電機驅(qū)動方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于無刷直流電機領(lǐng)域，提供了電機驅(qū)動方法和裝置。所述電機驅(qū)動方法包括：檢測電機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速；基于所述實際轉(zhuǎn)速，以特設算法計算出實際電壓提前角，所述特設算法是在所述實際轉(zhuǎn)速和所述實際電壓提前角之間建立的算法；基于所述實際電壓提前角生成驅(qū)動信號，以所述驅(qū)動信號控制向電機輸出的三相電。相對于現(xiàn)有技術(shù)，在以該三相電驅(qū)動下能夠提高電機的運轉(zhuǎn)效率和保證電機的運行可靠。
【專利說明】電機驅(qū)動方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無刷直流電機領(lǐng)域，尤其涉及使用正弦波控制的電機驅(qū)動方法和裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002]電機（英文：Electric machinery,俗稱"馬達"），是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電 能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的 動力源。
[0003] 為保證電機的高效運轉(zhuǎn)，需要調(diào)整電機的導通角（即電機的電壓提前角）來調(diào)整 逆變器向電機輸出的三相電壓與反電勢的相位差（也即調(diào)整電流與反電動勢的相位差）， 其導通角的大小通過分析與電機的轉(zhuǎn)速是密切相關(guān)的。但目前，一般是根據(jù)驅(qū)動電機所施 加的電流或者力矩指令來確定所述提前角，因該電流或該力矩與該相位差不具相關(guān)性，從 而根據(jù)基于該電流或該力矩確定出的提前角來調(diào)整該相位差，不能保證使得電機高效運轉(zhuǎn) 和可靠運行。另外，也有采用轉(zhuǎn)速指令來確定相位角的，由于實際運行與速度指令存在差 異，也不能保證使得電機高效運轉(zhuǎn)和可靠運行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供電機驅(qū)動方法和裝置，因電流與反電動勢的實際相位差與 電機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速相關(guān)，而根據(jù)電機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速來確定提前角，根據(jù)該提前角通過 控制回路向電機輸出三相電壓，能夠提高電機的運轉(zhuǎn)效率和保證電機的運行可靠。
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供電機驅(qū)動方法，所述電機驅(qū)動方法包括：
[0006] 檢測電機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速；
[0007] 基于所述實際轉(zhuǎn)速，以特設算法計算出實際電壓提前角，所述特設算法是在所述 實際轉(zhuǎn)速和所述實際電壓提前角之間建立的算法；
[0008] 基于所述實際電壓提前角生成驅(qū)動信號，以所述驅(qū)動信號控制向電機輸出的三相 電壓。
[0009] 第二方面，本發(fā)明提供一種電機驅(qū)動裝置，所述電機驅(qū)動裝置包括轉(zhuǎn)速檢測單元、 控制單元和驅(qū)動單元；
[0010] 所述轉(zhuǎn)速檢測單元用于：檢測電機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速；
[0011] 所述控制單元用于：基于所述實際轉(zhuǎn)速并以特設算法計算出實際電壓提前角，基 于所述實際電壓提前角生成驅(qū)動信號；
[0012] 所述驅(qū)動單元用于：以所述驅(qū)動信號控制向電機輸出的三相電壓；
[0013] 其中，所述特設算法是在所述實際轉(zhuǎn)速和所述實際電壓提前角之間建立的算法。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：實時檢測電子轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速，并根據(jù)實際轉(zhuǎn)速以特設算法 確定實際電壓提前角；基于該實際電壓提前角控制驅(qū)動信號的生成，以生成的驅(qū)動信號控 制向電機輸出的三相電的電壓，在該電壓的三相電驅(qū)動下能夠提高電機的運轉(zhuǎn)效率和保證 電機的運行可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0016] 圖1是本發(fā)明實施例提供的電機驅(qū)動方法的流程圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明實施例提供的電機驅(qū)動裝置的組成結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0019] 本發(fā)明實施例提供的電機驅(qū)動方法適用于本發(fā)明實施例提供的電機驅(qū)動裝置。該 電機驅(qū)動裝置可是集成到電機上，也可以作為單獨設備獨立工作。
[0020] 圖1示出了本發(fā)明實施例提供的電機驅(qū)動方法的流程，為了便于描述，僅示出了 與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分。
[0021] 本發(fā)明實施例提供的電機驅(qū)動方法，參見圖1，所述電機驅(qū)動方法包括步驟All、 步驟A12和步驟A13。
[0022] 步驟All，檢測電機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速；
[0023] 具體地，電機驅(qū)動裝置上設有轉(zhuǎn)速檢測單元，當電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，該轉(zhuǎn)速檢測單 元利用霍爾效應實時檢測轉(zhuǎn)子的位置，進而可根據(jù)轉(zhuǎn)子在不同時間所處的位置計算出單位 時間內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度；當然，也可計算出當前電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度（即實際轉(zhuǎn)速）。
[0024] 需說明的是，上述的轉(zhuǎn)速檢測單元是采用霍爾效應檢測轉(zhuǎn)子的位置，但僅僅是舉 例子；本發(fā)明實施例對轉(zhuǎn)速檢測單元采用哪些電子器件或傳感器實現(xiàn)，不做限定；另外，本 發(fā)明實施例對轉(zhuǎn)速檢測單元基于哪種技術(shù)檢測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也不做限定。
[0025] 舉例說明，轉(zhuǎn)速檢測單元采用位置檢測元件實現(xiàn)；在電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的過程中，該位 置檢測元件實時檢測轉(zhuǎn)子的位置；相應地在檢測過程中，該位置檢測元件會輸出方波信號， 進而可統(tǒng)計該方波信號在單位時間內(nèi)的方波個數(shù)，并根據(jù)單位時間內(nèi)的方波個數(shù)計算出轉(zhuǎn) 子的實際轉(zhuǎn)速。
[0026] 例如，轉(zhuǎn)速檢測單元包括位置檢測元件和頻壓轉(zhuǎn)換電路；在電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的過程 中，位置檢測元件在檢測檢測轉(zhuǎn)子的位置并輸出方波信號，頻壓轉(zhuǎn)換電路根據(jù)該方波信號 的頻率轉(zhuǎn)換出電壓信號；進而能夠根據(jù)該電壓信號確定轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速。
[0027] 步驟A12,基于所述實際轉(zhuǎn)速，以特設算法計算出實際電壓提前角，所述特設算法 是在所述實際轉(zhuǎn)速和所述實際電壓提前角之間建立的算法；
[0028] 需說明的是，所述特設算法中包括有所述實際轉(zhuǎn)速與所述實際電壓提前角的映射 關(guān)系；當然，所述特設算法也可包含其他參數(shù)與所述實際轉(zhuǎn)速和所述實際電壓提前角的映 射關(guān)系。本發(fā)明實施例對所述特設算法的具體數(shù)學模型不做限定；優(yōu)選的，所述特設算法僅 具有所述實際電壓提前角和所述實際轉(zhuǎn)速這兩個未知量，且所述特設算法僅包括其它已確 定的參數(shù)。
[0029] 作為一種優(yōu)選的所述特設算法，所述特設算法是基于所述實際轉(zhuǎn)速、所述實際電 壓提前角、額定轉(zhuǎn)速和基準電壓提前角建立的算法。所述額定轉(zhuǎn)速為電機出廠時確定的額 定轉(zhuǎn)速。所述基準電壓提前角是基于所述額定轉(zhuǎn)速計算出的提前角。
[0030] 步驟A13,基于所述實際電壓提前角生成驅(qū)動信號，以所述驅(qū)動信號控制向電機輸 出的三相電壓。
[0031] 需說明的是，電機驅(qū)動裝置的控制單元向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號，由該驅(qū)動信號 控制所述驅(qū)動單元向電機輸出的三相電壓，包括控制所述驅(qū)動單元向電機輸出的三相電壓 的時序。
[0032] 在本發(fā)明實施例中，控制單元根據(jù)步驟A12計算出的所述實際電壓提前角，控制 驅(qū)動信號的生成；以生成的該驅(qū)動信號輸出至驅(qū)動單元，驅(qū)動單元根據(jù)該驅(qū)動信號控制向 電機輸出的三相電壓。
[0033] 作為驅(qū)動單元的一實施方式，所述驅(qū)動單元采用逆變器實現(xiàn)?？刂茊卧鶕?jù)所述 實際電壓提前角生成驅(qū)動信號，以該驅(qū)動信號控制逆變器中開關(guān)（包括上橋臂的開關(guān)和下 橋臂的開關(guān)）的導通或關(guān)斷，實現(xiàn)通過控制該開關(guān)的導通或關(guān)斷以控制是否向電機輸出三 相電中的某一項電以及何時向電機輸出三相電中的某一項電，進而實現(xiàn)對該三相電的時序 的控制。
[0034] 在本發(fā)明實施例中，控制單元采用具有數(shù)據(jù)處理能力的電路組成，該電路有電子 器件構(gòu)成。舉例說明，該控制單元可以是單片機、ARM處理器以及可編程邏輯器件。
[0035] 作為控制單元一實施方式，控制單元包括函數(shù)發(fā)生電路，控制單元控制該該函數(shù) 發(fā)生電路根據(jù)步驟A12計算出的實際電壓提前角生成對應的驅(qū)動信號。
[0036] 需說明的是，假如控制實際轉(zhuǎn)速Nn以額定轉(zhuǎn)速N,轉(zhuǎn)動，與該額定轉(zhuǎn)速N,對應的基 準電壓提前角\通過式（1)計算得到。
[0037] 式⑴具體為：
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種電機驅(qū)動方法，其特征在于，所述電機驅(qū)動方法包括： 檢測電機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速； 基于所述實際轉(zhuǎn)速，以特設算法計算出實際電壓提前角，所述特設算法是在所述實際 轉(zhuǎn)速和所述實際電壓提前角之間建立的算法； 基于所述實際電壓提前角生成驅(qū)動信號，以所述驅(qū)動信號控制向電機輸出的三相電 壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動方法，其特征在于， N 所述特設算法具體為：= )x義 r， 其中，所述an為所述實際電壓提前角，所述Nn為所述實際轉(zhuǎn)速，所述隊為電機的額定 轉(zhuǎn)速，所述\為與所述額定轉(zhuǎn)速隊對應的基準電壓提前角。
3. 如權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動方法，其特征在于， N〇 所述特設算法具體為：A= (#廣x義， 其中，所述an為所述實際電壓提前角，所述Nn為所述實際轉(zhuǎn)速，所述隊為電機的額定 轉(zhuǎn)速，所述\為與所述額定轉(zhuǎn)速隊對應的基準電壓提前角。
4. 如權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動方法，其特征在于，所述特設算法具體為：
其中，所述an為所述實際電壓提前角，所述Nn為所述實際轉(zhuǎn)速，所述隊為電機的額定 轉(zhuǎn)速，所述\為與所述額定轉(zhuǎn)速隊對應的基準電壓提前角。
5. 如權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動方法，其特征在于，所述特設算法具體為：
其中，所述an為所述實際電壓提前角，所述Nn為所述實際轉(zhuǎn)速，所述隊為電機的額定 轉(zhuǎn)速，所述\為與所述額定轉(zhuǎn)速隊對應的基準電壓提前角。
6. -種電機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電機驅(qū)動裝置包括轉(zhuǎn)速檢測單元、控制單元和 驅(qū)動單元； 所述轉(zhuǎn)速檢測單元用于：檢測電機轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速； 所述控制單元用于：基于所述實際轉(zhuǎn)速并以特設算法計算出實際電壓提前角，基于所 述實際電壓提前角生成驅(qū)動信號； 所述驅(qū)動單元用于：以所述驅(qū)動信號控制向電機輸出的三相電壓； 其中，所述特設算法是在所述實際轉(zhuǎn)速和所述實際電壓提前角之間建立的算法。
7. 如權(quán)利要求6所述的電機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述特設算法具體為：
其中，所述an為所述實際電壓提前角，所述Nn為所述實際轉(zhuǎn)速，所述隊為電機的額定 轉(zhuǎn)速，所述\為與所述額定轉(zhuǎn)速隊對應的基準電壓提前角。
8. 如權(quán)利要求6所述的電機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述特設算法具體為：
其中，所述an為所述實際電壓提前角，所述Nn為所述實際轉(zhuǎn)速，所述隊為電機的額定 轉(zhuǎn)速，所述\為與所述額定轉(zhuǎn)速隊對應的基準電壓提前角。
9. 如權(quán)利要求6所述的電機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述特設算法具體為：
其中，所述an為所述實際電壓提前角，所述Nn為所述實際轉(zhuǎn)速，所述隊為電機的額定 轉(zhuǎn)速，所述\為與所述額定轉(zhuǎn)速隊對應的基準電壓提前角。
10. 如權(quán)利要求6所述的電機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述特設算法具體為：
其中，所述an為所述實際電壓提前角，所述Nn為所述實際轉(zhuǎn)速，所述隊為電機的額定 轉(zhuǎn)速，所述\為與所述額定轉(zhuǎn)速隊對應的基準電壓提前角。
【文檔編號】H02P7/06GK104467572SQ201410717945
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】萬智宇, 史國俊, 方強, 戈志強 申請人:廣東威靈電機制造有限公司