CN109617462A - 一种电机启动状态的识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机启动时状态的识别方法，该方法包括以下步骤：通过电机的运行状态获得UVW三相的导通情况；根据三相导通得到的高低电平判断电机的启动状态；根据三相导通得到的高低电平的周期，结合微处理器的上层程序得到电机的转速，本发明所采用的电机启动状态的识别方法能够有效的识别电机启动前的状态和电机的当前转速，从而有效解决电机在顺逆风状态下无法正常启动或启动成功率低的问题，避免因启动失败而频繁启动造成电机磨损严重、寿命缩短等的问题，而且该方法简单、准确度高，有效提高了系统启动的成功率和可靠性。

Description

一种电机启动状态的识别方法

技术领域

本发明涉及直流无刷电机技术领域，具体为一种电机启动状态的识别方法。

背景技术

在电机控制系统中，对于电机启动前不同的状态，可以采取不同的启动方法来实现电机的正常启动，例如，当电机启动时处于静止状态，可以按照正常启动电压启动电机运行；当电机启动时处于顺风启动状态，启动电压可小于正常启动电压；当电机启动时处于逆风启动状态，启动电压可大于正常启动电压。

但是，在直流无刷电机方案中，很难准确判断电机启动时状态及启动时的转速，因而很难针对电机启动时状态采取相应的启动方法。在现有技术中一般采用通过开下三桥测试三相电流来识别电机启动前转速及转向，但存在逆风高速启动时开下三桥容易损坏mos和电机的风险，另外也有采用测三相反电动势的方法，但是这种方法所需的硬件成本较高。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种电机启动状态的识别方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电机启动状态的识别方法，包括以下步骤：

通过UVW三相的导通情况得到对应的导通电平；

根据三相导通得到的高低电平判断电机的启动状态；

根据三相导通得到的高低电平的周期并结合MCU，得到电机的转速。

作为本发明一种优选的技术方案，通过UVW三相的导通情况得到对应的导通电平包括：

当电机U/V/W任一相的电压小于等于5V时，对应的二极管不导通，对应的的Bemf_U/Bemf_V/Bemf_W信号为低电平0V；

根据所述信号的高低电平来判断电机的启动状态和启动转速。

作为本发明一种优选的技术方案，根据三相导通得到的高低电平判断电机的启动状态包括：

当Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号均为低电平时，则判断电机处于静止状态；

当Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号均出现高低电平变化，且三个信号高电平的变化顺序与电机连接的顺时针转动方向相同时，则判断电机处于顺风启动状态；

当Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号均出现高低电平变化，且三个信号高电平的变化顺序与电机连接的逆时针转动方向相同时，则判断电机处于逆风启动状态。

作为本发明一种优选的技术方案，所述三相导通得到的高低电平的周期并结合MCU，得到电机的转速包括：

当Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号呈高低电平变化，则可以通过测试电平变化的时间得到U、V、W三相变化的周期和频率，根据频率的大小来判断所述电机的转速。

作为本发明一种优选的技术方案，电机的启动转速的公式为：

其中，Speed为所述电机的启动转速，N为样本数，Ts为采样周期。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所采用的电机启动状态的识别方法能够有效的识别电机启动前的状态和电机的当前转速，从而有效解决电机在顺逆风状态下无法正常启动或启动成功率低的问题，避免因启动失败而频繁启动造成电机磨损严重、寿命缩短等的问题，而且该方法简单、准确度高，有效提高了系统启动的成功率和可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电机启动状态的识别方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的电机控制拓扑图；

图3是根据本发明一个实施例的MCU电路图；

图4是根据本发明一个实施例的三相导通电平判断电路图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，该电机启动状态的识别方法包括以下步骤：

T1，通过三相的电平获得UVW三相对应的导通电平，即Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号；

T20-T30，根据Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W信号判断电机的转动方向，即根据电机的方向与实际电机方向比较判断是顺风启动、逆风启动还是静止启动；

T21-T31,根据Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W得到电机转动一周的时间，通过计算电机的转动周期可得到启动频率，即启动周期。

具体的，如图2、图4所示，以三相无刷直流电机单电阻采样为例，当电机顺逆风启动时，电机的电流从某一相流入，从另外两相流出，对应U、V、W三相的反电动势变化，导通电路通过三相不同反电动势变化得到不同的高低电平。

本发明以东芝MCU(TMPM375)为例进行说明，MCU如图3，导通电平Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号最终输入MCU进行处理。

当电机处于启动时，它可能存在顺风启动、逆风启动、静止启动三种状态中的一种，不管哪种状态，对应的U、V、W三相的电压大小和变化顺序是不一样的，因此利用此原理通过增加本发明电路，可以简单有效的判断电机启动时的状态。

电机处于各种不同的状态，UVW三相的电平和导通信号变化均不一样，此处描述将UVW电平高于5V时统称为高电平，低于5V统称为低电平，导通电平Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W为5V时为高电平，Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W为0V时为低电平。高电平用1表示，低电平用0表示。

如图4，以U相导通电路为例，C1为滤波电容，R2为限流电阻，R1为5V上拉电阻，D1为快恢复二极管，本发明中D1采用US1J，它的最大导通电平为1.7V，即当三相电压任一相大于5V-1.7V＝3.3V时即为高电平，二极管不导通，对应Bemf_U为5V，即高电平用1表示，当任一相电压不大于3.3V时即为低电平，二极管导通，对应Bemf_U为0V，即低电平用0表示，V、W相原理同U相。

假设电机的UVW顺序为顺时针方向，扇区三相变化的顺序为100-110-010-011-001-101-100-...，若电机启动时Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W信号变化为100-110-010-011-001-101-100-...,则认为电机的UVW三相电压变化为100-110-010-011-001-101-100-...,此变化与电机顺时针转动时的三相扇区变化方向相同，则认定此时电机为顺风启动，即如下表：

同理，若电机启动时Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W信号变化为100-101-001-011-010-110-100-...,对应的UVW变化顺序为100-101-001-011-010-110-100-...,此时电机为逆风启动；若电机启动时Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W信号一直为0，对应的UVW也一直为0,此时电机为静止启动。

其次，对于电机转速的判断，当电机处于启动前的某种状态时，由上知，Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W信号一直在高低变化，如图3，将此三个信号输入给MCU，MCU可一直读取Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W的高低电平，而电机转过六个扇区的时间即360°，通过设定某个扇区为参考点，但下一次电机到达此扇区为一个周期，通过读取前后两次通过此扇区的时间即可得到电机转过一周的时间，即可得到电机对应的频率，即启动转速。此部分由MCU处理，相比一般的通过反相电动势判断电机启动时的状态，MCU的处理明显简化，同时可有效提高判断的准确率和效率。

电机的启动转速公式如下：

其中，Speed为所述电机的启动转速，N为样本数，Ts为采样周期。

综上所述，根据本发明实施例的电机启动状态的识别方法，首先获得UVW三相的导通信号，根据导通信号的电平变化和电机的顺逆时针方向来判断电机的顺风、逆风、静止启动，然后通过电平变化的顺序和时间来获得电机的启动转速，以便能够根据不同启动状态采取相应启动方法控制电机顺利启动，从而有效解决电机在顺逆风状态下无法正常启动或启动成功率低的问题，避免因启动失败而频繁启动造成电机磨损严重、寿命缩短等的问题，而且方法简单、准确度高，有效提高了系统启动的成功率和可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电机启动状态的识别方法，其特征在于包括以下步骤：

通过UVW三相的导通情况得到对应的导通电平；

根据三相导通得到的高低电平判断电机的启动状态；

根据三相导通得到的高低电平的周期并结合MCU，得到电机的转速。

2.根据权利要求1所述的一种电机启动状态的识别方法，其特征在于，通过UVW三相的导通情况得到对应的导通电平包括：

当电机U/V/W任一相的电压小于等于5V时，对应的二极管不导通，对应的的Bemf_U/Bemf_V/Bemf_W信号为低电平0V；

根据所述信号的高低电平来判断电机的启动状态和启动转速。

3.根据权利要求2所述的一种电机启动状态的识别方法，其特征在于，根据三相导通得到的高低电平判断电机的启动状态包括：

当Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号均为低电平时，则判断电机处于静止状态；

当Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号均出现高低电平变化，且三个信号高电平的变化顺序与电机连接的顺时针转动方向相同时，则判断电机处于顺风启动状态；

当Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号均出现高低电平变化，且三个信号高电平的变化顺序与电机连接的逆时针转动方向相同时，则判断电机处于逆风启动状态。

4.根据权利要求2所述的一种电机启动状态的识别方法，其特征在于，所述三相导通得到的高低电平的周期并结合MCU，得到电机的转速包括：

当Bemf_U、Bemf_V、Bemf_W三个信号呈高低电平变化，则可以通过测试电平变化的时间得到U、V、W三相变化的周期和频率，根据频率的大小来判断所述电机的转速。

5.根据权利要求4所述的一种电机启动状态的识别方法，其特征在于，电机的启动转速的公式为：

其中，Speed为所述电机的启动转速，N为样本数，Ts为采样周期。