CN105162374A - 无刷直流电机的启动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机的启动控制方法包括以下步骤：S1、检测转子当前的位置；S2、根据转子当前的位置输出占空比为第一阈值的脉宽调制信号，以驱动无刷直流电机；S3、判断当前检测到的电流是否大于预设值；若是，则执行步骤S4，否则执行步骤S5；S4、降低脉宽调制信号，重新驱动无刷直流电机；S5、判断无刷直流电机是否转动；若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S7；S6、退出启动，并反馈启动成功信号；S7、当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间时，控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值，以重新驱动无刷直流电机。本发明还公开了一种无刷直流电机的启动控制装置。

Description

无刷直流电机的启动控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电机驱动技术领域，尤其涉及无刷直流电机的启动控制方法及装置。

背景技术

小型无刷直流电机由于存在体积轻，构造简单，效率高，寿命长等优点，在很多产品得到了应用，替代了大量的有刷电机，特别是在功率较高，转数要求较快的领域，无刷直流电机的优势更加明显。但是由于无刷直流电机的过流能力较弱，采用传统的极限电流启动的方式，将容易受到电流保护导致无刷直流电机获得的力矩时间较短，无法正常启动。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无刷直流电机的启动控制方法及装置，旨在使无刷直流电机获得长时间的力矩，使电机更容易启动。

为实现上述目的，本发明提供的一种无刷直流电机的启动控制方法包括以下步骤：

S1、检测转子当前的位置；

S2、根据转子当前的位置输出占空比为第一阈值的脉宽调制信号，以驱动所述无刷直流电机；

S3、判断当前检测到的电流是否大于预设值，所述电流包括所述无刷直流电机的驱动电流；若是，则执行步骤S4，否则执行步骤S5；

S4、降低所述脉宽调制信号，重新驱动所述无刷直流电机；

S5、判断所述无刷直流电机是否转动；若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S7；

S6、退出启动，并反馈启动成功信号；

S7、当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间时，控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值，以重新驱动所述无刷直流电机。

优选地，所述步骤S7之后还包括：

当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，以重新驱动所述无刷直流电机；并将记录的启动次数加1；所述第三阈值大于所述第一阈值；

判断启动次数是否大于第一预设次数；若是，则结束启动，并反馈启动失败信号，否则执行步骤S3。

优选地，所述当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，以重新驱动所述无刷直流电机；并将记录的启动次数加1具体为：

当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，停止驱动所述无刷直流电机；将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，并将记录的启动次数加1；

在经过第二预置时间后，输出占空比为所述第三阈值的脉宽调制信号，以重新驱动所述无刷直流电机。

优选地，所述判断所述无刷直流电机是否转动包括：

根据每间隔第三预置时间所检测到的转子的位置确定所述无刷直流电机是否转动；

判断所述无刷直流电机在同一占空比的脉宽调制信号驱动下，在所述第一预置时间内转动的次数是否大于第二预设次数；

若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S3。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无刷直流电机的启动控制装置，所述无刷直流电机的启动控制装置包括：

检测模块，用于检测转子当前的位置；

信号输出模块，用于根据转子当前的位置输出占空比为第一阈值的脉宽调制信号，以驱动所述无刷直流电机；

第一判断模块，用于判断当前检测到的电流是否大于预设值，所述电流包括所述无刷直流电机的驱动电流；

第一调整模块，用于当前检测到的电流大于预设值时，降低所述脉宽调制信号，重新驱动所述无刷直流电机；

第二判断模块，用于当前检测到的电流小于等于预设值时，判断所述无刷直流电机是否转动；

反馈模块，用于当无刷直流电机转动时，退出启动，并反馈启动成功信号；

第二调整模块，用于当无刷直流电机未转动、且当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间时，控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值，以重新驱动所述无刷直流电机。

优选地，所述无刷直流电机的启动控制装置还包括：

处理模块，用于当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，以重新驱动所述无刷直流电机；并将记录的启动次数加1；所述第三阈值大于所述第一阈值；

第三判断模块，用于判断启动次数是否大于第一预设次数；当启动次数大于第一预设次数时，触发所述反馈模块结束启动，并反馈启动失败信号；当启动次数小于等于第一预设次数时，触发第一判断模块判断当前检测到的电流是否大于预设值。

优选地，所述处理模块具体用于：

当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，停止驱动所述无刷直流电机；将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，并将记录的启动次数加1；

在经过第二预置时间后，输出占空比为所述第三阈值的脉宽调制信号，以重新驱动所述无刷直流电机。

优选地，所述第二判断模块包括：

确定单元，用于根据每间隔第三预置时间所检测到的转子的位置确定所述无刷直流电机是否转动；

判断单元，用于判断所述无刷直流电机在同一占空比的脉宽调制信号驱动下，在所述第一预置时间内转动的次数是否大于第二预设次数；在所述第一预置时间内转动的次数大于第二预设次数时，触发反馈模块退出启动，并反馈启动成功信号；在所述第一预置时间内转动的次数小于等于第二预设次数时，第一判断模块判断当前检测到的电流是否大于预设值。

本发明实施例中通过在驱动电机启动的过程中，改变脉宽调制信号的占空比，从而使无刷直流电机获得长时间的力矩，使电机更容易启动。

附图说明

图1为本发明无刷直流电机的启动控制方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明无刷直流电机的启动控制方法第二实施例的流程示意图；

图3为本发明无刷直流电机的启动控制方法第三实施例中判断无刷直流电机是否转动的细化流程示意图；

图4为本发明无刷直流电机的启动控制装置第一实施例的功能模块结构示意图；

图5为本发明无刷直流电机的启动控制装置第二实施例的功能模块结构示意图；

图6为本发明无刷直流电机的启动控制装置第三实施例中第二判断模块的细化功能模块结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种无刷直流电机的启动控制方法，参照图1，在一实施例中，该无刷直流电机的启动控制方法包括：

步骤S10、检测转子当前的位置；

步骤S20、根据转子当前的位置输出占空比为第一阈值的脉宽调制信号，以驱动所述无刷直流电机；

步骤S30、判断当前检测到的电流是否大于预设值，所述电流包括所述无刷直流电机的驱动电流；若是，则执行步骤S40，否则执行步骤S50；

步骤S40、降低所述脉宽调制信号，重新驱动所述无刷直流电机；

步骤S50、判断所述无刷直流电机是否转动；若是，则执行步骤S60，否则执行步骤S70；

步骤S60、退出启动，并反馈启动成功信号；

步骤S70、当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间时，控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值，以重新驱动所述无刷直流电机。

本发明实施例提供的无刷直流电机的启动控制方法主要应用于三相无刷直流电机的驱动系统中，用于对三相无刷直流电机的驱动进行控制。

具体地，上述转子的位置可以通过霍尔元件进行检测。根据转子的位置输出的脉宽调制信号为驱动控制信号，用于输出至驱动电路，以控制驱动电路的工作状态。应当说明的是，该驱动电路共有三相，因此在输出的脉宽调制信号为3路脉宽调制信号，每一路脉宽调制信号的占空比都相同。上述脉宽调制信号的频率可以根据实际需要进行设置，本实施例中，优选地，脉宽调制信号为16K的频率。在此，通过霍尔元件检测转子的位置，主要是确定三路脉宽调制信号的相位。上述第一阈值的大小可以根据实际需要进行设置，本实施例中，优选地，该第一阈值为30％。

上述电流可以根据实际需要进行检测，例如可以为系统的总电流，也可以为驱动电流，在此不做进一步地限定，只要所检测的电流包括驱动电流即可。

本实施例中，在进行驱动控制时，首先进行初始化，检测转子的位置，根据转子的位置输出三路占空比为30％的脉宽调制信号至驱动电路，以驱动电机转动。此时，判断当前检测到的电流是否大于预设值；当当前检测到的电流大于预设值时，则按照预置规则(每次降低1％)减小占空比，然后再次判断检测的电流是否大于预设值。当检测的电流小于等于上述预设值时，确定电机是否转动，当电机转动时，则输出启动成功信号，退出启动控制。当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间(例如500ms)内未检测到电机转动，则需要控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值(例如10％)，以重新驱动所述无刷直流电机。在重新驱动无刷直流电机后，将再次判断检测到的电流是否大于预设值。

本发明实施例中通过在驱动电机启动的过程中，改变脉宽调制信号的占空比，从而使无刷直流电机获得长时间的力矩，使电机更容易启动。

进一步地，参照图2，基于上述实施例，在本实施例中，上述步骤S70之后还包括：

步骤S80，当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，以重新驱动所述无刷直流电机；并将记录的启动次数加1；所述第三阈值大于所述第一阈值；

步骤S90，判断启动次数是否大于第一预设次数；若是，则结束启动，并反馈启动失败信号，否则执行步骤S30。

本实施例中，上述第三阈值的大小可以根据实际需要进行设置，优选地，该第三阈值为50％。即在本实施例中，在当占空比增加到100％以后，确定已完成无刷直流电机的一次启动。此时需要重新设置脉宽调制信号的初始值，以进行下次的启动。上述第一预设次数的大小可以根据实际需要进行设置，本实施例中，该第一预设次数优选为5次。在启动5次后，电机仍未转动，则停止启动，反馈启动失败信号。由于多次启动仍未启动成功，则需要停止启动，防止过度启动影响元器件的使用。

进一步地，由于在启动的过程中，各功率器件发热严重，为了防止各功率器件过热，在完成一次启动后可以停止工作一段时间后，再进行下一次的启动。具体地，上述步骤S80具体为：

当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，停止驱动所述无刷直流电机；将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，并将记录的启动次数加1；

在经过第二预置时间后，输出占空比为所述第三阈值的脉宽调制信号，以重新驱动所述无刷直流电机。

本实施例中，上述第二预置时间的时间长度可以根据实际需要进行设置，优选地，该第二预置时间为50ms。由于在相邻两次的启动过程中设置了时间间隔，从而可以有效防止持续启动，导致功率器件过热而损毁，因此可以提高电路工作的稳定性。

进一步地，参照图3，基于上述实施例，在本实施例中，上述步骤S50包括：

步骤S51，根据每间隔第三预置时间所检测到的转子的位置确定所述无刷直流电机是否转动；

步骤S52，判断所述无刷直流电机在同一占空比的脉宽调制信号驱动下，在所述第一预置时间内转动的次数是否大于第二预设次数；

若是，则执行步骤S60，否则执行步骤S30。

本实施例中，每间隔第三预置时间获取一次霍尔元件所检测到转子的位置状态，并根据当前检测到的位置状态和之前检测到的位置状态确定无刷直流电机是否转动。具体地，通过霍尔元件在检测位置状态时，由于电流较大时，容易导致磁场混乱，使得检测的位置存在误差。为了提高检测的准确度，本实施例中可以在确定无刷直流电机转动的次数大于第二预设次数时，确定无刷直流电机为已经转动。

本发明还提供一种无刷直流电机的启动控制装置，参照图4，在一实施例中，本发明提供的无刷直流电机的启动控制装置包括：

检测模块10，用于检测转子当前的位置；

信号输出模块20，用于根据转子当前的位置输出占空比为第一阈值的脉宽调制信号，以驱动所述无刷直流电机；

第一判断模块30，用于判断当前检测到的电流是否大于预设值，所述电流包括所述无刷直流电机的驱动电流；

第一调整模块40，用于当前检测到的电流大于预设值时，降低所述脉宽调制信号，重新驱动所述无刷直流电机；

第二判断模块50，用于当前检测到的电流小于等于预设值时，判断所述无刷直流电机是否转动；

反馈模块60，用于当无刷直流电机转动时，退出启动，并反馈启动成功信号；

第二调整模块70，用于当无刷直流电机未转动、且当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间时，控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值，以重新驱动所述无刷直流电机。

本发明实施例提供的无刷直流电机的启动控制装置主要应用于三相无刷直流电机的驱动系统中，用于对三相无刷直流电机的驱动进行控制。

具体地，上述转子的位置可以通过霍尔元件进行检测。根据转子的位置输出的脉宽调制信号为驱动控制信号，用于输出至驱动电路，以控制驱动电路的工作状态。应当说明的是，该驱动电路共有三相，因此在输出的脉宽调制信号为3路脉宽调制信号，每一路脉宽调制信号的占空比都相同。上述脉宽调制信号的频率可以根据实际需要进行设置，本实施例中，优选地，脉宽调制信号为16K的频率。在此，通过霍尔元件检测转子的位置，主要是确定三路脉宽调制信号的相位。上述第一阈值的大小可以根据实际需要进行设置，本实施例中，优选地，该第一阈值为30％。

上述电流可以根据实际需要进行检测，例如可以为系统的总电流，也可以为驱动电流，在此不做进一步地限定，只要所检测的电流包括驱动电流即可。

本实施例中，在进行驱动控制时，首先进行初始化，检测转子的位置，根据转子的位置输出三路占空比为30％的脉宽调制信号至驱动电路，以驱动电机转动。此时，判断当前检测到的电流是否大于预设值；当当前检测到的电流大于预设值时，则按照预置规则(每次降低1％)减小占空比，然后再次判断检测的电流是否大于预设值。当检测的电流小于等于上述预设值时，确定电机是否转动，当电机转动时，则输出启动成功信号，退出启动控制。当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间(例如500ms)内未检测到电机转动，则需要控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值(例如10％)，以重新驱动所述无刷直流电机。在重新驱动无刷直流电机后，将再次判断检测到的电流是否大于预设值。

本发明实施例中通过在驱动电机启动的过程中，改变脉宽调制信号的占空比，从而使无刷直流电机获得长时间的力矩，使电机更容易启动。

进一步地，参照图5，基于上述实施例，在本实施例中，上述无刷直流电机的启动控制装置还包括：

处理模块80，用于当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，以重新驱动所述无刷直流电机；并将记录的启动次数加1；所述第三阈值大于所述第一阈值；

第三判断模块90，用于判断启动次数是否大于第一预设次数；当启动次数大于第一预设次数时，触发所述反馈模块60结束启动，并反馈启动失败信号；当启动次数小于等于第一预设次数时，触发第一判断模块30判断当前检测到的电流是否大于预设值。

本实施例中，上述第三阈值的大小可以根据实际需要进行设置，优选地，该第三阈值为50％。即在本实施例中，在当占空比增加到100％以后，确定已完成无刷直流电机的一次启动。此时需要重新设置脉宽调制信号的初始值，以进行下次的启动。上述第一预设次数的大小可以根据实际需要进行设置，本实施例中，该第一预设次数优选为5次。在启动5次后，电机仍未转动，则停止启动，反馈启动失败信号。由于多次启动仍未启动成功，则需要停止启动，防止过度启动影响元器件的使用。

进一步地，由于在启动的过程中，各功率器件发热严重，为了防止各功率器件过热，在完成一次启动后可以停止工作一段时间后，再进行下一次的启动。具体地，上述处理模块80具体用于：

当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，停止驱动所述无刷直流电机；将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，并将记录的启动次数加1；

在经过第二预置时间后，输出占空比为所述第三阈值的脉宽调制信号，以重新驱动所述无刷直流电机。

本实施例中，上述第二预置时间的时间长度可以根据实际需要进行设置，优选地，该第二预置时间为50ms。由于在相邻两次的启动过程中设置了时间间隔，从而可以有效防止持续启动，导致功率器件过热而损毁，因此可以提高电路工作的稳定性。

进一步地，参照图6，基于上述实施例，在本实施例中，上述第二判断模块50包括：

确定单元51，用于根据每间隔第三预置时间所检测到的转子的位置确定所述无刷直流电机是否转动；

判断单元52，用于判断所述无刷直流电机在同一占空比的脉宽调制信号驱动下，在所述第一预置时间内转动的次数是否大于第二预设次数；在所述第一预置时间内转动的次数大于第二预设次数时，触发反馈模块60退出启动，并反馈启动成功信号；在所述第一预置时间内转动的次数小于等于第二预设次数时，第一判断模块30判断当前检测到的电流是否大于预设值。

本实施例中，每间隔第三预置时间获取一次霍尔元件所检测到转子的位置状态，并根据当前检测到的位置状态和之前检测到的位置状态确定无刷直流电机是否转动。具体地，通过霍尔元件在检测位置状态时，由于电流较大时，容易导致磁场混乱，使得检测的位置存在误差。为了提高检测的准确度，本实施例中可以在确定无刷直流电机转动的次数大于第二预设次数时，确定无刷直流电机为已经转动。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种无刷直流电机的启动控制方法，其特征在于，所述无刷直流电机的启动控制方法包括以下步骤：

S1、检测转子当前的位置；

S2、根据转子当前的位置输出占空比为第一阈值的脉宽调制信号，以驱动所述无刷直流电机；

S3、判断当前检测到的电流是否大于预设值，所述电流包括所述无刷直流电机的驱动电流；若是，则执行步骤S4，否则执行步骤S5；

S4、降低所述脉宽调制信号，重新驱动所述无刷直流电机；

S5、判断所述无刷直流电机是否转动；若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S7；

S6、退出启动，并反馈启动成功信号；

S7、当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间时，控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值，以重新驱动所述无刷直流电机。

2.如权利要求1所述的无刷直流电机的启动控制方法，其特征在于，所述步骤S7之后还包括：

当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，以重新驱动所述无刷直流电机；并将记录的启动次数加1；所述第三阈值大于所述第一阈值；

判断启动次数是否大于第一预设次数；若是，则结束启动，并反馈启动失败信号，否则执行步骤S3。

3.如权利要求2所述的无刷直流电机的启动控制方法，其特征在于，所述当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，以重新驱动所述无刷直流电机；并将记录的启动次数加1具体为：

当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，停止驱动所述无刷直流电机；将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，并将记录的启动次数加1；

在经过第二预置时间后，输出占空比为所述第三阈值的脉宽调制信号，以重新驱动所述无刷直流电机。

4.如权利要求1至3任一项所述的无刷直流电机的启动控制方法，其特征在于，所述判断所述无刷直流电机是否转动包括：

根据每间隔第三预置时间所检测到的转子的位置确定所述无刷直流电机是否转动；

判断所述无刷直流电机在同一占空比的脉宽调制信号驱动下，在所述第一预置时间内转动的次数是否大于第二预设次数；

若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S3。

5.一种无刷直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述无刷直流电机的启动控制装置包括：

检测模块，用于检测转子当前的位置；

信号输出模块，用于根据转子当前的位置输出占空比为第一阈值的脉宽调制信号，以驱动所述无刷直流电机；

第一判断模块，用于判断当前检测到的电流是否大于预设值，所述电流包括所述无刷直流电机的驱动电流；

第一调整模块，用于当前检测到的电流大于预设值时，降低所述脉宽调制信号，重新驱动所述无刷直流电机；

第二判断模块，用于当前检测到的电流小于等于预设值时，判断所述无刷直流电机是否转动；

反馈模块，用于当无刷直流电机转动时，退出启动，并反馈启动成功信号；

第二调整模块，用于当无刷直流电机未转动、且当以同一占空比的脉宽调制信号驱动无刷直流电机的持续时间大于第一预置时间时，控制脉宽调制信号的占空比增加第二阈值，以重新驱动所述无刷直流电机。

6.如权利要求5所述的无刷直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述无刷直流电机的启动控制装置还包括：

处理模块，用于当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，以重新驱动所述无刷直流电机；并将记录的启动次数加1；所述第三阈值大于所述第一阈值；

第三判断模块，用于判断启动次数是否大于第一预设次数；当启动次数大于第一预设次数时，触发所述反馈模块结束启动，并反馈启动失败信号；当启动次数小于等于第一预设次数时，触发第一判断模块判断当前检测到的电流是否大于预设值。

7.如权利要求6所述的无刷直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：

当增加第二阈值后所述脉宽调制信号的占空比大于1时，停止驱动所述无刷直流电机；将所述脉宽调制信号的占空比设为第三阈值，并将记录的启动次数加1；

在经过第二预置时间后，输出占空比为所述第三阈值的脉宽调制信号，以重新驱动所述无刷直流电机。

8.如权利要求5至7任一项所述的无刷直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述第二判断模块包括：

确定单元，用于根据每间隔第三预置时间所检测到的转子的位置确定所述无刷直流电机是否转动；

判断单元，用于判断所述无刷直流电机在同一占空比的脉宽调制信号驱动下，在所述第一预置时间内转动的次数是否大于第二预设次数；在所述第一预置时间内转动的次数大于第二预设次数时，触发反馈模块退出启动，并反馈启动成功信号；在所述第一预置时间内转动的次数小于等于第二预设次数时，第一判断模块判断当前检测到的电流是否大于预设值。