MOS管，從而控制永磁電機(jī)(5)相應(yīng)相線接通電流來使永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)子在磁場力作用下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而以永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)子停止的位置作為永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)子初始位置； B、設(shè)定永磁電機(jī)(5)起動(dòng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及加速到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間和第二PffM占空比； C、按照永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)子初始位置定位后的換相順序給永磁電機(jī)(5)加電，每次換相后減少該相位狀態(tài)下的加電時(shí)間，在永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，反電勢檢測模塊(2)檢測轉(zhuǎn)子的位置信號并輸出換相信號給控制模塊(I); D、控制模塊(I)根據(jù)反電勢檢測模塊(2)輸出的換相信號判斷永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)速是否正常，若是，則永磁電機(jī)(5)起動(dòng)成功;若否，則返回步驟A。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法，其特征在于，在所述步驟A中，相應(yīng)的MOS管是指控制兩個(gè)相差120度相位線圈接通電流的MOS管。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法，其特征在于，在所述步驟A中，定位永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)子初始位置的操作次數(shù)為兩次以上，通過換相的方式來實(shí)現(xiàn)每次永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)子初始位置的定位。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法，其特征在于，在所述步驟A中，每次永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)子初始位置定位成功后減小下次定位的通電時(shí)間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法，其特征在于，在所述步驟B中，所述第二 PffM占空比大于第一 PffM占空比。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法，其特征在于，在所述步驟C中，所述反電勢檢測模塊(2)包括若干個(gè)反電勢檢測電路，所述反電勢檢測電路包括比較器U2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電容Cl，所述比較器U2的正端與負(fù)端之間通過電容Cl連接，所述比較器U2的正端通過電阻R2與永磁電機(jī)(5)的各相線圈連接，所述比較器U2的負(fù)端通過電阻R3與電阻R2連接，所述比較器U2的正端與電阻Rl連接后接地，所述比較器U2的負(fù)極與接地之間還連接有電阻R4，所述比較器U2的輸出端與控制模塊(I)的輸入端連接，在比較器U2正端檢測到的反電勢電壓大于負(fù)端電壓時(shí)，比較器U2的輸出端輸出高電平信號給控制模塊(I)，控制模塊(I)根據(jù)接收到的高電平信號來控制永磁電機(jī)(5)換相。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法，其特征在于，在所述步驟D中，控制模塊(I)根據(jù)兩個(gè)換相信號之間的時(shí)間來計(jì)算永磁電機(jī)(5)轉(zhuǎn)速，在計(jì)算出來的轉(zhuǎn)速信號相對于永磁電機(jī)(5)正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)速過高或者過低時(shí)認(rèn)為換相后的轉(zhuǎn)速不正常，則判斷永磁電機(jī)(5)起動(dòng)沒有成功，反之，則永磁電機(jī)(5)起動(dòng)成功。8.—種栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制裝置，包括永磁電機(jī)(5)和電源模塊(7)，其特征于，所述控制裝置還包括反電勢檢測模塊(2)、控制模塊(1)、PWM驅(qū)動(dòng)模塊(4)以及橋式逆變電路(8)，所述橋式逆變電路(8)的輸出端與永磁電機(jī)(5)連接，所述橋式逆變電路(8)的輸入端通過PWM驅(qū)動(dòng)模塊(4)與控制模塊(I)連接，所述反電勢檢測模塊(2)的輸入端與永磁電機(jī)(5)的每相線圈連接，所述反電勢檢測模塊(2)的輸出端與控制模塊(I)的輸入端連接，所述電源模塊(7)分別與控制模塊(1)、橋式逆變電路(8)以及反電勢檢測模塊(2)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述反電勢檢測模塊(2)包括若干個(gè)反電勢檢測電路，所述反電勢檢測電路包括比較器U2、電阻Rl、電阻R2、電阻R3和電容CI，所述比較器U2的正端與負(fù)端之間通過電容CI連接，所述比較器U2的正端通過電阻R2與永磁電機(jī)(5)的各相線圈連接，所述比較器U2的負(fù)端通過電阻R3與電阻R2連接，所述比較器U2的正端與電阻Rl連接后接地，所述比較器U2的負(fù)極與接地之間還連接有電阻R4，所述比較器U2的輸出端與控制模塊(I)的輸入端連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的栗用無位置傳感器永磁電機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述控制模塊(I)還連接有狀態(tài)檢測模塊(3)以及用于在檢測到欠壓、過溫和過流信息時(shí)進(jìn)行故障燈顯示的故障顯示模塊(6)，所述狀態(tài)檢測模塊(3)包括電壓檢測電路、溫度檢測電路以及電流檢測電路。
【文檔編號】H02P6/182GK105915130SQ201610417153
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】張兵, 楊燁照, 蔡良正, 陳靈世, 蔣迎松, 潘李歡
【申請人】浙江錢江摩托股份有限公司