一种直流无刷电机远距离调速的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电机调速技术，尤其是一种直流无刷电机远距离调速的方法。
【背景技术】
[0002]需要对直流无刷电机的速度进行远程控制与调节时，通常的方法有:
一是采用遥控器控制。直流无刷电机的驱动控制电路装有遥控器接收装置，可以通过遥控器对直流无刷电机进行有级调速或者是无级调速，其缺点是需要配备遥控器，管理麻烦，遥控器还容易丢失。
[0003]二是采用数字控制技术。例如，采用RS - 485总线来对直流无刷电机的速度进行控制。该方案技术先进，但成本高，系统除需要布设电力线外，还需要布设数字控制总线。
[0004]三是采用模拟信号控制技术。例如，采用远程电位器进行速度控制，成本较低。但该方法同样需要增加控制线，且抗干扰能力较差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在提供一种在不增加控制信号线和不使用遥控器的情况下，利用单相电源线实现直流无刷电机远距离调速的方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采取的技术方案是:
一种直流无刷电机远距离调速的方法，由整流控制单元和速度调节单元组成的装置实现。
[0007]所述整流控制单元设有相线输入端子、零线输入端子、第一可控整流输出端子、第二可控整流输出端子；所述相线输入端子、零线输入端子输入单相220V交流电源；所述第一可控整流输出端子、第二可控整流输出端子输出可控整流电压。
[0008]所述速度调节单元设有第一可控整流输入端子、第二可控整流输入端子，所述第一可控整流输入端子、第二可控整流输入端子分别连接至整流控制单元的第一可控整流输出端子、第二可控整流输出端子。
[0009]所述整流控制单元由变压器、控制电源模块、可控整流模块、过零检测模块、单片机控制模块、触发控制模块、速度给定模块组成。
[0010]所述变压器的两个输入端子分别为相线输入端子、零线输入端子，两个输出端子分别为第一交流端子、第二交流端子；所述第一交流端子、第二交流端子输出第二交流电源。
[0011]所述控制电源模块由控制电源单相整流桥和第一滤波稳压电路组成，输出第一直流工作电源；所述控制电源单相整流桥的两个交流输入端分别连接至第一交流端子、第二交流端子；所述控制电源单相整流桥的整流负极性端为公共地。
[0012]所述可控整流模块由整流桥URl、双向晶闸管Vl、双向晶闸管V2、双向晶闸管V3、双向晶闸管V4组成；所述整流桥URl的2个交流输入端分别连接至第一交流端子和第二交流端子，整流输出正端连接至双向晶闸管V3的第二阳极，整流输出负端连接至双向晶闸管V4的第二阳极；双向晶闸管Vl的第一阳极与双向晶闸管V3的第一阳极并联后连接至第一可控整流输出端子；双向晶闸管Vl的第二阳极连接至第一交流端子；双向晶闸管V2的第一阳极与双向晶闸管V4的第一阳极并联后连接至第二可控整流输出端子；双向晶闸管V2的第二阳极连接至第二交流端子。
[0013]所述触发控制模块设有交流控制输入端、整流控制输入端；所述交流控制输入端输入的交流控制信号有效时，触发控制模块控制双向晶闸管Vl和双向晶闸管V2过零时触发导通；所述交流控制输入端输入的交流控制信号无效时，触发控制模块控制双向晶闸管Vl和双向晶闸管V2过零后截止；所述整流控制输入端输入的整流控制信号有效时，触发控制模块控制双向晶闸管V3和双向晶闸管V4过零时触发导通；所述整流控制输入端输入的整流控制信号无效时，触发控制模块控制双向晶闸管V3和双向晶闸管V4过零后截止。
[0014]所述过零检测模块设有过零电压输入端、过零脉冲输出端；所述过零电压输入端连接至第一交流端子；所述过零脉冲输出端输出的过零脉冲是正脉冲；所述过零脉冲与第二交流电源正半波对应；所述过零脉冲的宽度小于第二交流电源正半波宽度；所述第二交流电源正半波为第一交流端子电位高于第二交流端子电位的第二交流电源半波。
[0015]所述速度给定模块设有速度给定信号输出端和方向给定信号输出端。
[0016]所述单片机控制模块包括有速度给定信号输入端、方向给定信号输入端、捕捉信号输入端和两路电平信号输出端；所述速度给定信号输入端连接至速度给定模块的速度给定信号输出端；所述方向给定信号输入端连接至速度给定模块的方向给定信号输出端；所述捕捉信号输入端连接至过零检测模块的过零脉冲输出端；所述两路电平信号输出端分别为交流控制输出端、整流控制输出端；所述交流控制输出端、整流控制输出端分别连接至触发控制模块的交流控制输入端、整流控制输入端。
[0017]所述速度调节单元由调节电源模块、波形取样模块、单片机调节模块、电机驱动模块组成。
[0018]所述调节电源模块输入可控整流电压、输出第二直流工作电源，由调节电源单相整流桥和第二滤波稳压电路组成；所述调节电源单相整流桥的整流负极性端为参考地。
[0019]所述波形取样模块设有取样波形输入端和取样脉冲输出端；所述取样波形输入端连接至第二可控整流输入端子；所述波形取样模块将第二可控整流输入端子电位高于第一可控整流输入端子电位的波形检出并限幅得到取样脉冲；所述取样脉冲的正脉冲与第二可控整流输入端子电位高于第一可控整流输入端子电位的波形相对应。
[0020]所述单片机调节模块具有捕捉输入端和速度调节输出端、方向控制输出端、制动控制输出端；单片机调节模块的捕捉输入端连接至波形取样模块的取样脉冲输出端。
[0021]所述电机驱动模块用于驱动直流无刷电机，设有速度调节输入端、方向控制输入端、制动控制输入端；所述速度调节输入端连接至单片机调节模块的速度调节输出端，方向控制输入端连接至单片机调节模块的方向控制输出端，制动控制输入端连接至单片机调节模块的制动控制输出端。
[0022]所述整流控制单元通过控制可控整流电压来发送速度控制信号，速度控制信号由引导波和数据波组成。
[0023]所述引导波由r一 I个工频周期的整流波和I个工频周期的交流波组成，整流波在前，交流波在后；r为大于等于2的整数。
[0024]所述数据波为X个工频周期的可控整流电压波，X为大于等于2的整数。
[0025]所述速度控制信号共有速度I 一 /?，共#速度等级；所述速度给定信号的速度等级有速度I 一 m λ为大于等于2的整数。
[0026]所述X个工频周期的可控整流电压波中，I个工频周期对应I位数据码；X个工频周期的可控整流电压波对应X位数据码。
[0027]所述X位数据码中包括X — I位速度码和I位方向码；所述η与χ之间的关系为:λ小于等于2 r 1O
[0028]所述数据码、速度码和方向码均为二进制码。
[0029]所述单片机控制模块发出一次速度控制信号的方法是，
步骤1，等待，直到接收到过零脉冲的上升沿时进入步骤2 ;
步骤2，停止交流输出，开始整流输出；
步骤3，对接收到的过零脉冲上升沿计数，计数值达到j— I时进入步骤4 ;
步骤4，停止整流输出，开始交流输出；
步骤5，等待，直到接收到过零脉冲的上升沿时进入步骤6 ;
步骤6，发出I个工频周期的可控整流电压波；
步骤7，等待，直到接收到过零脉冲的上升沿时进入步骤8 ;
步骤8，已经发出χ个工频周期的可控整流电压波时转到步骤9，否则返回步骤6 ;
步骤9，停止整流输出，开始交流输出。
[0030]所述整流控制单元发送速度控制信号的方法是，
步骤Α，读取给定信号；
步骤B，发出一次速度控制信号；
步骤C，判断速度是否发生改变，速度发生改变，返回步骤B ;速度没有发生改变，返回步骤C。
[0031]所述速度调节单元接收速度控制信号并调节直流无刷电机速度的方法是，
步骤一，电机控制初始化，设定直流无刷电机为制动状态；
步骤二，判断是否有速度控制信号；没有速度控制信号，返回步骤二 ；有速度控制信号，转到步骤三；
步骤三，接收速度控制信号；
步骤四，调节直流无刷电机速度；返回步骤二。
[0032]所述判断是否有速度控制信号，方法为判断可控整流电压中是否有引导波。所述判断可控整流电压中是否有引导波的方法是，判断取样脉冲中工频周期矩形波之后超过工频周期宽度的低电平区间工频周期数；若取样脉冲中有工频周期数为r一 I的低电平区间，则可控整流电压中有引导波；若取样脉冲中没有工频周期数为r一 I的低电平区间，则可控整流电压中没有引导波。
[0033]所述判断取样脉冲中工频周期矩形波之后超过工频周期宽度的低电平区间工频周期数的方法是，对取样脉冲中工频周期矩形波之后超过工频周期宽度的低电平脉冲测量宽度，设测量得到的超过工频周期宽度的低电平脉冲宽度为K则该低电平区间的工频周期数为INT (mO) ;INT函数的功能是舍去小数部分取整。
[0034]所述接收速度控制信号的方法是，接收χ个工频周期的可控整流电压波转换为χ位数据码，将X位数据码转换为速度码和方向码，将速度码转换为速度控制信号的速度等级。
[0035]所述接收χ个工频周期的可控整流电压波转换为X位数据码，其方法是:在引导波之后的χ个工频周期区间中，当I个工频周期区间的取样脉冲为低电平时，相应的该位数据码为1，当I个工频周期区间的取样脉冲为I个占空比小于50%的矩形波时，相应的该位数据码为O ;
其方法或者是:在引导波之后的χ个工频周期区间中，当I个工频周期区间的取样脉冲为低电平时，相应的该位数据码为0，当I个工频周期区间的取样脉冲为I个占空比小于50%的矩形波时，相应的该位数据码为I。
[0036]所述停止交流输出，是指控制交流控制输出端输出无效信号；所述开始整流输出，是指控制整流控制输出端输出有效信号；所述开始交流输出，是指控制交流控制输出端输出有效信号；所述停止整流输出，是指控制整流控制输出端输出无效信号。
[0037]所述判断速度是否发生改变的方法是，速度给定信号的速度等级发生改变，或者方向给定信号发生改变，则速度发生改变。
[0038]所述速度控制信号的速度等级为等级I时，