CN202172379U - 电机控制系统 - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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Abstract

本实用新型提供一种电机控制系统，该电机控制系统包括一个感测电机转子位置信息的传感器，接收所述传感器感测的信号并根据该信号估算电角度的处理器，以及依据所述电角度生成用于控制电机运行的控制信号的控制信号生成模块。该电机控制系统只需一个传感器，便可获得所需的电机控制信号，降低了传感器在电机上的安装复杂度，并节约了成本。

Description

电机控制系统
技术领域
本实用新型涉及电机控制技术。 
背景技术
一般而言，对各类电机(例如永磁同步电机、无刷直流电机等)进行控制的控制信号的生成，都离不开转子的位置信息。 
通常是在电机上安装各种形式的位置检测传感器来检测转子位置，例如安装三个霍尔位置传感器。这种方式下，感应器要以某种方式固定在电机上，在增加成本的同时也使安装操作变得繁杂。比如申请号为CN200810181799.3的专利申请，就揭示了一种具有三个霍尔位置传感器的电机。 
鉴于这样的问题，无位置传感器的方式近几年也受到广泛关注，例如《电力电子》2007年第2期刊载的文章“永磁电机无位置传感器控制方法”就对无位置传感器控制进行了研究。这种方式虽然不需要位置传感器，但依然需要电流传感器、电压传感器等，并非真正无传感器。如此，依然需要安装传感器，安装操作未必简化，成本也未必降低；而且，并不是所有电机都可以采用无位置传感器方式；再者，实际应用中也发现无传感器方式电机系统的性能较差，仅适合要求不高的场合。 
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种电机控制系统，以有效解决上述问题。该电机控制系统包括一个感测电机转子位置信息的传感器，接收所述传感器感测的信号并根据该信号估算电角度的处理器，以及依据所述电角度生成用于控制电机运行的控制信号的控制信号生成模块。 
优选地，在本实用新型所述的电机控制系统中，所述处理器包括接收来自所述传感器所感测的感测信号的传感器信号获取单元，用于获得电机转子转速信息的转速获取单元，以及基于所述感测信号、转速信息估算电角度的计算单元。 
优选地，在本实用新型所述的电机控制系统中，所述处理器还包括获取误差参数的误差获取单元。 
优选地，在本实用新型所述的电机控制系统中，所述控制信号生成模块包括根据所述电角度生成波形控制信号的波形生成单元，以及基于所述波形单元输出的信号生成控制信号的驱动单元。 
优选地，在本实用新型所述的电机控制系统中，所述传感器为位置传感器；而所述位置传感器优选霍尔位置传感器。 
本实用新型利用一个位置传感器来感测转子的位置的零点从而获得其位置信息，从而获得控制电机运行的控制信号，实现了常规技术中以三个传感器进行感测所能达成的性能，亦即在节约成本的同时达成了期望的功效。 
附图说明
图1是根据本实用新型的电机控制系统的结构示意图；以及 
图2是本实用新型所述的电机控制系统的处理器的结构示意图。 
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型。需要说明的是下文给出的具体实施只是示意性的，而非就此限定本实用新型的实施。本实用新型所主张的范围应由所附的权利要求确定，任何不脱离本实用新型精神的修改、变更都应由本实用新型的权利要求所涵盖。 
简单地说，本实用新型的重点在于只通过一个传感器来获得转子的零点位置，进而基于计算获得转子的位置信息，而不是像常规 技术那样通过三个传感器来直接获得转子的位置信息。 
图1是根据本实用新型的电机控制系统的结构示意图。电机控制系统包括一个感测电机转子位置信息的传感器10，接收传感器10所感测的信号并根据该信号估算电角度的处理器20，根据处理器20估算的电角度生成电机控制信号的控制信号生成模块30。简言之，电机控制系统与电机(未图示)耦接，感测电机转子的机械位置变化，基于所感测的位置变化信息最终生成控制电机运行的控制信号。本领域技术人员将理解到，本实用新型的电机控制系统可用来控制各类电机。
传感器10设置在电机中，用以感测转子的位置信息。在此，位置信息是转子的机械位置变化信息，也可以描述为转子相对于指定零点的信息，其中，指定零点的位置可以由用户设置。传感器10是可以感测位置信息的任何类型的传感器，如霍尔位置传感器、光纤传感器等。根据本实用新型，只需要一个传感器10，与常规技术中需要三个位置传感器相比，大大降低了在电机中设置传感器的操作难度，节约了成本。根据本示例，传感器10获取电机转子对于指定零点的信息，该信息例如包括经过零点的时间点、角速度等信息。为清楚起见，在以下描述中，将电机转子对于指定零点的信息称为零点信息。 
处理器20接收传感器10所感测的信号，亦即所感测的位置信息，并根据该信号估算转子的电角度。优选地，处理器20在所述位置信息之外，还结合转子的前转速和目标转速来估算转子的电角度。更优选地，在估算时还结合误差参数。如图2所示，处理器20可进一步包括传感器信号获取单元201，转速获取单元202，误差获取单元203，以及计算单元204。传感器信号获取单元201接收来自传感器10的信号，转速获取单元202获得前转速及目标转速，误差获取单元203用以获取误差参数，亦即误差累积。此处所述的误差累计可以是基于经验数据以及基于对实际系统的具体分析而获得的误差修正因子。对前转速的获取，可例如采用如下方式：可记录转子在前一周旋转时触发指定零点的时间T1，并记录转子 在本周旋转时触发指定零点的时间T2，时间T2与T1之间的差即为转子旋转一周的时间，在转子旋转一周的距离已知的情况下，转速获取单元202即可粗略算出转子在前一周的转速；在此，对时间的记录可由定时器获得，也可以从传感器10所感测的零点信息中获取。而目标转速可以例如根据用户的预先设定来确定。计算单元204根据传感器信号获取单元201、转速获取单元202、以及误差获取单元203所提供的信息，计算转子的电角度。在本文中，术语“电角度”与本领域普通技术人员的理解一致，亦即每一次磁场变化时，转子转过的机械角度。 
控制信号生成模块30接收点处理器20传送的电角度信号，并据此生成控制电机运行的控制信号。作为示例，控制信号生成模块30可包括波形生成单元301和驱动单元302。作为选择，除电角度，控制信号生成模块30在生成控制信号时，也可同时参照用户例如通过用户界面输入的相关控制信息。波形生成单元301基于传送来的电角度生成波形控制信号，如脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)信号。该脉宽调制信号被送到驱动单元，进行放大之后生成PWM驱动信号。PWM驱动信号被送入电机以控制电机运行。 
实际应用中，以上各模块、单元可以实现为硬件，也可以软件，或软件与硬件相结合的方式实现。 
如上所述，本实用新型所述的电机控制系统由一个传感器感测电机转子的位置信息，再由处理器基于该电机控制系统所感测的位置信息估算电机转子的电角度，据此获得励磁和力矩参数，从而最终获得控制电机运行的控制信号。由于仅采用一个传感器，与通过三个传感器获得位置信息的常规控制系统相比较，减少了电机安装的难度，降低了成本。同时，本实用新型所述的电机控制系统与无位置传感器的控制系统相比，无需检测反感应电动势等信息，而且更容易实现那些较为复杂的控制算法。进一步，无位置传感器控制系统仅仅局限在Y型电机，△型电机则无法使用，而且难以达到有传感器的系统所能达到的性能，仅适合要求不高的场合，而本实用新型所述的电机控制系统则没有这个限制，其可被应用在各类电 机上。 

Claims (6)

1.一种电机控制系统，其特征在于，所述系统包括一个感测电机转子位置信息的传感器，接收所述传感器感测的信号并根据该信号估算电角度的处理器，以及依据所述电角度生成用于控制电机运行的控制信号的控制信号生成模块。
2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述处理器包括接收来自所述传感器所感测的感测信号的传感器信号获取单元，用于获得电机转子转速信息的转速获取单元，以及基于所述感测信号、转速信息估算电角度的计算单元。
3.根据权利要求2所述的电机控制系统，其特征在于，所述处理器包括获取误差参数的误差获取单元。
4.根据权利要求1或2所述的电机控制系统，其特征在于，所述控制信号生成模块包括根据所述电角度生成波形控制信号的波形生成单元，以及基于所述波形单元输出的信号生成控制信号的驱动单元。
5.根据权利要求1或2所述的电机控制系统，其特征在于，所述传感器为位置传感器。
6.根据权利要求5所述的电机控制系统，其特征在于，所述位置传感器为霍尔位置传感器。 
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