CN106059402A - 一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法 - Google Patents

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吴新华
赵山亮
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements

Abstract

本发明提供了一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法，它包括以下步骤，（1）通过交流电源和驱动板输入交流220V电压，经过整流输出直流310V电压；（2）整流输出的电压经过开关电源输出3.3V、5V、12V电压给单片机、绝缘栅双极晶体管或智能功率模块的控制端、放大电路、采样电路供电；（3）同时，整流输出的310V直流电压连接到绝缘栅双极晶体管或智能功率模块上，用于驱动直流无刷电机；（4）电机U,V,W三相的反电动势通过采样电路，并经过放大电路进行信号放大；（5）单片机的AD对采集到的电流信号进行模数转换；（6）采用无位置检测感知算法分析出转子的转速和位置进行闭环控制。本发明至少具有能够精确的调节直流无刷电机的转速，结构设计简化，减小了电机尺寸，装配工艺要求低等优点。

Description

一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法
技术领域
本发明涉及一种直流无刷电机的调速方法，尤其涉及一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法。
背景技术
近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。与传统的电励磁同步电机相比，永磁同步电机, 特别是稀土永磁同步电机具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度，因而它是近几年研究较多并在各个领域中应用越来越广泛的一种电动机。在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，对其研究就显得非常必要。
直流无刷电动机驱动控制方式分为有位置传感器式和无位置传感器式两种。有位置传感器会增加电机的体积和成本；其次，连线众多的位置传感器会降低电机运行的可靠性。目前主流的直流无刷电机调速控制器采用霍尔元件检测转子的位置，对电机的结构设计和霍尔元件装配的位置和精度都有较高的要求，同时，存在一定程度的磁不敏感区；甚至，在某些恶劣工作环境中，比如在密封的空调压缩机中，由于制冷剂的强腐蚀性，常规的位置传感器根本就无法使用。传感器的安装精度还会影响电机的运行性能，增加生产和装配的工艺难度，特别是当电机尺寸小到一定程度时，使用位置传感器的短处可见一斑。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的主要目的在于提供一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法，其具有能够精确的调节直流无刷电机的转速，结构设计简化，减小电机尺寸，装配工艺要求低等优点。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法，其特征在于：它包括以下步骤，
（1）通过交流电源和驱动板输入交流220V电压，经过整流输出直流310V电压；
（2）整流输出的电压经过开关电源输出3.3V、5V、12V电压给单片机、绝缘栅双极晶体管或智能功率模块的控制端、放大电路、采样电路供电；
（3）同时，整流输出的310V直流电压连接到绝缘栅双极晶体管或智能功率模块上，用于驱动直流无刷电机；
（4）电机U,V,W三相的反电动势通过采样电路，并经过放大电路进行信号放大；
（5）单片机的AD对采集到的电流信号进行模数转换；
（6）采用无位置检测感知算法分析出转子的转速和位置进行闭环控制。
进一步地，步骤（2）和步骤（3）同时进行。
有益效果：
本发明提供了一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法，通过测量通过电机U,V,W三相的电流值，采用特殊的软件算法，计算得出转子的位置和当前的电机转速，从而达到调节转速的目的。本发明无需采用位置传感器，测量结果精确，调节方法简单有效，在一定程度上还可减小电机尺寸，节约成本，电机的工作条件所受的外部环境影响大大减小，结构设计要求变低，装配工艺要求也大大降低。
附图说明
图1是本发明一优选实施例的电机连接示意图；
图2是本发明一优选实施例的驱动板原理框图；
图3是本发明一优选实施例的放大电路原理示意图；
图4是本发明一优选实施例的控制流程示意图。
具体实施方式
为了更清晰的阐述本发明，提供以下实施例以供参考：
如图1-4，一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）如图2，通过交流电源和驱动板输入交流220V电压，经过整流输出直流310V电压；
（2）整流输出的电压经过开关电源输出3.3V、5V、12V电压给单片机、绝缘栅双极晶体管或智能功率模块的控制端、放大电路、采样电路供电；
（3）同时，整流输出的310V直流电压连接到绝缘栅双极晶体管或智能功率模块上，用于驱动直流无刷电机；
（4）电机U,V,W三相的反电动势通过采样电路，并经过放大电路进行信号放大；如图3，本发明采用单电阻RL采样U,V,W三相电流的总和来计算转子的转速和位置，使用放大电路对微弱的电流信号进行放大。放大倍数可以通过R1,R2,R3的电阻值进行调节。具体的计算公式为：Uout=Iin×RL×R3÷R2。
（5）单片机的AD对采集到的电流信号进行模数转换；
（6）采用无位置检测感知算法分析出转子的转速和位置进行闭环控制。
进一步地，步骤（2）和步骤（3）同时进行。
需要说明的是，尽管本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法，其特征在于：它包括以下步骤，
（1）通过交流电源和驱动板输入交流220V电压，经过整流输出直流310V电压；
（2）整流输出的电压经过开关电源输出3.3V、5V、12V电压给单片机、绝缘栅双极晶体管或智能功率模块的控制端、放大电路、采样电路供电；
（3）同时，整流输出的310V直流电压连接到绝缘栅双极晶体管或智能功率模块上，用于驱动直流无刷电机；
（4）电机U,V,W三相的反电动势通过采样电路，并经过放大电路进行信号放大；
（5）单片机的AD对采集到的电流信号进行模数转换；
（6）采用无位置检测感知算法分析出转子的转速和位置进行闭环控制。
2.根据权利要求1所述的一种无位置传感器直流无刷电机的调速方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（3）同时进行。
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