專利名稱：電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電機(jī)控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
一般而言，對各類電機(jī)(例如永磁同步電機(jī)、無刷直流電機(jī)等)進(jìn)行控制的控制信號的生成，都離不開轉(zhuǎn)子的位置信息。通常是在電機(jī)上安裝各種形式的位置檢測傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置，例如安裝三個霍爾位置傳感器。這種方式下，感應(yīng)器要以某種方式固定在電機(jī)上，在增加成本的同時也使安裝操作變得繁雜。比如申請?zhí)枮镃N200810181799.3的專利申請，就揭示了一種具有三個霍爾位置傳感器的電機(jī)。鑒于這樣的問題，無位置傳感器的方式近幾年也受到廣泛關(guān)注，例如《電力電子》 2007年第2期刊載的文章“永磁電機(jī)無位置傳感器控制方法”就對無位置傳感器控制進(jìn)行了研究。這種方式雖然不需要位置傳感器，但依然需要電流傳感器、電壓傳感器等，并非真正無傳感器。如此，依然需要安裝傳感器，安裝操作未必簡化，成本也未必降低；而且，并不是所有電機(jī)都可以采用無位置傳感器方式；再者，實際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)無傳感器方式電機(jī)系統(tǒng)的性能較差，僅適合要求不高的場合。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在提供一種電機(jī)控制系統(tǒng)，以有效解決上述問題。該電機(jī)控制系統(tǒng)包括一個感測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的傳感器，接收所述傳感器感測的信號并根據(jù)該信號估算電角度的處理器，以及依據(jù)所述電角度生成用于控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號的控制信號生成模塊。優(yōu)選地，在本實用新型所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述處理器包括接收來自所述傳感器所感測的感測信號的傳感器信號獲取單元，用于獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的轉(zhuǎn)速獲取單元，以及基于所述感測信號、轉(zhuǎn)速信息估算電角度的計算單元。優(yōu)選地，在本實用新型所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述處理器還包括獲取誤差參數(shù)的誤差獲取單元。優(yōu)選地，在本實用新型所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述控制信號生成模塊包括根據(jù)所述電角度生成波形控制信號的波形生成單元，以及基于所述波形單元輸出的信號生成控制信號的驅(qū)動單元。優(yōu)選地，在本實用新型所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述傳感器為位置傳感器；而所述位置傳感器優(yōu)選霍爾位置傳感器。本實用新型利用一個位置傳感器來感測轉(zhuǎn)子的位置的零點(diǎn)從而獲得其位置信息， 從而獲得控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號，實現(xiàn)了常規(guī)技術(shù)中以三個傳感器進(jìn)行感測所能達(dá)成的性能，亦即在節(jié)約成本的同時達(dá)成了期望的功效。
圖1是根據(jù)本實用新型的電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖2是本實用新型所述的電機(jī)控制系統(tǒng)的處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型。需要說明的是下文給出的具體實施只是示意性的，而非就此限定本實用新型的實施。本實用新型所主張的范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求確定，任何不脫離本實用新型精神的修改、變更都應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。簡單地說，本實用新型的重點(diǎn)在于只通過一個傳感器來獲得轉(zhuǎn)子的零點(diǎn)位置，進(jìn)而基于計算獲得轉(zhuǎn)子的位置信息，而不是像常規(guī)技術(shù)那樣通過三個傳感器來直接獲得轉(zhuǎn)子的位置信息。圖1是根據(jù)本實用新型的電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。電機(jī)控制系統(tǒng)包括一個感測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的傳感器10，接收傳感器10所感測的信號并根據(jù)該信號估算電角度的處理器20，根據(jù)處理器20估算的電角度生成電機(jī)控制信號的控制信號生成模塊30。簡言之，電機(jī)控制系統(tǒng)與電機(jī)(未圖示)耦接，感測電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械位置變化，基于所感測的位置變化信息最終生成控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，本實用新型的電機(jī)控制系統(tǒng)可用來控制各類電機(jī)。傳感器10設(shè)置在電機(jī)中，用以感測轉(zhuǎn)子的位置信息。在此，位置信息是轉(zhuǎn)子的機(jī)械位置變化信息，也可以描述為轉(zhuǎn)子相對于指定零點(diǎn)的信息，其中，指定零點(diǎn)的位置可以由用戶設(shè)置。傳感器10是可以感測位置信息的任何類型的傳感器，如霍爾位置傳感器、光纖傳感器等。根據(jù)本實用新型，只需要一個傳感器10，與常規(guī)技術(shù)中需要三個位置傳感器相比，大大降低了在電機(jī)中設(shè)置傳感器的操作難度，節(jié)約了成本。根據(jù)本示例，傳感器10獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子對于指定零點(diǎn)的信息，該信息例如包括經(jīng)過零點(diǎn)的時間點(diǎn)、角速度等信息。為清楚起見，在以下描述中，將電機(jī)轉(zhuǎn)子對于指定零點(diǎn)的信息稱為零點(diǎn)信息。處理器20接收傳感器10所感測的信號，亦即所感測的位置信息，并根據(jù)該信號估算轉(zhuǎn)子的電角度。優(yōu)選地，處理器20在所述位置信息之外，還結(jié)合轉(zhuǎn)子的前轉(zhuǎn)速和目標(biāo)轉(zhuǎn)速來估算轉(zhuǎn)子的電角度。更優(yōu)選地，在估算時還結(jié)合誤差參數(shù)。如圖2所示，處理器20可進(jìn)一步包括傳感器信號獲取單元201，轉(zhuǎn)速獲取單元202，誤差獲取單元203，以及計算單元 204。傳感器信號獲取單元201接收來自傳感器10的信號，轉(zhuǎn)速獲取單元202獲得前轉(zhuǎn)速及目標(biāo)轉(zhuǎn)速，誤差獲取單元203用以獲取誤差參數(shù)，亦即誤差累積。此處所述的誤差累計可以是基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)以及基于對實際系統(tǒng)的具體分析而獲得的誤差修正因子。對前轉(zhuǎn)速的獲取，可例如采用如下方式可記錄轉(zhuǎn)子在前一周旋轉(zhuǎn)時觸發(fā)指定零點(diǎn)的時間Tl，并記錄轉(zhuǎn)子在本周旋轉(zhuǎn)時觸發(fā)指定零點(diǎn)的時間T2，時間T2與Tl之間的差即為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的時間，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的距離已知的情況下，轉(zhuǎn)速獲取單元202即可粗略算出轉(zhuǎn)子在前一周的轉(zhuǎn)速；在此，對時間的記錄可由定時器獲得，也可以從傳感器10所感測的零點(diǎn)信息中獲取。而目標(biāo)轉(zhuǎn)速可以例如根據(jù)用戶的預(yù)先設(shè)定來確定。計算單元204根據(jù)傳感器信號獲取單元201、轉(zhuǎn)速獲取單元202、以及誤差獲取單元203所提供的信息，計算轉(zhuǎn)子的電角度。在本文中，術(shù)語“電角度”與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的理解一致，亦即每一次磁場變化時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度。[0018]控制信號生成模塊30接收點(diǎn)處理器20傳送的電角度信號，并據(jù)此生成控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號。作為示例，控制信號生成模塊30可包括波形生成單元301和驅(qū)動單元 302。作為選擇，除電角度，控制信號生成模塊30在生成控制信號時，也可同時參照用戶例如通過用戶界面輸入的相關(guān)控制信息。波形生成單元301基于傳送來的電角度生成波形控制信號，如脈寬調(diào)制(Pulse-Width Modulation,PWM)信號。該脈寬調(diào)制信號被送到驅(qū)動單元，進(jìn)行放大之后生成PWM驅(qū)動信號。PWM驅(qū)動信號被送入電機(jī)以控制電機(jī)運(yùn)行。實際應(yīng)用中，以上各模塊、單元可以實現(xiàn)為硬件，也可以軟件，或軟件與硬件相結(jié)合的方式實現(xiàn)。如上所述，本實用新型所述的電機(jī)控制系統(tǒng)由一個傳感器感測電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息，再由處理器基于該電機(jī)控制系統(tǒng)所感測的位置信息估算電機(jī)轉(zhuǎn)子的電角度，據(jù)此獲得勵磁和力矩參數(shù)，從而最終獲得控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號。由于僅采用一個傳感器，與通過三個傳感器獲得位置信息的常規(guī)控制系統(tǒng)相比較，減少了電機(jī)安裝的難度，降低了成本。同時，本實用新型所述的電機(jī)控制系統(tǒng)與無位置傳感器的控制系統(tǒng)相比，無需檢測反感應(yīng)電動勢等信息，而且更容易實現(xiàn)那些較為復(fù)雜的控制算法。進(jìn)一步，無位置傳感器控制系統(tǒng)僅僅局限在Y型電機(jī)，Δ型電機(jī)則無法使用，而且難以達(dá)到有傳感器的系統(tǒng)所能達(dá)到的性能， 僅適合要求不高的場合，而本實用新型所述的電機(jī)控制系統(tǒng)則沒有這個限制，其可被應(yīng)用在各類電機(jī)上。
權(quán)利要求1.一種電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一個感測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的傳感器，接收所述傳感器感測的信號并根據(jù)該信號估算電角度的處理器，以及依據(jù)所述電角度生成用于控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號的控制信號生成模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器包括接收來自所述傳感器所感測的感測信號的傳感器信號獲取單元，用于獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的轉(zhuǎn)速獲取單元，以及基于所述感測信號、轉(zhuǎn)速信息估算電角度的計算單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器包括獲取誤差參數(shù)的誤差獲取單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制信號生成模塊包括根據(jù)所述電角度生成波形控制信號的波形生成單元，以及基于所述波形單元輸出的信號生成控制信號的驅(qū)動單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器為位置傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述位置傳感器為霍爾位置傳感器。
專利摘要本實用新型提供一種電機(jī)控制系統(tǒng)，該電機(jī)控制系統(tǒng)包括一個感測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的傳感器，接收所述傳感器感測的信號并根據(jù)該信號估算電角度的處理器，以及依據(jù)所述電角度生成用于控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號的控制信號生成模塊。該電機(jī)控制系統(tǒng)只需一個傳感器，便可獲得所需的電機(jī)控制信號，降低了傳感器在電機(jī)上的安裝復(fù)雜度，并節(jié)約了成本。
文檔編號H02P6/08GK202172379SQ20112024080
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者尚巍 申請人:依必安派特風(fēng)機(jī)(上海)有限公司