一种带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机的制作方法

本实用新型涉及一种直流无刷无位置传感器的电机可变频无级调速的吸油烟机。

背景技术：

目前，行业内的吸油烟机电机大都为单相异步交流电机，此类电机的特点是低能效，一般效率为40％左右，电机体积相对较大，需要电容启动，档位一般是2或3个，速度调节范围小，装配于吸油烟机上的整机全压效率一般在23％左右。而无刷无位置传感器直流电机，其效率一般在80％以上，装配于吸油烟机上的整机全压效率则高于40％，节能效果非常明显，尤其是调速范围宽，可实现变频无级调速，调速性能优良。如中国专利申请号为201210036642.8，发明名称为一种油烟机的风机转速自适应调节装置及其控制方法，包括有风机系统和转速控制模块，还包括有传感器、主控模块、按键模块。上述结构使得油烟机可以智能选择风机系统的电机工作状态，还保证了油烟机的使用效果，有效改善厨房油烟环境，做到节能环保，但没有提出转速控制模块具体的实施方案，满足不了用户的操作要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机及其控制方法。

按照本实用新型提供的一种带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机采用的主要技术方案为：包括相连接的速度给定单元、CPU微处理器、电流采样单元、反电动势过零检测单元以及向所述速度给定单元、所述CPU微处理器提供电源的供电电源，还包括IPM三相全桥智能功率放大单元，所述IPM三相全桥智能功率放大单元包括内核单元、温度超限监控单元和三相逆变单元，所述CPU微处理器对所述速度给定单元输入的调速信号进行A/D转换并进行运算后，输出相应占空比的PWM脉宽调制波形，该波形经所述内核单元放大、隔离后驱动所述三相逆变单元功率放大后加载到电机上；

所述电流采样单元检测电机的工作电流或所述温度超限监控单元检测所述IPM三相全桥智能功率放大单元的工作温度后反馈给所述CPU微处理器，若电机上的电流过载或所述IPM三相全桥智能功率放大单元有超温现象，所述CPU微处理器发出指令关闭所述IPM三相全桥智能功率放大单元的输出。

本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机还可具有如下附属技术特征：

所述内核单元包括相连接的二极管D4-D6、集成芯片IC1-IC3，所述CPU微处理器输出的PW0-PW5的控制信号分别经电阻R2和R3、电阻R5和R6、电阻R8和R9限流以及所述电容C2和C1、电容C5和C4、电容C8和C7滤除高频干扰后，再分别经所述二极管D4和所述集成芯片IC1、所述二极管D5和所述集成芯片IC2、所述二极管D6和所述集成芯片IC3放大、隔离后控制所述三相逆变单元的开关。

所述三相逆变单元包括功率管VT1-VT6和并联在每个所述功率管两端的二极管D7-D12，所述功率管VT1和所述功率管VT2连接在所述集成芯片IC1上，所述功率管VT3和所述功率管VT4连接在所述集成芯片IC2上，所述功率管VT5和所述功率管VT6连接在所述集成芯片IC3上。

所述IPM三相全桥智能功率放大单元还包括分别与所述集成芯片IC1-IC3相连接的电容C3、C6和C9，所述电容C3、C6和C9分别为所述集成芯片IC1-IC3的VCC端滤除高频干扰。

所述温度超限监控单元为内置在所述IPM三相全桥智能功率放大单元的温度传感器VTH，所述温度传感器VTH检测所述IPM三相全桥智能功率放大单元的工作温度后反馈给所述CPU微处理器。

所述反电动势过零检测单元包括相连接的电阻R10-R15、电容C13-C15，所述反电动势过零检测单元检测电机绕组在运转时产生的反电动势来获得位置信号而实现换相。

所述电流采样单元包括电阻R0以及并联在所述电阻R0上的运算放大器A1，所述电流采样单元检测电机的工作电流，若电机上的电流过载，所述CPU微处理器发出指令关闭所述IPM三相全桥智能功率放大单元的输出。

所述IPM三相全桥智能功率放大单元还包括自举单元，所述自举单元包括保证功率管VT1正常工作的电阻R1、二极管D1、电容C12、集成芯片IC1的VB、VS端；保证功率管VT3正常工作的电阻R4、二极管D2、电容C11、集成芯片IC2的VB、VS端；保证功率管VT5正常工作的电阻R7、二极管D3、电容C10、集成芯片IC3的VB、VS端。

采用本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机带来的有益效果为：结构简单合理、环保节能，功耗小，效率高，可调转速、转矩范围大，可实现无级调速；应用于吸油烟机上，运转平稳可靠、噪音低、全压效率高。

附图说明

图1为本实用新型带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机的电路框图。

图2为本实用新型带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机的电路图。

图3为本实用新型带直流无刷无位置传感器电机的各相绕组通电逻辑示意图。

图4为本实用新型吸油烟机的控制方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详述：

如图1至图3所示，按照本实用新型提供的一种带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机的实施例，包括相连接的速度给定单元1、CPU微处理器2、电流采样单元6、反电动势过零检测单元4以及向所述速度给定单元1、所述CPU微处理器2提供电源的供电电源5，速度给定单元1为人机控制面板，还包括IPM三相全桥智能功率放大单元3，所述IPM三相全桥智能功率放大单元3包括内核单元、温度超限监控单元和三相逆变单元，CPU微处理器2对速度给定单元1输入的调速信号进行A/D转换并进行运算后，输出相应占空比的PWM脉宽调制波形，该波形经所述内核单元放大、隔离后驱动所述三相逆变单元功率放大后加载到电机上；其工作原理为，CPU微处理器2对速度给定单元1输入的调速信号进行A/D转换并进行运算后，输出相应占空比的PWM脉宽调制波形，该波形经内核单元放大后驱动三相逆变单元将该波形加载到直流无刷无位置传感器电机上，驱动电机运转；当调速信号变化时，CPU微处理器2输出的PWM脉宽调制波形的占空比也随之变化，输出到电机的电压占空比也相应变化，从而电机的转速也跟着变化，达到变频无级调速的目的，本实用新型提供的吸油烟机采用直流无刷无位置传感器的电机，此种电机具有成本低、效率高、可靠性高特点，适合批量应用的特点。

参见图1至图3，按照本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机，所述电流采样单元6检测电机的工作电流或所述温度超限监控单元检测所述IPM三相全桥智能功率放大单元3的工作温度后反馈给所述CPU微处理器2，若电机上的电流过载或所述IPM三相全桥智能功率放大单元3有超温现象，所述CPU微处理器2发出指令关闭所述IPM三相全桥智能功率放大单元3的输出；其工作原理为，电流采样单元6检测到电机的工作电流反馈给CPU微处理器2，CPU微处理器2根据这个电流信号判断是否存在短路或过载现象，或温度超限监控单元检测到IPM三相全桥智能功率放大单元3的工作温度反馈给CPU微处理器2，CPU微处理器2根据这个温度信号判断是否存在温度超限现象，若有电机过电流或IPM三相全桥智能功率放大单元3超温现象，则发出指令关闭IPM三相全桥智能功率放大单元3的输出，从而保护电机和吸油烟机本身不受损坏。

参见图1至图3，按照本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机，所述内核单元包括相连接的二极管D4-D6、集成芯片IC1-IC3，其中二极管D4、集成芯片IC1组成U相PWM脉冲信号的放大驱动，二极管D5、集成芯片IC2组成V相PWM脉冲信号的放大驱动，二极管D6、集成芯片IC3组成W相脉冲信号的放大驱动，所述CPU微处理器2输出的PW0-PW5的控制信号分别经电阻R2和R3、电阻R5和R6、电阻R8和R9限流以及所述电容C2和C1、电容C5和C4、电容C8和C7滤除高频干扰后，再分别经所述二极管D4和所述集成芯片IC1、所述二极管D5和所述集成芯片IC2、所述二极管D6和所述集成芯片IC3放大、隔离后控制所述三相逆变单元的功率管VT1-VT6功率管的开关。

参见图1至图3，按照本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机，所述三相逆变单元包括功率管VT1-VT6和并联在每个所述功率管两端的二极管D7-D12，其中功率管VT1、功率管VT2、二极管D7、二极管D8组成U相功率放大驱动，功率管VT3、功率管VT4、二极管D9、二极管D10组成V相功率放大驱动，功率管VT5、功率管VT6、二极管D11、二极管D12组成W相功率放大驱动。所述功率管VT1和所述功率管VT2连接在所述集成芯片IC1上，所述功率管VT3和所述功率管VT4连接在所述集成芯片IC2上，所述功率管VT5和所述功率管VT6连接在所述集成芯片IC3上，三相逆变单元将电源5+VDC的功率如图3所示各相绕组导通时序(PW0-PW5控制信号)分配给电机定子上各相绕组，以使电机产生持续不断的转矩。

如图3所示，X轴：ω为相角随时间变化的速度即角速度(角频率)，t为时间；Y轴：u为相电压。，本实用新型采用的是三相直流无刷无位置传感器电机，其三相定子绕组采用Y型连接，逆变电路为两两通电方式，各相绕组的通电逻辑示意图如图所示，顺序为：U+W-→U+V-→W+V-→W+U-→V+U-→V+W-→U+W-，循环往复。通电后能形成旋转磁动势，在这个磁动势的作用下，转子也会随之旋转。通过控制PWM信号的周期和高电平持续时间来控制电机电枢电压，从而达到调速的目的。

参见图1至图3，按照本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机，所述IPM三相全桥智能功率放大单元3还包括分别与所述集成芯片IC1-IC3相连接的电容C3、C6和C9，所述电容C3、C6和C9分别为所述集成芯片IC1-IC3的VCC端滤除高频干扰。

参见图1至图3，按照本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机，所述温度超限监控单元为内置在所述IPM三相全桥智能功率放大单元3的温度传感器VTH，所述温度传感器VTH检测所述IPM三相全桥智能功率放大单元3的工作温度后反馈给所述CPU微处理器2，若IPM三相全桥智能功率放大单元3工作温度超限，CPU微处理器2的11端口检测到的工作温度超过设定值时，则关闭PWM0-PWM5控制信号输出，从而关闭IPM三相全桥智能功率放大单元3，电机停止运转，达到保护IPM三相全桥智能功率放大单元3的目的。

参见图1至图3，按照本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机，所述反电动势过零检测单元4包括相连接的电阻R10-R15、电容C13-C15，所述反电动势过零检测单元4检测电机绕组在运转时产生的反电动势来获得位置信号而实现换相。

参见图1至图3，按照本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机，所述电流采样单元6包括电阻R0以及并联在所述电阻R0上的运算放大器A1，所述电流采样单元6检测电机的工作电流，若电机上的电流过载，所述CPU微处理器2发出指令关闭所述IPM三相全桥智能功率放大单元3的输出，当电机负载变化时，流过采样电阻R0的电流也随之变化，则运算放大器A1的输出电压跟随变化，CPU微处理器2的第10端口通过检测此电压，若超过关机的设定值，则关机。

参见图1至图3，按照本实用新型提供的带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机，所述IPM三相全桥智能功率放大单元3还包括自举单元，所述自举单元包括保证功率管VT1正常工作的电阻R1、二极管D1、电容C12、集成芯片IC1的VB、VS端；保证功率管VT3正常工作的电阻R4、二极管D2、电容C11、集成芯片IC2的VB、VS端；保证功率管VT5正常工作的电阻R7、二极管D3、电容C10、集成芯片IC3的VB、VS端。

如图4所示，按照本实用新型提供的上述带直流无刷无位置传感器电机的吸油烟机的控制方法的实施例，包括以下步骤：

步骤S00，上电初始化，系统自检复位；

步骤S01，所述速度给定单元1将开机速度给定值传输至所述CPU处理器，进行数字滤波运算处理；

步骤S02，所述CPU处理器将速度给定值换算成为PWM信号；

步骤S03，所述CPU处理器判别速度给定单元1输送的值是否变化，有变化则重新计算；若否，则所述CPU处理器将驱动电机运转；

步骤S04，所述CPU处理器将变化的速度给定值重新运算处理；

步骤S05，所述CPU处理器通过所述反电势过零检测电路判别吸油烟机的出风口是否受堵；

步骤S06，若吸油烟机的出风口受堵，则所述CPU处理器将速度给定单元1输送的值切换到最大值；

步骤S07，所述CPU处理器将所述步骤S04、步骤S06速度给定信号换算成为PWM信号；

步骤S08，所述IPM三相全桥智能功率放大单元3接收CPU处理器的PWM信号，通过所述内核单元和所述三相逆变单元驱动电机运转；

步骤S09，所述CPU处理器采集到电机上的电流过载或所述IPM三相全桥智能功率放大单元3温度超限定值或所述速度给定单元1有关机信号，则关闭PWM输出信号，关闭电机。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。