CN101958678B - 高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法及启动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法，包括步骤：获取电机的预设启动电压曲线；获得提供给定子线圈的电压所对应的PWM周期；根据获得的PWM周期以及检测到的反电动势，经判断后，切换相序，实时地控制输入到定子线圈电压，启动电机。相应地，本发明还提供一种高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动装置。本发明使用廉价的低速采样器件，实现了对电机反电动势的检测，来实现电机的启动，降低了设备的成本。另外，本发明在使用采样时间较长的低速采样器件时，通过逐渐地改变输入到定子线圈的电压的PWM周期和占空比，可以对输入到定子线圈的平均电压进行实时地控制，实现了电机的平滑、安全、可靠地启动，避免由于电流过大而烧毁电机。

Description

高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法及启动装置

技术领域

本发明涉及高压永磁直流无刷无霍尔电机技术领域，具体来说，本发明涉及一种高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法及启动装置。

背景技术

在高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动过程中，一般采用模数转换方式在输入到定子线圈的电压对应的脉冲宽度调制(PWM)波形为通(ON)的期间检测电机的反电动势。这样，应该要保证检测的时间，即Duty＞T_adc，其中Duty为所述PWM信号为高电平的时间，T_adc为使用模数转换器(ADC)对反电动势完成采样的时间。

而在电机刚启动时，还没有产生反电动势，此时PWM占空比很小，使用低速ADC在PWM ON期间往往来不及完成对反电动势的采样。这时需要使用高速ADC才能实现在此期间及时地完成反电动势采样。因此，对ADC的硬件要求比较高，成本比较昂贵。

另外，如果一定要用低速ADC对反电动势采样，则由于现有技术中上述输入电压的PWM周期和占空比是固定的，为了保证低速ADC的采样时间，输入电压的PWM ON的时间会比较长，这样输入到定子线圈的平均电压就会比较大，不能实现电机的平滑启动，甚至还有可能由于电流过大而烧毁电机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法及启动装置，既能使用低速采样器件对反电动势采样，降低了设备成本，又能对输入到定子线圈的平均电压进行实时地控制，实现电机的平滑、安全、可靠地启动。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法，在采用低速模数转换器的情况下检测所述电机的反电动势来实现电机的启动，包括步骤：

获取所述电机的预设启动电压曲线；

根据下式获得提供给所述电机的定子线圈的电压所对应的PWM周期：

$\mathrm{Period}=\frac{\mathrm{Duty}}{V_{\mathrm{avr}}}\×V_{\mathrm{supply}}$

其中Period即为所述PWM周期，Duty为所述PWM周期为高电平的时间，其不小于所述模数转换器检测所述电机反电动势的采样周期，V_avr为所述的预设启动电压，V_supply为母线电压；

根据上式计算获得的所述PWM周期以及检测到的反电动势，经判断后，切换相序，实时地控制输入到所述定子线圈电压，启动所述电机。

可选地，所述PWM周期随时间从大到小变化。

可选地，所述模数转换器的采样周期大于20μs。

可选地，所述PWM周期等于所述模数转换器的采样周期。

相应地，本发明还提供一种高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动装置，在采用低速模数转换器的情况下检测所述电机的反电动势来实现电机的启动，包括：

预设启动电压获取单元，用于获取所述电机的预设启动电压曲线；

PWM周期计算单元，与所述预设启动电压获取单元相连接，用于根据下式获得提供给所述电机的定子线圈的电压所对应的PWM周期：

$\mathrm{Period}=\frac{\mathrm{Duty}}{V_{\mathrm{avr}}}\×V_{\mathrm{supply}}$

其中Period即为所述PWM周期，Duty为所述PWM周期为高电平的时间，其不小于所述模数转换器检测所述电机反电动势的采样周期，V_avr为所述的预设启动电压，V_supply为母线电压；

PWM周期改变单元，与所述PWM周期计算单元相连接，用于依照所述预设启动电压改变所述PWM周期；

PWM信号产生单元，与所述PWM周期改变单元相连接，用于产生输入到所述定子线圈的电压对应的PWM信号，实时地控制输入到所述定子线圈的电压；

反电动势检测单元，与所述PWM信号产生单元和电机相连接，用于在所述PWM信号为高电平时检测所述电机的反电动势；

启动单元，与所述PWM信号产生单元、反电动势检测单元和电机相连接，用于根据所述反电动势检测单元的检测结果以及所述PWM信号产生单元产生的PWM信号调整所述电机的启动。

可选地，所述PWM周期随时间从大到小变化。

可选地，所述模数转换器的采样周期大于20μs。

可选地，所述PWM周期等于所述模数转换器的采样周期。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明在使用廉价的低速采样器件而不使用昂贵的高速采样器件的情况下，实现了对电机反电动势的检测，进而实现电机的启动，降低了设备的成本。另外，本发明在使用采样时间较长的低速采样器件时，通过逐渐地改变输入到电机定子线圈的电压的PWM周期和占空比，可以对输入到定子线圈的平均电压进行实时地控制，实现了电机的平滑、安全、可靠地启动，避免由于电流过大而烧毁电机。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动装置的结构框图；

图3为本发明一个实施例的高压永磁直流无刷无霍尔电机的预设启动电压的曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

由于电机的转动速度由输入到定子线圈的平均电压决定，因此通过控制输入到定子线圈的平均电压就能达到控制电机的转动速度的目的。

图1为本发明一个实施例的高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法的流程图，该启动方法可以在采用低速模数转换器(低速ADC)的情况下检测电机的反电动势来实现电机的启动。如图所示，该启动方法可以包括步骤：

执行步骤S101，获取电机的预设启动电压曲线；

执行步骤S102，根据下式获得提供给电机的定子线圈的电压所对应的PWM周期：

$\mathrm{Period}=\frac{\mathrm{Duty}}{V_{\mathrm{avr}}}\×V_{\mathrm{supply}}$

其中Period即为PWM周期，Duty为PWM周期为高电平的时间，其不小于模数转换器检测电机反电动势的采样周期，V_avr为的预设启动电压，V_supply为母线电压；

执行步骤S103，根据反电动势检测单元的检测结果以及上式计算获得的PWM周期和占空比，实时地控制输入到定子线圈电压，启动电机。

在本实施例中，PWM周期可以随时间从大到小变化。而一般情况下，低速ADC检测高压永磁直流无刷无霍尔电机反电动势的采样周期是固定不变的，PWM周期为高电平的时间也是不变的，所以PWM占空比可以随之从小到大变化，电机的预设启动电压Vavr也就相应地随时间t从小到大地变化，如图3所示。

在本实施例中，模数转换器的采样周期大于20μs，只是不大于PWM周期为高电平的时间。

在本实施例中，PWM周期也可以等于模数转换器的采样周期。

为了保证低速ADC的采样时间，必须留有足够的PWM周期为高电平的时间，但是该PWM信号为高电平的时间也不能无限制地长，可能会烧毁电机。类似地，PWM周期也不能无限制地长，这样会使电机的响应速度不够快，可能造成电机波动。

图2为本发明一个实施例的高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动装置的结构框图，该启动装置可以在采用低速模数转换器(低速ADC)的情况下检测电机的反电动势来实现电机的启动。如图所示，该启动装置200可以包括：

预设启动电压获取单元201，用于获取电机210的预设启动电压曲线；

PWM周期计算单元202，与预设启动电压获取单元201相连接，用于根据下式获得提供给电机210的定子线圈的电压所对应的PWM周期：

$\mathrm{Period}=\frac{\mathrm{Duty}}{V_{\mathrm{avr}}}\×V_{\mathrm{supply}}$

其中Period即为PWM周期，Duty为PWM周期为高电平的时间，其不小于模数转换器(例如低速ADC)检测电机210反电动势的采样周期，V_avr为的预设启动电压，V_supply为母线电压；

PWM周期改变单元203，与PWM周期计算单元202相连接，用于依照预设启动电压改变PWM周期和占空比；

PWM信号产生单元204，与PWM周期改变单元203相连接，用于产生输入到定子线圈的电压对应的PWM信号，实时地控制输入到定子线圈的电压；

反电动势检测单元205，与PWM信号产生单元204和电机210相连接，用于在PWM信号为高电平时检测电机210的反电动势；

启动单元206，与PWM信号产生单元204、反电动势检测单元205和电机210相连接，用于根据反电动势检测单元的检测结果以及PWM信号产生单元产生的PWM信号调整电机210的启动。

本发明在使用廉价的低速采样器件而不使用昂贵的高速采样器件的情况下，实现了对电机反电动势的检测，进而实现电机的启动，降低了设备的成本。另外，本发明在使用采样时间较长的低速采样器件时，通过逐渐地改变输入到电机定子线圈的电压的PWM周期和占空比，可以对输入到定子线圈的平均电压进行实时地控制，实现了电机的平滑、安全、可靠地启动，避免由于电流过大而烧毁电机。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动方法，在采用低速模数转换器的情况下检测所述电机的反电动势来实现电机的启动，包括步骤：

获取所述电机的预设启动电压的曲线；

根据下式获得提供给所述电机的定子线圈的电压所对应的PWM周期：

$\mathrm{Period}=\frac{\mathrm{Duty}}{V_{\mathrm{avr}}}\×V_{\mathrm{supply}}$

其中Period即为所述PWM周期，Duty为所述PWM周期为高电平的时间，其不小于所述低速模数转换器检测所述电机反电动势的采样周期，V_avr为所述的预设启动电压，V_supply为母线电压；

根据上式计算获得的所述PWM周期以及检测到的反电动势，经判断后，切换相序，实时地控制输入到所述定子线圈电压，启动所述电机。

2.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述PWM周期随时间从大到小变化。

3.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述低速模数转换器的采样周期大于20μs。

4.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述PWM周期等于所述低速模数转换器的采样周期。

5.一种高压永磁直流无刷无霍尔电机的启动装置，在采用低速模数转换器的情况下检测所述电机的反电动势来实现电机的启动，包括：

预设启动电压获取单元，用于获取所述电机的预设启动电压的曲线；

PWM周期计算单元，与所述预设启动电压获取单元相连接，用于根据下式获得提供给所述电机的定子线圈的电压所对应的PWM周期：

$\mathrm{Period}=\frac{\mathrm{Duty}}{V_{\mathrm{avr}}}\×V_{\mathrm{supply}}$

其中Period即为所述PWM周期，Duty为所述PWM周期为高电平的时间，其不小于所述低速模数转换器检测所述电机反电动势的采样周期，V_avr为所述的预设启动电压，V_supply为母线电压；

PWM周期改变单元，与所述PWM周期计算单元相连接，用于依照所述预设启动电压改变所述PWM周期；

PWM信号产生单元，与所述PWM周期改变单元相连接，用于产生输入到所述定子线圈的电压对应的PWM信号，实时地控制输入到所述定子线圈的电压；

反电动势检测单元，与所述PWM信号产生单元和电机相连接，用于在所述PWM信号为高电平时检测所述电机的反电动势；

启动单元，与所述PWM信号产生单元、反电动势检测单元和电机相连接，用于根据所述反电动势检测单元的检测结果以及所述PWM信号产生单元产生的PWM信号调整所述电机的启动。

6.根据权利要求5所述的启动装置，其特征在于，所述PWM周期随时间从大到小变化。

7.根据权利要求5所述的启动装置，其特征在于，所述低速模数转换器的采样周期大于20μs。

8.根据权利要求5所述的启动装置，其特征在于，所述PWM周期等于所述低速模数转换器的采样周期。

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