CN204859045U - 一种无刷电机闭环调速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无刷电机闭环调速装置，装置包括：获取单元，用于获取电机目标转速；检测单元，用于获取电机当前转速；记录单元，与获取单元、检测单元分别相连，用于记录一段时间内所述目标转速与当前转速及其差值；判断单元，与记录单元相连，用于设置分数或权重，计算分数总和或加权和，并判断是否继续调整电机控制参数；调速单元，与记录单元、判断单元分别相连，用于调节电机控制参数，及根据判断单元的结果输出电机控制参数；控制与驱动单元，与调速单元相连，用于根据所得电机控制参数向电机的各相线圈施加驱动电压。本实用新型采用有条件锁定控制参数并中止闭环调速过程的方式，解决电机转速因控制参数持续调整而不稳的问题。

Description

一种无刷电机闭环调速装置

技术领域

本实用新型涉及一种无刷电机闭环调速装置，属于电机控制的技术领域。

背景技术

无刷电机因其可靠、易于控制等优点而广泛应用于工业、农业和家庭生活中。闭环调速是电机转速控制的常用方式，具体而言可采用PID方法对电机控制参数进行调整以使电机转速逐渐接近甚至等于所设置的目标转速。当电机控制参数的调节精度较低时，闭环调速过程中持续不断的参数调整容易造成电机转速在较大范围内波动，忽高忽低。转速不稳容易使得终端设备产生异常噪音，严重时导致机械受损等问题。考虑到空调、空气净化器等家庭生活应用领域对电机转速的稳定性要求要显著高于转速的调节精度，在一定条件下中止闭环调速过程是合理的，可以避免电机转速不稳等问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种无刷电机闭环调速装置，解决电机转速因控制参数持续调整而不稳的问题。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种无刷电机闭环调速装置，包括：

获取单元，用于获取电机的目标转速；

检测单元，用于获取电机的当前转速；

记录单元，与获取单元、检测单元分别相连，用于记录一段时间内所述目标转速与当前转速及其差值；

判断单元，与记录单元相连，用于根据所述转速差值的绝对值大小设置不同的分数或权重，计算所述时间内分数总和或加权和，并据此判断是否继续调整电机控制参数；

调速单元，与记录单元、判断单元分别相连，用于根据所述目标转速和当前转速，调节电机控制参数,及根据判断单元的结果输出电机控制参数至控制与驱动单元；

控制与驱动单元，与调速单元相连，用于根据所述调速单元获得的电机控制参数向电机的各相线圈施加驱动电压。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案，所述检测单元采用位置传感器或无位置传感器获得电机的当前转速。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案，所述调速单元还包括目标转速与当前转速差值的比例计算单元、积分计算单元和微分计算单元中的部分或全部。

本实用新型采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

本实用新型所提供的无刷电机闭环调速装置，采用记录一段时间内电机目标转速与当前转速及其差值，据此判断是否继续调节控制参数：当转速差值的记录值满足一定条件时，锁定电机控制参数，以使电机转速稳定；当转速差值的记录值满足另一个条件时，允许继续调节电机控制参数，可得电机适应速度指令、负载等变化的要求，并及时调节电机转速。从而使电机转速避免因持续的参数调整而不稳，采用有条件锁定控制参数并中止闭环调速过程的方式，解决电机转速因控制参数持续调整而不稳的问题。本实用新型可以广泛应用于电机转速闭环控制中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种无刷电机闭环调速装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种无刷电机闭环调速装置中权重设置曲线。

图3为本实用新型实施例提供的一种无刷电机闭环调速装置中分数设置曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例一提供了一种无刷电机闭环调速装置，如图1所示，所述装置包括：获取单元110、检测单元130、记录单元120、调速单元150、判断单元140、控制与驱动单元160和无刷电机170。其中，记录单元120的输入端分别连接获取单元110及检测单元130，其输出端连接判断单元140的输入端；该判断单元140的输出端、记录单元120的输出端均连接调速单元150的输入端，及调速单元150的输出端连接控制与驱动的单元160的输入端；所述控制与驱动单元160的输出端连接无刷电机170。

记录单元120记录一段时间内由获取单元110获取的电机目标转速和由检测单元130获取的电机当前转速及其差值；判断单元140根据所述转速差值的绝对值大小设置不同的分数或权重，计算所述时间内所述转速差值的分数总和或加权和，并据此决定是否继续调整电机控制参数：当所述分数总和或加权和满足锁定条件时，所述控制参数被锁定，不再调整；当所述分数总和或加权和满足解锁条件时，所述控制参数的调整才能继续进行；当所述控制参数允许调整时，调速单元150采用PID方法调节所述控制参数，控制与驱动单元160根据所述调速单元150调节后的控制参数向无刷电机170的各相线圈施加驱动电压。

如图2所示，根据所述转速差值的绝对值大小设置不同的权重，将权重与转速差值的绝对值设置为呈正比关系，绝对值越小，权重越小；绝对值越大，权重越大；考虑到实际过程的计算溢出问题，为权重设置一个上限。根据所设置的权重，计算所述时间内所述转速差值绝对值结合加权和，据此来设置所述锁定条件和解锁条件：所述锁定条件可以是所述加权和小于所设定的第一数值1；所述解锁条件可以是所述加权和大于所设定的第二数值2；所述第一数值1小于所述第二数值2。

如图3所示，根据所述转速差值的绝对值大小设置不同的分数，将分数与转速差值的绝对值设置为呈反比关系，绝对值越小，分数越大；绝对值越大，分数越小。为计算方便，图3中根据转速差值的绝对值大小设置了6种分数，当绝对值超过一定数值时，分数为零。根据所设置的分数，计算所述时间内所述转速差值绝对值的分数总和，据此来设置所述锁定条件和解锁条件：所述锁定条件可以是所述分数总和大于所设定的第三数值3；所述解锁条件可以是所述分数总和小于所设定的第四数值4；所述第三数值3大于所述第四数值4。

优选的，所述检测单元130可以通过位置传感器或无位置传感器方法获得电机转子的位置信息，进而获取电机的当前转速。

以及，所述控制参数包括电机线电压；在使用脉冲宽度调制（PWM）技术时，所述电机线电压与所施加PWM信号的占空比成比例。

对于所述调速单元150，可以包括所述目标转速与当前转速差值的比例、积分和微分计算单元中的部分或全部，根据所述计算单元计算结果的加权和更新所述控制参数，从而使得所述当前转速逐渐达到所述目标转速。

综上，本实用新型记录一段时间内电机目标转速与当前转速及其差值，当转速差值的记录值满足一定条件时，锁定电机的控制参数，使电机转速避免因持续的参数调整而不稳。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件模块来实现，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及连接关系。具体地，所述电子硬件模块的运算和控制部分都可以通络逻辑硬件实现，其可以是使用现有集成电路工艺制造出来的逻辑集成电路，本实施例对此不作限定。

并且，本实用新型中均采用电子硬件模块，利用现有技术中已有技术进行检测、传输和判断比较、输出。并未对电子硬件模块本身作出改进，也未还有特定的方法流程。本实用新型中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。本实用新型的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无刷电机闭环调速装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取电机的目标转速；

检测单元，用于获取电机的当前转速；

记录单元，与获取单元、检测单元分别相连，用于记录一段时间内所述目标转速与当前转速及其差值；

判断单元，与记录单元相连，用于根据所述转速差值的绝对值大小设置不同的分数或权重，计算所述时间内分数总和或加权和，并据此判断是否继续调整电机控制参数；

调速单元，与记录单元、判断单元分别相连，用于根据所述目标转速和当前转速，调节电机控制参数,及根据判断单元的结果输出电机控制参数至控制与驱动单元；

控制与驱动单元，与调速单元相连，用于根据所述调速单元获得的电机控制参数向电机的各相线圈施加驱动电压。

2.根据权利要求1所述无刷电机闭环调速装置，其特征在于，所述检测单元采用位置传感器或无位置传感器获得电机的当前转速。

3.根据权利要求1所述无刷电机闭环调速装置，其特征在于，所述调速单元还包括目标转速与当前转速差值的比例计算单元、积分计算单元和微分计算单元中的部分或全部。