CN1300929C - 单相开关式磁阻马达驱动装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种能够防止单相开关式磁阻马达起动时出现失败的单相开关式磁阻马达驱动装置及方法，包括：单相开关式磁阻马达、用于检测所述单相开关式磁阻马达转速及低速驱动用转子位置的第1传感器、以及用于检测所述单相开关式磁阻马达高速驱动用转子位置的第2传感器，还包括：依据所述第1传感器和第2传感器的输出判断转子是否处于正确位置，当判断为没有处于正确位置时，便输出使转子位于正确位置的校正信号，当判断为处于正确位置时，便依据所述第1传感器和第2传感器的输出输出驱动信号的微机、以及提供对应所述微机输出的校正信号及驱动信号的电源并驱动所述单相开关式磁阻马达的驱动部。

Description

单相开关式磁阻马达驱动装置及方法

                       技术领域

本发明涉及一种马达，特别涉及一种单相开关式磁阻马达(SwitchedReluctance Motor：以下简称为SRM)的驱动装置及方法。

                       背景技术

一般而言，SRM可分为单相、二相、三相几种，虽说二相或者三相在驱动方面均不存在什么问题，不过由于IGBT等驱动元件的费用太高故难以应用在反相器上，虽然单相SRM的构造及驱动电路简单、费用低下且易于实现，但也存在着由于转子位置的不同而无法起动的问题。

综上所述，利用现有技术的单相SRM驱动装置的结构如图1所示，它由如下各部分所组成：单相SRM；用于检测所述单相SRM转速及低速驱动控制用转子位置的第1传感器；用于检测高速驱动控制用转子位置的第2传感器；依据所述第1传感器及第2传感器的输出，检测当前单相SRM转速和低速及高速驱动控制用转子位置，为将具有对应其转速的脉冲宽度的驱动脉冲提供给单相SRM而输出驱动信号的微机；提供对应所述微机输出的驱动的电源并驱动所述单相SRM的驱动部。

此时的单相SRM由如图2所示的结构所组成，即：依据所提供的电源而产生磁力的定子；根据定子所产生的磁力使运转中的转子经常停止在同一位置，即停止在可产生驱动扭矩的位置的停机磁铁13。

下面，将就具有上述结构的现有技术的单相SRM驱动装置的工作原理做一说明。

首先，一得到驱动指令，微机40便在第1传感器对转子进行检测的瞬间时刻将驱动信号输出给驱动部。

此时，马达处于低速转动状态，即转速为10000rpm以下时，由正扭矩产生的向正向方向的驱动是很重要的。如图2所示，根据为了检测正向扭矩确实产生的位置而设置的第1传感器的输出输出驱动信号。

此外，驱动部对应所述驱动信号的电源提供给定子使单相SRM旋转。

接着，单相SRM的转子在所述停机磁铁的作用下，停止在既是传感器的检测位置同时又是驱动扭转可能产生的位置，所以在由接入电源的定子所产生的电感，即磁力的作用下便可使转子沿着适当的方向旋转。

此外，微机根据所述第1传感器的输出计算出转速，如果现在是低速转动状态的话，每当由第1传感器的输出检测转子位置的瞬间便将驱动信号输出给驱动部以便以适当的转速驱动单相SRM。

另外，驱动部提供对应所述微机输出的驱动信号的电源，以便以适当的转速驱动单相SRM。

此外，当转速上升达到10000rpm以上的高转速状态时，与低速不同，由于此时的旋转处于顺畅状态，所以必须将转动力搞成最大，在不能产生反向扭矩的位置提供驱动脉冲。

因此，如图2所示那样，在为了能够检测所述转子12到达所述位置的瞬间时刻而设置的第2传感器检测转子的瞬间时刻，微机从驱动部中输出驱动信号。

然后，驱动部提供对应所述微机的驱动信号的电源使单相SRM运转。

接着，当进行高速运转时，每当通过第2传感器对转子进行检测的瞬间时刻，微机便输出依据现在的转速得到的驱动信号，并对单相SRM实施驱动控制。

此时，停机磁铁的构成必须按下述要求设计，即如果磁力过强则妨碍转子转动，相反如果磁力过弱将无法使转子准确的停机，所以必须具有合适的磁力才行。因此，当规定负荷连接到单相SRM时，有时会弱化停机时的准确度。

由现有技术所提供的单相SRM在与负荷相连的状态下，在驱动后停止时，不能停止在正确位置，即，不能利用停机磁铁产生的磁力来位于停止地点，由此，将给下次起动带来失败的隐患。

                        发明内容

本发明是为了解决上述现有技术中存在的问题而实施的，其目的在于提供一种可防止单相SRM起动失败的单相SRM驱动装置及方法。

为了实现上述目的，本发明的单相SRM驱动装置包括：单相开关式磁阻马达；用于检测所述单相SRM转速及低速驱动用转子位置的第1传感器；以及用于检测所述单相SRM高速驱动用转子位置的第2传感器，另外，还包括：根据所述第1传感器和第2传感器的输出判断转子是否处于正确位置，若判断为不处于正确位置的话，便输出使转子处于正确位置所需的校正信号，如果判定转子位于正确位置时，便依据所述第1传感器及第2传感器的输出而输出驱动信号的微机；以及提供对应所述微机输出的校正信号及驱动信号的电源并驱动所述单相SRM的驱动部。

此外，为实现上述目的，本发明涉及的单相SRM驱动方法则分别由下述各步骤所组成，即：微机依据第1及第2传感器的输出来判断转子的位置是否位于正确位置，其中，所述第1传感器用于检测马达的转速和低速驱动用转子位置，所述第2传感器用于检测马达的高速驱动用转子位置；

当所述微机判断转子处于正确位置时，则根据第1传感器和第2传感器的输出发出驱动信号；

当所述微机判断结果为所述转子不位于正确位置时，便输出校正脉冲以便使转子移动至正确位置；

在所述微机输出所述校正脉冲信号并设定时间之后，依据所述第1及第2传感器的输出对单相SRM实施正常驱动的步骤。

                       附图说明

图1是表示现有技术涉及的单相SRM驱动装置结构的方框图。

图2是表示图1中的单相SRM的视图。

图3是表示本发明涉及的单相SRM驱动装置结构的方框图。

图4是表示本发明涉及的单相SRM驱动方法的方框图。

图5是说明本发明涉及的单相SRM驱动方法用的波形图。

                      具体实施方式

下面，参照附图对本发明进行更为详细的说明。

图3是表示本发明涉及的单相SRM驱动装置结构的方块图，图4是表示本发明涉及的单相SRM驱动方法的流程图，图5是说明本发明涉及的单相SRM驱动方法的波形图。

如图3所示，本发明涉及的单相SRM驱动装置的结构包括：单相SRM100；用于检测所述单相SRM 100的转速及低速驱动用转子位置的第1传感器200；用于检测高速驱动用转子位置的第2传感器300；依据所述第1传感器200和第2传感器300的输出及单相SRM的转速来判断转子是否处于正确位置，如果判定为不处于正确位置时便输出使其位于正确位置所用的校正信号，如果判定为转子处于正确位置时便依据所述第1传感器200及第2传感器300的输出而输出驱动信号的微机400；提供对应所述微机400输出的驱动信号的电源驱动所述单相SRM 100的驱动部500。

参照图4及图5说明具有上述结构的本发明的单相SRM的驱动方法。

首先，由微机400判断是否输入驱动指令(S31)，如果输入了驱动指令则根据所述第1传感器200的输出判断rpm是否为“0”，也就是判断转动是否正常(S32)。

如果所述判断结果，即rpm为“0”，即转子处于停止状态的话，则判断第1及第2传感器200、300输出是否为“是”(S33)。

此时，当第1及第2传感器200、300在检测到转子的场合，便会输出“是”，在转子处于正确位置时仅由第1传感器200输出“是”。

此外，当所述判断结果(S33)，即第1或者第2传感器200、300的输出中的任意一个如果不是“是”的话，便判断为传感器出现异常，判断是否输出驱动停止指令(S38)，一旦输入驱动停止指令便结束。

另外，当所述第1及第2传感器200、300的输出为“是”时，则判断转子未处于正确位置，即未处于利用停机磁铁的停止位置，此时，如图5所示，为使转子移动至正确位置，需要按规定的转速输出具有规定功率比如30μs/200μs(开/关)的功率比的校正脉冲(S34)。

因此，通过所述校正脉冲可使转子在移动规定的角度后被校正到正确位置处。

接着，如图5中的“暂停”阶段，经设定时间的待机后，输出起动脉冲(S35)，使转子转动约一圈。

此外，在所述转子转动时，判断第1及第2传感器200、300的输出是否按正常状态变化(S36)，如果变化正常，则根据第1及第2传感器200、300的输出按PWM(Pulse Width Modulation)控制方式驱动单相SRM 100，判断是否输入驱动停止指令(S38)，若不输入驱动停止指令，便返回到所述步骤S32。

此外，根据所述判断结果(S36)，如果第1及第2传感器200、300的输出没有按正常规律变化，则给计数器的值加“1”(S39)，然后判断现在计数器的值是否为设定值，如“3”(S40)。

接着，根据所述判断结果(S40)，如果计数器的值为“3”的话，便将计数器的值初始化为“0”(S41)，并判断是否输入驱动停止指令(S38)，若输入驱动停止指令就结束。

此外，根据所述判断结果(S40)，如果计数器的值没有达到3，将返回到所述步骤(S34)，即输出校正脉冲步骤，并重新执行以下各步骤(S35～S41)。

综上所述，本发明涉及的单相SRM驱动装置及其方法通过利用转速和第1及第2传感器感知转子位置的异常，并通过在提供校正脉冲，以使转子恢复到正常位置后再对转子实施正常的驱动控制，来防止单相SRM的起动失败，又可使正常的单相SRM驱动始终成为可能，以提高产品的可信度。

Claims (5)

1.一种单相开关式磁阻马达驱动装置，包括：单相开关式磁阻马达、用于检测所述单相开关式磁阻马达的转速及低转速驱动用转子位置的第1传感器、以及用于检测所述单相开关式磁阻马达的高速驱动用转子位置的第2传感器，其特征在于，还包括：

根据所述第1传感器和第2传感器的输出判断转子是否处于正确位置，如果判断为不是处于正确位置时，则输出校正信号以便使转子位于正确位置，如果判断为转子是处于正确位置时，则根据所述第1传感器及第2传感器的输出发出驱动信号的微机；以及

根据提供对应所述微机输出的校正信号及驱动信号的电源并驱动所述单相开关式磁阻马达的驱动部。

2.一种单相开关式磁阻马达驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：

微机根据第1传感器和第2传感器的输出，判断马达转子是否处于正确位置，其中所述第1传感器检测马达的转速及低速驱动用转子位置，所述第2传感器检测马达的高速驱动用转子位置；

当所述微机判断转子处于正确位置时，则根据第1传感器和第2传感器的输出发出驱动信号；

当所述微机判断转子没有处于正确位置时，则输出校正脉冲以使转子移动至正确位置；

所述微机输出所述校正脉冲并设定时间后，根据所述第1及第2传感器的输出进行正常的单相开关式磁阻马达驱动。

3.如权利要求2所述的单相开关式磁阻马达的驱动方法，其特征在于，所述根据第1及第2传感器的输出判断转子是否处于正确位置的步骤包括：

判断单相开关式磁阻马达的转速是否为“0”的步骤；

所述单相开关式磁阻马达的转速如果为“0”，则对所述第1传感器及第2传感器的输出电平进行判断的步骤；以及

如果所述第1传感器及第2传感器的输出电平都是HIGH的话则判断为转子不处于正确位置的步骤。

4.如权利要求2所述的单相开关式磁阻马达的驱动方法，其特征在于，所述输出校正脉冲的步骤是按照规定的次数反复输出已设定的占空比的脉冲的步骤。

5.如权利要求2所述的单相开关式磁阻马达的驱动方法，其特征在于，所述输出校正脉冲并设定时间后，根据第1传感器及第2传感器的输出进行正常的单相开关式磁阻马达驱动的步骤还包括在输出所述校正脉冲并设定时间之后，输出始动脉冲以便使单相开关式磁阻马达转动规定圈数的步骤。

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