CN105429530A - 无刷电机变幅方波驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无刷电机控制技术领域，尤其涉及到无刷电机的一种快速变幅方波驱动系统，通过在无刷电机变幅方波驱动系统内部增设控制系统和与控制系统对应连接的DC-DC变压器，通过控制DC-DC变压器输出按时间滚动、电压幅度可调、占空比不变的变幅方波，进而于三相定子绕组中产生包络波，形成旋转磁场，本发明技术方案无需进行占空比的调节，仅仅控制电压幅度即可，使得整个电机电调驱动模块变得更简单、更轻便、发热小，且无需散热器，降低总体成本。
Description
技术领域
本发明涉及无刷电机控制技术领域，尤其涉及到无刷电机的一种快速变幅方波驱动系统。
背景技术
直流无刷电机主要由电机主体和内置的电机电调驱动模块组成，是一种典型的机电一体化产品，电机主体的定子绕组呈三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。为了适用现代无刷电机控制领域的需求，直流无刷电机在未来市场上以其线性的机械性和调节特性，以及功率密度高、过载能力强、调速方便、动态特性好、效率高、噪音低等一系列优点，逐渐成为一种发展趋势。
就目前技术而言，无刷电机的动力系统如图1所示，对每一个电机而言，直流电源向三个电机电调驱动模块供电，三个电机电调驱动模块分别向三组三相定子绕组提供驱动电压，驱动电压相位相差120度，且不断按时间滚动，造成定子中的旋转磁场。旋转磁场作用于转子上的永久磁铁，造成一个旋转力矩，从而带动转子转动。每个电机电调驱动模块的输出是快速方波，如图2所示，其频率较快，例如10kHz-20kHz，方波的电压固定，基频固定，但每个方波的宽度和占空比是变化的。如图2所示，这些占空比有所变化的方波，在定子绕组上产生一个频率相对更低的包络波，例如1kHz-2kHz的包络波，通过改变占空比，包络波的形状也可被改变，从而造成一个按时间滚动的包络波。
传统的占空比可调节的电机电调驱动模块，其缺点是：发热相对较大、电路相对复杂、成本相对较高、散热器相对较重，因此如何改变现状、提高无刷电机驱动性能成为本领域技术人员致力于研究的方向。
发明内容
为解决现有技术中电机电调驱动模块发热相对较大、电路相对复杂、成本相对较高、散热器相对较重等缺陷，本发明提供了一种无刷电机变幅方波驱动系统，该系统仅仅改变电压幅度，使得整个电机电调驱动模块具有简单、轻便、低热等特点。
本发明为解决上述技术缺陷所采用创新方案为：
一种无刷电机变幅方波驱动系统，其中，所述系统包括：
直流电源；
三个控制系统，各所述控制系统均与所述直流电源连接，且各所述控制系统均还连接一个DC-DC变压器；
无刷电机，内置有三相定子绕组，且各所述DC-DC变压器均与所述三相定子绕组连接。
较佳上述的无刷电机变幅方波驱动系统，其中，所述系统包括三个电机电调驱动模块；
各所述电机电调驱动模块均包括有一所述控制系统和一所述DC-DC变压器。
较佳上述的无刷电机变幅方波驱动系统，其中，所述控制系统连接所述DC-DC变压器；
所述控制系统控制所述DC-DC变压器输出电压幅度可调、占空比不变的变幅方波。
较佳上述的无刷电机变幅方波驱动系统，其中，所述DC-DC变压器与所述三相定子绕组连接，所述变幅方波于所述三相定子绕组中产生包络波，进而于所述三相定子绕组中产生旋转磁场。
较佳上述的无刷电机变幅方波驱动系统，其中，所述包络波之间的电压以及所述包络波之间的相位均相差120°。
本发明技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明公开了一种无刷电机变幅方波驱动系统，通过在无刷电机变幅方波驱动系统内部增设控制系统和与控制系统对应连接的DC-DC变压器，通过控制DC-DC变压器输出按时间滚动、电压幅度可调、占空比不变的变幅方波，进而于三相定子绕组中产生包络波，形成旋转磁场，本发明技术方案无需进行占空比的调节，仅仅控制电压幅度即可，使得整个电机电调驱动模块变得更简单、更轻便、发热小，且无需散热器，降低总体成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是传统无刷电机的动力系统结构示意图；
图2是传统无刷电机方波输出示意图；
图3是本发明无刷电机变幅方波驱动系统的结构示意图；
图4是本发明无刷电机变幅方波驱动系统的方波输出示意图；
图5是本发明无刷电机变幅方波驱动系统的包络波输出示意图；
图6是本发明实施例中无刷电机变幅方波驱动系统的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
传统无刷电机的动力系统中，每个电机电调驱动模块的输出是快速方波，其频率较快、方波的电压固定、基频固定、占空比可变的，这些一系列的工作机制导致每个电机电调驱动模块发热相对较大、电路相对复杂、成本相对较高、散热器相对较重。鉴于现有技术，本发明提供了一种无刷电机变幅方波驱动系统，该系统无需进行占空比的调节，仅仅控制电压幅度即可，使得整个电机电调驱动模块变得更简单、更轻便、发热小，且无需散热器，降低总体成本。
具体的，如图3所示，本发明的无刷电机变幅方波驱动系统主要包括有：
直流电源，直流电源主要用于整个无刷电机变幅方波驱动系统的供电应用。
三个控制系统，每一个控制系统均与直流电源连接，且每一个控制系统均还连接一个DC-DC变压器；在本发明的实施例中，一个控制系统和一个DC-DC变压器整合构成一个电机电调驱动模块，即本无刷电机变幅方波驱动系统包括有三个电机电调驱动模块，直流电源向三个电机电调驱动模块供电。
无刷电机，该无刷电机内置有三相定子绕组，且每一个DC-DC变压器均与该三相定子绕组连接，其中三相定子绕组具有三个端口，该三个端口分别对应的与三个DC-DC变压器连接，进而DC-DC变压器连接可向三相定子绕组提供驱动电压，驱动电压的相位差为120°。
在本发明的实施中，流电源向三个电机电调驱动模块供电，实现三个控制系统对三个DC-DC变压器输出电压的幅度可调、占空比不变的变幅方波。方波是一种非正弦曲线的波形。理想方波只有“高(1)”和“低(0)”这两个值，两个值进行周期转换，占空比(dutycycle)是方波值“1”占一个周期的时间比例，方波的平均值是由占空比决定的。因为DC-DC变压器与三相定子绕组连接，进而变幅方波(变幅方波的宽度不变、占空比不变、基频不变，但每个方波的电压有所变化)在三相定子绕组中产生包络波，进而于三相定子绕组中产生旋转磁场。其中，包络波之间的电压以及包络波之间的相位均相差120°。
由此，本发明的思路是：电机电调驱动模块其输出依然是方波，但不改变方波的占空比。用DC-DC变压器构成幅度可变、占空比不变的快速方波，得到与传统方案同样的较低频率的包络波。由于不再调节占空比，只调节方波的电压幅度，整个电机电调驱动模块变得更简单、更轻、发热更小，导致散热器基本不需要或完全不需要，所以总成本可降低。
如图3所示，本发明的电机电调驱动模块，采用输入输出等功率的快速方波发生器，可产生快速方波。每个方波的宽度和占空比恒定不变，方波的基频也不变，但每个方波的电压可变，也即每个方波可有不同的电压值，此电压值可按需调节。
图4是展示图3无刷电机变幅方波驱动系统的方波输出示意图，方波的宽度不变、占空比不变、基频不变，但每个方波的电压有所变化。
图5展示图4电压变化所造成的变化的包络波。此包络波可按需要而变形，从而造成一个按时间滚动的包络波电压。三组按时间滚动的包络波电压，各自相位相差120°，在三相定子绕组中产生转动的旋转磁场。
图6展示的是图3、图4、图5的实施实例，控制系统使得直流-直流变压器输出按时间滚动的、波宽度恒定的、占空比不变的、基频不变的、但电压可变的方波，从而构成如图4所示的方波。图4所示的方波，在含有电感量L的每组定子绕组中，产生如图5所示的较慢频率的包络波，此包络波按时间滚动。
综上所述，本发明公开了一种无刷电机变幅方波驱动系统，通过在无刷电机变幅方波驱动系统内部增设控制系统和与控制系统对应连接的DC-DC变压器，通过控制DC-DC变压器输出按时间滚动、电压幅度可调、占空比不变的变幅方波，进而于三相定子绕组中产生包络波，形成旋转磁场，本发明技术方案无需进行占空比的调节，仅仅控制电压幅度即可，使得整个电机电调驱动模块变得更简单、更轻便、发热小，且无需散热器，降低总体成本。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种无刷电机变幅方波驱动系统，其特征在于，所述系统包括：
直流电源；
三个控制系统，各所述控制系统均与所述直流电源连接，且各所述控制系统均还连接一个DC-DC变压器；
无刷电机，内置有三相定子绕组，且各所述DC-DC变压器均与所述三相定子绕组连接。
2.如权利要求1所述的无刷电机变幅方波驱动系统，其特征在于，所述系统包括三个电机电调驱动模块；
各所述电机电调驱动模块均包括有一所述控制系统和一所述DC-DC变压器。
3.如权利要求1所述的无刷电机变幅方波驱动系统，其特征在于，所述控制系统连接所述DC-DC变压器；
所述控制系统控制所述DC-DC变压器输出电压幅度可调、占空比不变的变幅方波。
4.如权利要求3所述的无刷电机变幅方波驱动系统，其特征在于，所述DC-DC变压器与所述三相定子绕组连接，所述变幅方波于所述三相定子绕组中产生包络波，进而于所述三相定子绕组中产生旋转磁场。
5.如权利要求4所述的无刷电机变幅方波驱动系统，其特征在于，所述包络波之间的电压以及所述包络波之间的相位均相差120°。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101349358A (zh) * | 2008-08-22 | 2009-01-21 | 三一重工股份有限公司 | 一种比例阀的控制方法和控制系统 |
| CN102420554A (zh) * | 2010-09-24 | 2012-04-18 | 日本电产高科电机控股公司 | 电动机 |
| CN103346711A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-09 | 无锡商业职业技术学院 | 一种直流无刷伺服控制系统 |
| CN103887972A (zh) * | 2014-03-18 | 2014-06-25 | 西安交通大学 | Dvs系统开关dc-dc变换器的混合控制电路及其控制方法 |
-
2015
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101349358A (zh) * | 2008-08-22 | 2009-01-21 | 三一重工股份有限公司 | 一种比例阀的控制方法和控制系统 |
| CN102420554A (zh) * | 2010-09-24 | 2012-04-18 | 日本电产高科电机控股公司 | 电动机 |
| CN103346711A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-09 | 无锡商业职业技术学院 | 一种直流无刷伺服控制系统 |
| CN103887972A (zh) * | 2014-03-18 | 2014-06-25 | 西安交通大学 | Dvs系统开关dc-dc变换器的混合控制电路及其控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 姜晓亮等: "脉冲幅度调制逆变器谐波抑制的分析与仿真", 《南京师范大学学报（工程技术报）》 * |
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