一种扩展ecm电机转速范围的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种扩展ECM电机转速范围的控制方法。
【背景技术】
[0002]ECM电机，俗称电子换相电机，包含直流无刷电机BLDC motor，在实际使用中，额定转速是规定了，但实际应用中经常需要宽展电机的转速(即提高最高转速，以满足要求)，以适应更多的负载，传统的电机控制方案需要对电机相电流进行坐标变换进行矢量控制，得到转子坐标系上的电流Id和Iq，通过调节Id的值来实现弱磁调速，这种方法的实现比较复杂，运算繁琐，占用微处理器CPU的大量运算资源，因此对微处理器CPU要求高，成本较高，另外也需要准确的转子位置和准确的相电流信息，计算繁琐。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，无须采用传统的矢量弱磁控制，利用提前角的控制，简化计算和控制，降低微处理器的运算要求，从而降低产品的成本。
[0004]本发明的实施技术方案如下:
[0005]一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，所述的ECM电机具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、母线电流检测电路和霍尔传感器，电源电路为各部分电路供电，母线电流检测电路将直流母线电流I输入微处理器，霍尔传感器将转子位置信号输入微处理器并换算出转子的实际转速n，微处理器控制逆变电路驱动定子组件，其特征在于:它包括如下步骤:
[0006]步骤I)电机上电，初始化参数；
[0007]步骤2)微处理器读取霍尔传感器的转子位置信号，更新转子角度；
[0008]步骤3 )微处理器读取直流母线电流I和电机转速η;
[0009]步骤4)微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D ；
[0010]步骤5)微处理器根据直流母线电流I和电机转速η计算提前角a =F (I，η)，微处理器计算转子的实时角度θ=ωΧ?，其中ω是角速度，可以通过电机转速η换算，t是时间；
[0011]步骤6)微处理器计算输入到逆变电路的PWM信号，逆变电路输出到各相绕组的PWM斩波电压U=F (V_D, θ+α),然后跳回步骤2 )。
[0012]上述所述的电机是三相电机，具有a、b、c三相绕组，逆变电路输出到各相绕组的PWM信号斩波电压分别为:
[0013]Ua=Vbus X sin ( Θ + a ) X V_D;
[0014]Ub=VbusXsin( θ + α +1200) XV_D;
[0015]Uc=Vbus X sin (θ+α +2400) X V_D;
[0016]其中Vbus是直流母线电压，基本不变的；
[0017]上述所述的步骤5计算提前角α的函数F (I，η)是a =Kl X Ι+Κ2+ηΧΚ3，其中Κ1、Κ2、Κ3是系数，I为电机实时测得的直流母线电流值，η为电机实时转速。
[0018]上述所述的V_D的取值范围0.1至I。
[0019]上述所述的步骤3)微处理器读取直流母线电流I和电机转速η后，若直流母线电流I大于最大直流母线电流1-max,或者电机转速η大于最高转速n-max,则停机。
[0020]上述所述的步骤I的初始化参数是将直流母线电流1、电机转速η、调节参数V_D和提前角α全部归零。
[0021]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0022]I)本发明利用提前角的控制，通过检测直流母线电流I和电机转速η计算提前角，简化计算和控制，降低微处理器的运算要求，从而降低产品的成本。计算提前角函数F (I，η)是α=Κ1ΧΙ+Κ2+ηΧΚ3是一个一阶的函数，非常简单，进一步简化计算和控制，降低微处理器的运算要求。
[0023]2)微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D，可以使系统更快更可靠地到底目标转速
[0024]3)当微处理器读取直流母线电流I和电机转速η后，若直流母线电流I大于最大直流母线电流1-max,或者电机转速η大于最高转速n-max,则停机,可以有效保护电机；
【附图说明】
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[0025]图1是本发明ECM电机的立体图；
[0026]图2是本发明ECM电机的电机控制器的立体图；
[0027]图3是本发明ECM电机的剖视图；
[0028]图4是本发明ECM电机的电机控制器的电路方框图；
[0029]图5是图4对应的电路图；
[0030]图6是本发明的流程图；
[0031]图7是本发明通过实验手段获得提前角的实验原理图；
【具体实施方式】
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[0032]如图1、图2、图3所示，ECM电机通常由电机控制器2和电机单体1，所述的电机单体I包括定子组件12、转子组件13和机壳组件11，定子组件13安装在机壳组件11上，电机单体I安装有检测转子位置的霍尔传感器14，转子组件13套装在定子组件12的内侧或者外侧组成，电机控制器2包括控制盒22和安装在控制盒22里面的控制线路板21，控制线路板21 —般包括电源电路、微处理器、母线电流检测电路、逆变电路和霍尔传感器14，电源电路为各部分电路供电，霍尔传感器14检测转子位置信号并输入到微处理器，母线电流检测电路将检测的母线电流输入到微处理器，微处理器控制逆变电路，逆变电路控制定子组件12的各相线圈绕组的通断电。
[0033]如图4、图5所示，假设ECM电机是3相无刷直流永磁同步电机，转子位置测量电路14 一般采用3个霍尔传感器，3个霍尔传感器分别检测一个360度电角度周期的转子位置假设ECM电机是3相无刷直流永磁同步电机，采用3个霍尔传感器，3个霍尔传感器分别检测一个360度电角度周期的转子位置，每转过120度电角度改变一次定子组件12的各相线圈绕组的通电，形成3相6步控制模式。交流输入(AC INPUT)经过由二级管D7、D8、D9、DlO组成的全波整流电路后，在电容Cl的一端输出直流母线电压Vbus，直流母线电压Vbus与输入交流电压有关，交流输入(AC INPUT)的电压确定后，母线电压Vbus是恒定的，3相绕组的线电压P是PWM斩波输出电压，P=VbuS*w，w是微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比，改变线电压P可以改变直流母线电流I，直流母线电流I通过电阻Rl来检测，逆变电路由电子开关管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6组成，电子开关管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端分别由微处理器输出的6路？丽信号(？1、？2、？3、？4、？5、？6)控制，逆变电路还连接电阻Rl用于检测母线电流I，母线电流检测电路将电阻Rl的检测母线电流I转换后传送到微处理器。
[0034]如图6所示，一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，所述的ECM电机具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、母线电流检测电路和霍尔传感器，电源电路为各部分电路供电，母线电流检测电路将直流母线电流I输入微处理器，霍尔传感器将转子位置信号输入微处理器并换算出转子的实际转速n，微处理器控制逆变电路驱动定子组件，其特征在于:它包括如下步骤:
[0035]步骤I)电机上电，初始化参数；
[0036]步骤2)微处理器读取霍尔传感器的转子位置信号，更新转子角度；
[0037]步骤3