开关磁阻电机的转速控制方法

文档序号:7431159阅读:737来源:国知局
专利名称:开关磁阻电机的转速控制方法
技术领域
本发明涉及一种电机的转速控制方法,尤其是涉及一种开关磁阻电机的转速控制方法。
背景技术
现有开关磁阻电机的转速控制方法通常采用图1所示的与一般6/4绕组构造相类似的驱动电路图来实现。其构成包括,能够把输入电源取得平滑并将其直流电压提供给电机的电解电容C;按N相数量而相互并联连接在一起的N个电机绕组La、Lb、Lc;在电机绕组La、Lb、Lc上,上下串联连接的上端开关元件Q1a、Q1b、Q1c和下端开关元件Q2a、Q2b、Q2c;上端开关元件Q1a、Q1b、Q1c的发射极和下端开关元件Q2a、Q2b、Q2c的发射极之间连接的续流二极管FRD2、FRD4、FRD6;上端开关元件Q1a、Q1b、Q1c的集电极和下端开关元件Q2a、Q2b、Q2c的集电极之间连接的续流二极管FRD3、FRD5、FRD7;为检出各相电流的电阻Rd1、Rd2、Rd3。首先,若通过电解电容C使输入电源以平滑的直流电压供给开关磁阻电机,开关磁阻电机就可进行运转,此时,可通过设置在电机内部的光码盘,将转子的位置在位置传感器上检出,并输出检出信号。诱导A相的信号供给串联在A相的电机绕组La上的上端开关元件Q1a、下端开关元件Q2a的基极,A相的电机绕组的上端开关元件Q1a、下端开关元件Q2a就可同时开启。随着A相的上端开关元件Q1a、下端开关元件Q2a开启同时,电机绕组La内形成电流流动,由此,A相的电机绕组La上形成的电流可有效地作用及控制。然后,将上述A相的上端开关元件Q1a、下端开关元件Q2a同时进行关闭,同时,可向相互串联在B相的电机绕组Lb上的上端开关元件Q1a、下端开关元件Q2a的基极供给诱导信号。此时,在A相的电机绕组La上形成的有效磁通,仍可通过续流二极管FRD3、电解电容C、续流二极管FRD2,使电机继续灵活运转,同时,B相的电机绕组上相互串联的上端开关元件Q1b、下端开关元件Q2b开启。随着上述B相的上端开关元件Q1b、下端开关元件Q2b开启,电机绕组Lb内形成电流流动,因此,B相的电机绕组Lb上形成的电流可有效地作用及控制。然后,上述B相的上端开关元件Q1b、下端开关元件Q2b同时进行关闭,同时,可向相互串联在C相的电机绕组Lc上的上端开关元件Q1c、下端开关元件Q2c的基极供给诱导信号。此时,在B相的电机绕组Lb上形成的有效磁通,仍可通过续流二极管FRD5、电解电容C、续流二极管FRD4,使电机继续灵活运转,同时,C相的上端开关元件Q1c、下端开关元件Q2c就可同时开启,C相的电机绕组Lc上形成的电流可有效地作用及控制。上述转子的位置由位置传感器检出,并将检出的转子位置信号向微机传送,微机就可将控制各相的脉冲宽度调制信号向开关元件的门极施加,进行开关元件的开关周期调节,由此可对电机转速进行控制。由于与上述内容一起动作的装置,是利用脉冲宽度调制信号的占空系数比来控制电机转速,若脉冲宽度调制信号的占空系数较小,因开关元件的导通时间较短,就会存在不可能按低速运转的问题发生。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种通过控制脉冲宽度调制信号的线型角及占空系数,使广域的电机转速控制成为可能。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是按照使用者输入希望的电机转速来驱动电机,并和当前电机转速设定值相比较,即作为第一过程;上述第一过程的比较结果,若比当前设定值大时,在固定线型角的状态下,将当前脉冲宽度调制信号的占空系数按希望的电机转速的占空系数进行变化并输出,即作为第二过程;上述第一过程的比较结果,当前电机的电机转速若比设定值小时,在固定脉冲宽度调制信号的占空系数的状态下,将线型角变化成希望的电机转速的占空系数并输出,即作为第三过程。
所述的开关磁阻电机的转速若比设定值小,还可依靠在延迟时间内的比例降低转速。
本发明不必增加其它附加的电源及与相部开关相连的其它附加转换所需的驱动电路,节约了费用,仅通过线型角及占空系数的控制,具有广域的转速控制可行效果。


图1为现有技术的开关磁阻电机的驱动电路图;图2为本发明具体实施方法的开关磁阻电机转速控制的驱动电路图;图3为本发明开关磁阻电机转速的控制方法动作流程图;图4为本发明的图2中各部分的时序图;图5为本发明图2中脉冲宽度调制信号的占空系数为20%,转速为250r/min情况下,各部分信号波型图;
图6为本发明图2中转速与调制信号关系的示意图;图7为本发明图2中转速与延迟时间的关系示意图;图8为本发明图2中脉冲宽度调制信号的占空系数为20%,转速为300r/min情况下,各部分信号波型图。
图中1 传感器信号;2 驱动电压;3 相电压;4 相电流;5 占空系数固定条件下,线型角控制;6 线型角固定条件下,占空系数控制;7 线型角固定条件下,线型角=可延迟的角度。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明开关磁阻电机转速的控制方法作进一步的详细说明图2是本发明的开关磁阻电机转速的控制方法中,适用于开关磁阻电机的驱动电路实例的构成电路图。由图所示,其构成包括能够把输入的电源取得平滑并将其直流电压提供给电机的电解电容C1;按N相数量而相互并联连接的N个电机绕组La、Lb、Lc;在上述电机绕组La、Lb、Lc上,上下相互串联连接的PNP型晶体管Q1a、Q1b、Q1c及场效应管M1、M2、M3;上述场效应管M1、M2、M3导通时,电源被充电;场效应管M1、M2、M3关闭时,按充电电流方向将上述PNP型晶体管Q1a、Q1b、Q1c导通而作用的电容C2、C3、C4;上述PNP型晶体管Q1a、Q1b、Q1c的发射极和场效应管M1、M2、M3漏极之间相连接的续流二极管FRD2、FRD4、FRD6;PNP型晶体管Q1a、Q1b、Q1c的集电极和场效应管M1、M2、M3源极之间连接的续流二极管FRD3、FRD5、FRD7;为检出各相电流的电阻Rd1、Rd2、Rd3等构成。
图3是与本发明的开关磁阻电机转速的控制方法相对应的动作流程图。由图所示,其中,一旦使用者输入希望的电机转速,以此驱动电机,其当前电机的电机转速与设定值比较,此为第一过程;上述第一过程的比较结果,若当前电机的转速比设定值大,在线型角固定状态下,将当前脉冲宽度调制信号的占空系数按照希望的电机转速的占空系数变化输出,此为第二过程;上述第一过程的比较结果,若当前电机的转速比设定值小,在脉冲宽度调制信号的占空系数固定状态下,按照希望的电机转速的占空系数将线型角变化输出为第三过程;以上为本发明的动作控制构成。
下面结合图2、图3再进一步说明首先,通过电解电容C1把输入电源取得平滑的直流电压提供给开关磁阻电机,开关磁阻电机开始运转,同时,通过设置在电机内部的光码盘,将转子的位置由位置传感器检出。
为了说明A相有效形成的过程,首先,微机只有如图4中的识别位置信号的传感器信号1,随即向A相的场效应管M1上施加如图4中一样的脉冲宽度调制信号的驱动电压2,这样,上述场效应管M1开启,电容C2充电,PNP型晶体管Q1a也同时开启,电机绕组La上形成与图4中一样的相电压3,在电阻Rd1上可检出和图4中一样的相电流4。
此时,若A相的场效应管M1自行关闭,在上述电容C2上已充电的电流仍可通过上述PNP型晶体管Q1a流动,其PNP型晶体管Q1a不自行工作。
将上述A相的场效应管M1进行关闭,将作用B相的脉冲宽度调制信号施加于B相的电机绕组Lb上相串联连接的场效应管M2门极,此时,在A相的电机绕组La上的有效磁通,仍可通过续流二极管FRD3、电解电容C1、续流二极管FRD2而存在,使电机继续灵活运转。
与此同时,只有上述场效应管M2开启,电容C3被充电,特别是,PNP型晶体管Q1b也开启,才能使电机绕组Lb上有电流流动。因此,就可有效地在B相的电机绕组Lb上进行控制。
再将上述B相的场效应管M2进行关闭,将作用B相的脉冲宽度调制信号施加于C相的电机绕组Lc上的串联连接的场效应管M3门极,此时,相对B相消减的电机绕组Lb上的有效磁通,仍可通过续流二极管FRD5、电解电容C1、续流二极管FRD4而存在,使电机继续灵活运转。
与此同时,只有上述场效应管M3开启,电容C4被充电,特别是,PNP型晶体管Q1c也开启,才能使电机绕组Lc上有电流流动。由此,就可有效地在C相的电机绕组Lc上进行控制。
如图5,在脉冲宽度调制信号的占空系数为20%,电机转速为250r/min情况下,各相PNP型三极管Q1a、Q1b、Q1c的驱动电压关闭时,若以电容C2、C3、C4的充电电压作为驱动的话,由于其电容C2、C3、C4的充电时间比放电时间短,导致上述PNP型三极管Q1a、Q1b、Q1c的自动工作,上述PNP型三极管Q1a、Q1b、Q1c的温度上升,可能导致破损。为此,本发明是通过上述动作控制的脉冲宽度调制信号的占空系数与线型角进行控制,使开关元件避免破损,并控制电机转速,为此,作进一步说明如下首先,一旦使用者输入希望的电机转速,微机按使用者希望的电机转速,将脉冲宽度调制信号向上述场效应管M1上施加,此时,上述场效应管M1开启,电容C2充电完了,PNP型三极管Q1a也开启,在电机绕组La上就形成施加的相电压,在电阻Rd1上也可检出相电流。
按上述相同的动作方法,B、C相被驱动,电机才可转动。
在这里,与图6一起,微机对上述电机的转速是否为1500r/min进行大小判断,其转速若比1500r/min小,在固定脉冲宽度调制信号的占空系数状态下,按希望的电机转速的占空系数变化线型角,与此同时,将脉冲宽度调制信号向场效应管M1、M2、M3的门极施加,通过控制场效应管M1、M2、M3的开/闭周期,使电机转动。
同理,若要以低速驱动电机,电机的转速只有按图7延迟时间比例进行,减小电机转速。
若上述电机的转速比1500r/min大,在固定线型角情况下,将当前脉冲宽度调制信号的占空系数按希望的电机转速的占空系数变化,并顺次在上述场效应管M1、M2、M3的门极上施加。虽然上述场效应管M1、M2、M3可顺次导通,但是其导通时间随通过上述脉冲宽度调制信号的占空系数比增大而增加。
图8是脉冲宽度调制信号的占空系数比为25%,电机的转速在1000r/min情况下,相应各部分的信号波形图。
进一步说明,本发明是在使用者输入希望的电机转速时,电机转速在设定转速到达之前为止,通过固定脉冲宽度调制信号的占空系数,将线型角按已变化的调制信号方式,控制各相的场效应管M1、M2、M3的导通,一旦电机的转速超过设定电机的转速,在线型角固定状态下,通过改变脉冲宽度调制信号的占空系数比,控制上述各相的场效应管M1、M2、M3的导通,电机也以此设定转速进行驱动。
权利要求
1.一种开关磁阻电机转速的控制方法,其特征在于a.第一过程根据使用者的要求,输入希望的电机转速,将以此驱动的当前电机的转速与设定值比较;b.第二过程上述第一过程的比较结果,若当前电机的转速比设定值大,在线型角已固定状态下,将当前脉冲宽度调制信号的占空系数按希望的转速的占空系数进行变化输出;c.第三过程上述第一过程的比较结果,若当前电机的转速比设定值小,在脉冲宽度调制信号的占空系数已固定状态下,依照希望的转速的占空系数,对线型角进行变化输出。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机转速的控制方法,其特征在于电机的转速比设定值小,还可依靠在延迟时间内的比例降低转速。
全文摘要
本发明是关于开关磁阻电机转速的控制方法,通过控制脉冲宽度调制信号的线型角及占空系数,达到对广域的电机转速的控制,本发明的控制方法是按照使用者预期希望的电机转速进行输入并驱动电机,将当前电机转速与设定值作比较,此为第一过程;上述第一过程的比较结果,假若当前电机的转速比设定值大,则在线型角固定的状态下,可把当前脉冲宽度调制信号的占空系数进行变化,作为预期希望转速的占空系数输出,此为第二过程;上述第一过程的比较结果,假若当前的电机转速比设定值小,那么在固定当前脉冲宽度调制信号的占空系数的状态下,把线型角进行变化,作为预期希望转速的占空系数输出,此为第三过程。本发明不必增加其它附加电源及与相部开关相连的其它附加转换所需的驱动电路,节约了费用;并通过调解开关元件的导通时间,控制电机的广域的平稳运转。
文档编号H02P6/08GK1412935SQ0113636
公开日2003年4月23日 申请日期2001年10月12日 优先权日2001年10月12日
发明者郑润澈 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司
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