CN108448962A - 一种稳定电机转速的反馈驱动方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稳定电机转速的反馈驱动方法及系统，包括以下步骤：1)、采集电机的驱动电压和驱动电流；2)、根据步骤1)中驱动电压与驱动电流的乘积得到电机的功率变化；3)、根据功率变化判断电机的负载变化，根据负载变化调节电机的驱动电压。本发明根据电机功率确定负载变化，然后根据负载变化对驱动电路的驱动电压有效值进行相应的调整，调整后监控电机电压变化，最终目标是使得电机两端的驱动电压平衡稳定。我们采取的措施比如改变PWM的脉宽或者改变DC/DC驱动电路直流电压的电压有效值来保持电机驱动的有效电压稳定，使得电机两端的电压一直维持在工作环境所要求的转速稳定的固定值，这样就会保证电机转速的稳定。

Description

一种稳定电机转速的反馈驱动方法及系统

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种稳定电机转速的反馈驱动方法及系统。

背景技术

为调节马达转速和方向，需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前，常用脉宽调制(PWM)调速驱动系统和直流电压驱动系统两种调速系统来调节电机的转速。

PWM脉冲调速驱动方式，所谓脉冲宽度调变(pulse width modulate简称PWM)信号就是一连串可以调整脉冲宽度的信号，脉宽调变是一种调变简单方法。在它的基本形式上，方波工作周期(duty cycle)是根据输入信号的变化而变化，在直流电机控制系统中，为了减少流经电机绕线电流及降低功率消耗等目的，常常使用脉冲宽度调变信号来控制交换式功率组件的开与关动作时间，其最常使用的就是通过改变输出脉冲宽度或频率来改变电机的转速。

若将供应电机的电源在一个固定周期做ON及OFF的控制，则ON的时间越长，电机的转速越快，反之越慢。此种ON与OFF比例控制速度的方法称为脉冲宽度调变，ON的期间称为工作周期，以百分比表示，若直流电机的供应电源电源为10伏特，乘以20％的工作周期即得到2伏特的输出至电机上，不同的工作周期对应不同电压让直流电机转速产生不同的变化。

直流电压驱动方式，主要是直流电压驱动采用的是直接使用可调的直流电压模块来给电机供电驱动，这样会使电机的供电更加稳定，不存在关闭区间，使得负载模式下的电机扭矩更给力。

以上两种驱动方法，无论哪种都存在电机的负载加大后转速降低的问题，我们发现，当电机的负载加大时，电机两端的电压会随着负载的加大而变低，导致我们的电机转速降低，直至停止转动。其原因主要是在负载加大的时候，电机线圈电流就会加大，导致整个驱动电路中的无效功率增大，线路上的无效压降增加，分走了电流驱动的一部分电压导致。

为了解决电机负载后电机驱动电压不稳导致转速调节不准的问题。一般我们通常都是针对性的加入电流采集电路，采集马达的工作电流情况，以此来判断马达的负载情况，电流增大表示负载加大，然后控制器就加大驱动PWM脉宽或者增加直流驱动电压来补偿，但此补偿只是靠经验或者调试阶段的数据来做调整，并不能保证补偿后的电机实际驱动电压与理论需求一致，从而没有办法保证转速的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定电机转速的反馈驱动方法及系统，用以解决现有电机转速调节不准确，无法保证电机转速稳定的问题。

为实现上述目的，具体地，该稳定电机转速的反馈驱动方法包括以下步骤：

1)、采集电机的驱动电压和驱动电流；

2)、根据步骤1)中驱动电压与驱动电流的乘积得到电机的功率变化；

3)、根据功率变化判断电机的负载变化，根据负载变化调节电机的驱动电压。

所述步骤3)调节驱动电压的方法是利用脉冲宽度调变方法调节驱动电压的脉宽。

利用直流电压模块为电机提供驱动电压，所述步骤3)调节驱动电压的方法是直接调节驱动电压的大小。

所述步骤3)调节驱动电压后监控驱动电压的变化，保持驱动电压稳定在目标转速所对应的电压有效值。电压有效值是指驱动电压的脉宽或者直流电压值。

一种稳定电机转速的反馈驱动系统包括电机、电机电压采集电路、电机电流采集电路、电机驱动电路、电压调节电路和控制器，电机连接电机驱动电路的输出端，电机驱动电路的输入端通过电压调节电路连接控制器的输出端，电机电压采集电压和电机电流采集电路的输入端分别连接在电机与电机驱动电路之间，电机电压采集电压和电机电流采集电路的输出端连接控制器的输入端。

所述电压调节电路为PWM驱动电路。

所述电机的驱动电压由直流电压模块提供，电压调节电路为直流驱动电压调节电路。

本发明具有如下优点：

本发明主要是增加一个电机电压采集电路来直接采集电机驱动端的电压，与电流采集相结合。采集负载变化情况是更科学的采取采集电压与电流乘积得到的电机功率情况来做判断，根据电机功率确定负载变化，然后根据负载变化对驱动电路的驱动电压有效值进行相应的调整，调整后监控电机电压变化，最终目标是使得电机两端的驱动电压平衡稳定。我们采取的措施比如改变PWM的脉宽或者改变DC/DC驱动电路直流电压的电压有效值来保持电机驱动的有效电压稳定，使得电机两端的电压一直维持在工作环境所要求的转速稳定的固定值，这样就会保证电机转速的稳定。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

参见图1，本发明的稳定电机转动的反馈驱动系统包括电机、电机电压采集电路、电机电流采集电路、电机驱动电路、电压调节电路和控制器，电机连接电机驱动电路的输出端，电机驱动电路的输入端通过电压调节电路连接控制器的输出端，电机电压采集电压和电机电流采集电路的输入端分别连接在电机与电机驱动电路之间，电机电压采集电压和电机电流采集电路的输出端连接控制器的输入端。

本实施例中的电压调节电路为PWM驱动电路。控制器采用MCU。

稳定电机转速的反馈驱动方法包括以下步骤：

1)、采集电机的驱动电压和驱动电流；

2)、根据步骤1)中驱动电压与驱动电流的乘积得到电机的功率变化；

3)、根据功率变化判断电机的负载变化，根据负载变化调节电机的驱动电压。本实施例中调节驱动电压的方法是利用脉冲宽度调变方法调节驱动电压的脉宽。调节驱动电压后监控驱动电压的变化，保持驱动电压稳定在目标转速所对应的驱动电压脉宽。

利用本发明的驱动方法可以有效快速地稳定电机在负载变化时产生电机转速变化问题，使得电机的驱动电压恒定，从而保证不同负载情况下电机以稳定转速工作。

实施例2

本实施例中电机的驱动电压由直流电压模块提供，电压调节电路为直流驱动电压调节电路，直流驱动电压调节电路直接调节驱动电压的电压值。

稳定电机转速的反馈驱动方法包括以下步骤：

1)、采集电机的驱动电压和驱动电流；

2)、根据步骤1)中驱动电压与驱动电流的乘积得到电机的功率变化；

3)、根据功率变化判断电机的负载变化，根据负载变化调节电机的驱动电压。调节驱动电压的方法是直接调节驱动电压的大小。调节驱动电压后监控驱动电压的变化，保持驱动电压稳定在目标转速所对应的直流电压值大小。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种稳定电机转速的反馈驱动方法，其特征在于：所述的反馈驱动方法包括以下步骤：

1)、采集电机的驱动电压和驱动电流；

2)、根据步骤1)中驱动电压与驱动电流的乘积得到电机的功率变化；

3)、根据功率变化判断电机的负载变化，根据负载变化调节电机的驱动电压。

2.根据权利要求1所述的稳定电机转速的反馈驱动方法，其特征在于：所述步骤3)调节驱动电压的方法是利用脉冲宽度调变方法调节驱动电压的脉宽。

3.根据权利要求1所述的稳定电机转速的反馈驱动方法，其特征在于：利用直流电压模块为电机提供驱动电压，所述步骤3)调节驱动电压的方法是直接调节驱动电压的大小。

4.根据权利要求1所述的稳定电机转速的反馈驱动方法，其特征在于：所述步骤3)调节驱动电压后监控驱动电压的变化，保持驱动电压稳定在目标转速所对应的电压有效值。

5.一种稳定电机转速的反馈驱动系统，其特征在于：所述反馈驱动系统包括电机、电机电压采集电路、电机电流采集电路、电机驱动电路、电压调节电路和控制器，电机连接电机驱动电路的输出端，电机驱动电路的输入端通过电压调节电路连接控制器的输出端，电机电压采集电压和电机电流采集电路的输入端分别连接在电机与电机驱动电路之间，电机电压采集电压和电机电流采集电路的输出端连接控制器的输入端。

6.根据权利要求5所述的稳定电机转速的反馈驱动系统，其特征在于：所述电压调节电路为PWM驱动电路。

7.根据权利要求5所述的稳定电机转速的反馈驱动系统，其特征在于：所述电机的驱动电压由直流电压模块提供，电压调节电路为直流驱动电压调节电路。