CN112290839A - 一种三档定速可调无刷电机控制电路及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种三档定速可调无刷电机控制电路及工作方法，本三档定速可调无刷电机控制电路包括：控制单元、与所述控制单元电性相连的变频单元和驱动单元；其中所述变频单元与驱动单元电性相连；所述控制单元适于控制变频单元向驱动单元输送相应电压等级的输入电压，并控制驱动单元在该电压等级下驱动无刷电机以相应转速转动，即实现无刷电机在选择相应档位输入电压下输出相应转速；本发明通过变频单元提供多档位输入电压，并通过驱动单元驱动无刷电机在相应档位输入电压下可靠工作，并通过控制单元能够实现调节无刷电机在对应档位输入电压下转速，满足无刷电机低功耗、安全、使用寿命高的需求，提高了生产效率并节约了成本。

Description

一种三档定速可调无刷电机控制电路及工作方法
技术领域
本发明属于控制电路技术领域，具体涉及一种三档定速可调无刷电机控制电路及工作方法。
背景技术
现有的无刷电机输入固定的直流电压，容易造成发热、使用寿命衰减，并且对于低转速来说不需要很高的输入电压，使得电能消耗过高，提高了生产成本。
因此，亟需开发一种新的三档定速可调无刷电机控制电路及工作方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种三档定速可调无刷电机控制电路及工作方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三档定速可调无刷电机控制电路，其包括：控制单元、与所述控制单元电性相连的变频单元和驱动单元；其中所述变频单元与驱动单元电性相连；所述控制单元适于控制变频单元向驱动单元输送相应电压等级的输入电压，并控制驱动单元在该电压等级下驱动无刷电机以相应转速转动，即实现无刷电机在选择相应档位输入电压下输出相应转速。
进一步，所述变频单元包括：变频逆变电路；所述变频逆变电路的输入端设置有三路输入脚，即三路输入脚分别为火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚；所述控制单元适于选择火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚中一路输入脚接入火线，以使变频逆变电路的输出端向驱动单元输送相应电压等级的输入电压。
进一步，所述控制单元分别通过相应肖特基二极管连接火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚，即所述控制单元通过输出相应电平信号控制相应肖特基二极管状态，以选择一路输入脚接入火线。
进一步，所述变频逆变电路包括：第一整流桥和第二整流桥；接入火线的一路输入脚通过第一整流桥、第二整流桥向驱动单元输出相应电压等级的直流输入电压。
进一步，所述驱动单元包括：与所述控制单元电性相连的半桥栅极驱动器；所述半桥栅极驱动器设置有U相端口、V相端口和W相端口分别连接无刷电机相应三相端口，即所述控制单元适于通过控制半桥栅极驱动器相应相端口输出电流以调节无刷电机的转速。
进一步，所述三档定速可调无刷电机控制电路还包括：与所述控制单元电性相连的无线模块；所述无线模块适于接收相应控制信号，即所述控制单元适于根据控制信号控制变频单元向驱动单元输送相应电压等级的输入电压，并控制驱动单元在该电压等级下驱动无刷电机以相应转速转动。
另一方面，本发明提供一种三档定速可调无刷电机，其包括：如上述的三档定速可调无刷电机控制电路；所述三档定速可调无刷电机控制电路适于控制无刷电机选择不同档位输入电压并输出相应转速。
进一步，所述不同档位输入电压分为低档输入电压、中档输入电压和高档输入电压，且对应档位下无刷电机的设定转速可调节。
第三方面，本发明提供一种三档定速可调无刷电机工作方法，其包括：设定无刷电机在不同档位输入电压下转速；选择无刷电机相应档位的输入电压；驱动无刷电机在该档位输入电压下按设定转速运行。
进一步，适于驱动如上述的三档定速可调无刷电机工作。
本发明的有益效果是，本发明通过变频单元提供多档位输入电压，并通过驱动单元驱动无刷电机在相应档位输入电压下可靠工作，并通过控制单元能够实现调节无刷电机在对应档位输入电压下转速，满足无刷电机低功耗、安全、使用寿命高的需求，提高了生产效率并节约了成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的三档定速可调无刷电机控制电路的原理框图；
图2是本发明的控制单元的电路图；
图3是本发明的变频逆变电路的电路图的第一部分；
图4是本发明的变频逆变电路的电路图的第二部分；
图5是本发明的变频逆变电路的电路图的第三部分；
图6是本发明的驱动单元的电路图的第一部分；
图7是本发明的驱动单元的电路图的第二部分；
图8是本发明的驱动单元的电路图的第三部分；
图9是本发明的驱动单元的电路图的第四部分；
图10是本发明的驱动单元的电路图的第五部分；
图11是本发明的无线模块的电路图；
图12是本发明的温度保护电路的电路图；
图13是本发明的分压电路的电路图；
图14是本发明的三档定速可调无刷电机的原理框图；
图15是本发明的三档定速可调无刷电机工作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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1
图1是本发明的三档定速可调无刷电机控制电路的原理框图。
在本实施例中，如图1所示，本实施例提供了一种三档定速可调无刷电机控制电路，其包括：控制单元、与所述控制单元电性相连的变频单元和驱动单元；其中所述变频单元与驱动单元电性相连；所述控制单元适于控制变频单元向驱动单元输送相应电压等级的输入电压，并控制驱动单元在该电压等级下驱动无刷电机以相应转速转动，即实现无刷电机在选择相应档位输入电压下输出相应转速。
在本实施例中，控制单元可以接收用户的控制指令，即根据相应控制指令调整无刷电机相应档位输入电压下输出相应转速。
图2是本发明的控制单元的电路图。
在本实施例中，请参阅图2，控制单元U5可以采用但不限于是FU6812L微处理器。
在本实施例中，本实施例通过变频单元提供多档位输入电压，并通过驱动单元驱动无刷电机在相应档位输入电压下可靠工作，并通过控制单元能够实现调节无刷电机在对应档位输入电压下转速，满足无刷电机低功耗、安全、使用寿命高的需求，提高了生产效率并节约了成本。
图3是本发明的变频逆变电路的电路图的第一部分；
图4是本发明的变频逆变电路的电路图的第二部分；
图5是本发明的变频逆变电路的电路图的第三部分。
在本实施例中，如图3、图4、图5所示，所述变频单元包括：变频逆变电路；所述变频逆变电路的输入端设置有三路输入脚，即三路输入脚分别为火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚；所述控制单元适于选择火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚中一路输入脚接入火线，以使变频逆变电路的输出端向驱动单元输送相应电压等级的输入电压。
在本实施例中，请参阅图3，火线低档位输入脚L端、火线中档位输入脚M端和火线高档位输入脚H端通过插接口CN4连接火线和零线，所述变频逆变电路的AC_N端连接零线，且插接口CN4中PE脚接地。
在本实施例中，请参阅图3，所述变频逆变电路的输出端设置有安规电容CX1，以进行滤波用于抗干扰。
在本实施例中，所述控制单元分别通过相应肖特基二极管连接火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚，即所述控制单元通过输出相应电平信号控制相应肖特基二极管状态，以选择一路输入脚接入火线。
在本实施例中，请参阅图4，控制单元U5分别通过HF端、MF端、LF端控制肖特基二极管D1、肖特基二极管D3、肖特基二极管D4，以对控制火线高档位输入脚H端、火线中档位输入脚M端和火线低档位输入脚L端是否接入火线。
在本实施例中，所述变频逆变电路包括：第一整流桥BG1和第二整流桥BG2；接入火线的一路输入脚通过第一整流桥BG1、第二整流桥BG2向驱动单元输出相应电压等级的直流输入电压。
在本实施例中，第一整流桥BG1和第二整流桥BG2可以采用但不限于是DB207S整流桥。
在本实施例中，请参阅图3，在三路输入脚与第一整流桥BG1和第二整流桥BG2连接处设置有热敏电阻TH1，以用于限流防止温度升高。
在本实施例中，请参阅图5，所述变频逆变电路能够通过降压芯片U3（在本实施例中可以采用SY50582芯片）降压输出15V直流电源供电路使用，并通过稳压芯片U7（在本实施例中可以采用78M05芯片）进一步稳压输出5V直流电源。
在本实施例中，变频逆变电路能够可靠提供直流变频无刷电机的供电。
图6是本发明的驱动单元的电路图的第一部分；
图7是本发明的驱动单元的电路图的第二部分；
图8是本发明的驱动单元的电路图的第三部分；
图9是本发明的驱动单元的电路图的第四部分；
图10是本发明的驱动单元的电路图的第五部分。
在本实施例中，如图6、图7、图8、图9、图10所示，所述驱动单元包括：与所述控制单元电性相连的半桥栅极驱动器（在本实施例中可以采用FD2606S半桥栅极驱动器）；所述半桥栅极驱动器设置有U相端口、V相端口和W相端口分别连接无刷电机相应三相端口，即所述控制单元适于通过控制半桥栅极驱动器相应相端口输出电流以调节无刷电机的转速。
在本实施例中，请参阅图6，半桥栅极驱动器为集成芯片，且分为芯片U2、芯片U4、芯片U1即U相端口、V相端口和W相端口分别连接无刷电机的U相、V相和W相。
在本实施例中，请参阅图7，芯片U2通过驱动管Q5、驱动管Q6控制无刷电机U相端口电流，芯片U4通过驱动管Q3、驱动管Q4控制无刷电机V相端口电流，芯片U1通过驱动管Q1、驱动管Q2控制无刷电机W相端口电流。
在本实施例中，请参阅图8、图9、图10，所述控制单元U5通过I_shunt端采集无刷电机工作电流，并通过Iv+端、Iu+端对无刷电机V相、U相的工作电流进行调节，以调整无刷电机转速。
在本实施例中，所述控制单元U5自动控制无刷电机三相电流，当相电流接近或超过限定值Isref时，会通过降低转速或者转矩的方式使得无刷电机相电流工作在限定值Isref以下；当无刷电机三相电流超过保护值FLT_OC时，控制单元U5会自动停止电机运行，再启动间隔时间后自动重新启动；当相电流超过短路电流保护值I_Short时，硬件的短路电流保护电路会自动停止电机运行。再启动间隔时间后自动重新启动；当IPM附近NTC1温度电阻温度达到温度保护值Tover时，停止电机运行；当NTC1温度电阻温度低于温度保护恢复值Tov_r以下时，恢复电机运行；当控制电源Vcc低于控制低电压检测设定值Vccuv时，半桥栅极驱动器会停止无刷电机运行,当控制电压高于控制低电压恢复设定值Vccuv_r时，恢复无刷电机运行；当驱动电源Vdc超出设定范围时，无刷电机停止运行；当无刷电机在发生故障或保护动作造成停机后，只有经过故障间隔时间T_Restart后，才能再次启动。
在本实施例中，半桥栅极驱动器能够检测计算转子位置失败，以判断无刷电机失步；通过检测半桥栅极驱动器三相输出失衡，以判断缺相。
图11是本发明的无线模块的电路图。
在本实施例中，如图11所示，所述三档定速可调无刷电机控制电路还包括：与所述控制单元电性相连的无线模块（在本实施例中可以采用BQ31081无线接收器）；所述无线模块适于接收相应控制信号，即所述控制单元适于根据控制信号控制变频单元向驱动单元输送相应电压等级的输入电压，并控制驱动单元在该电压等级下驱动无刷电机以相应转速转动。
在本实施例中，外部设备通过无线模块与控制单元无线连接，即实现与控制单元对码，以设定无刷电机各档位转速并保存；外部设备向控制单元发送对码指令，控制单元收到对码指令后，停止无刷电机运行，保存ID码；当控制单元退出对码，继续按原有档位及转速运行，且对码在控制单元通电30秒以内有效
在本实施例中，外部设备向控制单元发送设置控制指令，控制单元停止无刷电机运行，进入转速设置；控制单元通过不同按键选择相应档位下需要设置转速的档位；控制单元将转速设置好以后，退出转速设置，控制单元按设置好的转速控制无刷电机运行；控制单元设置好的转速有掉电记忆功能。
图12是本发明的温度保护电路的电路图。
在本实施例中，请参阅图12，所述三档定速可调无刷电机控制电路还包括：设置在电路中的温度保护电路，即设置一NTC1温度电阻采集电路温度，当电路温度超出预设值时，所述控制单元切断供电端。
图13是本发明的分压电路的电路图。
在本实施例中，请参阅图13，所述三档定速可调无刷电机控制电路还包括：连接变频逆变电路输出端的分压电路，以进行分压。
在本实施例中，所述控制单元适于检测无刷电机是否故障，并通过显示模块进行显示。
实施例2
图14是本发明的三档定速可调无刷电机的原理框图；
在实施例1的基础上，如图14所示，本实施例提供一种三档定速可调无刷电机，其包括：如实施例1所提供的三档定速可调无刷电机控制电路；所述三档定速可调无刷电机控制电路适于控制无刷电机选择不同档位输入电压并输出相应转速。
在本实施例中，三档定速可调无刷电机控制电路已在上述实施例中阐述清楚。
在本实施例中，所述不同档位输入电压分为低档输入电压、中档输入电压和高档输入电压，且对应档位下无刷电机的设定转速可调节。
实施例3
图15是本发明的三档定速可调无刷电机工作方法的流程图。
在上述实施例的基础上，如图15所示，本实施例提供一种三档定速可调无刷电机工作方法，其包括：设定无刷电机在不同档位输入电压下转速；选择无刷电机相应档位的输入电压；驱动无刷电机在该档位输入电压下按设定转速运行。
在本实施例中，适于驱动如实施例2所提供的三档定速可调无刷电机工作。
在本实施例中，三档定速可调无刷电机已在上述实施例中阐述清楚。
综上所述，本发明通过变频单元提供多档位输入电压，并通过驱动单元驱动无刷电机在相应档位输入电压下可靠工作，并通过控制单元能够实现调节无刷电机在对应档位输入电压下转速，满足无刷电机低功耗、安全、使用寿命高的需求，提高了生产效率并节约了成本。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种三档定速可调无刷电机控制电路，其特征在于，包括：
控制单元、与所述控制单元电性相连的变频单元和驱动单元；其中
所述变频单元与驱动单元电性相连；
所述控制单元适于控制变频单元向驱动单元输送相应电压等级的输入电压，并控制驱动单元在该电压等级下驱动无刷电机以相应转速转动，即
实现无刷电机在选择相应档位输入电压下输出相应转速。
2.如权利要求1所述的三档定速可调无刷电机控制电路，其特征在于，
所述变频单元包括：变频逆变电路；
所述变频逆变电路的输入端设置有三路输入脚，即
三路输入脚分别为火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚；
所述控制单元适于选择火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚中一路输入脚接入火线，以使变频逆变电路的输出端向驱动单元输送相应电压等级的输入电压。
3.如权利要求2所述的三档定速可调无刷电机控制电路，其特征在于，
所述控制单元分别通过相应肖特基二极管连接火线低档位输入脚、火线中档位输入脚和火线高档位输入脚，即
所述控制单元通过输出相应电平信号控制相应肖特基二极管状态，以选择一路输入脚接入火线。
4.如权利要求2所述的三档定速可调无刷电机控制电路，其特征在于，
所述变频逆变电路包括：第一整流桥和第二整流桥；
接入火线的一路输入脚通过第一整流桥、第二整流桥向驱动单元输出相应电压等级的直流输入电压。
5.如权利要求2所述的三档定速可调无刷电机控制电路，其特征在于，
所述驱动单元包括：与所述控制单元电性相连的半桥栅极驱动器；
所述半桥栅极驱动器设置有U相端口、V相端口和W相端口分别连接无刷电机相应三相端口，即
所述控制单元适于通过控制半桥栅极驱动器相应相端口输出电流以调节无刷电机的转速。
6.如权利要求1所述的三档定速可调无刷电机控制电路，其特征在于，
所述三档定速可调无刷电机控制电路还包括：与所述控制单元电性相连的无线模块；
所述无线模块适于接收相应控制信号，即
所述控制单元适于根据控制信号控制变频单元向驱动单元输送相应电压等级的输入电压，并控制驱动单元在该电压等级下驱动无刷电机以相应转速转动。
7.一种三档定速可调无刷电机，其特征在于，包括：
如权利要求1-6任一项所述的三档定速可调无刷电机控制电路；
所述三档定速可调无刷电机控制电路适于控制无刷电机选择不同档位输入电压并输出相应转速。
8.如权利要求7所述的三档定速可调无刷电机，其特征在于，
所述不同档位输入电压分为低档输入电压、中档输入电压和高档输入电压，且对应档位下无刷电机的设定转速可调节。
9.一种三档定速可调无刷电机工作方法，其特征在于，包括：
设定无刷电机在不同档位输入电压下转速；
选择无刷电机相应档位的输入电压；
驱动无刷电机在该档位输入电压下按设定转速运行。
10.如权利要求9所述的三档定速可调无刷电机工作方法，其特征在于，
适于驱动如权利要求7-8任一项所述的三档定速可调无刷电机工作。
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