一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)和方法，適用于電機(jī)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著節(jié)能排減的市場發(fā)展，電機(jī)節(jié)能控制也快速進(jìn)入成熟發(fā)展階段，由最開始的無刷有感電機(jī)的控制到無刷無位置傳感器的控制方式。無刷無位置傳感器的控制方式電機(jī)使用壽命更長，降低電機(jī)的成本和安裝生產(chǎn)成本，所以無刷無位置傳感器控制更容易讓消費(fèi)者接受，而無刷無位置傳感器的控制多采用“三段式”起動(dòng)方式。
[0004]目前無位置傳感器無刷電機(jī)多采用“三段式”起動(dòng)方式，是指電機(jī)起動(dòng)過程經(jīng)過轉(zhuǎn)子預(yù)定位、電機(jī)外加速同步信號、電機(jī)反電動(dòng)勢檢測同步換相運(yùn)行三種方式，其中轉(zhuǎn)子預(yù)定位是使無刷電機(jī)任意兩相通電產(chǎn)生磁拉力，迫使轉(zhuǎn)子回到初始位置，此方法要求在短時(shí)間內(nèi)向電機(jī)線圈通入一個(gè)較大的電流，如果電流設(shè)定小了，會出現(xiàn)定位轉(zhuǎn)矩不夠，定位起動(dòng)失??；電流設(shè)定大了，控制單元成本上升，而且定位完成后，電機(jī)電流不能再轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，此時(shí)線圈進(jìn)入磁飽和狀態(tài)，控制單元的開關(guān)管容易燒毀，同時(shí)產(chǎn)生了相當(dāng)大的電能消耗。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)，與三相無刷電機(jī)相連接，包括:三相功率控制單元、三相反電動(dòng)勢檢測單元、總電流檢測Y單元，其中，所述三相功率控制單元用于控制電機(jī)的電壓和電流，驅(qū)使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；所述三相反電動(dòng)勢檢測單元用于檢測電機(jī)的零點(diǎn)；所述總電流檢測Y單元，用于完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流檢測；還設(shè)有六路PWM控制器、MCU控制單元、電流對比值X單元，其中，所述六路PWM控制器連接電源供電電路，所述三相反電動(dòng)勢檢測單元連接所述MCU控制單元，所述總電流檢測Y單元連接所述電流對比值X單元。
[0008]進(jìn)一步地，優(yōu)選的是，所述MCU控制單元連接到電機(jī)操作面板，該操作面板上連接顯示指示器。
[0009]一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)方法，基于以上無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)，包括:
當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，單片機(jī)6路PWM單元的U相輸出一個(gè)30%的輸出占空比U相電壓，此時(shí)U相給電機(jī)提供一個(gè)起動(dòng)電壓，電機(jī)會轉(zhuǎn)動(dòng)至U相位置，當(dāng)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，U相的電能量會轉(zhuǎn)化為大部分的動(dòng)能源和一小部分的熱能，此時(shí)電機(jī)正常轉(zhuǎn)換能量，電能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換；
當(dāng)電機(jī)已經(jīng)到達(dá)U相的位置時(shí)，U相電流閉環(huán)控制，控制波形圖，X點(diǎn)設(shè)定為此電機(jī)最大電流的80%，保持一個(gè)正常加速時(shí)間后電機(jī)控制器自動(dòng)轉(zhuǎn)換到V相工作，然后是W相，加速U、V、W三相的轉(zhuǎn)換時(shí)間，直到反電動(dòng)勢電路檢測到反電動(dòng)勢后電機(jī)控制進(jìn)入反電動(dòng)勢閉環(huán)控制。
[0010]進(jìn)一步地，優(yōu)選的是，該方法中，輸出PWM頻率沒有改變，在電流過大時(shí)關(guān)斷當(dāng)前輸出，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和電機(jī)的控制頻率。
[0011]本發(fā)明采取了以上方案以后，采用恒電流直接換相起動(dòng)法，去除傳統(tǒng)的“三段式”起動(dòng)方式，解決了起動(dòng)失敗，起動(dòng)困難、起動(dòng)反轉(zhuǎn)、起動(dòng)力矩小、起動(dòng)不穩(wěn)定等困數(shù)。另電機(jī)啟動(dòng)時(shí)占正常運(yùn)行的能耗2倍以上，特別是頻繁起動(dòng)的設(shè)備。由于本系統(tǒng)采取恒電流起動(dòng)方式，整個(gè)起動(dòng)過程不會產(chǎn)生較大的沖擊電流，不但提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性也有明顯的節(jié)能效果。
[0012]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，以使得本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)更加明確。其中，
圖1為本發(fā)明基本框架圖；
圖2為基本的無刷電機(jī)輸出波型圖；
圖3為本發(fā)明的電機(jī)起動(dòng)調(diào)整前調(diào)整后的輸出波型圖；
圖4為本發(fā)明的電機(jī)起動(dòng)曲線圖表。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0016]具體來說，本專利提供了一種無刷無感電機(jī)的恒電流同步起動(dòng)方式，不需要傳統(tǒng)的預(yù)定位方式，直接恒定電流加速起動(dòng)無刷無感電機(jī)、反電動(dòng)勢檢測同步換相運(yùn)行，兩步完成。恒定電流指的是如果電機(jī)的最大工作電流是1A，此時(shí)在起動(dòng)的時(shí)候我們設(shè)定一個(gè)80%的起動(dòng)電流，控制器會限定起動(dòng)時(shí)的最大電流在0.8A。此方案不但很好地保護(hù)電機(jī)和控制器的安全，而且起動(dòng)力矩大，非常適合起動(dòng)要求比較高，控制性能穩(wěn)定的場所。
[0017]如圖1，一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)，與三相無刷電機(jī)相連接，包括:三相功率控制單元、三相反電動(dòng)勢檢測單元、總電流檢測Y單元，其中，所述三相功率控制單元用于控制電機(jī)的電壓和電流，驅(qū)使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；所述三相反電動(dòng)勢檢測單元用于檢測電機(jī)的零點(diǎn)；所述總電流檢測Y單元，用于完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流檢測；還設(shè)有六路PWM控制器、MCU控制單元、電流對比值X單元，其中，所述六路PWM控制器連接電源供電電路，所述三相反電動(dòng)勢檢測單元連接所述MCU控制單元，所述總電流檢測Y單元連接所述電流對比值X單元。
[0018]進(jìn)一步地，優(yōu)選的是，所述MCU控制單元連接到電機(jī)操作面板，該操作面板上連接顯示指示器。
[0019]其中，該無刷恒流起動(dòng)方法，必須與以上系統(tǒng)相配合實(shí)用，具體來說，其主要包括如下:三相功率控制單元主要負(fù)責(zé)電機(jī)的電壓和電流，驅(qū)使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖2的基本的無刷電機(jī)輸出波型圖；三相反電動(dòng)勢檢測單元主要是檢測電機(jī)的零點(diǎn)(換相點(diǎn))總電流檢測Y單元主要是完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流檢測，也是本專利主要的反饋控制單元，如圖3，本發(fā)明電機(jī)起動(dòng)調(diào)整前調(diào)整后的輸出波型圖，當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，單片機(jī)6路PWM U相輸出一個(gè)30%的輸出占空比，如圖2的U相電壓，此時(shí)U相給電機(jī)提供一個(gè)起動(dòng)電壓，電機(jī)會轉(zhuǎn)動(dòng)至U相位置，當(dāng)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，U相的電能量會轉(zhuǎn)化為大部分的動(dòng)能源和一小部分的熱能，此時(shí)電機(jī)正常轉(zhuǎn)換能量，電能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)電機(jī)已經(jīng)到達(dá)U相的位置時(shí)，為保證起動(dòng)時(shí)的力矩和可靠性，將U相電流閉環(huán)控制，如圖3的控制波形圖，X點(diǎn)設(shè)定為此電機(jī)最大電流的80%，比如此電機(jī)最大的工作電流在1A，X值設(shè)為0.8A。保持一個(gè)正常加速時(shí)間后電機(jī)控制器自動(dòng)轉(zhuǎn)換到V相工作，然后是W相，如圖4加速U、V、W三相的轉(zhuǎn)換時(shí)間，直到反電動(dòng)勢電路檢測到反電動(dòng)勢后電機(jī)控制進(jìn)入反電動(dòng)勢閉環(huán)控制。
[0020]本發(fā)明是無刷無感應(yīng)器電機(jī)的起動(dòng)，輸出PWM頻率沒有改變，在電流過大時(shí)關(guān)斷當(dāng)前輸出，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和電機(jī)的控制頻率。
[0021]其中，此方法可以使用軟件(MCU、PC)或純硬件和軟硬兼施等方式實(shí)現(xiàn)。
[0022]本發(fā)明結(jié)合恒電流起動(dòng)控制原理，使電機(jī)起動(dòng)過程中的最大電流所限，對電機(jī)和控制器都能起到一個(gè)很好的保護(hù)，系統(tǒng)穩(wěn)定性能提升，同時(shí)對起動(dòng)頻繁的系統(tǒng)當(dāng)中有著明顯的節(jié)能效果，整個(gè)起動(dòng)過程不會產(chǎn)生較大的沖擊電流，同時(shí)起動(dòng)力矩提升明顯對帶載起動(dòng)的電機(jī)有較好的改善。
[0023]需要說明的是，對于上述方法實(shí)施例而言，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本申請并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本申請，某些步驟可以采用其他順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動(dòng)作和模塊并不一定是本申請所必須的。
[0024]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。
[0025]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)，與三相無刷電機(jī)相連接，其特征在于，包括:三相功率控制單元、三相反電動(dòng)勢檢測單元、總電流檢測Y單元，其中，所述三相功率控制單元用于控制電機(jī)的電壓和電流，驅(qū)使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；所述三相反電動(dòng)勢檢測單元用于檢測電機(jī)的零點(diǎn)；所述總電流檢測Y單元，用于完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流檢測；還設(shè)有六路PWM控制器，用于無刷電機(jī)的三相輸出電壓電流控制、MCU控制單元，用于整個(gè)系統(tǒng)的諧調(diào)步驟運(yùn)行包括顯示和人機(jī)操作面板、電流對比值X單元，用于無刷電機(jī)的最大電流比對值，其中，所述六路PWM控制器連接電源供電電路，所述三相反電動(dòng)勢檢測單元連接所述MCU控制單元，所述總電流檢測Y單元連接所述電流對比值X單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU控制單元連接到電機(jī)操作面板，該操作面板上連接顯示指示器。3.一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)方法，基于權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述MUC單元六路PWM控制器輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)號U、V、W通過三相功率控制單元轉(zhuǎn)換為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓和電流驅(qū)使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，三相反電動(dòng)勢檢測單元檢測電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)中的反電動(dòng)勢零點(diǎn)的位置，用于MCU單元迫使換相工作，總電流檢測Y單元用于電機(jī)電流的檢測然后與設(shè)定電流對比值X單元比對，如果實(shí)際電流大于X值，MCU單元對應(yīng)的六路PWM會關(guān)閉當(dāng)前的輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無刷電機(jī)恒流起動(dòng)方法，其特征在于，該方法中，輸出PWM頻率沒有改變，在電流過大時(shí)關(guān)斷當(dāng)前輸出，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和電機(jī)的控制頻率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無刷電機(jī)恒流起動(dòng)系統(tǒng)和方法，與三相無刷電機(jī)相連接，包括：三相功率控制單元、三相反電動(dòng)勢檢測單元、總電流檢測Y單元，其中，所述三相功率控制單元用于控制電機(jī)的電壓和電流，驅(qū)使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；所述三相反電動(dòng)勢檢測單元用于檢測電機(jī)的零點(diǎn)；所述總電流檢測Y單元，用于完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流檢測；還設(shè)有六路PWM控制器、MCU控制單元、電流對比值X單元，其中，所述六路PWM控制器連接電源供電電路，所述三相反電動(dòng)勢檢測單元連接所述MCU控制單元，所述總電流檢測Y單元連接所述電流對比值X單元。
【IPC分類】H02P6/20
【公開號】CN104917429
【申請?zhí)枴緾N201510331559
【發(fā)明人】黎偉忠
【申請人】深圳博英特科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月16日