CN108880346A - 一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路 - Google Patents

一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路 Download PDF

Info

Publication number
CN108880346A
CN108880346A CN201810928630.3A CN201810928630A CN108880346A CN 108880346 A CN108880346 A CN 108880346A CN 201810928630 A CN201810928630 A CN 201810928630A CN 108880346 A CN108880346 A CN 108880346A
Authority
CN
China
Prior art keywords
speed
curve
pwm
mode
thresholding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810928630.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108880346B (zh
Inventor
贺杰
彭卓
陈忠志
赵翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHENGDU XINJIN ELECTRONIC Co Ltd
Original Assignee
CHENGDU XINJIN ELECTRONIC Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHENGDU XINJIN ELECTRONIC Co Ltd filed Critical CHENGDU XINJIN ELECTRONIC Co Ltd
Priority to CN201810928630.3A priority Critical patent/CN108880346B/zh
Publication of CN108880346A publication Critical patent/CN108880346A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108880346B publication Critical patent/CN108880346B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H02P6/26—Arrangements for controlling single phase motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，所述电路包括：调速信号滤毛刺电路、调速模式配置电路、调速曲线电路、选择器、调速防抖动电路；通过改变输入的PWM的占空比和速度曲线斜率实现单相正弦波的调速输出，使其满足不同的业务需求。

Description

一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路
技术领域
本发明涉及电机控制电路领域，具体地，涉及一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路。
背景技术
传统的单相直流无刷电机通过控制PWM信号占空比的变化来调整电机转速，即代表全速率的输出速度和具有一定占空比的PWM信号相与后，得到调整后的输出速度，如图2所示。
传统的电机转速控制方式，用等效的数学模型来描述，是X轴为PWM信号的占空比，Y轴为输出速度的正比例函数，如图3.
可见，在传统的PWM调速方式下，电机转速与PWM占空比呈单纯的正比例关系，且归一化比例系数固定为1(100％的PWM占空比对应100％的转速，保证PWM信号对转速的全速率控制)。在当前工业控制技术需求越来越多，功能越来越复杂的发展趋势下，单纯的基于正比例控制关系的PWM调速已经不能很好的满足用户的需求。
发明内容
本发明提供了一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，解决了现有技术方案的不足之处，通过改变输入的PWM的占空比和速度曲线斜率实现单相正弦波的调速输出，使其满足不同的业务需求。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，所述电路包括：
调速信号滤毛刺电路，用于对输入的PWM调速信号进行去毛刺处理；
调速模式配置电路，用于阶跃模式配置和转速门限配置选择，对后续速率曲线的处理方式进行选择，包括：阶跃响应调速曲线模式和非阶跃响应调速曲线模式；
调速曲线电路，用于在非阶跃响应调速曲线模式下，首先通过配置决定当前工作状态是有配置初速度的速率曲线还是有配置占空比门限的速率曲线的模式，然后根据初速度配置值计算速度曲线的斜率和常数参数，得到完整的一次函数曲线；在阶跃响应调速曲线模式下，通过PWM占空比门限配置值直接屏蔽掉占空比门限以下的输出并固定为0；超过转速门限后，输出转速的结果和输入的PWM调速信号的占空比成正比例函数关系；
选择器，用于对阶跃响应调速曲线模式和非阶跃响应调速曲线模式的输出根据配置结果进行选择后送入调速防抖电路；
调速防抖动电路，用于抑制因PWM信号周期与系统时钟不同步导致的电机转速的抖动。
进一步的，调速信号滤毛刺电路对输入的PWM调速信号进行去毛刺处理，过滤掉输入毛刺对PWM周期的干扰后，通过对PWM上升沿的检测和计数器计数来确定PWM整个信号的周期与PWM信号高电平所占的时钟周期数。
进一步的，去毛刺通过滑窗实现，即在输入数据发生0-1跳变后，监测变化后的数据保持不变的时间是否超过配置的门限；若是，则认为该跳变是正常的输入数据跳变，输出需要跟随变化；若否，则认为该跳变是毛刺干扰，需要过滤且输出保持原来的值不变。
进一步的，配置非阶跃响应调速曲线模式：在该模式下，输出的速度曲线为标准一次函数；当系统为有配置初速度的速率曲线模式时，斜率小于1，常系数为正数；当系统为有配置占空比门限的速率曲线模式时，斜率大于1，常系数为负数；
配置阶跃响应调速曲线模式：在该模式下，输出的速度曲线为阶跃的正比例函数。当PWM占空比小于等于配置门限时，输出的速度恒定为0；当PWM占空比大于配置门限时，输出正比例函数值。
进一步的，根据外部配置值，决定是采用阶跃响应调速曲线模式还是非阶跃响应调速曲线模式，如果是非阶跃响应调速曲线模式，则通过速度门限或占空比门限配置，利用两点法求解得到一次函数y＝kx+b的变量k和b，然后再把PWM信号的占空比带入该函数，得到当前PWM占空比对应的速度输出；如果是阶跃响应调速曲线模式，则通过两点法求解正比例函数y＝kx中k的值，然后利用PWM信号占空比门限得到输出的阶跃点，再把PWM信号的占空比带入该函数，得到最终的输出曲线。
进一步的，得到前级选择器的调速输出后，需要计算相邻两次调速的增量；该增量与调速防抖动电路中设定的门限比较，超过门限则认为电机转速的变化是有效变化，电机转速改变；否则认为是无效变化，电机转速不变。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
实现了单相正弦波直流无刷电机在输入的PWM信号周期大范围变动时精确的多种调速曲线输出，可以满足输入输出正比例函数、一次函数、阶跃函数等数学关系，使PWM调速机制有着更灵活的运用。同时，该设计还能抑制PWM信号周期与系统工作时钟周期不匹配引起的抖动，稳定调速值。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1a-c为不同的速度曲线输出示意图；
图2为传统PWM信号调速波形图示意图；
图3是传统PWM信号调速示意图；
图4是本申请中单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本申请提供了一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，调速信号滤毛刺电路过滤掉输入PWM信号的毛刺，保证速度检测精度；调速防抖电路抑制因PWM信号周期与系统时钟不同步导致的电机转速的抖动，保证电机转速恒定；速度曲线输出电路根据PWM信号的占空比以及配置的工作模式和PWM占空比检测门限生成不同斜率的速度曲线，分为有初速度的速率曲线，无初速度的速率曲线和无初速度且阶跃的速度曲线，以满足系统对转速调整的不同需求，如图1a-c所示。
本申请中的一种单相正弦波直流无刷电机转速调整控制电路，可以实现输入输出正比例函数，不同斜率的一次函数和带阶跃门限函数的功能，满足客户不同的电机转速设计参数的需求。该电路通过芯片内部配置不同的工作模式，同时配置速率曲线的斜率、常数值以及阶跃门限，通过各个模块的数字逻辑运算实现所需的转速曲线。该电路规模小，功耗低，功能集成完善，无需通过外部元器配置参数，大幅度降低芯片所需的封装的pin脚数。
所述方案包括：调速信号滤毛刺电路，调速模式配置电路，调速曲线电路，选择器，调速防抖动电路。整体架构如图4所示：
1，输入的PWM调速信号首先进行去毛刺处理，过滤掉输入毛刺对PWM周期的干扰后，通过对PWM上升沿的检测和计数器计数来确定PWM整个信号的周期(时钟周期数)与PWM信号高电平所占的时钟周期数。
2，通过阶跃模式配置和转速门限配置决定后续速率曲线的处理方式。
3，非阶跃模式下，首先通过配置决定当前工作状态是图1A还是B的模式，然后根据初速度配置值计算速度曲线的斜率和常数参数，得到完整的一次函数曲线。
4，阶跃模式下，通过PWM占空比门限配置值直接屏蔽掉占空比门限以下的输出并固定为0。超过转速门限后，输出转速的结果和输入的PWM调速信号的占空比成正比例函数关系。
5，非阶跃模式和阶跃模式的输出根据配置结果通过MUX选择后送入调速防抖电路。
6，MUX输出的调速值有变化时，需要与调速防抖动电路的门限进行比较。两次转速输出值的变化大于门限时，直接输出当前值，否则仍然保持上一次的输出值。
首先，输入的PWM调速信号需要进行滤毛刺处理，既可以过滤掉高电平毛刺，也可以过滤掉低电平毛刺，以便后续能够正确、精准地计算PWM信号的周期。滤毛刺通过滑窗实现，即在输入数据发生0-1跳变后，监测变化后的数据保持不变的时间是否超过配置的门限。若是，则认为该跳变是正常的输入数据跳变，输出需要跟随变化；若否，则认为该跳变是毛刺干扰，需要过滤且输出保持原来的值不变。
经过调速信号滤毛刺电路之后，通过阶跃模式配置和转速门限配置决定后续速率曲线的处理方式。
配置非阶跃模式：在该模式下，输出的速度曲线为标准一次函数。当系统为有配置初速度的速率曲线模式时，斜率小于1，常系数为正数；当系统为有配置占空比门限的速率曲线模式时，斜率大于1，常系数为负数；
配置阶跃模式：在该模式下，输出的速度曲线为阶跃的正比例函数。当PWM占空比小于等于配置门限时，输出的速度恒定为0；当PWM占空比大于配置门限时，输出正比例函数值。
根据配置值，决定我们是采用非阶跃模式还是阶跃模式，如果是非阶跃模式，则通过速度门限或占空比门限配置，利用两点法求解得到一次函数y＝kx+b的变量k和b，然后再把PWM信号的占空比带入该函数，得到当前PWM占空比对应的速度输出；如果是阶跃模式，则通过两点法求解正比例函数y＝kx中k的值，然后利用PWM信号占空比门限得到输出的阶跃点，再把PWM信号的占空比带入该函数，得到最终的输出曲线。
两种模式下的输出曲线通过一个二选一MUX选出对应模式配置的输出并送入到调速防抖电路。
得到前级MUX的调速输出后，需要计算相邻两次调速的增量。该增量与调速防抖电路中设定的门限比较，超过门限则认为电机转速的变化是有效变化，电机转速改变；否则认为是无效变化，电机转速不变，用于对抗PWM信号周期与系统时钟周期不同步的速度抖动。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，其特征在于，所述电路包括：
调速信号滤毛刺电路，用于对输入的PWM调速信号进行去毛刺处理；
调速模式配置电路，用于阶跃模式配置和转速门限配置选择，对后续速率曲线的处理方式进行选择，包括：阶跃响应调速曲线模式和非阶跃响应调速曲线模式；
调速曲线电路，用于在非阶跃响应调速曲线模式下，首先通过配置决定当前工作状态是有配置初速度的速率曲线还是有配置占空比门限的速率曲线的模式，然后根据初速度配置值计算速度曲线的斜率和常数参数，得到完整的一次函数曲线；在阶跃响应调速曲线模式下，通过PWM占空比门限配置值直接屏蔽掉占空比门限以下的输出并固定为0；超过转速门限后，输出转速的结果和输入的PWM调速信号的占空比成正比例函数关系；
选择器，用于对阶跃响应调速曲线模式和非阶跃响应调速曲线模式的输出根据配置结果进行选择后送入调速防抖电路；
调速防抖动电路，用于抑制因PWM信号周期与系统时钟不同步导致的电机转速的抖动。
2.根据权利要求1所述的单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，其特征在于，调速信号滤毛刺电路对输入的PWM调速信号进行去毛刺处理，过滤掉输入毛刺对PWM周期的干扰后，通过对PWM上升沿的检测和计数器计数来确定PWM整个信号的周期与PWM信号高电平所占的时钟周期数。
3.根据权利要求1所述的单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，其特征在于，去毛刺通过滑窗实现，即在输入数据发生0-1跳变后，监测变化后的数据保持不变的时间是否超过配置的门限；若是，则认为该跳变是正常的输入数据跳变，输出需要跟随变化；若否，则认为该跳变是毛刺干扰，需要过滤且输出保持原来的值不变。
4.根据权利要求1所述的单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，其特征在于，选择器输出的调速值有变化时，需要与调速防抖动电路的门限进行比较；两次转速输出值的变化大于门限时，直接输出当前值，否则仍然保持上一次的输出值。
5.根据权利要求1所述的单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，其特征在于，配系统为置非阶跃响应调速曲线模式：在该模式下，输出的速度曲线为标准一次函数；当系统为有配置初速度的速率曲线模式时，斜率小于1，常系数为正数；当系统为有配置占空比门限的速率曲线模式时，斜率大于1，常系数为负数；
配置阶跃响应调速曲线模式：在该模式下，输出的速度曲线为阶跃的正比例函数。当PWM占空比小于等于配置门限时，输出的速度恒定为0；当PWM占空比大于配置门限时，输出正比例函数值。
6.根据权利要求1所述的单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，其特征在于，根据外部配置值，决定是采用阶跃响应调速曲线模式还是非阶跃响应调速曲线模式，如果是非阶跃响应调速曲线模式，则通过速度门限或占空比门限配置，利用两点法求解得到一次函数y＝kx+b的变量k和b，然后再把PWM信号的占空比带入该函数，得到当前PWM占空比对应的速度输出；如果是阶跃响应调速曲线模式，则通过两点法求解正比例函数y＝kx中k的值，然后利用PWM信号占空比门限得到输出的阶跃点，再把PWM信号的占空比带入该函数，得到最终的输出曲线。
7.根据权利要求1所述的单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，其特征在于，得到前级选择器的调速输出后，需要计算相邻两次调速的增量；该增量与调速防抖动电路中设定的门限比较，超过门限则认为电机转速的变化是有效变化，电机转速改变；否则认为是无效变化，电机转速不变。
CN201810928630.3A 2018-08-15 2018-08-15 一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路 Active CN108880346B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810928630.3A CN108880346B (zh) 2018-08-15 2018-08-15 一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810928630.3A CN108880346B (zh) 2018-08-15 2018-08-15 一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108880346A true CN108880346A (zh) 2018-11-23
CN108880346B CN108880346B (zh) 2019-11-19

Family

ID=64317992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810928630.3A Active CN108880346B (zh) 2018-08-15 2018-08-15 一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108880346B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115664276A (zh) * 2022-10-17 2023-01-31 佛山市顺德区一拓电气有限公司 一种基于spwm的bldc驱动方法及系统
CN117097204A (zh) * 2023-10-20 2023-11-21 四川通安航天科技有限公司 一种基于旋转编码器检测的电机控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1794558A (zh) * 2004-12-21 2006-06-28 三星电子株式会社 用于起动无刷直流电动机的装置和方法
CN203206178U (zh) * 2011-12-02 2013-09-18 美蓓亚株式会社 电机驱动控制装置以及集成电路装置
CN104300873A (zh) * 2013-07-16 2015-01-21 台达电子（东莞）有限公司 马达转速控制装置、方法及系统
CN104488184A (zh) * 2012-07-25 2015-04-01 大金工业株式会社 电动机驱动控制装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1794558A (zh) * 2004-12-21 2006-06-28 三星电子株式会社 用于起动无刷直流电动机的装置和方法
CN203206178U (zh) * 2011-12-02 2013-09-18 美蓓亚株式会社 电机驱动控制装置以及集成电路装置
CN104488184A (zh) * 2012-07-25 2015-04-01 大金工业株式会社 电动机驱动控制装置
CN104300873A (zh) * 2013-07-16 2015-01-21 台达电子（东莞）有限公司 马达转速控制装置、方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭谆钦等: "用LabVIEW实现信号的预处理", 《长沙航空职业技术学院学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115664276A (zh) * 2022-10-17 2023-01-31 佛山市顺德区一拓电气有限公司 一种基于spwm的bldc驱动方法及系统
CN117097204A (zh) * 2023-10-20 2023-11-21 四川通安航天科技有限公司 一种基于旋转编码器检测的电机控制方法
CN117097204B (zh) * 2023-10-20 2023-12-29 四川通安航天科技有限公司 一种基于旋转编码器检测的电机控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108880346B (zh) 2019-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108880346B (zh) 一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路
CN109361381A (zh) 一种pwm生成电路、处理电路及芯片
CN103684438B (zh) 延迟锁相环
CN109412582B (zh) 一种pwm信号采样检测电路、处理电路及芯片
CN101252356B (zh) 分数分频器锁相环设备及其控制方法
CN108429551A (zh) 一种电子设备的控制方法及电子设备
CN105673540B (zh) 风扇的转速调整方法、装置及风扇的转速调整系统
CN102324927B (zh) 波特率发生器
CN108874005A (zh) 一种电源调压电路和电源调压方法
CN209170340U (zh) Pwm信号采样检测电路、处理电路及芯片
CN105391447A (zh) 一种相位插值扩频时钟产生方法
CN105933001B (zh) 一种减少电路中电磁干扰的装置及方法
CN203313155U (zh) 一种锁相环及其时钟产生电路
CN102681450B (zh) 一种芯片控制方法及设备
CN114499147A (zh) 一种延迟电路的校准电路、校准方法、装置以及介质
Derets et al. Structural synthesis of an acceleration observer with sliding mode control for precision electric drives
CN109471151A (zh) 信号处理方法、装置及用户终端
EP0523887A1 (en) Digital serial loop filter for high speed control systems
CN209231361U (zh) 基于pwm信号的速度检测器、处理电路及芯片
CN104205634B (zh) 高分辨率脉冲宽度调制器
CN109580975B (zh) 一种基于pwm信号的速度检测器、处理电路及芯片
CN109391247A (zh) 一种基于pwm信号的滤波器、处理电路及芯片
CN209170328U (zh) Pwm生成电路、处理电路及芯片
CN105867111B (zh) 水泵用九相无刷直流电机调速系统及其并联式转速控制器
CN108418481A (zh) 一种单相正弦波直流无刷电机转速调整系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant