电机的矢量控制电路的制作方法

文档序号:7283310阅读:171来源:国知局
专利名称:电机的矢量控制电路的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种电机的控制电路,具体地说,涉及一种无传感器永磁无刷电机 的矢量变频控制电路。
背景技术
现有技术中由于永磁无刷电机转子位置的确定,需要准确检测到电动机三相输入的 电流,除采用电流传感器外,另外一种常用的方法是在功率模块的共地端增加三个或两 个电阻,通过检测电阻上的电压,来计算出电阻上流过的电流,进而确定电机的三相输 入电流,这种电路的结构比较复杂,并且成本也比较高;在检测过程中都有一个采样和 转换过程,如果这个过程中的电流检测不到,就会出现异常停机或者无法驱动或者性能 变差的情况。发明内容本实用新型的目的在于克服以上缺陷,提供了一种功率模块和CPU之间设置一个电 阻,通过检测该电阻的电流确定各相电流,并且能很好地处理采样和转换过程中电流值 的电流检测方法。本实用新型的电机的矢量控制电路的技术方案是这样的其包括CPU、功率模块, 功率模块和CPU连接,功率模块和电机连接,其特征在于在功率模块的共地端连接有 一个电阻,功率模块的共地端和CPU连接。功率模块的共地端和CPU之间设置电流放大器。CPU包括PARK变换、PARK反变换模块、电压信号产生器、电流采样模块、电流 采样处理模块、电流相位转换模块,它们顺次连接形成回路,功率模块连接在电压信号 产生器和电流采样模块之间。在PARK反变换模块、电压信号产生器之间设置脉冲处理模块。 本实用新型的无传感器永磁无刷电机的矢量控制电流和方法,不但电路结构简单,并且可以比较准确地测算出电机任何时刻的电流值,有效地简化了硬件电路,并实现了 对电机的准确控制。


图1是电机矢量控制电路的结构方框图;图2是本实用新型的采样电路示意图;图3是本实用新型的电流采样时刻示意图;图4是本实用新型的tl、 t2的波形变化情况示意图;图5是本实用新型的接近t=0时间段内的脉冲宽度示意图;图6是本实用新型的和图5对应的t值时间波形图;图7是本实用新型t由t=0逐渐增加到t>tmin时间段内的脉冲处理和电路检测示意图;图8是本实用新型插入插值脉冲的示意图。
具体实施方式
如图1、 2所示本实用新型的无传感器永磁无刷电机的矢量控制电路其包括CPU、功 率模块,功率模块和CPU连接,功率模块和电机M连接,在功率模块的共地端连接有 一个电阻R,功率模块的共地端和CPU连接,功率模块的共地端和CPU之间设置电流 放大器,CPU包括PARK变换、PARK反变换模块、电压信号产生器、电流采样模块、 电流采样处理模块、电流相位转换模块,它们顺次连接形成回路,功率模块连接在电压 信号产生器和电流采样模块之间,在PARK反变换模块、电压信号产生器之间设置脉冲 处理模块。本实用新型的电流检测电路通过对电阻R上的电流进行采样,然后分析对电机M进 行控制,其采样过程是这样的,如图23所示,采样分为两个时间段,当只有一相通电时, 设定为时刻为t2;当有两相同时通电时,设定此时刻为tl;如图4所示,由于釆样和转 换需要一个最小处理时间,设定最小处理时间为tmin,整个处理采样过程包括下列步骤:1、 CPU接收tl、 t2时间段内的电流值,CPU根据tl、 t2时间段内的电流检测值,经过 相位转换,确定相电流值Ia、 Ib。2、 矢量变换和控制模块根据相电流值Ia、 Ib,经过矢量控制处理过程得到下一时刻应当 输出的电压脉冲tl、 t2。1、 脉冲处理模块对步骤2)中得到的tl、 t2脉冲进行处理。2、 以tl时间段的处理过程为例矢量变换和控制模块判断tl值的大小,若tl大于tmin, 则不做处理;否则将该值存储到指定存储器进行累加;3、 当步骤4)累加的变量中值大于tmin时,将该值作为插值脉冲输出;反之,将tl下 一时刻的脉冲值输出为0。4、 输出的tl值输出到电压信号生成器,电压信号生成器根据矢量当前位置和tl、 t2值 输出三相电压值,经功率驱动模块,输出电压,驱动电机运行。5、 电压信号生成器将电压输出到电流采样处理模块,若检测后发现tl时间段内的脉冲 值为0,则关闭电流采样模块,则该时刻的电流值需要依据前面时刻的电流值进行预 测,反之则启动电流采样模块,直接获取该时间段内的电流值。6、 电流采样处理模块根据当前时刻采样后的tl、 t2时间段内的电流值,或者经过预测过 程后得到的电流预测值,确定tl、 t2的电流值。7、 电流转换模块根据tl、 t2时刻的电流值,确定相电流Ia、 Ib,重新回到步骤l)进行 下一循环的处理。步骤6)的依据前面时刻的电流值进行预测分为(l):t由t >tmin逐渐减小到t=0和(2): t由t=0逐渐增加到t>tmin两个过程,如图5、 6所示,其中t由t >tmin逐渐减小到t=0时间段内包括下列步骤-1、 检测电阻上的电流,取t〉tmin时间段内相邻时间间隔的两个时刻的电流值I(n)和 I(n-l);2、 计算步骤l)测得的两个时刻电流值的差f(n), f(n)=(I(n)-I(n-l));3、 假设后续时刻的变化情况仍延续第n-l时刻、第n时刻的变化进行线性变化,则 有预测值Ie(n+l)-I(n)+f(n);4、 同步骤3), Ie(n+2)=Ie (n+l) +f(n)其中t由t=0逐渐增加到t>tmin时间段内,采用依据前一个周期的数据来进行预测 的方法,如图7所示,包括下列步骤1、依据权利要求7和8和9的方法,进行后向预测,利用后续时刻的电流采样值对 前面时刻的值进行预测,设前一周期的值有6个值分别为lnl、 ln2、 ln3、 ln4、 ln5、 ln6,可预测如下f(ln6)=I(ln6)-I(ln7) Ie(ln5)=I(ln6)+f(ln6) f(ln4)=I(ln4)-I(ln6) Ie(ln3)=I(ln4)+f(ln4)Ie(ln2)=I(ln4)+2*f(ln4) Ie(lnl)=I(ln4)+3*f(ln4)2、根据对前一个周期的电流值预测值,使本周期的电流值近似等于上个周期的电流 值;Ie(2n5)=Ie(ln5) Ie(2n3)=Ie(ln3) Ie(2n2)=Ie(ln2) Ie(2nl)=Ie(lnl)步骤4)所述的插入的脉冲值的大小,由实际相邻的脉冲值来确定,如图8所示,设 定采样时刻为nl,n2……,若t(nl)+t(n2)>tmin,可插入脉冲值tr(n2)= t(nl)+t(n2),tr(nl)=0, 以此类推而tr(n5)=t(n3)+t(n4)+t(n5)>tmin, tr(n3)=0,tr(n4)=0。在出现插值脉冲后,后续脉冲的电流预测值则依赖于插值脉冲的和最后一个有效脉 冲的电流值,f(n2)=((I(n2)-I(nO))/2 ; Ie(n3)=I(n2)+f(n2) ; Ie(n4)=I(n2)+2*f(n2); f(n5)=((I(n5)-I(n2)/3; Ie(n6)=I(n5)+f(n5)。
权利要求1. 一种电机的矢量控制电路,其包括CPU、功率模块,功率模块和CPU连接,功率模块和电机连接,其特征在于在功率模块的共地端连接有一个电阻,功率模块的共地端和CPU连接。
2. 根据权利要求1所述的电机的矢量控制电路,其特征在于功率模块的共地端和CPU之间设置电流放大器。
3. 根据权利要求1所述的电机的矢量控制电路,其特征在于CPU包括PARK变换、PARK 反变换模块、电压信号产生器、电流采样模块、电流采样处理模块、电流相位转换模块, 它们顺次连接形成回路,功率模块连接在电压信号产生器和电流采样模块之间。
4. 根据权利要求3所述的电机的矢量控制电路,其特征在于在PARK反变换模块、电压 信号产生器之间设置脉冲处理模块。
专利摘要本实用新型涉及一种电机的矢量控制电路,具体地说,涉及一种电机的矢量变频控制的电流检测方法,提供了一种功率模块和CPU之间设置一个电阻,通过检测该电阻的电流确定各相电流,并且能很好地处理采样和转换过程中电流值的电流检测方法,其包括CPU、功率模块,功率模块和CPU连接,功率模块和电机连接,其特征在于在功率模块的共地端连接有一个电阻,功率模块的共地端和CPU连接,本实用新型的电机的矢量控制电流和方法,不但电路结构简单,并且可以比较准确地测算出电机任何时刻的电流值,实现了对电机的准确控制,有效避免了电机的异常停机和无法驱动和性能变差的情况。
文档编号H02P21/00GK201113891SQ200720126539
公开日2008年9月10日 申请日期2007年8月13日 优先权日2007年8月13日
发明者刘兆祥 申请人:海信(北京)电器有限公司
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